CN102185006A - 多晶硅太阳电池减反射膜制备方法及多晶硅太阳电池 - Google Patents

多晶硅太阳电池减反射膜制备方法及多晶硅太阳电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多晶硅太阳电池减反射膜制备方法和一种多晶硅太阳电池，所述方法包括：钝化层淀积步骤和密度层淀积步骤。所述多晶硅太阳电池包括：多晶硅片；位于多晶硅片表面上的减反射膜；所述减反射膜的材质为氮化硅，包括钝化层和密度层；所述钝化层设置在所述多晶硅片表面上，所述密度层设置在所述钝化层表面上。本发明提供的技术方案中，减反射膜中的钝化层能够有效的钝化硅片表面和基体，并减少多晶硅材料表面中的位错和晶界等缺陷，提高多晶硅材料载流子寿命，形成的减反射膜能够有效提高多晶硅太阳电池的光电转换效率，增大电池片的最大功率。

Description

多晶硅太阳电池减反射膜制备方法及多晶硅太阳电池
技术领域：
本发明涉及太阳电池制造技术领域，尤其涉及一种多晶硅太阳电池减反射膜制备方法及多晶硅太阳电池。
背景技术：
随着经济的快速发展，对能源的需求越来越大，导致能源的存在较大短缺，同时造成了环境污染问题日益突出。近些年来，随着太阳能技术的高速发展，利用太阳能电池发电已经成为了解决能源和环境问题的重要途径之一。太阳电池包括单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池等，其中多晶硅太阳电池的原材料较为丰富，制造比较容易，其生产使用量已超过其它类型的太阳电池，在业界占据了主导地位。
多晶硅太阳电池制造过程中，通常要在硅片表面形成减反射膜，减反射膜的材料一般为氮化硅，用于降低多晶硅太阳电池表面对光线的反射，从而改善其光电转化效率。通常，现有技术中减反射膜的制备方法为：通过向PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学汽相沉积)设备的淀积腔内通入氨气硅烷，在硅片表面淀积一层膜厚为78nm～85nm、折射率为2.0至2.1的氮化硅膜。
然而，多晶硅太阳电池中使用的多晶硅材料中，存在较多的杂质、位错和晶界等缺陷，现有的减反射膜制备方法难以起到钝化硅片表面和基体的作用，进而难以解决上述缺陷带来的降低多晶硅材料载流子寿命的问题，最终会影响多晶硅太阳电池的光电转化效率的提高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明申请的目的在于一种多晶硅太阳电池减反射膜制备方法及一种多晶硅太阳电池，以实现钝化硅片表面和基体，并减少多晶硅材料表面中的位错和晶界等缺陷，提高多晶硅材料载流子寿命和多晶硅太阳电池的光电转化效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种多晶硅太阳电池减反射膜制备方法，在将多晶硅片放入淀积腔中之后，包括：
钝化层淀积步骤，用于在多晶硅片表面上形成钝化层，具体为：向淀积腔中通入流量为6000～9000SCCM的氨气和流量为800～1000SCCM的硅烷，射频功率为3000～5000W，占空比为5∶50，压强为1500～2000mtor，持续时间为100～300S；
密度层淀积步骤，用于在钝化层表面上形成密度层，具体为：向淀积腔中通入流量为7000～9000SCCM的氨气和流量为400～900SCCM的硅烷，射频功率为4500～6500W，占空比为5∶50，压强为1500～2000mtor，持续时间为400～600S。
优选的，在钝化层淀积步骤之前，还包括：
氨气预淀积步骤，向淀积腔中通入3～6L的氨气，射频功率为3000～5000W，持续时间为100～300S。
优选的，在氨气预淀积步骤之前，还包括：
氨气吹扫步骤，向淀积腔中通入2～6L的氨气和2～4L的氮气，射频功率为3000～5000W，持续时间为100～300S。
优选的，其特征在于：
所述钝化层淀积步骤和密度层淀积步骤中，淀积腔的温度为400～500℃。
本发明实施例还提供了一种多晶硅太阳电池，包括：
多晶硅片；
位于多晶硅片表面上的减反射膜；
所述减反射膜的材质为氮化硅，包括钝化层和密度层；
所述钝化层设置在所述多晶硅片表面上，所述密度层设置在所述钝化层表面上。
优选的，
所述减反射膜的厚度为78～88nm，折射率为2.0～2.15。
优选的，
所述钝化层的厚度为10～30nm，折射率为2.2～2.5；
所述密度层的厚度为60～80nm，折射率为1.9～2.2。
优选的，
所述钝化层中包含有氢元素。
应用本发明实施例所提供的技术方案，减反射膜中的钝化层能够有效的钝化硅片表面和基体，并减少多晶硅材料表面中的位错和晶界等缺陷，提高多晶硅材料载流子寿命，形成的减反射膜能够有效提高多晶硅太阳电池的光电转换效率，增大电池片的最大功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的多晶硅太阳电池的结构示意图。
具体实施方式
多晶硅太阳电池中使用的多晶硅材料中，存在较多的杂质、位错和晶界等缺陷，现有的减反射膜制备方法难以起到钝化硅片表面和基体的作用，进而难以解决上述缺陷带来的降低多晶硅材料载流子寿命的问题，最终会影响多晶硅太阳电池的光电转化效率的提高。
为此，本发明实施例提供了一种多晶硅太阳电池减反射膜制备方法，在将多晶硅片放入淀积腔中之后，包括：
钝化层淀积步骤，用于在多晶硅片表面上形成钝化层，具体为：向淀积腔中通入流量为6000～9000SCCM的氨气和流量为800～1000SCCM的硅烷，射频功率为3000～5000W，占空比为5∶50，压强为1500～2000mtor，持续时间为100～300S；
密度层淀积步骤，用于在钝化层表面上形成密度层，具体为：向淀积腔中通入流量为7000～9000SCCM的氨气和流量为400～900SCCM的硅烷，射频功率为4500～6500W，占空比为5∶50，压强为1500～2000mtor，持续时间为400～600S。
本发明实施例还提供了一种多晶硅太阳电池，包括：多晶硅片；位于多晶硅片表面上的减反射膜；所述减反射膜的材质为氮化硅，包括钝化层和密度层；所述钝化层设置在所述多晶硅片表面上，所述密度层设置在所述钝化层表面上。
本发明实施例提供的多晶硅太阳电池减反射膜制备方法和多晶硅太阳电池中，减反射膜中的钝化层能够有效的钝化硅片表面和基体，并减少多晶硅材料表面中的位错和晶界等缺陷，提高多晶硅材料载流子寿命，形成的减反射膜能够有效提高多晶硅太阳电池的光电转换效率，增大电池片的最大功率。
以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本实施例提供了一种多晶硅太阳电池减反射膜制备方法，在将多晶硅片放入淀积腔中之后，包括：
钝化层淀积步骤，用于在多晶硅片表面上形成钝化层，具体为：向淀积腔中通入流量为6000～9000SCCM的氨气和流量为800～1000SCCM的硅烷，射频功率为3000～5000W，占空比为5∶50，压强为1500～2000mtor，持续时间为100～300S。
本实施例中，生产钝化层的氮化硅的反应原理如下式：
SiH4+NH3＝SixNyHz+H2；
氮化硅材质的钝化层中，若氮含量越高则其折射率越低，但是其钝化效果也越差，若硅含量越高则，其钝化效果好，但折射率高，且光吸收高。
本实施例中，所形成的钝化层的折射率为2.2～2.5之间，其厚度为10nm～30nm之间，且本实施例中，所述钝化层中还可以含有氢元素。
密度层淀积步骤，用于在钝化层表面上形成密度层，具体为：向淀积腔中通入流量为7000～9000SCCM的氨气和流量为400～900SCCM的硅烷，射频功率为4500～6500W，占空比为5∶50，压强为1500～2000mtor，持续时间为400～600S。
密度层淀积步骤中，形成的密度层的主要材质为氮化硅，其折射率为1.9～2.2之间，其厚度为60nm～80nm之间。
本实施例中，进行钝化层淀积步骤和密度层淀积步骤时，可以控制淀积腔中的温度为400～500摄氏度，较佳的可以为450摄氏度。最终形成的减反射膜包括钝化层和密度层，具体的，该减反射膜层的厚度可以为78nm～88nm之间，折射率为2.0～2.15之间，颜色为深蓝色。
以常用的156型多晶硅片，电阻率为0.5～3Ω/cm为例，现有技术中，通常采用一步淀积工艺形成减反射膜，以现有的常用淀积工艺参数：氨气流量为3000～5000SCCM，硅烷流量为400～600SCCM，射频功率为2000～3000W，时间为750～850S，占空比为3∶30为例，压强为1700～2000mtor为例，其最终形成的减反射膜的折射率在2.0～2.1之间，厚度为78～85nm，颜色呈深蓝色。
如表1所示，为应用本发明实施提供的方法制成的减反射膜的多晶硅太阳电池的开路电压、短路电流和转换效率表：
Figure BDA0000031821760000051
表1
如表2所示，为应用现有技术的方法制成的减反射膜的多晶硅太阳电池的开路电压、短路电流和转换效率表：
Figure BDA0000031821760000061
表2
对比表1和表2，可以明显看出应本发明实施例提供的方法的多晶硅太阳电池的开路电压、短路电流均有了一定幅度的提高，从而使得156型多晶电池片功率平均值由3.98瓦提高到了4.107瓦，转换效率平均值由16.34％提高到16.88％，提高了0.54％。
由上述描述可知，本发明实施例提供的技术方案中，减反射膜中的钝化层能够有效的钝化硅片表面和基体，并减少多晶硅材料表面中的位错和晶界等缺陷，提高多晶硅材料载流子寿命，形成的减反射膜能够有效提高多晶硅太阳电池的光电转换效率，增大电池片的最大功率。
实施例二：
本实施例提供了一种在实际生产中形成减反射膜的具体方式，包括以下步骤：
将装载有多晶硅片的石墨舟放进PECVD设备的淀积腔中炉管中；
将淀积腔抽真空，进行压力测试，并开启燃烧塔。
氨气吹扫步骤：向淀积腔中通入2～6L氨气和2～4L氮气，并控制射频功率为3000～5000W，时间100～300S。
再次将淀积腔抽真空，进行压力测试，并进行炉管检漏，等待温度达到设定值450℃。
氨气预沉积步骤：向淀积腔中通入3～6L氨气，并控制射频功率为3000～5000W，时间100～300S。
含H钝化层淀积步骤，具体参数：氨气流量为6000～9000sccm，硅烷流量为800～1000sccm，射频功率为3000～5000W，时间为100～300S，占空比为5∶50，压强为1500～2000mtor。形成的钝化层折射率范围为2.2～2.5，厚度为10nm～30nm。
密度层淀积步骤，在钝化层上淀积密度层，具体工艺参数：氨气流量7000～9000sccm，硅烷流量为400～900sccm，射频功率为4500～6500W，时间为400～600S，占空比为5∶50，压强为1500～2000mtor。形成的密度层折射率范围1.9～2.2，厚度为60nm～80nm。
淀积工艺结束，将淀积腔抽真空，进行压力测试，循环吹扫，充氮气，石墨舟出炉。
实施例三：
相应于上述方法实施例本发明还提供了一种多晶硅太阳电池，如图1所示，该多晶硅太阳电池包括：
多晶硅片101；
位于多晶硅片表面上的减反射膜102；
所述减反射膜102的材质为氮化硅，包括钝化层1021和密度层1022；
所述钝化层1021设置在所述多晶硅片101表面上，所述密度层1022设置在所述钝化层101表面上。
具体的，所述减反射膜102的厚度可以为78～88nm，折射率在2.0～2.15之间。
所述钝化层1021的厚度可以为10～30nm，折射率为2.2～2.5。
所述密度层1022的厚度可以为60～80nm，折射率为1.9～2.2。
此外，所述钝化层1021中还可以包含有氢元素。
本实施例为上述方法实施例的产品实施例，其类同可以相互参见，在此不再赘述。
本实施例提供的多晶硅太阳电池中，减反射膜中的钝化层能够有效的钝化硅片表面和基体，并减少多晶硅材料表面中的位错和晶界等缺陷，提高多晶硅材料载流子寿命，形成的减反射膜能够有效提高多晶硅太阳电池的光电转换效率，增大电池片的最大功率。
本发明说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种多晶硅太阳电池减反射膜制备方法，其特征在于，在将多晶硅片放入淀积腔中之后，包括：
钝化层淀积步骤，用于在多晶硅片表面上形成钝化层，具体为：向淀积腔中通入流量为6000～9000SCCM的氨气和流量为800～1000SCCM的硅烷，射频功率为3000～5000W，占空比为5∶50，压强为1500～2000mtor，持续时间为100～300S；
密度层淀积步骤，用于在钝化层表面上形成密度层，具体为：向淀积腔中通入流量为7000～9000SCCM的氨气和流量为400～900SCCM的硅烷，射频功率为4500～6500W，占空比为5∶50，压强为1500～2000mtor，持续时间为400～600S。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在钝化层淀积步骤之前，还包括：
氨气预淀积步骤，向淀积腔中通入3～6L的氨气，射频功率为3000～5000W，持续时间为100～300S。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在氨气预淀积步骤之前，还包括：
氨气吹扫步骤，向淀积腔中通入2～6L的氨气和2～4L的氮气，射频功率为3000～5000W，持续时间为100～300S。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述钝化层淀积步骤和密度层淀积步骤中，淀积腔的温度为400～500℃。
5.一种多晶硅太阳电池，其特征在于，包括：
多晶硅片；
位于多晶硅片表面上的减反射膜；
所述减反射膜的材质为氮化硅，包括钝化层和密度层；
所述钝化层设置在所述多晶硅片表面上，所述密度层设置在所述钝化层表面上。
6.根据权利要求5所述的多晶硅太阳电池，其特征在于：
所述减反射膜的厚度为78～88nm，折射率为2.0～2.15。
7.根据权利要求5所述的多晶硅太阳电池，其特征在于：
所述钝化层的厚度为10～30nm，折射率为2.2～2.5；
所述密度层的厚度为60～80nm，折射率为1.9～2.2。
8.根据权利要求5所述的多晶硅太阳电池，其特征在于：
所述钝化层中包含有氢元素。
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