一种高pid抗性单晶电池的钝化减反射膜及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池领域，尤其是一种高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜及 其制备工艺。
【背景技术】
[0002] 随着环境问题和能源问题得到越来越多人的关注，太阳电池作为一种清洁能源， 人们对其研宄开发已经进入到了一个新的阶段。PID(potential induced degradation)效 应指在长期高电压作用下，组件中玻璃和封装材料之间存在漏电现象，造成先是表面钝化 减反射膜失效，然后PN结失效，最终使得组件性能降低。传统工艺的P型太阳能晶硅组件 都存在一定的PID失效问题，所以研宄PID现象，研发出PID Free的晶硅电池片是广大太 阳能厂商研发部和部分科研院校的目标之一。目前较通用且较严格的是双85PID测试，其 测试条件为1000V的负电压，85°C的环境温度，85%的湿度，96h的测试时间，组件最终最大 输出功率衰减比例小于5%就可判定为PID测试合格，即PID Free。
[0003] 传统太阳能单晶电池表面的SiNx钝化减反射膜层几乎都因折射率较低使得PID 衰减较为严重；目前市场为了追求PID Free，主要方法是提高SiNx膜层的折射率，但电池 转换效率较常规工艺降低1-2% ;还有方法就是使用紫外电离生成的臭氧03氧化硅片表 面，生成较薄的SiOx层或PECVD法直接在硅片表面沉积一层SiOx薄膜，使电池具有一定的 PID抗性。
[0004] 另一方面，目前大规模生产中单晶电池表面常用的减反射膜多为单层氮化硅，通 常其光学厚度为特定波长的的四分之一或者二分之一。对于单层减反射膜，其仅对单一波 长具有较好的减反射效果，具有相对较高的反射率和较差的钝化效果。能够降低反射率并 提高钝化效果的减反射膜是太阳电池研宄的热点。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是：提出一种高PID抗性的高效单晶电池的钝化减反射 膜及其制备工艺，能够降低反射率，提高钝化效果，从而提高太阳电池效率，且具有非常优 良的抗PID衰减特性。
[0006] 本发明所采用的技术方案为：一种高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜，包括在 单晶硅片衬底正面依次沉积的作为底层的第一层SiOx层；作为中间层的第二层SiOx层以 及作为顶层的第三层SiNx层；所述的第一层SiOx层、第二层SiOx层以及第三层SiNx层总 膜厚为65~120nm ;折射率为1. 9~2. 2 ;所述的第三层SiNx层为单层或多层SiOx层。
[0007] 同时，本发明提出的制备工艺为：
[0008] 1)将原始硅片预处理；
[0009] 2)采用高压电离或紫外电离氧气或压缩空气产生的O3或游离0原子在刻蚀后单 晶硅片表面生成一层薄薄的致密SiOJl ;
[0010] 3)使用PECVD设备在扩散面镀剩余膜层，镀膜时取消预淀积步骤，镀另一层SiOx 层；之后再镀作为顶层的单层或多层SiNx层；
[0011] 4)使用传统电池印刷工艺印刷背电极、错背场、正栅线和正电极，并烧结。
[0012] 进一步的说，本发明所述的步骤2)中SiOx层的膜厚为0.2~2nm，折射率为 1. 48~1. 8 ;所述的步骤3)中的另一层SiOx层的膜厚为2~20nm，折射率为1. 4~1. 8 ; 作为顶层的单层或多层SiNx层的膜厚为30~80nm，折射率为1. 9~2. 2。
[0013] 本发明的原理为：在底层引入两层SiOx薄膜，第一层SiOx薄膜采用高压电离或紫 外电离产生的O 3或游离〇原子在单晶硅片衬底表面生成，该SiOx层较致密，具有较好钝 化效果，能有效降低电池片的表面复合速率；且该致密SiOx层较薄（0. 2nm-2nm)，电子的遂 穿效应非常明显，可以将电池表面富集的一部分电荷导走从而防止因电荷堆积而导致钝化 减反射膜钝化效果减弱，使电池具有抗PID衰减特性；
[0014] 第二层SiOx薄膜采用PECVD法N20、CO2、O 2等含氧气体与SiH 4-起沉积，该SiOx 层具有优良的导电性，可以从电池表面导走更多的富集电荷，且由于该SiOx层厚度相对较 厚，可以有效阻挡组件电场中正电荷离子如Na+的移动，进一步明显增强电池的抗PID衰减 特性；
[0015] 顶层单层或多层不同折射率SiNx层在光学设计优化后，具有一定PID抗性的同时 还可以大幅降低电池片迎光面的反射率，能够有效降低中短波波段的反射率，提高电池片 的短路电流。
[0016] 本发明的有益效果是：由于底层引入两层SiOx薄膜能够有效降低硅片表面界面 态，提高表面钝化效果，同时降低减反射膜的整体折射率，极大的增加了单晶电池抗PID衰 减特性；光学设计优化后的单层或多层不同折射率SiNx层具有一定PID抗性的同时还可以 大幅降低电池片迎光面的反射率，能够有效降低中短波波段的反射率，提高电池片的短路 电流；并且本发明基于传统单晶硅电池工艺，只改变钝化减反射膜的膜质结构，可与传统晶 硅电池工艺兼容，对普通刻蚀设备和PECVD设备稍加改造后即可生产，无特殊要求，易于实 现，适用于规模化生产，也可运用于一些先进电池工艺，如：背钝化电池、N型双面电池 、MWT 电池等。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0018] 图1是本发明的优选实施例的结构示意图；
[0019] 图中：1、第一层SiOx层；2、第二层SiOx层；3、单层或多层SiNx层。
【具体实施方式】
[0020] 现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的 示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0021] 如图1所示的一种高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜，包括在单晶硅片衬底正 面依次沉积的作为底层的第一层SiOx层1 ;作为中间层的第二层SiOx层2以及作为顶层 的单层或多层SiNx层3 ;三层SiNx层总膜厚为65~120nm ;折射率为1. 9~2. 2。
[0022] 实施例1
[0023] 1)将原始硅片预处理，该预处理包括电池工艺中的制绒、扩散和刻蚀等工艺；
[0024] 2)采用高压电离或紫外电离氧气或压缩空气产生的O3或游离O原子在刻蚀后单 晶硅片表面生成一层薄薄的致密SiOJl 1，折射率为1. 65,膜层厚度为0. 8nm ;
[0025] 3)使用PECVD设备在扩散面镀剩余膜层，镀膜时取消预淀积步骤，先镀SiOJl 2， 折射率为1. 65,膜层厚度为2nm ;再镀顶层单层SiNJl 3,折射率为2. 05,膜层厚度为75nm ;
[0026] 4)使用传统电池印刷工艺印刷背电极、错背场、正栅线和正电极，并烧结；
[0027] 经过检测发现，本实施例获得的太阳能电池片的光电转换效率增大且PID抗性有 较大的提升。具体数据见下表1 :
[0028] 表1本实施例获得的太阳能电池的光电转换效率及PID
[0029]
【主权项】
1. 一种高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜，其特征在于：包括在单晶硅片衬底正面 依次沉积的作为底层的第一层SiOx层；作为中间层的第二层SiOx层以及作为顶层的第三 层5丨版层；所述的第一层SiOx层、第二层SiOx层以及第三层SiNx层总膜厚为65~120nm ; 折射率为1. 9~2. 2 ;所述的第三层SiOx层为单层或多层SiOx层。
2. 如权利要求1所述的一种高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜，其特征在于：所述 的第一层SiOx层的膜厚为0. 2~2nm，折射率为1. 48~1. 8。
3. 如权利要求1所述的一种高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜，其特征在于：所述 的第二层SiOx层的膜厚为2~20nm，折射率为1. 4~1. 8。
4. 如权利要求1所述的一种高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜，其特征在于：所述 的第三层SiNx层的膜厚为30~80nm，折射率为1. 9~2. 2。
5. -种如权利要求1所述的高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜的制备工艺，其特征 在于包括以下步骤： 1) 将原始硅片预处理； 2) 采用高压电离或紫外电离氧气或压缩空气产生的O3或游离0原子在刻蚀后单晶硅 片表面生成一层薄薄的致密SiOJl ; 3) 使用PECVD设备在扩散面镀剩余膜层，镀膜时取消预淀积步骤，镀另一层SiOJl ;之 后再镀作为顶层的单层或多层SiNJl ; 4) 使用传统电池印刷工艺印刷背电极、铝背场、正栅线和正电极，并烧结。
6. 如权利要求5所述的一种高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜，其特征在于：所述 的步骤2)中SiOJl的膜厚为0. 2~2nm，折射率为1. 48~1. 8。
7. 如权利要求5所述的一种高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜，其特征在于：所述 的步骤3)中的另一层SiOJl的膜厚为2~20nm，折射率为1. 4~1. 8 ;作为顶层的单层或 多层SiNJl的膜厚为30~80nm，折射率为1. 9~2. 2。
【专利摘要】本发明涉及一种高PID抗性单晶电池的钝化减反射膜及其制备工艺，包括在单晶硅片衬底正面依次沉积的作为底层的第一层SiOx层；作为中间层的第二层SiOx层以及作为顶层的第三层SiNx层；所述的第一层SiOx层、第二层SiOx层以及第三层SiNx层总膜厚为65～120nm；折射率为1.9～2.2。本发明底层引入两层SiOx薄膜能够有效降低硅片表面界面态，提高表面钝化效果，同时降低减反射膜的整体折射率，极大的增加了单晶电池抗PID衰减特性；单层或多层不同折射率SiNx层具有一定PID抗性的同时还可以大幅降低电池片迎光面的反射率，能够有效降低中短波波段的反射率，提高电池片的短路电流。
【IPC分类】H01L31-18, H01L31-0216
【公开号】CN104752527
【申请号】CN201510122455
【发明人】瞿辉, 徐春, 曹玉甲, 张一源
【申请人】江苏顺风光电科技有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月19日