CN102005485A - 一种太阳能电池的多层减反膜以及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种太阳能电池的多层减反膜以及其制作方法，具体为：在太阳能电池窗口层生长一层5～40nm厚度的SiO2膜，再在SiO2膜上沉积50～100nm的减反膜，然后再在减反膜上面覆盖EVA和玻璃封装。该层减反膜是折射率在2.3～2.4左右的透光膜。本发明使TiO2为基础的减反膜具有钝化作用，同时又能兼顾组件封装后的减反效果，能够代替当前工业常用的SiNx单层减反膜，减反钝化效果可以与SiNx媲美。而且该多层膜结构的制备工艺简单，设备造价低，是一种比较理想的结构。

Description

一种太阳能电池的多层减反膜以及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池，具体地说，涉及的是一种太阳能电池的多层减反膜以及其制作方法，属于太阳能制造技术领域。
背景技术
早期的太阳能电池生产中一般使用TiO2作为光学减反膜。但TiO2对硅材料没有钝化作用，使用TiO2作为减反膜的太阳能电池的开路电压较低，效率难以提高。因此渐渐地被同时具有很好减反效果和钝化作用的SiNx减反膜所取代。因此在目前的太阳能电池生产中大多使用SiNx作为减反膜。但SiNx减反膜生产成本较高，而且使用SiNx作为减反膜的组件在封装之后的反射率较高。
经文献检索发现，申请号为200910303615.0，名称为一种晶硅太阳能电池双层减反膜及其制备方法的发明专利，该专利自述为：“本发明公开了一种晶硅太阳能电池双层减反膜及其制备方法，其特征在于，依次由疏松层TiO2薄膜、致密层TiO2薄膜和SiO2钝化层组成；所述的SiO2钝化层处于致密层TiO2薄膜和硅基衬底之间。制备方法包括以下步骤：在硅基衬底正表面上依次沉积一层致密层TiO2薄膜和一层疏松层TiO2薄膜；电极银浆印刷后，经400℃～900℃的常规烧结，在硅衬底与致密TiO2界面处生成SiO2钝化层。本发明中TiO2/TiO2准双层减反膜通过改变沉积条件一次完成，在工艺和设备上得到优化，且比单层减反膜具有更好的减反射效果。”该专利虽然有一定的改善，但是还无法达到理想的效果。
为了降低太阳能电池的生产成本，很有必要制作出一种生产成本低，工艺简单的，但又同时具有钝化作用的减反膜。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种太阳能电池的多层减反膜以及其制作方法，使TiO2为基础的减反膜具有钝化作用，同时又能兼顾组件封装后的减反效果。
为实现上述的目的，本发明所述的太阳能电池的多层减反膜，包括SiO2膜以及减反膜，所述SiO2膜设置在太阳能电池窗口层上，所述减反膜设置在SiO2膜上，其中：所述SiO2膜厚度为5～40nm；所述减反膜厚度为50～100nm，并且折射率在2.3～2.4左右。
进一步的，所述减反膜为透光膜。
进一步的，所述减反膜可以采用TiO2/SiO2双层膜，也可以是MgF/TiO2/SiO2，或者SiC/TiO2/SiO2、SiNx/TiO2/SiO2、ZnO/TiO2/SiO2等多层膜的形式。
进一步的，所述减反膜上面覆盖EVA和玻璃封装。
本发明上述的太阳能电池的多层减反膜的制作方法，具体为：在太阳能电池窗口层(电池的P+或者N+)生长一层5～40nm厚度的SiO2膜，再在SiO2膜上沉积50～100nm的减反膜，然后再在减反膜上面覆盖EVA和玻璃封装。该层减反膜是折射率在2.3～2.4左右的透光膜。
采用这种结构的原因是，封装后的太阳能电池的减反膜(一般而言是一层SiNx)是夹在窗口层(电池的P+或者N+)上和EVA之间的一种三明治结构。从光学原理考虑，对于单层减反膜，当4n1d1＝λ时，反射率有最小值：
R = ( n 1 2 - n 0 n 2 n 1 2 + n 0 n 2 ) 2
其中n1，d1分别为减反膜的折射率和厚度，n0为空气或玻璃的折射率，n2为衬底的折射率，λ为减反膜的中心波长。从上式可以看出当
Figure BSA00000300456600022
时反射率最小。晶体硅的折射率为n2＝3.9，封装材料(玻璃或EVA)的折射率n0＝1.46，则n1＝2.38时反射率R＝0。工业应用中多采用的SiNx薄膜的折射率在封装之后因折射率一般为2.0左右，不能达到最佳的减反效果。而TiO2的折射率一般为2.3，与最佳减反膜的折射率较为匹配，但是TiO2的仅有减反效果而无钝化效果，因此加上一层很薄的SiO2起到弥补TiO2钝化的作用。采用这种新型减反膜在封装之后可以取得很好的减反射和钝化效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用SiO2加TiO2或其它折射率在2.3-2.4左右的单层或多层光学减反膜，使TiO2为基础的减反膜具有钝化作用，同时又能兼顾组件封装后的减反效果。本发明能够寻找新的技术途径代替当前工业常用的SiNx单层减反膜，采用上述多层膜结构，同时实现光学匹配和电学钝化作用，减反钝化效果可以与SiNx媲美。而且该多层膜结构的制备工艺简单，设备造价低，是一种比较理想的结构。
附图说明
图1为本发明一具体实施例中太阳能电池的多层减反膜的结构示意图。
图中：太阳能电池窗口层1，SiO2膜2，减反膜3，EVA4。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种太阳能电池的多层减反膜，包括SiO2膜2以及减反膜3，所述SiO2膜2设置在太阳能电池窗口层1上，所述减反膜3设置在SiO2膜2上，其中：所述SiO2膜2厚度为5～40nm；所述减反膜3厚度为50～100nm，并且为折射率在2.3～2.4左右的透光膜。
所述减反膜3可以采用TiO2/SiO2双层膜，也可以是MgF/TiO2/SiO2，或者SiC/TiO2/SiO2、SiNx/TiO2/SiO2、ZnO/TiO2/SiO2等多层膜的形式。本实施例中，如图1所示，减反膜3为双层膜的形式。
所述减反膜3上面覆盖EVA 4。EVA是一种塑料物料，由乙烯(E)及乙烯基醋酸盐(VA)所组成。
在太阳能电池窗口层(电池的P+或者N+)生长一层5～40nm厚度的SiO2膜，再在SiO2膜上沉积50～100nm的减反膜，然后再在减反膜上面覆盖EVA 4和玻璃封装。该层减反膜是折射率在2.3～2.4左右的透光膜。
实施例2
实施例1所述太阳能电池的多层减反膜的制作方法：
当硅片进行完正常的制绒，扩散，洗磷等太阳能电池制备工艺后，采用热氧化或者溶胶-凝胶的方法，在太阳能电池的窗口层即电池的N+生长一层5～40nm厚度的SiO2膜。然后在SiO2膜上沉积50～100nm的减反膜。之后再在减反膜上面覆盖EVA和玻璃封装，该封装工艺为常用的工艺。
本实施例中，所述减反膜是折射率在2.3左右的透光膜，可以采用的是TiO2/SiO2双层膜，如图1中所示。
实施例3
实施例1所述太阳能电池的多层减反膜的制作方法：
当硅片进行完正常的制绒，扩散，洗磷等太阳能电池制备工艺后，采用热氧化或者溶胶-凝胶的方法，在太阳能电池的窗口层即电池的P+生长一层5～40nm厚度的SiO2膜。然后在SiO2膜上沉积50～100nm的减反膜。之后再在减反膜上面覆盖EVA和玻璃封装，该封装工艺为常用的工艺。
本实施例中，所述减反膜是折射率在2.4左右的透光膜，为了达到最佳光学匹配，采用的是多层膜的形式，为MgF/TiO2/SiO2、SiC/TiO2/SiO2、SiNx/TiO2/SiO2、ZnO/TiO2/SiO2等中的一种。
本发明中，采用上述太阳能电池多层减反膜结构的理论依据是，封装后的太阳能电池的减反膜(一般而言是一层SiNx)是夹在窗口层(电池的P+或者N+)上和EVA之间的一种三明治结构。从光学原理考虑，对于单层减反膜，当4n1d1＝λ时，反射率有最小值：
R = ( n 1 2 - n 0 n 2 n 1 2 + n 0 n 2 ) 2
其中n1，d 1分别为减反膜的折射率和厚度，n0为空气或玻璃的折射率，n2为衬底的折射率，λ为减反膜的中心波长。从上式可以看出当
Figure BSA00000300456600042
时反射率最小。晶体硅的折射率为n2＝3.9，封装材料(玻璃或EVA)的折射率n0＝1.46，则n1＝2.38时反射率R＝0。工业应用中多采用的SiNx薄膜的折射率在封装之后因折射率一般为2.0左右，不能达到最佳的减反效果。而TiO2的折射率一般为2.3，与最佳减反膜的折射率较为匹配，但是TiO2的仅有减反效果而无钝化效果，因此加上一层很薄的SiO2起到弥补TiO2钝化的作用。采用这种新型减反膜在封装之后可以取得很好的减反射和钝化效果。而且该种结构减反膜的制备工艺简单，设备造价低，但减反钝化效果可以与SiNx媲美。

Claims (6)

1.一种太阳能电池的多层减反膜，其特征在于包括SiO2膜以及减反膜，所述SiO2膜设置在太阳能电池窗口层上，所述减反膜设置在SiO2膜上，其中：所述SiO2膜厚度为5～40nm；所述减反膜厚度为50～100nm，并且是折射率为2.3～2.4的透光膜。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的多层减反膜，其特征在于：所述减反膜是TiO2/SiO2双层膜。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的多层减反膜，其特征在于：所述减反膜是MgF/TiO2/SiO2、SiC/TiO2/SiO2、SiNx/TiO2/SiO2、ZnO/TiO2/SiO2多层膜的形式中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池的多层减反膜，其特征在于：所述减反膜上面覆盖EVA和玻璃封装。
5.一种如权利要求1所述的太阳能电池的多层减反膜的制作方法，其特征在于：在所述太阳能电池窗口层生长一层5～40nm厚度的SiO2膜，再在SiO2膜上沉积50～100nm的减反膜，然后再在减反膜上面覆盖EVA和玻璃封装，该层减反膜是折射率在2.3～2.4左右的透光膜。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池的多层减反膜的制作方法，其特征在于：所述太阳能电池窗口层是指电池的P+或者N+。
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