本发明涉及太阳能电池生产技术领域，尤其涉及一种晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构及其制备方法。
背景技术：
减反射膜又称增透膜，它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的薄膜。目前，大规模生产采用的是PEVCD法制备氮硅膜，但其反射率还不是很低。
减反射膜的作用就是利用光在减反射膜上下表面反射产生的光程差，使得两束反射光干涉相消，从而削弱反射，增加入射，从而增加电池的短路电流提高光电转换效率。目前常规太阳能电池减反射膜的制作工艺主要是通过等离子增强的化学气相沉积的方法，在硅片表面沉积一层一定厚度和折射率的氮化硅薄膜。在太阳能电池片面积固定的情况下，想要得到较高的转换效率，太阳能电池减反射膜的制备质量至关重要。为了更好的提高减反射膜与可见光波段内太阳光的光学匹配度，同时考虑平衡钝化和短波吸收之间的矛盾，多层膜结构近年来逐渐成为研究热点，并开始规模化应用于晶体硅太阳能电池的生产中。
减反射膜的制作直接影响着太阳能电池对入射光的反射率，对太阳能电池的效率的提高起着非常重要的作用。对于减反射膜还需有一定的钝化效果，以提高太阳能电池的光电转换效率。
常规的太阳能电池制备的传统工艺是：制绒清洗、扩散、刻蚀、去磷硅玻璃、镀减反射膜、丝网印刷、烧结。其中镀减反射膜工艺是在电池表面镀一层或多层光学性质匹配的减反射膜。
然而，常规的方法制备出的减反射膜其反射率还达不到相应要求，并且其氢钝化效果不佳。
因而，有必要对减反射膜及其制备方法进行改进。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构及其制备方法，以增强减反射膜的钝化效果，降低减反射膜对光的反射率，提高太阳能电池的转换效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构的制备方法，包括以下步骤：
S1：预处理
将经过前期处理的晶体硅衬底放入PECVD设备内，对所述晶体硅衬底的表面进行预处理使晶体硅衬底钝化，其中，预处理的工艺条件为：反应气体为氮气与氨气，氮气的流量为3slm，氨气的流量为3sccm，工艺温度为460℃，反应时间为300s，炉腔压力为1700mtrro；
S2：抽真空
保持工艺温度为460℃，关闭氮气阀与氨气阀，对PECVD炉进行抽真空处理，使炉内真空度为80mtrro，保持时间为120s；
S3：沉积第一层氮化硅薄膜
保持工艺温度为460℃，关闭真空阀，开启PECVD炉的硅烷阀和氨气阀，在晶体硅衬底的PN结的扩散面上沉积第一层氮化硅薄膜，其中硅烷的流量为1500sccm，氨气的流量为4.5sccm，炉腔压力为1300mtrro，反应时间为85s，高频电源功率为6580W，反应后得到一层折射率为2.25-2.30、厚度为11-14nm的氮化硅薄膜；
S4：沉积第二层氮化硅薄膜
保持工艺温度为460℃，将硅烷的流量调整为1028sccm，氨气的流量调整为4.9sccm，炉腔压力为1500mtrro，反应时间为125s，高频电源功率为6580W，反应后得到二层折射率为2.17-2.19、厚度为15-19nm的氮化硅薄膜；
S5：沉积第三层氮化硅薄膜
保持工艺温度为460℃，将硅烷的流量调整为780sccm，氨气的流量调整为6.8sccm，炉腔压力为1500mtrro，反应时间为505s，高频电源功率为6580W，反应后得到三层折射率为2.0-2.04、厚度为45-55nm的氮化硅薄膜。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S1之前还包括以下步骤：
S01:充氮
将经过前期处理的晶体硅衬底放入PECVD设备内，开启PECVD炉的氮气阀和排气阀，向PECVD炉内通入氮气，氮气的流量调整为10slm，由氮气将PECVD炉内的空气替换排除，使PECVD炉内处于氮气气氛；关闭排气阀，开启电加热，将PECVD炉内壁温度调至460℃，炉腔压力为10000mtrro，保持时间为180s；
S02:进舟
承载晶体硅衬底的石墨舟通过桨进入PECVD设备的炉腔内；该步骤的工艺条件为：PECVD炉内壁温度为460℃，氮气的流量为10slm，炉腔压力为10000mtrro，舟速率为400mm/min，时间为120s；
S03:出桨
将桨由炉腔退出，该步骤的工艺条件为：PECVD炉内壁温度为460℃，氮气的流量为10slm，炉腔压力为10000mtrro，舟速率为400mm/min，时间为120s；
S04:抽真空
在PECVD炉内壁温度460℃的条件下，关闭氮气阀，开启PECVD炉的真空阀，将PECVD炉内的氮气抽出，使PECVD炉内处于真空状态，炉内真空度为80mtrro，保持时间为240s。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S5之后还包括以下步骤：
S6:抽真空
在PECVD炉内壁温度460℃的条件下，关闭硅烷阀和氨气阀，开启PECVD炉的真空阀，将PECVD炉内的硅烷和氨气抽出，使PECVD炉内处于真空状态，炉内真空度为80mtrro，保持时间为120s。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S6之后还包括以下步骤：
S7:吹扫炉腔
在PECVD炉内壁温度460℃的条件下，对PECVD的炉腔进行氮气吹扫，其中氮气的流量为2slm，炉腔压力为1000mtrro，吹扫时间为120s。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S7之后还包括以下步骤：
S8:吹扫气体流量控制器和管道
在PECVD炉内壁温度460℃的条件下，对PECVD的气体流量控制器和管道进行氮气吹扫，其中氮气的流量为4slm，炉腔压力为1000mtrro，吹扫时间为30s。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S8之后还包括以下步骤：
S9:充氮
在PECVD炉内壁温度460℃的条件下，向PECVD炉内通入氮气，氮气的流量为10slm，炉腔压力为10000mtrro，充氮时间为180s。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S9之后还包括以下步骤：
S10:进桨
在PECVD炉内壁温度460℃、氮气的流量为10slm、炉腔压力为10000mtrro的条件下，控制桨进入炉内，进桨速率为400mm/min，时间为120s。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S10之后还包括以下步骤：
S11:出舟
在PECVD炉内壁温度460℃、氮气的流量为10slm、炉腔压力为10000mtrro的条件下，将石墨舟退出炉腔，出舟速率为400mm/min，时间为120s。
在本发明的一个实施例中，晶体硅衬底的前期处理包括表面制绒、扩散制PN结、刻蚀去除衬底四周的PN结、去磷硅玻璃。
一种晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构，包括：
第一层氮化硅薄膜，沉积在一晶体硅衬底的PN结的扩散面上；
第二层氮化硅薄膜，沉积在所述第一层氮化硅薄膜上；
第三层氮化硅薄膜，沉积在所述第二层氮化硅薄膜上；
其中，所述第一层氮化硅薄膜的厚度为11-14nm，折射率为2.25-2.30；
所述第二层氮化硅薄膜的厚度为15-19nm，折射率为2.17-2.19；
所述第三层氮化硅薄膜的厚度为45-55nm，折射率为2.0-2.04。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1)本发明提供的晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构，通过在晶体硅衬底的PN结的扩散面上依次沉积第一层氮化硅薄膜、第二层氮化硅薄膜、第三层氮化硅薄膜，并控制第一层氮化硅薄膜、第二层氮化硅薄膜、第三层氮化硅薄膜的厚度分别为11-14nm、15-19nm、45-55nm，折射率分别为2.25-2.30、2.17-2.19、2.0-2.04，从而增强了减反射膜结构的钝化效果，降低了减反射膜对光的反射率，进而提高太阳能电池的转换效率。经实验验证，本发明提供的晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构比单层减反射膜体系增加光电转换效率0.15％～0.2％。
2)本发明提供的晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构的制备方法，通过合理地设置相应步骤及对应的工艺参数，能够确保制备得到的第一层氮化硅薄膜、第二层氮化硅薄膜、第三层氮化硅薄膜的厚度分别为11-14nm、15-19nm、45-55nm，折射率分别为2.25-2.30、2.17-2.19、2.0-2.04，从而增强了减反射膜结构的钝化效果，降低了减反射膜对光的反射率，进而提高太阳能电池的转换效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构的结构示意图。
标号说明：
101-晶体硅衬底，102-第一层氮化硅薄膜，103-第二层氮化硅薄膜，104-第三层氮化硅薄膜
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构，包括：
第一层氮化硅薄膜102，沉积在一晶体硅衬底101的PN结的扩散面上；
第二层氮化硅薄膜103，沉积在所述第一层氮化硅薄膜102上；
第三层氮化硅薄膜104，沉积在所述第二层氮化硅薄膜上103；
其中，所述第一层氮化硅薄膜102的厚度为11-14nm，折射率为2.25-2.30；
所述第二层氮化硅薄膜103的厚度为15-19nm，折射率为2.17-2.19；
所述第三层氮化硅薄膜104的厚度为45-55nm，折射率为2.0-2.04。
在本发明的一个实施例中，所述晶体硅衬底101的背面上制备有绒面。其正面依次扩散制备PN结、刻蚀去除硅片四周的PN结、清洗去除磷硅玻璃后制备上述氮化硅减反射膜结构。
同时，本发明还提供了一种晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构的制备方法，该方法主要包括以下步骤：
S1：预处理
将经过前期处理的晶体硅衬底放入PECVD设备内，对所述晶体硅衬底的表面进行预处理使晶体硅衬底钝化，其中，预处理的工艺条件为：反应气体为氮气与氨气，氮气的流量为3slm，氨气的流量为3sccm，工艺温度为460℃，反应时间为300s，炉腔压力为1700mtrro；其中，晶体硅衬底的前期处理包括表面制绒、扩散制PN结、刻蚀去除衬底四周的PN结、去磷硅玻璃；
S2：抽真空
保持工艺温度为460℃，关闭氮气阀与氨气阀，对PECVD炉进行抽真空处理，使炉内真空度为80mtrro，保持时间为120s；
S3：沉积第一层氮化硅薄膜
保持工艺温度为460℃，关闭真空阀，开启PECVD炉的硅烷阀和氨气阀，在晶体硅衬底的PN结的扩散面上沉积第一层氮化硅薄膜，其中硅烷的流量为1500sccm，氨气的流量为4.5sccm，炉腔压力为1300mtrro，反应时间为85s，高频电源功率为6580W，反应后得到一层折射率为2.25-2.30、厚度为11-14nm的氮化硅薄膜；
S4：沉积第二层氮化硅薄膜
保持工艺温度为460℃，将硅烷的流量调整为1028sccm，氨气的流量调整为4.9sccm，炉腔压力为1500mtrro，反应时间为125s，高频电源功率为6580W，反应后得到二层折射率为2.17-2.19、厚度为15-19nm的氮化硅薄膜；
S5：沉积第三层氮化硅薄膜
保持工艺温度为460℃，将硅烷的流量调整为780sccm，氨气的流量调整为6.8sccm，炉腔压力为1500mtrro，反应时间为505s，高频电源功率为6580W，反应后得到三层折射率为2.0-2.04、厚度为45-55nm的氮化硅薄膜。
当然，上述步骤仅为制备本发明晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构主要步骤，作为优选实施方式，本发明提供的制备晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构的方法完整包括以下步骤：
S01:充氮
将经过前期处理的晶体硅衬底放入PECVD设备内，开启PECVD炉的氮气阀和排气阀，向PECVD炉内通入氮气，氮气的流量调整为10slm，由氮气将PECVD炉内的空气替换排除，使PECVD炉内处于氮气气氛；关闭排气阀，开启电加热，将PECVD炉内壁温度调至460℃，炉腔压力为10000mtrro，保持时间为180s；
S02:进舟
承载晶体硅衬底的石墨舟通过桨进入PECVD设备的炉腔内；该步骤的工艺条件为：PECVD炉内壁温度为460℃，氮气的流量为10slm，炉腔压力为10000mtrro，舟速率为400mm/min，时间为120s；
S03:出桨
将桨由炉腔退出，该步骤的工艺条件为：PECVD炉内壁温度为460℃，氮气的流量为10slm，炉腔压力为10000mtrro，舟速率为400mm/min，时间为120s；
S04:抽真空
在PECVD炉内壁温度460℃的条件下，关闭氮气阀，开启PECVD炉的真空阀，将PECVD炉内的氮气抽出，使PECVD炉内处于真空状态，炉内真空度为80mtrro，保持时间为240s。
S1：预处理
将经过前期处理的晶体硅衬底放入PECVD设备内，对所述晶体硅衬底的表面进行预处理使晶体硅衬底钝化，其中，预处理的工艺条件为：反应气体为氮气与氨气，氮气的流量为3slm，氨气的流量为3sccm，工艺温度为460℃，反应时间为300s，炉腔压力为1700mtrro；
S2：抽真空
保持工艺温度为460℃，关闭氮气阀与氨气阀，对PECVD炉进行抽真空处理，使炉内真空度为80mtrro，保持时间为120s；
S3：沉积第一层氮化硅薄膜
保持工艺温度为460℃，关闭真空阀，开启PECVD炉的硅烷阀和氨气阀，在晶体硅衬底的PN结的扩散面上沉积第一层氮化硅薄膜，其中硅烷的流量为1500sccm，氨气的流量为4.5sccm，炉腔压力为1300mtrro，反应时间为85s，高频电源功率为6580W，反应后得到一层折射率为2.25-2.30、厚度为11-14nm的氮化硅薄膜；
S4：沉积第二层氮化硅薄膜
保持工艺温度为460℃，将硅烷的流量调整为1028sccm，氨气的流量调整为4.9sccm，炉腔压力为1500mtrro，反应时间为125s，高频电源功率为6580W，反应后得到二层折射率为2.17-2.19、厚度为15-19nm的氮化硅薄膜；
S5：沉积第三层氮化硅薄膜
保持工艺温度为460℃，将硅烷的流量调整为780sccm，氨气的流量调整为6.8sccm，炉腔压力为1500mtrro，反应时间为505s，高频电源功率为6580W，反应后得到三层折射率为2.0-2.04、厚度为45-55nm的氮化硅薄膜。
S6:抽真空
在PECVD炉内壁温度460℃的条件下，关闭硅烷阀和氨气阀，开启PECVD炉的真空阀，将PECVD炉内的硅烷和氨气抽出，使PECVD炉内处于真空状态，炉内真空度为80mtrro，保持时间为120s。
S7:吹扫炉腔
在PECVD炉内壁温度460℃的条件下，对PECVD的炉腔进行氮气吹扫，其中氮气的流量为2slm，炉腔压力为1000mtrro，吹扫时间为120s。
S8:吹扫气体流量控制器和管道
在PECVD炉内壁温度460℃的条件下，对PECVD的气体流量控制器和管道进行氮气吹扫，其中氮气的流量为4slm，炉腔压力为1000mtrro，吹扫时间为30s。
S9:充氮
在PECVD炉内壁温度460℃的条件下，向PECVD炉内通入氮气，氮气的流量为10slm，炉腔压力为10000mtrro，充氮时间为180s。
S10:进桨
在PECVD炉内壁温度460℃、氮气的流量为10slm、炉腔压力为10000mtrro的条件下，控制桨进入炉内，进桨速率为400mm/min，时间为120s。
S11:出舟
在PECVD炉内壁温度460℃、氮气的流量为10slm、炉腔压力为10000mtrro的条件下，将石墨舟退出炉腔，出舟速率为400mm/min，时间为120s。
本发明的申请人通过对氮化硅减反射膜的特性进行深入研究，并研究了氮化硅减反射膜与太阳能电池的转换效率之间的关系，通过大量的实验及数据分析，确定了最佳的氮化硅减反射膜的结构、厚度及折射率，通过在晶体硅衬底的PN结的扩散面上依次沉积第一层氮化硅薄膜、第二层氮化硅薄膜、第三层氮化硅薄膜，并控制第一层氮化硅薄膜、第二层氮化硅薄膜、第三层氮化硅薄膜的厚度分别为11-14nm、15-19nm、45-55nm，折射率分别为2.25-2.30、2.17-2.19、2.0-2.04，从而增强了减反射膜结构的钝化效果，降低了减反射膜对光的反射率，进而提高太阳能电池的转换效率。经实验验证，本发明提供的晶体硅太阳能电池氮化硅减反射膜结构比单层减反射膜体系增加光电转换效率0.15％～0.2％。并且在制备工艺过程中，通过分析各个工艺步骤及工艺参数对所制得的氮化硅薄膜的性能带来的影响，对大量的工艺步骤及工艺参数进行优化，得到了最优的制备工艺，使得采用本方法制备得到的第一层氮化硅薄膜、第二层氮化硅薄膜、第三层氮化硅薄膜的厚度分别为11-14nm、15-19nm、45-55nm，折射率分别为2.25-2.30、2.17-2.19、2.0-2.04，从而增强了减反射膜结构的钝化效果，降低了减反射膜对光的反射率，进而提高太阳能电池的转换效率。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。