專利名稱：一種晶體硅太陽能電池雙層減反射膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減反射膜及其制備方法，具體涉及一種應(yīng)用于晶體硅太陽能電池 表面的減反射膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，常規(guī)能源的持續(xù)使用帶來了能源緊缺以及環(huán)境惡化等一系列經(jīng)濟(jì)和社 會(huì)問題，發(fā)展太陽能電池是解決上述問題的途經(jīng)之一。因此，世界各國(guó)都在積極開發(fā)太陽能 電池，而高轉(zhuǎn)換效率、低成本是太陽能電池發(fā)展的主要趨勢(shì)，也是技術(shù)研究者追求的目標(biāo)目前，晶體硅太陽能電池制造包括如下步驟⑴硅片清洗制絨；(2)擴(kuò)散制備PN 結(jié)；(3)刻蝕去除硅片四周的PN結(jié)；(4)清洗去除磷硅玻璃；(5)制備減反射膜；(6)絲網(wǎng)印 刷背電極銀菜，背電場(chǎng)鋁菜，正電極銀漿；(7)背電極、背場(chǎng)及正面電極共燒合金化；(8)測(cè) 試分選。其中，步驟(5)的減反射膜又稱增透膜，最簡(jiǎn)單的增透膜是單層膜，它是鍍?cè)诠鈱W(xué) 零件光學(xué)表面上的一層折射率較低的薄膜。如果膜層的光學(xué)厚度是某一波長(zhǎng)的四分之一， 相鄰兩束光的光程差恰好為η，即振動(dòng)方向相反，疊加的結(jié)果使光學(xué)表面對(duì)該波長(zhǎng)的反射 光減少。適當(dāng)選擇膜層折射率，這時(shí)光學(xué)表面的反射光可以完全消除。一般情況下，采用單 層增透膜很難達(dá)到理想的增透效果，為了在單波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)零反射，或在較寬的光譜區(qū)達(dá)到好 的增透效果，往往采用雙層、三層甚至更多層數(shù)的減反射膜?，F(xiàn)有技術(shù)中，大規(guī)模生產(chǎn)采用的是PECVD法制備SiNx膜，但其反射率還不是很低。 減反射膜是應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的一種光學(xué)薄膜，因此，它至今仍是光學(xué)薄膜技術(shù)中重要的 研究課題，研究的重點(diǎn)是尋找新材料，設(shè)計(jì)新膜系，改進(jìn)淀積工藝，使之用最少的層數(shù)，最簡(jiǎn) 單、最穩(wěn)定的工藝，獲得盡可能高的成品率，達(dá)到最理想的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種晶體硅太陽能電池雙層減反射膜及其制備方法，使減反射 膜降低電池表面對(duì)光的反射，提高晶體硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種晶體硅太陽能電池雙層減反射 膜，該減反射膜是由兩層膜構(gòu)成，第一層膜設(shè)在晶體硅太陽能電池的硅片襯底的表面，第 二層膜設(shè)在第一層膜的表面，第一層膜為二氧化硅薄膜，其厚度為10 20nm，折射率為
1.45 1. 47 ；第二層膜為二氧化鈦薄膜，其厚度為50 60nm，折射率為2. 15 2. 45。上述技術(shù)方案中，第一層膜和第二層膜的綜合膜厚為60 80nm，綜合折射率
2.06 2. 18。一種晶體硅太陽能電池雙層減反射膜的制備方法，包括如下步驟按照電池常規(guī)前道工序處理方法，對(duì)硅片進(jìn)行硅片清洗制絨、擴(kuò)散制備PN結(jié)、刻 蝕去除硅片四周的PN結(jié)、清洗去除磷硅玻璃，然后包括以下步驟(1)采用熱氧化方法在硅片襯底的表面生長(zhǎng)一層二氧化硅薄膜，薄膜的折射率為1. 45 1· 47，厚度為 10 20nm ；(2)采用溶膠凝膠法在步驟(1)的二氧化硅薄膜表面形成折射率為2. 15 2. 45、厚度為50 60nm的二氧化鈦薄膜；(3)在上述二氧化鈦薄膜上印刷正反面電極、背場(chǎng)，后進(jìn)行燒結(jié)操作。上述技術(shù)方案中，二氧化硅薄膜和二氧化鈦薄膜的綜合膜厚為60 80nm，綜合折 射率2. 06 2. 18。上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)的工藝溫度為800 900°C，反應(yīng)氣體N2流量為 10 30L/min，O2流量為10 30L/min，反應(yīng)時(shí)間為10 60min。上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)包括如下步驟(1)將鈦酸鹽前軀體與醇類溶劑混合，攪拌形成透明溶液，再滴加蒸餾水，攪拌得 到淡黃色溶膠；(2)將二氧化鈦粒子加入上述溶膠中，超聲分散處理30 60min，形成二氧化鈦粒 子充分分散的涂覆漿體；(3)將上述二氧化鈦涂覆漿體采用絲網(wǎng)印刷方法在二氧化硅薄膜表面印刷二氧化 鈦薄膜，形成折射率為2. 15 2. 45、厚度為50 60nm的二氧化鈦薄膜。上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)中的鈦酸鹽前軀體為鈦酸正丁酯、鈦酸異丙酯或 四氯化鈦，所述醇類為無水乙醇、異丙醇或正丁醇。上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中二氧化鈦粒子和步驟(1)的溶膠的重量比為 1 15 30?，F(xiàn)有技術(shù)中，TiO2薄膜的制備方法很多，本發(fā)明在熱氧化的SiO2薄膜表面采用溶 膠凝膠法制備TiO2薄膜，采用鈦酸鹽前軀體，醇類和水來形成溶膠，此鈦酸鹽前軀體經(jīng)過水 解和聚合的過程形成溶膠，鈦酸鹽前軀體水解形成水解相，水解相與醇鹽發(fā)生聚合反應(yīng)形 成新的TiO2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，再通過后續(xù)的絲網(wǎng)燒結(jié)形成銳鈦礦晶型的TiO2薄膜。其中，溶膠凝膠法是一種廣泛應(yīng)用于薄膜沉積的方法，其具有設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)樣品的 尺寸沒有要求，不需要特殊的高壓或真空的環(huán)境，且制備得到的薄膜均勻性好等優(yōu)點(diǎn)。上文中，所述晶體硅可以是單晶硅或多晶硅。由于上述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明得到了由二氧化硅薄膜和二氧化鈦薄膜組成的雙層氮化硅膜，該減反射 膜可以明顯降低電池表面對(duì)光的反射，提高晶體硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率；與現(xiàn)有的 氮化硅減反射膜相比，本發(fā)明的太陽能電池在光譜范圍300 1200nm之間的反射率降低 10%以上，取得了顯著的效果。2.本發(fā)明采用的溶膠凝膠法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、對(duì)樣品的尺寸沒有要求、不需要特殊 的高壓或真空的環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，且制備得到的薄膜均勻性較好。3.本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，適合規(guī)?；a(chǎn)。


圖1是本實(shí)施例一的反射率對(duì)比曲線圖；圖2是本實(shí)施例二的反射率對(duì)比曲線圖；圖3是本實(shí)施例三的反射率對(duì)比曲線具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一 一種晶體硅太陽能電池雙層減反射膜的制備方法，包括如下步驟按照電池常規(guī) 前道工序處理方法，對(duì)硅片進(jìn)行硅片清洗制絨、擴(kuò)散制備PN結(jié)、刻蝕去除硅片四周的PN結(jié)、 清洗去除磷硅玻璃，然后包括以下步驟第一步在硅片表面先采用熱氧化方法生長(zhǎng)一層SiO2薄膜，反應(yīng)氣體N2為IOL/ min，O2為15L/min，工藝溫度為880°C，時(shí)間20min，形成一層折射率為1. 46，厚度為IOnm的 SiO2薄膜；第二步取一定量的鈦酸正丁酯緩慢滴加到正丁醇中，其溶液濃度為0. 5mol/L, 將此溶液采用磁力攪拌器攪拌0. 5h后，再滴加1 3mL蒸餾水，攪拌得到淡黃色溶膠；第三步將TiO2粒子以1 15質(zhì)量比添加到上述溶膠中，超聲分散處30min，形成 TiO2粒子充分分散的涂覆漿體；第四步將上述TiO2漿體采用絲網(wǎng)印刷方法在SiO2薄膜表面印刷TiO2薄膜，折射 率為2. 3，薄膜的厚度為60nm;從而在硅片表面形成綜合折射率為2. 18，綜合膜厚為70nm的Si02/Ti02雙層減反 射薄膜；第五步在上述二氧化鈦薄膜上印刷正反面電極、背場(chǎng)，后進(jìn)行燒結(jié)操作。對(duì)比例一按照電池常規(guī)前道工序處理方法，對(duì)硅片進(jìn)行硅片清洗制絨、擴(kuò)散制備PN結(jié)、刻 蝕去除硅片四周的PN結(jié)、清洗去除磷硅玻璃，然后用PECVD法制備SiNx減反射膜，其折射 率為2. 1，膜厚SOnm ；然后采用常規(guī)工藝制備得到太陽能電池。采用D8積分反射儀對(duì)上述實(shí)施例一和對(duì)比例一進(jìn)行鍍膜后硅片表面光反射率測(cè) 試，測(cè)定結(jié)果參見圖1所示，其中，A為對(duì)比例一的常規(guī)電池片的反射率曲線，B為本實(shí)施例 一的雙層膜反射率曲線，可見，在光譜范圍300 1200nm之間，本實(shí)施例一的太陽能電池的 反射率比對(duì)比例一的太陽能電池的反射率低出12%左右。實(shí)施例二一種晶體硅太陽能電池雙層減反射膜的制備方法，包括如下步驟按照電池常規(guī) 前道工序處理方法，對(duì)硅片進(jìn)行硅片清洗制絨、擴(kuò)散制備PN結(jié)、刻蝕去除硅片四周的PN結(jié)、 清洗去除磷硅玻璃，然后包括以下步驟第一步在硅片表面先采用熱氧化方法生長(zhǎng)一層SiO2薄膜，反應(yīng)氣體N2為20L/ min, O2為30L/min，工藝溫度為880°C，時(shí)間40min，形成一層折射率為1. 46，厚度為20nm的 SiO2薄膜；第二步取一定量的鈦酸異丙酯緩慢滴加到異丙醇中，其溶液濃度為0. 4mol/L, 將此溶液采用磁力攪拌器攪拌0. 5h后，再滴加1 3mL蒸餾水，攪拌得到淡黃色溶膠；第三步將TiO2粒子以1 20質(zhì)量比添加到上述溶膠中，超聲分散處30min，形成 TiO2粒子充分分散的涂覆漿體；第四步將上述TiO2漿體采用絲網(wǎng)印刷方法在SiO2薄膜表面印刷TiO2薄膜，折射率為2. 3，薄膜的厚度為50nm;
從而在硅片表面形成綜合折射率為2. 06，綜合膜厚為70nm的Si02/Ti02雙層減反 射薄膜；第五步在上述二氧化鈦薄膜上印刷正反面電極、背場(chǎng)，后進(jìn)行燒結(jié)操作。將本實(shí)施例與對(duì)比例一進(jìn)行鍍膜后硅片表面光反射率測(cè)試，測(cè)定結(jié)果參見圖2所 示，其中，C為對(duì)比例一的常規(guī)電池片的反射率曲線，D為本實(shí)施例二的雙層膜反射率曲線， 可見，在光譜范圍300 1200nm之間，本實(shí)施例的反射率比對(duì)比例一的反射率低出15%左
右ο實(shí)施例三一種晶體硅太陽能電池雙層減反射膜的制備方法，包括如下步驟按照電池常規(guī) 前道工序處理方法，對(duì)硅片進(jìn)行硅片清洗制絨、擴(kuò)散制備PN結(jié)、刻蝕去除硅片四周的PN結(jié)、 清洗去除磷硅玻璃，然后包括以下步驟第一步在硅片表面先采用熱氧化方法生長(zhǎng)一層SiO2薄膜，反應(yīng)氣體N2為30L/ min, O2為30L/min，工藝溫度為840°C，時(shí)間60min，形成一層折射率為1. 46，厚度為20nm的 SiO2薄膜；第二步取一定量的四氯化鈦緩慢滴加到無水乙醇中，其溶液濃度為0. 3mol/L, 將此溶液采用磁力攪拌器攪拌0. 5h后，再滴加1 3mL蒸餾水，攪拌得到淡黃色溶膠；第三步將TiO2粒子以1 20質(zhì)量比添加到上述溶膠中，超聲分散處30min，形成 TiO2粒子充分分散的涂覆漿體；第四步將上述TiO2漿體采用絲網(wǎng)印刷方法在SiO2薄膜表面印刷TiO2薄膜，折射 率為2. 3，薄膜的厚度為50nm;從而在硅片表面形成綜合折射率為2. 06，綜合膜厚為70nm的Si02/Ti02雙層減反 射薄膜；第五步在上述二氧化鈦薄膜上印刷正反面電極、背場(chǎng)，后進(jìn)行燒結(jié)操作。將本實(shí)施例與對(duì)比例一進(jìn)行鍍膜后硅片表面光反射率測(cè)試，測(cè)定結(jié)果參見圖3所 示，其中，E為對(duì)比例一的常規(guī)電池片的反射率曲線，F(xiàn)為本實(shí)施例三的雙層膜反射率曲線， 可見，在光譜范圍300 1200nm之間，本實(shí)施例的反射率比對(duì)比例一的反射率低出10%左
右ο
權(quán)利要求
一種晶體硅太陽能電池雙層減反射膜，該減反射膜是由兩層膜構(gòu)成，第一層膜設(shè)在晶體硅太陽能電池的硅片襯底的表面，第二層膜設(shè)在第一層膜的表面，其特征在于第一層膜為二氧化硅薄膜，其厚度為10～20nm，折射率為1.45～1.47；第二層膜為二氧化鈦薄膜，其厚度為50～60nm，折射率為2.15～2.45。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽能電池雙層減反射膜，其特征在于第一層膜和 第二層膜的綜合膜厚為60 80nm，綜合折射率2. 06 2. 18。
3.一種晶體硅太陽能電池雙層減反射膜的制備方法，包括如下步驟按照電池常規(guī)前道工序處理方法，對(duì)硅片進(jìn)行硅片清洗制絨、擴(kuò)散制備PN結(jié)、刻蝕去 除硅片四周的PN結(jié)、清洗去除磷硅玻璃，其特征在于，然后包括以下步驟(1)采用熱氧化方法在硅片襯底的表面生長(zhǎng)一層二氧化硅薄膜，薄膜的折射率為 1. 45 1. 47，厚度為 10 20nm ；(2)采用溶膠凝膠法在步驟(1)的二氧化硅薄膜表面形成折射率為2.15 2. 45、厚度 為50 60nm的二氧化鈦薄膜；(3)在上述二氧化鈦薄膜上印刷正反面電極、背場(chǎng)，后進(jìn)行燒結(jié)操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于二氧化硅薄膜和二氧化鈦薄膜的綜 合膜厚為60 80nm，綜合折射率2. 06 2. 18。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)的工藝溫度為800 900°C，反應(yīng)氣體N2流量為10 30L/min，02流量為10 30L/min，反應(yīng)時(shí)間為10 60min。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)包括如下步驟(1)將鈦酸鹽前軀體與醇類溶劑混合，攪拌形成透明溶液，再滴加蒸餾水，攪拌得到淡 黃色溶膠；(2)將二氧化鈦粒子加入上述溶膠中，超聲分散處理30 60min，形成二氧化鈦粒子充 分分散的涂覆漿體；(3)將上述二氧化鈦涂覆漿體采用絲網(wǎng)印刷方法在二氧化硅薄膜表面印刷二氧化鈦薄 膜，形成折射率為2. 15 2. 45、厚度為50 60nm的二氧化鈦薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的鈦酸鹽前軀體為 鈦酸正丁酯、鈦酸異丙酯或四氯化鈦，所述醇類為無水乙醇、異丙醇或正丁醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中二氧化鈦粒子和步 驟(1)的溶膠的重量比為1 15 30。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽能電池雙層減反射膜，該減反射膜是由兩層膜構(gòu)成，第一層膜設(shè)在晶體硅太陽能電池的硅片襯底的表面，第二層膜設(shè)在第一層膜的表面，第一層膜為二氧化硅薄膜，其厚度為10～20nm，折射率為1.45～1.47；第二層膜為二氧化鈦薄膜，其厚度為50～60nm，折射率為2.15～2.45。本發(fā)明的減反射膜可以明顯降低電池表面對(duì)光的反射，提高晶體硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號(hào)H01L31/0216GK101969075SQ20101024943
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者張鳳, 王栩生, 章靈軍 申請(qǐng)人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司;阿特斯(中國(guó))投資有限公司