[发明专利]一种太阳能电池片的减反射膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池片的减反射膜及其制备方法。

背景技术

伴随着传统能源的日渐枯竭、环境污染问题的日益加剧，新能源的开发和应用已经成为人类研究的热点。取之不尽用之不竭、绿色无污染的太阳能是新能源开发利用的重点之一。

太阳能电池片是太阳能电池的核心部件，太阳能电池片一般是硅片经过去油工艺→去除损伤层→制绒→扩散工艺→周边刻蚀→去除氧化层→制氮化硅膜→丝网印刷背、正电极→烧结→测试分选等制得。

由于硅的折射率为3.8，而空气的折射率为1.0，光滑的硅表面对光的反射率可达到30％左右，造成太阳能电池片对光的吸收较低，因此为了提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率，通常需要减少硅片正表面的光反射，同时还需要对晶体硅表面进行钝化处理，以降低表面缺陷对于少数载流子的复合作用是现有普遍研究的热点问题。

现有技术有研究使用表面的织构化来降低一部分反射，一般是通过腐蚀处理，增加硅片表面的粗糙度，但是反射率的降低并不明显，特别是对于多晶硅，使用各向异性的酸法制绒，产生的黑线容易破坏PN结，使太阳能电池片的漏电流增大。

现有技术普遍使用的是在硅片表面覆盖一层折射率适中的透光介质膜，从而降低硅片表面反射。现有工艺化的一般用SiNx:H膜，是一种优良的减反射膜。同时由于硅表面具有大量的悬挂键，对于N型发射区的非平衡载流子具有很强的捕获复合作用，从而使电池片的短路电流和开路电压减小。而含氢的SiNx:H膜对于硅表面具有钝化作用，减少了表面不饱和的悬挂键，减少了表面能级。

现有工艺化的减反射膜一般为一层，也有研究在硅片表面制备两层折射率不同的SiNx:H膜减反射膜或多层不同折射率的纳米薄膜材料的减反射膜，通过接触硅片表面的减反射膜折射率高，太阳能电池片外层的减反射膜的折射率小，来进一步降低硅片对光的反射，增加光的吸收率。纳米薄膜材料的减反射膜由于工艺复杂、成本较高且难控制，并不利于大规模生产。同时这种多层减反射膜由于每层的折射率和厚度较难控制，且折射率变化太大，硅片表面对光的反射率降低效果并不理想，同时由于减反射膜的减反射效果与对硅片的表面和体钝化的效果是相互矛盾，相互制约的，因此此种减反射膜对硅片的表面和体钝化效果较差，制备的太阳能电池片的性能仍然不能满足现有技术的发展。

发明内容

本发明为了解决现有技术的太阳能电池片的减反射膜的减反射效果不理想及对硅片的表面钝化和体钝化效果较差的问题，提供一种减反射效果好同时对硅片的表面和体有很好钝化效果的太阳能电池片的减反射膜，其中，减反射膜的成分主要为SiNx:H，减反射膜中距离减反射膜所依附的硅片表面为T处的SiNx:H中的X满足如下关系：

X＝a-1.589×10^-2T+3.728×10^-4T²-4.072×10^-6T³+1.535×10^-8T⁴；

其中，a为减反射膜与硅片接触的底面中的氮硅比，1.00≤a≤2.0。

本发明的发明人意外发现采用本发明的减反射膜不仅能提高减反射效果而且对硅片的钝化效果明显，明显提高了太阳能电池片的光电转换性能，发现N原子与Si原子的浓度梯度对太阳能电池片的性能的影响远远大于简单的变化折射率对太阳能电池片的影响。推测原因可能因为接触硅片表面的底面富Si，表面悬键以Si₃＝Si·为主，能较容易的扩散入硅片中，SiNx:H膜对硅表面及基体的钝化效果显著，后快速降低Si含量，使带隙逐渐增大，对光的吸收降低，膜的透光性增强，后再缓慢降低Si含量，一定程度上能进一步逐渐降低减反射膜的折射率。每点的原子N与Si的摩尔比容易控制，很好的解决了SiNx:H膜中的Si、N、比，元素比例递变连续、合理，有利于提高减反射效果。很好的防止了当Si/N比小时，膜的透光性和减反射效果好，但钝化效果差，但当Si/N比大时，虽然SiNx:H膜的表面钝化和体钝化效果有所改善，但由于SiNx:H膜的带隙逐渐变小，对光的吸收会逐渐增强，最终使膜的透光性变差的问题的出现，降低了关键因素Si/N比对太阳能电池片的减反射膜性能的影响，显著提高了太阳能电池的光电转换效率。