CN103035777A

CN103035777A - 一种改良的多晶硅太阳电池三层SiN减反膜的制备方法

Info

Publication number: CN103035777A
Application number: CN2011103013635A
Authority: CN
Inventors: 周艺; 欧衍聪; 黄岳文; 何文红; 郭长春; 肖斌; 黄燕; 李荡
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2011-10-08
Filing date: 2011-10-08
Publication date: 2013-04-10

Abstract

本发明属于晶硅太阳电池技术领域，具体涉及一种改良的多晶硅太阳电池三层SiN减反膜的制备方法。传统方法采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制备出的单层SiN减反膜的钝化效果、减反效果及光谱吸收都不能达到最佳。本发明采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）创新性地在多晶硅表面沉积三层不同折射率（其中n_内>n_中>n_外）的SiN减反膜。用此制备方法制备的三层SiN减反膜钝化效果佳，减反效果好，短波区的光谱吸收提高。与传统的单层SiN减反膜工艺相比较，该方法制备出的三层SiN减反膜能有效提高多晶硅太阳电池的光电性能，其中短路电流提高了100mA，光电转换效率提高了1.34%。

Description

一种改良的多晶硅太阳电池三层SiN减反膜的制备方法

技术领域

本发明属于太阳能光电利用领域中的晶硅太阳能电池技术，具体涉及一种改良的多晶硅太阳电池三层SiN减反膜的制备方法。

背景技术

随着经济和社会的不断发展，能源危机和环境污染己经成为全人类生存与发展面临的严重挑战。近几年，晶硅太阳能电池发展迅速，已经成为人类利用太阳能的最重要途径之一。

在太阳能电池制造过程中，减反膜的制备至关重要。现今PECVD已经成为光伏业界使用最广泛的减反膜制备方法。PECVD可以在沉积薄膜的过程中加入间隙元素，以过渡元素置换部分键位形成三元、四元甚至更多元复合薄膜，大大地提高了光学薄膜的可调控性和光谱特性。近年来，采用PECVD进行双层甚至多层镀膜作为太阳电池的减反射层引起了越来越多的关注。在国外已经结合PECVD技术制备出SiN与SiO₂复合膜，其良好的均匀性、阶梯覆盖性以及薄膜致密性等特点，已应用在太阳能减反膜等方面。而通过改变沉积过程中反应气体的流量比，可以获得折射率不同（n=1.8~3.1）的光学薄膜。但是由于SiO₂的折射率(1.46)太低，不利于光学减反射，且在现有PECVD设备基础上制备SiO₂需要进行设备改进，生产中也需要增加额外的成本，增加工艺的复杂性。

现有太阳能电池PECVD工艺中，在高SiH₄浓度的气氛中生长的SiN富硅薄膜中的氢含量较高，退火后伴随着Si-H键和N-H键的断裂，有更多的氢溢出，钝化效果更佳，但是在高硅烷浓度气氛中生长的SiN膜对外呈张力、致密性差、色差较明显。针对这些问题，本发明采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）创新性地在多晶硅表面进行三次不同折射率（其中n_内>n_中>n_外）的SiN减反膜的沉积，所制备出的三层SiN减反膜钝化效果佳，减反效果好，短波区的光谱吸收明显提高，能有效提高多晶硅太阳电池的光电性能，而且也能有效地解决高SiH₄浓度气氛中制备的SiN减反膜的一系列问题，并且本发明不增加任何设备和生产成本，工艺简单易控制。

发明内容

本发明的目的是：针对目前PECVD制备氮化硅减反膜工艺存在的不足，提出一种改良的多晶硅太阳电池三层SiN减反膜的制备方法。用此制备方法制备的三层SiN减反膜钝化效果佳，减反效果好，短波区的光谱吸收明显提高。与传统的单层SiN减反膜工艺相比较，该方法制备出的三层SiN减反膜能有效提高多晶硅太阳电池的光电性能，其中短路电流提高了100mA，光电转换效率提高了1.34%。

本发明的技术方案是：对现有的PECVD生产工艺进行优化和改良，淀积过程分三步进行，依次进行三层不同折射率的SiN减反膜（其中n_内>n_中>n_外）的制备，其特征是：采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）创新性地在多晶硅表面沉积三层不同折射率（其中n_内>n_中>n_外）的SiN减反膜。制备出的三层SiN减反膜钝化效果佳，减反效果好，短波区的光谱吸收明显提高，有效提高了多晶硅太阳电池的光电性能，其中短路电流提高了100mA，光电转换效率提高了1.34%。

具体制备方法为：在射频频率为40KHz，射频功率为4500W的条件下，通入NH₃:SiH₄ =1：4～5（即NH₃、SiH₄流量比为1：4～5），进行第一层SiN减反膜的制备，再通入NH₃:SiH₄ =1：6～7（即NH₃、SiH₄流量比为1：6～7），进行第二层SiN减反膜的制备，最后通入NH₃:SiH₄ =1：8～10（即NH₃、SiH₄流量比为1：8～10）进行第三层SiN减反膜的制备，腔体内保持100～300Pa恒压，反应温度为300℃～500℃，采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）依次进行三层SiN减反膜的制备。

本发明的特点

1．通过该方法制备的三层SiN减反膜的钝化效果较单层SiN减反膜更好，且少子寿命得到提高；

2．通过该方法制备的三层SiN减反膜的减反效果较单层SiN减反膜更佳，在短波区的光谱吸收得到明显提高。

3．通过该方法制备的三层SiN减反膜能有效提高多晶硅太阳电池光电性能，其中短路电流提高了100mA，光电转换效率提高了1.34%。

附图说明

图1是单层和三层SiN减反膜烧结前后少子寿命对比图

图2是沉积单层和三层SiN减反膜的多晶硅反射率对比图

具体实施方式

选择电阻率为0.5~6，晶面为（100）的多晶硅原硅片，具体工艺工程如下：

1. 硅片预处理：

（1）化学清洗去除硅片表面损伤，形成减反射腐蚀坑；

（2）液态磷源扩散形成PN结；

（3）等离子刻蚀去除硅片边缘PN结；

（4）二次清洗去除硅片表面磷硅玻璃；

2. 用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）淀积SiN减反膜，镀膜工艺过程为：

将炉管加热到一定温度，将装满硅片的石墨舟置于炉管中，加热至预设温度，将腔体抽至真空状态，通入一定流量的NH₃对硅片进行6分钟预淀积，按设定的流量比例通入NH₃、SiH₄，调整抽气阀门开度，调整腔体内的压力到预定值，调整射频电源的放电频率和功率，控制淀积时间，得到钝化效果佳，减反效果好的三层SiN减反膜。其中具体工艺参数：

炉管温度：300℃～500℃

淀积射频功率：3000W～5000W

NH₃、SiH₄流量:1000:5000；700：4900；500：4500

NH₃、SiH₄流量比：1：5；1：7；1：9

腔体内压力：100～300Pa

淀积时间：600秒～800秒

3.丝网印刷背电极，烘干。然后，丝网印刷背电场，烘干。最后，丝网印刷正电极，烧结。

Claims

1.一种改良的多晶硅太阳电池三层SiN减反膜的制备方法，其特征是采用晶体硅原料，依次经过清洗制绒、扩散、等离子刻蚀、去磷硅玻璃后，用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD），在多晶硅表面进行三次不同折射率（其中n_内>n_中>n_外）SiN减反膜的沉积。

2.用权利1中的方法制备出的三层SiN减反膜钝化效果佳，减反效果好，短波区的光谱吸收明显提高。

3.用权利1中的方法制备出的三层SiN减反膜能有效提高多晶硅太阳电池的光电性能，其中短路电流提高了100mA，光电转换效率提高了1.34%。

4.一种改良的多晶硅太阳电池三层SiN减反膜的制备方法，其制备方法为：在射频频率为40KHz，射频功率为4500W的条件下，通入NH₃:SiH₄ =1：4～5（即NH₃、SiH₄流量比为1：4～5），进行第一层SiN减反膜的制备，再通入NH₃:SiH₄ =1：6～7（即NH₃、SiH₄流量比为1：6～7），进行第二层SiN减反膜的制备，最后通入NH₃:SiH₄ =1：8～10（即NH₃、SiH₄流量比为1：8～10）进行第三层SiN减反膜的制备，腔体内保持100～300Pa恒压，反应温度为300℃～500℃。