一種晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用N2、NH3、SiH4三種氣體在高頻電擊下鍍晶體硅太陽能電池多層交錯變化的氮化硅減反射膜，屬于晶體硅太陽能電池領(lǐng)域。本發(fā)明包括沉積在硅片上的多層折射率和膜厚交替變化的氮化硅減反射膜。折射率依次為先小后大，但單數(shù)膜層相互比較N值是依次減小，雙數(shù)膜層相比較N值也是依次減小。膜厚度依次是先厚再?。▎螖?shù)膜層厚，雙數(shù)膜層?。に嚹ず窠Y(jié)果數(shù)值與折射率值相比成反比例，也就是單膜數(shù)相比較和雙層膜數(shù)相比較膜厚會越來越厚。根據(jù)多層減反射膜物理特性，本交替型減反射膜的相消干涉的具有更好的透射率，增加光的吸收，進(jìn)而在P/N結(jié)處產(chǎn)生較多的光生電子，提高光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】
一種晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種晶體太陽能電池多層交錯漸變形氮化硅減反射膜，有良好的表面鈍化效果及增透效果，可以提高太陽能電池的光電載流子數(shù)量最終提高及轉(zhuǎn)換效率。屬于晶體硅太陽能電池領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)太陽能電池的生產(chǎn)工藝包括:制絨、擴(kuò)散、刻蝕、去PSG、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)。其中鍍減反射膜是減少太陽光反射和晶片表面鈍化提高少子壽命的重要環(huán)節(jié)。目前主流的太陽能電池鍍膜工藝為單層鍍膜或者雙層膜，也有部分鍍多層膜的技術(shù)方法，如專利201210401694.0工藝特殊氣體較多其工藝過程較復(fù)雜制造成本較高并不能大規(guī)模實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，且膜層設(shè)計達(dá)不到最優(yōu)化的減反射效率，最終的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)不到最大的提聞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明通過PECVD設(shè)備制備一種晶體硅太陽能電池五層交錯連續(xù)變化的氮化硅減反射膜，所述減反射膜包括沉積在硅晶體表面五層折射率和膜不等的氮化硅薄膜，各層厚度至下(硅基層表面為最下)而上先厚再薄逐漸交錯變厚，折射率至下而上先小后大逐漸交錯減小。目的在于增加膜層對光的透射率，提高太陽能電池片的光生載流子，最終提高光電轉(zhuǎn)換效率。
[0004]本發(fā)明提供一種晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜，所述減反射膜包括沉積在硅晶體表面的至少4層折射率和膜厚不等的氮化硅薄膜，各層厚度至下而上先厚再薄逐漸交替變厚，折射率至下而上先小后大逐漸交錯減小。
[0005]所述的減反射膜包括沉積在硅晶體表面5層折射率和膜厚不等的氮化硅薄膜，最底層為硅片基層，折射率為2.0-, 205 ;第二層折射率為2.2-2.35 ;第三層折射率為1.9-1.95 ;第四層折射率為2.1-2.2 ;第5層折射率為1.8-1.9。
[0006]為了達(dá)到上述目的本發(fā)明是通過如下技術(shù)方法來實現(xiàn)的:一種采用管式PECVD制備太陽能電池的折射率和膜厚交替變化的氮化硅減反射膜。包括選取晶體硅片，對硅片進(jìn)行制絨和擴(kuò)散及去磷硅玻璃工序，還包括利用PECVD設(shè)備在晶硅片上鍍上五層折射率高低交替和膜的厚薄交替減反射膜。具體步驟如下:
I)、本發(fā)明所述首先清洗磷擴(kuò)散后硅基襯底保證表面硅片表面疏水性良好及干凈無水潰。
[0007]2)、將清洗好的硅基片按常規(guī)方法插入石墨舟，放入PECVD設(shè)備石英管內(nèi)，抽真空并升溫至 400°C— 500°C，恒溫 300S — 500S。
[0008]3)、本發(fā)明所述的鈍化步驟為:當(dāng)設(shè)備抽真空到10 mttor以下后，等恒溫時間達(dá)到要求及往PECVD設(shè)備真空管內(nèi)通入4000 SCCM至7000 SCCM的NH3,并使真空管內(nèi)的壓強保持在1500 mttor至2000 mttor，保持恒壓I至2分鐘將高頻電源功率設(shè)置為4000W —7000W，開啟高頻電源，同時保持NH3的流量不變，時間120S至300S。該步驟目的在于起良好鈍化基片表面，減少表面懸掛鍵。
[0009]4)、所述步驟3完畢后，斷開高頻電源，在真空管內(nèi)通入300 SCCM - 600 SCCM的SiH4 氣體和 2500 SCCM 至 5000 SCCM 的 N2 氣體，并保持恒壓在 1800 mttor — 2400 mttor,時間保持60S，然后高頻設(shè)置為7000W至9500W并啟，沉積時間為90S — 150S后斷開SiH4氣體和N2氣體，關(guān)閉高頻電源。
[0010]上述步驟所述得到太陽能電池片第一層減反射膜(附圖A)，其特證在于=SiH4和N2的比值控制在1:8，膜厚保持在15±2nm，折射率在2.0至2.05。
[0011]5)、所述步驟4完畢后，在真空管內(nèi)通入NH3氣體1800SCCM — 3000 SCCM和SiH4氣體600 SCCM — 900 SCCM保持恒壓在1600 mttor — 2200 mttor,時間保持60S，然后高頻設(shè)置為4000W - 6000W并開啟，沉積時間為40 — 60秒后斷開兩種特氣和高頻電源。
[0012]上述步驟所述得到太陽能電池片第二層減反射膜(附圖B)，其特證在于:SiH4和NH3的比值為1:3 — 3.5，膜厚保持在4 一 6 nm，折射率控制在2.2 — 2.35。
[0013]6)、所述步驟5完畢后，讓管內(nèi)充N2氣體清洗及抽真空30— 60S，當(dāng)石英管內(nèi)小于10 mttor，在管內(nèi)通入 300 SCCM — 600 SCCM 的 SiH4 氣體和 3000 SCCM — 6000 SCCM 的N2氣體，并保持恒壓在1800 mttor 一 2400 mttor,時間保持60S，然后高頻設(shè)置為7000W至9500W并啟，沉積時間為150S — 200S后斷開SiH4氣體和N2氣體，關(guān)閉高頻電源。
[0014]上述步驟得到太陽能電池片第三層減反射膜(附圖C)，其特證在于:SiHJPN2的比值控制在1:10，膜厚保持在20±2nm，折射率在1.9至1.95。
[0015]7)、所述步驟6完畢后，在真空管內(nèi)通入NH3氣體3000SCCM — 5000 SCCM和SiH4氣體600 SCCM — 900 SCCM保持恒壓在1600 mttor — 2200 mttor,時間保持60S，然后高頻設(shè)置為4000W - 6000W并開啟，沉積時間為60-80秒后斷開兩種特氣和高頻電源。
[0016]上述步驟得到太陽能電池片第四層減反射膜(附圖D)，其特證在于:SiH4和NH3的比值為1:5 - 6，膜厚保持在8 — 10 nm，折射率控制在2.1 — 2.2.8)、所述步驟7完畢后，讓管內(nèi)充N2氣體清洗及抽真空30— 60S，當(dāng)石英管內(nèi)小于10mttor，在管內(nèi)通入 300 SCCM - 500 SCCM 的 SiH4 氣體和 4000 SCCM - 7500 SCCM 的 N2 氣體，并保持恒壓在1800 mttor 一 2400 mttor,時間保持60S，然后高頻設(shè)置為7000W至9500W并啟，沉積時間為200S — 300S后斷開SiH4氣體和N2氣體，關(guān)閉高頻電源，抽真空并清掃管內(nèi)殘于氣體。
[0017]上述步驟得到太陽能電池片第五層減反射膜(附圖E)，其特證在于:SiHJPN2的比值控制在1: 15，膜厚保持在30±2nm，折射率在1.8至1.9。
[0018]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
I)、本發(fā)明采用常規(guī)PECVD設(shè)備沉積折射率和膜厚交替逐漸變化的五層減反射膜，制備過程對晶硅片的損傷小，且工藝過程簡單，與常規(guī)其它工藝相比減少了特殊氣體NH3的用量降低了生產(chǎn)成本，便于大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。
[0019]2)、本發(fā)明中的五層折射率與膜厚交替形減反射膜保證了硅片表面的鈍化效率，同時中間兩層的高折射率膜層具有抗PID效果，其設(shè)計膜層有很好的增透作用，增加了硅片表面的受光率，提升了太陽能電池片的光生電流，達(dá)到提升電池片效率的目的。
[0020]上述實施例闡明的內(nèi)容及具體參數(shù)值應(yīng)當(dāng)理解為此實施例，僅用于更清楚的說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種參數(shù)等價形式的修改均落入本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為實施例1 一種晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜。

【具體實施方式】
[0022]實施例1
一種晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
I)、清洗磷擴(kuò)散后的硅基片保證表面硅片表面疏水性良好及干凈無水潰。
[0023]2)、將清洗好的硅基片按常規(guī)方法插入石墨舟，放入PECVD設(shè)備石英管內(nèi)，再石英管內(nèi)抽真空并升溫至450°C，恒溫480S。
[0024]3)、當(dāng)設(shè)備抽真空到10 mttor以下后，往PECVD設(shè)備抽真空后的石英管內(nèi)通入5800 SCCM的NH3氣體，并使石英管內(nèi)的壓強保持在1800 mttor，保持恒壓I 一 2min，將高頻電源功率設(shè)置為6000W，開啟高頻電源，同時保持NH3氣體的流量不變，通入NH3氣體時間為 200S。
[0025]4)、所述步驟3)完畢后，斷開高頻電源，向石英管內(nèi)通入400 SCCM的SiH4氣體和3000 SCCM的N2氣體，并保持恒壓在2000 mttor,時間保持60S，然后高頻設(shè)置為8500W并啟，沉積100S后，斷開SiH4氣體和N2氣體的通入，關(guān)閉高頻電源；51!14和隊的比值控制在1:8，膜厚保持在15±2nm。
[0026]5)、所述步驟4)完畢后，向石英管內(nèi)通入NH3氣體2000 SCCM和SiH4氣體700SCCM，在恒壓1800 mttor下，保持60S，然后開啟高頻，并控制高頻為5000W，沉積40 — 60秒后斷開NH3、SiH4和高頻電源；SiH4和NH3的比值為1:3 — 3.5，膜厚保持在4 — 6 nm。
[0027]6)、所述步驟5)完畢后，向石英管內(nèi)充N2氣體及抽真空，清洗50S，當(dāng)石英管內(nèi)壓強小于10 mttor，再向石英管內(nèi)通入450 SCCM的SiH4氣體和5200 SCCi^AN2氣體，在2200 mttor恒壓下，保持60S，然后高頻設(shè)置為8800W并啟，沉積180S后斷開SiH4氣體和N2氣體，并關(guān)閉高頻電源^丨比和隊的比值控制在1: 10，膜厚保持在20±2nm。
[0028]7)、所述步驟5)完畢后，向石英管內(nèi)通入NH3氣體4800 SCCM和SiH4氣體720SCCM，在1800 mttor恒壓下，保持60S，開起高頻，并控制高頻為4500W并開啟，沉積80秒后斷開NH3、SiH4和高頻電源；SiH4和NH3的比值為I:5 — 6，膜厚保持在8 — 10 nm。
[0029]8)、所述步驟5)完畢后，向石英管內(nèi)充5秒鐘N2氣體后再抽真空，清洗50S，當(dāng)石英管內(nèi)小于10 mttor，向石英管內(nèi)通入500 SCCM的SiH4氣體和7500 SCCi^AN2氣體，在2400 mttor恒壓下保持60S，然后高頻設(shè)置為9500W并啟，沉積300S后斷開SiH4氣體和N2氣體，并關(guān)閉高頻電源，抽真空并清掃管內(nèi)殘于氣體。SiHjPN2的比值控制在1: 13-15，膜厚保持在30±2nm。
【權(quán)利要求】
1.一種晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜，其特征在于:所述減反射膜包括沉積在硅晶體表面的至少4層折射率和膜厚不等的氮化硅薄膜，各層厚度至下而上先厚再薄逐漸交替變厚，折射率至下而上先小后大逐漸交錯減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜，其特征在于:所述的減反射膜包括沉積在硅晶體表面5層折射率和膜厚不等的氮化硅薄膜，最底層為硅片基層，折射率為2.0-, 205 ;第二層折射率為2.2-2.35 ;第三層折射率為1.9-1.95 ;第四層折射率為2.1-2.2 ;第5層折射率為1.8-1.9。
3.一種晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)、清洗磷擴(kuò)散后的硅基片保證表面硅片表面疏水性良好及干凈無水潰； 2)、將清洗好的硅基片按常規(guī)方法插入石墨舟，放入PECVD設(shè)備石英管內(nèi)，把石英管內(nèi)抽真空并升溫至400°C — 500°C，恒溫300S — 500S ； 3)、當(dāng)設(shè)備抽真空到10mttor以下后，往PECVD設(shè)備抽真空后的石英管內(nèi)通入4000SCCM - 7000 SCCM的NH3氣體，并使石英管內(nèi)的壓強保持在1500 mttor至2000 mttor，保持恒壓I 一 2min，將高頻電源功率設(shè)置為4000W — 7000W,開啟高頻電源，同時保持NH3氣體的流量不變，通入NH3氣體時間為120S - 300S ； 4)、所述步驟3)完畢后，斷開高頻電源，向石英管內(nèi)通入300SCCM - 600 SCCM的SiH4氣體和2500 SCCM至5000 SCCM的N2氣體，并保持恒壓在1800 mttor - 2400 mttor，時間保持60S，然后高頻設(shè)置為7000W至9500W并啟，沉積90S — 150S后，斷開SiH4氣體和N2氣體的通入，關(guān)閉高頻電源； 5)、所述步驟4)完畢后，向石英管內(nèi)通入NH3氣體1800SCCM— 3000 SCCM和SiH4氣體600 SCCM - 900 SCCM，在恒壓1600 mttor - 2200 mttor下，保持60S，然后開啟高頻，并控制高頻為4000W — 6000W，沉積40 — 60秒后斷開NH3、SiH4和高頻電源； 6)、所述步驟5)完畢后，向石英管內(nèi)充N2氣體及抽真空，清洗30—60S，當(dāng)石英管內(nèi)壓強小于10 mttor，向石英管內(nèi)通入300 SCCM - 600 SCCM的SiH4氣體和4000 SCCM - 6000SCCM的N2氣體，在1800 mttor 一 2400 mttor恒壓下，保持60S，然后高頻設(shè)置為7000W —9500W并啟，沉積150S — 200S后斷開SiH4氣體和N2氣體，并關(guān)閉高頻電源； 7)、所述步驟5)完畢后，向石英管內(nèi)通入NH3氣體3000SCCM— 5000 SCCM和SiH4氣體600 SCCM - 900 SCCM，在1600 mttor - 2200 mttor恒壓下，保持60S，開起高頻，并控制高頻為4000W - 6000W并開啟，沉積60-80秒后斷開NH3、SiH4和高頻電源； 8)、所述步驟5)完畢后，向石英管內(nèi)充N2氣體再抽真空，清洗30—60S，當(dāng)石英管內(nèi)小于 10 mttor，向石英管內(nèi)通入 300 SCCM - 500 SCCM 的 SiH4氣體和 4000 SCCM —7500 SCCM的N2氣體，在1800 mttor 一 2400 mttor恒壓下保持60S，然后高頻設(shè)置為7000W — 9500W并啟，沉積200S - 300S后斷開SiH4氣體和N2氣體，并關(guān)閉高頻電源，抽真空并清掃管內(nèi)殘于氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，步驟4)中SiHjPN2的比值控制在1:8，膜厚保持在15±2nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，步驟5)中SiH4和NH3的比值為1:3 — 3.5，膜厚保持在4 — 6 nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，步驟6)中SiH4和N2的比值控制在1: 10，膜厚保持在20±2nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，步驟7)中SiH4和NH3的比值為1:5 — 6，膜厚保持在8—10 nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體硅太陽能電池氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，步驟8)中SiH4和N2的比值控制在1:13-15，膜厚保持在30±2nm。
【文檔編號】C23C16/503GK104332505SQ201410572091
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】傅強, 董道宴, 張崇超, 劉代軍, 陳紅玉, 匡英, 汪雙 申請人:九州方園新能源股份有限公司