CN116936685B - 一种太阳能电池抗反射叠层结构及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池抗反射叠层结构及其制备方法、应用，所述制备方法包括（1）将沉积有氧化铝钝化膜层的硅衬底置于PECVD设备的反应腔体内，通入笑气，抽真空预热，进行一次等离子体处理；（2）通入硅烷和氨气，在氧化铝钝化膜层表面沉积氮化硅层；（3）通入笑气，进行二次等离子体处理；（4）通入硅烷、氨气和笑气，在氮化硅层表面沉积氮氧化硅层；（5）通入硅烷和笑气，在氮氧化硅层表面沉积氧化硅层。本发明的太阳能电池抗反射叠层结构膜层不仅在光学上提升太阳能电池的光生电流，还能从钝化角度提升太阳能电池的钝化水平。

Description

一种太阳能电池抗反射叠层结构及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池技术领域，特别是涉及一种太阳能电池抗反射叠层结构及其制备方法、应用。
背景技术
晶硅太阳能电池光电转换效率的技术提升包括结构优化升级、原辅料改进升级等，无论哪种改进，晶硅太阳能电池光电转换效率提升归一手段即为：增加光吸收与提升晶硅钝化水平。在众多提升这两种性能的手段中，对电池抗反射膜层的改进成为普遍手段，但目前各家电池所对应工艺均不完美，譬如：为了提升抗反射，抗反射膜层结构制达到5~9层叠层结构，但实际从光吸收角度，对于80~90nm总膜层厚度限制条件下，膜层过多实际对光的全反射所起作用有限，因为各层折射率膜层所能分配到膜厚不到20nm，对于低折射膜层来讲，低于20nm，光在其中传播，其所起到的抗反射能力很弱，基本透射；再譬如，目前各电池厂科研院所所用抗反射膜层不能兼顾钝化、抗反射、抗金属复合、浆料塑型等电池提效性能等要求。另外，现有技术中所公开的涉及叠层抗反射膜或钝化膜层专利虽然比较多，但大多数纰漏的工艺参数的范围过宽，无法直接采用，限制了电池的技术升级。
中国专利文献上公开了“钝化接触结构、太阳电池及制备方法和光伏组件”，其公告号为CN115832069A，该发明的钝化接触结构包括靠近太阳电池的硅片设置的钝化氧化层和远离硅片的掺杂晶体硅层，钝化氧化层的厚度为1.5nm~3.5nm，且钝化氧化层中分布有若干纳米级的微孔。该发明通过增加钝化接触结构中的钝化氧化层的厚度的同时，还对钝化氧化层开设纳米级别的微孔，能够使太阳电池的导电能力和钝化效果同时得到提升。但是，隧穿氧化层的厚度的增加容易导致多数载流子隧穿概率大幅降低，且微孔结构的一致性对工艺的要求较高，难以实现量产。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太阳能电池抗反射叠层结构及其制备方法、应用，用于解决现有太阳能电池抗反射膜层不能兼顾钝化、抗反射、抗金属复合、浆料塑型等电池提效性能，导致太阳能电池效率低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种太阳能电池抗反射叠层结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）：将沉积有氧化铝钝化膜层的硅衬底置于PECVD设备的反应腔体内，抽真空预热，通入笑气，进行一次等离子体处理；所述硅衬底为n型，且沉积有氧化铝钝化膜层的一侧为p型扩散面；
步骤（2）：向反应腔体内通入硅烷和氨气，在氧化铝钝化膜层表面沉积氮化硅层；
步骤（3）：向反应腔体内通入笑气，进行二次等离子体处理；
步骤（4）：向反应腔体内通入硅烷、氨气和笑气，在氮化硅层表面沉积氮氧化硅层；
步骤（5）：向反应腔体内通入硅烷和笑气，在氮氧化硅层表面沉积氧化硅层，制得太阳能电池抗反射叠层结构。
现有氧化铝成膜技术条件下（ALD、CVD、PECVD），氧化铝钝化膜层刚沉积出来主要还是以正的固定电荷存在，而硅衬底的p型扩散面表面的钝化是需要大量负的固定电荷形成的电场来钝化的，所以氧化铝钝化膜层完成沉积后通常需要通过高温退火处理，让氧与铝的成键再分布，形成负的固定电荷中心。由于氧化铝只有在富氧态才会形成负的固定电荷，因此仅通过高温退火处理产生的负的固定电荷有限，场效应钝化差。
本申请在沉积氮化硅层之前，通过笑气一次等离子体处理对氧化铝钝化膜层进行注入氧元素，可以提升氧化铝负的固定电荷密度，从而增大氧化铝的场效应钝化。另外，笑气等离子体下产生的氧离子可以在电场作用下穿透氧化铝钝化膜层进入到氧化铝与硅的界面与硅形成氧化硅薄层，氧化硅薄层的化学钝化效果优于氧化铝，同时增强硅表面的化学钝化。
现有技术中，为了实现浆料与硅衬底的接触，通常会在浆料中会添加一定量的氧化铅，其作用为腐蚀抗反射膜层，但实际烧蚀过程中会出现因氧化铅的含量宏观添加而无法精确控制抗反射膜层的烧蚀窗口，主要表现在氧化铅与氮化硅的反应高于含氧薄膜，因此造成浆料在烧蚀到氮化硅后，出现浆料形状出现拓宽现象，无法保证丝网印刷后具有较大的高宽比，从而影响电池的接触，另外因拓宽的浆料与硅衬底的接触面积增大，导致硅衬底中含有过多的金属元素，产生载流子的金属复合。
本申请在沉积氮氧化硅层之前，通过笑气二次等离子体处理改性氮化硅层，笑气等离子体中的氧可以有一部分氧被吸附进氮化硅层，形成微氧掺杂氮化硅，提升浆料的塑型能力，降低太阳能电池的金属复合与接触电阻，提升太阳能电池的开压与填充。微量的氧元素引入到氮化硅层中可以更好的抑制浆料在烧蚀氮化硅时因氮化硅的多孔状的无序扩散，有效降低浆料烧穿氮化硅后与硅的接触表面积，有效降低浆料的在硅中不可控的金属复合损失。降低浆料烧穿氮化硅后与硅的接触表面积同时相对增大浆料最后塑型后的高宽比，大的高宽比金属线型能够有效降低载流子在栅线处的横向传输电阻，降低热损耗。此外，通过笑气二次等离子体的预放电，在沉积氮氧化硅层前，使得氧等离子体在炉管中各处浓度分布均匀一致，提高了氮氧化硅层的沉积均匀性。
优选地，步骤（1）中，一次等离子体处理的温度为440~520℃，压力为1450~1600mTorr；功率为PECVD设备的最大功率的60~77%；脉冲开启时间为3~4μs；脉冲关闭时间为80~90μs；一次等离子体处理时间为60~120s。
优选地，步骤（2）中，沉积温度为440~520℃，沉积压力为1800~2000mTorr，脉冲开启时间为3.5~5.5μs；脉冲关闭时间为60~85μs。
优选地，步骤（3）中，二次等离子体处理的温度为440~520℃，压力为1450~1600mTorr；功率为PECVD设备最大功率的60~77%；脉冲开启时间为3~4μs；脉冲关闭时间为80~90μs；二次等离子体处理时间为60~120s。
优选地，步骤（4）中，沉积温度为440~520℃；氨气与笑气的流量比为（0.5~0.6）:1。该步骤中，氨气提供H钝化提高钝化性能；如果氨气比例过低，会导致氮氧化硅层的H含量过低，钝化效果差；如果笑气比例过低，会导致膜层氧含量降低，透光率减小。本申请采用上述流量比范围可以兼顾氮氧化硅层的钝化性能和透光性能，提高太阳能电池的性能。
优选地，步骤（5）中，沉积温度为440~520℃；沉积压力为1450~1600mTorr；脉冲开启时间为3~4μs；脉冲关闭时间为80~90μs。
本发明还提供了一种采用上述制备方法制得的太阳能电池抗反射叠层结构。
本发明的太阳能电池抗反射叠层结构此结构膜层不仅在光学上提升太阳能电池的光生电流，还能从钝化角度提升太阳能电池的钝化水平，从而消除大众对氧化物作为抗反射膜层的组件封装损耗大的错误认知。
优选地，所述太阳能电池抗反射叠层结构包括依次设置在硅衬底上的氧化铝钝化膜层、氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层；所述氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层的折射率依次降低，且相邻两层膜层的折射率差值不低于0.1；所述氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层的厚度比为（2.25~2.0）:1:1，且所述氧化硅层的厚度不低于20nm。
氧化硅层作为低折射膜层，厚度如果低于20nm，全反射能力会被削弱或起不到作用。相邻两层膜层的折射率差值不低于0.1以保证全反射发生概率；考虑电池外观颜色，在含氧和无氧膜层的厚度配制为1:1情况下，光生电流为最佳位置。上述参数范围内可以兼顾全反射发生概率、电池外观颜色及光生电流等因素。
优选地，所述氮化硅层的厚度为40~45nm，折射率为1.95~2.01；所述氮氧化硅层的厚度为20~22nm，折射率为1.78~1.83；所述氧化硅层的厚度为20~22nm，折射率为1.68~1.72。
采用上述厚度和折射率的太阳能电池抗反射叠层结构从钝化及光吸收角度、浆料塑型及光透过角度考虑，氮化硅层的致密性高，浆料塑型性能较佳，对光的透过率亦表现优异。该太阳能电池抗反射叠层结构不仅在光学上提升太阳能电池光生电流，还能从钝化角度提升太阳能电池钝化水平。
本发明还提供了一种太阳能电池抗反射叠层结构在太阳能电池中的应用。
如上所述，本发明具有以下有益效果：
（1）通过笑气一次等离子体处理在氧化铝钝化膜层注入氧元素，提升氧化铝负的固定电荷密度，从而增大氧化铝的场效应钝化；
（2）通过笑气二次等离子体处理改性氮化硅层，形成微氧掺杂氮化硅，提升浆料的塑型能力，降低电池的金属复合与接触电阻，体现在提升电池的开压与填充；
（3）采用本发明的制备方法得到的太阳能电池抗反射叠层结构膜层不仅在光学上提升太阳能电池的光生电流，还能从钝化角度提升太阳能电池的钝化水平，从而消除大众对氧化物作为抗反射膜层的组件封装损耗大的错误认知。
附图说明
图1显示为太阳能电池抗反射叠层结构的示意图。
附图标号说明：1、硅衬底；2氧化铝钝化膜层；3、氮化硅层；4、氮氧化硅层；5、氧化硅层。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本申请以下实施例中太阳能电池抗反射叠层结构的各层的折射率可以通过调配气源流量比、等离子体工艺参数综合调整获得，故气源流量以及流量比不做多余限定。
本申请以下实施例中反应腔体均采用反应炉管。
在一个具体的实施方式中，步骤（1）中，一次等离子体处理时通入笑气的流量为6000~8900 sccm。
在一个具体的实施方式中，步骤（2）中，所述硅烷与氨气的流量比为1:（9.8~11.7）。
在一个更为具体的实施方式中，步骤（2）中，硅烷的流量为900~950sccm，氨气的流量为8800~11000sccm。
在一个更为具体的实施方式中，步骤（2）中，沉积氮化硅层采用分步变功率与脉冲占空比的方式进行。沉积初期，在距离硅衬底的表面，采用低功率、低占空比的沉积条件可以降低等离子体对硅衬底表面的撞击损伤，当沉积一定膜厚后，由于有部分沉积层作为阻挡层对硅衬底形成保护，可以采用高功率等离子体继续沉积，以加快沉积速率，缩短工艺时间。
在一个具体的实施方式中，步骤（3）中，二次等离子体处理时通入笑气的流量为6000~8500 sccm。
在一个具体的实施方式中，步骤（4）中，所述硅烷、氨气和笑气的流量比为（0.1~0.15）:（0.5~0.6）:1。
在一个更为具体的实施方式中，步骤（4）中，所述硅烷的流量为850~1050sccm，所述氨气的流量为3400~4500sccm，所述笑气的流量为6000~8500sccm。
在一个具体的实施方式中，步骤（5）中，所述硅烷与笑气的流量比为（0.11~0.13）:1。
在一个更为具体的实施方式中，步骤（5）中，所述硅烷的流量为820~1050sccm，所述笑气的流量为6500~9000 sccm。
在一个更为具体的实施方式中，步骤（1）中，一次等离子体处理的功率为11500~16500W，频率为40kHz。
在一个具体的实施方式中，步骤（2）中，沉积氮化硅层的功率为12500~20000W，频率为40kHz。
在一个具体的实施方式中，步骤（3）中，二次等离子体处理的功率为11500~16500W，频率为40kHz。
在一个具体的实施方式中，步骤（4）中，沉积氮氧化硅层的功率为11500~16500W，频率为40kHz。
在一个具体的实施方式中，步骤（5）中，沉积氧化硅层的功率为11500~16500W，频率为40kHz。
实施例1
本申请实施例提供一种太阳能电池抗反射叠层结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）：将尺寸为182mm*182mm的硅衬底（640片/管）置于PECVD设备的反应炉管内，其中，PECVD设备的最大功率为23000W；所述硅衬底为n型，且沉积有氧化铝钝化膜层的一侧为p型扩散面（硼扩面），抽真空预热，将炉尾至炉口六温区的温度分别升温至：440℃、445℃、450℃、462℃、475℃和485℃，以8900 sccm的流量通入笑气，形成1450mTorr的压力，功率为15500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为3μs，85μs，工艺时间为60s，进行一次等离子体处理；
步骤（2）：向反应炉管内通入硅烷和氨气形成2000mTorr的压力，硅烷的流量为1250sccm，氨气的流量为12500sccm，功率为20000W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为4μs，85μs，沉积时间为180s，随后功率增加至22000W，脉冲开关时间分别为5μs，80μs，沉积340s，在氧化铝钝化膜层表面沉积氮化硅层；
步骤（3）：以8500 sccm的流量向反应炉管内二次通入笑气形成1450mTorr的压力，功率为16500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为3μs，85μs，工艺时间为60s；进行二次等离子体处理；
步骤（4）：向反应炉管内通入硅烷、氨气和笑气形成1450mTorr的压力，所述硅烷的流量为1050sccm，所述氨气的流量为4500sccm，所述笑气的流量为8500sccm，功率为16500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为3μs，85μs，工艺时间为350s，在氮化硅层表面沉积氮氧化硅层；
步骤（5）：向反应炉管内通入硅烷和笑气形成1450mTorr的压力，所述硅烷的流量为1050sccm，所述笑气的流量为9000 sccm；功率为16500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为3μs，85μs，工艺时间为350s，在氮氧化硅层表面沉积氧化硅层，制得太阳能电池抗反射叠层结构。
如图1所示，本实施例制得的太阳能电池抗反射叠层结构包括依次设置在硅衬底1上的氧化铝钝化膜层2、氮化硅层3、氮氧化硅层4和氧化硅层5，氮化硅膜层的厚度为40nm，折射率为1.98±0.03；氮氧化硅层的厚度为20nm，折射率为1.805±0.025；氧化硅层的厚度为20nm，折射率为1.7±0.02。
实施例2
本申请实施例提供一种太阳能电池抗反射叠层结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）：将尺寸为210mm*210mm的硅衬底（310片/管）置于PECVD设备的反应炉管内，其中，PECVD设备的最大功率为22000W；所述硅衬底为n型，且沉积有氧化铝钝化膜层的一侧为p型扩散面（硼扩面），抽真空预热，炉尾至炉口五温区的温度分别升温至：475℃、480℃、494℃、508℃和520℃，以6500 sccm的流量通入笑气，形成1525mTorr的压力，功率为15000W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为3.5μs，85μs，工艺时间为90s ，进行一次等离子体处理；
步骤（2）：向反应炉管内通入硅烷和氨气形成1900mTorr的压力，硅烷的流量为950sccm，氨气的流量为11000sccm，功率为15000W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为3.5μs，85μs，沉积时间为160s，随后功率增加至18000W，脉冲开关时间分别为5.5μs，70μs，沉积420s，在氧化铝钝化膜层表面沉积氮化硅层；
步骤（3）：以6500 sccm的流量向反应炉管内二次通入笑气形成1525mTorr的压力，功率为15000W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为3.5μs，85μs，工艺时间为90s；进行二次等离子体处理；
步骤（4）：向反应炉管内通入硅烷、氨气和笑气形成1525mTorr的压力，所述硅烷的流量为950sccm，所述氨气的流量为3700sccm，所述笑气的流量为6500sccm，功率为16500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为3.5μs，85μs，工艺时间为200s，在氮化硅层表面沉积氮氧化硅层；
步骤（5）向反应炉管内通入硅烷和笑气形成1525mTorr的压力，所述硅烷的流量为900sccm，所述笑气的流量为6800 sccm；功率为16500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为3.5μs，85μs，工艺时间为200s，在氮氧化硅层表面沉积氧化硅层，制得太阳能电池抗反射叠层结构。
如图1所示的，本实施例制得的太阳能电池抗反射叠层结构包括依次设置在硅衬底1上的氧化铝钝化膜层2、氮化硅层3、氮氧化硅层4和氧化硅层5，氮化硅膜层的厚度为42.5nm，折射率为1.98±0.02；氮氧化硅层的厚度为21nm，折射率为1.805±0.025；氧化硅层的厚度为21nm，折射率为1.7±0.02。
实施例3
本申请实施例提供一种太阳能电池抗反射叠层结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）：将尺寸为158.75mm*158.75mm的硅衬底（452片/管）置于PECVD设备的反应炉管内，其中，PECVD设备的最大功率为15000W；所述硅衬底为n型，且沉积有氧化铝钝化膜层的一侧为p型扩散面（硼扩面），抽真空预热，炉尾至炉口五温区的温度分别升温至：465℃、468℃、475℃、483℃、492℃和500℃，以6000 sccm的流量通入笑气，形成1600mTorr的压力，功率为11500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为4μs，90μs，工艺时间为120s，进行一次等离子体处理；
步骤（2）：向反应炉管内通入硅烷和氨气形成1800mTorr的压力，硅烷的流量为900sccm，氨气的流量为8800sccm，功率为12500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为4μs，80μs，沉积时间为180s，随后功率增加至14500W，脉冲开关时间分别为4.5μs，60μs，沉积370s，在氧化铝钝化膜层表面沉积氮化硅层；
步骤（3）：以6000sccm的流量向反应炉管内二次通入笑气形成1600mTorr的压力，功率为11500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为4μs，90μs，工艺时间为120s，进行二次等离子体处理；
步骤（4）：向反应炉管内通入硅烷、氨气和笑气形成1600mTorr的压力，所述硅烷的流量为850sccm，所述氨气的流量为3400sccm，所述笑气的流量为6000sccm，功率为11500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为4μs，90μs，工艺时间240s，在氮化硅层表面沉积氮氧化硅层；
步骤（5）向反应炉管内通入硅烷和笑气形成1600mTorr的压力，所述硅烷的流量为820sccm，所述笑气的流量为6500 sccm；功率为11500W，频率为40kHz，脉冲开关时间分别为4μs，90μs，工艺时间240s，在氮氧化硅层表面沉积氧化硅层，制得太阳能电池抗反射叠层结构。
如图1所示的，本实施例制得的太阳能电池抗反射叠层结构包括依次设置在硅衬底1上的氧化铝钝化膜层2、氮化硅层3、氮氧化硅层4和氧化硅层5，氮化硅膜层的厚度为45nm，折射率为1.98±0.02；氮氧化硅层的厚度为22nm，折射率为1.805±0.025；氧化硅层的厚度为22nm，折射率为1.7±0.02。
对比例1
对比例1与实施例1的关键区别之一在于，对比例1的传统制备工艺缺少步骤（1）与步骤（3），除此两步工艺的缺少外，其余工艺完全相同。
对比例2
对比例2与实施例1的区别之处在于，步骤（4）中，氨气的通入量过少，所述氨气的流量为2800sccm，所述笑气的流量为8500sccm，其余工艺完全相同。
对比例3
对比例3与实施例1的区别之处在于，步骤（4）中，氨气的通入量过多，所述氨气的流量为7000sccm，所述笑气的流量为8500sccm，其余工艺完全相同。
对比例4
对比例4与实施例1的区别之处在于，将实施例1步骤（2）的氮化硅沉积分为三层具体工艺如表1，无步骤（1）和步骤（3），其余工艺完全相同。
表1. 对比例4的氮化硅层膜层沉积工艺参数
采用实施例1~3及对比例1~4制得的太阳能电池抗反射叠层结构制备太阳能电池，制备流程：制绒-硼扩（正面硼扩形成p型扩散层）-碱抛（背面去绕扩以及抛光）-LPCVD（背面沉积隧穿氧化层和多晶硅层（poly层））-RCA（正面去绕镀及去除正背面BSG（富硼层）\PSG（富磷层））-ALD（正面氧化铝沉积）-正膜（抗反射膜）-背膜（抗反射膜）-印刷栅线-烧结-光注入；对其性能做检测，检测结果如表2所示：
表2. 实施例1~3及对比例1~4对应的太阳能电池的性能测试结果
表2中，Eff为太阳能电池光电转换效率；FF为填充因子；Voc为开路电压；Isc为短路电流；210/面积44092mm^2、182/面积33015mm^2和158.75/面积25197mm^2分别为各实施例及对比例所采用的硅衬底的尺寸和实际面积，具体为：210/面积44092mm^2指代采用边长为210mm的圆角方形硅衬底，其面积为44092mm^2；182/面积33015mm^2指代采用边长为182mm的圆角方形硅衬底，其面积为33015mm^2；158.75/面积25197mm^2指代采用边长为158.75mm的圆角方形硅衬底，其面积为25197mm^2。
从表2可以看出：
实施例1与对比例1的差异主要体现在太阳能电池的开压、填充、电流和光电转换效率，实施例1较对比例1的开压高了2mV，填充高了0.1%，电流高了6mA，效率提高0.11%。造成上述差异的主要影响因素有以下三个方面：
方面一：实施例1的步骤（1）采用笑气一次等离子体处理提高了氧化铝钝化膜层对硅衬底的场效应钝化和化学钝化。步骤（1）主要用于对氧化铝钝化膜层的补氧，以便氧化铝钝化膜层中形成大量的负的固定电荷，进而形成更好的场效应钝化；与此同时，还能使一定量的氧在等离子体的电场作用下进入硅与氧化铝钝化膜层介面处，与硅成键形成氧化硅薄层，避免在后续电池制备的烧结工序中因硅铝键的热应力高而产生断裂致使化学钝化的现象发生；
方面二：实施例1的步骤（3）采用笑气二次等离子体处理提高了氮化硅层对浆料的塑型能力。步骤（3）在笑气二次等离子体处理下，一定量的氧会进入氮化硅层中，对氮化硅层进行改性，实验发现，微量的氧元素引入到氮化硅层中可以更好的抑制浆料在烧蚀氮化硅时因氮化硅的多孔状的无序扩散，有效降低浆料烧穿氮化硅后与硅的接触表面积，有效降低浆料的在硅中不可控的金属复合损失。降低浆料烧穿氮化硅后与硅的接触表面积同时相对增大浆料最后塑型后的高宽比，大的高宽比金属线型能够有效降低载流子在栅线处的横向传输电阻，降低热损耗；
方面三：步骤（3）通过笑气等离子体处理可以提升炉口至炉尾镀膜折射率均匀性。步骤（3）通过笑气等离子体的预放电，在步骤（4）的氮氧化硅层成膜前，使得氧等离子体在炉管中各处浓度分布均匀一致，对比例1采用传统工艺缺少这一步的情况下，炉口至炉尾折射率差异在0.05以上，这一差异会引起电池封装成组件后，出现组件色差问题，而本发明通过设置步骤（3）工序有效解决这一不良影响。
实施例1与对比例2的差异主要体现在太阳能电池开压、电流、光电转换效率，实施例1较对比例2开压高了1mV，电流低了4.5mA，效率高了0.027%。造成上述差异的主要影响因素为：对比例2的工艺得到的太阳能电池抗反射叠层结构的氮氧化硅层因氨气与笑气流量比值较实施例1偏低过多，最终结果为氮氧化硅层虽然因氮含量的降低而透光性好，但其中因氨气流量过低导致氮氧化硅层中的H含量偏低，以至于导致薄膜H钝化效果差，致使电池开压降低较多。
实施例1与对比例3的差异主要体现在太阳能电池开压、电流、光电转换效率，实施例1较对比例3的开压低了0.2mV，电流高了15.5mA，效率高了0.021%。造成上述差异的主要影响因素为：对比例3的工艺得到的太阳能电池抗反射叠层结构中氮氧化硅层因氨气与笑气流量比值较实施例1偏高过多，最终结果为氮氧化硅层虽然因氨气流量的增大而引入足够的H钝化，但提升比例有限，不足以弥补因氮的过多引入导致氮氧化硅膜层的消光能力急剧上升，即透光率差，导致太阳能电池有效光吸收能力变差较多。
实施例1与对比例4的差异主要体现在在太阳能电池开压、电流、填充、光电转换效率，实施例1较对比例4开压低了1.5mV，电流高了18.5mA，填充高了0.15%，效率高了0.131%。造成上述差异的主要影响因素为：对比例4的工艺得到的太阳能电池抗反射叠层结构中氮化硅层，层1、层2氮化硅的折射率配制为PERC太阳膜层匹配机制，折射率高，适用于PERC太阳能电池n型磷扩散面来抗PID（电势诱导衰减，Potential Induced Degradation），但其所带来的不良影响为高折射率氮化硅膜层透光性差，且膜层致密性差，不利于浆料烧结过程中塑型，因此同时影响太阳能电池的接触、光吸收、金属复合。而实施例1太阳能电池的硅衬底类型为n型，所沉积膜层为p型硼扩面，并不存在p型硅衬底电池的PID不良现象，因此对比例4的配制应用到n型衬底硼扩面的氧化铝沉积一侧并不匹配。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种太阳能电池抗反射叠层结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）：将沉积有氧化铝钝化膜层的硅衬底置于PECVD设备的反应腔体内，抽真空预热，通入笑气，进行一次等离子体处理；所述硅衬底为n型，且沉积有氧化铝钝化膜层的一侧为p型扩散面；
步骤（2）：向反应腔体内通入硅烷和氨气，在氧化铝钝化膜层表面沉积氮化硅层；
步骤（3）：向反应腔体内通入笑气，进行二次等离子体处理；
步骤（4）：向反应腔体内通入硅烷、氨气和笑气，在氮化硅层表面沉积氮氧化硅层；
步骤（5）：向反应腔体内通入硅烷和笑气，在氮氧化硅层表面沉积氧化硅层，制得太阳能电池抗反射叠层结构。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，一次等离子体处理的温度为440~520℃，压力为1450~1600mTorr；功率为PECVD设备的最大功率的60~77%；脉冲开启时间为3~4μs；脉冲关闭时间为80~90μs；一次等离子体处理时间为60~120s。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，沉积温度为440~520℃，沉积压力为1800~2000mTorr，脉冲开启时间为3.5~5.5μs；脉冲关闭时间为60~85μs。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，二次等离子体处理的温度为440~520℃，压力为1450~1600mTorr；功率为PECVD设备最大功率的60~77%；脉冲开启时间为3~4μs；脉冲关闭时间为80~90μs；二次等离子体处理时间为60~120s。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，沉积温度为440~520℃；氨气与笑气的流量比为（0.5~0.6）:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，沉积温度为440~520℃；沉积压力为1450~1600mTorr；脉冲开启时间为3~4μs；脉冲关闭时间为80~90μs。
7.一种由权利要求1~6任意一项所述的制备方法制得的太阳能电池抗反射叠层结构。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池抗反射叠层结构，其特征在于：其特征在于：包括依次设置在硅衬底上的氧化铝钝化膜层、氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层；所述氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层的折射率依次降低，且相邻两层膜层的折射率差值不低于0.1；所述氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层的厚度比为（2.25~2.0）:1:1，且所述氧化硅层的厚度不低于20nm。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池抗反射叠层结构，其特征在于：所述氮化硅层的厚度为40~45nm，折射率为1.95~2.01；所述氮氧化硅层的厚度为20~22nm，折射率为1.78~1.83；所述氧化硅层的厚度为20~22nm，折射率为1.68~1.72。
10.一种如权利要求7~9任意一项所述的太阳能电池抗反射叠层结构在太阳能电池中的应用。
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