一种晶硅电池多层钝化减反膜及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于晶硅电池N型面，其特征在于：所述的钝化减反膜由下而上依次包括：氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为10-30nm，折射率n1为1.3-1.6，第一氮化硅膜厚度为8-15nm，折射率n2为2.15-2.25，第二氮化硅膜的厚度为15-30nm，折射率n3为2.05-2.15，第三氮化硅膜的厚度为30-50nm，折射率为1.9-2.0。
【专利说明】—种晶硅电池多层钝化减反膜及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏【技术领域】，具体涉及一种晶硅电池多层钝化减反膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]电位诱导衰减效应(PID, Potential-1nduced Degradat1n)普遍存在于传统光伏组件之中，根据多家国内外研究机构的结果表明，产生PID的主要原因是:随着光伏组件串联数目不断增大，光伏组件承受高电压对地势能的概率也在提高。当系统的一端接地时，距接地端最远的组件将产生较高对地电势，在欧洲设计标准接近ΙΟΟΟν，在如此高压下将产生漏电流，损失发电功率。漏电流一般是经过铝框、封装材料和安装支架流入大地的，其大小与电池材料及工艺、组件材料及工艺、系统安装方法、环境等因素有关。因此，可以从电池、组件和系统三方面来解决。在电池方面，硅片质量、发射极制作方法和钝化减反膜性能对PID影响最大。传统钝化减反膜为单层或多层氮化硅膜，厚度70-90nm，折射率2.0-2.2，尚不能满足抗PID的要求。
[0003]传统氮化硅膜为渐变膜，即薄膜由靠近硅片至远离硅片，折射率逐渐减小，厚度逐渐增加。靠近硅片的薄膜称为第一层膜，折射率在2.1-2.3之间，厚度小于20nm;远离硅片的薄膜称为第二层膜，折射率在1.9-2.1之间，厚度在60-80nm。第一层膜为高折射率，对光线吸收严重，减少了入射至硅片的光线。另外，氮化硅膜为渐变膜，膜层之间的折射率差异不明显，发生全反射的概率较小，会有较大一部分逃逸出硅片。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的是提供一种能够有效改善钝化效果、提高减反性能的同时提高抗PID性能的晶硅电池多层钝化减反膜及其制备方法。
[0005]技术方案:为实现上述目的，本发明提供了一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于晶硅电池N型面，所述的钝化减反膜由下而上依次包括:氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为10-30nm，折射率nl为1.3-1.6，第一氮化硅膜厚度为8-15nm，折射率n2为2.15-2.25，第二氮化硅膜的厚度为15-30nm，折射率n3为2.05-2.15，第三氮化硅膜的厚度为30_50nm，折射率为1.9-2.0。
[0006]所述钝化减反膜的制备方法包括以下步骤:
Ca)对晶硅电池进行清洗、扩散、二次清洗处理；
(b)使用PECVD法制作氧化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-1L/min、笑气流量为5_9L/min、娃烧流量为l_3L/min,压力1-1.5Torr,电极间距为35_40mm,射频功率4-6kw，持续时间10-15s，处理温度为300-400°C，所述的氧化硅膜沉积于晶硅电池N型面，可有效减少硅片表面密度，降低表面复合速度，提高短波响应，且所述的氧化硅膜的介电常数更低，有效提高绝缘性能，增强抗PID效果，又由于所述的氧化硅膜折射率更低，光透性好； (C)使用PECVD法在氧化硅膜上制作第一氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-lL/min、硅烷流量为2.5-3.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30_38mm，射频功率6-8kw，持续时间8-15s，处理温度为350-400°C ；
(d)使用PECVD法在第一氮化硅膜上制作第二氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1-1.5L/min、硅烷流量为2_2.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为10_38mm，射频功率6-8kw，持续时间15-30s，处理温度为350-400°C ；
(e)使用PECVD法在第二氮化硅膜上制作第三氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1.5-4L/min、硅烷流量为l_2L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30_38mm，射频功率6-8kw，持续时间30-50s，处理温度为350-400°C，至此，多层钝化减反膜的制作。
[0007]工作原理:一种晶娃电池多层钝化减反射膜，由下而上依次为:氧化娃膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为10-30nm，折射率nl为
1.3-1.6，第一氮化硅膜厚度为8-15nm，折射率n2为2.15-2.25，第二氮化硅膜的厚度为15-30nm，折射率n3为2.05-2.15，第三氮化硅膜的厚度为30_50nm，折射率为1.9-2.0 ;第一层为氧化硅，可有效减少硅片表面态密度，降低表面复合速率，提升短波响应；第一氮化硅膜折射率n2大于第二氮化硅膜折射率n3，第二氮化硅膜折射率n3大于第三氮化硅膜折射率n4，故光线在第一氮化硅膜与第二氮化硅膜交界面、在第二氮化硅膜与第三氮化硅膜交界面，在二次反射时发生全反射的概率将有很大提高，即有更多的光线进入硅片内，可以产生更多的载流子。
[0008]有益效果:本发明所述的一种晶硅电池钝化减反膜及其制备方法，具有以下优占-
^ \\\.短波响应快:本发明通过在硅片N型面沉淀氧化硅膜，有效减少硅片表面态密度，降低表面复合速率，提升短波响应；
反射率低:第一氮化硅膜折射率n2大于第二氮化硅膜折射率n3，第二氮化硅膜折射率n3大于第三氮化硅膜折射率n4，故光线在第一氮化硅膜与第二氮化硅膜交界面、在第二氮化硅膜与第三氮化硅膜交界面，在二次反射时发生全反射的概率将有很大提高，即有更多的光线进入硅片内，可以产生更多的载流子，其反射率降至3%以下；
光透性好:本发明通过在硅片N型面沉积氧化硅膜，所述的氧化硅膜折射率较低，可有效提高钝化减反膜的透光性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为多层钝化减反膜的结构示意图；
图2为多层钝化减反膜的制备方法。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0011]如图1所示的一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于晶硅电池N型面，所述的钝化减反膜由下而上依次包括:氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为10-30nm，折射率nl为1.3-1.6，第一氮化硅膜厚度为8-15nm，折射率n2为2.15-2.25，第二氮化硅膜的厚度为15_30醒，折射率η3为2.05-2.15，第三氮化硅膜的厚度为30-50nm，折射率为1.9-2.0。
[0012]如图2所示的一种晶硅电池多层钝化减反膜，其制备方法包括以下步骤:
Ca)对晶硅电池进行清洗、扩散、二次清洗处理；
(b)使用PECVD法制作氧化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-1L/min、笑气流量为5_9L/min、娃烧流量为l_3L/min,压力1-1.5Torr,电极间距为35_40mm,射频功率4-6kw，持续时间10-15s，处理温度为300-400°C ；
(c)使用PECVD法在氧化硅膜上制作第一氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-lL/min、硅烷流量为2.5-3.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30_38mm，射频功率6-8kw，持续时间8-15s，处理温度为350-400°C ；
(d)使用PECVD法在第一氮化硅膜上制作第二氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1-1.5L/min、硅烷流量为2-2.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为10_38mm，射频功率6-8kw，持续时间15-30s，处理温度为350-400°C ；
(e)使用PECVD法在第二氮化硅膜上制作第三氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1.5-4L/min、硅烷流量为l_2L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30_38mm，射频功率6-8kw，持续时间30-50s，处理温度为350-400°C，至此，多层钝化减反膜的制作。
[0013]实施例1
一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于P型晶硅电池N型面，所述的钝化减反膜由下而上依次包括:氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为20nm，折射率nl为1.5，第一氮化硅膜厚度为10nm，折射率n2为
2.2，第二氮化硅膜的厚度为20nm，折射率n3为2.1，第三氮化硅膜的厚度为35nm，折射率为
1.9。
[0014]如图2所示的一种晶硅电池多层钝化减反膜，其制备方法包括以下步骤:
Ca)对晶硅电池N型面进行清洗、扩散、二次清洗处理；
(b)使用PECVD法在P型晶硅电池N型面沉积制作氧化硅膜，其中氮气流量为20L/min、笑气流量为7L/min、硅烷流量为2.lL/min，压力ITorr，电极间距为36mm，射频功率5kw，持续时间12s，处理温度为360°C，得到厚度为20um，折射率nl为1.5的氧化硅膜；
(c)使用PECVD法在氧化硅膜上制作第一氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为0.6L/min、硅烷流量为3L/min，压力1.0Torr,电极间距为32mm，射频功率8kw，持续时间10s，处理温度为360°C，得到厚度为10um，折射率n2为2.2的第一氮化硅膜；
Cd)使用PECVD法在第一氮化硅膜上制作第二氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为1.2L/min、硅烷流量为2.4L/min，压力1.2Torr，电极间距为32mm，射频功率5kw，持续时间18s，处理温度为360°C，得到厚度为20nm，折射率n3为2.1的第二氮化硅膜；
Ce)使用PECVD法在第二氮化硅膜上制作第三氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为2L/min、硅烷流量为1.6L/min，压力1.2Torr，电极间距为32mm，射频功率5kw，持续时间30s，处理温度为360°C，得到厚度为35nm，折射率为1.9的第三氮化硅膜，至此，完成多层钝化减反膜的制作。
[0015]实施例2
一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于P型晶硅电池N型面，所述的钝化减反膜由下而上依次包括:氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为15nm，折射率nl为1.6，第一氮化硅膜厚度为15nm，折射率n2为2.2，第二氮化硅膜的厚度为30nm，折射率n3为2.15，第三氮化硅膜的厚度为25nm，折射率为
1.95。
[0016]如图2所示的一种晶硅电池多层钝化减反膜，其制备方法包括以下步骤:
Ca)对晶硅电池N型面进行清洗、扩散、二次清洗处理；
(b)使用PECVD法在P型晶硅电池N型面沉积制作氧化硅膜，其中氮气流量为20L/min、笑气流量为7L/min、硅烷流量为2.4L/min，压力ITorr，电极间距为36mm，射频功率5kw，持续时间10s，处理温度为360°C，得到厚度为15um，折射率nl为1.6的氧化硅膜；
(c)使用PECVD法在氧化硅膜上制作第一氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为0.6L/min、硅烷流量为3L/min，压力1.0Torr,电极间距为32mm，射频功率8kw，持续时间15s，处理温度为360°C，得到厚度为15um，折射率n2为2.2的第一氮化硅膜；
Cd)使用PECVD法在第一氮化硅膜上制作第二氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为1.2L/min、硅烷流量为2.5L/min，压力1.2Torr，电极间距为32mm，射频功率5kw，持续时间25s，处理温度为360°C，得到厚度为30nm，折射率n3为2.15的第二氮化硅膜；
Ce)使用PECVD法在第二氮化硅膜上制作第三氮化硅膜，其中氮气流量为20L/min、氨气流量为2L/min、硅烷流量为1.8L/min，压力1.2Torr，电极间距为32mm，射频功率5kw，持续时间30s，处理温度为360°C，得到厚度为25nm，折射率为1.95的第三氮化硅膜，至此，完成多层钝化减反膜的制作。
【权利要求】
1.一种晶硅电池多层钝化减反膜，所述的钝化减反膜沉积于晶硅电池N型面，其特征在于:所述的钝化减反膜由下而上依次包括:氧化硅膜、第一氮化硅膜、第二氮化硅膜、第三氮化硅膜，其中氧化硅膜的厚度为10-30nm，折射率nl为1.3-1.6，第一氮化硅膜厚度为8-15nm，折射率n2为2.15-2.25，第二氮化硅膜的厚度为15_30nm，折射率n3为2.05-2.15，第三氮化硅膜的厚度为30-50nm，折射率为1.9-2.0。
2.根据权利要求1所述的一种晶硅电池多层钝化减反膜，其特征在于:所述钝化减反膜的制备方法包括以下步骤: Ca)对晶硅电池进行清洗、扩散、二次清洗处理； (b)使用PECVD法制作氧化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-1L/min、笑气流量为5_9L/min、娃烧流量为l_3L/min,压力1-1.5Torr,电极间距为35_40mm,射频功率4-6kw，持续时间10-15s，处理温度为300-400°C ； (c)使用PECVD法在氧化硅膜上制作第一氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为0.5-lL/min、硅烷流量为2.5-3.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30_38mm，射频功率6-8kw，持续时间8-15s，处理温度为350-400°C ； (d)使用PECVD法在第一氮化硅膜上制作第二氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1-1.5L/min、硅烷流量为2-2.5L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为10_38mm，射频功率6-8kw，持续时间15-30s，处理温度为350-400°C ； (e)使用PECVD法在第二氮化硅膜上制作第三氮化硅膜，其中氮气流量为15-25L/min、氨气流量为1.5-4L/min、硅烷流量为l_2L/min，压力1-1.5Torr，电极间距为30_38mm，射频功率6-8kw，持续时间30-50s，处理温度为350-400°C，至此，多层钝化减反膜的制作。
【文档编号】H01L31/18GK104241403SQ201410436663
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】刘仁中, 张辉, 杨红冬, 张斌, 邢国强 申请人:奥特斯维能源（太仓）有限公司