一種太陽電池減反射膜層的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種太陽電池減反射膜層的制備方法，其制備步驟包括：采用低溫電子束蒸鍍方法蒸鍍減反射膜層，所述減反射膜層為二氧化鈦與三氧化二鋁、二氧化硅、氟化鎂材料中的一種或多種組成復(fù)合結(jié)構(gòu)，采用HF溶液蝕刻減反射膜露出電極，高溫退火改善減反射膜晶體質(zhì)量，其中，蒸鍍時(shí)基片溫度低于200℃，所述的高溫退火溫度高于350℃，退火在空氣氛圍中進(jìn)行，退火使得低溫蒸鍍的減反射膜重結(jié)晶，改善晶體質(zhì)量，降低反射率及提高可靠性，空氣氛圍使得減反射膜進(jìn)一步氧化，降低膜層吸收率。
【專利說明】一種太陽電池減反射膜層的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽電池減反射膜層的制備方法，屬半導(dǎo)體光電子器件與【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池采用半導(dǎo)體材料，其具有較高的表面反射率，一般高于30%，因此必須在其表面覆蓋減反射膜以提高太陽光利用率。由于半導(dǎo)體材料折射率通常高于3.0,因此其表面減反射膜也要求具有較高的折射率，通過多層減反射膜的折射率遞減，來達(dá)至理想的表面反射率。二氧化鈦折射率高于2.3，在現(xiàn)有常用材料中折射率最高，且對太陽光具有較低的吸收率，是較為理想的用于太陽電池的減反射膜材料。然而，二氧化鈦也有其特有的缺點(diǎn)，一方面，較難獲得結(jié)晶質(zhì)量較好的膜層，必須在較高的基片溫度下獲得，結(jié)晶質(zhì)量差的膜層折射率會(huì)下降，影響減反射效果，并且其晶體致密度較差，降低了膜層抗腐蝕及水汽滲透的能力，影響長期戶外應(yīng)用的可靠性；另一方面，難以獲得組分單一的二氧化鈦膜層，這也將導(dǎo)致其光學(xué)性能下降，一般是采用五氧化三鈦?zhàn)鳛檎翦冊?，在一定的基片溫度及氧氣氛圍中使其氧化為二氧化鈦，這要求基片溫度較高，一般高于250°C，才可使得五氧化三鈦充分氧化，否則膜層中將產(chǎn)生其他結(jié)晶態(tài)，降低膜層透過率，特別是對紫外光有較高的吸收率。同樣的，蒸鍍其他減反射膜材料也要求基片溫度盡可能高，改善結(jié)晶質(zhì)量。總之，要獲得較好質(zhì)量的減反射膜特別是二氧化鈦薄膜，就必須在較高溫度下成膜，然而，高溫下確保了膜層質(zhì)量，但也給后續(xù)的減反射膜蝕刻帶來困難，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)成膜溫度高于200°C，膜層就變得很難蝕刻，往往在蝕刻后留有底膜，使得電極被底膜覆蓋，導(dǎo)致后續(xù)電極外陰線焊接不上或虛焊。因此，在成膜質(zhì)量與蝕刻工藝之間存在一對矛盾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明公開一種太陽電池減反射膜層的制備方法，其步驟包括:采用低溫電子束蒸鍍方法蒸鍍減反射膜，采用HF溶液蝕刻減反射膜露出電極，高溫退火改善減反射膜晶體質(zhì)量，其中，蒸鍍時(shí)基片溫度低于200°C，所述的高溫退火溫度高于350°C，退火在空氣氛圍中進(jìn)行，退火使得低溫蒸鍍的減反射膜重結(jié)晶，改善晶體質(zhì)量，降低反射率及提高可靠性，空氣氛圍使得減反射膜進(jìn)一步氧化，降低膜層吸收率。
[0004]進(jìn)一步的，所述減反射膜層結(jié)構(gòu)為二氧化鈦與三氧化二鋁、二氧化硅、氟化鎂等材料的一種或多種的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0005]進(jìn)一步的，所述二氧化鈦采用電子束蒸鍍方法，采用五氧化三鈦為蒸鍍源，蒸鍍溫度為150°C至200°C,蒸鍍過程中通入氧氣使得五氧化三鈦氧化為二氧化鈦。
[0006]進(jìn)一步的，所述HF蝕刻溶液為HF與水混合溶液，混合比例為1:4至1: 10，采用水稀釋HF，避免低溫蒸鍍的減反射膜蝕刻過快，產(chǎn)生鉆蝕，腐蝕掉電極以外的減反射膜。
[0007]進(jìn)一步的，所述高溫退火溫度為350°C至400°C，并且在空氣或氧氣氛圍中進(jìn)行，使得減反射膜在退火過程中重結(jié)晶，并進(jìn)一步氧化，重結(jié)晶使得晶體排列有序并結(jié)合緊密，降低反射率并提高抗蝕刻及水汽影響能力，進(jìn)一步氧化降低減反射膜對紫外光的吸收。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中，低溫蒸鍍的減反射膜結(jié)晶質(zhì)量差，氧化不完全，影響其反射率、可靠性及吸收率，但高溫蒸鍍的減反射膜則很難蝕刻干凈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，巧妙地先采用低溫蒸鍍獲得較易蝕刻的膜層，蝕刻后再在空氣或氧氣氛圍中高溫退火，改善結(jié)晶質(zhì)量，并使得膜層進(jìn)一步氧化，解決了成膜質(zhì)量與蝕刻工藝之間的矛盾，且工藝簡單，使其可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1示意了本發(fā)明公開的一種太陽電池減反射膜層的制備方法流程圖。
[0010]圖2示意了在太陽電池表面蒸鍍減反射復(fù)合膜層結(jié)構(gòu)。
[0011]圖3示意了采用HF蝕刻減反射膜。
[0012]圖4示意了高溫退火，使得減反射膜重結(jié)晶并進(jìn)一步氧化。
[0013]圖中標(biāo)示:001:Si02*MgF2 ；002 =Al2O3 ；003 =T12 ；004:太陽電池片；005:電極。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015]實(shí)施例1
如圖2所示，提供一太陽電池片004，并在其上表面電子束蒸鍍減反射復(fù)合膜層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)至外依次為Ti02/Al203/Si02，其中T12 003的厚度為50nm、Al2O3 002的厚度為65nm、S12 001的厚度為85nm，蒸鍍時(shí)基片溫度為195°C，通入氧氣1sccm ；
如圖3所示，采用HF與水的混合溶液蝕刻前述減反射膜層，露出電極005，其中HF:H2O=I:4 ；
如圖4所示，進(jìn)行高溫退火，退火溫度為380°C，退火是在空氣氛圍中進(jìn)行的，減反射膜在高溫下重結(jié)晶，晶片重新有序排列，結(jié)合更緊密，提高了可靠性及降低表面反射率，此外，膜層特別是T12進(jìn)一步氧化，降低了太陽光吸收率。
[0016]實(shí)施例2
如圖2所示，提供一太陽電池片004，并在其上表面電子束蒸鍍減反射復(fù)合膜層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)至外依次為T12Al2O3/ MgF2，其中T12 003厚度為50nm，Al2O3 002厚度為65nm，蒸鍍時(shí)基片溫度為195°C，通入氧氣1sccm ；MgF001厚度為90nm，蒸鍍時(shí)基片溫度為195°C，不通入氧氣；
如圖3所示，采用HF與水的混合溶液蝕刻減反射膜，露出電極005，其中HF =H2O=I:4 ；如圖4所不，聞溫退火,退火溫度為380°C，退火是在空氣氛圍中進(jìn)行的，減反射I旲在聞溫下重結(jié)晶，晶片重新有序排列，結(jié)合更緊密，提高了可靠性及降低表面反射率，此外，膜層特別是T12進(jìn)一步氧化，降低了太陽光吸收率。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽電池減反射膜層的制備方法，其步驟包括:采用低溫電子束蒸鍍方法蒸鍍減反射膜層，采用HF溶液蝕刻減反射膜露出電極，高溫退火改善減反射膜晶體質(zhì)量，其中，蒸鍍時(shí)基片溫度低于200°C，所述的高溫退火溫度高于350°C，退火在空氣氛圍中進(jìn)行，退火使得低溫蒸鍍的減反射膜重結(jié)晶，改善晶體質(zhì)量，降低反射率及提高可靠性，空氣氛圍使得減反射膜進(jìn)一步氧化，降低膜層吸收率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽電池減反射膜層的制備方法，其特征在于:所述減反射膜層結(jié)構(gòu)為復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中最內(nèi)層為二氧化鈦，外層為三氧化二鋁、二氧化硅、氟化鎂材料中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽電池減反射膜層的制備方法，其特征在于:所述的二氧化鈦采用電子束蒸鍍方法，采用五氧化三鈦為蒸鍍源，蒸鍍溫度為150°C至200°C，蒸鍍過程中通入氧氣使得五氧化三鈦氧化為二氧化鈦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽電池減反射膜層的制備方法，其特征在于:所述的HF蝕刻溶液為HF與水混合溶液，混合比例為1:4?1:10，采用水稀釋HF，避免低溫蒸鍍的減反射膜蝕刻過快，產(chǎn)生鉆蝕，腐蝕掉電極以外的減反射膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽電池減反射膜層的制備方法，其特征在于:所述的高溫退火溫度為350°C至400°C，并且在空氣或氧氣氛圍中進(jìn)行，使得減反射膜在退火過程中重結(jié)晶，并進(jìn)一步氧化，重結(jié)晶使得晶體排列有序并結(jié)合緊密，降低反射率并提高抗蝕刻及水汽影響能力，進(jìn)一步氧化降低減反射膜對紫外光的吸收。
【文檔編號】C23C14/30GK104393062SQ201410739299
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】熊偉平, 林桂江, 劉冠洲, 李明陽, 楊美佳, 陳文俊, 吳超瑜, 王篤祥 申請人:天津三安光電有限公司