太陽能電池板、其制備方法及包含其的太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能電池板、其制備方法及包含其的太陽能電池。該太陽能電池板包括硅片以及設(shè)置在硅片上的氮化硅膜。其中，氮化硅膜包括第一氮化硅層與第二氮化硅層；第一氮化硅層形成在硅片上；第二氮化硅層形成在第一氮化硅層上；且第二氮化硅層的折射率大于第一氮化硅層的折射率。本發(fā)明的太陽能電池板中，在硅片表面設(shè)置具有兩層結(jié)構(gòu)的氮化硅膜，并使位于外層的第二氮化硅層的折射率大于第一氮化硅層的折射率。能夠增加氮化硅膜表面對紫外線的阻擋作用，進而使進入氮化硅膜的紫外線強度減弱。這就能夠在一定程度上阻止進入的紫外線激活氮化硅膜內(nèi)部的K0基團，進而減少電荷俘獲中心的產(chǎn)生，從而降低太陽能電池的光致衰減問題。
【專利說明】太陽能電池板、其制備方法及包含其的太陽能電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池制造領(lǐng)域，具體而言，涉及一種太陽能電池板、其制備方法及包含其的太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源緊缺問題日益嚴重，太陽能電池的開發(fā)和應用越來越受重視。太陽能電池的制造多以硅材料為基礎(chǔ)，通過在材料中摻雜硼元素形成N型半導體，進一步形成制備太陽能電池板的硅片。在硅材料的制備過程中，由于加熱硅液用的石英坩堝中含有氧雜質(zhì)，這些氧雜質(zhì)不可避免地會被帶入娃材料中，進而會被帶入娃片中。
[0003]當太陽能電池處于光照環(huán)境時，硅片中的氧雜質(zhì)易與硼和雜質(zhì)鐵發(fā)生復合，形成B-O和Fe-B復合體。這些復合體的產(chǎn)生會導致太陽能電池的開路電壓和短路電流的衰減，使得太陽能電池在長時間的工作后，其電池效率大大下降，最終影響太陽能電池的使用壽命O
[0004]為解決上述問題，現(xiàn)有的方法主要有以下幾種:
[0005]I)以PECVD法在硅片表面鍍氮化硅鈍化層，進而降低太陽能電池的光致衰減。但是，現(xiàn)有的上述氮化硅膜的表面的折射率過低，對紫外光的阻擋能力過低。這樣會使部分紫外光抵達氮化硅膜靠近硅片的內(nèi)部。這些紫外光能夠激活氮化硅膜內(nèi)部的K°基團(.Si = N3),使硅片表面的懸掛鍵產(chǎn)生電荷俘獲中心。這種缺陷亦會導致太陽能電池的衰減問題。
[0006]2)在形成上述I)所指出的硅片鍍氮化硅膜之前，進一步在硅片表面生長一層5nm厚的AlOx作為鈍化層，或者熱氧氧化生產(chǎn)一層SiO2鈍化層。這些鈍化層都能對硅片中的缺陷、雜質(zhì)以及氮化硅膜中K°基團起到良好的鈍化效果，從而有效抑制太陽能電池的光致衰減。但是這種方法需要增加一道工序，而且要購買昂貴的設(shè)備和輔助材料，增加了人力、物力成本。
[0007]3)采用高截止紫外線的EVA材料對太陽能電池進行封裝，該方法雖然能在一定程度上減少到達硅片表面的紫外線，但是也沒有從根本上解決光致衰減的問題。
[0008]由于上述原因，使得如何以一種簡單有效的方法降低太陽能電池的光致衰減成為了一個重點和難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明旨在提供一種太陽能電池板、其制備方法及包含其的太陽能電池，以解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池的光致衰減嚴重的問題。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種太陽能電池板，包括硅片
以及設(shè)置在娃片上的氮化娃膜，其中，氮化娃膜包括第一氮化娃層與第二氮化娃層；第一氮化硅層形成在硅片上；第二氮化硅層形成在第一氮化硅層上；且第二氮化硅層的折射率大于第一氮化硅層的折射率。[0011]進一步地，上述第一氮化硅層的折射率為2.01?2.08 ;第二氮化硅層的折射率為
2.15 ?2.2。
[0012]進一步地，上述第一氮化硅層的折射率為2.06 ;第二氮化硅層的折射率為2.19 ；氮化硅膜的折射率為2.16。
[0013]進一步地，上述氮化娃膜的厚度為70?90nm,第一氮化娃層的厚度為40?50nm。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種太陽能電池板的制備方法，包括在硅片表面設(shè)置氮化硅膜的步驟，其中，在硅片表面設(shè)置氮化硅膜的步驟包括:在硅片上設(shè)置第一氮化硅層；在第一氮化硅層上設(shè)置折射率大于所述第一氮化硅層的折射率的第二氮化硅層。
[0015]進一步地，上述第一氮化硅層和第二氮化硅層通過在PECVD裝置中調(diào)整沿硅片的行進方向不同位置的各組進氣管中氨氣與硅烷的流量比形成，通過使各組進氣管中氨氣與硅烷的流量比不同實現(xiàn)第二氮化硅層的折射率大于第一氮化硅層的折射率。
[0016]進一步地，上述PECVD裝置中包括六組進氣管，前三組進氣管中氨氣的流量為350?450SCCm，且氨氣與硅烷的流量比為1.6?2.5 ;后三組進氣管中氨氣的流量為350?450sccm，且氨氣與硅烷的流量比為1.4?2.14。
[0017]進一步地，前三組進氣管中，氨氣的流量為400SCCm，硅烷的流量為200sCCm ;后三組進氣管中，氨氣的流量為400SCCm，硅烷的流量為230SCCm。
[0018]進一步地，PECVD裝置中硅片的傳輸速度為205?215cm/min，第一氮化硅層和第二氮化硅層的沉積溫度為300?400°C。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種太陽能電池，包括太陽能電池板，其中，太陽能電池板為上述的太陽能電池板。
[0020]應用本發(fā)明的太陽能電池板、其制備方法及包含其的太陽能電池。在硅片表面設(shè)置具有兩層結(jié)構(gòu)的氮化硅膜，并使位于外層的第二氮化硅層的折射率大于第一氮化硅層的折射率。這能夠增加氮化硅膜表面對紫外線的阻擋作用，進而使進入氮化硅膜的紫外線強度減弱。這就能夠在一定程度上阻止進入的紫外線激活氮化硅膜內(nèi)部的κ°基團，進而減少電荷俘獲中心的產(chǎn)生，從而降低太陽能電池的光致衰減問題。此外，設(shè)置兩層不同折射率的氮化硅層，能夠在外層氮化硅層高效阻擋紫外線的同時，利用內(nèi)層氮化硅層較低的折射率增加其他光線的透過強度。從而能夠抑制太陽能電池片的光致衰減的同時，還能使其保持相對較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0022]圖1示出了本發(fā)明實施例7與對比例I中所制備的太陽能電池板的效率衰減對比圖；
[0023]圖2示出了本發(fā)明對比例I中所制備的太陽能電池板的光譜響應內(nèi)量子效率圖；以及
[0024]圖3示出了本發(fā)明實施例7中所制備的太陽能電池板的光譜響應內(nèi)量子效率圖。
[0025]其中，LI為本發(fā)明實施例7中所制備的太陽能電池板不同輻照量后的效率衰減；L2為本發(fā)明對比例I中所制備的太陽能電池板不同輻照量后的效率衰減?！揪唧w實施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0027]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池光致衰減的問題，本發(fā)明發(fā)明人提供了一種太陽能電池板，包括硅片以及設(shè)置在硅片上的氮化硅膜，其中，氮化硅膜包括第一氮化硅層和第
二氮化娃層。第一氮化娃層形成在娃片上，第二氮化娃層形成在第一氮化娃層上。且第二氮化硅層的折射率大于第一氮化硅層的折射率。
[0028]本發(fā)明所提供的這種太陽能電池板中，在硅片表面設(shè)置具有兩層結(jié)構(gòu)的氮化硅膜，并使位于外層的第二氮化硅層的折射率大于第一氮化硅層的折射率，以增加氮化硅膜表面對紫外線的阻擋作用，進而使進入氮化硅膜的紫外線強度有效減弱。這就能夠在一定程度上阻止進入的紫外線激活氮化硅膜內(nèi)部的K°基團，進而減少電荷俘獲中心的產(chǎn)生。從而降低太陽能電池的光致衰減問題。此外，設(shè)置兩層不同折射率的氮化硅層，能夠在外層氮化硅層高效阻擋紫外線的同時，利用內(nèi)層氮化硅層較低的折射率相對增加其他光線的透過強度。從而在抑制太陽能電池片的光致衰減的同時，還能使其保持相對較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0029]本發(fā)明所提供的這種太陽能電池板中，只要將氮化硅膜設(shè)置為第二氮化硅層的折射率大于第一氮化硅層的折射率，就能在一定程度上抑制太陽能電池板的光致衰減。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，第一氮化硅層的折射率為2.01?2.08，第二氮化硅層的折射率為2.15?2.2。在上述折射率的匹配之下，氮化硅膜的外層氮化硅層能有效遮擋紫外光。同時，進入氮化硅膜的其他光線能夠在氮化硅膜的減反射作用下到達硅片內(nèi)部，用以完成光電轉(zhuǎn)換。能夠同時保證太陽能電池的高的光電轉(zhuǎn)換效率和低的光致衰減問題。
[0030]本發(fā)明所提供的這種太陽能電池板中，只要將第一氮化硅層與第二氮化硅層的折射率設(shè)置在上述范圍，便能明顯改善太陽能電池的光致衰減問題。在一種優(yōu)選的實施方式中，第一氮化娃層的折射率為2.06 ;第二氮化娃層的折射率為2.19 ;氮化娃膜的整體折射率為2.16。在這種條件下，不僅匹配了兩層氮化硅層的折射率，更將氮化硅膜的整體折射率與每層的折射率匹配起來。這能夠進一步在減弱太陽能電池低的光致衰減問題的同時，保持太陽能電池的高的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0031]本發(fā)明所提供的上述太陽能電池板中，硅片上氮化硅膜的厚度可以與現(xiàn)有技術(shù)中記載的相同，一種優(yōu)選的方式中，氮化硅膜的厚度為70?90nm。更優(yōu)選的方式中，將第一氮化硅層的厚度設(shè)置為40?50nm。將氮化硅膜的厚度設(shè)置在上述范圍，有利于保證除紫外線外的其他光線的進入量，從而保證太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。進一步地，將第一氮化硅層的厚度設(shè)置為40?50nm，能夠進一步保證紫外線以外的其他光線的透過率，從而保證太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0032]另外，本發(fā)明還提供了一種太陽能電池板的制備方法，包括在硅片表面設(shè)置氮化硅膜的步驟，其中，在硅片表面設(shè)置氮化硅膜的步驟包括:在硅片上設(shè)置第一氮化硅層；在第一氮化硅層上設(shè)置折射率大于第一氮化硅層的折射率的第二氮化硅層。
[0033]利用上述方法形成的太陽能電池板，由于硅片外層的氮化硅層的折射率更高，使得硅片表面對紫外線的阻擋作用更強，進而使進入氮化硅膜的紫外線強度有效減弱。這就能夠在一定程度上阻止進入的紫外線激活氮化硅膜內(nèi)部的κ°基團，進而減少電荷俘獲中心的產(chǎn)生。從而降低太陽能電池的光致衰減問題。此外，由于硅片內(nèi)層的氮化硅層的折射率相對較低，能夠保證其他光線的透過率，從而保證太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0034]本發(fā)明所提供的上述太陽能電池板，可以采用PECVD法在硅片表面進行氮化硅沉積。一種優(yōu)選的實施方式中，第一氮化硅層和第二氮化硅層通過在PECVD裝置中調(diào)整沿硅片的行進方向上不同位置的各組進氣管中氨氣與硅烷的流量比形成，通過使各組進氣管中氨氣與硅烷的流量比不同實現(xiàn)第二氮化硅層的折射率大于第一氮化硅層的折射率。
[0035]采用上述方法時，氮化硅的沉積溫度與硅片的傳輸速度恒定不變，只要在硅片的行進方向上，將氨氣與硅烷的流量比先大后小的設(shè)置，就能夠在硅片上形成上述氮化硅膜。且該氮化硅膜中兩層氮化硅層沒有明顯界限，僅是因為折射率的改變將其分為第一氮化硅層和第二氮化硅層。這種方法操作簡單，效果明顯。其所形成的太陽能電池板既保持了較高的光電轉(zhuǎn)換效率，又具有較弱的光致衰減問題。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的教導，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠合理地擬定氨氣與硅烷的具體流量。在一種優(yōu)選的實施方式中，前三組進氣管中氨氣的流量為350?450SCCm，且氨氣與硅烷的流量比為1.6?2.5 ;后三組進氣管中氨氣的流量為350?450SCCm，且氨氣與硅烷的流量比為1.4?2.14。將兩種氣體的流量設(shè)置在上述范圍，能夠促使硅片在行進過程中，通過前三組氣體的沉積，形成折射率為2.01?2.08第一氮化硅層；通過后三組氣體的沉積，形成折射率為2.15?2.2第二氮化硅層。通過這樣的一次成型，便能有效減弱太陽能電池板的光致衰減問題。該方法操作簡單且行之有效。
[0037]優(yōu)選地，前三組進氣管中，氨氣的流量為400SCCm，硅烷的流量為200sCCm ;后三組進氣管中，氨氣的流量為400SCCm，硅烷的流量為230SCCm。采用上述的氣體流量，所形成的氮化硅膜中，第一氮化硅層的折射率能夠達到2.06，第二氮化硅層的折射率能夠達到2.19。這樣的硅片，其表面能夠更有效地遮擋紫外光。同時，在氮化硅膜的減反射作用下到達硅片內(nèi)部的光線更強。使得太陽能電池板更好地保持了光電轉(zhuǎn)換效率，同時具有更弱的光致衰減問題。
[0038]在上述的制備方法中，沉積溫度和傳輸速度均可以恒定不變，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的條件。優(yōu)選地，PECVD裝置中硅片的傳輸速度為205?215cm/min，第一氮化硅層和所述第二氮化硅層的沉積溫度為300?400°C。在該沉積溫度和硅片傳輸速度下進行氮化硅沉積，能夠同時保證氮化硅膜的形成速率和厚度。且在上述條件下形成的兩層氮化硅層，他們的折射率與厚度更為匹配。能夠減輕太陽能電池板的光致衰減問題外，保持較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0039]另外，本發(fā)明還提供了一種太陽能電池，包括太陽能電池板，其中，太陽能電池板為上述的太陽能電池板。這種太陽能電池中，通過在形成太陽能電池板的硅片上設(shè)置上述氮化硅膜，能夠有效地改善太陽能電池的光致衰減問題，同時，還能夠保持較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0040]以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，這些實施例不能理解為限制本發(fā)明所要求保護的范圍。
[0041]實施例1
[0042]以PECVD法在硅片表面上沉積氮化硅膜。具體工藝流程為，設(shè)定沉積溫度為300°C，載舟片傳輸速度為205cm/min，將六組進氣管中的氣體流量設(shè)置為如下流量:
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池板，包括硅片以及設(shè)置在所述硅片上的氮化硅膜，其特征在于，所述氮化硅膜包括: 第一氮化娃層，形成在所述娃片上； 第二氮化娃層，形成在所述第一氮化娃層上； 所述第二氮化硅層的折射率大于所述第一氮化硅層的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板，其特征在于，所述第一氮化硅層的折射率為2.0l?2.08 ;所述第二氮化硅層的折射率為2.15?2.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池板，其特征在于，所述第一氮化硅層的折射率為2.06 ;所述第二氮化硅層的折射率為2.19 ;所述氮化硅膜的折射率為2.16。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板，其特征在于，所述氮化硅膜的厚度為70?90nm,所述第一氮化娃層的厚度為40?50nm。
5.一種太陽能電池板的制備方法，包括在硅片表面設(shè)置氮化硅膜的步驟，其特征在于，在所述硅片表面設(shè)置氮化硅膜的步驟包括: 在所述硅片上設(shè)置第一氮化硅層； 在所述第一氮化硅層上設(shè)置折射率大于所述第一氮化硅層的折射率的第二氮化硅層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一氮化硅層和所述第二氮化硅層通過在PECVD裝置中調(diào)整沿硅片的行進方向不同位置的各組進氣管中氨氣與硅烷的流量比形成，通過使各組進氣管中氨氣與硅烷的流量比不同實現(xiàn)所述第二氮化硅層的折射率大于所述第一氮化硅層的折射率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述PECVD裝置中包括六組進氣管，前三組進氣管中所述氨氣的流量為350?450SCCm，且所述氨氣與所述硅烷的流量比為1.6?2.5 ;后三組進氣管中所述氨氣的流量為350?450sCCm，且所述氨氣與所述硅烷的流量比為 1.4 ?2.14。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，前三組進氣管中，所述氨氣的流量為400sccm,所述娃燒的流量為200sccm ;后三組進氣管中，所述氨氣的流量為400sccm,所述娃燒的流量為230sccm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述PECVD裝置中硅片的傳輸速度為205?215cm/min,所述第一氮化娃層和所述第二氮化娃層的沉積溫度為300?400°C。
10.一種太陽能電池，包括太陽能電池板，其特征在于，所述太陽能電池板為權(quán)利要求1至4中任一項所述的太陽能電池板。
【文檔編號】H01L31/0216GK103618008SQ201310581582
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】馬繼奎, 徐卓, 李永超, 孫寧寧, 安海嬌 申請人:英利能源（中國）有限公司