物理冶金多晶硅太陽電池的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及多晶硅太陽電池制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有抗PID效應(yīng)(電勢誘導(dǎo)衰減)的物理冶金多晶硅太陽電池的鈍化減反射結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界范圍內(nèi)制備太陽能級多晶硅材料的主要技術(shù)路線有:改良西門子法，硅烷法，物理冶金法，其中改良西門子法需要在1100°C左右的高溫條件下，利用高純氫還原高純?nèi)葰涔?，使生成的多晶硅沉積在高純硅芯上，但該方法存在設(shè)備工藝復(fù)雜、投資成本過高、能耗高、產(chǎn)能低、反應(yīng)副產(chǎn)物難以處理等一系列問題，嚴(yán)重限制著光伏行業(yè)的發(fā)展;硅烷法就是將制得的硅烷(SiH4)提純后，再進(jìn)行熱分解制備較高純度多晶硅的技術(shù)，該方法生產(chǎn)效率高，具有低電耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)，但是唯一的缺點(diǎn)是安全性差，生產(chǎn)操作時(shí)危險(xiǎn)性大，其次是產(chǎn)品純度不高。并且以上兩種方法在得到純度較高的多晶硅后，又要重新熔融摻雜高純硼(B)，這樣就意味著能源的雙重浪費(fèi)。相比較而言物理冶金法提純多晶硅，直接把硅材料中的硼提純到所需純度，并且具有生產(chǎn)周期短、能耗低、污染小、成本低、產(chǎn)能大的優(yōu)點(diǎn)，作為一種生產(chǎn)低成本太陽能級多晶硅的新興工藝，近年來一直是世界各國競相研究的重點(diǎn)技術(shù)。
[0003]但在物理冶金多晶硅中，往往會(huì)存在較多的金屬雜質(zhì)和較高密度的晶界、位錯(cuò)等微缺陷，這些金屬雜質(zhì)和缺陷最終都有可能形成復(fù)合中心，導(dǎo)致材料少子壽命明顯低于化學(xué)法提純的多晶硅。為了提高物理冶金法提純的多晶硅原始片的少子壽命，現(xiàn)在普遍采用的方法是，在制作太陽能電池前會(huì)對硅片進(jìn)行950°C左右的中高溫磷吸雜處理，但是這樣會(huì)在硅體內(nèi)產(chǎn)生新的缺陷，影響電池性能，降低其轉(zhuǎn)換效率。
[0004]因此從電池制備方面考慮，良好的表面鈍化已經(jīng)成為制備高效物理冶金多晶硅電池必不可少的條件。目前，多晶硅太陽電池生產(chǎn)商主要利用氮化硅(SixNy)作為鈍化減反射結(jié)構(gòu)，這也是PV工業(yè)中僅有的可以在一步工藝條件下同時(shí)實(shí)現(xiàn)電池表面鈍化、體鈍化和表面減反射的材料。但是，SixNy-Si結(jié)構(gòu)界面態(tài)密度高、界面應(yīng)力大，并且氮化硅與硅表面的附著能力較差，又會(huì)影響電池表面的鈍化效果。而且傳統(tǒng)晶硅電池表面的SixNy鈍化減反射結(jié)構(gòu)層幾乎都因折射率較低使得電池組件PID衰減較為嚴(yán)重。對于本身材料質(zhì)量較差、漏電流較大的物理冶金多晶硅電池，PID現(xiàn)象往往會(huì)更加嚴(yán)重。更多的晶硅電池片生產(chǎn)商通過平衡提高減反層折射率和不降低電池效率的關(guān)系來開發(fā)具有抗PID衰減的電池片。為了追求PIDFree，都是采用高Si/N比率的SixNy提高鈍化減反射結(jié)構(gòu)層的折射率，導(dǎo)致晶硅電池轉(zhuǎn)換效率較常規(guī)工藝降低1-2 %。
[0005]因此形成具有良好鈍化效果、并能降低電池漏電流的鈍化減反射結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種物理冶金多晶硅太陽電池鈍化減反射結(jié)構(gòu)。
[0007]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種物理冶金多晶硅太陽電池的鈍化減反射結(jié)構(gòu)，包括:
[0009]二氧化硅層，覆蓋于所述太陽能電池的表面；
[0010]第一氮化硅層，覆蓋于所述二氧化硅層的上表面；
[0011 ]第二氮化硅層，覆蓋于所述第一氮化硅層的上表面；以及
[0012]第三氮化硅層，覆蓋于所述第二氮化硅層的上表面。
[0013]在本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一氮化硅層的折射率大于所述第二氮化硅層的折射率，所述第二氮化硅層的折射率大于所述第三氮化硅層的折射率。
[0014]在本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述二氧化硅層的折射率為1.45-1.50。
[0015]在本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述二氧化硅層的厚度為2_10nmo
[0016]在本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一氮化硅層的折射率為 2.30-2.60。
[0017]在本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一氮化硅層的厚度為20_50nm。
[0018]在本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述第二氮化硅層的折射率為 2.10-2.40。
[0019]在本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述第二氮化硅層的厚度為5_30nm。
[0020]在本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述第三氮化硅層的折射率為 1.90-2.30。
[0021]在本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述第三氮化硅層的厚度為40_60nm。
[0022]在本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述二氧化硅層、所述第一氮化硅層、所述第二氮化硅層以及所述第三氮化硅層的等效膜厚為72-88nm，總折射率為
2.00-2.20ο
[0023]本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)應(yīng)用于物理冶金多晶硅電池中，既能對電池表面起到良好的鈍化減反射作用，提高電池少子壽命，降低電池因復(fù)合造成的效率損失;還能從電池工藝端有效降低電池漏電，同時(shí)還能增強(qiáng)電池抗腐蝕、防潮性能，延長電池的使用壽命。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的鈍化減反射結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0026]1.硅片；
[0027]2.二氧化硅層；
[0028]3.第一氮化硅層；
[0029]4.第二氮化硅層；
[0030]5.第三氮化硅層。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面根據(jù)具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于以下實(shí)施例，列舉這些實(shí)例僅出于示例性目的而不以任何方式限制本實(shí)用新型。
[0032]下面具體介紹本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的鈍化減反射結(jié)構(gòu)。
[0033]如圖1所示，本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)，包括經(jīng)制絨擴(kuò)散去周邊PN結(jié)后的硅片I，覆蓋于硅片I表面的二氧化硅層2，覆蓋于二氧化硅層2上表面的第一氮化硅層3，覆蓋于第一氮化硅層3上表面的第二氮化硅層4，以及覆蓋于第二氮化硅層4上表面的第三氮化硅層5。
[0034]本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)，利用PECVD方法在二氧化硅層上沉積三層氮化硅層，制備的S12-SixNy疊層結(jié)構(gòu)把二氧化硅與硅之間良好的界面性質(zhì)及其優(yōu)良的電學(xué)性能同氮化硅層的化學(xué)惰性和低滲透率結(jié)合了起來，形成穩(wěn)定的鈍化減反射結(jié)構(gòu)。
[0035]硅片I為冶金法提純的多晶硅硅片，但不限于此。
[0036]二氧化硅層2沉積在冶金多晶硅太陽能電池的表面上，其折射率為1.45-1.50，厚度為2-10nm，可通過在熱硝酸液體中生長形成。由于Si02層較SixNy層有優(yōu)良的導(dǎo)電性，底層引入S12層，可以將一部分富集的外來電荷引走，防止因電荷堆積而導(dǎo)致鈍化減反射結(jié)構(gòu)失效，而且S12鈍化層也可以提高電池的Voc，明顯降低電池反向漏電流，提高電池性能和轉(zhuǎn)換效率，降低電池組件發(fā)生PID的風(fēng)險(xiǎn)。
[0037]第一氮化硅層3、第二氮化硅層4和第三氮化硅層5均為氮化硅(SixNy)減反射層，其中，SixNy可有多種不同的形式，例如y = 4，x = 3，或者其他的比例。
[0038]本實(shí)用新型的鈍化減反射結(jié)構(gòu)中，S12-Si界面態(tài)密度要比SixNy-Si界面態(tài)密度低，使S12-SixNy疊層既具有SixNy層的氫鈍化效果，又具有較低的S12-Si界面態(tài)密度，綜合了兩者之間的優(yōu)勢，表現(xiàn)出更好的鈍化與減反射效果。此外，二氧化硅的熱膨脹系數(shù)比硅小，SixNy-S12界面的應(yīng)力要比SixNy-Si界面小，SixNy-S12下面的S12層還可改善SixNy的附著力，形成一個(gè)連續(xù)的界面，這種界面在高溫下有更好的熱穩(wěn)定性。
[0039]在電池表面的S12氧化膜上淀積氮化硅層，一方面阻止了外界的鈉離子對器件的玷污，另一方面還能將氧化膜中已含有的鈉轉(zhuǎn)移到氮化硅膜中。另外，在二氧化硅膜中由于氧空位造成了大量的正電荷中心，而在氮化硅膜中存在負(fù)電荷中心，因此在復(fù)合SixNy-S12鈍化膜中，S12膜中的正電荷就有可能被吸收到S12-SixN