专利名称：一种晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺的制作方法
—种晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜制备工艺。
背景技术：
提高晶体硅太阳能电池转换效率的一种方案为降低硅片表面的反射率和增加表面的钝化效果。如图I所示，目前商业化太阳能电池采用PECVD方式沉积一层氮化硅薄膜， 因为该氮化硅中富含H+键，又用SiNx:H表示，可以起到降低反射率和增加钝化效果的作用。同时，SiNx:H含有正电荷，能够将扩散层中的少数载流子空穴推向PN结方向，具有很好的场钝化效果。
考虑到太阳能电池使用时需封装在玻璃或EVA等封装材料中，最佳折射率在2. 3 左右时达到最佳的减反射效果，折射率在2.0以上时能达到良好的钝化效果。但是高折射率的氮化硅会引起严重的吸光损失，反而会降低输出电流，使转换效率变低。目前采用的单层SiNx:H薄膜无法解决这一矛盾，只能折中选取最优点。发明内容
本发明的目的在于提供一种晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺，采用该工艺制备获得的薄膜具有吸光损失小，表面钝化效果好，同时拥有良好的减反射效果，可以提高晶体硅太阳能电池的转换效率。
本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的一种晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺，选取磷扩散后的晶体硅片，采用PECVD工艺在硅片行进方向上设定不同的微波功率、温度和气体流量比，从而形成一个由下到上折射率依次降低的渐变氮化硅减反射膜。
本发明所述气体为硅烷和氨气，所述硅烷和氨气的流量比为1:广7。
本发明所述微波功率为200(T4000w。
本发明所述温度为40(T50(TC。
作为本发明的一种优选的实施方式设定本发明中微波功率在200(T4000w范围内任一值和温度在40(T50(TC范围内的任一值内保持恒定，采用PECVD工艺在硅片行进方向上调整硅烷和氨气的流量比逐步增大，如从I:广1:7等，从而形成一个由下到上折射率依次降低但无明显界限的渐变氮化硅减反射膜。
其中硅烷和氨气的流量比主要影响减反射膜的折射率，硅烷的含量越高，折射率越大，微波功率主要影响减反射膜的厚度，微波功率越大，膜厚越厚。
作为本发明的一种较佳的实施方式设定温度在上述40(T50(TC范围内的任一值保持恒定，采用PECVD工艺在硅片行进方向上调整微波功率逐步增大，如从2000 到4000w 等，同时调整硅烷和氨气的流量比逐步增大，如从I:广1:7等，从而形成一个由下到上折射率依次降低但无明显界限的渐变氮化硅减反射膜。
制备太阳能的其他工序如表面织构化、磷扩散、在硅片背面采用丝网印刷铝浆和银浆、正面丝网印刷银浆、烧结形成金属接触，测试分选等可以采用本领域内技术人员所熟知的方式。
如作为本发明的一种实施方式，本发明提供的晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺，含以下步骤(1)选取硅基体，去除硅片表面的损伤层，制绒后清洗；(2)在POCl3气氛中进行磷扩散形成n+扩散层；(3)进行干法或湿法边缘刻蚀，去除磷硅玻璃；(4)采用在线PECVD工艺在硅片行进方向上设定不同的微波功率和气体流量比，从而形成一个由下到上折射率依次降低但无明显界限的渐变氮化硅减反射膜；(5)在硅片背面使用丝网印刷铝浆和银浆，并在正面丝网印刷银浆；(6)烧结形成金属接触；(7)测试分选。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果(1)底层高折射率的氮化硅薄膜直接接触硅片表面，形成良好的钝化效果；(2)底层高折射率的氮化硅薄膜层较薄，吸光损失较小，对太阳能电池的转换效率影响较小；(3)采用高低折射率渐变的氮化硅薄膜，减少了光的反射，提高了减反射效果，有利于太阳能电池的转换效率提升。
图I是商业化晶体硅太阳电池结构示意图；图2是含本申请渐变氮化硅薄膜的晶体硅太阳能电池结构示意图；图3是实施例1-4中采用Roth&Rau板P 3200+的进行镀膜的示意图，其中I、加热装置；2、石墨框(用于装晶体硅片)；3、石英管。
具体实施方式
以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例I本实施例提供的晶体硅太阳能电池的渐变减反射氮化硅薄膜制备工艺如下采用P型基体，通过磷扩散形成n+扩散层，利用Roth&Rau板P 3200+设备(其部分结构如图3中所示，下同)采用PECVD工艺设定功率为3500W，温度450°C，气压为226Pa，第一、二根石英管硅烷和氨气流量比I :2，第三、四根石英管硅烷和氨气流量比为I :4，第五、六根石英管硅烷和氨气流量比为I :6，沉积一层折射率由高到低的渐变氮化硅减反射膜，如图2所示，再在硅片背面上采用丝网印刷铝浆和银浆，在正面丝网印刷银浆，经烧结形成金属接触，最后进行测试分选即可。
照此方式得到的渐变氮化硅减反射膜(如图2中所示，下同)的折射率由下到上分别为2. 4,2. 18,2. 04，膜厚分别为26nm、27nm、29nm，采用常规工艺得到的氮化硅减反射膜 (如图I中所示，下同)折射率为2. 06，膜厚80nm，渐变氮化硅减反射膜底层高折射率的膜层起到很好的钝化效果，由于其较薄的膜厚，可以有效降低氮化硅的吸光损失，同时不同折射率的I旲层置加，可以减少光的反射，提闻减反射效果。
实施例2本实施例提供的晶体硅太阳能电池的渐变减反射氮化硅薄膜制备工艺如下采用P型基体，通过磷扩散形成n+扩散层，利用Roth&Rau板P 3200+设备采用PECVD工艺设定温度 430°C，气压为239Pa，第一根石英管功率为2900W、硅烷和氨气流量比I :2，第二根石英管功率为2900W、硅烷和氨气流量比为I :3，第三根石英管功率为3000W、硅烷和氨气流量比为I : 4，第四根石英管功率为3000W、硅烷和氨气流量比为I :5，第五根石英管功率为3100W、硅烷和氨气流量比为I :6，第六根石英管功率为3100W、硅烷和氨气流量比为I :7，沉积一层折射率由高到低的渐变氮化硅减反射膜，再在硅片背面上采用丝网印刷铝浆和银浆，在正面丝网印刷银浆，经烧结形成金属接触，最后进行测试分选即可。
照此方式得到的渐变氮化硅减反射膜的折射率由下到上分别为2. 4,2. 3,2. 18、 2. 1、2. 04、2，膜厚分别为12nm、12nm、14nm、14nm、15nm、15nm,按照常规工艺得到的氮化娃减反射膜折射率为2. 06，膜厚80nm，渐变氮化硅减反射膜底层高折射率的膜层起到很好的钝化效果，由于其较薄的膜厚，可以有效降低氮化硅的吸光损失，同时不同折射率的膜层叠加，可以减少光的反射，提高减反射效果。
实施例3本实施例提供的晶体硅太阳能电池的渐变减反射氮化硅薄膜制备工艺如下采用N型基体，通过磷扩散形成n+扩散层，利用Roth&Rau板P 3200+设备采用PECVD工艺设定温度 400°C，气压为239Pa，第一根石英管功率为2900W、硅烷和氨气流量比I :2，第二根石英管功率为2900W、硅烷和氨气流量比为I :3，第三根石英管功率为3000W、硅烷和氨气流量比为I : 4，第四根石英管功率为3000W、硅烷和氨气流量比为I :5，第五根石英管功率为4000W、硅烷和氨气流量比为I :6，第六根石英管功率为4000W、硅烷和氨气流量比为I :7，沉积一层折射率由高到低的渐变氮化硅减反射膜，再印刷铝浆和银浆经烧结形成金属接触，最后进行测试分选即可。
照此方式得到的渐变氮化硅减反射膜的折射率由下到上分别为2. 4,2. 3,2. 18、 2. 1、2. 04、2，膜厚分别为12nm、12nm、14nm、14nm、18nm、18nm,按照常规工艺得到的氮化娃减反射膜折射率为2. 06，膜厚80nm，渐变氮化硅减反射膜底层高折射率的膜层起到很好的钝化效果，由于其较薄的膜厚，可以有效降低氮化硅的吸光损失，同时不同折射率的膜层叠加，可以减少光的反射，提高减反射效果。
实施例4本实施例提供的晶体硅太阳能电池的渐变减反射氮化硅薄膜制备工艺如下采用N型基体，通过磷扩散形成n+扩散层，利用Roth&Rau板P 3200+设备采用PECVD工艺设定温度 500°C，气压为239Pa，第一根石英管功率为2000W、硅烷和氨气流量比I :2，第二根石英管功率为2000W、硅烷和氨气流量比为I :3，第三根石英管功率为3000W、硅烷和氨气流量比为I : 4，第四根石英管功率为3000W、硅烷和氨气流量比为I :5，第五根石英管功率为3100W、硅烷和氨气流量比为I :6，第六根石英管功率为3100W、硅烷和氨气流量比为I :7，沉积一层折射率由高到低的渐变氮化硅减反射膜，再印刷铝浆和银浆，经烧结形成金属接触，最后进行测试分选即可。
照此方式得到的渐变氮化硅减反射膜的折射率由下到上分别为2. 4,2. 3,2. 18、2.1、2. 04、2，膜厚分别为9nm、9nm、14nm、14nm、15nm、15nm,按照常规工艺得到的氮化娃减反射膜折射率为2. 06，膜厚80nm，渐变氮化硅减反射膜底层高折射率的膜层起到很好的钝化效果，由于其较薄的膜厚，可以有效降低氮化硅的吸光损失，同时不同折射率的膜层叠加， 可以减少光的反射，提闻减反射效果。
以上列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，上述实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺，其特征是选取磷扩散后的晶体硅片，采用PECVD工艺在硅片行进方向上设定不同的微波功率、温度和气体流量比参数，从而形成一个由下到上折射率依次降低但无明显界限的渐变氮化硅减反射膜。
2.根据权利要求I所述的晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺，其特征是所述气体为硅烷和氨气，所述硅烷和氨气的流量比为1:广7。
3.根据权利要求I或2所述的晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺， 其特征是所述微波功率为200(T4000w。
4.根据权利要求3所述的晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺，其特征是所述温度为40(T500°C。
5.根据权利要求4所述的太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺，其特征是: 设定微波功率和温度恒定，采用PECVD工艺在硅片行进方向上调整硅烷和氨气的流量比逐步增大，从而形成一个由下到上折射率依次降低但无明显界限的渐变氮化硅减反射膜。
6.根据权利要求4所述的晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺，其特征是设定温度恒定，采用PECVD工艺在硅片行进方向上调整微波功率逐步增大，同时调整硅烷和氨气的流量比逐步增大，从而形成一个由下到上折射率依次降低但无明显界限的渐变氮化硅减反射膜。
全文摘要
本发明公开了一种晶体硅太阳电池的渐变减反射氮化硅薄膜的制备工艺，选取磷扩散后的晶体硅片，采用PECVD工艺在硅片行进方向上设定不同的微波功率、温度和气体流量比，从而形成一个由下到上折射率依次降低但无明显界限的渐变氮化硅减反射膜。采用本发明方法制备获得的渐变氮化硅底层高折射率的氮化硅薄膜直接接触硅片表面，形成良好的钝化效果，底层高折射率的氮化硅薄膜层较薄，吸光损失较小，对晶体硅太阳能电池的转换效率影响较小，采用高低折射率渐变的氮化硅薄膜，减少了光的反射，提高了减反射效果，有利于提升晶体硅太阳能电池的转换效率。
文档编号C23C16/34GK102534547SQ20111042322
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者刘光, 朱生宾, 王永丰, 谢忠阳 申请人:合肥晶澳太阳能科技有限公司