CN104851923A - 一种提升晶体硅太阳能电池效率减反射膜制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜制备方法，通过在硅基衬底上沉积三层薄膜，所述各层薄膜分别是第一层为二氧化硅，厚度为2-10nm，第二层为厚度为10-20nm，折射率为2.32-2.4的氮化硅薄膜；第三层为厚度为50-60nm，折射率为2.00-2.045的氮化硅薄膜；本发明在原工艺基础上，增加第二层膜的折射率，降低第三层膜的折射率，无需增加任何设备和成本，有效地提高了镀膜的钝化效果，增强了减反射膜的减反射作用，提高了太阳能电池的光电转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种提升晶体硅太阳能电池效率减反射膜制备方法，属于太阳能光伏技术领域。
背景技术
近年来，太阳能电池片生产技术不断进步，生产成本不断降低，转换效率不断提高，使得光伏发电的应用日益普及并迅猛发展，逐渐成为电力供应的重要来源。太阳能电池片可以在阳光的照射下，把光能转换为电能，实现光伏发电。
太阳能电池片的生产工艺比较复杂，简单说来，太阳能电池的制作过程主要包括：制绒、扩散、刻蚀、镀膜、印刷和烧结等。其中镀减反射膜工艺是在电池表面镀一层或多层光学性质匹配的减反射膜，减反射膜的制作直接影响着太阳能电池对入射光的反射率，对太阳能电池的效率的提高起着非常重要的作用。对于减反射膜还需有一定的钝化效果，这样有助于提高太阳能电池的光电转换效率。
目前大规模生产中对晶体硅太阳能电池表面采用PECVD 方法镀一层或双层氮化硅减反射膜，虽然已经能够起的钝化和减反射效果，但其反射率仍然较高，钝化效果也没有达到最佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种提升晶体硅太阳能电池效率减反射膜制备方法，通过在硅基衬底上沉积三层薄膜，增加第二层膜的折射率，降低第三层膜的折射率，有效地提高了镀膜的钝化效果，提高了减反射膜的减反射作用，增强了减反射膜的钝化效果，提高了太阳能电池的光电转化效率。
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜，包括沉积在硅基衬底上包含三层薄膜。
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜，所述的在硅基衬底上沉积的三层薄膜的第一层为二氧化硅膜，厚度为2-10nm；第二层为氮化硅薄膜，厚度为15-20nm，折射率为2.32-2.4；第三层为氮化硅薄膜，厚度为50-60nm，折射率为2.00-2.045。
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜，所述硅基衬底为单晶衬底、多晶衬底、准单晶衬底中的一种。
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜制备方法，包括如下步骤：
1）将硅片进行制绒；
2）将制绒后的硅片进行扩散制备P/N结，刻蚀去除晶体硅片四周的P/N结，清洗去除磷硅玻璃；
3）将清洗后的硅基衬底插入石墨舟后，置于管式PECVD 镀膜设备的沉积腔内抽真空，并升温至400-480℃；
4）当PECVD 设备真空室真空达到1600-2600mtor，在PECVD 设备真空室通入N2O或CO2气体，高频电源功率设置为3500W- 6500W，开启高频电源，在炉管内通入气体流量为5000-10000sccm/min 的N2O或CO2气体，沉积时间100-300s，在硅基衬底上沉积一层2-10nm的二氧化硅；
5）将镀有第一层二氧化硅的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为3100-5000sccm的氨气、800-1700sccm的硅烷，在5500-6500W 的电源功率下电离100-200秒，在第一层氮化硅膜上生成厚度为10-20nm，折射率为2.32-2.4 的第二层氮化硅膜；
6）将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为7000-9500sccm 的氨气、500-800sccm 的硅烷，在5500-8000W 的电源功率
下电离500-600秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为50-60nm，折射率为2.00-2.045的第三层
氮化硅膜。
本发明无需增加任何设备和成本，采用相对简单的工艺，有效地提高了镀膜的钝化效果，增强了减反射膜的减反射作用，提高了太阳能电池的光电转化效率。
说明书附图
图1为本发明晶体硅太阳能电池减反射膜的结构示意图。
附图标记：硅基衬底1、厚度为5-10nm的二氧化硅膜2、厚度为10-20nm的氮化硅薄膜3、厚度为50-60nm的氮化硅薄膜4。
具体实施方式
为了是本技术领域的人员更好的理解本发明专利方案，并使本发明的上述目的，特征，和优点能够更明显易懂，下面结合实施例做进一步详细说明。
实施例1：
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜制备方法，包括如下步骤：
1）取硅片是电阻率为1-3Ω.cm 的156mm×156mm 规格的P型多晶硅片500pcs，将硅片进行制绒；
2）将制绒后的硅片进行扩散制备P/N结，刻蚀去除晶体硅片四周的P/N结，清洗去除磷硅玻璃；
3）将清洗后的硅基衬底插入石墨舟后，置于管式PECVD 镀膜设备的沉积腔内抽真空，并升温至400℃；
4）当PECVD 设备真空室真空达到1600mtor，在PECVD 设备真空室通入CO2气体，高频电源功率设置为3500W，开启高频电源，在炉管内通入气体流量为5000sccm/min 的CO2气体，沉积时间100s，在硅基衬底上沉积一层2nm的二氧化硅；
5）将镀有第一层二氧化硅的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为3100sccm的氨气、800sccm的硅烷，在5500W 的电源功率下电离100秒，在第一层氮化硅膜上生成厚度为10nm，折射率为2.32的第二层氮化硅膜；
6）将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为9500sccm 的氨气、800sccm 的硅烷，在8000W 的电源功率下电离600秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为60nm，折射率为2.045的第三层氮化硅膜。
实施例2：
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜制备方法，包括如下步骤：
1）取硅片是电阻率为1-3Ω.cm 的156mm×156mm 规格的P型多晶硅片500pcs，将硅片进行制绒；
2）将制绒后的硅片进行扩散制备P/N结，刻蚀去除晶体硅片四周的P/N结，清洗去除磷硅玻璃；
3）将清洗后的硅基衬底插入石墨舟后，置于管式PECVD 镀膜设备的沉积腔内抽真空，并升温至440℃；
4）当PECVD 设备真空室真空达到2600mtor，在PECVD 设备真空室通入CO2气体，高频电源功率设置为6500W，开启高频电源，在炉管内通入气体流量为10000sccm/min 的CO2气体，沉积时间300s，在硅基衬底上沉积一层10nm的二氧化硅；
5）将镀有第一层二氧化硅的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为5000sccm的氨气、1700sccm的硅烷，在6500W 的电源功率下电离200秒，在第一层氮化硅膜上生成厚度为20nm，折射率为2.4的第二层氮化硅膜；
6）将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为7000sccm 的氨气、500sccm 的硅烷，在5500W 的电源功率下电离500秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为50nm，折射率为2.00的第三层氮化硅膜。
实施例3：
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜制备方法，包括如下步骤：
1）取硅片是电阻率为1-3Ω.cm 的156mm×156mm 规格的P型多晶硅片500pcs，将硅片进行制绒；
2）将制绒后的硅片进行扩散制备P/N结，刻蚀去除晶体硅片四周的P/N结，清洗去除磷硅玻璃；
3）将清洗后的硅基衬底插入石墨舟后，置于管式PECVD 镀膜设备的沉积腔内抽真空，并升温至480℃；
4）当PECVD 设备真空室真空达到2000mtor，在PECVD 设备真空室通入N2O气体，高频电源功率设置为6500W，开启高频电源，在炉管内通入气体流量为8000sccm/min 的N2O气体，沉积时间190s，在硅基衬底上沉积一层5nm的二氧化硅；
5）将镀有第一层二氧化硅的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为3700sccm的氨气、1000sccm的硅烷，在6000W 的电源功率下电离150秒，在第一层氮化硅膜上生成厚度为15nm，折射率为2.36 的第二层氮化硅膜；
6）将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为8000sccm 的氨气、650sccm 的硅烷，在7000W 的电源功率下电离550秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为55nm，折射率为2.02的第三层氮化硅膜。
实施例4：
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜制备方法，包括如下步骤：
1）取硅片是电阻率为1-3Ω.cm 的156mm×156mm 规格的P型多晶硅片500pcs，将硅片进行制绒；
2）将制绒后的硅片进行扩散制备P/N结，刻蚀去除晶体硅片四周的P/N结，清洗去除磷硅玻璃；
3）将清洗后的硅基衬底插入石墨舟后，置于管式PECVD 镀膜设备的沉积腔内抽真空，并升温至480℃；
4）当PECVD 设备真空室真空达到2200mtor，在PECVD 设备真空室通入N2O气体，高频电源功率设置为6500W，开启高频电源，在炉管内通入气体流量为8500sccm/min 的N2O气体，沉积时间150s，在硅基衬底上沉积一层4nm的二氧化硅；
5）将镀有第一层二氧化硅的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为3850sccm的氨气、1000sccm的硅烷，在6000W 的电源功率下电离150秒，在第一层氮化硅膜上生成厚度为15nm，折射率为2.35 的第二层氮化硅膜；
6）将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为8200sccm 的氨气、750sccm 的硅烷，在6500W 的电源功率下电离600秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为58nm，折射率为2.03的第三层氮化硅膜。
对比例1：
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜制备方法，包括如下步骤：
1）取硅片是电阻率为1-3Ω.cm 的156mm×156mm 规格的P型多晶硅片500pcs，将硅片进行制绒；
2）将制绒后的硅片进行扩散制备P/N结，刻蚀去除晶体硅片四周的P/N结，清洗去除磷硅玻璃；
3）将清洗后的硅基衬底插入石墨舟后，置于管式PECVD 镀膜设备的沉积腔内抽真空，并升温至470℃；
4）当PECVD 设备真空室真空达到1800mtor，在PECVD 设备真空室通入CO2气体，高频电源功率设置为4900W，开启高频电源，在炉管内通入气体流量为4800sccm/min 的CO2气体，沉积时间80s，在硅基衬底上沉积一层1nm的二氧化硅；
5）将镀有第一层二氧化硅的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为7500sccm的氨气、1800sccm的硅烷，在5400W 的电源功率下电离220秒，在第一层氮化硅膜上生成厚度为21nm，折射率为2.26的第二层氮化硅膜；
6）将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为9600sccm 的氨气、1100sccm 的硅烷，在8100W 的电源功率下电离490秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为50nm，折射率为2.055的第三层氮化硅膜。
对比例2：
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜制备方法，包括如下步骤：
1）取硅片是电阻率为1-3Ω.cm 的156mm×156mm 规格的P型多晶硅片500pcs，将硅片进行制绒；
2）将制绒后的硅片进行扩散制备P/N结，刻蚀去除晶体硅片四周的P/N结，清洗去除磷硅玻璃；
3）将清洗后的硅基衬底插入石墨舟后，置于管式PECVD 镀膜设备的沉积腔内抽真空，并升温至380℃；
4）当PECVD 设备真空室真空达到2800mtor，在PECVD 设备真空室通入N2O气体，高频电源功率设置为3000W，开启高频电源，在炉管内通入气体流量为11000sccm/min 的N2O气体，沉积时间300s，在硅基衬底上沉积一层11nm的二氧化硅；
5）将镀有第一层二氧化硅的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为2500sccm的氨气、900sccm的硅烷，在5000W 的电源功率下电离90秒，在第一层氮化硅膜上生成厚度为9nm，折射率为2.45的第二层氮化硅膜；
6）将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为6900sccm 的氨气、460sccm 的硅烷，在8500W 的电源功率下电离620秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为61nm，折射率为1.95的第三层氮化硅膜。
对比例3：
一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜制备方法，包括如下步骤：
1）取硅片是电阻率为1-3Ω.cm 的156mm×156mm 规格的P型多晶硅片500pcs，将硅片进行制绒；
2）将制绒后的硅片进行扩散制备P/N结，刻蚀去除晶体硅片四周的P/N结，清洗去除磷硅玻璃；
3）将清洗后的硅基衬底插入石墨舟后，置于管式PECVD 镀膜设备的沉积腔内抽真空，并升温至480℃；
4）在炉管内通入气体流量为2500sccm的氨气、900sccm的硅烷，在5000W 的电源功率下电离95秒，在硅基衬底上生成厚度为9.5nm，折射率为2.45的第一层氮化硅膜；
5）将镀有第一层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为6900sccm 的氨气、450sccm 的硅烷，在8500W 的电源功率下电离610秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为60nm，折射率为1.945的第三层氮化硅。
从上表结果可以看出，在本发明工艺范围内的实施例1-4得到的电性能参数明显优于对比例1、2（工艺参数不同）和对比例3（仅沉积两层氮化硅膜），尤其是以实施例1的效果最佳，可见采用本发明特定的工艺、折射率和特有的三层减反射膜结构，制得的太阳能电池电性能参数较优，提高了太阳能电池的光电转化效率。
Claims (4)
1.一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜，其特征在于：包括沉积在硅基衬底（1）上包含三层薄膜。
2.如权利要求1所述的一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜，其特征在于：所述的在硅基衬底（1）上沉积的三层薄膜的第一层为二氧化硅膜（2），厚度为2-10nm；第二层为氮化硅薄膜（3），厚度为15-20nm，折射率为2.32-2.4；第三层为氮化硅薄膜（4），厚度为50-60nm，折射率为2.00-2.045。
3.如权利要求1所述一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜，其特征在于：所述硅基衬底为单晶衬底、多晶衬底、准单晶衬底中的一种。
4.如权利要求1或2或3所述一种提升晶体硅太阳能电池效率的减反射膜，其特征在于：制备方法包括如下步骤：
1）将硅片进行制绒；
2）将制绒后的硅片进行扩散制备P/N结，刻蚀去除晶体硅片四周的P/N结，清洗去除磷硅玻璃；
3）将清洗后的硅基衬底插入石墨舟后，置于管式PECVD 镀膜设备的沉积腔内抽真空，并升温至400-480℃；
4）当PECVD 设备真空室真空达到1600-2600mtor，在PECVD 设备真空室通入N2O或CO2气体，高频电源功率设置为3500W- 6500W，开启高频电源，在炉管内通入气体流量为5000-10000sccm/min 的N2O或CO2气体，沉积时间100-300S，在硅基衬底上沉积一层2-10nm的二氧化硅；
5）将镀有第一层二氧化硅的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为3100-5000sccm的氨气、800-1700sccm的硅烷，在5500-6500W 的电源功率下电离100-200秒，在第一层氮化硅膜上生成厚度为10-20nm，折射率为2.32-2.4 的第二层氮化硅膜；
6）将镀有第二层氮化硅膜的硅片继续进行沉积，沉积温度为400℃ -480℃，在炉管内通入气体流量为为7000-9500sccm 的氨气、500-800sccm 的硅烷，在5500-8000W 的电源功率下电离500-600秒，在第二层氮化硅膜上生成厚度为50-60nm，折射率为2.00-2.045的第三层氮化硅膜。
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|---|---|---|---|---|
| CN106449783A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-22 | 无锡尚德太阳能电力有限公司 | 多晶硅太阳能电池高效多层减反射膜及其制备方法 |
| CN106449784A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-02-22 | 徐州鑫宇光伏科技有限公司 | 太阳能电池减反射膜及其制备方法及太阳能电池片 |
| CN107134506A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-09-05 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种晶硅电池钝化方法 |
| CN108630764A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-10-09 | 通威太阳能（安徽）有限公司 | 一种提升perc电池背面转换效率的背面膜层结构以及制备方法 |
| CN113921619A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-01-11 | 天津爱旭太阳能科技有限公司 | 太阳能电池及其正面膜层结构及其制备方法、组件及系统 |
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2015
- 2015-04-20 CN CN201510187007.3A patent/CN104851923A/zh active Pending
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