复合膜高效晶体硅太阳能电池及其制造方法

摘要

本发明涉及晶体硅太阳能电池的制造技术，具体是一种复合膜高效晶体硅太阳能电池及其制造方法。本发明的复合膜高效晶体硅太阳能电池包括有硅衬底、沉积在硅衬底上的SiN

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池的制造技术，具体是一种复合膜高效晶体硅太阳能电池及其制造方法。

背景技术

在晶体硅太阳能电池生产过程中，PECVD（等离子体气相沉积法）是形成减反膜的一种大规模工业运用方法。在实际生产中主要运用氮化硅SiN_x或者二氧化硅SiO₂作为减反膜。在晶体硅太阳能电池生产过程中，PECVD（等离子体气相沉积法）是形成减反膜的一种大规模工业运用的方法。一般减反膜主要包括：单双层SiN_x（氮化硅）薄膜、SiO₂（二氧化硅）薄膜、SiO₂/ SiN_x双层膜等。但是随着电池技术工艺的持续改进，传统膜层工艺的改进带来的晶体硅电池转化效率收益越来越小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，提供一种能够提高晶体硅太阳能电池效率、有利于消除PID效应的复合膜高效晶体硅太阳能电池及其制造方法。

本发明的复合膜高效晶体硅太阳能电池包括有硅衬底、沉积在硅衬底上的SiN_x材料层、沉积在SiN_x材料层上的SiON_y材料层；所述SiN_x材料层的不同厚度处折射率在2.0-2.3范围变化；所述SiON_y材料层的不同厚度处折射率在1.5-1.9范围变化。

所述SiN_x材料层可以由单层或多层具有相同或不同折射率的SiN_x材料膜构成，也可以由折射率在厚度方向渐变的SiN_x材料膜构成。

所述SiON_y材料层可以由单层或多层具有相同或不同折射率的SiON_y材料膜构成，也可以由折射率在厚度方向渐变的SiON_y材料膜构成。

本发明的复合膜高效晶体硅太阳能电池的制造方法是： 

步骤一，预热，硅片进入镀膜设备反应腔体先进行加热，达到反应温度为300-550℃；

步骤二，恒压，向反应腔体充入反应气体NH₃和SiH₄，SiH₄流量200-1000sccm/min，NH₃流量2000-10000 sccm/min，压力范围0.8-1.8 Torr；

步骤三，沉积SiN_x材料层，射频电源打开，射频功率为4000-10000 W，在镀膜过程中通过控制反应气体比例、压力以及射频功率的变化形成若干层膜厚20nm-80nm、折射率2.0-2.3的SiN_x材料膜； SiN_x材料层可以是单层或多层具有相同或不同折射率的SiN_x材料膜，也可以是折射率在厚度方向渐变的SiN_x材料膜；

步骤四，抽真空，将反应腔体中反应残留气体抽出，为后续SiON_y的沉积做准备；

步骤五，恒压，通入沉积SiON_y所需的气体NH₃、N₂O和SiH₄，SiH₄流量50-500 sccm/min，N₂O流量1000-6500sccm/min，NH₃流量0-1000sccm/min，射频功率为5000-11000W，压力为0.7-1.7Torr；

步骤六，SiON_y沉积，射频电源打开，在镀膜过程中通过控制反应气体比例、压力以及射频功率的变化形成若干层膜厚10nm-150nm、折射率1.5-1.9的SiON_y材料膜；SiON_y材料层可以是单层或多层具有相同或不同折射率的SiON_y材料膜，也可以是折射率在厚度方向渐变的SiON_y材料膜。

本发明的复合膜高效晶体硅太阳能电池在保证SiN_x优良的钝化效果和透光特性的的同时，引入SiON_y进一步降低电池表面的反射率，提高电池片对太阳光的吸收，进而提高电池片的短路电流和转换效率；同时由于SiON_y膜对于金属离子如Na、K等金属离子的具有阻挡作用，在传统SiN_x减反射膜的基础上沉积SiON_y膜层可以消除PID（Potential Induced Degradation即电势能造成的衰减）效应，以提高太阳能组件的使用寿命。使用本发明的电池组件，可以提高至少0.45%的转化效率；对应组件颜色为灰色或者黑色，减弱了组件色差，改善了组件的外观。

附图说明

图1是本发明的分层结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，该复合膜高效晶体硅太阳能电池包括有硅衬底1、沉积在硅衬底上的SiN_x材料层2、沉积在SiN_x材料层上的SiON_y材料层3；所述SiN_x材料层的不同厚度处折射率在2.0-2.3范围变化；所述SiON_y材料层的不同厚度处折射率在1.5-1.9范围变化。所述SiN_x材料层可以由单层或多层具有相同或不同折射率的SiN_x材料膜构成，也可以由折射率在厚度方向渐变的SiN_x材料膜构成。所述SiON_y材料层可以由单层或多层具有相同或不同折射率的SiON_y材料膜构成，也可以由折射率在厚度方向渐变的SiON_y材料膜构成。

下面结合实施例对本发明的太阳能电池及制造方法作进一步说明：

实施例1：

步骤一，预热，硅片进入反应腔体先进行加热，达到设定的反应温度后准备开始镀膜工艺，温度设定为450℃；

步骤二，恒压，向反应腔体充入反应气体（NH₃，SiH₄），SiH₄流量780sccm/min，NH₃流量3500 sccm/min，压力为1.5 torr；

步骤三，SiN_x材料层的沉积。以两层为例说明：射频电源打开，射频功率为7000 W，反应时间为180sec，形成折射率为2.25，膜厚为30nm左右的SiN_x膜层；然后射频电源关闭10sec，NH₃流量调节至6800 sccm/min，压力保持不变，开启射频电源，反应时间为250sec，形成折射率为2.07，膜厚为40nm的SiN_x膜层；

步骤四，抽真空，将反应腔体中反应残留气体抽出，为后续SiON_y的沉积做备；

步骤五，恒压，通入沉积SiON_y沉积所需的气体（NH₃，N₂O，SiH₄），SiH₄流量200 sccm/min，N₂O流量6500sccm/min，NH₃流量0sccm/min，压力为1.1torr；

步骤六，SiON_y材料层沉积，射频电源打开，射频功率为9000W，反应时间为650sec，形成折射率为1.6、膜厚为70nm左右的SiON_y材料膜层。

实施例二：

步骤一，预热，硅片进入反应腔体先进行加热，达到设定的反应温度后准备开始镀膜工艺，温度一般设定为450℃；

步骤二，恒压，向反应腔体充入反应气体（NH₃，SiH₄），SiH₄流量780sccm/min，NH₃流量3150 sccm/min，压力为1.7 torr；

步骤三，SiN_x材料层的沉积。射频电源打开，射频功率为7000 W，反应时间为450sec，在SiN_x沉积过程中，调用函数，使得NH₃流量从3150sccm/min在反应时间500sec内线性增加至7800sccm/min，SiH₄流量和压力保持不变，从而形成膜厚为70nm左右，折射率从2.3逐渐降低至2.05的SiN_x渐变膜层；

步骤四，抽真空，将反应腔体中反应残留气体抽出，为后续SiON的沉积做备；

步骤五，恒压，通入沉积SiON_y沉积所需的气体（NH₃，N₂O，SiH₄），SiH₄流量200 sccm/min，N₂O流量6500sccm/min，NH₃流量350sccm/min，压力为1.1torr；

步骤六，SiON_y材料层沉积，射频电源打开，射频功率为9000W，反应时间为1300sec，同样调用函数，使得NH3流量从350sccm/min线性降低到0sccm/min，其他参数保持不变，这样可以形成膜厚为110nm，折射率从1.9逐渐降低至1.6的SiON_y渐变膜层。

上述实施例的电池，电性能数据检测结果如下：