專利名稱：三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池及其復合鍍膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏電池，具體是指在太陽能光伏電池表面上沉積氮化硅減反射膜，用于減少表面反射提高光電轉(zhuǎn)換效率的一種三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池及其復合鍍膜方法。
背景技術(shù)：
太陽能光伏電池為了減少表面反射提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率，需要在硅片表面上沉積一層氮化硅減反射膜。現(xiàn)有技術(shù)采用等離子體增強化學氣相沉積法PECVD使氮與硅結(jié)合，在硅片表面形成一層用于減少反射的氮化硅薄膜；現(xiàn)有技術(shù)的氮化硅減反射膜是單層
膜，由于單層膜的減反射頻譜帶寬狹窄，僅對陽光輻射中的某些頻譜波段的光具有減反射效果，而35%以上的其他頻譜波段的陽光則被電池硅片表面反射，致使太陽能光伏電池因不能充分吸收其他波段的陽光輻照能而光電轉(zhuǎn)換效率難以提高；因此，現(xiàn)有技術(shù)存在減反射頻譜帶寬狹窄、光電轉(zhuǎn)換效率難以提高的問題與不足。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題與不足，本發(fā)明采用在太陽能光伏電池的硅片的表面，由里向外，沉積三層膜厚與折射率分別為膜厚10nm，折射率2. 3 ;膜厚22nm，折射率2. 16 ;膜厚50nm，折射率2. O的復合結(jié)構(gòu)的氮化硅減反射膜，通過復合膜層的折射合成，擴展硅片對各頻譜波段的陽光輻射的吸收帶寬，最大限度地減少反射，以提高太陽能光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)方案，提供一種三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池及其復合鍍膜方法，旨在通過三層復合結(jié)構(gòu)的氮化硅減反射膜使太陽能光伏電池，達到擴展減反射頻譜帶寬、提高光電轉(zhuǎn)換效率的目的。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池及其復合鍍膜方法，包括三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池和復合鍍膜方法，其中所述的三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池為在太陽能光伏電池的娃片的外表面上，由里向外，沉積鍍有第一層膜、第二層膜和第三層膜三層復合結(jié)構(gòu)的氮化硅減反射膜的光伏電池片，所述第一層膜為膜厚10nm，折射率2. 3的氮化硅減反射膜；所述第二層膜為膜厚22nm，折射率2. 16的氮化硅減反射膜；所述第三層膜為膜厚50nm，折射率2. O的氮化硅減反射膜；所述的復合鍍膜方法為等離子體增強化學氣相沉積法PECVD 步驟一、入爐；將經(jīng)過表面制絨、擴散制結(jié)、去磷硅玻璃、等離子刻蝕后的硅片插入石墨舟中，然后將石墨舟連同硅片一起放入PECVD沉積爐內(nèi)，關(guān)閉爐門；步驟二、充氮；開啟PECVD爐的氮氣閥和排氣閥，向PECVD爐內(nèi)通入氮氣，由氮氣將PECVD爐內(nèi)的空氣替換排除，使PECVD爐內(nèi)處于氮氣氣氛；之后，關(guān)閉排氣閥，開啟電加熱，將PECVD爐內(nèi)壁溫度調(diào)至450°C，PECVD爐內(nèi)氮氣氣壓調(diào)至lOOOOPa，保持時間為320s ；
步驟三、抽真空；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉氮氣閥，開啟PECVD爐的真空閥，將PECVD爐內(nèi)的氮氣抽出，使PECVD爐內(nèi)處于真空狀態(tài)，爐內(nèi)真空度為IOOPa，保持時間為180s ；步驟四、預沉積；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，開啟PECVD爐的氨氣閥，向爐內(nèi)注入氨氣，氨氣的注入流量為6500ml/min，將爐內(nèi)氨氣氣壓維持在1700Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖，射頻脈沖功率為5200W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時210s,屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得純化娃片；步驟五、抽真空；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉氨氣閥，開啟真空閥，將PECVD爐內(nèi)的氨 氣抽空，真空度為lOOPa，保持時間為30s ；步驟六、鍍第一層膜；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，同時開啟PECVD爐的硅烷閥和氨氣閥，向PECVD爐內(nèi)注入硅烷和氨氣，硅烷的流量為950ml/min，氨氣的流量為6500ml/min，使爐內(nèi)硅烷和氨氣的混合氣體壓力至1700Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖，射頻功率為5500W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時80s，屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得表面鍍有膜厚為10nm，折射率為2. 3的所述第一層膜的一層膜硅片；步驟七、鍍第二層膜；關(guān)閉硅烷閥和氨氣閥，開啟真空閥，將PECVD爐內(nèi)的硅烷和氨氣的混合氣體抽空，真空度為lOOPa，保持時間為30s ;之后，在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，同時開啟硅烷閥和氨氣閥，向PECVD爐內(nèi)注入硅烷和氨氣，硅烷的流量為750ml/min，氨氣的流量為6500ml/min，使爐內(nèi)硅烷和氨氣的混合氣體壓力至1600Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖，射頻功率為5300W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時180s，屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得在第一層膜表面上復合鍍有膜厚為22nm，折射率為2. 16的所述第二層膜的二層膜娃片；步驟八、鍍第三層膜；關(guān)閉硅烷閥和氨氣閥，開啟真空閥，將PECVD爐內(nèi)的硅烷和氨氣的混合氣體抽空，真空度為lOOPa，保持時間為30s ;之后，在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，同時開啟硅烷閥和氨氣閥，向PECVD爐內(nèi)注入硅烷和氨氣，硅烷的流量為600ml/min，氨氣的流量為7300ml/min，使爐內(nèi)硅烷和氨氣的混合氣體壓力至1600Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖，射頻功率5300W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時400s，屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得在第二層膜表面上復合鍍有膜厚為50nm，折射率為2. O的所述第三層膜的三層膜娃片；之后，關(guān)閉電加熱，開啟排氣閥使PECVD爐內(nèi)氣壓與大氣平衡，開啟爐門，室溫空氣冷卻，待PECVD爐內(nèi)壁溫度冷卻至50°C度后，從爐內(nèi)取出三層膜硅片移至下續(xù)工序繼續(xù)進行加工作業(yè)，最終獲得三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池制品。工作原理及有益效果本品通過復合膜層的折射合成，擴展了硅片對各頻譜波段的陽光的吸收帶寬，最大限度地減少了表面反射，提高了太陽能光伏電池的電轉(zhuǎn)換效率。上述，本發(fā)明采用在太陽能光伏電池的硅片的表面，由里向外，沉積鍍有三層膜厚與折射率分別為膜厚10nm，折射率2. 3 ;膜厚22nm，折射率2. 16 ;膜厚50nm，折射率2. O的復合結(jié)構(gòu)的氮化硅減反射膜，通過復合膜層的折射合成，擴展硅片對各頻譜波段的陽光的吸收帶寬，最大限度地減少反射，以提高太陽能光伏電池的電轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)方案，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在減反射頻譜帶寬狹窄、光電轉(zhuǎn)換效率難以提高的問題與不足，所提供的一種三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池及其復合鍍膜方法，通過三層復合結(jié)構(gòu)的氮化硅減反射膜使太陽能光伏電池達到了擴展減反射頻譜帶寬、提高光電轉(zhuǎn)換效率的目的。試驗對比
一、現(xiàn)有技術(shù)的單層氮化硅減反射膜的光伏電池的試驗數(shù)據(jù)編號1號試品
項目實測數(shù)據(jù)
1、膜厚88nm
2、折射率2.03
3、外觀不均勻藍色
4、QE曲線短波響應低
5、開路電壓0.6309V
6、短路電流8.5353A
7、轉(zhuǎn)化效率17.33%二、三層復合結(jié)構(gòu)氮化硅減反射膜的光伏電池的實驗數(shù)據(jù)編號11號試品
項目實測數(shù)據(jù)
1、膜厚82nm
2、折射率合成 2.08
3、外觀均勻藍色
4、QE曲線短波響應高
5、開路電壓0.6312V
6、短路電流8.6354A
7、轉(zhuǎn)化效率17.59%結(jié)論項目7轉(zhuǎn)化效率，II號試品的轉(zhuǎn)化效率> I號試品的轉(zhuǎn)化效率；項目4QE曲線，II號試品的短波響應優(yōu)于I號試品的短波響應；項目3外觀，II號試品外觀優(yōu)于I號試品。
圖1是本發(fā)明的三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖中第一層膜1、第二層膜2、第三層膜3、硅片4。以下通過具體實施例對本發(fā)明的三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池及其復合鍍膜方法作進一步詳細說明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以參照實施例的復合鍍膜方法在硅片上制得三層復合結(jié)構(gòu)的減反射膜，但不應理解為對本發(fā)明的任何限制。
具體實施例方式參閱圖1，本發(fā)明的一種三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池及其復合鍍膜方法，包括三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池和復合鍍膜方法，其中所述的三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池為在太陽能光伏電池的娃片的外表面上，由里向外，沉積鍍有第一層膜1、第二層膜2和第三層膜3三層復合結(jié)構(gòu)的氮化娃減反射膜的光伏電池片，所述第一層膜I為 膜厚10nm，折射率2. 3的氮化硅減反射膜；所述第二層膜2為膜厚22nm，折射率2. 16的氮化硅減反射膜；所述第三層膜3為膜厚50nm，折射率2. O的氮化硅減反射膜；所述的復合鍍膜方法為等離子體增強化學氣相沉積法PECVD 實施例條件、設(shè)備環(huán)境氣壓一個大氣壓；環(huán)境溫度室溫；制備設(shè)備PECVD沉積爐；工藝流程入爐、充氮、抽真空、預沉積、抽真空、鍍第一層膜、鍍第二層膜、鍍第三層膜；步驟一、入爐；將經(jīng)過表面制絨、擴散制結(jié)、去磷硅玻璃、等離子刻蝕后的硅片4插入石墨舟中，然后將石墨舟連同硅片4 一起放入PECVD沉積爐內(nèi)，關(guān)閉爐門；步驟二、充氮；開啟PECVD爐的氮氣閥和排氣閥，向PECVD爐內(nèi)通入氮氣，由氮氣將PECVD爐內(nèi)的空氣替換排除，使PECVD爐內(nèi)處于氮氣氣氛；之后，關(guān)閉排氣閥，開啟電加熱，將PECVD爐內(nèi)壁溫度調(diào)至450°C，PECVD爐內(nèi)氮氣氣壓調(diào)至lOOOOPa，保持時間為320s ；步驟三、抽真空；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉氮氣閥，開啟PECVD爐的真空閥，將PECVD爐內(nèi)的氮氣抽出，使PECVD爐內(nèi)處于真空狀態(tài)，爐內(nèi)真空度為IOOPa，保持時間為180s ；步驟四、預沉積；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，開啟PECVD爐的氨氣閥，向爐內(nèi)注入氨氣，氨氣的注入流量為6500ml/min，將爐內(nèi)氨氣氣壓維持在1700Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖，射頻脈沖功率為5200W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時210s,屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得純化娃片；
步驟五、抽真空；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉氨氣閥，開啟真空閥，將PECVD爐內(nèi)的氨氣抽空，真空度為lOOPa，保持時間為30s ；步驟六、鍍第一層膜；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，同時開啟PECVD爐的硅烷閥和氨氣閥，向PECVD爐內(nèi)注入硅烷和氨氣，硅烷的流量為950ml/min，氨氣的流量為6500ml/min，使爐內(nèi)硅烷和氨氣的混合氣體壓力至1700Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖，射頻功率為5500W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時80s，屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得表面鍍有膜厚為10nm，折射率為2. 3的所述 第一層膜I的一層膜硅片；步驟七、鍍第二層膜；關(guān)閉硅烷閥和氨氣閥，開啟真空閥，將PECVD爐內(nèi)的硅烷和氨氣的混合氣體抽空，真空度為lOOPa，保持時間為30s ;之后，在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，同時開啟硅烷閥和氨氣閥，向PECVD爐內(nèi)注入硅烷和氨氣，硅烷的流量為750ml/min，氨氣的流量為6500ml/min，使爐內(nèi)硅烷和氨氣的混合氣體壓力至1600Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖，射頻功率為5300W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時180s，屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得在第一層膜I表面上復合鍍有膜厚為22nm，折射率為2. 16的所述第二層膜2的二層膜硅片；步驟八、鍍第三層膜；關(guān)閉硅烷閥和氨氣閥，開啟真空閥，將PECVD爐內(nèi)的硅烷和氨氣的混合氣體抽空，真空度為lOOPa，保持時間為30s ;之后，在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，同時開啟硅烷閥和氨氣閥，向PECVD爐內(nèi)注入硅烷和氨氣，硅烷的流量為600ml/min，氨氣的流量為7300ml/min，使爐內(nèi)硅烷和氨氣的混合氣體壓力至1600Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖，射頻功率5300W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時400s，屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得在第二層膜2表面上復合鍍有膜厚為50nm，折射率為2. O的所述第三層膜3的三層膜娃片；之后，關(guān)閉電加熱，開啟排氣閥使PECVD爐內(nèi)氣壓與大氣平衡，開啟爐門，室溫空氣冷卻，待PECVD爐內(nèi)壁溫度冷卻至50°C后，從爐內(nèi)取出三層膜硅片移至下續(xù)工序繼續(xù)進行加工作業(yè)，最終獲得三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池制品。
權(quán)利要求
1.一種三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池的復合鍍膜方法，其特征在于步驟一、入爐；將經(jīng)過表面制絨、擴散制結(jié)、去磷硅玻璃、等離子刻蝕后的硅片(4)插入石墨舟中，然后將石墨舟連同硅片(4) 一起放入PECVD沉積爐內(nèi)，關(guān)閉爐門；步驟二、充氮；開啟PECVD爐的氮氣閥和排氣閥，向PECVD爐內(nèi)通入氮氣，由氮氣將PECVD爐內(nèi)的空氣替換排除，使PECVD爐內(nèi)處于氮氣氣氛；之后，關(guān)閉排氣閥，開啟電加熱，將PECVD爐內(nèi)壁溫度調(diào)至450°C，PECVD爐內(nèi)氮氣氣壓調(diào)至lOOOOPa，保持時間為320s ；步驟二、抽真空；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450 V的條件下，關(guān)閉氮氣閥，開啟PECVD爐的真空閥，將PECVD爐內(nèi)的氮氣抽出，使PECVD爐內(nèi)處于真空狀態(tài)，爐內(nèi)真空度為lOOPa，保持時間為180s ；步驟四、預沉積；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450 V的條件下，關(guān)閉真空閥，開啟PECVD爐的氨氣閥，向爐內(nèi)注入氨氣，氨氣的注入流量為6500ml/min，將爐內(nèi)氨氣氣壓維持在1700Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖，射頻脈沖功率為5200W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時210s， 屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得鈍化硅片；步驟五、抽真空；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450 V的條件下，關(guān)閉氨氣閥，開啟真空閥，將PECVD爐內(nèi)的氨氣抽空，真空度為lOOPa，保持時間為30s ；步驟六、鍍第一層膜；在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，同時開啟PECVD爐的硅烷閥和氨氣閥，向PECVD爐內(nèi)注入硅烷和氨氣，硅烷的流量為950ml/min，氨氣的流量為6500ml/min，使爐內(nèi)硅烷和氨氣的混合氣體壓力至1700Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖，射頻功率為5500W， 射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時80s，屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得表面鍍有膜厚為IOnm,折射率為2. 3的所述第一層膜(I)的一層膜娃片；步驟七、鍍第二層膜；關(guān)閉硅烷閥和氨氣閥，開啟真空閥，將PECVD爐內(nèi)的硅烷和氨氣的混合氣體抽空，真空度為lOOPa，保持時間為30s ;之后，在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，同時開啟硅烷閥和氨氣閥，向PECVD爐內(nèi)注入硅烷和氨氣，硅烷的流量為750ml/min，氨氣的流量為6500ml/min，使爐內(nèi)硅烷和氨氣的混合氣體壓力至1600Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖， 射頻功率為5300W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時180s，屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得在第一層膜(I)表面上復合鍍有膜厚為22nm，折射率為2. 16的所述第二層膜(2)的二層膜娃片；步驟八、鍍第三層膜；關(guān)閉硅烷閥和氨氣閥，開啟真空閥，將PECVD爐內(nèi)的硅烷和氨氣的混合氣體抽空，真空度為lOOPa，保持時間為30s ;之后，在PECVD爐內(nèi)壁溫度450°C的條件下，關(guān)閉真空閥，同時開啟硅烷閥和氨氣閥，向PECVD爐內(nèi)注入硅烷和氨氣，硅烷的流量為600ml/min，氨氣的流量為7300ml/min，使爐內(nèi)硅烷和氨氣的混合氣體壓力至1600Pa，開啟PECVD爐的射頻脈沖， 射頻功率5300W，射頻脈沖周期為40ms，占空比為4/40，射頻脈沖總用時400s，屆時射頻脈沖關(guān)閉；獲得在第二層膜(2)表面上復合鍍有膜厚為50nm，折射率為2. O的所述第三層膜(3)的三層膜娃片； 之后，關(guān)閉電加熱，開啟排氣閥使PECVD爐內(nèi)氣壓與大氣平衡，開啟爐門，室溫空氣冷卻，待PECVD爐內(nèi)壁溫度冷卻至50°C后，從爐內(nèi)取出三層膜硅片移至下續(xù)工序繼續(xù)進行加工作業(yè)，最終獲得三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池制品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三層復合結(jié)構(gòu)減反射膜的光伏電池及其復合鍍膜方法。本發(fā)明采用在太陽能光伏電池的硅片的表面，由里向外，沉積鍍有三層膜厚與折射率分別為膜厚10nm，折射率2.3；膜厚22nm，折射率2.16；膜厚50nm，折射率2.0的復合結(jié)構(gòu)的氮化硅減反射膜，通過復合膜層的折射合成，擴展硅片對各頻譜波段的陽光的吸收帶寬，最大限度地減少反射，以提高太陽能光伏電池的電轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)方案，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在減反射頻譜帶寬狹窄、光電轉(zhuǎn)換效率難以提高的問題與不足，通過三層復合結(jié)構(gòu)的氮化硅減反射膜使太陽能光伏電池達到了擴展減反射頻譜帶寬、提高光電轉(zhuǎn)換效率的目的。
文檔編號H01L21/205GK103022248SQ20121053544
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者林海峰, 高慧慧, 曾學仁, 陳國標, 唐坤友, 石金中 申請人:東方日升新能源股份有限公司