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Abstract

本发明属于太阳能电池技术领域，具体公开了一种太阳能电池减反射膜。该反射膜包括沉积在硅片正表面的氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的平均折射率为2.1-2.3，平均反射率为1％-10％。本发明还公开其制备方法，其包括将硅片第一次镀膜、冷却、第二次镀膜；其中镀膜包括前钝化、沉积氮化硅、后钝化。本发明所提供的减反射膜，厚度均匀、致密性、附着性好，反射率低，并可使薄膜厚度控制在50-90nm，本发明的制备方法具有沉积温度低、沉积效果好的优点。

Description

一种太阳能电池减反射膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池减反射膜及其制备方法。
背景技术
太阳能电池的减反射膜，一方面能大大减少硅片对光的反射损失，进而提高太阳能电池的光电转化效率。另一方面还可以提高少数载流子的寿命，从而提高电池效率。
目前，太阳能电池减反射膜主要为氮化硅薄膜，现有制备氮化硅薄膜方法主要为PECVD(等离子增强化学气相淀积)和溅射法。其中PECVD应用较广。
现有的PECVD法制备的氮化硅薄膜，一般为先通入钝化气，高频放电钝化，然后再通入硅烷和氨气，高频放电沉积氮化硅薄膜。现有方法制出的减反射膜的均匀性和致密性较差，从而影响减反射膜的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中减反射膜的均匀性和致密性较差的问题，从而提供了一种均匀性和致密性良好的太阳能电池减反射膜。
一种太阳能电池减反射膜，其包括沉积在硅片正表面的氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的平均折射率为2.1-2.3，平均反射率为1％-10％。
本发明还提供了一种上述太阳能电池减反射膜的制备方法。
一种太阳能电池减反射膜的制备方法，其包括第一次镀膜、冷却、第二次镀膜；其中镀膜包括前钝化、沉积氮化硅、后钝化。
本发明所提供的太阳能减反射膜，其厚度均匀、薄膜致密、与硅片具有良好的附着性，并且反射率低、折射率佳。本发明所提供的方法，由于钝化效果良好，从而还可以提高电池的转化效率，还具有沉积温度低、沉积效果好的优点。
附图说明
图1为本发明制备方法的流程图。
具体实施方式
一种太阳能电池减反射膜，其包括沉积在硅片正表面的氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的平均折射率为2.1-2.3，平均反射率为1％-10％。
太阳能减反射膜的厚度为50-90nm。
一种太阳能电池减反射膜的制备方法，其包括第一次镀膜、冷却、第二次镀膜；其中镀膜包括前钝化、沉积氮化硅、后钝化。
其中，所述硅片是指经过制绒、扩散、去背结等工序处理的硅片。
本发明中钝化的具体步骤是：将硅片放入PECVD反应室中，抽真空，通入钝化气，高频放电。
本发明优选将PECVD反应室抽真空抽至4Pa以下，对反应室升温，升至300-500℃并保持恒温；然后通入钝化气。
钝化气为本领域技术人员所公知的，本发明的钝化气优选为氨气。钝化气的流量为1000-5000sccm(standard-state cubic centimeterper minute，标况毫升每分钟)。
高频放电为本领域技术人员所公知的操作，即通过高频电源在待电离气体上加高频电压，气体在高频电压的作用下放电，形成等离子体。
本发明的钝化气在高频放电作用下，形成氢等离子体。其中部分氢等离子体与硅表面的悬键及硅体内晶界上的悬键或其它缺陷、杂质结合，从而减少电子复合，提高电池的少数载流子寿命，从而提高电池效率。
本发明中优选高频电源的功率为1000-5000W。放电时间(即前钝化时间)优选30-300s。
沉积氮化硅是指前钝化完毕后，向PECVD反应室通入SiH4和NH3，高频放电，进行沉积。
其中SiH4和NH3的流量比优选为1∶2-1∶12。
整个沉积氮化硅过程中，保持100-500Pa恒压。
高频放电的电源功率是1000-5000W，放电时间(即沉积氮化硅时间，也即第一次镀膜时间)为6-356s。
后钝化是指将经过沉积氮化硅的硅片再进行钝化，后钝化与前钝化的操作基本相同。
后钝化时间优选为30-300s。
冷却是指：在后钝化之后，对反应室进行多次抽空、氮气吹扫；然后将硅片从PECVD反应室中取出，在室温下冷却1-60min。
第二次镀膜是指将经过冷却的硅片再前钝化、沉积氮化硅、后钝化处理。
其中，第二次镀膜中沉积氮化硅的放电时间(即第二次镀膜时间)优选为356-600s。
本发明优选的具体步骤如下：
一、第一次镀膜：
①前钝化：将经过制绒、扩散、去背结等工序处理的硅片，插入石墨舟中，利用推舟系统送入PECVD反应室中。抽真空抽至反应室的压强4Pa以下，对反应室进行升温至300-500℃并保持，然后通入100-5000sccm的NH3，保持恒压100-500Pa，1000-5000W高频放电，放电30-300s；
②沉积氮化硅：前钝化完毕后，在反应室内通入流量比为1∶2-1∶12的SiH4和NH3，恒压保持100-500Pa，高频放电，进行沉积，沉积时间6-356s；
③后钝化：通入100-5000sccm的NH3，保持恒压100-500Pa，1000-5000W高频放电，放电30-300s；
二、冷却：在后钝化之后，对反应室进行多次抽真空、氮气吹扫；然后硅片从PECVD反应室中取出，在室温下冷却1-60min。
三、第二次镀膜：重复前钝化、沉积氮化硅、后钝化。
本发明所提供的太阳能电池的减反射膜的制备方法，制出的薄膜均匀性、致密性、附着性好，反射率低、钝化效果好，并可使薄膜厚度很好控制在50-90nm，还具有沉积温度低、沉积效果好的优点。
本发明的发明人发现，现有的一次镀膜的薄膜不均匀、不致密。而本发明采用二次镀膜的方法制备出的薄膜厚度均匀，并且薄膜致密性好。本发明的发明人认为：一次镀膜由于薄膜厚度较大，一次性的沉积较厚的薄膜，沉积过程中薄膜还来不及致密化发展，而本发明中第一次镀膜，薄膜的厚度较小，并且在薄膜沉积前后都进行钝化处理，薄膜性能得到改进，特别是在冷却后，薄膜的内部结构进一步致密化发展，再进行二次镀膜，由于已经覆有一层氮化硅薄膜，所以二次镀膜的附着力较好，沉积的薄膜更加致密，从而反射率较低。
前钝化中氢等离子体对表面进行钝化后，可以减少后续沉积过程中等离子体对硅表面的损伤，从而可以获得质量更好的薄膜。后钝化时，由于薄膜可以阻挡等离子体对表面的损伤，可以获得更好的钝化效果。后钝化的作用是：氢等离子体可以对表面及体内的缺陷进行钝化，减少载流子的复合，增加电池的转换效率。
本发明制得的镀膜硅片，经过丝网印刷、烧结可制成短路电流为5.5A，开路电压为0.62V的电池片。
以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例1：
1、前钝化：将硅片插入石墨舟后，通过推舟系统进入PECVD反应室，并抽真空至4Pa；然后对PECVD反应室进行升温，至400℃并恒温保持；再向其通入5000sccm的NH3，并保持压强在230Pa，开启2500W的高频电源进行高频放电，放电180s后，关闭电源及气体；
2、沉积：在PECVD反应室内通入230sccmSiH4和2100sccmNH3，并使反应室真空保持在260Pa左右，开启2500W的高频电源，放电102s后，关闭电源、切断气体；
3、后钝化：通入3000sccm的NH3至230Pa，开启2500W的高频电源，放电300s，关闭电源、切断气体；然后对反应室进行抽空、氮气吹扫；
4、冷却：将硅片从PECVD反应室中退出，在常温下冷却10min。
5、进行第二次镀膜，重复步骤1-4，所不同的是沉积时间为600s。
制得太阳能电池减反射膜A1。
实施例2：
与实施例1所不同的是：第一次镀膜时间为6s，第二次镀膜时间600s。其它部分同实施例1。
制得太阳能电池减反射膜A2。
实施例3：
与实施例1所不同的是：第一次镀膜时间为356s，第二次镀膜时间356s。其它部分同实施例1。
制得太阳能电池减反射膜A3。
实施例4：
与实施例1所不同的是：前钝化的时间为30s，后钝化的时间为300s。其它部分同实施例1。
制得太阳能电池减反射膜A4。
实施例5：
与实施例1所不同的是：前钝化的时间为300s，后钝化的时间为30s。其它部分同实施例1。
制得太阳能电池减反射膜A5。
对比例1：
与实施例1所不同的是：不进行第二次镀膜，第一次镀膜时间为700s。其它部分同实施例1。
制得太阳能电池减反射膜AC1。
对比例2：
与实施例1所不同的是：不进行后钝化(即没有步骤3)。其它部分同实施例1。
制得太阳能电池减反射膜AC2。
性能检测：
折射率以及厚度：用SENTECH公司生产的SE 400adv椭偏仪检测厚度及折射率。结果见表1。
反射率：用PE公司生产的PE LAMBDA750积分式反射仪检测厚度。结果见表1。
厚度均匀性：本发明采用减反射薄膜上五点(即四边中点和中心点)的厚度极差来评价厚度均匀性。极差越大均匀性越差。
极差＝最大值-最小值。
表1
从表1可以看出，A1-A5相比AC1-AC2的平均反射率有了大幅的降低，折射率也较佳；并且薄膜厚度极差较小，说明厚度均匀性也提高了很多。

Claims (10)

1.一种太阳能电池减反射膜，其包括沉积在硅片正表面的氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的平均折射率为2.1-2.3，平均反射率为1％-10％。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池减反射膜，其特征在于：所述太阳能减反射膜的厚度为50-90nm。
3.一种如权利要求1所述的太阳能电池减反射膜的制备方法，其包括第一次镀膜、冷却、第二次镀膜；其中镀膜包括前钝化、沉积氮化硅、后钝化。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池减反射膜的制备方法，其特征在于：其中，第一次镀膜时间为第二次镀膜时间的0.01-1倍；所述镀膜时间是指镀膜中沉积氮化硅的时间。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池减反射膜的制备方法，其特征在于：所述前钝化和后钝化的时间比为0.1-10。
6.根据权利要求3所述的太阳能电池减反射膜的制备方法，其特征在于：所述钝化包括抽真空至4Pa以下，升温至300-500℃并保持恒温；然后通入氨气，高频放电。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池减反射膜的制备方法，其特征在于：所述高频放电的电源功率为1000-5000W。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池减反射膜的制备方法，其特征在于：所述氨气的流量为1000-5000sccm。
9.根据权利要求3所述的太阳能电池减反射膜的制备方法，其特征在于：所述沉积氮化硅包括通入SiH4和NH3，高频放电，进行沉积；其中SiH4和NH3的流量比为1∶2-1∶12。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池减反射膜的制备方法，其特征在于：沉积氮化硅的温度为300-500℃，压强为100-500Pa。
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