[发明专利]一种太阳能电池钝化减反薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种太阳能电池钝化减反膜及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

太阳能电池受光面实施的钝化和减反射旨在减少光生载流子复合和光学反射损失，是实现高转换效率的关键技术。目前商品化晶体硅太阳能电池通常采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）制备氮化硅作为钝化减反薄膜。一方面，氮化硅可以较好钝化n+型掺杂面，钝化效果一般地随折射率提高而增加，但光学吸收也随之增加。由于单层氮化硅无法达到最优的钝化和光学效果，往往采用多层薄膜结构，例如，由底层较高折射率氮化硅实现钝化，附加上层较低折射率氮化硅实现减反。另一方面，氮化硅含有的固定正电荷使之无法钝化p+型掺杂面，特别是N型太阳能电池的p+型发射结，限制了其在更高效太阳能电池中的应用。

相较而言，已报道气相沉积的三氧化二铝薄膜可以良好地钝化p+发射结，但是三氧化二铝的折射率（一般为1.7）与氮化硅的折射率（一般为1.8至2.4）不匹配。由三氧化二铝作为钝化层，覆以氮化硅的钝化减反结构，会产生不利的光学反射。当光以较大入射角从高折射率的氮化硅层至低折射率的三氧化二铝层在介质界面会产生较大反射，当入射角大于临界角时甚至会造成该界面的全反射。氮化硅/三氧化二铝界面也无法作为全内反射界面抑制其下层结构中的反射。

因此，在采用三氧化二铝作为钝化层的太阳能电池中，需要设计特定介质材料组成多层钝化减反薄膜结构，以避免由于折射率不匹配引起额外的光学反射。氟化镁的折射率为1.38，氧化硅的折射率为1.45，能与三氧化二铝钝化层形成较好的光学匹配。相较氧化硅/三氧化二铝组成的双层薄膜结构，折射率从顶层至底层递减的氟化镁/氧化硅/三氧化二铝三层结构，具有更好的光学减反特性，原因在于：1.折射率相近的三层结构可以减小各层界面的光学反射，使入射光更多地进入硅功能材料；2.从顶层至底层递减的三层结构提供多一层的全内反射界面，即氟化镁/氧化硅界面，抑制氧化硅/三氧化二铝、三氧化二铝/硅界面以及太阳能电池背面的光学反射；3.三层结构提供多一层的干涉减反层，即氟化镁层，通过调控该层厚度可以减小特定光谱段的反射，实现更宽光谱段的减反射效果。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出应用于太阳能电池的、三氧化二铝作为钝化层的、三层的钝化减反薄膜结构及其制备方法。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种太阳能电池钝化减反膜，包括依次设置于太阳能电池受光面发射结上的三氧化二铝层、氧化硅层、氟化镁层。

进一步地，所述三氧化二铝层的厚度为2至100nm。

进一步地，所述氧化硅层的厚度为20至200nm。

进一步地，所述氟化镁层的厚度为20至200nm。

同时，本发明还提供一种用于生产所述太阳能电池钝化减反膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）清洗太阳能电池受光面发射结表面；

（2）在太阳能电池表面，通过等离子增强化学气相沉积或原子层沉积方法制备三氧化二铝层；

（3）在三氧化二铝层上，通过等离子增强化学气相沉积、或电子束蒸镀、或溅射方法制备氧化硅层；

（4）在氧化硅层上，通过溅射或激光脉冲沉积方法制备氟化镁层；

（5）对制备的薄膜实施退火，最高温度是300至700℃，退火时间是10至60分钟。

进一步地，所述三氧化二铝层的厚度是2至100nm。

进一步地，所述氧化硅层的厚度是20至200nm。

进一步地，所述氟化镁层的厚度是20至200nm。

本发明的太阳能电池钝化减反膜，采用三氧化二铝钝化，可以获得良好的p+型发射结钝化效果；采用折射率和厚度匹配的介质层可以减小光学反射，有利于提高太阳能电池的转换效率。本发明的用于生产所述太阳能电池钝化减反膜的制备方法采用产业化镀膜技术，适合于太阳能电池的大规模制造。

附图说明

图1是本发明的太阳能电池钝化减反膜的结构示意图；其中：101为太阳能电池受光面发射结，102为三氧化二铝层，103为氧化硅层，104为氟化镁层；

图2是本发明的太阳能电池钝化减反膜与现有技术中氧化硅/三氧化二铝双层结构减反膜的光谱反射率曲线对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的结构做进一步详细的说明，本发明中与现有技术相同的部分将参考现有技术。