一种太阳能电池抗反射叠层结构及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池抗反射叠层结构及其制备方法、应用，所述制备方法包括（1）将沉积有氧化铝钝化膜层的硅衬底置于PECVD设备的反应腔体内，通入笑气，抽真空预热，进行一次等离子体处理；（2）通入硅烷和氨气，在氧化铝钝化膜层表面沉积氮化硅层；（3）通入笑气，进行二次等离子体处理；（4）通入硅烷、氨气和笑气，在氮化硅层表面沉积氮氧化硅层；（5）通入硅烷和笑气，在氮氧化硅层表面沉积氧化硅层。本发明专利技术的太阳能电池抗反射叠层结构膜层不仅在光学上提升太阳能电池的光生电流，还能从钝化角度提升太阳能电池的钝化水平。度提升太阳能电池的钝化水平。度提升太阳能电池的钝化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池抗反射叠层结构及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及晶体硅太阳能电池
，特别是涉及一种太阳能电池抗反射叠层结构及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]晶硅太阳能电池光电转换效率的技术提升包括结构优化升级、原辅料改进升级等，无论哪种改进，晶硅太阳能电池光电转换效率提升归一手段即为：增加光吸收与提升晶硅钝化水平。在众多提升这两种性能的手段中，对电池抗反射膜层的改进成为普遍手段，但目前各家电池所对应工艺均不完美，譬如：为了提升抗反射，抗反射膜层结构制达到5~9层叠层结构，但实际从光吸收角度，对于80~90nm总膜层厚度限制条件下，膜层过多实际对光的全反射所起作用有限，因为各层折射率膜层所能分配到膜厚不到20nm，对于低折射膜层来讲，低于20nm，光在其中传播，其所起到的抗反射能力很弱，基本透射；再譬如，目前各电池厂科研院所所用抗反射膜层不能兼顾钝化、抗反射、抗金属复合、浆料塑型等电池提效性能等要求。另外，现有技术中所公开的涉及叠层抗反射膜或钝化膜层专利虽然比较多，但大多数纰漏的工艺参数的范围过宽，无法直接采用，限制了电池的技术升级。
[0003]中国专利文献上公开了“钝化接触结构、太阳电池及制备方法和光伏组件”，其公告号为CN115832069A，该专利技术的钝化接触结构包括靠近太阳电池的硅片设置的钝化氧化层和远离硅片的掺杂晶体硅层，钝化氧化层的厚度为1.5nm~3.5nm，且钝化氧化层中分布有若干纳米级的微孔。该专利技术通过增加钝化接触结构中的钝化氧化层的厚度的同时，还对钝化氧化层开设纳米级别的微孔，能够使太阳电池的导电能力和钝化效果同时得到提升。但是，隧穿氧化层的厚度的增加容易导致多数载流子隧穿概率大幅降低，且微孔结构的一致性对工艺的要求较高，难以实现量产。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种太阳能电池抗反射叠层结构及其制备方法、应用，用于解决现有太阳能电池抗反射膜层不能兼顾钝化、抗反射、抗金属复合、浆料塑型等电池提效性能，导致太阳能电池效率低的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种太阳能电池抗反射叠层结构的制备方法，包括以下步骤：步骤（1）：将沉积有氧化铝钝化膜层的硅衬底置于PECVD设备的反应腔体内，抽真空预热，通入笑气，进行一次等离子体处理；所述硅衬底为n型，且沉积有氧化铝钝化膜层的一侧为p型扩散面；步骤（2）：向反应腔体内通入硅烷和氨气，在氧化铝钝化膜层表面沉积氮化硅层；步骤（3）：向反应腔体内通入笑气，进行二次等离子体处理；步骤（4）：向反应腔体内通入硅烷、氨气和笑气，在氮化硅层表面沉积氮氧化硅层；步骤（5）：向反应腔体内通入硅烷和笑气，在氮氧化硅层表面沉积氧化硅层，制得
太阳能电池抗反射叠层结构。
[0006]现有氧化铝成膜技术条件下（ALD、CVD、PECVD），氧化铝钝化膜层刚沉积出来主要还是以正的固定电荷存在，而硅衬底的p型扩散面表面的钝化是需要大量负的固定电荷形成的电场来钝化的，所以氧化铝钝化膜层完成沉积后通常需要通过高温退火处理，让氧与铝的成键再分布，形成负的固定电荷中心。由于氧化铝只有在富氧态才会形成负的固定电荷，因此仅通过高温退火处理产生的负的固定电荷有限，场效应钝化差。
[0007]本申请在沉积氮化硅层之前，通过笑气一次等离子体处理对氧化铝钝化膜层进行注入氧元素，可以提升氧化铝负的固定电荷密度，从而增大氧化铝的场效应钝化。另外，笑气等离子体下产生的氧离子可以在电场作用下穿透氧化铝钝化膜层进入到氧化铝与硅的界面与硅形成氧化硅薄层，氧化硅薄层的化学钝化效果优于氧化铝，同时增强硅表面的化学钝化。
[0008]现有技术中，为了实现浆料与硅衬底的接触，通常会在浆料中会添加一定量的氧化铅，其作用为腐蚀抗反射膜层，但实际烧蚀过程中会出现因氧化铅的含量宏观添加而无法精确控制抗反射膜层的烧蚀窗口，主要表现在氧化铅与氮化硅的反应高于含氧薄膜，因此造成浆料在烧蚀到氮化硅后，出现浆料形状出现拓宽现象，无法保证丝网印刷后具有较大的高宽比，从而影响电池的接触，另外因拓宽的浆料与硅衬底的接触面积增大，导致硅衬底中含有过多的金属元素，产生载流子的金属复合。
[0009]本申请在沉积氮氧化硅层之前，通过笑气二次等离子体处理改性氮化硅层，笑气等离子体中的氧可以有一部分氧被吸附进氮化硅层，形成微氧掺杂氮化硅，提升浆料的塑型能力，降低太阳能电池的金属复合与接触电阻，提升太阳能电池的开压与填充。微量的氧元素引入到氮化硅层中可以更好的抑制浆料在烧蚀氮化硅时因氮化硅的多孔状的无序扩散，有效降低浆料烧穿氮化硅后与硅的接触表面积，有效降低浆料的在硅中不可控的金属复合损失。降低浆料烧穿氮化硅后与硅的接触表面积同时相对增大浆料最后塑型后的高宽比，大的高宽比金属线型能够有效降低载流子在栅线处的横向传输电阻，降低热损耗。此外，通过笑气二次等离子体的预放电，在沉积氮氧化硅层前，使得氧等离子体在炉管中各处浓度分布均匀一致，提高了氮氧化硅层的沉积均匀性。
[0010]优选地，步骤（1）中，一次等离子体处理的温度为440~520℃，压力为1450~1600mTorr；功率为PECVD设备的最大功率的60~77%；脉冲开启时间为3~4μs；脉冲关闭时间为80~90μs；一次等离子体处理时间为60~120s。
[0011]优选地，步骤（2）中，沉积温度为440~520℃，沉积压力为1800~2000mTorr，脉冲开启时间为3.5~5.5μs；脉冲关闭时间为60~85μs。
[0012]优选地，步骤（3）中，二次等离子体处理的温度为440~520℃，压力为1450~1600mTorr；功率为PECVD设备最大功率的60~77%；脉冲开启时间为3~4μs；脉冲关闭时间为80~90μs；二次等离子体处理时间为60~120s。
[0013]优选地，步骤（4）中，沉积温度为440~520℃；氨气与笑气的流量比为（0.5~0.6）:1。该步骤中，氨气提供H钝化提高钝化性能；如果氨气比例过低，会导致氮氧化硅层的H含量过低，钝化效果差；如果笑气比例过低，会导致膜层氧含量降低，透光率减小。本申请采用上述流量比范围可以兼顾氮氧化硅层的钝化性能和透光性能，提高太阳能电池的性能。
[0014]优选地，步骤（5）中，沉积温度为440~520℃；沉积压力为1450~1600mTorr；脉冲开
启时间为3~4μs；脉冲关闭时间为80~90μs。
[0015]本专利技术还提供了一种采用上述制备方法制得的太阳能电池抗反射叠层结构。
[0016]本专利技术的太阳能电池抗反射叠层结构此结构膜层不仅在光学上提升太阳能电池的光生电流，还能从钝化角度提升太阳能电池的钝化水平，从而消除大众对氧化物作为抗反射膜层的组件封装损耗大的错误认知。
[0017]优选地，所述太阳能电池抗反射叠层结构包括依次设置在硅衬底上的氧化铝钝化膜层、氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层；所述氮化硅层、氮氧化硅层和氧化硅层的折射率依次降低，且相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池抗反射叠层结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（1）：将沉积有氧化铝钝化膜层的硅衬底置于PECVD设备的反应腔体内，抽真空预热，通入笑气，进行一次等离子体处理；所述硅衬底为n型，且沉积有氧化铝钝化膜层的一侧为p型扩散面；步骤（2）：向反应腔体内通入硅烷和氨气，在氧化铝钝化膜层表面沉积氮化硅层；步骤（3）：向反应腔体内通入笑气，进行二次等离子体处理；步骤（4）：向反应腔体内通入硅烷、氨气和笑气，在氮化硅层表面沉积氮氧化硅层；步骤（5）：向反应腔体内通入硅烷和笑气，在氮氧化硅层表面沉积氧化硅层，制得太阳能电池抗反射叠层结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，一次等离子体处理的温度为440~520℃，压力为1450~1600mTorr；功率为PECVD设备的最大功率的60~77%；脉冲开启时间为3~4μs；脉冲关闭时间为80~90μs；一次等离子体处理时间为60~120s。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，沉积温度为440~520℃，沉积压力为1800~2000mTorr，脉冲开启时间为3.5~5.5μs；脉冲关闭时间为60~85μs。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，二次等离子体处理的温度为440~520℃，压力为1450~1600mTorr；功率为PECVD设备最大功率的60~...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆敏，李丙科，卓倩武，张海洋，
申请(专利权)人：无锡松煜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：