CN102222733A - 双层氮化硅减反射膜制备方法 - Google Patents

双层氮化硅减反射膜制备方法 Download PDF

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陈筑
刘晓巍
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Abstract

本发明公开一种双层氮化硅减反射膜制备方法，其特征在于：制备步骤包括：（1）在晶体硅太阳电池正面沉积第一层氮化硅膜，厚度为10nm-20nm；（2）在步骤（1）制备的第一层氮化硅膜上沉积第二层氮化硅膜，厚度为60nm-70nm。本发明制备的双层氮化硅减反射膜与单层氮化硅减反射膜相比，该减反射膜可使得电池对太阳光的反射减少了1%-2%，电池转换效率提高了1.5%左右，因此，使得太阳电池具有更低的反射率，更高的转换效率。

Description

双层氮化硅减反射膜制备方法
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳电池制备领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池的双层氮化硅减反射膜制备方法。
背景技术
减反射膜的制作是太阳电池制作流程中的一道重要工序。该薄膜的主要作用是减少太阳光的反射，增加电池对太阳光的吸收，提高电池的转换效率。工业化生产中多采用氮化硅作为晶体硅太阳电池的减反射膜。该方法主要采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在电池正面沉积氮化硅，原理是以硅烷和氨气作为反应气体，利用气体放电时产生的高温使反应气体分解，然后通过化学反应生成氮化硅，发生的反应为：
SiH4 + NH3→SiNx + H2
这种单层氮化硅膜的制作方法虽然较为简单、容易操作，但由于太阳光的光谱范围很宽，单层氮化硅减反射膜效果还不是很理想，反射率仍高达4%-5%，造成太阳光的吸收率低、转换效率不理想；因此，如何制作反射率更低的减反射膜来提高电池效率是本行业亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供了一种使得太阳电池具有更低的反射率，更高的转换效率的双层氮化硅减反射膜制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种双层氮化硅减反射膜制备方法，制备步骤包括：（1）在晶体硅太阳电池正面沉积第一层氮化硅膜，厚度为10nm-20nm；（2）在步骤（1）制备的第一层氮化硅膜上沉积第二层氮化硅膜，厚度为60nm-70nm。
本发明上述双层氮化硅减反射膜制备方法，制备步骤具体包括：
（1）将经过前处理后的硅片装入石墨舟中，放入沉积腔室中，然后进行第一层氮化硅的沉积：第一层氮化硅沉积温度为350℃～550℃，第一层氮化硅沉积功率为4000W～6000W，第一层氮化硅沉积气体比例为氨气与硅烷的流量比 3～5:1，第一层氮化硅沉积时间为1~3分钟；
（2）将步骤（1）沉积第一层氮化硅之后的硅片进行第二层的氮化硅沉积：第二层氮化硅沉积温度为350℃～550℃，第二层氮化硅沉积功率为4000W～6000W，第二层氮化硅沉积气体比例为氨气与硅烷的流量比 7~10:1，第二层氮化硅沉积时间为8~11分钟。
上述步骤（1）中所述的前处理为行业常规处理工艺，主要为：清洗、扩散、刻蚀、去磷硅玻璃等工序。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：本发明双层氮化硅减反射膜的制备方法，通过调节沉积氮化硅膜的参数，包括沉积温度、沉积时间、沉积功率、反应气体流量比等来控制各层氮化薄膜的厚度和折射率，制作性能各异、匹配较好的双层氮化硅作为减反射膜。与单层氮化硅减反射膜相比，该减反射膜可使得电池对太阳光的反射减少了1%-2%，电池转换效率提高了1.5%左右，因此，使得太阳电池具有更低的反射率，更高的转换效率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
实施例1
将经过清洗、扩散、刻蚀、去磷硅玻璃之后（前序的上述方法均为行业常规处理方法，在此不再赘述）的硅片装入PECVD沉积室内，设定第一层氮化硅沉积参数：沉积温度为420℃，沉积功率为5300W，氨气与硅烷的流量比为4.4:1，沉积时间为100秒，控制氮化硅厚度为12nm，折射率为2.3。
设定第二层氮化硅沉积参数为：沉积温度为420℃，沉积功率为5300W，氨气与硅烷的流量比为8.7:1，沉积时间为600秒，控制氮化硅厚度为68nm，折射率为2.05。运行工艺，沉积氮化硅，两层氮化硅沉积结束后，取出硅片先进行反射率R的测试，然后经过印刷和烧结工序制作成电池，最后测试电性能参数。
对比例1
将经过清洗、扩散、刻蚀、去磷硅玻璃之后的硅片装入PECVD沉积室内，设定单层氮化硅薄膜沉积参数为：沉积温度为450℃，沉积功率为5650W，氨气与硅烷的流量比为8.7:1，沉积时间为650秒。运行工艺，沉积氮化硅，单层氮化硅沉积结束后，取出硅片先进行反射率R的测试，然后经过印刷和烧结工序制作成电池，最后测试电性能参数。
测试数据如下表1所示：
表1  实施例1与对比例1制备样品性能比较
Figure 42531DEST_PATH_IMAGE002
实施例2
将经过清洗、扩散、刻蚀、去磷硅玻璃之后的硅片装入PECVD沉积室内，设定第一层氮化硅沉积参数：沉积温度为450℃，沉积功率为5650W，氨气与硅烷的流量比为3.8:1，沉积时间为150秒，控制氮化硅厚度为20nm，折射率为2.4。
设定第二层氮化硅沉积参数为：沉积温度为450℃，沉积功率为5650W，氨气与硅烷的流量比为8.7:1，沉积时间为500秒，控制氮化硅厚度为60nm，折射率为2.05。运行工艺，沉积氮化硅，两层氮化硅沉积结束后，取出硅片先进行反射率R的测试，然后经过印刷和烧结工序制作成电池，最后测试电性能参数。
对比例2
将经过清洗、扩散、刻蚀、去磷硅玻璃之后的硅片装入PECVD沉积室内，设定单层氮化硅薄膜沉积参数为：沉积温度为420℃，沉积功率为5000W，氨气与硅烷的流量比控制为9.2:1，沉积时间为700秒。运行工艺，沉积氮化硅，单层氮化硅沉积结束后，取出硅片先进行反射率R的测试，然后经过印刷和烧结工序制作成电池，最后测试电性能参数。
测试数据如下表2所示：
表2  实施例2与对比例2制备样品性能比较
实施例与其相应的对比例的区别是：实施例为利用双层氮化硅作为减反射膜，而对比例为普通单层氮化硅作为减反射膜。由以上测试数据可知，双层氮化硅作为减反射膜制作的电池，反射率降低，电池对光的吸收增多，因此电池产生的光生载流子多，表现为短路电流Isc增大，转换效率Eff增大，晶体硅太阳电池的整体电性能增大。
本发明的上述实施例是对本发明的说明而不能用于限制本发明，与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (2)

1.一种双层氮化硅减反射膜制备方法，其特征在于：制备步骤包括：（1）在晶体硅太阳电池正面沉积第一层氮化硅膜，厚度为10nm-20nm；（2）在步骤（1）制备的第一层氮化硅膜上沉积第二层氮化硅膜，厚度为60nm-70nm。
2.根据权利要求1所述的双层氮化硅减反射膜制备方法，其特征在于：制备步骤具体包括：
（1）将经过前处理后的硅片装入石墨舟中，放入沉积腔室中，然后进行第一层氮化硅的沉积：第一层氮化硅沉积温度为350℃～550℃，第一层氮化硅沉积功率为4000W～6000W，第一层氮化硅沉积气体比例为氨气与硅烷的流量比 3～5:1，第一层氮化硅沉积时间为1~3分钟；
（2）将步骤（1）沉积第一层氮化硅之后的硅片进行第二层的氮化硅沉积：第二层氮化硅沉积温度为350℃～550℃，第二层氮化硅沉积功率为4000W～6000W，第二层氮化硅沉积气体比例为氨气与硅烷的流量比 7~10:1，第二层氮化硅沉积时间为8~11分钟。
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