CN109244149A - 一种基于perc单晶电池pecvd背面膜层结构以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PERC单晶电池PECVD背面膜层结构，包括PERC电池，所述第一层氮化硅膜的厚度为8±2nm、折射率为2.6±0.1；所述第二层氮化硅膜的厚度为15±3nm、折射率为2.5±0.1；所述第三层氮化硅膜的厚度为20±3nm、折射率为2.3±0.1；所述第四层氮化硅膜的厚度为30±5nm、折射率为2.2±0.1；所述第五层氮化硅膜的厚度为50±5nm、折射率为2.0±0.1。本发明有利于背面接触和体表面钝化效果，提高开路电压，同时背面形成梯度镜面增加了长波的内反射，增强背面的反射率，提高了电池的少子寿命，增加了短路电流，从而提升光电转换效率，非常值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及电池镀膜技术领域，具体为一种基于PERC单晶电池PECVD背面膜层结构以及制备方法。
背景技术
伴随常规能源的日趋消耗殆尽，在目前的可持续能源中，太阳能无疑是一种最普遍、最清洁和最有潜力的替代能源，太阳能的开发利用显得格外重要，太阳能发电装置又称为光伏电池或太阳能电池，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应，可以将太阳能直接转换成电池。目前常规电池受材料、工艺、设备等限制，效率提升己无太大空间，基于太阳能电池降本增效、实现平价上网，最终真正作为一种规模化应用的新能源。
由于局部接触背钝化(PERC)太阳能电池是在背面，与其他电池高效技术有很好的兼容性，所以PERC电池是目前应用比较广泛的一种高效太阳能电池，应用和在发展前景广阔，PREC电池核心是在硅片的背面用氧化铝和氮化硅覆盖，由于沉积氧化铝钝化层较薄，需要在此膜上沉积氮化硅以起到保护作用、同时增强背面的反射率，以起到钝化表面、提高长波响应的作用，以此提高ISC/UOC，从而提升电池的转换效率。目前常规背膜沉积氮化硅均多为单层膜工艺，提高反射率幅度较小，最终表现转换效率增益不明显。
氮化硅膜层中硅的含量增高，折射率和消光系数均相应增高，随之氮化硅对光的吸收就会增强，所以高折射率、高消光系数的薄膜不适合作为减反膜，但是相应地增加硅的含量，表面钝化作用呈现增强趋势，现阶段的单层膜无法达到表面钝化和高背面反射同步高要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于PERC单晶电池PECVD背面膜层结构以及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于PERC单晶电池PECVD背面膜层结构，包括PERC电池，所述PERC电池的背面沉积有氧化铝膜，所述氧化铝膜远离PERC电池一侧依次沉积有第一层氮化硅膜、第二层氮化硅膜、第三层氮化硅膜、第四层氮化硅膜以及第五层氮化硅膜；
所述第一层氮化硅膜的厚度为8±2nm、折射率为2.6±0.1；
所述第二层氮化硅膜的厚度为15±3nm、折射率为2.5±0.1；
所述第三层氮化硅膜的厚度为20±3nm、折射率为2.3±0.1；
所述第四层氮化硅膜的厚度为30±5nm、折射率为2.2±0.1；
所述第五层氮化硅膜的厚度为50±5nm、折射率为2.0±0.1。
优选的，所述氧化铝膜厚度为4.25±0.75nm。
一种制备方法，用于基于PERC单晶电池PECVD背面膜层结构，包括以下步骤：
a：在PERC电池背面使用PECVD或ALD法沉积氧化铝膜；
b：在氧化铝膜上使用PECVD法在一次连续沉积过程中，沉积有五层背面氮化硅膜，且五层氮化硅膜从外侧向内侧折射率依次增大、膜层变薄。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的背面膜层结构和制备方法，可使薄膜层前后两个表面产生的反射光相互干扰，抵消反射光，达到减反射的成效，增加对太阳光的吸收，提高光生电流密度，其背面形成梯度不同膜层的折射率增加了长波的内反射，使电池的少数载流子收集增多，增加了短路电流，同时其有利于钝化以及背面接触，提高了电池的少子寿命及开路电压，制成的PERC电池效率较常规背膜工艺电池高0.05％左右，效果提升显著。
本发明的五层氮化硅减反射膜层通过由内向外不断降低折射率，能够更好的钝化太阳电池背表面和降低背表面反射率，能更好的整合氮化硅膜层的减反射效果与体表面的钝化效果，其更高的底层折射率的氮化硅膜具有更好的体表面钝化效果，可以进一步提高太阳电池的开路电压，折射率逐渐降低的五层氮化硅膜层能更好的提高太阳电池长波部分的反射率，提高太阳电池的短路电流。
本发明有利于背面接触和体表面钝化效果，提高开路电压，同时背面形成梯度镜面增加了长波的内反射，增强背面的反射率，提高了电池的少子寿命，增加了短路电流，从而提升光电转换效率，非常值得推广。
附图说明
图1为本发明电池片的背面膜层结构示意图。
图中：1PERC电池、2氧化铝膜、3第一层氮化硅膜、4第二层氮化硅膜、5第三层氮化硅膜、6第四层氮化硅膜、7第五层氮化硅膜。
具体实施方式
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做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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种基于PERC单晶电池PECVD背面膜层结构，包括PERC电池1，PERC电池1的背面沉积有氧化铝膜2，氧化铝膜2厚度为4.25±0.75nm，氧化铝膜2远离PERC电池1一侧依次沉积有第一层氮化硅膜3、第二层氮化硅膜4、第三层氮化硅膜5、第四层氮化硅膜6以及第五层氮化硅膜7。
第一层氮化硅膜3的厚度为8±2nm、折射率为2.6±0.1；
第二层氮化硅膜4的厚度为15±3nm、折射率为2.5±0.1；
第三层氮化硅膜5的厚度为20±3nm、折射率为2.3±0.1；
第四层氮化硅膜6的厚度为30±5nm、折射率为2.2±0.1；
第五层氮化硅膜7的厚度为50±5nm、折射率为2.0±0.1。
一种制备方法，用于基于PERC单晶电池PECVD背面膜层结构，包括以下步骤：
a：在PERC电池1背面使用PECVD或ALD法沉积氧化铝膜2；
b：在氧化铝膜2上使用PECVD法在一次连续沉积过程中，沉积有五层背面氮化硅膜，且五层氮化硅膜从外侧向内侧折射率依次增大、膜层变薄。
具体制备过程：
本实施例选取P型单晶硅，其PREC单晶电池PECVD背面沉积五层氮化硅膜的工艺制备过程：
1、对单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面；
2、扩散制备PN结；
3、背面抛光、刻蚀、去磷硅玻璃；
4、退火；
5、背面ALD制备氧化铝，氧化铝膜2厚度为5nm；
6、背面PECVD沉积五层氮化硅膜，背面五层膜沉积氮化硅使用的原料为NH3和SIH4，制作方法中通过调整NH3和SIH4流量配比控制五层膜各层不同的折射率；
五层氮化硅膜制备参数如下：
第一层氮化硅膜3的厚度为9nm、折射率为2.6；
第二层氮化硅膜4的厚度为15nm、折射率为2.5；
第三层氮化硅膜5的厚度为20nm、折射率为2.3；
第四层氮化硅膜6的厚度为30nm、折射率为2.2；
第五层氮化硅膜7的厚度为50nm、折射率为2.0；
7、正膜PECVD沉积氮化硅减反射膜；
8、背面激光局部开槽；
9、丝网印刷形成背电极、背电场、正电极；
10、烧结使金属与硅形成良好的欧姆接触；
11、测试电池的电性能。
光电转换效率对比实验：
通过常规光电转换效率测试方法，对背面PECVD常规工艺电池和本发明的新工艺进行效率测试实验，实验数据如下表1所示：
表1
| 工艺 | Uoc(V) | Isc(mA) | FF | Eta(％) |
| 常规 | 0.6666 | 9.766 | 81.55 | 21.732％ |
| 本发明新工艺 | 0.6684 | 9.770 | 81.46 | 21.771％ |
根据上表1实验数据可得，本发明新工艺的光电转换效率相比于常规工艺，本发明新工艺光电转换效率比常规工艺，短路电流提高4mA，开压提高1.8mV，电池转换效率提高0.039％，背钝化效果明显，得到明显的提升，非常值得推广。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种基于PERC单晶电池PECVD背面膜层结构，包括PERC电池(1)，所述PERC电池(1)的背面沉积有氧化铝膜(2)，其特征在于：所述氧化铝膜(2)远离PERC电池(1)一侧依次沉积有第一层氮化硅膜(3)、第二层氮化硅膜(4)、第三层氮化硅膜(5)、第四层氮化硅膜(6)以及第五层氮化硅膜(7)；
所述第一层氮化硅膜(3)的厚度为8±2nm、折射率为2.6±0.1；
所述第二层氮化硅膜(4)的厚度为15±3nm、折射率为2.5±0.1；
所述第三层氮化硅膜(5)的厚度为20±3nm、折射率为2.3±0.1；
所述第四层氮化硅膜(6)的厚度为30±5nm、折射率为2.2±0.1；
所述第五层氮化硅膜(7)的厚度为50±5nm、折射率为2.0±0.1。
2.根据权利要求1所述的一种基于PERC单晶电池PECVD背面膜层结构，其特征在于：所述氧化铝膜(2)厚度为4.25±0.75nm。
3.一种制备方法，用于制备权利要求1所述的基于PERC单晶电池PECVD背面膜层结构，其特征在于，包括以下步骤：
a：在PERC电池(1)背面使用PECVD或ALD法沉积氧化铝膜(2)；
b：在氧化铝膜(2)上使用PECVD法在一次连续沉积过程中，沉积有五层背面氮化硅膜，且五层氮化硅膜从外侧向内侧折射率依次增大、膜层变薄。
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