CN210778613U - 一种太阳能电池多层减反射渐变膜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能电池多层减反射渐变膜，包括由下至上依次设置的第一氮化硅薄膜、第二氮化硅薄膜、第一氮氧化硅薄膜、第二氮氧化硅薄膜和氧化硅薄膜，且各薄膜的折射率由下至上逐层降低。本实用新型由下至上由两层氮化硅薄膜、两层氮氧化硅薄膜和一层氧化硅薄膜组成，各薄膜的折射率逐层降低，解决了现有氮化硅膜层之间折射率差距较大导致光学失配造成光损失的问题，使得太阳能电池正面整体反射率更低，增加光吸收，提高了太阳能电池的转换效率；而且本实用新型由于内层的氮化硅薄膜折射率较大，具有优异的钝化作用，进一步增强了太阳能电池的短波响应，同时提升了太阳能电池的抗PID性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电池多层减反射渐变膜。
背景技术
太阳能电池制备减反射膜是太阳能电池制造工艺流程中一道非常重要的工序。减反射膜可以降低太阳能电池正表面的光反射，增加光吸收，同时具有钝化作用，减少电池表面复合，还有可以保护电池不受外界水气、金属杂质的侵蚀而发生衰减。
常被用作减反射膜的材料是氮化硅，目前主要使用等离子体镀膜设备制备氮化硅薄膜，通过改变氮/硅比可以制备得到不同折射率的氮化硅薄膜，由于高折射率的氮化硅具有较好的表面钝化作用，因此高折射率的氮化硅被用做底层，同时需要制备一层折射率低的氮化硅用做外层，以保证减反射膜的整体折射率低从而达到较好的减反效果。但是，两层氮化硅膜之间折射率差距较大会导致光学失配造成光损失问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种减少光损失、提高钝化效果、提高转换效率的太阳能电池多层减反射渐变膜。
本实用新型的目的通过如下的技术方案来实现：一种太阳能电池多层减反射渐变膜，其特征在于：它包括由下至上依次设置的第一氮化硅薄膜、第二氮化硅薄膜、第一氮氧化硅薄膜、第二氮氧化硅薄膜和氧化硅薄膜，且各薄膜的折射率由下至上逐层降低。
本实用新型由下至上由两层氮化硅薄膜、两层氮氧化硅薄膜和一层氧化硅薄膜组成，各薄膜的折射率逐层降低，解决了现有氮化硅膜层之间折射率差距较大导致光学失配造成光损失的问题，使得太阳能电池正面整体反射率更低，增加光吸收，提高了太阳能电池的转换效率；而且本实用新型由于内层的氮化硅薄膜折射率较大，具有优异的钝化作用，进一步增强了太阳能电池的短波响应，同时提升了太阳能电池的抗PID性能。
本实用新型所述第一氮化硅薄膜的膜厚为10-20nm，折射率为2.2-2.3。
本实用新型所述第二氮化硅薄膜的膜厚为30-50nm，折射率为2.03-2.09。
本实用新型所述第一氮氧化硅薄膜的膜厚为3-15nm，折射率为1.8-2.0。
本实用新型所述第二氮氧化硅薄膜的膜厚为3-15nm，折射率大于或等于1.6且小于1.8。
本实用新型所述氧化硅薄膜的膜厚为3-15nm，折射率为1.3-1.5。
本实用新型所述太阳能电池多层减反射渐变膜是单晶电池、PERC电池或多晶电池的减反射膜。
与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：
⑴本实用新型多层减反射渐变膜解决了现有两氮化硅膜层之间由于折射率差距较大导致光学失配造成光损失的问题，使得太阳能电池正面整体反射率更低，增加光吸收，提高了太阳能电池的转换效率。
⑵本实用新型多层减反射渐变膜由于第一氮化硅薄膜的折射率较大，具有优异的钝化作用，进一步增强了太阳能电池的短波响应，同时提升太阳能电池的抗PID性能。
⑶本实用新型适用于单晶、高效PERC电池与多晶电池。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型实施例1的结构示意图；
图2是本实用新型实施例1的反射率曲线图；
图3是本实用新型实施例1的IQE曲线图；
图4是本实用新型实施例2的反射率曲线图；
图5是本实用新型实施例2的IQE曲线图；
图6是本实用新型实施例3的反射率曲线图；
图7是本实用新型实施例3的IQE曲线图；
图8是对比例1-3的反射率曲线图；
图9是对比例1-3的IQE曲线图。
图中：1-氧化硅薄膜；2-第二氮氧化硅薄膜；3-第一氮氧化硅薄膜；4-第二氮化硅薄膜；5-第一氮化硅薄膜；6-单晶硅片。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，是本实用新型一种太阳能电池多层减反射渐变膜，包括由下至上依次设置的第一氮化硅薄膜5、第二氮化硅薄膜4、第一氮氧化硅薄膜3、第二氮氧化硅薄膜2和氧化硅薄膜1，且各薄膜的折射率由下至上逐层降低。第一氮化硅薄膜5的膜厚为12nm，折射率为2.23；第二氮化硅薄膜4的膜厚为45nm，折射率为2.05；第一氮氧化硅薄膜3的膜厚为6nm，折射率为1.93；第二氮氧化硅薄膜2的膜厚为6nm，折射率为1.68；氧化硅薄膜1的膜厚为5nm，折射率为1.41。
太阳能电池多层减反射渐变膜的厚度为74nm，折射率为2.09。
一种上述太阳能电池多层减反射渐变膜的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1、使用管式等离子体沉积设备在经过制绒处理的单晶硅片6正面上沉积第一氮化硅薄膜5，沉积温度450℃，沉积功率9800W，沉积压力1600mTor，沉积占空比5:70ms，沉积时间100s，氨气流量4100sccm，硅烷流量1200sccm。
S2、在第一氮化硅薄膜5上沉积第二氮化硅薄膜4，沉积温度450℃，沉积功率12500W，沉积压力1600mTor，沉积占空比5:70ms，沉积时间455s，氨气流量7500sccm，硅烷流量950sccm；
S3、在第二氮化硅薄膜4上沉积第一氮氧化硅薄膜3，沉积温度450℃，沉积功率8000W，沉积压力900mTor，沉积占空比5:140ms，沉积时间180s，笑气流量900sccm，氨气流量2700sccm，硅烷流量140sccm；
S4、在第一氮氧化硅薄膜3上沉积第二氮氧化硅薄膜2，沉积温度450℃，沉积功率8000W，沉积压力900mTor，沉积占空比5:140ms，沉积时间80s，笑气流量2500sccm，氨气流量900sccm，硅烷流量140sccm；
S5、在第二氮氧化硅薄膜2上沉积氧化硅薄膜1，沉积温度450℃，沉积功率8000W，沉积压力900mTor，沉积占空比5:140ms，沉积时间60s，笑气流量4500sccm，硅烷流量145sccm。
本实用新型机理：减反射膜结构由内而外由两层氮化硅、两层氮氧化硅和一层氧化硅组成，各膜层均由管式等离子体镀膜设备沉积镀膜，氮化硅层通过控制氨气/硅烷气流比来实现折射率渐变，氮氧化硅层通过控制氨气/笑气/硅烷气流比来实现折射率渐变，通过氮化硅、氮氧化硅和二氧化硅五种不同折射的匹配，实现了减反射膜由内而外的折射率逐渐降低，使入射光在膜层中多次折射，避免入射光直接入射高折射率的氮化硅引起大角度折射而导致光损失，同时增强太阳能电池对短波光的吸收。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于：第一氮化硅薄膜5的膜厚为12nm，折射率为2.21；第二氮化硅薄膜4的膜厚为45nm，折射率为2.09；第一氮氧化硅薄膜3的膜厚为6nm，折射率为1.96；第二氮氧化硅薄膜2的膜厚为6nm，折射率为1.74；氧化硅薄膜1的膜厚为6nm，折射率为1.45。
太阳能电池多层减反射渐变膜的厚度为75nm，折射率为2.08。
一种上述太阳能电池多层减反射渐变膜的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1、使用管式等离子体沉积设备在经过制绒处理的单晶硅片6正面上沉积第一氮化硅薄膜5，沉积温度460℃，沉积功率8000W，沉积压力1600mTor，沉积占空比5:60ms，沉积时间85s，氨气流量4100sccm，硅烷流量1050sccm；
S2、在第一氮化硅薄膜5上沉积第二氮化硅薄膜4，沉积温度460℃，沉积功率11800W，沉积压力1600mTor，沉积占空比5:60ms，沉积时间400s，氨气流量7000sccm，硅烷流量800sccm；
S3、在第二氮化硅薄膜4上沉积第一氮氧化硅薄膜3，沉积温度460℃，沉积功率8500W，沉积压力1000mTor，沉积占空比5:150ms，沉积时间180s，笑气流量800sccm，氨气流量2700sccm，硅烷流量135sccm；
S4、在第一氮氧化硅薄膜3上沉积第二氮氧化硅薄膜2，沉积温度460℃，沉积功率8500W，沉积压力1000mTor，沉积占空比5:150ms，沉积时间95s，笑气流量2500sccm，氨气流量900sccm，硅烷流量135sccm；
S5、在第二氮氧化硅薄膜2上沉积氧化硅薄膜1，沉积温度460℃，沉积功率8500W，沉积压力1000mTor，沉积占空比5:150ms，沉积时间50s，笑气流量4300sccm，硅烷流量135sccm。
实施例3：
本实施例与实施例1的不同之处在于：第一氮化硅薄膜5的膜厚为12nm，折射率为2.21；第二氮化硅薄膜4的膜厚为45nm，折射率为2.08；第一氮氧化硅薄膜3的膜厚为6nm，折射率为1.95；第二氮氧化硅薄膜2的膜厚为6nm，折射率为1.76；氧化硅薄膜1的膜厚为6nm，折射率为1.46。
太阳能电池多层减反射渐变膜的厚度为75nm，折射率为2.09。
一种上述太阳能电池多层减反射渐变膜的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1、使用管式等离子体沉积设备在经过制绒处理的单晶硅片6正面上沉积第一氮化硅薄膜5，沉积温度460℃，沉积功率9000W，沉积压力1500mTor，沉积占空比5:50ms，沉积时间71s，氨气流量3900sccm，硅烷流量1000sccm；
S2、在第一氮化硅薄膜5上沉积第二氮化硅薄膜4，沉积温度460℃，沉积功率12500W，沉积压力1500mTor，沉积占空比5:50ms，沉积时间345s，氨气流量7500sccm，硅烷流量920sccm；
S3、在第二氮化硅薄膜4上沉积第一氮氧化硅薄膜3，沉积温度460℃，沉积功率8500W，沉积压力1000mTor，沉积占空比5:150ms，沉积时间180s，笑气流量800sccm，氨气流量2500sccm，硅烷流量150sccm；
S4、在第一氮氧化硅薄膜3上沉积第二氮氧化硅薄膜2，沉积温度460℃，沉积功率8500W，沉积压力1000mTor，沉积占空比5:150ms，沉积时间80s，笑气流量2450sccm，氨气流量850sccm，硅烷流量150sccm；
S5、在第二氮氧化硅薄膜2上沉积氧化硅薄膜1，沉积温度460℃，沉积功率8500W，沉积压力1000mTor，沉积占空比5:150ms，沉积时间50s，笑气流量4500sccm，硅烷流量150sccm；
实施例1多层减反射渐变膜的测试反射率曲线如图2所示，实施例2多层减反射渐变膜的测试反射率曲线如图4所示，实施例3多层减反射渐变膜的测试反射率曲线如图6所示，图8是对比例1-3的反射率曲线图，可以看出，实施例1-3多层减反射渐变膜的反射率在短波段300-400nm明显低于对比例1-3，说明多层减反射渐变膜降低了整体反射率。
实施例1多层减反射渐变膜的测试IQE曲线如图3所示，实施例2多层减反射渐变膜的测试IQE曲线如图5所示，实施例3多层减反射渐变膜的测试IQE曲线如图7所示，图9是对比例1-3的IQE曲线图。使用管式等离子体沉积设备在经过制绒、扩散、刻蚀和退火后的单晶硅片上，沉积多层减反射渐变膜，制作太阳能电池片，测试电性能与转换效率，同时测试电池片的IQE。
| Type | Uoc(V) | Isc(A) | Rs(Ω) | Rsh(Ω) | FF(％) | Eta(％) | Irev2(A) |
| 实施例1 | 0.6716 | 9.812 | 0.00180 | 1211 | 81.22 | 21.905％ | 0.031 |
| 实施例2 | 0.6721 | 9.808 | 0.00181 | 1121 | 81.25 | 21.920％ | 0.035 |
| 实施例3 | 0.6711 | 9.794 | 0.00176 | 1220 | 81.34 | 21.877％ | 0.031 |
| 对比例1-3 | 0.6710 | 9.790 | 0.00176 | 1011 | 81.21 | 21.873％ | 0.054 |
(表1)
可以看出，实施例1-3的短波响应较对比例1-3高，说明多层减反射渐变膜的钝化效果较好；从表1电性能与效率可以看出本实用新型多层减反射渐变膜的电池转换效率有0.03-0.05％提升。
本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。
Claims (4)
1.一种太阳能电池多层减反射渐变膜，其特征在于：它包括由下至上依次设置的第一氮化硅薄膜、第二氮化硅薄膜、第一氮氧化硅薄膜、第二氮氧化硅薄膜和氧化硅薄膜，且各薄膜的折射率由下至上逐层降低；所述第一氮化硅薄膜的膜厚为10-20nm，折射率为2.2-2.3；所述第二氮化硅薄膜的膜厚为30-50nm，折射率为2.03-2.09；所述第一氮氧化硅薄膜的膜厚为3-15nm，折射率为1.8-2.0；所述第二氮氧化硅薄膜的膜厚为3-15nm，折射率为大于或等于1.6且小于1.8。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池多层减反射渐变膜，其特征在于：所述氧化硅薄膜的膜厚为3-15nm，折射率为1.3-1.5。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池多层减反射渐变膜，其特征在于：所述太阳能电池多层减反射渐变膜的厚度为66-78nm，折射率为2.07-2.09。
4.根据权利要求1～3任一项所述的太阳能电池多层减反射渐变膜，其特征在于：所述太阳能电池多层减反射渐变膜是单晶电池、PERC电池或多晶电池的减反射膜。
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| CN201921020566.5U CN210778613U (zh) | 2019-07-02 | 2019-07-02 | 一种太阳能电池多层减反射渐变膜 |
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