[发明专利]一种抗PID的氮化硅减反射膜及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，尤其涉及一种抗PID的氮化硅减反射膜及其制备方法与应用。

背景技术

电势诱导衰减（Potential Induced Degradation，缩写为PID)，是指组件在反向高电压的诱导下，表面发生极化现象；如果在组件上施加相对与地面的正向电压，漏电流会立即从电池流向地面，电池表面会积累负电荷，这些电荷会将正电荷吸引到电池表面从而形成复合中心，导致组件的输出功率发生衰减；如果在组件上施加相对于地面的负向电压，则漏电流会从地面流向电池，电池表面积累正电荷，对组件的输出功率不会产生影响。这个现象是2005年由美国的光伏制造商Sunpower公司报道的。

光伏电站在实际运行中，系统偏压使组件表面发生极化现象，严重时会导致功率剧烈衰减50%以上。系统设计、组件封装和电池片三个方面都可能引起PID现象，因此，要彻底解决组件PID问题，改进电池片制程工艺、改进组件封装技术以提高组件对环境温度、湿度和高偏压的抵抗力，以及改进电站系统的设计和安装这三个方面缺一不可。

高电压导致组件功率衰减的机理是多样的。高偏压衰减的程度与流过封装材料及玻璃、硅电池活性层、接地组件边框之间的漏电流或者电量相关，这几项因素都可以通过实验进行测定；然而，还存在一些竞争过程，使得组件PID现象呈现出非线性以及过程依赖的特点。一种衰减机理认为，通过组件正面玻璃的电流引起Na⁺等可移动电荷在电池活性层累积，使得半导体活性层的表面场电性发生改变，称之为极化。从电池层面来看，电池材料的性能对PID衰减幅度具有调制作用。

目前，商业化晶体硅太阳电池制作工艺采用的工艺流程大体分为硅片清洗制绒、扩散、去PSG、制作减反射层、丝网印刷电极、烘干烧结、测试分选共七个步骤。尽管多晶硅太阳电池工艺流程及大部分设备相同，然而，在电池的转换效率、光电特性等方面，随着电池结构、工艺技术即参数的差异，晶体硅太阳电池的光电性能也呈现出不同的特点。

在高性能多晶硅电池片中，为了避免p-n结特性蜕化，在电学上，Si_xN_yH_z材料需要起到隔离封装材料和电池片p-n结的绝缘介质作用；物理上，Si_xN_yH_z材料需要起到隔离可移动粒子等杂质源的作用。

理想的Si_xN_yH_z膜要有均匀的组成成分。在PECVD沉积中发生的化学反应比较复杂，得到的膜的组分可能并非要求的组分。沉积工艺的一个目标是要在反应中有合适数量的分子，以便使沉积得到的膜的组分接近于化学反应方程式中对应的组分比例。

Si_xN_yH_z膜的结构也很重要，尤其是膜层中的晶粒尺寸。如果膜层中晶粒大小变化，膜的电学和机械特性会变化，这将影响薄膜的长期可靠性，尤其是电迁移。对于多晶硅太阳电池器件，减反射膜与正面银栅线在台阶处的覆盖是否良好，对于缓解PID效应具有明显作用。因此，需要减少膜损伤，选择合适的减反射膜晶粒尺寸，使台阶处的覆盖良好。

多晶硅太阳电池在制作减反射层步骤中，一般采取PECVD方法沉积单层或多层Si_xN_yH_z薄膜，折射率在2.05左右，厚度在75~80nm左右。这种氮化硅层通常被用做多晶硅太阳电池的钝化保护层，一方面由于它能很好的抑制杂质和潮气的扩散，另外一方面可以增加光的透射率，但是对于抗PID方面的性能比较薄弱。这一层材料被视为改善PID的关键一环。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗PID的氮化硅减反射膜及其制备方法与应用，旨在解决现有氮化硅减反射膜抗PID性能较弱的问题。

本发明的技术方案如下：

一种抗PID的氮化硅减反射膜，其中，所述氮化硅减反射膜包括沉积于硅片上的内、外两层氮化硅减反射膜，其中，内层氮化硅减反射膜的折射率为1.8~2.2，外层氮化硅减反射膜的折射率为2.0~2.5。

所述的抗PID的氮化硅减反射膜，其中，内层氮化硅减反射膜的厚度为18.5~22.5nm，外层氮化硅减反射膜的厚度为55.5~65.5nm。

所述的抗PID的氮化硅减反射膜，其中，内层氮化硅减反射膜的折射率为2.0，外层氮化硅减反射膜的折射率为2.2。