CN202502996U - 双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片及太阳能电池板 - Google Patents

双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片及太阳能电池板 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片及一种太阳能电池板，所述双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片的硅片为冶金法提纯的多晶硅硅片，所述硅片正面涂覆有双层减反射膜，所述双层减反射膜均为氮化硅膜，包括第一层膜和第二层膜；所述第一层膜，覆盖于所述太阳能电池片正面，具有第一折射率和第一厚度；所述第二层膜，覆盖于所述第一层膜上表面，具有第二折射率和第二厚度；所述第一层膜和所述第二层膜的总折射率介于1.98-2.03之间，且第一折射率大于第二折射率，第二厚度大于两倍的第一厚度，第一厚度和第二厚度之和介于78-85纳米之间。本实用新型解决了太阳能电池片色差问题显著及短路电流低的技术问题。

Description

双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片及太阳能电池板
技术领域
本实用新型涉及太阳能利用技术领域，尤其涉及一种应用冶金法提纯多晶硅工艺的双层减反射膜太阳能电池片及具有该双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片的太阳能电池板。
背景技术
对于高新技术光伏产业的可持续良性发展，研发低成本、环境友好的生产技术极为重要。国内外常规生产的多晶硅太阳电池片，都采用改良西门子法提纯的多晶硅材料，但由于改良西门子法提纯的多晶硅具有产能低、成本高、对环境污染大等缺点，限制了光伏产业低成本的商业运行及推广。
冶金法提纯多晶硅的工艺因具有提纯技术产能大、生产工艺简单、提纯工艺不涉及化学过程、与环境友好等优点，采用冶金法提纯的多晶硅太阳电池材料最有可能取代改良西门子法生产的高纯硅太阳电池材料，它有着巨大的市场潜力和发展空间。
目前，国际、国内用冶金法提纯多晶硅及制作高效太阳能电池技术，都未形成规模化。因此针对冶金多晶硅电池生产中的关键环节进行探索，研制高效太阳电池，以期达到光伏发电低成本产业化的目标，成为一个重要课题。
由于冶金法提纯多晶硅材料不涉及化学过程，虽然在材料的纯度上可达到相同的水平，但在某些杂质成分和含量与西门子法的有一定的差异，相比之下冶金法多晶硅片比化学法提纯的多晶硅片的硬度大，所以有耐腐蚀、不易碎等特点。若采用常规的化学法提纯的硅片生产太阳能电池片工艺进行冶金法多晶硅电池的制备，显然存在较多的不合理和不适应，直接影响太阳能电池片整体质量。
目前，现有技术的用于西门子法多晶硅的PECVD双层镀膜工艺制备的双层减反射膜太阳能电池片，如图1所示，其西门子法制备的多晶硅片3上具有双层氮化硅(SixNy)减反射膜，第一层膜41和第二层膜42的厚度都在40～45nm之间，第一层膜41折射率2.1～2.2，第二层膜42折射率2.0～2.1，总膜厚85～90nm，总折射率2.0～2.1。该双层减反射膜存在的最大问题是色差大，30％以上的成品太阳电池片的外观不合格。
若采用上述常规双膜工艺与标准，制备冶金法提纯的多晶硅电池的双层减反射膜的色差问题更为显著，可导致短路电流低。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，以解决现有技术中太阳能电池片存在的色差及短路电流低的技术问题。
本实用新型的另一目的在于提供具有本实用新型双层减反射膜太阳能电池片的一种太阳能电池板。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，所述双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片的硅片为冶金法提纯的多晶硅硅片，所述硅片正面涂覆有双层减反射膜，所述双层减反射膜均为氮化硅膜，所述双层减反射膜包括第一层膜和第二层膜；所述第一层膜，覆盖于所述太阳能电池片正面，具有第一折射率和第一厚度；所述第二层膜，覆盖于所述第一层膜上表面，具有第二折射率和第二厚度；所述第一层膜和所述第二层膜的总折射率介于1.98-2.03之间，且所述第一折射率大于所述第二折射率，所述第二厚度大于两倍的所述第一厚度，所述第一厚度和所述第二厚度之和介于78-85纳米之间。
本实用新型的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，优选的，所述第一折射率介于2.79-2.92之间。
本实用新型的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，优选的，所述第二折射率介于1.9-2.0之间。
本实用新型的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，优选的，所述第二厚度介于56-60纳米。
本实用新型的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，优选的，所述第一厚度介于21-26纳米。
本实用新型的太阳能电池板，所述太阳能电池板内封装有本实用新型的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，结合了冶金硅自身的特点及相应的制绒工艺，制备出具有相匹配的双层减反射膜的太阳能电池片，其中，第一层氮化硅减反射膜的厚度薄、折射率大，使得该层膜具有较高的Si-H键密度，有利于烧结工序的氢钝化，但光吸收损失大；第二层氮化硅减反射膜相对第一层膜则厚、折射率小，使得第二层膜的光吸收损失小，两层膜互补形成的双层减反射膜起到较好的减反射效果，一来提高光的吸收，增大短路电流，二来为后续工序提供了较好的氢钝化效果，提高了太阳电池片的光电转换效率。
附图说明
图1为现有技术的西门子法多晶硅硅片的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片的截面示意图。
图2为本实用新型优选实施例的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片的截面示意图。
具体实施方式
体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。
本实用新型实施例的太阳能电池板，封装有本实用新型实施例的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片。但本实用新型的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片的应用并不限于太阳能电池板，而可以应用到其他太阳能电池制品上。
下面具体介绍本实用新型优选实施例的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片。
如图2所示，本实用新型实施例的双层减反射膜膜冶金多晶硅太阳能电池片，其硅片1为冶金法提纯的多晶硅硅片，在硅片1上镀有两层厚度和折射率都不同的氮化硅(SixNy)减反射膜，第一层膜21在硅片正面表面上，第二层膜22在第一层膜21的上表面。其中，SixNy可有多种不同的形式，例如y＝4，x＝3，或者其他的比例。
本实用新型实施例的双层减反射膜膜冶金多晶硅太阳能电池片，两层氮化硅膜的总厚为78～85nm，总折射率1.98～2.03。其中，第一层膜21的折射率大于第二层膜22的折射率，第二层膜22的厚度至少大于两倍的第一层膜21的厚度，如果第一层膜的厚度为n1，第二层膜的厚度为n2，则n2＞2n1。在此条件下，优选的，第一层膜21的厚度可为21～26nm，折射率可为2.79～2.92；第二层膜22的厚度为56～60nm，折射率为1.9～2.0。
本实用新型实施例的双层减反射膜膜冶金多晶硅太阳能电池片，若入射光的波长在600～1000nm范围内时，该双层减反射膜仅有5％以下的反射率，极大降低了太阳电池表面对光的反射，同时使冶金级多晶硅太阳电池的光电转换效率提高为0.2％～0.3％。
本实用新型实施例的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，在进行上述的双层减反射膜镀膜时，温度可控制在450～480℃，压力控制在183～190Pa，镀膜设备的功率在3200～3800W。
本实用新型实施例的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，在硅片1表面沉积第一层膜21时，沉积时间在56～126s(秒)内，根据电池的制绒腐蚀的减薄厚度来控制，镀膜过程中，硅烷的流量可在110毫升/分(sccm，标准状况，以下相同)，氨气流量可在5300毫升/分。
本实用新型实施例的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，在硅片1表面沉积第二层膜22时，沉积时间在525～575秒内，根据电池的制绒腐蚀的减薄厚度来控制，镀膜过程中，硅烷的流量可在420毫升/分，氨气的流量可在6000毫升/分。
在沉积第一层膜21的步骤和淀积第二层膜22的步骤之间，可具有缓冲工序，缓冲工序包括将上述硅烷和氨气抽空30秒及抽空后恒压30秒两个步骤。
本实用新型的双层减反射膜太阳能电池片，结合了冶金硅自身的特点及制绒工艺而进行镀膜，其中，第一层膜21的厚度薄、折射率大，使得该层膜具有较高的Si-H键密度，有利于烧结工序的氢钝化，但光吸收损失大；第二层膜22比第一层膜21厚，但折射率变小，使得第二层膜22的光吸收损失小，两层膜互补形成的双层减反射膜起到较好的减反射效果，一来提高光的吸收，增大短路电流，二来为后续工序提供了较好的氢钝化效果，提高了双层减反射膜太阳电池片的光电转换效率。
以8英寸(156mm×156mm)规格为例，本实用新型的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片沉积薄膜后，外观色差锐减，每舟(144片)的色差片从10％降到4％，短路电流提高了2％～5％，光电转换效率提高了0.2％～0.3％。
本领域技术人员应当意识到在不脱离本实用新型所附的权利要求所揭示的本实用新型的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本实用新型的权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片的硅片为冶金法提纯的多晶硅硅片，所述硅片正面涂覆有双层减反射膜，所述双层减反射膜均为氮化硅膜，所述双层减反射膜包括第一层膜和第二层膜；
所述第一层膜，覆盖于所述太阳能电池片正面，具有第一折射率和第一厚度；
所述第二层膜，覆盖于所述第一层膜上表面，具有第二折射率和第二厚度；
所述第一层膜和所述第二层膜的总折射率介于1.98-2.03之间，且所述第一折射率大于所述第二折射率，所述第二厚度大于两倍的所述第一厚度，所述第一厚度和所述第二厚度之和介于78-85纳米之间。
2.如权利要求1所述的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，其特征在于，所述第一折射率介于2.79-2.92之间。
3.如权利要求2所述的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，其特征在于，所述第二折射率介于1.9-2.0之间。
4.如权利要求2所述的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，其特征在于，所述第二厚度介于56-60纳米。
5.如权利要求3所述的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片，其特征在于，所述第一厚度介于21-26纳米。
6.一种太阳能电池板，其特征在于，所述太阳能电池板内封装有权利要求1-5任一所述的双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片。
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