CN102361037A - 一种晶体硅太阳能电池四层减反射膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅太阳能电池四层减反射膜，其从太阳能电池晶体硅表面依次向外，第一层为厚度为10～15nm，折射率为2.2～2.4的氮化硅薄膜；第二层为厚度为30～35nm，折射率为1.95～2.05的氮化硅薄膜；第三层为厚度为8～10nm，折射率为2.3-2.4的氮化硅薄膜；第四层为厚度为30～35nm，折射率为2.1-2.15的氮化硅薄膜。其采用管式PECVD镀膜，第一、二、三、四层膜的沉积温度均为450℃-470℃，第一层膜的氨气流量为3000-3500sccm、硅烷流量为800-850sccm；第二层膜的氨气流量为6500-7000sccm、硅烷流量为700-730sccm；第三层膜的氨气流量为4000-4500sccm、硅烷流量为780-800sccm；第四层膜的氨气流量为6500-6800sccm、硅烷流量为880-900sccm。本发明可以将制成的晶体硅太阳能电池表面的反射损失减少0.9％-1.2％，将制成的晶体硅太阳能电池的转换效率提高0.15％-0.25％。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池制造技术，特别涉及一种晶体硅太阳能电池减反射膜及其制备方法。
背景技术
为了提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率，应减少电池表面光的反射损失，增加光的透射。减反射膜的制作直接影响着太阳能电池对入射光的反射率，对太阳能电池效率的提高起着非常重要的作用。
目前在晶体硅太阳能电池的大规模生产中主要使用管式或板式PECVD设备镀单层或双层氮化硅膜来降低太阳能电池表面的反射损失，增加太阳能电池的钝化效果，从而提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率。但现有的单层氮化硅膜和双层氮化硅膜，虽然已经能够起到较好的钝化和减反射效果，但其反射率仍然较高，单层膜的反射率在6.5％-7％，双层膜的反射率在5.8％-6％，仍然存在较多的反射损失，晶体硅太阳能电池的光电转换效率仍然很低。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种降低电池表面对光的反射，提高太阳能电池的光电转换效率的晶体硅太阳能电池四层减反射膜及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种晶体硅太阳能电池四层减反射膜，其是由四层膜构成，第一层为太阳能电池晶体硅表面的第一层氮化硅薄膜，厚度为10～15nm，折射率为2.2～2.4，可以起到很好的钝化效果，同时不会造成太高的氮化硅薄膜的吸收损失；第二层为第二层氮化硅薄膜，厚度为30～35nm，折射率为1.95～2.05，在短波区域具有很好的减反射效果，同时通过烧结后能够得到很好的钝化效果；第三层为第三层氮化硅薄膜，厚度为8～10nm，折射率为2.3-2.4；第四层为第四层氮化硅薄膜，厚度为30～35nm，折射率为2.1-2.15，在短波区域具有较好的减反射效果。
上述所述晶体硅太阳能电池四层减反射膜的制备方法，其是对经过制绒制备减反射绒面，扩散制备PN结，刻蚀去除晶体硅片四周的PN结，清洗去除磷硅玻璃的处理步骤后的晶体硅片使用管式PECVD镀膜设备进行N型表面四层膜的制备，其包括以下步骤：
(1)将刻蚀后的硅片置于管式PECVD镀膜设备的沉积腔内，沉积温度为450℃-470℃，在炉管内通入气体流量为3000-3500sccm的氨气、800-850sccm的硅烷，在5300-5700W的电源功率下电离90-150秒生成厚度为10～15nm，折射率为2.2～2.4的第一层氮化硅膜；
(2)再将镀有第一层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为450℃-470℃，在炉管内通入气体流量为6500-7000sccm的氨气、700-730sccm的硅烷，在5300-5700W的电源功率下电离250-300秒，在第一层氮化硅膜上生成厚度为30～35nm，折射率为1.95～2.05的第二层氮化硅膜；
(3)再将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为450℃-470℃，在炉管内通入气体流量为4000-4500sccm的氨气、780-800sccm的硅烷，在5300-5700W的电源功率下电离80-100秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为8～10nm，折射率为2.3-2.4的第三层氮化硅膜；
(4)再将镀有第三层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为450℃-470℃，在炉管内通入气体流量为6500-6800sccm的氨气、880-900sccm的硅烷，在5300-5700W的电源功率下电离260-300秒，在第三层氮化硅膜上生成厚度为30～35nm，折射率为2.1-2.15的第四层氮化硅膜。
本发明相对于镀单层膜的硅片，可以将制成的晶体硅太阳能电池表面的反射损失减少0.8％-1.2％，将制成的晶体硅太阳能电池的转换效率提高0.10％-0.25％。本发明适用于多晶硅、单晶硅和类单晶硅的电池片。
附图说明
图1为本发明四层减反射膜的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1，如图1所示的晶体硅太阳能电池四层减反射膜，其是由四层膜构成，第一层为太阳能电池晶体硅表面的第一层氮化硅薄膜6，厚度为10nm，折射率为2.3；第二层为第二层氮化硅薄膜5，厚度为35nm，折射率为2.0；第三层为第三层氮化硅薄膜4，厚度为8nm，折射率为2.3；第四层为第四层氮化硅薄膜3，厚度为30nm，折射率为2.1。1为栅线，2为N型区，7为P型区。
对经过制绒制备减反射绒面，扩散制备PN结，刻蚀去除晶体硅片四周的PN结，清洗去除磷硅玻璃的处理步骤后的晶体硅片使用管式PECVD镀膜设备进行N型表面四层膜的制备，其包括以下步骤：
(1)将刻蚀后的硅片置于管式PECVD镀膜设备的沉积腔内，沉积温度为450℃，在炉管内通入气体流量为3000sccm的氨气、800sccm的硅烷，在5600W的电源功率下电离100秒生成第一层氮化硅膜；
(2)再将镀有第一层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为450℃，在炉管内通入气体流量为6500sccm的氨气、700sccm的硅烷，在5300W的电源功率下电离250秒，在第一层氮化硅膜上生成第二层氮化硅膜；
(3)再将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为450℃，在炉管内通入气体流量为4000sccm的氨气、780sccm的硅烷，在5300W的电源功率下电离80秒，在第二层氮化硅膜上生成第三层氮化硅膜；
(4)再将镀有第三层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为450℃，在炉管内通入气体流量为6500sccm的氨气、880sccm的硅烷，在5300W的电源功率下电离260秒，在第三层氮化硅膜上生成第四层氮化硅膜。
相对于在多晶硅表面镀单层氮化硅减反射膜和双层氮化硅减反射膜技术的优点如下：
| 氮化硅膜类型 | 单层膜 | 双层膜 | 四层膜 |
| 反射率(％) | 6.6 | 6.2 | 5.4 |
反射损失相对于单层膜降低了1.2％，相对于双层膜降低了0.8％。
| 氮化硅膜类型 | Eta | Isc | Uoc | FF |
| 单层氮化硅膜 | 16.74 | 8.324 | 0.622 | 78.6 |
| 双层减反射膜 | 16.89 | 8.331 | 0.623 | 79.1 |
| 四层氮化硅膜 | 16.99 | 8.355 | 0.623 | 79.4 |
效率相对于单层膜提高了0.25％，相对于双层膜提高了0.10％。
实施例2，一种晶体硅太阳能电池四层减反射膜，其是由四层膜构成，第一层为太阳能电池晶体硅表面的第一层氮化硅薄膜，厚度为12nm，折射率为2.4；第二层为第二层氮化硅薄膜，厚度为30nm，折射率为1.95；第三层为第三层氮化硅薄膜，厚度为9nm，折射率为2.325；第四层为第四层氮化硅薄膜，厚度为32nm，折射率为2.15。
对经过制绒制备减反射绒面，扩散制备PN结，刻蚀去除晶体硅片四周的PN结，清洗去除磷硅玻璃的处理步骤后的多晶体硅片使用管式PECVD镀膜设备进行N型表面四层膜的制备，其包括以下步骤：
(1)将刻蚀后的硅片置于管式PECVD镀膜设备的沉积腔内，沉积温度为460℃，在炉管内通入气体流量为3200sccm的氨气、830sccm的硅烷，在5300W的电源功率下电离90秒生成第一层氮化硅膜；
(2)再将镀有第一层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为460℃，在炉管内通入气体流量为6600sccm的氨气、710sccm的硅烷，在5400W的电源功率下电离260秒，在第一层氮化硅膜上生成第二层氮化硅膜；
(3)再将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为460℃，在炉管内通入气体流量为4100sccm的氨气、790sccm的硅烷，在5400W的电源功率下电离90秒，在第二层氮化硅膜上生成第三层氮化硅膜；
(4)再将镀有第三层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为460℃，在炉管内通入气体流量为6600sccm的氨气、890sccm的硅烷，在5400W的电源功率下电离270秒，在第三层氮化硅膜上生成第四层氮化硅膜。
实施例3，一种晶体硅太阳能电池四层减反射膜，其是由四层膜构成，第一层为太阳能电池晶体硅表面的第一层氮化硅薄膜，厚度为13nm，折射率为2.2；第二层为第二层氮化硅薄膜，厚度为33nm，折射率为2.05；第三层为第三层氮化硅薄膜，厚度为10nm，折射率为2.4；第四层为第四层氮化硅薄膜，厚度为35nm，折射率为2.125。
对经过制绒制备减反射绒面，扩散制备PN结，刻蚀去除晶体硅片四周的PN结，清洗去除磷硅玻璃的处理步骤后的多晶体硅片使用管式PECVD镀膜设备进行N型表面四层膜的制备，其包括以下步骤：
(1)将刻蚀后的硅片置于管式PECVD镀膜设备的沉积腔内，沉积温度为470℃，在炉管内通入气体流量为3400sccm的氨气、850sccm的硅烷，在5700W的电源功率下电离150秒生成第一层氮化硅膜；
(2)再将镀有第一层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为470℃，在炉管内通入气体流量为6700sccm的氨气、720sccm的硅烷，在5500W的电源功率下电离270秒，在第一层氮化硅膜上生成第二层氮化硅膜；
(3)再将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为470℃，在炉管内通入气体流量为4200sccm的氨气、800sccm的硅烷，在5500W的电源功率下电离100秒，在第二层氮化硅膜上生成第三层氮化硅膜；
(4)再将镀有第三层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为470℃，在炉管内通入气体流量为6700sccm的氨气、900sccm的硅烷，在5500W的电源功率下电离290秒，在第三层氮化硅膜上生成第四层氮化硅膜。
实施例4，一种晶体硅太阳能电池四层减反射膜，其是由四层膜构成，第一层为太阳能电池晶体硅表面的第一层氮化硅薄膜，厚度为15nm，折射率为2.35；第二层为第二层氮化硅薄膜，厚度为32nm，折射率为1.975；第三层为第三层氮化硅薄膜，厚度为9.5nm，折射率为2.35；第四层为第四层氮化硅薄膜，厚度为34nm，折射率为2.115。
对经过制绒制备减反射绒面，扩散制备PN结，刻蚀去除晶体硅片四周的PN结，清洗去除磷硅玻璃的处理步骤后的多晶体硅片使用管式PECVD镀膜设备进行N型表面四层膜的制备，其包括以下步骤：
(1)将刻蚀后的硅片置于管式PECVD镀膜设备的沉积腔内，沉积温度为455℃，在炉管内通入气体流量为3500sccm的氨气、840sccm的硅烷，在5500W的电源功率下电离110秒生成第一层氮化硅膜；
(2)再将镀有第一层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为455℃，在炉管内通入气体流量为6800sccm的氨气、730sccm的硅烷，在5600W的电源功率下电离280秒，在第一层氮化硅膜上生成第二层氮化硅膜；
(3)再将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为455℃，在炉管内通入气体流量为4300sccm的氨气、785sccm的硅烷，在5600W的电源功率下电离85秒，在第二层氮化硅膜上生成第三层氮化硅膜；
(4)再将镀有第三层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为455℃，在炉管内通入气体流量为6800sccm的氨气、885sccm的硅烷，在5600W的电源功率下电离290秒，在第三层氮化硅膜上生成第四层氮化硅膜。
实施例5，一种晶体硅太阳能电池四层减反射膜，其是由四层膜构成，第一层为太阳能电池晶体硅表面的第一层氮化硅薄膜，厚度为14nm，折射率为2.25；第二层为第二层氮化硅薄膜，厚度为34nm，折射率为2.025；第三层为第三层氮化硅薄膜，厚度为8.5nm，折射率为2.375；第四层为第四层氮化硅薄膜，厚度为33nm，折射率为2.135。
对经过制绒制备减反射绒面，扩散制备PN结，刻蚀去除晶体硅片四周的PN结，清洗去除磷硅玻璃的处理步骤后的多晶体硅片使用管式PECVD镀膜设备进行N型表面四层膜的制备，其包括以下步骤：
(1)将原料硅片置于管式PECVD镀膜设备的沉积腔内，沉积温度为465℃，在炉管内通入气体流量为3100sccm的氨气、820sccm的硅烷，在5400W的电源功率下电离120秒生成第一层氮化硅膜；
(2)再将镀有第一层氮化硅膜的原料硅片继续进行沉积，沉积温度为465℃，在炉管内通入气体流量为6900sccm的氨气、715sccm的硅烷，在5700W的电源功率下电离290秒，在第一层氮化硅膜上生成第二层氮化硅膜；
(3)再将镀有第二层氮化硅膜的原料硅片继续进行沉积，沉积温度为465℃，在炉管内通入气体流量为4400sccm的氨气、795sccm的硅烷，在5700W的电源功率下电离95秒，在第二层氮化硅膜上生成第三层氮化硅膜；
(4)再将镀有第三层氮化硅膜的原料硅片继续进行沉积，沉积温度为465℃，在炉管内通入气体流量为6550sccm的氨气、895sccm的硅烷，在5700W的电源功率下电离300秒，在第三层氮化硅膜上生成第四层氮化硅膜。
实施例6，一种晶体硅太阳能电池四层减反射膜，其是由四层膜构成，第一层为太阳能电池晶体硅表面的第一层氮化硅薄膜，厚度为11nm，折射率为2.275；第二层为第二层氮化硅薄膜，厚度为31nm，折射率为2.035；第三层为第三层氮化硅薄膜，厚度为8.75nm，折射率为2.395；第四层为第四层氮化硅薄膜，厚度为31nm，折射率为2.145。
对经过制绒制备减反射绒面，扩散制备PN结，刻蚀去除晶体硅片四周的PN结，清洗去除磷硅玻璃的处理步骤后的多晶体硅片使用管式PECVD镀膜设备进行N型表面四层膜的制备，其包括以下步骤：
(1)将刻蚀后的硅片置于管式PECVD镀膜设备的沉积腔内，沉积温度为462.5℃，在炉管内通入气体流量为3300sccm的氨气、810sccm的硅烷，在5450W的电源功率下电离130秒生成第一层氮化硅膜；
(2)再将镀有第一层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为462.5℃，在炉管内通入气体流量为7000sccm的氨气、725sccm的硅烷，在5450W的电源功率下电离300秒，在第一层氮化硅膜上生成第二层氮化硅膜；
(3)再将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为462.5℃，在炉管内通入气体流量为4500sccm的氨气、787.5sccm的硅烷，在5500W的电源功率下电离93秒，在第二层氮化硅膜上生成第三层氮化硅膜；
(4)再将镀有第三层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为462.5℃，在炉管内通入气体流量为6650sccm的氨气、887.5sccm的硅烷，在5500W的电源功率下电离285秒，在第三层氮化硅膜上生成第四层氮化硅膜。
Claims (2)
1.一种晶体硅太阳能电池四层减反射膜，其特征在于：其是由四层膜构成，第一层为太阳能电池晶体硅表面的第一层氮化硅薄膜，厚度为10～15nm，折射率为2.2～2.4；第二层为第二层氮化硅薄膜，厚度为30～35nm，折射率为1.95～2.05；第三层为第三层氮化硅薄膜，厚度为8～10nm，折射率为2.3-2.4；第四层为第四层氮化硅薄膜，厚度为30～35nm，折射率为2.1-2.15。
2.一种权利要求1所述的晶体硅太阳能电池四层减反射膜的制备方法，其特征在于：其是对经过制绒制备减反射绒面，扩散制备PN结，刻蚀去除晶体硅片四周的PN结，清洗去除磷硅玻璃的处理步骤后的晶体硅片使用管式PECVD镀膜设备进行N型表面四层膜的制备，其包括以下步骤：
(1)将刻蚀后的硅片置于管式PECVD镀膜设备的沉积腔内，沉积温度为450℃-470℃，在炉管内通入气体流量为3000-3500sccm的氨气、800-850sccm的硅烷，在5300-5700W的电源功率下电离90-150秒生成厚度为10～15nm，折射率为2.2～2.4的第一层氮化硅膜；
(2)再将镀有第一层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为450℃-470℃，在炉管内通入气体流量为6500-7000sccm的氨气、700-730sccm的硅烷，在5300-5700W的电源功率下电离250-300秒，在第一层氮化硅膜上生成厚度为30～35nm，折射率为1.95～2.05的第二层氮化硅膜；
(3)再将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为450℃-470℃，在炉管内通入气体流量为4000-4500sccm的氨气、780-800sccm的硅烷，在5300-5700W的电源功率下电离80-100秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为8～10nm，折射率为2.3-2.4的第三层氮化硅膜；
(4)再将镀有第三层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为450℃-470℃，在炉管内通入气体流量为6500-6800sccm的氨气、880-900sccm的硅烷，在5300-5700W的电源功率下电离260-300秒，在第三层氮化硅膜上生成厚度为30～35nm，折射率为2.1-2.15的第四层氮化硅膜。
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