[发明专利]抗反射涂层，尤其用于太阳能电池，以及用于生产该涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗反射涂层以及涉及一种用于制造该涂层的方法。

它尤其应用于太阳能电池的涂层。

背景技术

减少表面反射是如今提高太阳能电池的性能的重要途径之一，为此，已经开发了抗反射涂层。

由于不同的密封剂(密封材料)具有在1.4-1.5范围的折射率而相应的硅的折射率为3.87，反射损失可通过利用反射率在1.5和3.87之间的抗反射涂层最容易地被减少。

一种单层抗反射涂层通常由二氧化钛、二氧化硅或氮化硅制成，但其他材料也可用于太阳能电池中。这样的涂层在设计涂层的特定波长范围使反射损失大大减少。

在过去已经研究了双层抗反射涂层，如上述材料或MgF₂、ZnS和一些其他材料的组合。尤其是，多孔硅的一个或两个层已被用作在硅上的一层或双层抗反射涂层以便通过降低在太阳能电池的输入表面处反射的太阳光线的量来改进太阳能电池的转化系数(转换因子，conversion factor)。

利用以它们不同的制造方案制得的多孔硅层的不同折射率值的可能性是非常具有吸引力的。对于该主题，参考在本说明书末尾提及的文献[1]至[5]，如在下文中所应用的其他文献一样。

然而，这样的多孔硅抗反射层具有一些缺陷。多孔硅慢慢地与周围空气发生反应，因此其化学组成及其性能随时间不断地改变。

另外，氧化水平(程度)不仅取决于经过的时间而且也取决于环境条件。因此，多孔硅抗反射性能随时间推移不断退化(降级)。

发明内容

本发明旨在减轻这些缺陷并提供一种抗反射涂层，尤其是用于太阳能电池的抗反射涂层，其不易于随时间降解，同时没有不利地影响太阳能电池的性能。

本发明的另一目的是使得可以调节和优化在太阳能电池中的可发生光有效转化成电能的光谱范围。更具体地，本发明的一个目的是降低反射系数的值并在紫外方向上扩大该光谱范围。

抗反射涂层也被披露在文献[9]和[10]中。

更准确地，本发明涉及一种抗反射涂层，尤其是用于太阳能电池的抗反射涂层，其特征在于，它包括至少一个多孔硅的抗反射内层(或内抗反射层)和氮氧化硅的外层，该外层基本上是无孔(非多孔)的和基本上没有杂质(外来物质，foreign species)并且被形成在内层上。

在文献[5]中，提出使用显著为无孔的和显著没有杂质的类金刚石碳(DLC)的外层。论及了这样的双层类金刚石碳/多孔硅抗反射涂层的优点并得出了对太阳光谱主要部分中的每一个层的光程(折射率和厚度)的要求。

在本发明中，提出利用氮氧化硅(Si_xO_yN_z)层代替类金刚石碳(DLC)层。

一般说来，氮氧化硅可以被认为是氮掺杂的二氧化硅并且是用于在微电子工业中，尤其是对于MOS(金属氧化物半导体)技术中的薄膜栅中替代纯二氧化硅的具有前景的候选物。

氮氧化物膜通常通过硅表面的直接氮氧化或者二氧化硅层的氮化加以制备。这导致表面状态的浓度的显著降低以及极低的表面再结合速率(表面钝化)和漏电流。

氮氧化硅Si_xO_yN_z用于太阳能电池和集成光学器件，尤其是用于制造埋入接触硅太阳能电池。

众所周知的，在Si-N-O体系中的硅的所有四个固相(Si，SiO₂，Si₂N₂O和Si₃N₄)是稳定的。因而，氮氧化硅Si_xO_yN_z对于不同化学影响是稳定的，并且更耐受氢氟酸和不同杂质和离子的扩散。

事实上，已发现氮氧化硅在厚度低于10nm时保持其介电性能，并且进行了用于在极大规模集成技术(VLSI)中生产用于金属-绝缘体-半导体器件的薄栅介电层和掩模层。

氮氧化硅制造技术(其中对它们的光学性能加以控制)是熟知的。

氮氧化硅Si_xO_yN_z可具有禁带宽度(forbidden band width)和折射率值(其是二氧化硅和氮化硅之间的中间值)；这些值取决于参数x、y和z。

氮氧化硅的折射率从1.45至2.0变化，这取决于例如在这些化合物的制造过程中的N₂O和NH₃流率。