[发明专利]一种太阳能电池结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能电池结构及其制备方法。

背景技术

目前，太阳能发电技术受到了越来越多的关注，其中的晶体硅太阳能电池技术，以其稳定的电池效率、成熟的工艺技术、简单的工艺流程以及便于大规模生产的优点占据了太阳能电池技术的主导地位，并且在未来相当长的一段时期内都将作为太阳能电池的主流技术。

为了提高晶硅太阳能电池的光电转换效率，在太阳能电池的迎光面上，均设置有表面减发射钝化层。一方面，表面减发射钝化层能够降低光线反射，增加光线的透过率，保证更多的光不被反射从而有更多的光可以进入到太阳能电池内部；另一方面，表面减发射钝化层还能够进行表面钝化，降低表面缺陷态所产生的复合中心，从而提高光电流。目前工业上，通常采用氮化硅(SiNx)作为表面减发射钝化层的材料，SiNx内部由于含有氢(H)，可以钝化硅表面，并且通过调节氮和硅组分比，调节SiNx薄膜的折射率，从而获得合适的折射率，起到减反射的作用。然而，SiNx作为光学膜和钝化膜的工艺条件是不一样的，也就是说，SiNx所起到的钝化作用和减反射作用并不能同时达到最优，一定程度上限制了电池的光电转换效率。

为了避免光学性能和钝化性能的矛盾，现有的一种解决方法是使表面减发射钝化层包括双层结构，首先使用热氧化法沉积一层二氧化硅(SiO₂)膜，这样实现了完美的表面钝化也提供了一定量的H源。然后在SiO₂膜上沉积SiNx光学膜，控制工艺气体的流量配比SiH₄/NH₃和工艺条件以控制吸收，其中，工艺气体的流量单位为sccm(Standard-State Cubic Centimeter per Minute，标况毫升每分钟)。这种组合膜致密性比较高，钝化性能也比较好，但是从光学设计上，双层膜中的靠近空气那层的SiNx层比下层的SiO₂材料的折射率高，这样不利于光学干涉减反射。另外，热氧化的生长方式也增加了热预算，可能造成额外的缺陷，降低载流子寿命，限制了电池的光电转换效率。

现有的另一种解决方法是采用双层SiNx膜，首先沉积钝化膜，在工艺气体的流量配比SiH₄/NH₃较高，高压等条件下沉积成有些疏松的膜质，这样既提高了膜中H的浓度，又充分增加了H的扩散系数，有利于Si的表面钝化，并且在后道的烧结中也提供了体钝化的H源；然后再沉积光学膜，在流量配比SiH₄/NH₃比较小的环境中低压高温沉积，形成晶化率比较高的致密膜层，该膜层折射率比较小，对光的吸收少。然而，这种双层膜在光学设计时一般仅考虑的是600～700nm的波段有比较好的增透效果，对于其他波段的增透效果较差，而且在钝化层也存在一定的短波吸收，这都不利于电池效率的进一步提高。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种太阳能电池结构及其制备方法，能够优化太阳能电池表面减反射钝化层的光学性能和钝化性能，提高电池的光电转换效率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种太阳能电池结构，包括电池基片，所述电池基片的迎光面上设置有SiNx减发射钝化层，所述SiNx减反射钝化层包括m(m为整数且m≥3)层SiNx膜结构；其中，

第一层膜结构设置在所述电池基片上，第二层膜结构设置在所述第一层膜结构上...第m层膜结构设置在第m-1层膜结构上；

所述第二层膜结构的折射率小于所述第一层膜结构的折射率...所述第m层膜结构的折射率小于所述第m-1层膜结构的折射率。

一种太阳能电池结构的制备方法，包括在电池基片的迎光面上设置SiNx减反射钝化层的步骤，其中，在所述电池基片的迎光面上设置SiNx减反射钝化层包括：

采用等离子体沉积技术，在第一工艺气体流量配比、第一压力的条件下，在所述电池基片上沉积所述SiNx减反射钝化层的第一层膜结构；

在第一退火温度下，对所述第一层膜结构进行退火处理；

在第二工艺气体流量配比，第二压力的条件下，在所述第一层膜结构上沉积第二层膜结构，使所述第二层膜结构的折射率小于所述第一层膜结构的折射率；

在第二退火温度下，对所述第二层膜结构进行退火处理；其中，所述第二退火温度大于所述第一退火温度；

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