專利名稱：雙層氮化硅減反射膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙層氮化硅減反射膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
光伏領(lǐng)域通常使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積氮化硅薄膜，所制備的氮化硅薄膜含有S1、N、H等3種元素，通常表示為SiNx:H薄膜，它既起到表面鈍化的作用，也起到減反射的作用。實(shí)際應(yīng)用中，為了減小光學(xué)損失，往往會(huì)犧牲部分SiNx:H薄膜的鈍化效果，而使得薄膜呈現(xiàn)出較好的綜合的光電性能。因此，在滿足光學(xué)要求的前提下，應(yīng)該盡可能提高SiNx:H薄膜的表面鈍化效果。因?yàn)槎趸璞∧け鹊璞∧ぞ哂懈玫拟g化效果，所以不少人采用了 Si02/SiNx:H雙層薄膜來(lái)鈍化硅片表面，期望可以提高表面鈍化效果，進(jìn)一步提高晶體硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。然而這種Si02/SiNx:H堆積的雙層薄膜一直沒(méi)有能夠在較低的成本下獲得較好的鈍化效果，所以至今沒(méi)有被廣泛的應(yīng)用于P型晶體硅太陽(yáng)電池的大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種雙層氮化硅減反射膜及其制備方法。本發(fā)明利用管式PECVD在太陽(yáng)電池片上沉積雙層折射率和厚度均不同的SiNx:H薄膜來(lái)實(shí)現(xiàn)雙膜的效果；這種雙層SiNx:H薄膜是采用2組不同的硅烷氨氣流量比在I次沉積過(guò)程中獲得的，其下層氮化硅膜(靠近硅片)具有較高的折射率和較薄(IOnm最佳)的厚度，而上層氮化硅膜具有較低的折射率和較厚的厚度。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明涉及一種雙層氮化硅減反射膜，所述雙層氮化硅減反射膜由上、下兩層氮化娃膜構(gòu)成，所述下層氮化娃膜厚度為IOnm 15nm,折射率為2.2 2.5,所述上層氮化娃膜厚度為70nm 75nm，折射率為2.0 2.05。優(yōu)選地，所述雙層氮化硅減反射膜的總厚度為85nm 90nm，總折射率為2.05
2.2。本發(fā)明還涉及一種前述的雙層氮化硅減反射膜的制備方法，所述制備方法為:取拋光單晶硅片，設(shè)定沉積溫度、沉積壓強(qiáng)和沉積功率恒定，采用PEVCD工藝在所述拋光單晶硅片的行進(jìn)方向上設(shè)定兩組氨氣與硅烷的氣流量比參數(shù)和沉積時(shí)間，制得所述雙層氮化硅減反射膜；所述氨氣與硅烷的氣流量比參數(shù)的設(shè)定是先小后大的。優(yōu)選地，所述兩組氨氣與娃燒的氣流量比分別為(4 4.5):1和(8 9):1。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述氨氣與硅烷的氣流量比為(4 4.5): I時(shí)對(duì)應(yīng)的沉積時(shí)間為70 80s ;所述氨氣與硅烷的氣流量比為(8 9): I時(shí)對(duì)應(yīng)的沉積時(shí)間為600 650s。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述娃燒的流量為800 850ml/min。優(yōu)選地，所述沉積溫度為400 450°C，所述沉積壓強(qiáng)為1300 1800mtorr，所述沉積功率為5000 6000W。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為:1、通過(guò)現(xiàn)有資源、在不添加其它設(shè)備等材料情況下、在同一臺(tái)設(shè)備上通過(guò)兩個(gè)工藝步驟達(dá)到制成兩層相同質(zhì)地但是不同性能參數(shù)的減反射膜、從而達(dá)到增加晶體硅表面鈍化效果、減少晶硅表面的太陽(yáng)光反射效果、增加硅片對(duì)長(zhǎng)短波的吸收、提高效率；2、通過(guò)對(duì)兩組氨氣與硅烷的氣流量比參數(shù)和沉積時(shí)間的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得制得上、下氮化硅的厚度和折射率為最優(yōu)范圍，從而增加晶體硅表面鈍化效果的同時(shí)，最大程度地減少晶硅表面的太陽(yáng)光反射效果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例的雙層氮化硅減反射膜的制備工藝，具體如下:選取P型(100)拋光單晶硅片，PEVCD射頻頻率13.56MHz，電壓1080V，真空度165Pa，以氮?dú)庀♂尩墓柰?體積分?jǐn)?shù)2.5%，硅烷流量為800ml/min)和純氨氣為反應(yīng)氣體；設(shè)定沉積溫度恒定為400°C、沉積壓強(qiáng)恒定為1300mtorr、沉積功率恒定為5000W，采用PEVCD工藝在所述拋光單晶硅片的行進(jìn)方向上依次設(shè)定氨氣與硅烷的氣流量比為4: 1，對(duì)應(yīng)沉積時(shí)間80s，以及氨氣與硅烷的氣流量比為8: 1，對(duì)應(yīng)沉積時(shí)間650s，制得本實(shí)施例的雙層氮化硅減反射膜；本實(shí)施例制得的雙層氮化硅減反射膜，由上、下兩層氮化硅膜構(gòu)成，下層氮化硅膜(靠近硅片)厚度為15nm、折射率為2.2，上層氮化硅膜厚度為70nm、折射率為2.05，雙層氮化硅減反射膜的總厚度為85nm、總折射率為2.1。采用常規(guī)工藝得到的單層氮化硅減反射膜的折射率通常低于2.05，膜厚為SOnm左右；通過(guò)橢圓偏振測(cè)厚儀、外量子響應(yīng)儀以及1-V特性等的測(cè)試結(jié)果表明，本實(shí)施例的折射率變化的雙層SiNx:H薄膜，相比折射率單一的單層SiNx:H薄膜，具有更好的表面鈍化效果，同時(shí)改進(jìn)了直接鍍膜方式的長(zhǎng)短波響應(yīng)差、表面鈍化差等不利因素；并且，其制備工藝無(wú)需額外的成本增加、僅在原有基礎(chǔ)上改進(jìn)工藝即可達(dá)到很可觀的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施例2本實(shí)施例的雙層氮化硅減反射膜的制備工藝，具體如下:選取P型(100)拋光單晶硅片，PEVCD射頻頻率13.56MHz，電壓1080V，真空度165Pa，以氮?dú)庀♂尩墓柰?體積分?jǐn)?shù)2.5%，硅烷流量為850ml/min)和純氨氣為反應(yīng)氣體；設(shè)定沉積溫度恒定為450°C、沉積壓強(qiáng)恒定為1800mtorr、沉積功率恒定為6000W，采用PEVCD工藝在所述拋光單晶硅片的行進(jìn)方向上依次設(shè)定氨氣與硅烷的氣流量比為4.5: 1，對(duì)應(yīng)沉積時(shí)間70s，以及氨氣與硅烷的氣流量比為9: 1，對(duì)應(yīng)沉積時(shí)間600s，制得本實(shí)施例的雙層氮化硅減反射膜；本實(shí)施例制得的雙層氮化硅減反射膜，由上、下兩層氮化硅膜構(gòu)成，下層氮化硅膜(靠近硅片)厚度為15nm、折射率為2.2，上層氮化硅膜厚度為75nm、折射率為2.0，雙層氮化硅減反射膜的總厚度為90nm、總折射率為2.05。通過(guò)橢圓偏振測(cè)厚儀、外量子響應(yīng)儀以及1-V特性等的測(cè)試結(jié)果表明，本實(shí)施例的折射率變化的雙層SiNx:H薄膜，相比折射率單一的單層SiNx:H薄膜，具有更好的表面鈍化效果，同時(shí)改進(jìn)了直接鍍膜方式的長(zhǎng)短波響應(yīng)差、表面鈍化差等不利因素；并且，其制備工藝無(wú)需額外的成本增加、僅在原有基礎(chǔ)上改進(jìn)工藝即可達(dá)到很可觀的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施例3本實(shí)施例的雙層氮化硅減反射膜的制備工藝，具體如下:I)選取P型(100)拋光單晶硅片，PEVCD射頻頻率13.56MHz，電壓1080V，真空度165Pa，以氮?dú)庀♂尩墓柰?體積分?jǐn)?shù)2.5%，硅烷流量為820ml/min)和純氨氣為反應(yīng)氣體；設(shè)定沉積溫度恒定為420°C、沉積壓強(qiáng)恒定為1500mtorr、沉積功率恒定為5500W，采用PEVCD工藝在所述拋光單晶硅片的行進(jìn)方向上依次設(shè)定氨氣與硅烷的氣流量比為4.2: 1，對(duì)應(yīng)沉積時(shí)間75s，以及氨氣與硅烷的氣流量比為8.5: 1，對(duì)應(yīng)沉積時(shí)間620s，制得本實(shí)施例的雙層氮化硅減反射膜；本實(shí)施例制得的雙層氮化硅減反射膜，由上、下兩層氮化硅膜構(gòu)成，下層氮化硅膜(靠近硅片)厚度為10nm、折射率為2.5，上層氮化硅膜厚度為75nm、折射率為2.05，雙層氮化硅減反射膜的總厚度為85nm、總折射率為2.2。通過(guò)橢圓偏振測(cè)厚儀、外量子響應(yīng)儀以及1-V特性等的測(cè)試結(jié)果表明，本實(shí)施例的折射率變化的雙層SiNx:H薄膜，相比折射率單一的單層SiNx:H薄膜，具有更好的表面鈍化效果，同時(shí)改進(jìn)了直接鍍膜方式的長(zhǎng)短波響應(yīng)差、表面鈍化差等不利因素；并且，其制備工藝無(wú)需額外的成本增加、僅在原有基礎(chǔ)上改進(jìn)工藝即可達(dá)到很可觀的經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)現(xiàn)有資源、在不添加其它設(shè)備等材料情況下、在同一臺(tái)設(shè)備上通過(guò)兩個(gè)工藝步驟達(dá)到制成兩層相同質(zhì)地但是不同性能參數(shù)的減反射膜、從而達(dá)到增加晶體硅表面鈍化效果、減少晶硅表面的太陽(yáng)光反射效果、增加硅片對(duì)長(zhǎng)短波的吸收、提高效率。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種雙層氮化硅減反射膜，其特征在于，所述雙層氮化硅減反射膜由上、下兩層氮化娃膜構(gòu)成，所述下層氮化娃膜厚度為IOnm 15nm,折射率為2.2 2.5,所述上層氮化娃膜厚度為70nm 75nm，折射率為2.0 2.05。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層氮化硅減反射膜，其特征在于，所述雙層氮化硅減反射膜的總厚度為85nm 90nm，總折射率為2.05 2.2。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法為:取拋光單晶硅片，設(shè)定沉積溫度、沉積壓強(qiáng)和沉積功率恒定，采用PEVCD工藝在所述拋光單晶硅片的行進(jìn)方向上設(shè)定兩組氨氣與硅烷的氣流量比參數(shù)和沉積時(shí)間，制得所述雙層氮化硅減反射膜；所述氨氣與硅烷的氣流量比參數(shù)的設(shè)定是先小后大的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，所述兩組氨氣與硅烷的氣流量比分別為(4 4.5): I和(8 9): I。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，所述氨氣與硅烷的氣流量比為(4 4.5): I時(shí)對(duì)應(yīng)的沉積時(shí)間為70 80s ;所述氨氣與硅烷的氣流量比為(8 9): I時(shí)對(duì)應(yīng)的沉積時(shí)間為600 650s。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙層氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，所述硅烷的流量為 800 850ml/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層氮化硅減反射膜的制備方法，其特征在于，所述沉積溫度為400 450°C，所述沉積壓強(qiáng)為1300 1800mtorr，所述沉積功率為5000 6000W。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙層氮化硅減反射膜及其制備方法。該雙層氮化硅減反射膜由上、下兩層氮化硅膜構(gòu)成，下層氮化硅膜厚度為10nm～15nm，折射率為2.2～2.5，上層氮化硅膜厚度為70nm～75nm，折射率為2.0～2.05。制備時(shí)，取拋光單晶硅片，設(shè)定沉積溫度、沉積壓強(qiáng)和沉積功率恒定，采用PEVCD工藝在硅片的行進(jìn)方向上設(shè)定兩組先小后大的氨氣與硅烷的氣流量比參數(shù)和沉積時(shí)間，制得雙層氮化硅減反射膜。本發(fā)明通過(guò)現(xiàn)有資源、在不添加其它設(shè)備等材料情況下、在同一臺(tái)設(shè)備上通過(guò)兩個(gè)工藝步驟達(dá)到制成兩層相同質(zhì)地但是不同性能參數(shù)的減反射膜、從而達(dá)到增加晶體硅表面鈍化效果、減少晶硅表面的太陽(yáng)光反射效果、增加硅片對(duì)長(zhǎng)短波的吸收、提高效率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK103117310SQ20131006095
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者戴熙明, 陳博, 武俊喜 申請(qǐng)人:上海艾力克新能源有限公司