CN106169510B - 太阳能电池背钝化膜层结构和制备方法 - Google Patents

太阳能电池背钝化膜层结构和制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106169510B
CN106169510B CN201610865158.4A CN201610865158A CN106169510B CN 106169510 B CN106169510 B CN 106169510B CN 201610865158 A CN201610865158 A CN 201610865158A CN 106169510 B CN106169510 B CN 106169510B
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon nitride
film
refractive index
nitride film
pellumina
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610865158.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106169510A (zh
Inventor
乔琦
鲁科
钱洪强
陆红艳
黄海涛
陈如龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Suntech Power Co Ltd
Original Assignee
Wuxi Suntech Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi Suntech Power Co Ltd filed Critical Wuxi Suntech Power Co Ltd
Priority to CN201610865158.4A priority Critical patent/CN106169510B/zh
Publication of CN106169510A publication Critical patent/CN106169510A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106169510B publication Critical patent/CN106169510B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1868—Passivation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明提供一种太阳能电池背钝化膜层结构，其主要改进之处在于，在太阳能电池衬底背表面依次形成有氧化铝膜、第一氮化硅膜和第二氮化硅膜，形成多层背钝化膜叠层结构；其中，氧化铝膜膜厚范围10‑40nm；折射率1.55‑1.70；第一氮化硅膜膜厚范围40‑100nm；折射率1.90‑2.20；第二氮化硅膜膜厚范围40‑100nm；折射率1.90‑2.20。最佳地，氧化铝膜膜厚20nm；折射率1.62；第一氮化硅膜膜厚范围75nm；折射率2.10；第二氮化硅膜膜厚范围75nm；折射率2.00。本发明提高了太阳能电池的转换效率。

Description

太阳能电池背钝化膜层结构和制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池，尤其是一种可提高太阳能电池转换效率的背钝化膜层结构。
背景技术
近年来，随着晶体硅材料质量和电池前表面技术的不断提升，电池效率已有了较大幅度的提高，但是电池背表面较为严重的光学和电学损失已成为制约电池效率进一步提升的瓶颈。采用氧化铝/氮化硅(AlOx/SiNx)钝化的背钝化电池不仅可以大幅降低背表面电学复合速率，还可以形成良好的内部光学背反射机制，已成为替代传统全铝背场电池的下一代晶体太阳电池技术。其中，良好的背钝化膜层结构设计，是提升背钝化电池转换效率的有效途径之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池背钝化膜层结构，主要通过膜厚和折射率调整，实现多层背钝化膜的膜层优化设计，提高了太阳能电池的转换效率。本发明采用的技术方案是：
一种太阳能电池背钝化膜层结构，其主要改进之处在于，在太阳能电池衬底背表面依次形成有氧化铝膜、第一氮化硅膜和第二氮化硅膜，形成多层背钝化膜叠层结构；其中，
氧化铝膜膜厚范围10-40nm；折射率1.55-1.70；
第一氮化硅膜膜厚范围40-100nm；折射率1.90-2.20；
第二氮化硅膜膜厚范围40-100nm；折射率1.90-2.20。
更优地，
氧化铝膜膜厚范围15-30nm；折射率1.60-1.65；
第一氮化硅膜膜厚范围50-90nm；折射率2.05-2.15；
第二氮化硅膜膜厚范围50-90nm；折射率1.95-2.05。
最佳地，
氧化铝膜膜厚20nm；折射率1.62；
第一氮化硅膜膜厚范围75nm；折射率2.10；
第二氮化硅膜膜厚范围75nm；折射率2.00。
本发明还提出一种太阳能电池背钝化膜层结构的制备方法，包括下述步骤：
步骤S1，采用一种PECVD设备在衬底背表面沉积氧化铝膜，衬底温度300-400℃，功率2000-3000W，通入TMA与N2O气体，TMA与N2O流量比1:5-1:10，气压0.10-0.20mbar；
步骤S2，然后采用另一种PECVD设备在氧化铝膜上沉积第一氮化硅膜，衬底温度400-500℃，功率5000-7000W，通入SiH4与NH3气体，SiH4与NH3流量比1:5-1:10；气压100-300pa；
步骤S3，随后采用步骤S2中相同设备继续沉积第二氮化硅膜，衬底温度400-500℃，功率5000-7000W，通入SiH4与NH3气体，SiH4与NH3流量比1:10-1:15；气压100-300pa。
本发明的优点：本发明通过改进背钝化电池的背钝化膜层结构，提升了背钝化电池的转换效率，相较于现有的背钝化电池，本发明并不显著增加成本，能够取得较好的技术效果，对于太阳能电池的发电效率起到了重要作用。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
关于SiNx作为晶体硅电池正面减反层的研究已有广泛报道，然而关于SiNx作为PERC电池背面AlOx/SiNx叠层钝化膜中的帽子层的研究较少，而且正面减反层与背面帽子层的作用也完全不同。
本发明主要从光学、电学以及保护AlOx免受后续铝浆侵蚀三个方面进行叠层背钝化膜膜层设计，在AlOx之上采用SiNx-1/SiNx-2的“双帽子层”，即形成AlOx/SiNx-1/SiNx-2多层膜结构。通过优化各层膜厚和折射率，提升钝化效果，进而提高转换效率。
如图1所示，在太阳能电池P型硅衬底1背表面依次形成有氧化铝膜2、第一氮化硅膜3和第二氮化硅膜4，形成多层背钝化膜叠层结构；其中，
氧化铝膜2膜厚范围10-40nm，优选15-30nm；折射率1.55-1.70，优选1.60-1.65；
第一氮化硅膜3膜厚范围40-100nm，优选50-90nm；折射率1.90-2.20，优选2.05-2.15；
第二氮化硅膜4膜厚范围40-100nm，优选50-90nm；折射率1.90-2.20，优选1.95-2.05。
以下为太阳能电池背钝化膜层结构的实施例；
实施例1，
氧化铝膜2膜厚10nm，折射率1.55；
第一氮化硅膜3膜厚40nm，折射率1.90；
第二氮化硅膜4膜厚40nm，折射率1.90；
实施例2，
氧化铝膜2膜厚15nm，折射率1.60；
第一氮化硅膜3膜厚50nm，折射率2.05；
第二氮化硅膜4膜厚50nm，折射率1.95；
实施例3，
氧化铝膜2膜厚30nm，折射率1.65；
第一氮化硅膜3膜厚90nm，折射率2.15；
第二氮化硅膜4膜厚90nm，折射率2.05；
实施例4，
氧化铝膜2膜厚40nm，折射率1.70；
第一氮化硅膜3膜厚100m，折射率2.20；
第二氮化硅膜4膜厚100nm，折射率2.20；
实施例5，为最佳实施例，
氧化铝膜2膜厚20nm，折射率1.62；
第一氮化硅膜3膜厚75nm，折射率2.10；
第二氮化硅膜4膜厚75nm，折射率2.00；
传统AlOx/SiNx结构与本发明中背钝化膜层结构的背钝化电池性能对比见表一；
背钝化膜层结构 开路电压 短路电流 串联电阻 并联电阻 填充因子 转换效率
AlOx/SiNx 656.8mV 9.503A 0.003Ω 507Ω 80.06％ 20.58％
AlOx/SiNx-1/SiNx-2 657.5mV 9.515A 0.003Ω 513Ω 80.14％ 20.65％
表一
通过表一的数据，可以看出，本发明的太阳能电池背钝化膜层结构，可以使得背钝化电池的转换效率百分比绝对值提升0.05％以上。
太阳能电池背钝化膜层结构的制备方法，可采用实施例6或实施例7中的步骤进行：
实施例6，
步骤S1，采用一种PECVD(等离子增强型化学气相沉积)设备在衬底背表面沉积氧化铝膜2，衬底温度300℃，功率2000W，通入TMA与N2O气体，TMA与N2O流量比1:5，气压0.10mbar；
步骤S2，然后采用另一种PECVD设备在氧化铝膜2上沉积第一氮化硅膜3，衬底温度400℃，功率5000W，通入SiH4与NH3气体，SiH4与NH3流量比1:5；气压100pa；
步骤S3，随后采用步骤S2中相同设备继续沉积第二氮化硅膜3，衬底温度400℃，功率5000W，通入SiH4与NH3气体，SiH4与NH3流量比1:10；气压100pa。
实施例7，
步骤S1，采用一种PECVD(等离子增强型化学气相沉积)设备在衬底背表面沉积氧化铝膜2，衬底温度400℃，功率3000W，通入TMA与N2O气体，TMA与N2O流量比1:10，气压0.20mbar；
步骤S2，然后采用另一种PECVD设备在氧化铝膜2上沉积第一氮化硅膜3，衬底温度500℃，功率7000W，通入SiH4与NH3气体，SiH4与NH3流量比1:10；气压300pa；
步骤S3，随后采用步骤S2中相同设备继续沉积第二氮化硅膜3，衬底温度500℃，功率7000W，通入SiH4与NH3气体，SiH4与NH3流量比1:15；气压300pa。

Claims (1)

1.一种太阳能电池背钝化膜层结构的制备方法，其特征在于，
在太阳能电池衬底(1)背表面依次形成有氧化铝膜(2)、第一氮化硅膜(3)和第二氮化硅膜(4)，形成多层背钝化膜叠层结构；其中，
氧化铝膜(2)膜厚范围15-30nm；折射率1.60-1.65；
第一氮化硅膜(3)膜厚范围50-90nm；折射率2.05-2.15；
第二氮化硅膜(4)膜厚范围50-90nm；折射率1.95-2.05；
包括下述步骤：
步骤S1，采用一种PECVD设备在衬底背表面沉积氧化铝膜(2)，衬底温度300-400℃，功率2000-3000W，通入TMA与N2O气体，TMA与N2O流量比1:5-1:10，气压0.10-0.20mbar；
步骤S2，然后采用另一种PECVD设备在氧化铝膜(2)上沉积第一氮化硅膜(3)，衬底温度400-500℃，功率5000-7000W，通入SiH4与NH3气体，SiH4与NH3流量比1:5-1:10；气压100-300pa；
步骤S3，随后采用步骤S2中相同设备继续沉积第二氮化硅膜(3)，衬底温度400-500℃，功率5000-7000W，通入SiH4与NH3气体，SiH4与NH3流量比1:10-1:15；气压100-300pa。
CN201610865158.4A 2016-09-29 2016-09-29 太阳能电池背钝化膜层结构和制备方法 Active CN106169510B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610865158.4A CN106169510B (zh) 2016-09-29 2016-09-29 太阳能电池背钝化膜层结构和制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610865158.4A CN106169510B (zh) 2016-09-29 2016-09-29 太阳能电池背钝化膜层结构和制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106169510A CN106169510A (zh) 2016-11-30
CN106169510B true CN106169510B (zh) 2017-09-01

Family

ID=57376442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610865158.4A Active CN106169510B (zh) 2016-09-29 2016-09-29 太阳能电池背钝化膜层结构和制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106169510B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107658358A (zh) * 2017-09-21 2018-02-02 东方环晟光伏（江苏）有限公司 太阳能电池背钝化膜层结构及其生成方法
CN107749429B (zh) * 2017-10-12 2019-07-16 江西展宇新能源股份有限公司 一种提升PERC电池背钝化性能的AlOx沉积工艺
CN108091724B (zh) * 2017-11-27 2019-08-27 浙江爱旭太阳能科技有限公司 一种改善perc电池背面界面态的方法及其电池
CN108511534A (zh) * 2018-05-18 2018-09-07 通威太阳能（安徽）有限公司 一种提升ｐｅｒｃ电池效率和良率的背面膜层结构及其制备方法
CN109037358A (zh) * 2018-08-01 2018-12-18 通威太阳能（成都）有限公司 一种提升双面perc电池板式pecvd镀膜产能的方法
CN109461777A (zh) * 2018-10-24 2019-03-12 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种perc电池背面钝化结构及其制备方法
CN110246905B (zh) * 2019-05-31 2024-05-07 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种硅太阳能电池及其制备方法
TWI701841B (zh) * 2019-08-02 2020-08-11 英穩達科技股份有限公司 太陽能電池、其表面鈍化結構及其表面鈍化方法
CN110767757B (zh) * 2019-09-18 2022-02-08 广东爱旭科技有限公司 一种高效perc电池背面氧化铝膜及其制备方法
CN111029414B (zh) * 2019-12-25 2021-05-28 横店集团东磁股份有限公司 一种太阳能单晶PERC制备的多层SiNx背膜工艺方法
CN112736145B (zh) * 2020-12-29 2022-09-13 正泰新能科技有限公司 一种太阳能电池的背面结构和含该背面结构的太阳能电池
CN113659035A (zh) * 2021-08-05 2021-11-16 横店集团东磁股份有限公司 一种perc太阳能电池背钝化膜及其制备方法与perc太阳能电池
CN115172522B (zh) * 2022-07-12 2023-07-21 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池、制备方法及光伏组件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101834225A (zh) * 2010-04-14 2010-09-15 湖南红太阳新能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池各色氮化硅膜制备方法
CN102623572A (zh) * 2012-04-13 2012-08-01 英利能源（中国）有限公司 一种制备晶体硅太阳能电池沉积减反射薄膜的方法
CN103050553A (zh) * 2012-12-29 2013-04-17 中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司 一种双面钝化晶硅太阳能电池及其制备方法
CN103579379A (zh) * 2013-11-08 2014-02-12 英利集团有限公司 晶硅太阳能电池及其制作方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101964378A (zh) * 2010-04-20 2011-02-02 常州天合光能有限公司 实现太阳能电池背表面缓变叠层钝化薄膜的方法
CN101958365A (zh) * 2010-04-20 2011-01-26 常州天合光能有限公司 实现太阳能电池缓变叠层减反射薄膜的方法
CN105845775A (zh) * 2016-04-19 2016-08-10 晋能清洁能源科技有限公司 Perc晶体硅太阳能电池的背面多层镀膜方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101834225A (zh) * 2010-04-14 2010-09-15 湖南红太阳新能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池各色氮化硅膜制备方法
CN102623572A (zh) * 2012-04-13 2012-08-01 英利能源（中国）有限公司 一种制备晶体硅太阳能电池沉积减反射薄膜的方法
CN103050553A (zh) * 2012-12-29 2013-04-17 中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司 一种双面钝化晶硅太阳能电池及其制备方法
CN103579379A (zh) * 2013-11-08 2014-02-12 英利集团有限公司 晶硅太阳能电池及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106169510A (zh) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106169510B (zh) 太阳能电池背钝化膜层结构和制备方法
WO2021068644A1 (zh) 一种高效背钝化晶硅太阳能电池及其制备方法
JP6788144B1 (ja) 太陽電池モジュール、太陽電池及びその製造方法
KR101359401B1 (ko) 고효율 박막 태양전지와 그 제조방법 및 제조장치
US20100059114A1 (en) Solar cell
CN110112243A (zh) 太阳能电池的背面钝化结构及其制备方法
CN110106493B (zh) 利用管式pecvd设备制备背面钝化膜的方法
CN105185851A (zh) 一种背面钝化太阳能电池及其制备方法
CN103618027A (zh) 利用离子注入形成选择性掺杂和制备高效晶体硅太阳能电池的方法
CN104900722A (zh) 一种具有三层减反射膜的晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN111106186A (zh) 用于全黑晶硅光伏组件的太阳能电池及其制备方法
WO2019148536A1 (zh) 一种提升perc电池转换效率的正面膜层结构以及制备方法
CN107731935A (zh) 一种背钝化晶硅太阳能电池及其背钝化膜层的制备方法
CN104916710A (zh) 一种高pid抗性的高效多晶多层钝化减反射膜结构
CN110444609B (zh) 一种抗电势诱导衰减的背面膜层结构、制备方法、用途及太阳能电池
CN104659150A (zh) 一种晶体硅太阳电池多层减反射膜的制备方法
CN104701390A (zh) 太阳能电池背面钝化方法
CN104576833A (zh) 采用pecvd制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法
CN115763604A (zh) 一种新型高反射异质结电池器件结构及工艺
CN106098838A (zh) 一种多晶硅pecvd三层镀膜工艺制备方法
CN106601588A (zh) 一种氧化硅钝化层的制备方法
CN202977429U (zh) 一种太阳能电池及减反射膜
CN216161746U (zh) 一种太阳电池的膜层结构
CN208797020U (zh) P型perc电池结构
CN204424266U (zh) 一种太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Structure and preparation of back passivation film for solar cells

Effective date of registration: 20201118

Granted publication date: 20170901

Pledgee: Ningbo Bank Co.,Ltd. Wuxi Branch

Pledgor: WUXI SUNTECH POWER Co.,Ltd.

Registration number: Y2020320010195

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right