本实用新型涉及太阳能电池技术领域,特别是涉及一种太阳能电池的减反射膜生产设备、减反射膜及太阳能电池。
背景技术:
太阳能电池为一种通过吸收太阳光而将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。相对于普通电池和可循环充电电池来说,太阳能电池更加节能环保,因而太阳能电池被广泛地关注和研究。
投射到太阳能电池上的太阳光只有部分透射入电池内部被转化成电能,而另一部分则被电池表面反射。因此,需要最大限度的降低太阳能电池的反射。目前,主要通过PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等离子体增强化学的气相沉积法)系统在硅片表面镀制减反射膜,以降低太阳能电池对太阳光的反射。然而,现有的PECVD系统生产的减反射膜不均匀以及减反射膜表面有色差,进而导致太阳能电池片的色差返工片的比例增加,严重制约了生产产能,影响经济效益。
技术实现要素:
基于此,有必要提供一种太阳能电池的减反射膜生产设备、太阳能电池的减反射膜及太阳能电池。该太阳能电池的减反射膜生产设备能够制备具有较低色差的太阳能电池的减反射膜。
一种太阳能电池的减反射膜的生产设备,包括:
第一镀膜腔,能够在待镀膜硅片的表面镀制厚度为12nm~22nm且折射率为2.3~2.6的第一氮化硅层;
第二镀膜腔,与所述第一镀膜腔连接,所述第二镀膜腔能够在所述第一氮化硅层的表面镀制厚度为30nm~35nm且折射率为2.1~2.3的第二氮化硅层;
第三镀膜腔,与所述第二镀膜腔连接,所述第三镀膜腔能够在所述第二氮化硅层的表面镀制厚度为30nm~40nm且折射率为2.0~2.1的第三氮化硅层;
第一气体混合器,包括第一混合腔和部分收容于所述第一混合腔的第一搅拌部,所述第一混合腔与所述第一镀膜腔连通,以向所述第一镀膜腔通入混合均匀的气体;
第二气体混合器,包括第二混合腔和部分收容于所述第二混合腔的第二搅拌部,所述第二混合腔与所述第二镀膜腔连通,以向所述第二镀膜腔通入混合均匀的气体;及
第三气体混合器,包括第三混合腔和部分收容于所述第三混合腔的第三搅拌部,所述第三混合腔与所述第三镀膜腔连通,以向所述第三镀膜腔通入混合均匀的气体。
上述太阳能电池的减反射膜的生产设备包括依次连接的第一镀膜腔、第二镀膜腔与第三镀膜腔,分别用于镀制依次层叠的第一氮化硅层、第二氮化硅层及第三氮化硅层,三个镀膜腔内分步镀制三层厚度和折射率不同的氮化硅层,避免了各层氮化硅层在镀制过程中的相互干扰,保证各层氮化硅层镀制工艺的稳定性,既增加减反射膜对太阳光的透过,保证太阳能电池的光电转换效率,又有效地避免减反射膜的色差,进而降低太阳能电池的色差返片率,同时上述太阳能电池还包括第一气体混合器、第二气体混合器及第三气体混合器,分别与三个镀膜腔相通,能够使待反应气体在进入镀膜腔之前混合均匀,得到稳定的混合气体,以保证各层氮化硅层的折射率的稳定性,进一步避免因反应气体混合不均匀导致减反射膜出现色差的问题。
在其中一个实施例中,所述第一镀膜腔、所述第二镀膜腔及所述第三镀膜腔均设置清扫气体入口,以使清扫气体能够经所述清扫气体入口进入并清扫所述第一镀膜腔、所述第二镀膜腔及所述第三镀膜腔。
在其中一个实施例中,所述第一镀膜腔、所述第二镀膜腔及所述第三镀膜腔均开设反应气体入口,所述第一混合腔、所述第二混合腔及所述第三混合腔分别与所述第一镀膜腔的所述反应气体入口、所述第二镀膜腔的所述反应气体入口及所述第三镀膜腔的所述反应气体入口连通。
在其中一个实施例中,所述第一混合腔间隔开设第一氨气入口及第一硅烷入口,氨气和硅烷分别经所述第一氨气入口及所述第一硅烷入口进入所述第一混合腔,所述第一氨气入口与所述第一硅烷入口呈相交设置;
所述第二混合腔间隔开设第二氨气入口及第二硅烷入口,所述氨气和所述硅烷分别经所述第二氨气入口及所述第二硅烷入口进入所述第二混合腔,所述第二氨气入口与所述第二硅烷入口呈相交设置;及
所述第三混合腔间隔开设第三氨气入口及第三硅烷入口,所述氨气和所述硅烷分别经所述第三氨气入口及所述第三硅烷入口进入所述混合腔,所述第三氨气入口与所述第三硅烷入口呈相交设置。
在其中一个实施例中,所述第一氨气入口的轴线及所述第一硅烷入口的轴线呈45°~90°夹角设置;
所述第二氨气入口的轴线及所述第二硅烷入口的轴线呈45°~90°夹角设置;及
所述第三氨气入口的轴线及所述第三硅烷入口的轴线呈45°~90°夹角设置。
一种太阳能电池的减反射膜,包括:
第一氮化硅层,所述第一氮化硅层层叠于硅片的表面,所述第一氮化硅层的厚度为12nm~22nm,所述第一氮化硅层的折射率为2.3~2.6;
第二氮化硅层,所述第二氮化硅层层叠于所述第一氮化硅层远离所述硅片的一侧,所述第二氮化硅层的厚度为30nm~35nm,所述第二氮化硅层的折射率为2.1~2.3;及
第三氮化硅层,所述第三氮化硅层层叠于所述第二氮化硅层远离所述第一氮化硅层的一侧,所述第三氮化硅层的厚度为30nm~40nm,所述第三氮化硅层的折射率为2.0~2.1。
在其中一个实施例中,所述减反射膜的等效膜厚为78nm~87nm,所述减反射膜的等效折射率为2.08~2.12。
一种太阳能电池,包括上述实施例任一项所述的减反射膜。
在其中一个实施例中,还包括硅片,所述第一氮化硅层层叠于所述硅片的表面。
在其中一个实施例中,所述硅片的厚度为180μm~200μm。
附图说明
图1为一实施方式的太阳能电池的减反射膜的生产设备的结构示意图;
图2为图1的太阳能电池的减反射膜的生产设备的第一镀膜腔的结构示意图;
图3为图1的太阳能电池的减反射膜的生产设备的气体混合器的结构示意图;
图4为一实施方式的太阳能电池的结构示意图;
图5为实施例1、实施例5与实施例7的太阳能电池的减反射膜的反射率对比图;
图6为实施例1和实施例5的太阳能电池片的相机拍摄的对比图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。
如图1和图2所示,一实施方式的太阳能电池的减反射膜的生产设备10包括硅片载体100、上料装置200、镀膜装置300及下料装置400。
硅片载体100用于承载待镀膜硅片。
在其中一个实施方式中,硅片载体100为石墨舟。具体地,硅片载板为具有网格的平面载体,待镀膜硅片收容于网格中。进一步的,硅片载板为具有网格的平面石墨载体。
在其中一个实施方式中,待镀膜的硅片为经过扩散处理、湿法蚀刻后的硅片。
上料装置200用于向镀膜装置300供应待镀膜的硅片。上料装置200具有抓取机构(图未示)和传送机构(图未示)。抓取机构能够抓取待镀膜的硅片。传送机构与抓取机构连接,传送机构能够传送抓取机构,以使抓取机构携带待镀膜的硅片至镀膜装置300。在其中一个实施方式中,传送机构能够伸缩运动、旋转运动或伸缩和旋转运动。
请一并参阅图3,镀膜装置300包括进料腔310、第一镀膜腔320、第二镀膜腔330、第三镀膜腔340、卸料腔350、第一气体混合器360、第二气体混合器(图未示)、第三气体混合器(图未示)及传送器(图未示)。进料腔310、第一镀膜腔320、第二镀膜腔330、第三镀膜腔340、卸料腔350依次连接。进料腔310内设置有等离子体清洗器(图未示),以等离子清洗待镀膜硅片,从而清除待镀膜硅片上残留的油污或有机物等脏污。通过在进料腔310中设置等离子体清洗器能够避免因油污或有机物等脏污导致镀制减反射膜后的硅片出现中心发白或色差,进而减少色差返工片的数量。
第一镀膜腔320能够在待镀膜硅片的表面镀制厚度为12nm~22nm且折射率为2.3~2.6的第一氮化硅层。第一镀膜腔320开设反应气体入口321,待反应气体经反应气体入口321进入第一镀膜腔320。在图示实施方式中,反应气体入口321开设于第一镀膜腔320的一侧,且反应气体入口321与装载有待镀膜硅片的硅片载体100相对,以使待反应气体能够直接反应并于待镀膜硅片上形成减反射膜。进一步地,反应气体入口321为多个,多个反应气体入口321均匀分布于第一镀膜腔320的一侧,且多个反应气体入口321均与装载有待镀膜硅片的硅片载体100相对。其中,待反应气体包括氨气和硅烷。
第一镀膜腔320开设清扫气体入口322。在图示实施方式中,清扫气体入口322开设于第一镀膜腔320靠近反应气体入口321的一侧,且与反应气体入口321间隔设置。在待镀膜硅片放入第一镀膜腔320中进行减反射膜镀制前,通过向清扫气体入口322通入清扫气体,对第一镀膜腔320及待镀膜硅片进行吹扫,以保证第一镀膜腔320的洁净,并除去待镀膜硅片表面的碎屑、灰尘等脏污,以避免因碎屑、灰尘等脏污导致镀制减反射膜后的硅片出现色差,提高镀减反射膜的合格率,进而提高制作太阳能电池的合格率。
进一步地,清扫气体入口322为多个,多个清扫气体入口322均匀分布于第一镀膜腔320靠近反应气体入口321的一侧。在其中一个实施方式中,清扫气体为压缩氮气。
第一镀膜腔320开设排出口323,能够将碎屑、灰尘等脏污经排出口323排出。在图示实施方式中,排出口323开设于第一镀膜腔320远离反应气体入口321的一侧。进一步地,排出口323为多个,多个排出口323均匀分布于第一镀膜腔320远离反应气体入口321的一侧。
第一镀膜腔320设置压力检测器324,压力检测器324用于监测第一镀膜腔320内的气体压力。在图示实施方式中,压力检测器324为压力传感器,压力检测器324设置于第一镀膜腔320靠近反应气体入口321的一侧,且与反应气体入口321间隔设置。
第一镀膜腔320设置有加热件325,加热件325收容于第一镀膜腔320内。在图示实施方式中,加热件325为多个,多个加热件325固定收容于第一镀膜腔320的内侧,以使第一镀膜腔320中的温度达到待反应气体的反应温度,进而能够于待镀膜硅片上形成减反射膜。
进一步地,第一镀膜腔320设置有等离子源326,等离子源326收容于第一镀膜腔320内。等离子源326能够释放等离子体,以解离待反应气体,进而使待反应气体发生反应而于待镀膜硅片上形成减反射膜。在图示实施方式中,等离子源326为多个,多个等离子源326间隔且固定地收容于第一镀膜腔320的内侧,且与装载有待镀膜硅片的硅片载体100相对,以便于使待镀膜硅片附近的反应气体发生反应而直接形成减反射膜。在图示实施方式中,等离子源326通过射频溅射的方式发射等离子,射频溅射功率为6400Watt~6800Watt。
进一步地,第一镀膜腔320与进料腔310真空连接。具体地,第一镀膜腔320与进料腔310经第一管道327连接,第一管道327连接有第一真空泵328,以保证第一镀膜腔320的真空度,进而保证第一氮化硅层镀制时所需要的真空环境。
第二镀膜腔330与第一镀膜腔320连接,第二镀膜腔330能够在第一氮化硅层的表面镀制厚度为30nm~35nm且折射率为2.1~2.3的第二氮化硅层。进一步地,第二镀膜腔330的结构与第一镀膜腔320的结构相同,且第二镀膜腔330与第一镀膜腔320真空连接。具体地,第二镀膜腔330与第一镀膜腔320经第二管道331连接,第二管道331连接有第二真空泵332,以保证第二镀膜腔330的真空度,进而保证第二氮化硅层镀制时所需要的真空环境。
第三镀膜腔340与第二镀膜腔330连接,第三镀膜腔340能够在第二氮化硅层的表面镀制厚度为30nm~40nm且折射率为2.0~2.1的第三氮化硅层。进一步地,第三镀膜腔340的结构与第二镀膜腔330的结构相同,第三镀膜腔340与第二镀膜腔330真空连接。具体地,第三镀膜腔340与第二镀膜腔330经第三管道341连接,第三管道341连接有第三真空泵342,以保证第三镀膜腔340的真空度,进而保证第三氮化硅层镀制时所需要的真空环境。
卸料腔350用于转移镀制减反射膜的硅片。卸料腔350与第一镀膜腔320连接。具体地,卸料腔350与第三镀膜腔340真空连接。更具体地,卸料腔350与第三镀膜腔340经第四管道351连接,第四管道351连接有第四真空泵352,以进一步保证第三镀膜腔340具有一定地真空度。
第一气体混合器360用于混合气体并向第一镀膜腔320通入混合均匀的气体。第一气体混合器360包括第一混合腔361及第一搅拌部363。在图示实施方式中,第一混合腔361大致为圆柱体形,具有相对的顶部和底部。第一混合腔361开设有间隔的第一氨气入口3611及第一硅烷入口3613。氨气和硅烷能够分别经第一氨气入口3611及第一硅烷入口3613进入第一混合腔361内。
进一步地,第一氨气入口3611及第一硅烷入口3613呈相交设置,以使氨气与硅烷两股气流能够形成连续撞击流,使得氨气与硅烷之间的传质效率提高,进而促进氨气与硅烷的混合。在图示实施方式中,第一氨气入口3611开设于第一混合腔361的顶部,第一硅烷入口3613开设于第一混合腔361的侧壁且靠近第一氨气入口3611设置,以使第一氨气入口3611及第一硅烷入口3613呈相交设置。优选地,第一氨气入口3611的轴线及第一硅烷入口3613的轴线呈45°~90°夹角设置。进一步地,第一氨气入口3611及第一硅烷入口3613分别设置氨气流量控制器与硅烷流量控制器,通过调整氨气流量控制器与硅烷流量控制器,以设置硅烷与氨气的比例,进而得到不同折射率的氮化硅膜层。
第一混合腔361设置有排气管3615,排气管3615与第一混合腔361、第一镀膜腔320连通,以便于将第一混合腔361中混合均匀的待反应气体输送入第一镀膜腔320。在图示实施方式中,排气管3615连接于第一混合腔361的底部,且与第一镀膜腔320的反应气体入口321连通,以使待反应气体在第一混合腔361中混匀后经排气管3615与反应气体入口321进入第一镀膜腔320。
第一搅拌部363用于使第一混合腔361中的氨气和硅烷充分混匀。第一搅拌部363包括搅拌杆3631、搅板浆3633及电机3635。搅拌杆3631收容于第一混合腔361中,且搅拌杆3631的一端可转动地连接于固定于第一混合腔361的顶部。在图示实施方式中,搅拌杆3631为可伸缩结构。
搅拌浆3633收容于第一混合腔361内,且固定于搅拌杆3631的另一端,以使搅拌浆3633能够随搅拌杆3631相对于第一混合腔361转动。其中,搅拌浆3633为斜叶开启涡轮浆或弯叶开启涡轮浆。在图示实施方式中,搅拌浆3633共有三个,三个搅拌浆3633间隔设置于搅拌杆3631的另一端。当然,需要说明的是,搅拌浆3633的数量不限于两个,也可以为一个,还可以为四个,根据实际情况进行设置。
电机3635用于驱动搅拌杆3631。电机3635固定于第一混合腔361顶部,且位于第一混合腔361的外侧。电机3635与搅拌杆3631远离搅拌浆3633的一端连接,以驱动搅拌杆3631转动并带动搅拌浆3633转动,以使氨气和硅烷混合均匀。
第二气体混合器的结构与第一气体混合器360的结构相同,第二气体混合器包括第二混合腔(图未示)和部分收容于第二混合腔的第二搅拌部(图未示),第二混合腔与第二镀膜腔330连通,以向第二镀膜腔330通入混合均匀的气体,进而避免因待反应气体混合不均匀导致减反射膜出现发白或色差等问题。具体地,第二混合腔与第二镀膜腔330的反应气体入口连通。进一步地,第二混合腔的第二氨气入口(图未示)及第二硅烷入口(图未示)呈相交设置。具体地,第二氨气入口的轴线及第二硅烷入口的轴线呈45°~90°夹角设置。
第三气体混合器的结构与第一气体混合器360的结构相同,第三气体混合器包括第三混合腔(图未示)和部分收容于第三混合腔的第三搅拌部(图未示),第三混合腔与第三镀膜腔340连通,以向第三镀膜腔340通入混合均匀的气体,进而避免因待反应气体混合不均匀导致减反射膜出现发白或色差等问题。具体地,第三混合腔与第三镀膜腔330的反应气体入口连通。进一步地,第三混合腔的第三氨气入口(图未示)及第三硅烷入口(图未示)呈相交设置。具体地,第三氨气入口的轴线及第三硅烷入口的轴线呈45°~90°夹角设置。
进一步地,第一气体混合器360的硅烷的流量为900SCCM~960SCCM,氨气的流量为3.8slm~4.2slm,沉积时间为80秒~120秒。第二气体混合器的硅烷的流量为720SCCM~800SCCM,氨气的流量为5.8slm~6.2slm,沉积时间为220秒~250秒。第三气体混合器的硅烷的流量为580SCCM~680SCCM,氨气的流量为6.5slm~6.8slm,沉积时间为230秒~280秒。
传送器包括传送辊与传动电机。传送辊为多个,多个传送辊间隔安装于进料腔310、第一镀膜腔320、第二镀膜腔330、第三镀膜腔340及卸料腔350。传动电机驱动传送辊转动,以将载有待镀膜硅片的硅片载体100经进料腔310依次传送至第一镀膜腔320、第二镀膜腔330、第三镀膜腔340及卸料腔350。
下料装置400用于转移镀制减反射膜后的硅片。下料装置400具有抓取机构(图未示)和传送机构(图未示)。抓取机构能够抓取待镀膜的硅片。传送机构与抓取机构连接,传送机构能够传送抓取机构,以使抓取机构将镀制减反射膜后的硅片转移出卸料腔350。在其中一个实施方式中,传送机构能够伸缩运动、旋转运动或伸缩和旋转运动。
上述实施方式的太阳能电池的减反射膜的生产设备10至少具有如下优点:
上述太阳能电池的减反射膜的生产设备10包括依次连接的第一镀膜腔320、第二镀膜腔330与第三镀膜腔340,分别用于镀制依次层叠的第一氮化硅层、第二氮化硅层及第三氮化硅层,三个镀膜腔内分步镀制三层厚度和折射率不同的氮化硅层,避免了各层氮化硅层在镀制过程中的相互干扰,保证各层氮化硅层镀制工艺的稳定性,既能够增加减反射膜对太阳光的透过,保证太阳能电池的光电转换效率,又能够有效地避免减反射膜的色差,进而降低太阳能电池的色差返片率,同时上述太阳能电池包括第一气体混合器360、第二气体混合器及第三气体混合器,分别与第一镀膜腔320、第二镀膜腔330与第三镀膜腔340相通,能够使待反应气体在进入第一镀膜腔320、第二镀膜腔330与第三镀膜腔340之前混合均匀,得到稳定的混合气体,以保证各层氮化硅层的折射率的稳定性,进一步避免因反应气体混合不均匀导致减反射膜出现色差的问题。
可以理解,第一氨气入口3611与第一硅烷入口3613的位置不限于上述位置,第一硅烷入口3613也可以开设于第一混合腔361的顶部,相应地,第一氨气入口3611也可以开设于第一混合腔361的侧壁且靠近第一氨气入口3611设置,以使第一氨气入口3611及第一硅烷入口3613呈相交设置。
可以理解,上料装置200和下料装置400均可以省略。当上料装置200和下料装置400省略时,可以利用人力将待镀膜的硅片和镀制减反射膜的硅片分别转移至进料腔310与卸料腔350。
此外,本实用新型还提供一种太阳能电池。如图4所示,一实施方式的太阳能电池500包括硅片510及减反射膜520。
硅片510为太阳能电池500的主体,能够将太阳光转换成电能。
在其中一个实施例中,硅片510为经过制绒、扩散、蚀刻后的硅片。
在其中一个实施例中,硅片510为多晶硅片。
在其中一个实施例中,硅片510的厚度为180μm~200μm。
减反射膜520包括依次层叠的第一氮化硅层521、第二氮化硅层523及第三氮化硅层525。
第一氮化硅层521层叠于硅片510的表面,第一氮化硅层521的厚度为12nm~22nm,第一氮化硅层521的折射率为2.3~2.6。第一氮化硅层521因底层硅氮比较高且射频功率较低,沉积的氮化硅膜层致密,其含有的H能够钝化硅片表面及硅片内部的复合中心,增加太阳能电池的少子寿命。
在其中一个实施例中,第一氮化硅层521为SiNx层,其中,x的值由成膜时硅烷和氨气的比例决定。
第二氮化硅层523层叠于第一氮化硅层521远离硅片510的一侧,第二氮化硅层523的厚度为30nm~35nm,第二氮化硅层523的折射率为2.1~2.3。该层的折射率较第一层低,相当于一个缓冲层。通过设置第二氮化硅层523,能够降低因第一氮化硅层521的高折射率产生的高消光系数,减少第一氮化硅层521与第三氮化硅层130之间的界面反射。
在其中一个实施例中,第二氮化硅层523为SiNy层,其中,y的值由成膜时硅烷和氨气的比例决定。
第三氮化硅层525层叠于第二氮化硅层523远离第一氮化硅层521的一侧,第三氮化硅层525的厚度为30nm~40nm,第三氮化硅层525的折射率为2.0~2.1。
在其中一个实施例中,第三氮化硅层525为SiNz层,其中,z的值由成膜时硅烷和氨气的比例决定。
在其中一个实施例中,减反射膜520的等效膜厚为78nm~87nm,减反射膜520的等效折射率为2.08~2.12。
上述太阳能电池500包括硅片510与减反射膜520,减反射膜520包括依次层叠的第一氮化硅层521、第二氮化硅层523及第三氮化硅层525,各层氮化硅层的厚度与折射率设计合理,既能够增加太阳能电池10对太阳光的透过,保证太阳能电池500的光电转换效率,又能够有效地避免太阳能电池10的发白现象,降低太阳能电池500的色差。
此外,还提供一实施方式的太阳能电池500的减反射膜520的制备方法,包括如下操作S110~S130:
S110、提供硅片510。
在其中一个实施例中,硅片510为经过制绒、扩散、蚀刻后的硅片。
在其中一个实施例中,硅片510为多晶硅片。
S120、在硅片510的表面制备第一氮化硅层521。
具体地,在硅片510的表面镀制第一氮化硅层521,硅烷的流量为900SCCM~960SCCM,氨气的流量为3.8slm~4.2slm,沉积时间为80秒~120秒。通过调整硅烷与氨气的流量、沉积时间能够降低第一氮化硅层521的内应力,防止硅片510中心凸起。
在其中一个实施例中,制备第一氮化硅层521的工作压强为1700mTorr~1900mTorr。该工作压强能够使气体分布均匀。
在其中一个实施例中,制备第一氮化硅层521的方法为PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等离子体增强化学的气相沉积法)。
在其中一个实施例中,制备第一氮化硅层521的方式为溅射,溅射的功率为6400Watt~6800Watt。该射频功率既有利于减少高能量粒子对硅片的损伤,也能够避免第一氮化硅层521沉积过快而造成局部沉积不均匀的问题,最终得到沉积均匀的第一氮化硅层521。
S130、在第一氮化硅层521远离硅片510的一侧制备第二氮化硅层523。
具体地,在第一氮化硅层521远离硅片510的一侧镀制第二氮化硅层523,硅烷的流量为720SCCM~800SCCM,氨气的流量为5.8slm~6.2slm,沉积时间为220秒~250秒。
在其中一个实施例中,制备第二氮化硅层523的工作压强为1700mTorr~1900mTorr。该工作压强能够使气体分布均匀。
在其中一个实施例中,制备第二氮化硅层523的方法为PECVD。
在其中一个实施例中,制备第二氮化硅层523的方式为溅射,溅射的功率为6400Watt~6800Watt。该射频功率能够使第二氮化硅层523更加均匀地沉积。
S140、在第二氮化硅层523远离第一氮化硅层521的一侧制备第三氮化硅层525。
具体地,在第二氮化硅层523远离第一氮化硅层521的一侧镀制第三氮化硅层525,硅烷的流量为580SCCM~680SCCM,氨气的流量为6.5slm~6.8slm,沉积时间为230秒~280秒。
在其中一个实施例中,制备第三氮化硅层525的工作压强为1700mTorr~1900mTorr。该工作压强能够使气体分布均匀。
在其中一个实施例中,制备第三氮化硅层525的方法为PECVD。
在其中一个实施例中,制备第三氮化硅层525的方式为溅射,溅射的功率为6400Watt~6800Watt。该射频功率能够使第三氮化硅层525更加均匀地沉积。
上述实施方式的太阳能电池500的减反射膜520的制备方法通过适当降低第一氮化硅层521的硅氮比,以降低第一氮化硅层521沉积过程中的产生的内应力,避免硅片510凸起而导致太阳能电池500出现发白现象,从而降低太阳电池500色差。同时较高的工作压强能够使得气体均匀分布,适当地提高溅射频率能够使各层氮化硅层能够沉积的更加均匀,进而降低色差反片比例。此外,上述制备方法工艺简单,操作方便。
以下为具体实施例。
以下实施例如未说明,太阳能电池的减反射膜均采用上述实施方式的太阳能电池的减反射膜的生产设备10。
实施例1
本实施例的太阳能电池的制备过程如下:
(1)在硅片的表面镀制12nm且折射率为2.3的第一氮化硅层,硅烷的流量为900SCCM,氨气的流量为4.2slm,沉积时间为80秒,工作压强为1700mTorr,溅射的功率为6400Watt。
(2)在第一氮化硅层远离硅片的一侧镀制30nm且折射率为2.1的第二氮化硅层,硅烷的流量为720SCCM,氨气的流量为5.8slm,沉积时间为240秒,工作压强为1700mTor,溅射的功率为6400Watt。
(3)在第二氮化硅层远离第一氮化硅层的一侧镀制40nm且折射率为2.0的第三氮化硅层,再经过丝网印制、测试分选,得到太阳能电池,硅烷的流量为580SCCM,氨气的流量为6.5slm,沉积时间为275秒,工作压强为1700mTorr,溅射的功率为6400Watt。
本实施例的太阳能电池的结构为:硅片(180μm)/第一氮化硅层(12nm)/第二氮化硅层(30nm)/第三氮化硅层(40nm)(上述结构中“/”代表层叠)。
实施例2
本实施例的太阳能电池的制备过程如下:
(1)在硅片的表面镀制22nm且折射率为2.6的第一氮化硅层,硅烷的流量为960SCCM,氨气的流量为3.8slm,沉积时间为120秒,工作压强为1900mTorr,溅射的功率为6400Watt。
(2)在第一氮化硅层远离硅片的一侧镀制30nm且折射率为2.2的第二氮化硅层,硅烷的流量为800SCCM,氨气的流量为6.2slm,沉积时间为220秒,工作压强为1700mTor,溅射的功率为6800Watt。
(3)在第二氮化硅层远离第一氮化硅层的一侧镀制30nm且折射率为2.1的第三氮化硅层,再经过丝网印制、测试分选,得到太阳能电池,硅烷的流量为680SCCM,氨气的流量为6.5slm,沉积时间为245秒,工作压强为1900mTorr,溅射的功率为6800Watt。
本实施例的太阳能电池的结构为:硅片(200μm)/第一氮化硅层(22nm)/第二氮化硅层(30nm)/第三氮化硅层(30nm)(上述结构中“/”代表层叠)。
实施例3
本实施例的太阳能电池的制备过程如下:
(1)在硅片的表面镀制12nm且折射率为2.6的第一氮化硅层,硅烷的流量为960SCCM,氨气的流量为3.8slm,沉积时间为80秒,工作压强为1900mTorr,溅射的功率为6800Watt。
(2)在第一氮化硅层远离硅片的一侧镀制35nm且折射率为2.3的第二氮化硅层,硅烷的流量为800SCCM,氨气的流量为5.8slm,沉积时间为250秒,工作压强为1900mTor,溅射的功率为6400Watt。
(3)在第二氮化硅层远离第一氮化硅层的一侧镀制30nm且折射率为2.0的第三氮化硅层,再经过丝网印制、测试分选,得到太阳能电池,硅烷的流量为580SCCM,氨气的流量为6.8slm,沉积时间为230秒,工作压强为1900mTorr,溅射的功率为6800Watt。
本实施例的太阳能电池的结构为:硅片(180μm)/第一氮化硅层(12nm)/第二氮化硅层(35nm)/第三氮化硅层(30nm)(上述结构中“/”代表层叠)。
实施例4
本实施例的太阳能电池的制备过程如下:
(1)在硅片的表面镀制18nm且折射率为2.4的第一氮化硅层,硅烷的流量为920SCCM,氨气的流量为4.0slm,沉积时间为100秒,工作压强为1800mTorr,溅射的功率为6600Watt。
(2)在第一氮化硅层远离硅片的一侧镀制32nm且折射率为2.1的第二氮化硅层,硅烷的流量为720SCCM,氨气的流量为6.2slm,沉积时间为220秒,工作压强为1700mTor,溅射的功率为6800Watt。
(3)在第二氮化硅层远离第一氮化硅层的一侧镀制40nm且折射率为2.0的第三氮化硅层,再经过丝网印制、测试分选,得到太阳能电池,硅烷的流量为580SCCM,氨气的流量为6.8slm,沉积时间为280秒,工作压强为1700mTorr,溅射的功率为6400Watt。
本实施例的太阳能电池的结构为:硅片(190μm)/第一氮化硅层(18nm)/第二氮化硅层(32nm)/第三氮化硅层(40nm)(上述结构中“/”代表层叠)。
实施例5
本实施例的太阳能电池的制备过程如下:
(1)在硅片的表面镀制15nm且折射率为2.4的第一氮化硅层,硅烷的流量为920SCCM,氨气的流量为4.0slm,沉积时间为175秒,工作压强为1600mTorr,溅射的功率为6800Watt。
(2)在第一氮化硅层远离硅片的一侧镀制25nm且折射率为2.1的第二氮化硅层,硅烷的流量为700SCCM,氨气的流量为5.60slm,沉积时间为235秒,工作压强为1600mTor,溅射的功率为6800Watt。
(3)在第二氮化硅层远离第一氮化硅层的一侧镀制40nm且折射率为2.0的第三氮化硅层,再经过丝网印制、测试分选,得到太阳能电池,硅烷的流量为580SCCM,氨气的流量为6.8slm,沉积时间为255秒,工作压强为1700mTorr,溅射的功率为7200Watt。
本实施例的太阳能电池的结构为:硅片(180μm)/第一氮化硅层(15nm)/第二氮化硅层(25nm)/第三氮化硅层(40nm)(上述结构中“/”代表层叠)。
实施例6
本实施例的太阳能电池的制备过程如下:
(1)在硅片的表面镀制26nm且折射率为2.8的第一氮化硅层,硅烷的流量为1020SCCM,氨气的流量为3.8slm,沉积时间为170秒,工作压强为1700mTorr,溅射的功率为7200Watt。
(2)在第一氮化硅层远离硅片的一侧镀制20nm且折射率为2.4的第二氮化硅层,硅烷的流量为768SCCM,氨气的流量为5.86slm,沉积时间为140秒,工作压强为1700mTorr,溅射的功率为7200Watt。
(3)在第二氮化硅层远离第一氮化硅层的一侧镀制38nm且折射率为2.1的第三氮化硅层,再经过丝网印制、测试分选,得到太阳能电池,硅烷的流量为680SCCM,氨气的流量为6.5slm,沉积时间为245秒,工作压强为1700mTorr,溅射的功率为7200Watt。
本实施例的太阳能电池的结构为:硅片(200μm)/第一氮化硅层(26nm)/第二氮化硅层(20nm)/第三氮化硅层(38nm)(上述结构中“/”代表层叠)。
实施例7
本实施例的太阳能电池的制备过程如下:
(1)在硅片的表面镀制18nm且折射率为2.3第一氮化硅层,硅烷的流量为900SCCM,氨气的流量为3.8slm,沉积时间为150秒,工作压强为1600mTorr,溅射的功率为6400Watt。
(2)在第一氮化硅层远离硅片的一侧镀制60nm且折射率为2.1的第二氮化硅层,再经过丝网印制、测试分选,得到太阳能电池,硅烷的流量为780SCCM,氨气的流量为6.5slm,沉积时间为480秒,工作压强为1600mTor,溅射的功率为6400Watt。
本实施例的太阳能电池的结构为:硅片(180μm)/第一氮化硅层(12nm)/第二氮化硅层(30nm)(上述结构中“/”代表层叠)。
测试:
(1)采用Halm高精度I-V测试系统测定实施例1~7的太阳能电池片的Uoc(开路电压)、Isc(短路电流)、Rs(串联电阻)和Rsh(并联电阻)。将测定得到的Uoc(开路电压)和Isc(短路电流)均带入公式1中,分别计算实施例1~7的太阳能电池片的FF(填充因子,%)。将测定得到的Uoc(开路电压)、Isc(短路电流)和推算出的FF(填充因子,%)带入公式2计算实施例1~7的太阳能电池片的Eta(光电转换效率,%)。
其中,用测定得到的Uoc(开路电压)和Isc(短路电流)计算FF(填充因子,%)和Pmax(太阳能电池片的最佳输出功率,w)的公式1如下:
FF=Pmax×10^8/(Uoc×Isc)公式1
公式1中,FF为太阳能电池片的光电填充因子(%),Uoc为太阳能电池片的开路电压(mV),Isc为太阳能电池片的短路电流(mA)。
其中,用测定得到的Uoc(开路电压)、Isc(短路电流)和推算出的FF(填充因子,%)计算出Eta(光电转换效率,%)的公式2如下:
Eta=Uoc×Isc×FF×100/(Pmax×S×10^6)公式2
公式2中,Eta为太阳能电池片的光电转换效率(%),Pmax为太阳能电池片的最佳输出功率(w),Uoc为太阳能电池片的开路电压(mV),Isc为太阳能电池片的短路电流(mA),S为太阳能电池片的面积(mm2)。
其中,实施例1~7的太阳能电池片Uoc(开路电压)、Isc(短路电流)、Rs(串联电阻)、Rsh(并联电阻)、FF(填充因子)和Eta(光电转化效率)详见表1。
表1表示的是实施例1~7的太阳能电池片的Uoc(开路电压)、Isc(短路电流)、Rs(串联电阻)、Rsh(并联电阻)、FF(填充因子)和Eta(光电转化效率)。
表1
由表1可以看出,实施例1~4的太阳能电池片的光电转换效率均至少为18.48%,说明具有上述太阳能减反射膜的太阳能电池片均具有较优的光电转换效率。其中,实施例2的太阳能电池片的光电转换效率优于实施例6的太阳能电池的光电转换效率,说明上述太阳能减反射膜有利于提高太阳能电池片的光电转换效率。实施例1的太阳能电池片的光电转换效率优于实施例7的太阳能电池片的光电转换效率,说明三层膜结构的减反射膜比两层膜结构的减反射膜更有利于提高太阳能电池的光电转换效率。
(2)采用日本sentech公司的SE400adv-PV型激光椭圆偏振仪,测定实施例1、实施例5及实施例7的太阳能电池的减反射膜的反射率,测定结果详见图5,其中,箭头(5-1)所指的曲线为实施例7的太阳能电池片的减反射膜在不同波长下的反射率曲线,箭头(5-2)所指的曲线为实施例5的太阳能电池片的减反射膜在不同波长下的反射率曲线,箭头(5-3)所指的曲线为实施例1的太阳能电池片的减反射膜在不同波长下的反射率曲线。
由图5可以看出,在波长为0~600nm时,实施例5的太阳能电池的减反射膜的反射率低于实施例7的太阳能电池的减反射膜的反射率,说明三层结构的减反射膜比两层结构的减反射膜更有利于增加太阳能电池对太阳光的透过,进而有利于提高太阳能电池对太阳光的利用,从而提高太阳能电池的光电转换效率。在波长为0~600nm时,实施例1的太阳能电池的减反射膜的反射率低于实施例5的太阳能电池的减反射膜的反射率,说明本研究的减反射膜更有利于增加太阳能电池对太阳光的透过,进而有利于提高太阳能电池对太阳光的利用。
(3)测定实施例1~7的太阳能电池的膜厚极差、折射率极差及色差返片比例,测定结果详见表2,同时,采用相机拍摄实施例1与实施例5的太阳能电池的图片,图片详见图6。
采用SE-400adv-PV型激光椭圆偏振仪设备,分别测试中心点和边缘四角位置共五个点的膜厚和折射率,并记录数据,计算五个点的膜厚的极差和折射率的极差。其中,膜厚的极差是指五个点的膜厚与五个点膜厚的平均值的差值;折射率的极差是指五个点的折射率与五个点折射率的平均值的差值。点1~点4表示硅片四周边缘2cm处测试点,点5为硅片中心点。色差挑选主要是人工按照颜色标片用肉眼进行判定。
表2表示的是实施例1~7的太阳能电池的膜厚极差、折射率极差及色差返片比例。
表2
注:表2中的“Th”与“n”分别表示膜厚的极差与折射率的极差。
从表2可以看出,实施例1~4的色差返片比例为0.22%~0.49%,说明具有上述太阳能减反射膜的太阳能电池片的色差返片比例较低。其中,实施例1的太阳能电池片的色差返片比例低于实施例5的太阳能电池的色差返片比例,且实施例2的太阳能电池片的色差返片比例低于实施例6的太阳能电池的色差返片比例,说明上述太阳能减反射膜有利于减少太阳能电池片的色差,降低太阳能电池片的色差返片比例。
同时,请一并参阅图6,图6中箭头(6-1)所指的虚线框中的区域存在明显的色差,说明实施例5的太阳能电池片存在明显的色差,而实施例1的太阳能电池片无色差,进而也说明上述太阳能减反射膜有利于减少太阳能电池片的色差,降低太阳能电池片的色差返片比例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。