專利名稱：：一種應(yīng)用于冶金硅太陽電池的減反射膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明設(shè)計(jì)一種減反射膜及其制備方法，具體涉及一種應(yīng)用于太陽電池表面的減反射膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
：目前太陽電池制造包括如下步驟(l)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)印刷背電極銀漿，背電場鋁漿，正電極銀漿；(7)背電極、背場及正面電極共燒合金化(8)測試分選。在工業(yè)化生產(chǎn)中多采用太陽能級多晶硅和單晶硅，這大大增加了生產(chǎn)的成本。而髙純冶金級(UMG)多晶硅太陽電池的出現(xiàn)主要是為了降低成本，由于采用了物理法提純，其材料制作成本要大大低于采用西門子法提純的太陽能級多晶硅和單晶硅材料。但是由于UMG多晶硅材料的特殊性，其太陽電池的轉(zhuǎn)化效率要低于太陽能級多晶硅太陽電池。因此從制備減反射膜的工序著手，更進(jìn)一步降低電池表面的光反射率，即增加光的透過率，進(jìn)而更加光的吸收，有助于提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率。減反射膜又稱增透膜，最簡單的增透膜是單層膜，它是鍍在光學(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)厚度是某一波長的四分之一，相鄰兩束光的光程差恰好為n，即振動(dòng)方向相反，疊加的結(jié)果使光學(xué)表面對該波長的反射光減少。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。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)，最簡單、最穩(wěn)定的工藝，獲得盡可能髙的成品率，達(dá)到最理想的效果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一次性控制得到不同折射率的雙層氮化硅膜及其制備方法，使減反射膜降低電池表面對光的反射，提高高純冶金級(UMG)多晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率；同時(shí)使該方法適用常規(guī)電池生產(chǎn)線的制備減反射膜工序，不影響太陽電池生產(chǎn)線的設(shè)備產(chǎn)能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明具體技術(shù)方案是，一種應(yīng)用于高純冶金級多晶硅太陽電池的減反射膜，該減反射膜是由兩層膜構(gòu)成，第一層膜設(shè)在髙純冶金級多晶硅太陽電池的硅片襯底的表面，第一層膜的厚度為3550nm，折射率為2.252.35;第二層膜設(shè)在第一層膜的表面，第二層膜的厚度為4055nm,折射率為1.952.05;兩層膜的成分均為氮化硅；兩層膜的綜合膜厚為8289nm,綜合折射率2.032.12。一種制備上述減反射膜的方法，包括以下步驟(1)按照電池常規(guī)前道工序處理方法，對硅片進(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，然后在350400'C預(yù)加熱2530s;(2)使用PECVD設(shè)備，在硅烷和氨氣的反應(yīng)氣氛中第一階段鍍膜，硅烷流量為300340sccm，氨氣流量為800900sccm，工藝壓力為3.0e"3.1e^mbar,微波功率為3150-3350W,盛放硅片載板的傳輸速度為100110cm/min.，得到膜厚3545nm，折射率2.252.35的第一層氮化硅膜；(3)使用PECVD設(shè)備，在硅垸和氨氣的反應(yīng)氣氛中第二階段鍍膜，硅烷流量為260300sccm，氨氣流量為14501600sccm，工藝壓力為3.0e"3.1e"mbar，微波功率為31503350W，盛放硅片載板的傳輸速度為100110cm/min.,得到膜厚4055nm，折射率1.952.05的第二層氮化硅膜本發(fā)明最終在硅片上得到綜合膜厚為8289nm折射率為2.032.12的減反射膜；該結(jié)構(gòu)減反射膜的兩層膜的制備，雖然是如上分兩步來描述但是實(shí)際上兩層膜是在同一工藝腔內(nèi)一次性鍍膜完成的。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明得到不同折射率的雙層氮化硅膜，該減反射膜可以明顯降低電池表面對光的反射，提高高純冶金級(UMG)多晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率；2.該方法適用常規(guī)電池生產(chǎn)線的制備減反射膜工序，不影響太陽電池生產(chǎn)線的設(shè)備產(chǎn)能。附圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意附圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的減反射膜與常規(guī)工藝減反射膜的反射率對比附圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的減反射膜與常規(guī)工藝減反射膜的反射率對比圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一將一組經(jīng)常規(guī)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)、清洗去除磷硅玻璃四步驟處理后的硅片(200片)，經(jīng)如下過程處理1、350'C加熱28s;2、使用PECVD設(shè)備，在硅烷和氨氣的反應(yīng)氣氛中第一階段鍍膜，硅烷流量為900sccm,氨氣流量為310sccm，工藝壓力為3.0e—1mbar，微波功率為3200W，載板傳輸速度為100cm/min.;3、使用PECVD設(shè)備，在硅垸和氨氣的反應(yīng)氣氛中第二階段鍍膜，硅烷流量為1550sccm,氨氣流量為280sccm，工藝壓力為3.0e"mbar,微波功率為3200W,盛放硅片載板的傳輸速度為100cm/min.。上述兩個(gè)鍍膜階段是在同一工藝腔內(nèi)連續(xù)完成的，最終在硅片表面沉積得到綜合膜厚為87.2387.98nm，綜合折射率為2.50402,0753的減反射膜，即本發(fā)明所提及的這種兩層不同折射率的減反射膜。然后，對鍍膜后硅片表面做光反射率測試。將另一組經(jīng)常規(guī)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)、清洗去除磷硅玻璃四步驟處理后的硅片(200片)，進(jìn)行常規(guī)鍍膜工藝，然后，對鍍膜后硅片表面做光反射率測試。隨機(jī)抽取本發(fā)明提供的減反射膜沉積的硅片與常規(guī)減反射膜工藝沉積的硅片各一片做反射率測試，進(jìn)行反射率對比，得到結(jié)果如圖2，其中曲線A表示常規(guī)減反射膜的反射率一波長曲線，曲線B表示本發(fā)明減反射膜的反射率一波長曲線。從圖2結(jié)果可以看出，本發(fā)明提供的減反射膜可以有效降低UMG多晶硅太陽電池表面的光反射率。實(shí)施例二將一組經(jīng)常規(guī)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)、清洗去除磷硅玻璃四步驟處理后的硅片(200片)，經(jīng)如下過程1、350'C加熱30s;2、使用PECVD設(shè)備，在硅烷和氨氣的反應(yīng)氣氛中第一階段鍍膜，硅垸流量為880sccm，氨氣流量為305sccm，工藝壓力為3.05e—1，微波功率為3200W,盛放硅片載板的傳輸速度為105cm/min.;3、使用PECVD設(shè)備，在硅烷和氨氣的反應(yīng)氣氛中第二階段鍍膜，硅烷流量為1500sccm，氨氣流量為270sccm,工藝壓力為3.1e-1，微波功率為3200W,盛放硅片載板的傳輸速度為105cm/min.。上述兩個(gè)鍍膜階段是在同一工藝腔內(nèi)連續(xù)完成的。最終在硅片表面沉積得到綜合膜厚為83.3-84.16nm，綜合折射率為2.0769-2.0917的減反射膜。即本發(fā)明所提及的這種兩層不同折射率的膜結(jié)構(gòu)的減反射膜。然后，對鍍膜后硅片表面做反射率測試。測試完畢后，后續(xù)工序按電池常規(guī)工序做處理，得到一組電池片。將另一組經(jīng)常規(guī)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)、清洗去除磷硅玻璃四步驟處理后的硅片(200片)，進(jìn)行常規(guī)鍍膜工藝，后續(xù)工序按常規(guī)處理，得到一組電池片。然后，隨機(jī)抽取本發(fā)明提供的減反射膜沉積的硅片與常規(guī)減反射膜工藝沉積的硅片各一片做反射率測試，進(jìn)行反射率對比，得到結(jié)果如圖3，其中曲線C表示常規(guī)減反射膜的反射率一波長曲線，曲線D表示本發(fā)明減反射膜的反射率一波長曲線。從圖3結(jié)果可以看出，本發(fā)明提供的減反射膜可以有效降低UMG多晶硅太陽電池表面的光反射率。并在AM1.5，25'C條件下，測試得到電池片的開路電壓Voc，短路電流Isc，填充因子FF，串聯(lián)電阻Rs，并聯(lián)電阻Rsh,光電轉(zhuǎn)換效率EFF，對比數(shù)據(jù)如下所示-<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從以上結(jié)果可以看出，本發(fā)明提供的減反射膜能有效提髙UMG多晶硅太陽電池的短路電流(Isc),進(jìn)而提高電池光電轉(zhuǎn)換效率。實(shí)施例三將一組經(jīng)常規(guī)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)、清洗去除磷硅玻璃四步驟處理后的硅片(200片)，經(jīng)如下過程處理1、350'C加熱26s;2、使用PECVD設(shè)備，在硅垸和氨氣的反應(yīng)氣氛中第一階段鍍膜，硅烷流量為850sccm，氨氣流量為300sccm，工藝壓力為3.0e-1mbar，微波功率為3250W，載板傳輸速度為103cm/min.;3、使用PECVD設(shè)備，在硅垸和氨氣的反應(yīng)氣氛中第二階段鍍膜，硅垸流量為1580sccm，氨氣流量為295sccm，工藝壓力為3.0e"mbar,微波功率為3250W，盛放硅片載板的傳輸速度為103cm/min.。兩個(gè)鍍膜階段是在同一工藝腔內(nèi)連續(xù)完成的。最終在硅片表面沉積得到綜合膜厚為87.20-88.02nm，綜合折射率為2.4870-2.0721的減反射膜，即本發(fā)明所提及的這種兩層不同折射率的減反射膜。后續(xù)工序按常規(guī)處理，得到一組電池片。將另一組經(jīng)常規(guī)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)、清洗去除磷硅玻璃四步驟處理后的硅片(200片)，進(jìn)行常規(guī)鍍膜工藝，后續(xù)工序按常規(guī)處理，得到一組電池片。在AMI.5，25'C條件下，測試開路電壓Voc，短路電流Isc，填充因子FF,串聯(lián)電阻Rs，并聯(lián)電阻Rsh，光電轉(zhuǎn)換效率EFF，對比數(shù)據(jù)如下所示-<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從以上結(jié)果可以看出，本發(fā)明提供的減反射膜能有效提高UMG多晶硅太陽電池的短路電流(Isc)，進(jìn)而提高電池光電轉(zhuǎn)換效率。權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于高純冶金級多晶硅太陽電池的減反射膜，該減反射膜是由兩層膜構(gòu)成，第一層膜設(shè)在高純冶金級多晶硅太陽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的厚度為35～50nm，折射率為2.25～2.35；第二層膜的厚度為40～55nm，折射率為1.95～2.05；兩層膜的成分均為氮化硅。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于高純冶金級多晶硅太陽電池的減反射膜，第一層膜和第二層膜的綜合膜厚為8289nm，綜合折射率2.03~2.12。3.—種制備權(quán)利要求1所述的減反射膜的方法，包括以下步驟按照電池常規(guī)前道工序處理方法，對硅片進(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)在350400'C預(yù)力口熱2530s;(2)使用PECVD設(shè)備，在硅烷和氨氣的反應(yīng)氣氛中進(jìn)行第一階段鍍膜，硅烷流量為300340sccm，氨氣流量為800900sccm，工藝壓力為3.0e"3.1e"mbar，微波功率為3150-3350W,盛放硅片載板的傳輸速度為100110cm/min，得到膜厚為35~45nm，折射率為2.252.35的第一層氮化硅膜；(3)使用PECVD設(shè)備，在硅垸和氨氣的反應(yīng)氣氛中進(jìn)行第二階段鍍膜，硅垸流量為260300sccm,氨氣流量為14501600sccm，工藝壓力為3.0e13.1e"mbar，微波功率為31503350W,盛放硅片載板的傳輸速度為100110cm/min，得到膜厚為4055nm，折射率為1.952.05的第二層氮化硅膜。全文摘要本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于高純冶金級多晶硅太陽電池的減反射膜，該減反射膜是由兩層膜構(gòu)成，第一層膜設(shè)在高純冶金級多晶硅太陽電池的硅片襯底的表面，第一層膜的厚度為35～50nm，折射率為2.25～2.35；第二層膜設(shè)在第一層膜的表面，第二層膜的厚度為40～55nm，折射率為1.95～2.05；兩層膜的成分均為氮化硅；兩層膜的綜合膜厚為82～89nm，綜合折射率2.03～2.12。該減反射膜可以明顯降低電池表面對光的反射，提高高純冶金級(UMG)多晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率。文檔編號(hào)G02B1/11GK101527326SQ20091002489公開日2009年9月9日申請日期2009年3月2日優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日發(fā)明者王栩生,章靈軍,趙鈺雪,辛國軍申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司;常熟阿特斯陽光電力科技有限公司