專利名稱：一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池的生產加工技術領域，更具體地說，是一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜及其制備方法。
背景技術：
近十年來太陽能光伏發電成為新能源中發展最為迅速的分支之一。太陽能光伏發電中晶體硅太陽能電池是應用最廣泛的電池類型。約占80%的市場份額。2011年全球光伏新增裝機容量超過27GW。為了晶體硅電池得到更高的光電轉換效率，可以從增加電池對太陽光的吸收以產生更多的光生載流子入手。工業上一般采用在制絨以后的硅片表面鍍上減反射膜，減反射膜的作用就是利用光在減反射膜上下表面反射產生的光程差，使得兩束反射光干涉相消，從而削弱反射，增加入射，從而增加電池的短路電流提高光電轉換效率。通過調節減反射膜·的種類、厚度和折射率，使得入射光符合一定的光程條件達到減反射的效果。在晶體硅太陽能電池的生產工藝中，常用的減反射層材料由Si02、SiNx, ITO等。晶體硅電池行業目前普遍采用PEVCD制備SiNx和SiO2作為減反射膜。通過選用不同的減反射材料和不同的沉積層數相互配合，達到最佳的減反射效果，并最終提高電池片的光電轉換效率。為了更好的提高減反射膜與可見光波段內太陽光的光學匹配度，同時考慮平衡鈍化和短波吸收之間的矛盾，雙層膜或者多層膜結構今年來逐漸成為研究熱點，并開始規模化應用于晶體硅太陽能電池的生產中。但是應用在晶體硅太陽能電池中的多層氮化硅減反射膜還不成熟。

發明內容
本發明的目的在于提供一種能使用于晶體硅太陽能電池片的多層氮化硅減反射膜制備的方法，解決目前晶體硅電池片仍然采用常規鍍單層氮化硅膜工藝，但不能進一步提高光電轉換效率的問題。本發明的目的可以通過以下技術方案實現一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜，其特征在于，它是由三層膜構成，第一層為太陽能電池晶體硅表面的氮化硅薄膜，厚度為8 12nm，折射率為2. 3^2. 4，第二層氮化硅薄膜的厚度為18 24nm，折射率為2. (Γ2. 1，第三層氮化硅薄膜的厚度為35 45nm，折射率為I. 9 2. O。所述的三層氮化硅減反射膜的厚度之和為72 77nm。一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜的制備方法，是對經過清洗制絨，擴散制備PN結，刻蝕去除晶體硅四周的PN結，清洗去除磷硅玻璃的處理步驟后的晶體硅鍍減反射膜，其特征在于，是利用等離子體增強化學氣相沉積方法在硅片表面依次沉積三層氮化硅薄膜，它包括下面的步驟(I)對爐管抽真空，保持爐內溫度420°C，壓力50mTorr，時間為4min ；(2)對爐管進行預處理，溫度升至460°C，氮氣流量為IOslm進行吹掃，后抽真空至壓力為IOOmTorr并保持2min ；(3)壓力測試,保證設備內部壓力50mTorr恒定,保持O. 5min ；(4)沉積第一層膜，溫度為460 °C，氨氣流量為3. 8^4slm,硅烷流量為95(Tll00sccm，射頻功率5300 5600瓦，持續時間130 140s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms 關；(5)氮氣5slm吹掃30s，抽真空至80mtor，沉積第二層膜，溫度為450°C，氨氣流量為6. 8^7. 2slm,硅烷流量為70(T750sccm，射頻功率5300 5600瓦，持續時間20(T215s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關；(6)氮氣5slm吹掃30s，抽真空至80mtor，沉積第三層膜，溫度為450°C，氨氣流量為Tl. 2slm，硅烷流量為48(T520sccm，射頻功率5500瓦，持續時間340 350s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關； (7)氮氣吹掃冷卻，溫度為420°C，氮氣流量為6 lOslm，壓力為IOOOOmTorr,吹掃時間5 8min。本發明的有益效果本發明利用硅烷和氨氣為原料，利用等離子體增強化學氣相沉積方法，采用新的工藝參數，在硅片襯底上鍍制多層折射率與膜厚不同的氮化硅薄膜體系，具有對設備要求不高，容易實現的優點。本鍍膜工藝增強了鍍膜的鈍化效果，降低了減反射膜對光的反射率，從而提高太陽能電池的光電轉換效率。采用本發明工藝制備出來的多層膜減反射膜體系，電池的光電轉換效率比單層膜減反射體系增加了 0. 2^0. 3%。特別對多晶硅電池，光電轉換效率可以達到17. 5%。


圖I為本發明的結構示意圖。圖中I、硅片，2、氮化硅薄膜，3、氮化硅薄膜，4、氮化硅薄膜。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步的描述。實施例I一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜，如圖I所示，在硅片I表面依次沉積有氮化硅薄膜2、氮化硅薄膜3和氮化硅薄膜4。一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜的制備方法，是對經過清洗制絨，擴散制備PN結，刻蝕去除晶體硅四周的PN結，清洗去除磷硅玻璃的處理步驟后的晶體硅鍍減反射膜，其特征在于，是利用等離子體增強化學氣相沉積方法在硅片表面依次沉積三層氮化硅薄膜，它包括下面的步驟(I)對爐管抽真空，保持爐內溫度420°C，壓力50mTorr，時間為4min ；⑵對爐管進行預處理，溫度升至460°C，氮氣流量為IOslm進行吹掃，后抽真空至壓力為IOOmTorr并保持2min ； (3)壓力測試,保證設備內部壓力50mTorr恒定,保持0. 5min ； (4)沉積第一層氮化硅薄膜，溫度為460°C，氨氣流量為3. 8slm，硅烷流量為950sCCm，射頻功率5300瓦，持續時間130s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關，得到厚度為10nm、折射率為2. 3的氮化娃薄膜。(5)氮氣5slm吹掃30s,抽真空至80mtor,沉積第二層氮化娃薄膜,溫度為450°C,氨氣流量為6. 8slm，硅烷流量為700SCCm，射頻功率5300瓦，持續時間200s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關,得到厚度為18nm、折射率為2. O的氮化娃薄膜。(6)氮氣5slm吹掃30s，抽真空至80mtor，沉積第三層氮化硅薄膜，溫度為450°C，氨氣流量為7slm，硅烷流量為480sccm，射頻功率5500瓦，持續時間350s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關，得到厚度為45nm、折射率為I. 9的氮化硅薄膜；(7)氮氣吹掃冷卻，溫度為420°C，氮氣流量為6slm,壓力為IOOOOmTorr,吹掃時間5min。實施例2一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜，如圖I所示，在硅片I表面依次沉積有氮化硅薄膜2、氮化硅薄膜3和氮化硅薄膜4。一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜的制備方法，是對經過清洗制絨，擴散制備PN結，刻蝕去除晶體硅四周的PN結，清洗去除磷硅玻璃的處理步驟后的晶體硅鍍減反射膜，其特征在于，是利用等離子體增強化學氣相沉積方法在硅片表面依次沉積三層氮化硅薄膜，它包括下面的步驟 (I)對爐管抽真空，保持爐內溫度420°C，壓力50mTorr，時間為4min ；(2)對爐管進行預處理，溫度升至460°C，氮氣流量為IOslm進行吹掃，后抽真空至壓力為IOOmTorr并保持2min ； (3)壓力測試，保證設備內部壓力50mTorr恒定，保持O. 5min ； (4)沉積第一層氮化硅薄膜，溫度為460°C，氨氣流量為3. 9slm,硅烷流量為lOOOsccm，射頻功率5500瓦，持續時間135s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關，得到厚度為8nm、折射率為2. 3的氮化娃薄膜；(5)氮氣5slm吹掃30s,抽真空至80mtor,沉積第二層氮化硅薄膜，溫度為450°C，氨氣流量為7. Oslm，硅烷流量為730sCCm，射頻功率5400瓦，持續時間208s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關，得到厚度為22nm、折射率為2. I的氮化娃薄膜；(6)氮氣5slm吹掃30s,抽真空至80mtor,沉積第三層氮化娃薄膜,溫度為450°C，氨氣流量為7. lslm，硅烷流量為495sCCm，射頻功率5500瓦，持續時間345s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關，得到厚度為42nm、折射率為2. O的氮化硅薄膜；(7)氮氣吹掃冷卻，溫度為420°C，氮氣流量為8slm，壓力為IOOOOmTorr,吹掃時間6min。實施例3一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜，如圖I所示，在硅片I表面依次沉積有氮化硅薄膜2、氮化硅薄膜3和氮化硅薄膜4。一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜的制備方法，是對經過清洗制絨，擴散制備PN結，刻蝕去除晶體硅四周的PN結，清洗去除磷硅玻璃的處理步驟后的晶體硅鍍減反射膜，其特征在于，是利用等離子體增強化學氣相沉積方法在硅片表面依次沉積三層氮化硅薄膜，它包括下面的步驟(I)對爐管抽真空，保持爐內溫度420°C，壓力50mTorr，時間為4min ；⑵對爐管進行預處理，溫度升至460°C，氮氣流量為IOslm進行吹掃，后抽真空至壓力為IOOmTorr并保持2min ； (3)壓力測試,保證設備內部壓力50mTorr恒定,保持0. 5min ； (4)沉積第一層氮化硅薄膜，溫度為460°C，氨氣流量為4slm，硅烷流量為llOOsccm，射頻功率5600瓦，持續時間140s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關，得到厚度為12nm、折射率為2. 4的氮化娃薄膜；(5)氮氣5slm吹掃30s,抽真空至80mtor,沉積第二層氮化娃薄膜,溫度為450°C,氨氣流量為7. 2slm，硅烷流量為750SCCm，射頻功率5600瓦，持續時間215s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關，得到厚度為24nm、折射率為2. I的氮化硅薄膜；(6)氮氣5slm吹掃30s，抽真空至80mtor，沉積第三層氮化硅薄膜，溫度為450°C，氨氣流量為7. 2slm，硅烷流量為520sccm，射頻功率5500瓦，持續時間340s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關，得 到厚度為40nm、折射率為I. 9的氮化硅薄膜；(7)氮氣吹掃冷卻，溫度為420°C，氮氣流量為lOslm，壓力為 IOOOOmTorr,吹掃時間 8min。
權利要求
1.一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜，其特征在于，它是由三層膜構成，第一層為太陽能電池晶體硅表面的氮化硅薄膜，厚度為8 12nm，折射率為2. 3^2. 4，第二層氮化硅薄膜的厚度為18 24nm，折射率為2. (Γ2. I，第三層氮化硅薄膜的厚度為35 45nm，折射率為 I. 9 2. O。
2.根據權利要求I所述的晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜，其特征在于，所述的三層氮化硅減反射膜的厚度之和為72 77nm。
3.一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜的制備方法，是對經過清洗制絨，擴散制備PN結，刻蝕去除晶體硅四周的PN結，清洗去除磷硅玻璃的處理步驟后的晶體硅鍍減反射膜，其特征在于，是利用等離子體增強化學氣相沉積方法在硅片表面依次沉積三層氮化硅薄膜，它包括下面的步驟 (1)對爐管抽真空，保持爐內溫度420°C，壓力50mTorr，時間為4min； (2)對爐管進行預處理，溫度升至460°C，氮氣流量為IOslm進行吹掃，后抽真空至壓力為 IOOmTorr 并保持 2min ； (3)壓力測試,保證設備內部壓力50mTorr恒定,保持O.5min ； (4)沉積第一層膜，溫度為460°C，氨氣流量為3.8^4slm,硅烷流量為95(Tll00sCCm，射頻功率5300 5600瓦，持續時間13(Tl40s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關； (5)氮氣5slm吹掃30s，抽真空至80mtor，沉積第二層膜，溫度為450°C，氨氣流量為.6.8 7. 2slm,硅烷流量為70(T750sccm，射頻功率5300 5600瓦，持續時間20(T215s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關； (6)氮氣5slm吹掃30s，抽真空至80mtor，沉積第三層膜，溫度為450°C，氨氣流量為Tl. 2slm，硅烷流量為48(T520sccm，射頻功率5500瓦，持續時間340 350s，射頻器占空比設置為5ms開/50ms關； (7)氮氣吹掃冷卻，溫度為420°C，氮氣流量為6 lOslm，壓力為IOOOOmTorr,吹掃時間5 8min。
全文摘要
本發明公開一種晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜，其特征在于，它是由三層膜構成，第一層為太陽能電池晶體硅表面的氮化硅薄膜，厚度為8～12nm，折射率為2.3～2.4，第二層氮化硅薄膜的厚度為18～24nm，折射率為2.0～2.1，第三層氮化硅薄膜的厚度為35～45nm，折射率為1.9～2.0。本發明還提供一種制備晶體硅太陽能電池三層氮化硅減反射膜的方法，利用硅烷和氨氣為原料，利用等離子體增強化學氣相沉積方法，采用新的工藝參數，在硅片上鍍三層折射率與膜厚不同的氮化硅薄膜體系，具有對設備要求不高，易于實現的優點。本鍍膜工藝增強了鍍膜的鈍化效果，降低了減反射膜對光的反射率，從而提高太陽能電池的轉換效率。三層氮化硅減反射膜能比單層減反射膜體系增加光電轉換效率0.2～0.3%。
文檔編號C23C16/34GK102903764SQ20121036932
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者侯澤榮, 黃侖, 盧春暉, 王金偉, 崔梅蘭 申請人:東方電氣集團(宜興)邁吉太陽能科技有限公司