[发明专利]一种用于背钝化太阳电池的叠层膜及其制备方法以及一种背钝化太阳电池

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种用于背钝化太阳电池的叠层及其制备方法以及一种背钝化太阳电池。

背景技术

如何提高p型硅太阳电池的转换效率已成为光伏企业研发的核心内容，其中背钝化太阳电池技术是实现高效电池的重要手段。背钝化太阳电池技术改变了背面电池结构，使用高质量的背面膜层取代常规铝背场，背钝化太阳电池的技术优势在于降低了有效载流子在电池背表面的复合，提升开路电压；而背面膜层可以增加内反射，提升短路电流，从而提高电池效率。目前市面上大规模背钝化太阳电池生产中使用的背面膜层一般为AlO_x和SiN_x的复合膜层结构，其中SiN_x在顶层。虽然该膜层结构具备较好的钝化效果和背面内反射效果，但是AlO_x的实现方式一直是个难点。一方面，用于制备AlO_x的设备非常昂贵，通常需要专业的ALD或者专用的PECVD设备，这些设备前期投资非常高，导致背钝化太阳电池的生产成本显著上升，目前该成本的上升直接抵消了由于电池效率提高带来的收益；另一个重要方面是，沉积AlO_x层所需的原材料是三甲基铝，三甲基铝是一种极易燃易爆的材料，遇到空气或者水都会迅速燃烧，在使用过程中和存储过程中都是极大的安全隐患。因此，继续开发新的膜层结构，在兼顾效果的同时降低成本。

中国专利CN201410854107.2提出了一种采用PECVD制备太阳能背钝化电池背钝化膜层的方法，该发明采用PECVD制备底层为SiO_x层，顶层为SiN_x层，SiN_x层可以是单层SiN_x，也可以是不同折射率的多层SiN_x。虽然该太阳能背钝化电池背钝化膜层减少了前期投资，并消除了使用和储存过程的安全隐患，但是钝化效果较差。

中国专利CN201410526453.8提出了一种晶硅太阳电池钝化膜的制备方法，在中国专利CN201410854107.2专利基础上弥补了与采用PECVD制备的SiOx钝化效果的不足，该方法采用PECVD的方法对湿法刻蚀后的硅片通氢气，然后辉光放电的同时通入硅烷和二氧化碳沉积一层SiO_x膜，再沉积一层SiN_x膜。根据该发明所述推断，通氢气的目的是为了加强H表面钝化，但是采用这种加强H钝化的效果有限；另外，该方法主要是应用在太阳电池正面，SiO_x膜和SiN_x膜结构的设计在考虑钝化效果的同时，重点考虑对光的减反射效果，但是背钝化电池的背面内反射效果较差。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于背钝化太阳电池的叠层膜，本发明提供的背钝化太阳电池的叠层膜可以增强钝化效果和内反射效果，提高太阳电池的开路电压和短路电流，提高太阳电池转换效率。

本发明提供了一种用于背钝化太阳电池的叠层膜，包括依次复合于硅片表面的第一氧化硅层、第二氧化硅层、氮化硅层和第三氧化硅层。

优选的，所述第一氧化硅层的膜厚为0.5～5nm，折射率为1.46～1.8。

优选的，所述第二氧化硅层的膜厚为5～40nm，折射率为1.46～1.8。

优选的，所述氮化硅层为由≥1层的氮化硅薄膜复合而成，所述氮化硅层的膜厚为20～100nm，折射率为1.9～2.3。

优选的，所述第三氧化硅层的膜厚为20～100nm，折射率为1.46～1.8。

本发明还提供了一种用于背钝化太阳电池的叠层膜的制备方法，包括以下步骤：

A)在经过表面处理的硅片表面氧化形成第一氧化硅层；

B)在所述第一氧化硅层表面沉积第二氧化硅层；

C)在所述第二氧化硅层表面沉积氮化硅层；

D)在所述氮化硅层表面沉积第三氧化硅层，得到用于背钝化太阳电池的叠层膜。

优选的，步骤A)具体为：

含氧气体在经过表面处理的硅片表面进行氧化反应，得到第一氧化硅层，所述含氧气体选自水蒸气、氧气、臭氧、CO₂或N₂O；

步骤B)具体为：

将SiH₄与含氧气体通入沉积设备，在第一氧化硅层表面进行沉积反应，得到第二氧化硅层，所述含氧气体选自N₂O或CO₂；

步骤C)具体为：