減反射膜及具有該減反射膜的太陽能電池片的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種減反射膜及具有該減反射膜的太陽能電池片，所述減反射膜包括：第一層膜，覆蓋于所述太陽能電池片的表面；第二層膜，覆蓋于所述第一層膜的上表面；以及第三層膜，覆蓋于所述第二層膜的上表面，且所述第一層膜的折射率大于所述第二層膜的折射率，所述第二層膜的折射率大于所述第三層膜的折射率。本實用新型的減反射膜在入射光整個波段有很低的反射率，明顯改善了電池在短波方向的反射率，三層膜互補形成的薄膜起到良好的減反射效果，不但提高了電池對短波長光的吸收并為后續(xù)工序提供了較好的氫鈍化效果。
【專利說明】減反射膜及具有該減反射膜的太陽能電池片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能利用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種減反射膜及具有該減反射膜的太陽能電池片。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的快速發(fā)展，晶體硅太陽電池及光伏系統(tǒng)的成本持續(xù)下降，已逼近常規(guī)發(fā)電。晶體硅太陽能電池具有制作工藝成熟、光電轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定、商業(yè)化程度高等優(yōu)點，占整個光伏市場份額的約90%。常規(guī)太陽能級的多晶硅都用改良西門子法提純技術(shù)，此技術(shù)成熟度高，生產(chǎn)的硅純度高，但也存在產(chǎn)能低、對環(huán)境威脅大等缺點，最大問題是成本高。近些年發(fā)展起來的物理冶金法提純多晶硅技術(shù)具有生產(chǎn)工藝簡單、成本低、產(chǎn)能大和對環(huán)境友好的優(yōu)點，有可能成為未來多晶娃太陽能電池材料的發(fā)展方向。
[0003]為了降低硅表面對光的反射，常規(guī)晶體硅太陽電池表面都要沉積氮化硅減反射膜，此膜同時還可起到表面鈍化的作用，可鈍化半導(dǎo)體表面和內(nèi)部的懸掛鍵，降低態(tài)密度，有抗氧化、腐蝕、絕緣及阻擋鈉離子、掩蔽金屬和水蒸汽向半導(dǎo)體內(nèi)部擴散等作用。
[0004]目前硅太陽電池的光譜響應(yīng)一般在300nm?1200nm范圍，電池主要利用此范圍的太陽光。產(chǎn)業(yè)化通常利用PECVD(等離子增強化學(xué)氣相沉積)沉積雙層氮化硅薄膜作為多晶硅太陽電池的減反射及鈍化薄膜，以替代原來的單層膜，常規(guī)工藝的第一層膜厚為30?35nm,折射率為2.6?2.8，第二層膜厚為50?55nm，折射率為2.0?2.2，總膜厚為85?90nm，折射率為2.0?2.1。雖然雙層氮化硅膜明顯改善了只有單層氮化硅薄膜帶來的問題，增強了對光的減反射效果，使電池的短路電流得以提高，但雙層氮化硅膜最大的問題是在短波方向的減反射效果差，所以必須不斷改善及優(yōu)化沉積工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池片存在的短波方向的減反射效果差的技術(shù)問題，提供一種具有三層膜結(jié)構(gòu)的減反射膜。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]—種用于太陽能電池片的減反射膜，所述減反射膜包括:
[0008]第一層膜，覆蓋于所述太陽能電池片的表面；
[0009]第二層膜，覆蓋于所述第一層膜的上表面；以及
[0010]第三層膜，覆蓋于所述第二層膜的上表面，所述第一層膜、所述第二層膜和所述第三層膜的總折射率為2.08?2.16，所述第一層膜、所述第二層膜和所述第三層膜的厚度之和為82?86nm，且所述第一層膜的折射率大于所述第二層膜的折射率，所述第二層膜的折射率大于所述第三層膜的折射率。
[0011]在本實用新型的減反射膜的一個實施方式中，所述第二層膜的厚度小于所述第一層膜的厚度和所述第三層膜的厚度。
[0012]在本實用新型的減反射膜的另一個實施方式中，所述第一層膜、所述第二層膜和所述第三層膜均為氮化硅膜。
[0013]在本實用新型的減反射膜的另一個實施方式中，所述第一層膜的厚度為24?28nm。
[0014]在本實用新型的減反射膜的另一個實施方式中，所述第一層膜的折射率為2.5?2.7。
[0015]在本實用新型的減反射膜的另一個實施方式中，所述第二層膜的厚度為10?15nm。
[0016]在本實用新型的減反射膜的另一個實施方式中，所述第二層膜的折射率為2.2?2.4。
[0017]在本實用新型的減反射膜的另一個實施方式中，所述第三層膜的厚度為40?50nmo
[0018]在本實用新型的減反射膜的另一個實施方式中，所述第三層膜的折射率為1.9?2.0。
[0019]另一方面，本實用新型還提供一種太陽能電池片，所述太陽能電池片的表面具有上述減反射膜。
[0020]再一方面，本實用新型還提供一種太陽能電池板，太陽能電池板內(nèi)封裝有上述太陽能電池片。
[0021]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的有益效果在于:
[0022]本實用新型的減反射膜在入射光整個波段有很低的反射率，明顯改善了電池在短波方向的反射率，三層膜互補形成的薄膜起到良好的減反射效果，不但提高了電池對短波長光的吸收并為后續(xù)工序提供了較好的氫鈍化效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的減反射膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實用新型的減反射膜與現(xiàn)有技術(shù)的雙層減反射膜的反射率曲線圖。
[0025]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0026]101 硅片基底
[0027]201 第一層膜
[0028]202 第二層膜
[0029]203 第三層膜
【具體實施方式】
[0030]體現(xiàn)本實用新型特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本實用新型能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本實用新型。為便于理解和描述，本實用新型所述的“上表面”是指減反射膜遠離太陽能電池片的一側(cè)。
[0031 ] 下面具體介紹本實用新型優(yōu)選實施例的減反射膜。
[0032]如圖1所示，本實用新型實施例的減反射膜，包括覆蓋于硅片基底101表面的第一層膜201，覆蓋于第一層膜201上表面的第二層膜202以及覆蓋于第二層膜202上表面的第三層膜203。
[0033]根據(jù)光學(xué)原理，只有三層膜的折射率從上到下依次減少，減反射膜才能起到減反射效果，因此第一層膜201的折射率大于第二層膜202的折射率，第二層膜202的折射率大于第三層膜203的折射率。
[0034]本實用新型的減反射膜，第二層膜202的厚度優(yōu)選小于第一層膜201厚度以及第三層膜203的厚度。
[0035]第一層膜201、第二層膜202和第三層膜203的總折射率優(yōu)選為2.08?2.16，且第一層膜201、第二層膜202和第三層膜203的厚度之和優(yōu)選為82?86nm，在此參數(shù)范圍內(nèi)的三層減反射膜具有較佳的減反射效果。
[0036]硅片基底101為冶金法提純的多晶硅硅片，但不限于此。
[0037]第一層膜201、第二層膜202和第三層膜203均優(yōu)選為氮化硅(SixNy)減反射膜，其中，SixNy可有多種不同的形式，例如y=4，x=3，或者其他的比例。
[0038]第一層膜201沉積在冶金多晶硅太陽能電池的表面上，其主要作用是要鈍化硅片表面及體內(nèi)的復(fù)合中心，增加電池的少子壽命。因此在鍍膜時，要加大硅烷的流量，以產(chǎn)生的足夠量的Si，促使氮化硅的晶格原子排序與Si基底更接近，可以起到更好的表面鈍化效果。第一層膜201的厚度優(yōu)選為24?28nm，折射率優(yōu)選為2.5?2.7。
[0039]第二層膜202沉積在第一層膜的上表面，由于第一層膜201的折射率遠大于第三層膜的折射率，所以需要在第一層膜201和第三層膜203間增加一個折射率漸變層或緩沖層。所以第二層膜202的作用，是盡可能降低因第一層膜的高折射率產(chǎn)生高消光系數(shù)，影響和減少第一層膜201和第三層膜203的界面之間的反射。第二層膜202的厚度優(yōu)選為10?15nm，折射率優(yōu)選為2.2?2.4。
[0040]第三層膜203沉積在第二層膜的上表面，其作用是使整個三層氮化硅復(fù)合膜的等效膜厚及折射率符合要求，在滿足減反射的同時，降低消光系數(shù)從而使更多的太陽光透過該層進入下一層。第三層膜203的厚度優(yōu)選為40?50nm，折射率優(yōu)選為1.9?2.0。
[0041]以下介紹本實用新型的減反射膜及冶金多晶硅太陽能電池片的生產(chǎn)工藝及工藝參數(shù)，所涉及的工藝均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，在此對工藝的具體步驟不再贅述。
[0042]利用國產(chǎn)等離子增強化學(xué)氣相沉積儀(型號:M82200_3/UM)，在潔凈、干燥的冶金娃片表面依次沉積三層氮化娃膜，沉積三層氮化娃膜時使用的氣體為氨氣(NH3)和娃烷(SiH4)，沉積溫度優(yōu)選為460°C，壓力優(yōu)選為180?200pa(帕斯卡)，沉積功率優(yōu)選為4000W ；
[0043]在沉積第一層氮化娃膜時，NH3與SiH4的流量分別為3000sccm (標(biāo)況暈升每分鐘)和lOOOsccm，沉積時間為100?150秒(根據(jù)硅片制作表面織構(gòu)的減薄量進行調(diào)整)；
[0044]在沉積第二層氮化硅膜，NH3與SiH4的流量分別為3429SCCm和571sCCm，沉積時間為70?90秒；
[0045]在沉積第三層氮化硅膜，NH3與SiH4的流量分別為3750SCCm和250sCCm，沉積時間為420?470秒；
[0046]隨后利用德國蔡司公司生產(chǎn)的橢圓激光偏振測試儀(型號:SE400adv-PV)測試該三層氮化硅薄膜的厚度和折射率，第一層氮化硅膜的厚度為24?28nm，折射率為2.5?
2.7 ;第二層氮化硅膜的厚度為10?15nm，折射率為2.2?2.4 ;第三層氮化硅膜的厚度為40?50nm，折射率為1.9?2.0。
[0047]利用U-3400型紫外-可見光光度計測試現(xiàn)有技術(shù)的雙層氮化硅膜和本實用新型的冶金多晶硅太陽能電池片的三層氮化硅膜在波長為300nm?IOOOnm處的反射率，結(jié)果如圖2所示，其中曲線a是雙層氮化硅膜的反射率，b、c分別是三層氮化硅膜的反射率。從圖2中可明顯看出三層氮化硅膜的反射率向短波方向移動，反射率大幅度降低，最低反射率(0.3%)對應(yīng)的中心波長同時向長波方向移動，使硅電池的太陽光譜響應(yīng)匹配的更好增加了光吸收充分利用太陽光譜。
[0048]當(dāng)采用氮化硅膜作為減反射膜時，沉積過程可產(chǎn)生大量的氫，經(jīng)快速燒結(jié)后，氫鍵與娃電池的存在的懸掛鍵結(jié)合，大大降低了電池表面的復(fù)合中心密度，分別測試原始娃片、具有雙層氮化硅膜的硅片和具有三層氮化硅膜的硅片的平均少子壽命，測量結(jié)果分別為
5.928 μ s、6.142 μ s、6.602 μ s。由此可見，沉積三層氮化娃膜的電池的少子壽命明顯的增大。此外，三層氮化硅膜明顯提高了對電池表面的鈍化效果。
[0049]以8英寸(156mmX156mm)規(guī)格為例，在涂覆本實用新型的減反射膜后，太陽能電池片表面的反射率最低降到0.3%，電池片在短波方向的反射率比雙層膜電池片下降8%，少子壽命提高約9%，電池片的光電轉(zhuǎn)化效率比沉積雙層膜的電池片提高了 0.26%。
[0050]本實用新型還提供一種太陽能電池片，太陽能電池片的表面具有上述減反射膜。
[0051]本實用新型還提供一種太陽能電池板，太陽能電池板內(nèi)封裝有本實用新型的太陽能電池片，但本實用新型的太陽能電池片的應(yīng)用并不限于太陽能電池板，而可以應(yīng)用到其他太陽能電池制品上。
[0052]綜上所述，本實用新型的減反射膜在入射光整個波段有很低的反射率，明顯改善了電池在短波方向的反射率，三層膜互補形成的薄膜起到良好的減反射效果，不但提高了電池對短波長光的吸收并為后續(xù)工序提供了較好的氫鈍化效果。
[0053]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到在不脫離本實用新型所附的權(quán)利要求所揭示的本實用新型的范圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于太陽能電池片的減反射膜，其特征在于，所述減反射膜包括: 第一層膜，覆蓋于所述太陽能電池片的表面； 第二層膜，覆蓋于所述第一層膜的上表面；以及 第三層膜，覆蓋于所述第二層膜的上表面，所述第一層膜、所述第二層膜和所述第三層膜的總折射率為2.08?2.16，所述第一層膜、所述第二層膜和所述第三層膜的厚度之和為82?86nm，且所述第一層膜的折射率大于所述第二層膜的折射率，所述第二層膜的折射率大于所述第三層膜的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的減反射膜，其特征在于，所述第二層膜的厚度小于所述第一層膜的厚度和所述第三層膜的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的減反射膜，其特征在于，所述第一層膜的厚度為24?28nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的減反射膜，其特征在于，所述第一層膜的折射率為2.5?2.7。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的減反射膜，其特征在于，所述第二層膜的厚度為10?15nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的減反射膜，其特征在于，所述第二層膜的折射率為2.2?2.4。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的減反射膜，其特征在于，所述第三層膜的厚度為40?50nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的減反射膜，其特征在于，所述第三層膜的折射率為1.9?2.0。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項的減反射膜，其特征在于，所述第一層膜、所述第二層膜和所述第三層膜均為氮化硅膜。
10.一種太陽能電池片，其特征在于，所述太陽能電池片的表面具有根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項的減反射膜。
【文檔編號】H01L31/0216GK203690312SQ201420050604
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】康海濤, 和江變, 馬承鴻, 倪明鏡, 李健, 賈影 申請人:內(nèi)蒙古日月太陽能科技有限責(zé)任公司, 內(nèi)蒙古大學(xué)