CN104241403A - 一种晶硅电池多层钝化减反膜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于晶硅电池N型面，其特征在于：所述的钝化减反膜由下而上依次包括：氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为10-30nm，折射率n1为1.3-1.6，第一氮化硅膜厚度为8-15nm，折射率n2为2.15-2.25，第二氮化硅膜的厚度为15-30nm，折射率n3为2.05-2.15，第三氮化硅膜的厚度为30-50nm，折射率为1.9-2.0。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种晶硅电池多层钝化减反膜及其制备方法。
背景技术
电位诱导衰减效应（PID, Potential-Induced Degradation）普遍存在于传统光伏组件之中，根据多家国内外研究机构的结果表明，产生PID的主要原因是：随着光伏组件串联数目不断增大，光伏组件承受高电压对地势能的概率也在提高。当系统的一端接地时，距接地端最远的组件将产生较高对地电势，在欧洲设计标准接近1000v，在如此高压下将产生漏电流，损失发电功率。漏电流一般是经过铝框、封装材料和安装支架流入大地的，其大小与电池材料及工艺、组件材料及工艺、系统安装方法、环境等因素有关。因此，可以从电池、组件和系统三方面来解决。在电池方面，硅片质量、发射极制作方法和钝化减反膜性能对PID影响最大。传统钝化减反膜为单层或多层氮化硅膜，厚度70-90nm，折射率2.0-2.2，尚不能满足抗PID的要求。
传统氮化硅膜为渐变膜，即薄膜由靠近硅片至远离硅片，折射率逐渐减小，厚度逐渐增加。靠近硅片的薄膜称为第一层膜，折射率在2.1-2.3之间，厚度小于20nm；远离硅片的薄膜称为第二层膜，折射率在1.9-2.1之间，厚度在60-80nm。第一层膜为高折射率，对光线吸收严重 ，减少了入射至硅片的光线。另外，氮化硅膜为渐变膜，膜层之间的折射率差异不明显，发生全反射的概率较小，会有较大一部分逃逸出硅片。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够有效改善钝化效果、提高减反性能的同时提高抗PID性能的晶硅电池多层钝化减反膜及其制备方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供了一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于晶硅电池N型面，所述的钝化减反膜由下而上依次包括：氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为10-30nm，折射率n1为1.3-1.6，第一氮化硅膜厚度为8-15nm，折射率n2为2.15-2.25，第二氮化硅膜的厚度为15-30nm，折射率n3为2.05-2.15，第三氮化硅膜的厚度为30-50nm，折射率为1.9-2.0。
所述钝化减反膜的制备方法包括以下步骤：
（a）对晶硅电池进行清洗、扩散、二次清洗处理；
（b）使用PECVD法制作氧化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-1L/min、笑气流量为5-9L/min、硅烷流量为1-3L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为35-40mm，射频功率4-6kw，持续时间10-15s，处理温度为300-400℃，所述的氧化硅膜沉积于晶硅电池N型面，可有效减少硅片表面密度，降低表面复合速度，提高短波响应，且所述的氧化硅膜的介电常数更低，有效提高绝缘性能，增强抗PID效果，又由于所述的氧化硅膜折射率更低，光透性好；
（c）使用PECVD法在氧化硅膜上制作第一氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-1L/min、硅烷流量为2.5-3.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30-38mm，射频功率6-8kw，持续时间8-15s，处理温度为350-400℃；
（d）使用PECVD法在第一氮化硅膜上制作第二氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1-1.5L/min、硅烷流量为2-2.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为10-38mm，射频功率6-8kw，持续时间15-30s，处理温度为350-400℃；
（e）使用PECVD法在第二氮化硅膜上制作第三氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1.5-4L/min、硅烷流量为1-2L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30-38mm，射频功率6-8kw，持续时间30-50s，处理温度为350-400℃，至此，多层钝化减反膜的制作。
工作原理：一种晶硅电池多层钝化减反射膜，由下而上依次为：氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为10-30nm，折射率n1为1.3-1.6，第一氮化硅膜厚度为8-15nm，折射率n2为2.15-2.25，第二氮化硅膜的厚度为15-30nm，折射率n3为2.05-2.15，第三氮化硅膜的厚度为30-50nm，折射率为1.9-2.0；第一层为氧化硅，可有效减少硅片表面态密度，降低表面复合速率，提升短波响应；第一氮化硅膜折射率n2大于第二氮化硅膜折射率n3，第二氮化硅膜折射率n3大于第三氮化硅膜折射率n4，故光线在第一氮化硅膜与第二氮化硅膜交界面、在第二氮化硅膜与第三氮化硅膜交界面，在二次反射时发生全反射的概率将有很大提高，即有更多的光线进入硅片内，可以产生更多的载流子。
有益效果：本发明所述的一种晶硅电池钝化减反膜及其制备方法，具有以下优点：
短波响应快：本发明通过在硅片N型面沉淀氧化硅膜，有效减少硅片表面态密度，降低表面复合速率，提升短波响应；
反射率低：第一氮化硅膜折射率n2大于第二氮化硅膜折射率n3，第二氮化硅膜折射率n3大于第三氮化硅膜折射率n4，故光线在第一氮化硅膜与第二氮化硅膜交界面、在第二氮化硅膜与第三氮化硅膜交界面，在二次反射时发生全反射的概率将有很大提高，即有更多的光线进入硅片内，可以产生更多的载流子,其反射率降至3%以下；
光透性好：本发明通过在硅片N型面沉积氧化硅膜，所述的氧化硅膜折射率较低，可有效提高钝化减反膜的透光性。
附图说明
图1为多层钝化减反膜的结构示意图；
图2为多层钝化减反膜的制备方法。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示的一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于晶硅电池N型面，所述的钝化减反膜由下而上依次包括：氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为10-30nm，折射率n1为1.3-1.6，第一氮化硅膜厚度为8-15nm，折射率n2为2.15-2.25，第二氮化硅膜的厚度为15-30nm，折射率n3为2.05-2.15，第三氮化硅膜的厚度为30-50nm，折射率为1.9-2.0。
如图2所示的一种晶硅电池多层钝化减反膜，其制备方法包括以下步骤：
（a）对晶硅电池进行清洗、扩散、二次清洗处理；
（b）使用PECVD法制作氧化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-1L/min、笑气流量为5-9L/min、硅烷流量为1-3L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为35-40mm，射频功率4-6kw，持续时间10-15s，处理温度为300-400℃；
（c）使用PECVD法在氧化硅膜上制作第一氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-1L/min、硅烷流量为2.5-3.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30-38mm，射频功率6-8kw，持续时间8-15s，处理温度为350-400℃；
（d）使用PECVD法在第一氮化硅膜上制作第二氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1-1.5L/min、硅烷流量为2-2.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为10-38mm，射频功率6-8kw，持续时间15-30s，处理温度为350-400℃；
（e）使用PECVD法在第二氮化硅膜上制作第三氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1.5-4L/min、硅烷流量为1-2L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30-38mm，射频功率6-8kw，持续时间30-50s，处理温度为350-400℃，至此，多层钝化减反膜的制作。
实施例1
一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于P型晶硅电池N型面，所述的钝化减反膜由下而上依次包括：氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为20nm，折射率n1为1.5，第一氮化硅膜厚度为10nm，折射率n2为2.2，第二氮化硅膜的厚度为20nm，折射率n3为2.1，第三氮化硅膜的厚度为35nm，折射率为1.9。
如图2所示的一种晶硅电池多层钝化减反膜，其制备方法包括以下步骤：
（a）对晶硅电池N型面进行清洗、扩散、二次清洗处理；
（b）使用PECVD法在P型晶硅电池N型面沉积制作氧化硅膜，其中氮气流量为20L/min、笑气流量为7L/min、硅烷流量为2.1L/min，压力1Torr，电极间距为36mm，射频功率5kw，持续时间12s，处理温度为360℃，得到厚度为20um，折射率n1为1.5的氧化硅膜；
（c）使用PECVD法在氧化硅膜上制作第一氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为0.6L/min、硅烷流量为3L/min，压力1.0Torr，电极间距为32mm，射频功率8kw，持续时间10s，处理温度为360℃，得到厚度为10um，折射率n2为2.2的第一氮化硅膜；
（d）使用PECVD法在第一氮化硅膜上制作第二氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为1.2L/min、硅烷流量为2.4L/min，压力1.2Torr，电极间距为32mm，射频功率5kw，持续时间18s，处理温度为360℃，得到厚度为20nm，折射率n3为2.1的第二氮化硅膜；
（e）使用PECVD法在第二氮化硅膜上制作第三氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为2L/min、硅烷流量为1.6L/min，压力1.2Torr，电极间距为32mm，射频功率5kw，持续时间30s，处理温度为360℃，得到厚度为35nm，折射率为1.9的第三氮化硅膜，至此，完成多层钝化减反膜的制作。
实施例2
一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于P型晶硅电池N型面，所述的钝化减反膜由下而上依次包括：氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为15nm，折射率n1为1.6，第一氮化硅膜厚度为15nm，折射率n2为2.2，第二氮化硅膜的厚度为30nm，折射率n3为2.15，第三氮化硅膜的厚度为25nm，折射率为1.95。
如图2所示的一种晶硅电池多层钝化减反膜，其制备方法包括以下步骤：
（a）对晶硅电池N型面进行清洗、扩散、二次清洗处理；
（b）使用PECVD法在P型晶硅电池N型面沉积制作氧化硅膜，其中氮气流量为20L/min、笑气流量为7L/min、硅烷流量为2.4L/min，压力1Torr，电极间距为36mm，射频功率5kw，持续时间10s，处理温度为360℃，得到厚度为15um，折射率n1为1.6的氧化硅膜；
（c）使用PECVD法在氧化硅膜上制作第一氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为0.6L/min、硅烷流量为3L/min，压力1.0Torr，电极间距为32mm，射频功率8kw，持续时间15s，处理温度为360℃，得到厚度为15um，折射率n2为2.2的第一氮化硅膜；
（d）使用PECVD法在第一氮化硅膜上制作第二氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为1.2L/min、硅烷流量为2.5L/min，压力1.2Torr，电极间距为32mm，射频功率5kw，持续时间25s，处理温度为360℃，得到厚度为30nm，折射率n3为2.15的第二氮化硅膜；
（e）使用PECVD法在第二氮化硅膜上制作第三氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为2L/min、硅烷流量为1.8L/min，压力1.2Torr，电极间距为32mm，射频功率5kw，持续时间30s，处理温度为360℃，得到厚度为25nm，折射率为1.95的第三氮化硅膜，至此，完成多层钝化减反膜的制作。
Claims (2)
1.一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于晶硅电池N型面，其特征在于：所述的钝化减反膜由下而上依次包括：氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为10-30nm，折射率n1为1.3-1.6，第一氮化硅膜厚度为8-15nm，折射率n2为2.15-2.25，第二氮化硅膜的厚度为15-30nm，折射率n3为2.05-2.15，第三氮化硅膜的厚度为30-50nm，折射率为1.9-2.0。
2.根据权利要求1所述的一种晶硅电池多层钝化减反膜，其特征在于：所述钝化减反膜的制备方法包括以下步骤：
（a）对晶硅电池进行清洗、扩散、二次清洗处理；
（b）使用PECVD法制作氧化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-1L/min、笑气流量为5-9L/min、硅烷流量为1-3L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为35-40mm，射频功率4-6kw，持续时间10-15s，处理温度为300-400℃；
（c）使用PECVD法在氧化硅膜上制作第一氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-1L/min、硅烷流量为2.5-3.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30-38mm，射频功率6-8kw，持续时间8-15s，处理温度为350-400℃；
（d）使用PECVD法在第一氮化硅膜上制作第二氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1-1.5L/min、硅烷流量为2-2.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为10-38mm，射频功率6-8kw，持续时间15-30s，处理温度为350-400℃；
（e）使用PECVD法在第二氮化硅膜上制作第三氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1.5-4L/min、硅烷流量为1-2L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30-38mm，射频功率6-8kw，持续时间30-50s，处理温度为350-400℃，至此，多层钝化减反膜的制作。
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