復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及晶體硅太陽(yáng)能電池的制造技術(shù)，具體是一種復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池及其制造方法。本發(fā)明的復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池包括有硅襯底、沉積在硅襯底上的SiNx材料層、沉積在SiNx材料層上的SiONy材料層；所述SiNx材料層的不同厚度處折射率在2.0-2.3范圍變化；所述SiONy材料層的不同厚度處折射率在1.5-1.9范圍變化。本發(fā)明能夠提高晶體硅太陽(yáng)能電池效率、有利于消除PID效應(yīng)。
【專利說(shuō)明】復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及晶體硅太陽(yáng)能電池的制造技術(shù)，具體是一種復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中，PECVD (等離子體氣相沉積法)是形成減反膜的一種大規(guī)模工業(yè)運(yùn)用方法。在實(shí)際生產(chǎn)中主要運(yùn)用氮化硅SiNx或者二氧化硅SiO2作為減反膜。在晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中，PECVD (等離子體氣相沉積法)是形成減反膜的一種大規(guī)模工業(yè)運(yùn)用的方法。一般減反膜主要包括:單雙層SiNx (氮化硅)薄膜、SiO2 (二氧化硅)薄膜、SiO2/ SiNx雙層膜等。但是隨著電池技術(shù)工藝的持續(xù)改進(jìn)，傳統(tǒng)膜層工藝的改進(jìn)帶來(lái)的晶體硅電池轉(zhuǎn)化效率收益越來(lái)越小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，提供一種能夠提高晶體硅太陽(yáng)能電池效率、有利于消除PID效應(yīng)的復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池及其制造方法。
[0004]本發(fā)明的復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池包括有硅襯底、沉積在硅襯底上的SiNx材料層、沉積在SiNx材料層上的SiONy材料層；所述SiNx材料層的不同厚度處折射率在
2.0-2.3范圍變化；所述SiONy材料層的不同厚度處折射率在1.5-1.9范圍變化。
[0005]所述SiNxM料層可以由單層或多層具有相同或不同折射率的SiNx材料膜構(gòu)成，也可以由折射率在厚度方向漸變的SiNx材料膜構(gòu)成。
[0006]所述SiONy材料層可以由單層或多層具有相同或不同折射率的SiONy材料膜構(gòu)成，也可以由折射率在厚度方向漸變的SiONy材料膜構(gòu)成。
[0007]本發(fā)明的復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池的制造方法是:
步驟一，預(yù)熱，硅片進(jìn)入鍍膜設(shè)備反應(yīng)腔體先進(jìn)行加熱，達(dá)到反應(yīng)溫度為300-550°C ；步驟二，恒壓，向反應(yīng)腔體充入反應(yīng)氣體NH3和SiH4, SiH4流量200-1000sccm/min，NH3流量 2000-10000 sccm/min,壓力范圍 0.8-1.8 Torr ；
步驟三，沉積SiNx材料層，射頻電源打開(kāi)，射頻功率為4000-10000 W，在鍍膜過(guò)程中通過(guò)控制反應(yīng)氣體比例、壓力以及射頻功率的變化形成若干層膜厚20nm-80nm、折射率
2.0-2.3的SiNx材料膜；SiNx材料層可以是單層或多層具有相同或不同折射率的SiNx材料膜，也可以是折射率在厚度方向漸變的SiNx材料膜；
步驟四，抽真空，將反應(yīng)腔體中反應(yīng)殘留氣體抽出，為后續(xù)SiONy的沉積做準(zhǔn)備；
步驟五，恒壓，通入沉積SiONy所需的氣體NH3、N20和SiH4, SiH4流量50-500 sccm/min,N2O 流量 1000-6500sccm/min，NH3 流量 0-1000sccm/min，射頻功率為 5000-11000W，壓力為
0.7-1.7Torr ；
步驟六，SiONy沉積，射頻電源打開(kāi)，在鍍膜過(guò)程中通過(guò)控制反應(yīng)氣體比例、壓力以及射頻功率的變化形成若干層膜厚10nm-150nm、折射率1.5-1.9的SiONy材料膜；SiONy材料層可以是單層或多層具有相同或不同折射率的SiONy材料膜，也可以是折射率在厚度方向漸變的SiONy材料膜。
[0008]本發(fā)明的復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池在保證SiNx優(yōu)良的鈍化效果和透光特性的的同時(shí)，引入SiONy進(jìn)一步降低電池表面的反射率，提高電池片對(duì)太陽(yáng)光的吸收，進(jìn)而提高電池片的短路電流和轉(zhuǎn)換效率；同時(shí)由于SiONy膜對(duì)于金屬離子如Na、K等金屬離子的具有阻擋作用，在傳統(tǒng)SiNx減反射膜的基礎(chǔ)上沉積SiONy膜層可以消除PID (PotentialInduced Degradation即電勢(shì)能造成的衰減)效應(yīng)，以提高太陽(yáng)能組件的使用壽命。使用本發(fā)明的電池組件，可以提高至少0.45%的轉(zhuǎn)化效率；對(duì)應(yīng)組件顏色為灰色或者黑色，減弱了組件色差，改善了組件的外觀。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的分層結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示，該復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池包括有硅襯底1、沉積在硅襯底上的SiNx材料層2、沉積在SiNx材料層上的SiONy材料層3 ;所述SiNx材料層的不同厚度處折射率在2.0-2.3范圍變化；所述SiONy材料層的不同厚度處折射率在1.5-1.9范圍變化。所述SiNx材料層可以由單層或多層具有相同或不同折射率的SiNx材料膜構(gòu)成，也可以由折射率在厚度方向漸變的SiNx材料膜構(gòu)成。所述SiONy材料層可以由單層或多層具有相同或不同折射率的SiONy材料膜構(gòu)成，也可以由折射率在厚度方向漸變的SiONy材料膜構(gòu)成。
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池及制造方法作進(jìn)一步說(shuō)明:
實(shí)施例1:
步驟一，預(yù)熱，硅片進(jìn)入反應(yīng)腔體先進(jìn)行加熱，達(dá)到設(shè)定的反應(yīng)溫度后準(zhǔn)備開(kāi)始鍍膜工藝，溫度設(shè)定為450°c ；
步驟二，恒壓，向反應(yīng)腔體充入反應(yīng)氣體(NH3，SiH4), SiH4流量780sccm/min，NH3流量3500 sccm/min,壓力為 1.5 torr ；
步驟三，SiNxM料層的沉積。以兩層為例說(shuō)明:射頻電源打開(kāi)，射頻功率為7000 W，反應(yīng)時(shí)間為180sec，形成折射率為2.25，膜厚為30nm左右的SiNx膜層；然后射頻電源關(guān)閉IOsec, NH3流量調(diào)節(jié)至6800 sccm/min，壓力保持不變，開(kāi)啟射頻電源，反應(yīng)時(shí)間為250sec，形成折射率為2.07，膜厚為40nm的SiNx膜層；
步驟四，抽真空，將反應(yīng)腔體中反應(yīng)殘留氣體抽出，為后續(xù)SiONy的沉積做備；
步驟五，恒壓，通入沉積SiONy沉積所需的氣體(NH3, N2O, SiH4), SiH4流量200 sc cm/min, N2O 流量 6500sccm/min, NH3 流量 Osccm/min,壓力為 1.1torr ；
步驟六，SiONy材料層沉積，射頻電源打開(kāi)，射頻功率為9000W，反應(yīng)時(shí)間為650seC，形成折射率為1.6、膜厚為70nm左右的SiONy材料膜層。
[0012]實(shí)施例二:
步驟一，預(yù)熱，硅片進(jìn)入反應(yīng)腔體先進(jìn)行加熱，達(dá)到設(shè)定的反應(yīng)溫度后準(zhǔn)備開(kāi)始鍍膜工藝，溫度一般設(shè)定為450°C ；
步驟二，恒壓，向反應(yīng)腔體充入反應(yīng)氣體(NH3，SiH4), SiH4流量780sccm/min，NH3流量3150 sccm/min,壓力為 L 7 torr ；
步驟三，SiNxM料層的沉積。射頻電源打開(kāi)，射頻功率為7000 W，反應(yīng)時(shí)間為450sec，在SiNx沉積過(guò)程中，調(diào)用函數(shù),使得NH3流量從3150sccm/min在反應(yīng)時(shí)間500sec內(nèi)線性增加至7800sCCm/min，SiH4流量和壓力保持不變，從而形成膜厚為70nm左右，折射率從2.3逐漸降低至2.05的SiNx漸變膜層；
步驟四，抽真空，將反應(yīng)腔體中反應(yīng)殘留氣體抽出，為后續(xù)SiON的沉積做備；
步驟五，恒壓，通入沉積SiONy沉積所需的氣體(NH3, N2O, SiH4), SiH4流量200 sc cm/min, N2O 流量 6500sccm/min, NH3 流量 350sccm/min,壓力為 1.1torr ；
步驟六，SiONy材料層沉積，射頻電源打開(kāi)，射頻功率為9000W，反應(yīng)時(shí)間為1300seC，同樣調(diào)用函數(shù)，使得NH3流量從350sccm/min線性降低到Osccm/min,其他參數(shù)保持不變,這樣可以形成膜厚為llOnm，折射率從1.9逐漸降低至1.6的SiONy漸變膜層。
[0013]上述實(shí)施例的電池，電性能數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果如下:
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池，其特征是:它包括有硅襯底、沉積在硅襯底上的SiNx材料層、沉積在SiNx材料層上的SiONy材料層；所述SiNx材料層的不同厚度處折射率在2.0-2.3范圍變化；所述SiONy材料層的不同厚度處折射率在1.5-1.9范圍變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池，其特征是:所述SiNx材料層由單層或多層具有相同或不同折射率的SiNx材料膜構(gòu)成，或者由折射率在厚度方向漸變的SiNx材料膜構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池，其特征是:所述SiONy材料層由單層或多層具有相同或不同折射率的SiONy材料膜構(gòu)成，或者由折射率在厚度方向漸變的SiONy材料膜構(gòu)成。
4.一種復(fù)合膜高效晶體硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征是: 步驟一，預(yù)熱，硅片進(jìn)入鍍膜設(shè)備反應(yīng)腔體先進(jìn)行加熱，達(dá)到反應(yīng)溫度為300-550°C ； 步驟二，恒壓，向反應(yīng)腔體充入反應(yīng)氣體NH3和SiH4, SiH4流量200-1000sccm/min，NH3流量 2000-10000 sccm/min,壓力范圍 0.8-1.8 Torr ； 步驟三，沉積SiNx材料層，射頻電源打開(kāi)，射頻功率為4000-10000 W，在鍍膜過(guò)程中通過(guò)控制反應(yīng)氣體比例、壓力以及射頻功率的變化形成若干層膜厚20nm-80nm、折射率2.0-2.3的SiNx材料膜；SiNx材料層可以是單層或多層具有相同或不同折射率的SiNx材料膜，也可以是折射率在厚度方向漸變的SiNx材料膜； 步驟四，抽真空，將反應(yīng)腔體中反應(yīng)殘留氣體抽出，為后續(xù)SiONy的沉積做準(zhǔn)備； 步驟五，恒壓，通入沉積SiONy所需的氣體NH3、N20和SiH4, SiH4流量50-500 sccm/min,N2O 流量 1000-6500sccm/min，NH3 流量 0-1000sccm/min，射頻功率為 5000-11000W，壓力為0.7-1.7Torr ； 步驟六，SiONy沉積，射頻電源打開(kāi)，在鍍膜過(guò)程中通過(guò)控制反應(yīng)氣體比例、壓力以及射頻功率的變化形成若干層膜厚10nm-150nm、折射率1.5-1.9的SiONy材料膜；SiONy材料層可以是單層或多層具有相同或不同折射率的SiONy材料膜，也可以是折射率在厚度方向漸變的SiONy材料膜。
【文檔編號(hào)】H01L31/0216GK103794658SQ201410039368
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】張良, 李良, 聞?wù)鹄? 連錦坤, 王霞 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江大全太陽(yáng)能有限公司