[发明专利]一种减反射膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体技术领域，具体地，涉及一种减反射膜及其制备方法。

背景技术

随着科技发展，太阳能资源的开发和利用受到广泛重视。太阳能电池作为一种能够将光能转化为电能的新型发电设备，已经被应用于众多的技术领域。与此同时，为进一步提高现有太阳能电池的光电转化效率，广大科研人员仍在进行着不懈的努力。

在太阳能电池的表层沉积一层减反射膜，以降低电池表面对光的反射，从而有效改善电池的光电转化效率；同时，减反射膜还能对太阳能电池起到表面钝化和体钝化的作用。因此，在选择减反射膜材料时应当综合考虑这两方面的因素。

氮化硅是目前常用的一种减反射膜材料，其折射率范围在1.9～2.5之间。而通常经过沉积形成的氮化硅薄膜，组分会有所偏差且含有一定量的氢元素，因此常被简记为SiN_X:H。当X＞1.33时，薄膜中富氮，氮含量越高则薄膜的折射率越低，但是钝化效果较差；X＜1.33时，氮化硅中富硅，硅含量越高则薄膜的折射率越高，薄膜的钝化效果也越好。但是，富硅的氮化硅薄膜存在一定的光吸收，硅含量越高，相应的光吸收也越高，使可用于产生光生电流的光能减少，从而影响太阳能电池的光电转化效率。

为此，工业中常采用氮化硅和氧化硅复合而成的双层薄膜作为减反射膜。具体地，是将钝化性能良好且具有高折射率的氮化硅薄膜作为底层而直接沉积在硅片上，然后将具有高损伤阈值和优良光学特性的氧化硅薄膜作为表层沉积在氮化硅薄膜之上，以期获得两种薄膜的综合特性。

但是，上述由氮化硅和氧化硅构成的双层减反射膜，由于两膜层的化学组分和光学特性差异较大，导致在两膜层界面处的折射率变化不均匀，整体光学性能下降，进而影响太阳能电池的光电转化效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种减反射膜及其制备方法，该减反射膜的整体折射率变化均匀，具有良好的光学/电学特性以及减反射效果。该减反射膜的制备方法操作简单，易于实现。

为此，本发明提供一种减反射膜，用于减少太阳能电池表面的光反射，其包括在硅片表面依次沉积的氮化硅膜层、氮氧化硅膜层以及氧化硅膜层。

其中，所述氮化硅膜层的厚度为9～12nm，折射率为2.1～2.4。例如，所述氮化硅膜层的厚度约为10nm。

其中，所述氮氧化硅膜层的厚度为42～47nm，折射率为1.75～1.9。例如，所述氮氧化硅膜层的厚度约为45nm。

其中，所述氧化硅膜层的厚度为14～17nm，折射率为1.44～1.5。例如，所述氧化硅膜层的厚度约为15nm。

其中，所述三个膜层的折射率自所述氮化硅膜层向氧化硅膜层而逐渐降低。优选地，所述三个膜层中的至少一个膜层的折射率沿自所述氮化硅膜层向氧化硅膜层的方向而逐渐降低。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种减反射膜的制备方法，所述减反射膜用于减少太阳能电池表面的光反射，所述制备方法包括以下步骤：1)在硅片表面沉积氮化硅膜层；2)在所述氮化硅膜层表面沉积氮氧化硅膜层，使氮氧化硅膜层的折射率小于所述氮化硅膜层的折射率；3)在所述氮氧化硅膜层表面沉积氧化硅膜层，使氧化硅膜层的折射率小于所述氮氧化硅膜层的折射率。

其中，在所述步骤1)中，所采用的工艺气体包括NH₃和SiH₄，并将NH₃和SiH₄的比例控制在9.7～12的范围内，在硅片表面沉积得到厚度为9～12nm、折射率为2.1～2.4的氮化硅膜层。

其中，在所述步骤2)中，所采用的工艺气体包括SiH₄、NH₃和N₂O，保持NH₃和SiH₄的比例在9.7～12的范围内，并控制N₂O和NH₃的比例在3.2～7.5的范围内，在所述氮化硅膜层上沉积得到厚度为42～47nm、折射率为1.75～1.9的氮氧化硅膜层。

其中，在所述步骤3)中，所采用的工艺气体包括SiH₄和O₂，在所述氮氧化硅膜层上沉积得到厚度为14～17nm、折射率为1.44～1.5的氧化硅膜层。

优选地，在所述步骤1)至步骤3)中的至少一个步骤中，控制其工艺气体的比例关系，使该步骤所得到的膜层的组分产生变化，进而使该膜层的折射率沿自所述氮化硅膜层向氧化硅膜层的方向而逐渐降低。