CN113921619A - 太阳能电池及其正面膜层结构及其制备方法、组件及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于太阳能电池技术领域，提供了一种太阳能电池及其正面膜层结构及其制备方法、组件及系统，本发明实施例的太阳能电池正面膜层结构，通过在正面膜层中设置至少三层氮化硅层和至少两层氧化硅膜层，相对于现有的正面膜层结构，增加短波长的光线吸收，减少光反射回入射界面而实现减少光在正面的反射损失，从而增加硅片对光的吸收和利用，提升太阳能电池正面的转化效率，并使正面效率提升0.05％以上；改善了与硅片之间的接触，提高了电池正面的致密性及钝化效果，并能有效降低硅表面态密度，降低了对载流子的无辐射复合，从而有效提高了电池组件的抗电势诱导衰减的性能，延缓了电池组件的衰减，延长了电池组件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池及其正面膜层结构及其制备方法、组件及系统。
背景技术
现有P型或N型晶硅太阳能电池的正面膜层机构，采用两层氮化硅叠加一层氧化硅的膜层结构，研究发现，现有的正面膜层结构两层氮化硅减反射效果差，造成正面膜层电池转换率低。另外，现有的正面膜层结构致密性能较差，造成抗水汽性能差，在高温多湿的情况下水汽进入电池组件，导致EVA(醋酸乙烯脂)水解产生的醋酸与组件玻璃反应生成Na+，Ca+，Fe+等，碱离子在组件边框和电池片表面直接产生的电场作用下形成漏电流，同时氧化铝钝化层中含有高密度的正电荷，会在漏电流的作用下诱导出一层负电荷，导致钝化效果消失，同时碱离子与电池片光照时PN结产生的空穴形成内电场，从而限制载流子输出，最终导致组件性能损失，从而使光伏组件发电效率大幅下降，并造成电池组件的抗PID(Potential Induced Degradatio)电势诱导衰减较快，192小时PID效应衰减大于3％，进一步使电池组件功率衰减，从而影响电池组件的使用寿命。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种太阳能电池的正面膜层结构，旨在解决现有正面膜层结构电池转换效率低，且电池组件的抗PID电势诱导性能较差的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种太阳能电池的正面膜层结构，所述正面膜层结构包括在硅片正面依次沉积的氮化硅层和氧化硅层；所述氮化硅层由至少三层不同折射率的氮化硅膜组成；所述氧化硅层由至少两层不同折射率的氧化硅膜组成；依序排布的各层氮化硅膜及氧化硅膜的折射率依次降低。
进一步地，所述氮化硅层包括折射率依次降低的三层氮化硅膜。
进一步地，所述氧化硅层包括折射率依次降低的两层氧化硅膜。
进一步地，所述氮化硅层包括折射率依次降低的第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、及第三氮化硅膜；
所述第一氮化硅膜的厚度为5-15nm，折射率为2.25-2.35；
所述第二氮化硅膜的厚度为20-30nm，折射率为2.15-2.25；
所述第三氮化硅膜的厚度为10-20nm，折射率为2.13-2.18。
进一步地，所述氧化硅层包括折射率依次降低的第一氧化硅膜和第二氧化硅膜；
所述第一氧化硅膜的厚度为5-15nm，折射率为1.7-1.9；
所述第二氧化硅膜的厚度为10-20nm，折射率为1.4-1.6。
进一步地，所述硅片正面所沉积的氮化硅层和氧化硅层相加的膜层总厚度为60-90nm，折射率为1.95-2.20。
进一步地，所述硅片为经过制绒、扩散、SE激光、刻蚀或退火热处理制作形成的硅片。
本发明另一实施例的目的还在于提供一种太阳能电池的正面膜层结构制备方法，所述方法包括：
在硅片的正面制备折射率逐渐降低的至少三层氮化硅膜，以形成由多层氮化硅膜组成的氮化硅层；
在所述氮化硅层上制备折射率逐渐降低的至少两层氧化硅膜，以形成由至少两层氧化硅膜组成的氧化硅层；
所述氧化硅层的折射率小于所述氮化硅层的折射率。
进一步地，所述在硅片的正面制备折射率逐渐降低的至少三层氮化硅膜，以形成由多层氮化硅膜组成的氮化硅层的步骤包括：
在沉积炉管中进行第一氮化硅膜的沉积，制备得到沉积厚度为5-15nm、折射率为2.25-2.35的第一氮化硅膜；
在沉积炉管中进行第二氮化硅膜的沉积，制备得到沉积厚度为20-30nm、折射率为2.15-2.25的第二氮化硅膜；
在沉积炉管中进行第三氮化硅膜的沉积，制备得到沉积厚度为10-20nm、折射率为2.13-2.18的第三氮化硅膜。
进一步地，所述在所述氮化硅层之上制备形成氧化硅层的步骤包括：
在沉积炉管中进行第一氧化硅膜的沉积，制备得到沉积厚度为5-15nm、折射率为1.7-1.9的第一氧化硅膜；
在沉积炉管中进行第二氧化硅膜的沉积，制备得到沉积厚度为10-20nm、折射率为1.4-1.6的第二氧化硅膜。
进一步地，制备所述第一氮化硅膜至所述第三氮化硅膜的沉积温度均为350℃-550℃，沉积压力均为1500-1800mTorr，沉积占空比均为5:70-5:68ms；
制备所述第一氮化硅膜的沉积功率为8000-11000W，制备所述第二氮化硅膜至所述第三氮化硅膜的沉积功率均为11000-13000W；
制备所述第一氮化硅膜、所述第二氮化硅膜及所述第三氮化硅膜的沉积时间和为400-550s；
制备所述第一氮化硅膜的沉积气体中的硅烷流量为2200-2600ccm，氨气流量7-12sccm；
制备所述第二氮化硅膜的沉积气体中的硅烷流量为1700-1900sccm，氨气流量为15-20sccm；
制备所述第三氮化硅膜的沉积气体中的硅烷流量为1500-1700sccm，氨气流量为17-20sccm。
进一步地，制备所述第一氧化硅膜及所述第二氧化硅膜的沉积温度均为350℃-550℃，沉积功率均为8000-11000W，沉积占空比为均5:100-5:140ms，沉积压力均为1200-1500mTorr，沉积气体中的硅烷流量均为800-1200sccm；
制备所述第一氧化硅膜的沉积时间为0-150s、所述第二氧化硅膜的沉积时间为0-300s；
制备所述第一氧化硅膜的沉积气体中的笑气流量为9-13sccm；
制备所述第二氧化硅膜的沉积气体中的笑气流量为10-14sccm。
进一步地，所述在硅片的正面制备氮化硅层的步骤之前还包括：
对硅片基体进行清洗制绒；
将硅片放入炉管进行磷扩散；
采用激光对正面开槽处理，形成重掺区域；
刻蚀去除磷硅玻璃层；以及退火热处理工序。
本发明另一实施例还提供一种太阳能电池，包括硅片、及在所述硅片正面沉积的如上述所述的正面膜层结构；所述正面膜层结构采用如上述所述的太阳能电池的正面膜层结构制备方法进行沉积制作得到。
本发明另一实施例还提供一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件根据如上述所述的太阳能电池分别进行分选、测试、及封装后制作得到。
本发明另一实施例还提供一种光伏系统，包括如上述所述的太阳能电池组件。
本发明实施例提供的太阳能电池的正面膜层结构，通过在正面膜层中设置至少三层氮化硅层和至少两层氧化硅膜层，相对于现有的正面膜层结构，增加了一层氮化硅膜和氧化硅膜，增加短波长的光线吸收，减少光反射回入射界面而实现减少光在正面的反射损失，从而增加硅片对光的吸收和利用，提升太阳能电池正面的转化效率，并使正面效率提升0.05％以上；通过至少三层氮化硅膜和两层氧化硅膜配合，改善了与硅片之间的接触，提高了电池正面的致密性及钝化效果，并能有效降低硅表面态密度，降低了对载流子的无辐射复合，从而有效提高了电池组件的抗电势诱导衰减的性能，延缓了PID效应衰减的速率，并且192小时PID效应衰减小于1％，延缓了电池组件的衰减，延长了电池组件的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的太阳能电池的正面膜层结构的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的太阳能电池的正面膜层结构制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明通过在正面膜系中设置至少三层氮化硅膜层和至少两层氧化硅膜层，相对于现有的正面膜层结构，增加了一层氮化硅膜和氧化硅膜，增加短波长的光线吸收，减少光反射回入射界面而实现减少光在正面的反射损失，从而增加硅片对光的吸收和利用，提升太阳能电池正面的转化效率，并使正面效率提升0.05％以上；通过至少三层氮化硅膜和两层氧化硅膜配合，改善了与硅片之间的接触，提高了电池正面的致密性及钝化效果，并能有效降低硅表面态密度，降低了对载流子的无辐射复合，从而有效提高了电池组件的抗电势诱导衰减的性能，延缓了PID效应衰减的速率，并且192小时PID效应衰减小于1％，进一步延缓了电池组件的衰减，延长了电池组件的使用寿命。
实施例一
请参阅图1，是本发明第一实施例提供的太阳能电池的正面膜层结构的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，本发明实施例提供的太阳能电池的正面膜层结构包括在硅片S1正面依次沉积的氮化硅层S2和氧化硅层S3；
其中氮化硅层S2由不同折射率的至少三层氮化硅膜组成；氧化硅层S3由不同折射率的至少两层氧化硅膜组成。
依序排布的各层氮化硅膜和氧化硅膜的折射率依次降低。
其中，在本发明的一个实施例中，该太阳能电池的正面膜层结构为在硅片S1基体的正表面上沉积生长出各种膜层，其中该硅片S1为经过制绒、扩散、SE激光、刻蚀或退火热处理制作形成的硅片S1。
其中，在本发明的一个实施例中，参照图1所示，该硅片S1基体的正表面上首先沉积出氮化硅层S2，其中氮化硅层S2的厚度为40-60nm，折射率为2.2-2.3。
进一步地，其中在本发明的一个实施例中，该氮化硅层S2包括折射率依次降低的至少三层氮化硅膜。
具体在本实施例中，该氮化硅层S2具体包括折射率依次降低的第一氮化硅膜S21、第二氮化硅膜S22、第三氮化硅膜S23。
进一步的，第一氮化硅膜S21的厚度为5-15nm，折射率为2.25-2.35；第二氮化硅膜S22的厚度为20-30nm，折射率为2.15-2.25；第三氮化硅膜S23的厚度为10-20nm，折射率为2.13-2.18。可以理解的，在本发明的其他实施例中，其氮化硅层S2所包括的氮化硅膜的数量、厚度及其折射率还可根据实际使用需要设置为其他，在此不做具体限定。
进一步地，该氮化硅层S2上沉积出氧化硅层S3，其中需要指出的是，该氧化硅层S3包括至少两层氧化硅膜。具体在本实施例中，该氧化硅层S3包括折射率依次降低的第一氧化硅膜S31和第二氧化硅膜S32；
进一步的，第一氧化硅膜S31的厚度为5-15nm，折射率为1.7-1.9；第二氧化硅膜S32的厚度为10-20nm，折射率为1.4-1.6。可以理解的，在本发明的其他实施例中，其氧化硅层S3所包括的氧化硅膜的数量、厚度及其折射率还可根据实际使用需要设置为其他，在此不做具体限定。
进一步地，在本发明的一个实施例中，硅片S1正面所沉积的氮化硅层和氧化硅层相加的膜层总厚度为60-90nm，折射率为1.95-2.20。
因此，具体本实施例中，参照图1所示，其太阳能电池的正面膜层结构包括在硅片S1正面依次沉积的第一氮化硅膜S21、第二氮化硅膜S22、第三氮化硅膜S23、第一氧化硅膜S31、第二氧化硅膜S32。
同时其依序排布的第一氮化硅膜S21、第二氮化硅膜S22、第三氮化硅膜S23、第一氧化硅膜S31、第二氧化硅膜S32的折射率依次降低。
其中，需要指出的是，现有常规的太阳能电池制造工艺中，其硅片S1基体正表面的结构一般为：在硅片S1基体上沉积两层氮化硅膜，然后在沉积一层氧化硅膜，本发明的实施例中，通过在该两层氮化硅膜的基础上再引入了至少一层氮化硅膜，具体本实施例中引入了三层氮化硅膜，同时控制其各层氮化硅膜的折射率逐渐降低，使得按此膜层排布可改变入射光的折射角度，减少光反射回入射界面，从而增加硅片S1基体对光的吸收和利用。
同时，在本发明的实施例中，通过在现有常规的PERC太阳能电池的正膜结构上还引入有一层氧化硅膜，且使两层氧化硅膜的折射率依次降低，使得这样的折射率排布不仅有利于光吸收，提升PERC太阳能电池正面的转换效率。
其中，在本发明的实施例中，需要指出的是，三层氮化硅膜层及两层氧化硅膜层配合的膜层结构，改善了与硅片之间的接触，能有效降低硅表面态密度，降低了对载流子的无辐射复合，从而有效提高了电池组件的抗电势诱导衰减的性能，延缓了电池组件的衰减，延长了电池组件的使用寿命。
本实施例中，通过在正面膜系中设置至少三层氮化硅层和至少两层氧化硅膜层，相对于现有的正面膜层结构，增加了一层氮化硅膜和氧化硅膜，增加短波长的光线吸收，减少光反射回入射界面而实现减少光在正面的反射损失，从而增加硅片对光的吸收和利用，提升太阳能电池正面的转化效率，并使正面效率提升0.05％以上；通过至少三层氮化硅膜和两层氧化硅膜配合，改善了与硅片之间的接触，提高了电池正面的致密性及钝化效果，并能有效降低硅表面态密度，降低了对载流子的无辐射复合，从而有效提高了电池组件的抗电势诱导衰减的性能，延缓了PID效应衰减的速率，并且192小时PID效应衰减小于1％，进一步延缓了电池组件的衰减，延长了电池组件的使用寿命。
实施例二
请参阅图2，是本发明第二实施例提供的一种太阳能电池的正面膜层结构制备方法的流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，该制备方法用于制备如前述实施例的太阳能电池的正面膜层结构，具体的，该方法包括：
步骤S11，在硅片S1的正面沉积氮化硅层S2；在硅片的正面沉积折射率逐渐降低的至少三层氮化硅膜，以形成由多层氮化硅膜组成的氮化硅S2层；
其中，本发明实施例中，选取单晶硅片，其依序经过制绒、扩散、SE激光、刻蚀、退火处理后制作成沉积所需的硅衬底，具体包括：
步骤1：对硅片基体进行清洗制绒；
在本实施例中，选取电阻率为0.5-1.5Ω·cm的P型单晶硅片，对硅片进行碱制绒，制绒剂为体积比为2％的KOH水溶液，体积比为0.5％-0.7％的制绒添加剂，温度为80℃，制绒时间为300s，使得P型单晶硅片衬底的正背表面形成金字塔状的减反射绒面，使减反射绒面在全波段300-1200nm内的反射率在9％-15％之间。
需要说明的是，对于同一片硅片，测试位置的不同，电阻率都存在不同，因此，硅片的电阻率为范围值，不是固定值。
步骤2：将硅片放入炉管进行磷扩散；
在本实施例中，将硅片置于850℃的炉管中进行磷扩散，扩散时间为70min，在硅片表面形成N型层，扩散结深0.2um，扩散方阻150Ω±5Ω。
步骤3：采用激光对正面开槽处理，形成重掺区域；
在本实施例中，采用激光在硅片的正面开槽。其中，雕刻速度26000-30000mm/s，形成重掺区域，衬底方为85±5Ω。用于激光处理的激光能量大小为23-25瓦特，激光频率为225千赫兹。
步骤4：刻蚀去除磷硅玻璃层；
在本实施例中，采用等离子刻蚀法去除硅片边缘PN结，去除硅片正面磷硅玻璃；所用溶液为HF酸浓度80g/L，HNO3浓度380g/L，H2SO4浓度200g/L，刻蚀后减重0.21g左右，反射率30％左右。并对刻蚀后的硅片的正表面进行酸抛或碱抛的抛光处理，制得呈现反光性的硅片正表面。
步骤5：退火热处理工序。
在本实施例中，将硅片退火炉中，并在表面形成氧化保护膜，以提高钝化效果。其中，退火温度为700℃，时间为900S，O2流量为100sccm，压力为150pa，退火后硅片亲水性为直径小于15mm。
进一步的，对经过抛光处理后的硅片进行镀膜处理，首先将硅片装入石墨舟中，并送入沉积管内，采用PECVD(等离子增强化学气相沉积)法或者ALD(原子层沉积)法对硅片的正面进行具体为氧化硅层的沉积，使得沉积一层厚度为40-60nm，折射率为2.2-2.3的氮化硅层S2。
其中，本发明实施例中，在硅片之上依次制备折射率逐渐降低的多层氮化硅膜，以形成由多层氮化硅膜组成的氮化硅层S2的步骤包括：
采用PECVD法在沉积炉管中进行第一氮化硅膜S21的沉积，制备得到沉积厚度为5-15nm、折射率为2.25-2.35的第一氮化硅膜S21；
采用PECVD法在沉积炉管中进行第二氮化硅膜S22的沉积，制备得到沉积厚度为20-30nm、折射率为2.15-2.25的第二氮化硅膜S22；
采用PECVD法在沉积炉管中进行第三氮化硅膜S23的沉积，制备得到沉积厚度为10-20nm、折射率为2.13-2.18的第三氮化硅膜S23。
具体的，制备第一氮化硅膜S21第二氧化硅膜S22及第三氮化硅膜S23的沉积温度均为350℃-550℃，沉积压力均为1500-1800mTorr，沉积占空比均为5:70-5:8ms；制备第一氮化硅膜S21的沉积功率为8000-11000W，制备第二氮化硅膜S22和第三氮化硅膜S23的沉积功率为11000-13000W。其中，制备第一氮化硅膜S21、第二氮化硅膜S22及第三氮化硅膜S23的时间和为400-550s；
制备第一氮化硅膜S21的沉积气体中的硅烷流量为2200-2600ccm，氨气流量7-12sccm；
制备第二氮化硅膜S22的沉积气体中的硅烷流量为1700-1900sccm，氨气流量为15-20sccm；
制备第三氮化硅膜S23的沉积气体中的硅烷流量为1500-1700sccm，氨气流量为17-20sccm。
作为优选实施例，氮化硅层S2的厚度为50nm，其中第一氮化硅膜S21的厚度为10nm，折射率为2.3；第二氮化硅膜S22的厚度为25nm，折射率为2.2；第三氮化硅膜S23的厚度为15，折射率为2.15。沉积压力均为1600mTorr，制备第一氮化硅膜S21的沉积功率为9800W，制备第二氮化硅膜S22的沉积功率为12000W，制备第三氮化硅膜S23的沉积功率为12500W。
另外，制备第一氮化硅膜S21的沉积时间为80s、第二氮化硅膜S22的沉积时间为120s及第三氮化硅膜S23的沉积时间为200s；制备第一氮化硅膜S21的沉积气体中的硅烷流量为2420ccm，氨气流量9.6sccm；制备第二氮化硅膜S22的沉积气体中的硅烷流量为1800sccm，氨气流量为18sccm；制备第三氮化硅膜S23的沉积气体中的硅烷流量为1600sccm，氨气流量为18.5sccm。
步骤S21，在氮化硅层S2上制备折射率逐渐降低的至少两层氧化硅膜，以形成由至少两层氧化硅膜组成的氧化硅层S3；其中氧化硅层S3的折射率小于氮化硅层S2的折射率。
其中，本发明实施例中，在氮化硅层S2之上制备形成氧化硅层S3的步骤包括：
采用PECVD法在沉积炉管中进行第一氧化硅膜S31的沉积，制备得到沉积厚度为5-15nm、折射率为1.7-1.9的第一氧化硅膜S31；
采用PECVD法在沉积炉管中进行第二氧化硅膜S32的沉积，制备得到沉积厚度为10-20nm、折射率为1.4-1.6的第二氧化硅膜S32。
具体的，制备第一氧化硅膜S31及第二氧化硅膜S32的沉积温度均为350℃-500℃，沉积功率均为8000-11000W，沉积占空比为均5:100-5:140ms，制备第一氧化硅膜S31的沉积时间为0-150s；制备第二氧化硅膜S32的沉积时间为0-300s；制备第一氧化硅膜S31和第二氧化硅膜S32的沉积压力为1200-1500mTorr，制备第一氧化硅膜S31和第二氧化硅膜S32的沉积气体中的硅烷流量均为800-1200sccm；制备第一氧化硅膜S31的沉积气体中的笑气流量为9-13sccm；制备第二氧化硅膜S32的沉积气体中的笑气流量为10-14sccm。
作为优选实施例，氧化硅层S3的厚度为25nm，其中，第一氧化硅膜S31的厚度为10nm，折射率为1.8；第二氧化硅膜的厚度为25nm，折射率为1.5。沉积功率均为9365W，沉积占空比为均5:120ms；制备第一氧化硅膜S31和第二氧化硅膜S32的沉积压力均为1400mTorr，制备第一氧化硅膜S31和第二氧化硅膜S32的沉积气体中的硅烷流量均为1040sccm；制备第一氧化硅膜S31的沉积时间为100s；制备第二氧化硅膜S32的沉积时间为200s；制备第一氧化硅膜S31的沉积气体中的笑气流量为11.2sccm；制备第二氧化硅膜S32的沉积气体中的笑气流量为12.5sccm。
进一步的，本实施例中，参照图1所示，经过本发明制备方法在硅片之上所沉积的氮化硅层S2及氧化硅层S3的膜层总厚度为60-90nm，折射率为1.95-2.20。同时其依序排布的第一氮化硅膜S21、第二氮化硅膜S22、第三氮化硅膜S23、第一氧化硅膜S31、第二氧化硅膜S32的折射率依次降低。
可以理解的是，太阳能电池正面膜层结构的制备方法还包括正面电极印刷。具体地，在硅片的正面采用丝网印刷方法印刷正面金属电极，其中，所采用的金属为银；印刷速度为400-500mm/s，压力为50-70N，网版间距为2.0-2.2mm，通过温度为280度左右的烘干炉，烘干银栅线和银电极。
本发明实施例中，通过本发明实施例提出的制备方法所制备得到的正面膜系，通过在正面膜系中设置至少三层氮化硅层和至少两层氧化硅膜层，相对于现有的正面膜层结构，增加了一层氮化硅膜和氧化硅膜，增加短波长的光线吸收，减少光反射回入射界面而实现减少光在正面的反射损失，从而增加硅片对光的吸收和利用，提升太阳能电池正面的转化效率，并使正面效率提升0.05％以上；通过至少三层氮化硅膜和两层氧化硅膜配合，改善了与硅片之间的接触，提高了电池正面的致密性及钝化效果，并能有效降低硅表面态密度，降低了对载流子的无辐射复合，从而有效提高了电池组件的抗电势诱导衰减的性能，延缓了PID效应衰减的速率，并且192小时PID效应衰减小于1％，进一步延缓了电池组件的衰减，延长了电池组件的使用寿命。
实施例三
本发明第三实施例还提供一种太阳能电池，该太阳能电池包括硅片、在硅片背面沉积的背面膜层结构及在硅片正面沉积的如前述实施例的正面膜层结构。
本实施例提供了一种高性能、高可靠性的太阳能电池，通过在正面膜系中设置至少三层氮化硅层和至少两层氧化硅膜层，相对于现有的正面膜层结构，增加了一层氮化硅膜和氧化硅膜，增加短波长的光线吸收，减少光反射回入射界面而实现减少光在正面的反射损失，从而增加硅片对光的吸收和利用，提升太阳能电池正面的转化效率，并使正面效率提升0.05％以上；通过至少三层氮化硅膜和两层氧化硅膜配合，改善了与硅片之间的接触，提高了电池正面的致密性及钝化效果，并能有效降低硅表面态密度，降低了对载流子的无辐射复合，从而有效提高了电池组件的抗电势诱导衰减的性能，延缓了PID效应衰减的速率，并且192小时PID效应衰减小于1％，进一步延缓了电池组件的衰减，延长了电池组件的使用寿命。
实施例四
本发明第四实施例还提供一种太阳能电池组件，该太阳能电池组件根据前述实施例的太阳能电池分别进行分选、测试、及封装后制作得到。
本实施例中的太阳能电池组件，通过在太阳能电池的正面膜系中设置至少三层氮化硅层和至少两层氧化硅膜层，相对于现有的正面膜层结构，增加了一层氮化硅膜和氧化硅膜，增加短波长的光线吸收，减少光反射回入射界面而实现减少光在正面的反射损失，从而增加硅片对光的吸收和利用，提升太阳能电池正面的转化效率，并使正面效率提升0.05％以上；通过至少三层氮化硅膜和两层氧化硅膜配合，改善了与硅片之间的接触，提高了电池正面的致密性及钝化效果，并能有效降低硅表面态密度，降低了对载流子的无辐射复合，从而有效提高了电池组件的抗电势诱导衰减的性能，延缓了PID效应衰减的速率，并且192小时PID效应衰减小于1％，进一步延缓了电池组件的衰减，延长了电池组件的使用寿命。
实施例五
本发明第五实施例还提供一种光伏系统，包括如前述实施例的太阳能电池组件。
本实施例中的光伏系统，通过在太阳能电池组件中的太阳能电池正面膜系中设置至少三层氮化硅层和至少两层氧化硅膜层，相对于现有的正面膜层结构，增加了一层氮化硅膜和氧化硅膜，增加短波长的光线吸收，减少光反射回入射界面而实现减少光在正面的反射损失，从而增加硅片对光的吸收和利用，提升太阳能电池正面的转化效率，并使正面效率提升0.05％以上；通过至少三层氮化硅膜和两层氧化硅膜配合，改善了与硅片之间的接触，提高了电池正面的致密性及钝化效果，并能有效降低硅表面态密度，降低了对载流子的无辐射复合，从而有效提高了电池组件的抗电势诱导衰减的性能，延缓了PID效应衰减的速率，并且192小时PID效应衰减小于1％，进一步延缓了电池组件的衰减，延长了电池组件的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种太阳能电池的正面膜层结构，其特征在于，所述正面膜层结构包括在硅片正面依次沉积的氮化硅层和氧化硅层；
所述氮化硅层由至少三层不同折射率的氮化硅膜组成；所述氧化硅层由至少两层不同折射率的氧化硅膜组成；
依序排布的各层氮化硅膜及氧化硅膜的折射率依次降低。
2.如权利要求1所述的太阳能电池的正面膜层结构，其特征在于，所述氮化硅层包括折射率依次降低的三层氮化硅膜。
3.如权利要求1所述的太阳能电池的正面膜层结构，其特征在于，所述氧化硅层包括折射率依次降低的两层氧化硅膜。
4.如权利要求2所述的太阳能电池的正面膜层结构，其特征在于，所述氮化硅层包括折射率依次降低的第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、及第三氮化硅膜；
所述第一氮化硅膜的厚度为5-15nm，折射率为2.25-2.35；
所述第二氮化硅膜的厚度为20-30nm，折射率为2.15-2.25；
所述第三氮化硅膜的厚度为10-20nm，折射率为2.13-2.18。
5.如权利要求3所述的太阳能电池的正面膜层结构，其特征在于，所述氧化硅层包括折射率依次降低的第一氧化硅膜和第二氧化硅膜；
所述第一氧化硅膜的厚度为5-15nm，折射率为1.7-1.9；
所述第二氧化硅膜的厚度为10-20nm，折射率为1.4-1.6。
6.如权利要求1所述的太阳能电池的正面膜层结构，其特征在于，所述硅片正面所沉积的氮化硅层和氧化硅层相加的膜层总厚度为60-90nm，折射率为1.95-2.20。
7.如权利要求1所述的太阳能电池的正面膜层结构，其特征在于，所述硅片为经过制绒、扩散、SE激光、刻蚀或退火热处理制作形成的硅片。
8.一种太阳能电池的正面膜层结构制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在硅片的正面制备折射率逐渐降低的至少三层氮化硅膜，以形成由多层氮化硅膜组成的氮化硅层；
在所述氮化硅层上制备折射率逐渐降低的至少两层氧化硅膜，以形成由至少两层氧化硅膜组成的氧化硅层；
所述氧化硅层的折射率小于所述氮化硅层的折射率。
9.如权利要求8所述的太阳能电池的正面膜层结构制备方法，其特征在于，所述在硅片的正面制备折射率逐渐降低的至少三层氮化硅膜，以形成由多层氮化硅膜组成的氮化硅层的步骤包括：
在沉积炉管中进行第一氮化硅膜的沉积，制备得到沉积厚度为5-15nm、折射率为2.25-2.35的第一氮化硅膜；
在沉积炉管中进行第二氮化硅膜的沉积，制备得到沉积厚度为20-30nm、折射率为2.15-2.25的第二氮化硅膜；
在沉积炉管中进行第三氮化硅膜的沉积，制备得到沉积厚度为10-20nm、折射率为2.13-2.18的第三氮化硅膜。
10.如权利要求8所述的太阳能电池的正面膜层结构制备方法，其特征在于，所述在所述氮化硅层之上制备形成氧化硅层的步骤包括：
在沉积炉管中进行第一氧化硅膜的沉积，制备得到沉积厚度为5-15nm、折射率为1.7-1.9的第一氧化硅膜；
在沉积炉管中进行第二氧化硅膜的沉积，制备得到沉积厚度为10-20nm、折射率为1.4-1.6的第二氧化硅膜。
11.如权利要求9所述的太阳能电池的正面膜层结构制备方法，其特征在于，制备所述第一氮化硅膜至所述第三氮化硅膜的沉积温度均为350℃-550℃，沉积压力均为1500-1800mTorr，沉积占空比均为5:70-5:68ms；
制备所述第一氮化硅膜的沉积功率为8000-11000W，制备所述第二氮化硅膜至所述第三氮化硅膜的沉积功率均为11000-13000W；
制备所述第一氮化硅膜、所述第二氮化硅膜及所述第三氮化硅膜的沉积时间和为400-550s；
制备所述第一氮化硅膜的沉积气体中的硅烷流量为2200-2600ccm，氨气流量7-12sccm；
制备所述第二氮化硅膜的沉积气体中的硅烷流量为1700-1900sccm，氨气流量为15-20sccm；
制备所述第三氮化硅膜的沉积气体中的硅烷流量为1500-1700sccm，氨气流量为17-20sccm。
12.如权利要求10所述的太阳能电池的正面膜层结构制备方法，其特征在于，制备所述第一氧化硅膜及所述第二氧化硅膜的沉积温度均为350℃-550℃，沉积功率均为8000-11000W，沉积占空比为均5:100-5:140ms，沉积压力均为1200-1500mTorr，沉积气体中的硅烷流量均为800-1200sccm；
制备所述第一氧化硅膜的沉积时间为0-150s、所述第二氧化硅膜的沉积时间为0-300s；
制备所述第一氧化硅膜的沉积气体中的笑气流量为9-13sccm；
制备所述第二氧化硅膜的沉积气体中的笑气流量为10-14sccm。
13.如权利要求8所述的太阳能电池的正面膜层结构制备方法，其特征在于，所述在硅片的正面制备氮化硅层的步骤之前还包括：
对硅片基体进行清洗制绒；
将硅片放入炉管进行磷扩散；
采用激光对正面开槽处理，形成重掺区域；
刻蚀去除磷硅玻璃层；以及退火热处理工序。
14.一种太阳能电池，其特征在于，包括硅片、及在所述硅片正面沉积的如权利要求1-7任一项所述的正面膜层结构；
所述正面膜层结构采用如权利要求8-13任一项所述的太阳能电池的正面膜层结构制备方法进行沉积制作得到。
15.一种太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件根据权利要求14所述的太阳能电池分别进行分选、测试、及封装后制作得到。
16.一种光伏系统，其特征在于，包括如权利要求15所述的太阳能电池组件。
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