[发明专利]一种制备晶体硅太阳能电池沉积减反射薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种制备晶体硅太阳能电池沉积减反射薄膜的方法。

背景技术

太阳能光电产业作为21世纪的一种新型产业，受到了人们的普遍关注，其原因除了全球石化能源价格不断上涨之外，另一个重要原因就在于在人们的不懈努力之下，太阳能电池的光电转换效率已经提高到了比较实用的范围，在一定程度上改变了人们的生活。

太阳能电池在进行光电转换的过程中，除了吸收一部分的阳光以实现光电转换外，不可避免的还会反射一部分阳光，从而造成了太阳能的浪费。所以为了减少太阳能电池对阳光的反射，在太阳能电池的生产过程中，一般会在太阳能电池的表面设置氮化硅减反射薄膜，以减少太阳能电池对阳光的反射，使得其能够吸收更多的阳光，提高太阳能电池的光电转换效率(光电转换效率：太阳光入射到太阳能电池内，转换成的电能与太阳能的百分比，值越大，代表太阳光利用率越高)。在太阳能电池生产的过程中，氮化硅减反射薄膜是通过PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition的英文缩写，等离子增强化学气相沉积，一种借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，并在基片上沉积出薄膜，是半导体工业中普遍用来沉积多种材料的技术，其过程为：将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，并沉积到基片表面上。在这其中，反应室内的压力、基片的温度、气体的流动速率、气体通过基片的路程、气体的化学成份、一种气体相对于另一种气体的比率、反应的中间产品起的作用、以及是否需要其它反应室外的外部能量来源加速或诱发想得到的反应等因素都会对生成的沉积减反射薄膜造成影响，在太阳能电池领域中，基片为太阳能电池片)制备的，采用管式设备沉积氮化硅减反射薄膜的制造过程是以石英炉管作为沉积腔室，使用电阻炉作为加热体，将一个可以放置多片太阳能电池片的石墨舟插进石英管中，使得发生化学反应后生成的氮化硅沉积到太阳能电池片上。

在太阳能电池领域中，因氮化硅减反射薄膜具有良好的绝缘性、化学稳定性和致密性等特点，被广泛地用于半导体的绝缘介质层或钝化层，而且氮化硅减反射薄膜对减少太阳电池片中的少子复合和光的反射损失和提高太阳电池片的光电转换效率有很大的帮助。采用PECVD方法沉积减反射薄膜的种类有很多，按照减反射薄膜纵向结构分类，可以分为单层减反射薄膜、双层减反射薄膜和多层减反射薄膜，目前在太阳能电池的工业生产中，氮化硅单层减反射薄膜和双层减反射薄膜使用较多，而双层减反射薄膜具有更好的钝化和减反射特性被广泛采用，其主要工艺过程如下：

1)在氮气的保护下，将石英炉管升温至氮化硅减反射薄膜沉积的温度350-460℃；

2)在压强为1200-2000mtorr(毫托，压强的单位)，氨气流量为2-3L，射频功率为4500-5500W，进行预沉积200-300s；

3)在压强为1200-2000mtorr，氨气：硅烷流量为3∶1-5∶1，射频功率为5300-6300W，沉积时间为20-60s，进行第一层氮化硅减反射薄膜的沉积；

4)在压强为1200-2000mtorr，氨气：硅烷流量为15∶1-18∶1，射频功率为5300-6300W，沉积时间为600-800s，进行第二层氮化硅减反射薄膜的沉积。

利用此种方法得到的氮化硅减反射薄膜的膜厚为80-95nm，折射率为1.9-2.1，钝化(利用氮化硅减反射薄膜里的氢使晶体硅材料的太阳能电池片沉底中的缺陷造成的悬挂键得以饱和，同时可以使金属杂质失去其电活性，提高少数载流子寿命从而起到钝化的作用)效果提高了30-40％，反射率则较制绒后降低了65-75％。在此氮化硅减反射薄膜中，第一次膜厚为10-15nm，厚度较薄，其中在生成的过程中得到的氢含量较低，不能较好的起到钝化作用，而第二层氮化硅减反射薄膜的厚度在氮化硅减反射薄膜的厚度一定的情况下则相对较厚，折射率也就相对较高，进而使得减反射效果相对下降，最终使得光电转换效率无法得到进一步的提高。

综上所述，如何提供一种制备晶体硅太阳能电池沉积减反射薄膜的方法，以实现提高氮化硅减反射薄膜的钝化和减反射效果，进而进一步提高太阳能电池片的光电转换效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种制备晶体硅太阳能电池沉积减反射薄膜的方法，实现了提高氮化硅减反射薄膜的钝化和减反射效果，进而进一步提高了太阳能电池片的光电转换效率。