[发明专利]一种改良的晶硅太阳能电池氮化硅减反膜制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于太阳能光电利用领域中的晶硅太阳能电池技术，具体涉及一种改良的太阳能电池减反膜的制备方法。

背景技术

随着经济和社会的不断发展，能源危机和环境污染己经成为全人类生存与发展面临的严重挑战。近几年，晶硅太阳能电池发展迅速，已经成为人类利用太阳能的最重要途径之一。

在太阳能电池制造工序中，减反膜的制作至关重要。现阶段减反膜主要有TiO₂、SiO₂、SiN_x三种，其中TiO₂折射率为2.4，对于晶硅太阳电池来说具有较好的减反射效果，但TiO₂没有氢钝化作用；SiO₂具有优良的钝化效果，但其折射率(1.46)比较低，减反射效果不好，而且SiO₂减反膜的制备需要高温氧化过程，增加了生产成本，对硅片的少子寿命也有影响；SiN_x不仅具有优良的减反射效果而且具有良好的钝化作用和化学稳定性，能够有效地提高太阳能电池的光电转换效率。

用传统的制备工艺制备的SiN_x减反膜化学性质稳定，对硅片有很好的保护作用，质量好的氮化硅减反膜可以把硅片的表面反射率由制绒后的10%降至3%左右。由于氮化硅减反膜在形成的过程中伴随着H₂的生成，可以对硅片表面的未饱和悬挂键进行氢钝化，从而提高少子寿命，近年来，氮化硅作为减反膜得到广泛应用。目前光伏行业淀积SiN_x减反膜基本上采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）。但是传统的制备方法由于其较高的沉积速率，导致了SiN_x的致密性较差，钝化效果和减反效果都不能达到最佳。

如上所述，氮化硅减反膜化学性质稳定，自由能低，能有效保护硅片。相比氧化钛，氮化硅减反膜在生长过程中生成的H₂可以对硅片表面的不饱和悬挂键进行氢钝化，有效提高少子寿命。相比LPCVD，PECVD技术具有淀积温度低，对少子寿命影响较小，淀积速度快等优势。本发明中N₂作为分散剂和副反应剂的摄入，降低了氮化硅减反膜的淀积速率使氮化硅薄减反膜具有更好的致密性，增强了的N-H键，增加了太阳能电池对太阳光的吸收。

发明内容

本发明的目的是：针对目前PECVD制备氮化硅减反膜工艺存在的不足，提出一种改良的晶硅太阳能电池减反膜的制备方法。通过N₂作为分散剂的摄入，由于淀积成膜速率下降，使减反膜的致密性得到改善；其次，由于N2作为副反应气体的摄入，增强了N-H键，从而增加了太阳能电池对太阳光的吸收，从而了提高太阳能电池的光电转换效率。

本发明的技术方案是：通过在淀积过程中缓慢均匀摄入N2作为分散剂和副反应气体，对现在有的PECVD生产工艺进行了优化和改良。一种改良的晶硅太阳能电池SiN_x减反膜的制备方法，其特征是：以SiH₄、NH₃为主要反应气体，并在淀积过程中缓慢均匀充入一定比例N₂作为分散剂和副反应气体，在400~500℃的衬底温度下用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD），制备出更加均匀，致密性更好，钝化效果佳，减反效果好的SiN_x减反膜，能有效提高太阳能电池光电转化效率0.1%~0.2%。

具体制备方法为：在射频频率为40KHz，射频功率为4500W的条件下，通入NH₃:SiH₄：N₂=1：6～8：1～2（即NH₃、SiH₄、N₂流量比为1：6～8：1～2），腔体内保持100～200pa恒压，反应温度为400～500℃，用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制备SiN_x减反膜。

 

本发明的特点

1．通过此方法制备的SiN_x减反膜相比传统的制备方法均匀性和致密性都得到提高；

2．通过此方法制备的SiN_x减反膜由于N-H键的增强，提高了太阳能电池对太阳光的吸收。

3．通过该方法制备的SiN_x减反膜能有效提高太阳能电池光电转换效率0.1%~0.2%。

 

附图说明