物理冶金多晶硅太阳电池的钝化减反射结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及多晶硅太阳电池制备技术领域，特别涉及一种具有抗PID效应(电势诱导衰减)的物理冶金多晶硅太阳电池的钝化减反射结构。
【背景技术】
[0002]目前，世界范围内制备太阳能级多晶硅材料的主要技术路线有:改良西门子法，硅烷法，物理冶金法，其中改良西门子法需要在1100°C左右的高温条件下，利用高纯氢还原高纯三氯氢硅，使生成的多晶硅沉积在高纯硅芯上，但该方法存在设备工艺复杂、投资成本过高、能耗高、产能低、反应副产物难以处理等一系列问题，严重限制着光伏行业的发展;硅烷法就是将制得的硅烷(SiH4)提纯后，再进行热分解制备较高纯度多晶硅的技术，该方法生产效率高，具有低电耗、低成本的优点，但是唯一的缺点是安全性差，生产操作时危险性大，其次是产品纯度不高。并且以上两种方法在得到纯度较高的多晶硅后，又要重新熔融掺杂高纯硼(B)，这样就意味着能源的双重浪费。相比较而言物理冶金法提纯多晶硅，直接把硅材料中的硼提纯到所需纯度，并且具有生产周期短、能耗低、污染小、成本低、产能大的优点，作为一种生产低成本太阳能级多晶硅的新兴工艺，近年来一直是世界各国竞相研究的重点技术。
[0003]但在物理冶金多晶硅中，往往会存在较多的金属杂质和较高密度的晶界、位错等微缺陷，这些金属杂质和缺陷最终都有可能形成复合中心，导致材料少子寿命明显低于化学法提纯的多晶硅。为了提高物理冶金法提纯的多晶硅原始片的少子寿命，现在普遍采用的方法是，在制作太阳能电池前会对硅片进行950°C左右的中高温磷吸杂处理，但是这样会在硅体内产生新的缺陷，影响电池性能，降低其转换效率。
[0004]因此从电池制备方面考虑，良好的表面钝化已经成为制备高效物理冶金多晶硅电池必不可少的条件。目前，多晶硅太阳电池生产商主要利用氮化硅(SixNy)作为钝化减反射结构，这也是PV工业中仅有的可以在一步工艺条件下同时实现电池表面钝化、体钝化和表面减反射的材料。但是，SixNy-Si结构界面态密度高、界面应力大，并且氮化硅与硅表面的附着能力较差，又会影响电池表面的钝化效果。而且传统晶硅电池表面的SixNy钝化减反射结构层几乎都因折射率较低使得电池组件PID衰减较为严重。对于本身材料质量较差、漏电流较大的物理冶金多晶硅电池，PID现象往往会更加严重。更多的晶硅电池片生产商通过平衡提高减反层折射率和不降低电池效率的关系来开发具有抗PID衰减的电池片。为了追求PIDFree，都是采用高Si/N比率的SixNy提高钝化减反射结构层的折射率，导致晶硅电池转换效率较常规工艺降低1-2 %。
[0005]因此形成具有良好钝化效果、并能降低电池漏电流的钝化减反射结构显得尤为重要。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种物理冶金多晶硅太阳电池钝化减反射结构。
[0007]本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现:
[0008]一种物理冶金多晶硅太阳电池的钝化减反射结构，包括:
[0009]二氧化硅层，覆盖于所述太阳能电池的表面；
[0010]第一氮化硅层，覆盖于所述二氧化硅层的上表面；
[0011 ]第二氮化硅层，覆盖于所述第一氮化硅层的上表面；以及
[0012]第三氮化硅层，覆盖于所述第二氮化硅层的上表面。
[0013]在本实用新型的钝化减反射结构的一个实施方式中，所述第一氮化硅层的折射率大于所述第二氮化硅层的折射率，所述第二氮化硅层的折射率大于所述第三氮化硅层的折射率。
[0014]在本实用新型的钝化减反射结构的另一个实施方式中，所述二氧化硅层的折射率为1.45-1.50。
[0015]在本实用新型的钝化减反射结构的另一个实施方式中，所述二氧化硅层的厚度为2_10nmo
[0016]在本实用新型的钝化减反射结构的另一个实施方式中，所述第一氮化硅层的折射率为 2.30-2.60。
[0017]在本实用新型的钝化减反射结构的另一个实施方式中，所述第一氮化硅层的厚度为20_50nm。
[0018]在本实用新型的钝化减反射结构的另一个实施方式中，所述第二氮化硅层的折射率为 2.10-2.40。
[0019]在本实用新型的钝化减反射结构的另一个实施方式中，所述第二氮化硅层的厚度为5_30nm。
[0020]在本实用新型的钝化减反射结构的另一个实施方式中，所述第三氮化硅层的折射率为 1.90-2.30。
[0021]在本实用新型的钝化减反射结构的另一个实施方式中，所述第三氮化硅层的厚度为40_60nm。
[0022]在本实用新型的钝化减反射结构的另一个实施方式中，所述二氧化硅层、所述第一氮化硅层、所述第二氮化硅层以及所述第三氮化硅层的等效膜厚为72-88nm，总折射率为
2.00-2.20ο
[0023]本实用新型的钝化减反射结构应用于物理冶金多晶硅电池中，既能对电池表面起到良好的钝化减反射作用，提高电池少子寿命，降低电池因复合造成的效率损失;还能从电池工艺端有效降低电池漏电，同时还能增强电池抗腐蚀、防潮性能，延长电池的使用寿命。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的一个实施方式的钝化减反射结构的结构示意图。
[0025]其中，附图标记说明如下:
[0026]1.硅片；
[0027]2.二氧化硅层；
[0028]3.第一氮化硅层；
[0029]4.第二氮化硅层；
[0030]5.第三氮化硅层。
【具体实施方式】
[0031]下面根据具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步说明。本实用新型的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本实用新型。
[0032]下面具体介绍本实用新型优选实施例的钝化减反射结构。
[0033]如图1所示，本实用新型的钝化减反射结构，包括经制绒扩散去周边PN结后的硅片I，覆盖于硅片I表面的二氧化硅层2，覆盖于二氧化硅层2上表面的第一氮化硅层3，覆盖于第一氮化硅层3上表面的第二氮化硅层4，以及覆盖于第二氮化硅层4上表面的第三氮化硅层5。
[0034]本实用新型的钝化减反射结构，利用PECVD方法在二氧化硅层上沉积三层氮化硅层，制备的S12-SixNy叠层结构把二氧化硅与硅之间良好的界面性质及其优良的电学性能同氮化硅层的化学惰性和低渗透率结合了起来，形成稳定的钝化减反射结构。
[0035]硅片I为冶金法提纯的多晶硅硅片，但不限于此。
[0036]二氧化硅层2沉积在冶金多晶硅太阳能电池的表面上，其折射率为1.45-1.50，厚度为2-10nm，可通过在热硝酸液体中生长形成。由于Si02层较SixNy层有优良的导电性，底层引入S12层，可以将一部分富集的外来电荷引走，防止因电荷堆积而导致钝化减反射结构失效，而且S12钝化层也可以提高电池的Voc，明显降低电池反向漏电流，提高电池性能和转换效率，降低电池组件发生PID的风险。
[0037]第一氮化硅层3、第二氮化硅层4和第三氮化硅层5均为氮化硅(SixNy)减反射层，其中，SixNy可有多种不同的形式，例如y = 4，x = 3，或者其他的比例。
[0038]本实用新型的钝化减反射结构中，S12-Si界面态密度要比SixNy-Si界面态密度低，使S12-SixNy叠层既具有SixNy层的氢钝化效果，又具有较低的S12-Si界面态密度，综合了两者之间的优势，表现出更好的钝化与减反射效果。此外，二氧化硅的热膨胀系数比硅小，SixNy-S12界面的应力要比SixNy-Si界面小，SixNy-S12下面的S12层还可改善SixNy的附着力，形成一个连续的界面，这种界面在高温下有更好的热稳定性。
[0039]在电池表面的S12氧化膜上淀积氮化硅层，一方面阻止了外界的钠离子对器件的玷污，另一方面还能将氧化膜中已含有的钠转移到氮化硅膜中。另外，在二氧化硅膜中由于氧空位造成了大量的正电荷中心，而在氮化硅膜中存在负电荷中心，因此在复合SixNy-S12钝化膜中，S12膜中的正电荷就有可能被吸收到S12-SixN