CN208923157U - 太阳能电池减反射膜、电池片及电池组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种太阳能电池减反射膜、电池片及电池组件，其中所涉及的太阳能电池减反射膜包括依次层叠设置于太阳能电池片硅衬底外的第一氮化硅膜层及第二氮化硅膜层，其中，高折射率的第一氮化硅膜层内通常含有大量的氢离子，氢离子能够与硅衬底表面的悬挂键充分结合以降低硅衬底表面的缺陷态，如此可以确保太阳能电池减反射膜具有较好的钝化功能；而第二氮化硅膜层由于其与第一氮化硅层的折射率关系以及其自身折射率呈高低渐变的特性，可以更好的起到减反射作用；即本实用新型所提供的太阳能电池减反射膜兼具优异的钝化及减反射作用，有助于提高太阳能电池的光电转化效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源技术领域，尤其涉及一种太阳能电池减反射膜、电池片及电池组件。
背景技术
在太阳能电池设计中，为了提高太阳能电池光电转换效率，可以考虑从增加电池对太阳光的吸收以产生更多的光生载流子入手，减反射薄膜由于能够降低太阳能电池表面对光的反射损失，一直以来都是太阳能电池研究领域的热点。
目前晶体硅太阳能电池工艺中所涉及的减反射薄膜通常使用氮化硅薄膜，其中，氮化硅薄膜采用硅烷和氨气为原料并通过管式PECVD沉积成型，基于其制作工艺，所制得的氮化硅薄膜中含有能够与硅片表面的悬挂键形成氢钝化的氢离子。为达到较好的钝化效果，在制作氮化硅薄膜过程中，硅烷/氨气的流量比通常为一较大比值，从而确保所得到的氮化硅薄膜中具有足够的氢离子(硅烷中氢的含量比大于氨气中氢的含量比)。
光的反射是发生在两种不同折射率的介质界面，当两介质折射率差异越大，反射就越大(减反射效果差)；然现有设计中硅烷/氨气以大流量比制得的氮化硅薄膜通常具有较大的折射率，如此使得现有设计中所涉及的氮化硅薄膜减反射效果差。即现有设计中所涉及的氮化硅薄膜钝化作用与减反射作用不能同时兼顾。
有鉴于此，业界需要制备一种兼具更低反射率和更优钝化效果的减反射膜以期进一步提高太阳能电池的光电转换效率。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一，为实现上述目的，本实用新型提供了一种太阳能电池减反射膜，其具体设计方式如下。
一种太阳能电池减反射膜，包括依次层叠设置于太阳能电池片硅衬底外的第一氮化硅膜层及第二氮化硅膜层，所述第一氮化硅膜层的折射率大于所述第二氮化硅膜层的折射率，且于所述第一氮化硅膜层指向所述第二氮化硅膜层的方向上，所述第二氮化硅膜层的折射率呈由高到低渐变趋势。
进一步，所述第一氮化硅膜层质地均匀，且折射率取值范围为2.2-2.38。
进一步，所述第二氮化硅膜层的折射率渐变范围为2.1-1.95。
进一步，所述第一氮化硅膜层的厚度范围为8-15nm，所述第二氮化硅膜层的厚度范围为50-70nm。
进一步，所述太阳能电池减反射膜还包括层叠设置于所述第二氮化硅膜层表面的氮氧化硅膜层。
进一步，所述氮氧化硅膜层质地均匀，且折射率取值范围为1.7-1.9。
进一步，所述氮氧化硅膜层的厚度范围为20-40nm。
本实用新型还提供了一种太阳能电池片，其包括硅衬底以及设置于所述硅衬底外如以上所述的太阳能电池减反射膜。
进一步，所述太阳能电池减反射膜设置于所述硅衬底的背面，所述太阳能电池片还具有设置于所述硅衬底与所述太阳能电池减反射膜之间氧化铝钝化层。
本实用新型还提供了一种太阳能电池组件，其具有以上所述的太阳能电池片。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型所涉及的太阳能电池减反射膜包括依次层叠设置于太阳能电池片硅衬底外的的第一氮化硅膜层及第二氮化硅膜层，其中，高折射率的第一氮化硅膜层内通常含有大量的氢离子，氢离子能够与硅衬底表面的悬挂键充分结合以降低硅衬底表面的缺陷态，如此可以确保太阳能电池减反射膜具有较好的钝化功能；而第二氮化硅膜层由于其与第一氮化硅层的折射率关系以及其自身折射率呈高低渐变的特性，可以更好的起到减反射作用；即本实用新型所提供的太阳能电池减反射膜兼具优异的钝化及减反射作用，有助于提高太阳能电池的光电转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1所示为本发明所涉及太阳能电池片的第一种实施结构；
图2所示为本发明所涉及太阳能电池片的第二种实施结构。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参考图1所示，本实施例中所涉及的太阳能电池减反射膜200包括依次层叠设置于太阳能电池片硅衬底100外的第一氮化硅膜层21及第二氮化硅膜层22。
于本实用新型中，太阳能电池减反射膜200可以设置于太阳能电池片硅衬底100的正面，也可以设置于电太阳能电池片硅衬底100的背面。具体于图1中所示实施结构中，其展示了太阳能电池减反射膜200设置于太阳能电池片硅衬底100背面的结构，具有图1所示实施结构的太阳能电池可以是双面Perc电池。在本实用新型的其它实施结构中，太阳能电池片硅衬底100的正面与反面可以同时设置本实用新型所涉及的太阳能电池减反射膜200(图中未展示)。
本实用新型中，第一氮化硅膜层21的折射率大于第二氮化硅膜层22的折射率，且于第一氮化硅膜层21指向第二氮化硅膜层22的方向上，第二氮化硅膜层22的折射率呈由高到低渐变趋势。
在具体实施过程中，第一氮化硅膜层21及第二氮化硅膜层22均是采用硅烷和氨气为原料并通过管式PECVD沉积成型，由于第一氮化硅膜层21折射率大于第二氮化硅膜层22折射率的特性，制作第一氮化硅膜层21时的硅烷/氨气流量比大于制作第二氮化硅膜层22时的硅烷/氨气流量比，如此即使得第一氮化硅膜层内通常含有大量的氢离子，大量的氢离子能够与硅衬底表面的悬挂键充分结合以有效降低硅衬底表面的缺陷态，从而确保太阳能电池减反射膜具有较好的钝化功能。
此外，基于第二氮化硅膜层22折射率小于第一氮化硅膜层21折射率以及第二氮化硅膜层22自身折射率呈高低渐变的缘故，本实用新型所涉及的太阳能电池减反射膜200具有较好的减反射效果。具体而言，光的反射是发生在两种不同折射率的介质界面，两介质折射率差异越大，反射就越大；两介质折射率差异越小，反射就越小；当太阳光照射于本实用新型的太阳能电池减反射膜200上时，第一氮化硅膜层21与第二氮化硅膜层22的折射率配置方式使得太阳光在入射过程中以能够较少的被膜层间的界面反射。
由于本实用新型所提供的太阳能电池减反射膜兼具优异的钝化及减反射作用，其将有助于提高太阳能电池的光电转化效率。
作为一种具体实施结构，构成本实用新型中太阳能电池减反射膜200的第一氮化硅膜层21质地均匀，且折射率取值范围为2.2-2.38。
在具体实施过程中，采用等离子体增强化学气相沉积设备沉积形成第一氮化硅膜层21，其沉积参数为：沉积温度450-550℃，功率5500-8000W，占空比5：50ms，硅烷流量1200-1600sccm，氨气5500-7500sccm，压力1500-1800mtorr。通过该工艺所制得的第一氮化硅膜层21折射率即可控制在2.2～2.38范围内。
在一具体实施例中，第一氮化硅膜层21的沉积参数为：沉积温度500℃，功率6000W，占空比5：50ms，硅烷流量1200sccm，氨气6000sccm，压力1600mtorr，此时所制得的第一氮化硅膜层21折射率为2.35。
本实用新型中所涉及的第二氮化硅膜层22的折射率渐变范围为2.1-1.95。
在具体实施过程中，亦采用等离子体增强化学气相沉积设备沉积形成第二氮化硅膜层22，其沉积参数为：沉积温度450-550℃，功率8000-12000W，占空比5：50ms，硅烷流量从1000sccm渐变到500sccm，氨气流量从7000sccm渐变到9000sccm，压力1500-1800mtorr。通过该工艺所制得的第二氮化硅膜层22折射率渐变范围为2.1-1.95。
本实用新型中，第一氮化硅膜层21的厚度范围为8-15nm，第二氮化硅膜层22的厚度范围为50-70nm。在具体实施过程中，通过控制氮化硅沉积时间来控制第一氮化硅膜层21与第二氮化硅膜层22的厚度，具体提对应于以上等离子体增强化学气相沉积设备的沉积参数，第一氮化硅膜层21的沉积时间为80-120s，第二氮化硅膜层22的沉积时间为500-700s。具体第一氮化硅膜层21与第二氮化硅膜层22的厚度配置方式可根据用户需求进行调整。
作为一种优选实施方式，参考图2所示，本实用新型所涉及的太阳能电池减反射膜200还包括层叠设置于第二氮化硅膜层22表面的氮氧化硅膜层23。
通常由氮化硅材质构成膜层的折射率具有最小极限值(一般1.9左右)，而氮氧化硅材质构成膜层可以具有比该最小极限值还小的折射率。即基于材质的特性，由氮氧化硅材质构成的氮氧化硅膜层23折射率小于由氮化硅材质构成的第二氮化硅膜层22折射率，而第一氮化硅膜层21、第二氮化硅膜层22与氮氧化硅膜层23三层的折射率呈依次递减的设置方式具有更为优异的减反射性能，具体理由在此不作赘述。
具体地，本实施例中的氮氧化硅膜层23质地均匀，且折射率取值范围为1.7-1.9。
在具体实施过程中，采用等离子体增强化学气相沉积设备沉积形成氮氧化硅膜层23，其沉积参数为：沉积温度450-550℃，功率5000-7000W，占空比5：50ms，硅烷流量500-800sccm，氨气1000-2000sccm，笑气5000-7000sccm，压力1500-1800mtorr，通过该工艺所制得的氮氧化硅膜层23折射率可控制在1.7～1.9范围内。
在一具体实施例中，氮氧化硅膜层23的沉积参数为：沉积温度500℃，功率6000W，占空比5：50ms，硅烷流量500sccm，氨气1000sccm，笑气6000sccm，压力1700mtorr，沉积时间200s，此时所制得的氮氧化硅膜层23折射率为1.7。
本实用新型中，氮氧化硅膜层23的厚度范围为20～40nm，在具体实施过程中，通过控制氮氧化硅膜层23的沉积时间来控制该膜层厚度，基于以上沉积参数，本实用新型中氮氧化硅膜层23的沉积时间为100～300s。
本发明所涉及的太阳能电池片包括硅衬底100以及设置于硅衬底100外如以上的太阳能电池减反射膜200。
作为一种更为具体的应用场景，当所涉及的太阳能电池片为双面电池时，以上所描述的太阳能电池减反射膜200设置于硅衬底100背面，为进一步优化该电池片背面的钝化效果，太阳能电池片还具有设置于硅衬底100与太阳能电池减反射膜200之间氧化铝钝化层300。由于氧化铝具有固定的负电荷，在硅衬底100的背表面上的氧化铝薄膜能有效的降低背表面的复合，具有更好的钝化效果。
本发明还提供了一种太阳能电池组件，其具有以上所描述的太阳能电池片。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池减反射膜，其特征在于，包括依次层叠设置于太阳能电池片硅衬底外的第一氮化硅膜层及第二氮化硅膜层，所述第一氮化硅膜层的折射率大于所述第二氮化硅膜层的折射率，且于所述第一氮化硅膜层指向所述第二氮化硅膜层的方向上，所述第二氮化硅膜层的折射率呈由高到低渐变趋势。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池减反射膜，其特征在于，所述第一氮化硅膜层质地均匀，且折射率取值范围为2.2-2.38。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池减反射膜，其特征在于，所述第二氮化硅膜层的折射率渐变范围为2.1-1.95。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池减反射膜，其特征在于，所述第一氮化硅膜层的厚度范围为8-15nm，所述第二氮化硅膜层的厚度范围为50-70nm。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的太阳能电池减反射膜，其特征在于，所述太阳能电池减反射膜还包括层叠设置于所述第二氮化硅膜层表面的氮氧化硅膜层。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池减反射膜，其特征在于，所述氮氧化硅膜层质地均匀，且折射率取值范围为1.7-1.9。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池减反射膜，其特征在于，所述氮氧化硅膜层的厚度范围为20-40nm。
8.一种太阳能电池片，包括硅衬底，其特征在于，所述太阳能电池片还具有设置于所述硅衬底外如权利要求1-7任意一项所述的太阳能电池减反射膜。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池减反射膜设置于所述硅衬底的背面，所述太阳能电池片还具有设置于所述硅衬底与所述太阳能电池减反射膜之间的氧化铝钝化层。
10.一种太阳能电池组件，其特征在于，具有权利要求8或9所述的太阳能电池片。
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