纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜及其制备方法、以及应用与流程

本发明涉及太阳能电池
技术领域：
，特别是涉及一种纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜及其制备方法、以及应用。
背景技术：
：太阳能电池，又称光伏电池，是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件，其发电原理是基于半导体pn结的光生伏特效应。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池是一种有广阔发展前途的新型能源。其中，多晶硅太阳能电池是兼具单晶硅电池的高转换效率和长寿命、以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简化等优点的新一代电池。为了提高太阳能电池的转换效率，降低电池表面的光反射，通常在硅基衬底的表面形成叠层减反射膜。为保证钝化效果，传统的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法采用高温(通常大于700℃)热氧化叠加双层或者三层氮化硅工艺。然而，多晶硅经过高温过程后体寿命会有一定程度的衰减，甚至影响后续成品电池的电性能，不利于应用。技术实现要素：基于此，有必要针对如何在保证钝化效果的前提下、提高多晶硅的体寿命的问题，提供一种能够在保证钝化效果的前提下、提高多晶硅的体寿命的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜及其制备方法、以及应用。一种纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法，包括如下步骤：在无氧气氛下，加热硅基衬底，直至所述硅基衬底的温度升至550℃～650℃；然后通入氧气，对所述硅基衬底的纳米绒面进行热氧化处理，热氧化的温度为550℃～650℃，以在所述硅基衬底的纳米绒面上形成热氧化层；以及在所述热氧化层上形成一层氮化硅层，得到纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜。采用上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法得到的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜，由于热氧化的温度为550℃～650℃，比传统的热氧化温度低很多，有利于提高多晶硅的体寿命。同时，硅基衬底的纳米绒面采用单层氮化硅即具有良好的表面减反射的效果。因此，本发明的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜能够在保证钝化效果的前提下、提高多晶硅的体寿命，有利于应用。此外，经过上述热氧化处理的热氧化层可以解决太阳能电池的抗pid问题，省去了后清洗阶段的臭氧工艺。而单层氮化硅层具有工艺简单、产能较大等优势，结合上述热氧化层，既能保证钝化，又能最大限度的体现纳米绒面电池的短波优势。有利于纳米级黑硅技术的推广，特别是对于金刚线切割多晶硅片，采用黑硅制绒后，正面采用低温热氧化叠加单层低折射率氮化硅工艺钝化，结合背钝化工艺。电池量产效率可稳定在20％以上，加上低成本的金刚线切割硅片，大大提高了多晶产品的竞争力。在其中一个实施例中，热氧化的时间为600s～1200s，通氧量为1000sccm～2500sccm。还提供一种采用上述的制备方法制备得到的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜，包括：热氧化层，形成于硅基衬底的纳米绒面上；以及氮化硅层，形成于所述热氧化层上；其中，所述氮化硅层的层数为一层。由于上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜采用上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法制备得到，而热氧化的温度为550℃～650℃，比传统的热氧化温度低很多，有利于提高多晶硅的体寿命。同时，硅基衬底的纳米绒面采用单层氮化硅即具有良好的表面减反射的效果。因此，本发明的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜能够在保证钝化效果的前提下、提高多晶硅的体寿命，有利于应用。在其中一个实施例中，所述热氧化层为氧化硅层。在其中一个实施例中，所述热氧化层的厚度为2nm～5nm。在其中一个实施例中，所述氮化硅层的折射率为1.9～2.1。在其中一个实施例中，所述氮化硅层的厚度为70nm～80nm。此外，还提供一种纳米绒面多晶硅电池，包括：硅基衬底，具有纳米绒面；以及上述的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜，所述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜位于所述硅基衬底的纳米绒面上。上述纳米绒面多晶硅电池中，由于上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜采用上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法制备得到。而热氧化的温度为550℃～650℃，比传统的热氧化温度低很多，有利于提高多晶硅的体寿命。同时，硅基衬底的纳米绒面采用单层氮化硅即具有良好的表面减反射的效果。因此，本发明的纳米绒面多晶硅电池能够在保证钝化效果的前提下、提高多晶硅的体寿命，有利于应用。在其中一个实施例中，所述纳米绒面多晶硅电池为纳米绒面perc电池。此外，还提供一种纳米绒面多晶硅电池的制备方法，包括上述的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法。上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法中，由于热氧化的温度为550℃～650℃，比传统的热氧化温度低很多，有利于提高多晶硅的体寿命。同时，硅基衬底的纳米绒面采用单层氮化硅即具有良好的表面减反射的效果。因此，本发明的纳米绒面多晶硅电池的制备方法能够在保证钝化效果的前提下、提高多晶硅的体寿命，有利于应用。附图说明图1为一实施方式的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法的流程图；图2为一实施方式的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的示意图。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。请参见图1，同时请一并结合图2，一实施方式的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法包括如下步骤：s10、在无氧气氛下，加热硅基衬底100，直至硅基衬底100的温度升至550℃～650℃。可以采用惰性气体(如氦气等)吹扫硅基衬底100的纳米绒面110，来除去硅基衬底100的纳米绒面的氧气，之后保持无氧气氛。若不进行除氧操作，直接对硅基衬底100进行加热的操作，此时由于硅基衬底100的温度尚未稳定，容易导致在加热硅基衬底100的过程中纳米绒面100即被氧化，而氧化之后得到的氧化层不均一，容易影响后续成品的电性能。而先对硅基衬底100的纳米绒面110进行除氧之后再加热硅基衬底100，则能够避免上述不良影响，有利于提高后续成品的电性能。此外，在对硅基衬底100的纳米绒面110进行除氧操作之前，亦可对形成纳米绒面110之后的硅基衬底100进行扩散和背面刻蚀的操作。s20、之后通入氧气，对硅基衬底100的纳米绒面110进行热氧化处理，热氧化的温度为550℃～650℃，以在硅基衬底100的纳米绒面110上形成热氧化层。可以将硅基衬底100放入热氧化炉中，在热氧化炉中低温热氧生长一层热氧化层。热氧化层优选为氧化硅层。由于热氧化的温度为550℃～650℃，与传统的热氧化处理的温度相比，本申请的热氧化的温度较低，避免了高温热氧化对多晶硅的体寿命的影响，有利于提高多晶硅的体寿命。较优的，热氧化的时间为600s～1200s，通氧量为1000sccm～2500sccm。当热氧化的温度为550℃～650℃，热氧化的时间为600s～1200s，通氧量为1000sccm～2500sccm时，能够起到最佳的热氧化效果。在硅基衬底100的纳米绒面110上形成的热氧化层210能够起到钝化作用，从而降低结区复合，提高开路电压和产品良率。经过上述热氧化处理的热氧化层210可以解决太阳能电池的抗pid问题，省去了后清洗阶段的臭氧工艺。s30、在热氧化层210上形成一层氮化硅层220，得到纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜200。可以采用pecvd等工艺在热氧化层210上沉积一层氮化硅层220。一方面，能够加强钝化效果；另一方面，能够减小表面光反射。而热氧化层210与一层氮化硅层220结合能够在减少膜层表面吸收的同时兼顾钝化和抗pid性能。此外，单层氮化硅层220具有工艺简单、产能较大等优势，结合上述热氧化层210，既能保证钝化，又能最大限度的体现纳米绒面电池的短波优势。上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法中，由于热氧化的温度为550℃～650℃，比传统的热氧化温度低很多，有利于提高多晶硅的体寿命。同时，硅基衬底的纳米绒面采用单层氮化硅即具有良好的表面减反射的效果。因此，本发明的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法能够在保证钝化效果的前提下、提高多晶硅的体寿命，有利于应用。此外，上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法有利于纳米级黑硅技术的推广，特别是对于金刚线切割多晶硅片，采用黑硅制绒后，正面采用低温热氧化叠加单层低折射率氮化硅工艺钝化，结合背钝化工艺。电池量产效率可稳定在20％以上，加上低成本的金刚线切割硅片，大大提高了多晶产品的竞争力。请参见图2，一实施方式的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜200采用上述的制备方法制备得到。纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜200包括热氧化层210以及氮化硅层220。其中，热氧化层210形成于硅基衬底100的纳米绒面110上。其中，氮化硅层220形成于热氧化层210上。其中，氮化硅层220的层数为一层。较优的，热氧化层210为氧化硅层。较优的，热氧化层210的厚度为2nm～5nm。一方面，由于热氧化层210本身的折射率较低，若热氧化层210太厚，则光学上没有优势，而且需要付出更多的成本；另一方面，在这个厚度范围内能够保证较好的钝化效果。较优的，氮化硅层220的折射率为1.9～2.1。当单层氮化硅层220的折射率为1.9～2.1时，折射率较低，对光的吸收较弱，能够减少减反射膜对短波的光吸收，能够很好地解决表面减反射的问题。较优的，氮化硅层220的厚度为70nm～80nm。有利于将多晶硅电池的正面的减反点控制在蓝光区。由于上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜采用上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法制备得到，而热氧化的温度为550℃～650℃，比传统的热氧化温度低很多，有利于提高多晶硅的体寿命。同时，硅基衬底的纳米绒面采用单层氮化硅即具有良好的表面减反射的效果。因此，本发明的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜能够在保证钝化效果的前提下、提高多晶硅的体寿命，有利于应用。一实施方式的纳米绒面多晶硅电池包括硅基衬底以及纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜。其中，硅基衬底具有纳米绒面。其中，纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜位于硅基衬底的纳米绒面上。较优的，纳米绒面多晶硅电池为纳米绒面perc电池。由于本申请的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法的温度为550℃～650℃，因此比较适合制备perc电池的工艺对温度的要求。上述纳米绒面多晶硅电池中，由于上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜采用上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法制备得到。而热氧化的温度为550℃～650℃，比传统的热氧化温度低很多，有利于提高多晶硅的体寿命。同时，硅基衬底的纳米绒面采用单层氮化硅即具有良好的表面减反射的效果。因此，本发明的纳米绒面多晶硅电池能够在保证钝化效果的前提下、提高多晶硅的体寿命，有利于应用。一实施方式的纳米绒面多晶硅电池的制备方法包括上述的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法。上述纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法中，由于热氧化的温度为550℃～650℃，比传统的热氧化温度低很多，有利于提高多晶硅的体寿命。同时，硅基衬底的纳米绒面采用单层氮化硅即具有良好的表面减反射的效果。因此，本发明的纳米绒面多晶硅电池的制备方法能够在保证钝化效果的前提下、提高多晶硅的体寿命，有利于应用。下面为具体实施例：实施例1纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜的制备方法包括如下步骤：在无氧气氛下，加热硅基衬底，直至硅基衬底的温度升至550℃。之后通入氧气，对硅基衬底的纳米绒面进行热氧化处理，热氧化的温度为550℃，热氧化时间为1200s，通氧量为2500sccm，以在硅基衬底的纳米绒面上形成热氧化层。在热氧化层上形成一层氮化硅层，得到纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜。实施例2与实施例1的区别在于：热氧化的温度为630℃，热氧化的时间为900s，通氧量为2000sccm。实施例3与实施例1的区别在于：热氧化的温度为650℃，热氧化的时间为600s，通氧量为1000sccm。对比例1与实施例1的区别在于：(1)加热之前不进行除氧操作；(2)热氧化的温度为750℃，热氧化的时间为750s，通氧量为1200sccm；(3)在热氧化层上形成双层氮化硅层。将采用实施例1～3与对比例1制备得到的纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜继续采用相同的步骤制备得到纳米绒面多晶硅电池，对上述纳米绒面多晶硅电池的性能进行测试，得到如表1所示的测试结果：表1实施例1～3与对比例1的测试结果名称countvoc(v)isc(a)ff(％)eta(％)对比例12011111实施例11981.0001.0011.0001.002实施例21991.0021.0041.0001.005实施例31971.0021.0011.0001.003通过将实施例1～3与对比例1的实验数据进行对比可知，采用本发明的制备方法，能够提高纳米绒面多晶硅电池的开路电压(voc)和短路电流(isc)，同时提高了电池效率(eta)。因此，采用本发明的制备方法保证了良好的钝化效果，同时提高了多晶硅的体寿命。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12