新型抗PID单晶硅太阳电池减反射薄膜工艺研究

摘要

本文在常规太阳电池生产减反膜工序中引入笑气(N2O)，用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)在单晶硅电池表面淀积四层薄膜作为减反射膜，生产具有抗电位诱导衰减(PID)效应的单晶硅太阳电池。研究了PECVD设备不同工艺参数对薄膜的影响，并对所成薄膜和电池片进行了测试分析。
　　用PC1D软件模拟电池减反射层，在模拟得到的电参数中选出几组理想膜厚和折射率组合。根据模拟结果，在新型笑气工艺下利用PECVD设备淀积四层薄膜，经过多次实验分析和不断调整工艺，确定沉积减反射层的优化工艺参数。
　　首先在单晶硅片表面沉积一层厚度足够薄、致密性足够好的氧化硅层，用来阻止玻璃中的Na+进入电池表面，同时起到表面钝化的作用。之后沉积氮化硅与氮氧化硅层作为折射率缓冲层，减少膜间高折射率差引起的高消光系数，降低膜间的反射。最后沉积折射率较低的氧化硅层，使薄膜整体达到设计要求，并与电池封装材料EVA相匹配。用椭偏仪测试薄膜的厚度和折射率，第一层氧化硅膜厚度10nm，折射率2.4;第二层氮化硅膜厚40nm，折射率2.32;第三层氮氧化硅膜厚25nm，折射率1.98;第四层氧化硅膜厚36nm，折射率1.57。最终，电池表面呈深蓝色，成膜均匀无色差。因存在膜间的扩散等因素，减反射层整体厚度74.9，折射率2.16。反射率测试表明，镀膜后电池平均反射率在5％以下，最低在入射光波长570nm处降低至0.3％，明显降低了光在电池表面的反射，增加了光的利用率。EDS测试给出:电池内Si∶N∶O=5.35∶1.52∶1，硅含量较高。生产出的单晶硅电池（156.75mm×156.75mm）各项参数较好，平均短路电流9.428A，平均光电转化效率19.81％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 相关理论基础

1．2．1 减反射层原理

1．2．2 PECVD原理

1．2．3 PID现象原理及危害

1．2．4 PID效应解决措施

1．3 本论文研究目的和内容

第二章 实验材料与方法

2．1 PCID软件模拟减反射层

2．1．1 PCID软件介绍

2．1．2 PCID软件界面

2．1．3 模拟参数的选择

2．2 实验材料和设备

2．2．1 实验材料

2．2．2 主要实验设备和相关测试仪器

2．3 实验方案

2．3．1 实验路线

2．3．2 薄膜的制备技术

第三章 结果与讨论

3．1 PCID软件模拟分析

3．1．1 减反射层的结构设计

3．1．2 模拟结果

3．2 气体流量对氧化硅、氮化硅、氮氧化硅薄膜厚度及折射率影响

3．2．1 氮化硅薄膜的折射率

3．2．2 氧化硅薄膜的折射率

3．2．3 氮氧化硅薄膜的折射率

3．3 氧化硅／氮化硅／氮氧化硅／氧化硅四层减反膜的设计、制备及特性研究

3．3．1 减反射层的工艺参数

3．3．2 薄膜能谱分析

3．3．3 减反射层反射率分析

3．4 四层减反膜结构的单晶硅太阳电池性能分析

结论

参考文献

附录

致谢