一种高pid抗性多晶电池的钝化减反射膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及太阳电池领域，尤其是一种高PID抗性多晶电池的钝化减反射 膜。
【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的太阳电池是广大太阳 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] 传统太阳能多晶电池表面的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0 3氧化硅片表面， 生成较薄的SiOjl或PECVD法直接在硅片表面沉积一层SiO x薄膜，使电池具有一定的PID 抗性。
[0004] 另一方面，目前大规模生产中多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。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是：提供一种高PID抗性的高效多晶电池的钝化减 反射膜，这种钝化减反射膜能够降低反射率，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] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高PID抗性多晶电池的 钝化减反射膜，包括在单晶硅片衬底正面依次沉积的底层SiOx层、中间层SiOx层、中间层 SiNx层以及顶层SiNx层；所述的底层SiOx层、中间层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层 SiNx层的总膜厚为65~120nm，折射率为1. 9~2. 25 ;所述的中间层SiNx层的膜厚为10~ 50nm，折射率为2. 2~2. 4 ;所述的顶层SiNx层的膜厚为30~80nm，折射率为1. 9~2. 2 ; 所述的顶层SiNx层为单层或多层。
[0007] 进一步的说，本实用新型所述的底层SiOx层的膜厚为0. 2~2nm，折射率为 1. 48 ~1. 8〇
[0008] 再进一步的说，本实用新型所述的中间层SiOx层的膜厚为2~20nm，折射率为 1. 4 ~1. 8〇
[0009] 本实用新型的原理是：在底层引入两层SiOx薄膜，第一层SiOx薄膜采用高压电离 或紫外电离产生的〇 3或游离〇原子在单晶硅片衬底表面生成，该SiOjl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SiOjl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。第二层310 !￡薄膜采用PECVD法 N20、C02、02等含氧气体与SiH 4-起沉积，该SiOjl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SiOjl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。第三层单层高折射率氮化硅，折射 率较高，致密性较好，进一步提高膜层的钝化效果，还可以有效阻挡组件中游离的正电荷离 子进入结区，继续增强电池的抗PID衰减特性。顶层的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。
[0010] 本实用新型的有益效果是：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，极大的增加了多晶电池抗PID衰 减特性；高折射率SiNj莫的引入既可以增强膜层钝化效果，又可以有效的阻挡组件中的游 离带正电荷离子，有效提高多晶电池抗PID衰减特性；光学设计优化后的单层或多层不同 折射率SiNjl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。本实用新型高PID抗性的高效多晶电 池的钝化减反射膜基于传统多晶硅电池工艺，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】
[0011] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0012] 图1是本实用新型的优选实施例的结构示意图；
[0013] 图中：1、底层SiOx层；2、中间层SiO x层；3、中间层SiNx层；4、单层或多层SiNx层。
【具体实施方式】
[0014] 现在结合附图和优选实施例对本实用新型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实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关 的构成。
[0015] 如图1所示，一种高PID抗性多晶电池的钝化减反射膜，包括在单晶硅片衬底正 面依次沉积的底层SiOx层1、中间层SiOx层2、中间层SiNx层3以及顶层的单层或多层 SiNx层4 ;底层SiOx层、中间层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiNx层的总膜厚为65~ 120nm，折射率为1. 9~2. 25 ;中间层SiNx层的膜厚为10~50nm，折射率为2. 2~2. 4 ;顶 层SiNx层的膜厚为30~80nm，折射率为1. 9~2. 2。底层SiOx层的膜厚为0? 2~2nm，折 射率为1. 48~1. 8 ;中间层SiOx层的膜厚为2~20nm，折射率为1. 4~1. 8。
[0016] 实施例1
[0017] 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；
[0018] 2).采用高压电离或紫外电离氧气或压缩空气产生的03或游离0原子在刻蚀后多 晶硅片表面生成一层薄薄的致密SiOjl，折射率为1. 65,膜层厚度为0. 8nm ;
[0019] 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， 折射率为1. 65,膜层厚度为2nm ;再镀高折射率SiNjl，折射率为2. 20,膜层厚度为20nm ; 最后镀单层SiNjl，折射率为2. 05，膜厚为60nm ;
[0020] 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；
[0021] 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:
[0022] 表1本实施例获得的太阳能电池的光电转换效率及PID
[0023]
【主权项】
1. 一种高PID抗性多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 依次沉积的底层SiOx层、中间层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiNx层；所述的底层 SiOx层、中间层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiNx层的总膜厚为65~120nm，折射率 为1. 9~2. 25 ;所述的中间层SiNx层的膜厚为10~50nm，折射率为2. 2~2. 4 ;所述的顶 层SiNx层的膜厚为30~80nm，折射率为1. 9~2. 2 ;所述的顶层SiNx层为单层或多层。
2. 如权利要求1所述的一种高PID抗性多晶电池的钝化减反射膜及其制备工艺，其特 征在于：所述的底层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抗性多晶电池的钝化减反射膜及其制备工艺，其特 征在于：所述的中间层SiOx层的膜厚为2~20nm，折射率为1. 4~1. 8。
【专利摘要】本实用新型涉及一种高PID抗性多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底层SiOx层、中间层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiNx层；所述的底层SiOx层、中间层SiOx层、中间层SiNx层以及顶层SiNx层的总膜厚为65～120nm，折射率为1.9～2.25；所述的中间层SiNx层的膜厚为10～50nm，折射率为2.2～2.4；所述的顶层SiNx层的膜厚为30～80nm，折射率为1.9～2.2；所述的顶层SiNx层为单层或多层。采用本实用新型这种钝化减反射膜能够降低反射率，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。
【IPC分类】H01L31-18, H01L31-0216
【公开号】CN204596799
【申请号】CN201520155435
【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8月26日
【申请日】2015年3月19日