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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410695684.1 (22)申请日 2014.11.27 H01L 31/0216(2014.01) H01L 31/18(2006.01) C23C 16/513(2006.01) C23C 16/32(2006.01) C23C 16/40(2006.01) B32B 9/00(2006.01) (71)申请人浙江昱辉阳光能源江苏有限公司 地址 214203 江苏省无锡市宜兴市经济开发 区庆源大道（东）27号 (72)发明人郭强 王立建 (74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 32256 代理人任立。
2、 (54) 发明名称 一种晶体硅太阳能电池减反射膜及其制备工 艺 (57) 摘要 本发明是一种晶体硅太阳能电池的减反射膜 及其制备工艺，该减反射膜的总厚度为80-95nm， 折射率为1.8-2.05；该减反射膜由至少五层膜构 成，且总层数为奇数，奇数层均为二氧化硅膜，折 射率为1.4-1.7；其中，偶数层均为氮化硅膜，位 于减反射膜第二层的氮化硅膜折射率最大，其折 射率为2.15-2.25，下一层氮化硅膜的折射率依 次比上一层氮化硅膜的折射率低0.05-0.25；各 层膜的厚度根据反射膜的总厚度及总层数进行设 定，二氧化硅膜的厚度为5-50nm，氮化硅膜的厚 度为5-50nm。本发明的减反射膜。
3、具有优良的致密 性和抗PID衰减性能，能显著减低太阳能电池的 反射率，提高电池的光电转化效率。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 104393061 A (43)申请公布日 2015.03.04 CN 104393061 A 1/2页 2 1.一种晶体硅太阳能电池减反射膜，该减反射膜的总厚度为80-95nm，折射率为 1.8-2.05；其特征在于：该减反射膜由至少五层膜构成，且总层数为奇数，其中，第一层膜 沉积在硅片表面，第二层膜沉积在第一层膜表面，第三层膜沉积在第二层膜表面，第四层膜 沉积。
4、在第三层膜表面，第五层膜沉积在第四层膜表面，更多层膜以此类推； 其中，奇数层均为二氧化硅膜，折射率为1.4-1.7； 其中，偶数层均为氮化硅膜，位于减反射膜第二层的氮化硅膜折射率最大，其折射率为 2.15-2.25，下一层氮化硅膜的折射率依次比上一层氮化硅膜的折射率低0.05-0.25； 其中，各层膜的厚度根据反射膜的总厚度及总层数进行设定，二氧化硅膜的厚度为 5-65nm，氮化硅膜的厚度为10-80nm。 2.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池减反射膜，其特征在于：该减反射膜由五 层膜构成，其中第一层膜为二氧化硅膜，其厚度为5-20nm，折射率为1.4-1.7；第二层膜 为氮化硅膜，其厚度为。
5、10-30nm，折射率为2.15-2.25；第三层膜为二氧化硅膜，其厚度为 5-15nm，折射率为1.4-1.7；第四层膜为氮化硅膜，其厚度为30-50nm，折射率为2.0-2.1；第 五层膜为二氧化硅膜，其厚度为10-30nm，折射率为1.4-1.7。 3.如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池减反射膜的制备工艺，其特征在于：将制绒、 扩散及刻蚀清洗后的硅片放置于一真空腔室中进行加热，用PECVD工艺将二氧化硅膜和氮 化硅膜按的设定的位置依次沉积。 4.如权利要求2所述的晶体硅太阳能电池减反射膜的制备工艺，其特征在于：按以下 步骤进行： 将制绒、扩散及刻蚀清洗后的硅片放置于一真空腔室中进行加热；。
6、 用PECVD工艺在步骤的硅片的扩散表面，沉积一层膜厚为5-20nm，折射率为 1.4-1.7的二氧化硅硅膜； 用PECVD工艺在步骤的硅膜表面，沉积一层膜厚为10-30nm，折射率为2.15-2.25 的氮化硅硅硅膜； 用PECVD工艺在步骤的硅膜表面，沉积一层膜厚为5-15nm，折射率为1.4-1.7的二 氧化硅硅膜； 用PECVD工艺在步骤的硅膜表面，沉积一层膜厚为30-50nm，折射率为2.0-2.1的 氮化硅硅膜； 用PECVD工艺在步骤（5）的硅膜表面，沉积一层膜厚为10-30nm，折射率为1.4-1.7 的二氧化硅硅膜； 关闭微波源和气体，降温取片。 5.如权利要求4所述的晶体硅。
7、太阳能电池减反射膜的制备工艺，其特征在于：所述步 骤中，加热温度为430-450。 6.如权利要求4所述的晶体硅太阳能电池减反射膜的制备工艺，其特征在于： 所述步骤中PECVD工艺所用气体原料为NOx或O 2 ，气体流量为1-2L/min，时间为 50-200s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮气吹扫，再次抽真空，停 止加热，降温至430-450； 所述步骤中PECVD工艺所用气体原料为硅烷和氨气，气体流量分别是800-1300ml/ min和3-7.5L/min，时间都是70-250s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/ 权 利 要 求 书CN 104。
8、393061 A 2/2页 3 min 氮气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450； 所述步骤中的PECVD工艺所用气体原料为NOx和硅烷，气体流量分别为2-4L/min和 200-600ml/min，时间都为30-100s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450； 所述步骤中的PECVD工艺所用气体原料为硅烷和氨气，气体流量分别是400-700ml/ min和6.5-9L/min，时间都是300-550s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/ min 氮气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-45。
9、0； 所述步骤中的PECVD工艺所用气体原料为NOx和硅烷，气体流量分别为2-4L/min和 200-600ml/min，时间都为80-300s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450。 7.如权利要求4所述的晶体硅太阳能电池减反射膜的制备工艺，其特征在于：所述步 骤中，关闭气体和微波源后，抽真空后通入5-8L/min 氮气吹扫，再次抽真空，再次通入 8-10L/min氮气，降温，气压达到大气压后开启炉门，取片。 权 利 要 求 书CN 104393061 A 1/4页 4 一种晶体硅太阳能电池减反射膜及其制备工艺 技术领域。
10、 0001 本发明涉及一种减反射膜及其制备工艺，特别是涉及一种晶体硅太阳能电池的减 反射膜及其制备工艺。 背景技术 0002 近几年的研究表明，存在于晶体硅光伏组件中的电路与其接地金属边框之间的高 电压，会造成组件光伏性能的持续衰减，业内称之为电位诱导衰减（简称PID效应）。PID效 应使得组件中封装的电池表面钝化效果恶化，形成较高电流的漏电回路，使得电池填充因 子、开路电压、短路电流降低。PID效应可以使组件功率下降30%以上。因此如何解决PID 问题已经成为太阳能电池制造工艺中的一个非常重要的环节。 0003 传统的抗PID PECVD镀膜工艺如下：（1）将制绒、扩散、刻蚀清洗后的硅片放置。
11、于 一真空腔室中进行加热，通常预热到430度以上；（2）通入特殊气体（一般为硅烷、氨气），开 启射频电源放电产生活性极强的等离子体，在硅片表面形成一层或者多层不同折射率的氮 化硅硅膜（通常综合折射率控制在2.15-2.35之间）；第一层（硅片衬底的扩散层表面）通常 生成折射率较高的氮化硅硅膜，以实现钝化硅片悬挂键的目的；其余各层折射率依次降低， 实现膜层低反射率的目的；（3）关闭微波源和特气，降温后将硅片取出。传统方法制作的抗 PID硅膜，或者是单层膜或者渐变式多层氮化硅膜，表层钝化效果不理想；各层硅膜之间折 射率是连续过渡，减反射效果有限。膜层综合折射率偏高，压成组件后，综合反射率升高，膜 。
12、层对透射光的吸收衰减率显著增强。另外，由于膜层生长过程中，硅片及硅片载体温度持续 上升，温度变化也将导致生长而成的硅膜性质存在差异。 0004 为了改善传统镀膜方式的缺陷，近年来国内外部分公司开始尝试引入氧气或者 NOx气体，或者氧气/NOx气体混合硅烷，或者氧气/NOx气体混合硅烷、氨气等方法。在硅 片表面采用O 3 氧化或者电离O 2 或者电离NOx，在最内层形成SiO 2 层，然后采用传统方法在 最内层SiO 2 层表面依次生长不同折射率的氮化硅膜层（折射率依次增加），改善硅片表面钝 化效果。在最外层形成低折射率的SiO 2 膜层或者氮硅氧化膜层（折射率通常低于2.0），增 强硅膜减反射。
13、能力。以上改进方法在一定程度上解决了传统镀膜方式生长的硅膜存在的弊 端，但是该方法仅能改善膜层最内层或者最内层和最外层性质，中间各层膜的性质维持不 变，传统方法生长硅膜的缺陷依然存在，膜层质量改善效果有限。膜层总折射率依然显著大 于2.05，组件减反射效果有限。另外，镀膜过程中温度的变化对各膜层性质的影响，未见有 相应的改善措施。因此，开发特殊的PECVD工艺，沉积出低折射率、抗PID衰减的特殊性能 硅膜具有非常重要的意义。 发明内容 0005 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种晶体硅太阳能电 池的减反射膜及其制备工艺，具有优良的致密性和抗PID衰减性能，能显著减低太阳能。
14、电 池的反射率，提高电池的光电转化效率。 说 明 书CN 104393061 A 2/4页 5 0006 本发明解决以上技术问题的技术方案是： 一种晶体硅太阳能电池减反射膜，该减反射膜的总厚度为80-95nm，折射率为 1.8-2.05；该减反射膜由至少五层膜构成，且总层数为奇数，其中，第一层膜沉积在硅片表 面，第二层膜沉积在第一层膜表面，第三层膜沉积在第二层膜表面，第四层膜沉积在第三层 膜表面，第五层膜沉积在第四层膜表面，更多层膜以此类推；其中，奇数层均为二氧化硅膜， 折射率为1.4-1.7；其中，偶数层均为氮化硅膜，位于减反射膜第二层的氮化硅膜折射率最 大，其折射率为2.15-2.25，下。
15、一层氮化硅膜的折射率依次比上一层氮化硅膜的折射率低 0.05-0.25；其中，各层膜的厚度根据反射膜的总厚度及总层数进行设定，二氧化硅膜的厚 度为5-65nm，氮化硅膜的厚度为10-80nm。 0007 本发明的晶体硅太阳能电池减反射膜的制备工艺，将制绒、扩散及刻蚀清洗后的 硅片放置于一真空腔室中进行加热，用PECVD方法将二氧化硅膜和氮化硅膜按次序依次沉 积。 0008 优选的，本发明的晶体硅太阳能电池减反射膜，由五层膜构成，其中第一层膜为二 氧化硅膜，其厚度为5-20nm，折射率为1.4-1.7；第二层膜为氮化硅膜，其厚度为10-30nm， 折射率为2.15-2.25；第三层膜为二氧化硅膜。
16、，其厚度为5-15nm，折射率为1.4-1.7；第四 层膜为氮化硅膜，其厚度为30-50nm，折射率为2.0-2.1；第五层膜为二氧化硅膜，其厚度为 10-30nm，折射率为1.4-1.7。 0009 上述的晶体硅太阳能电池减反射膜的制备工艺，按以下步骤进行： 将制绒、扩散及刻蚀清洗后的硅片放置于一真空腔室中进行加热； 用PECVD方法在步骤的硅片的扩散表面，沉积一层膜厚为5-20nm，折射率为 1.4-1.7的二氧化硅硅膜； 用PECVD方法在步骤的硅膜表面，沉积一层膜厚为10-30nm，折射率为2.15-2.25 的氮化硅硅硅膜； 用PECVD方法在步骤的硅膜表面，沉积一层膜厚为5-15n。
17、m，折射率为1.4-1.7的二 氧化硅硅膜； 用PECVD方法在步骤的硅膜表面，沉积一层膜厚为30-50nm，折射率为2.0-2.1的 氮化硅硅膜； 用PECVD方法在步骤（5）的硅膜表面，沉积一层膜厚为10-30nm，折射率为1.4-1.7 的二氧化硅硅膜； 关闭微波源和气体，降温取片。 0010 上述的晶体硅太阳能电池减反射膜的制备工艺，其中步骤中，加热温度为 430-450。 0011 上述的晶体硅太阳能电池减反射膜的制备工艺，步骤中PECVD工艺所用气体原 料为NOx或O 2 ，气体流量为1-2L/min，时间为50-200s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空 后通入5-8L/min 。
18、氮气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450； 步骤中PECVD工艺所用气体原料为硅烷和氨气，气体流量分别是800-1300ml/min和 3-7.5L/min，时间都是70-250s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮 气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450； 步骤中PECVD工艺所用气体原料为NOx和硅烷，气体流量分别为2-4L/min和 说 明 书CN 104393061 A 3/4页 6 200-600ml/min，时间都为30-100s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-4。
19、50； 步骤中PECVD工艺所用气体原料为硅烷和氨气，气体流量分别是400-700ml/min和 6.5-9L/min，时间都是300-550s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮 气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450； 步骤中PECVD工艺所用气体原料为NOx和硅烷，气体流量分别为2-4L/min和 200-600ml/min，时间都为80-300s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450。 0012 上述的晶体硅太阳能电池减反射膜的制备工艺，步骤中，关闭气体和微波源后， 抽真空后通入。
20、5-8L/min 氮气吹扫，再次抽真空，再次通入8-10L/min氮气，降温，气压达到 大气压后开启炉门，取片。 0013 由于上述技术方案的采用，和现有技术相比，本发明的优点如下：本发明得到 了由二氧化硅膜和氮化硅膜组成的多层交互复合减反射膜，与现有技术相比，该技术沉积 得到的硅膜性质稳定、均匀、致密，抗腐蚀等性能优良，抗PID衰减性能优良，实验证明，该 技术沉积的多层膜（至少五层）能顺利通过温度为85摄氏度，湿度为85%条件下的PID测 试，PID衰减值：2%；本发明得到的硅膜，综合折射率介于1.8-2.05之间，减反射效果 优良，该硅膜能显著增加太阳能电池和组件的光电转化效率，实验证明，。
21、沉积有该硅膜的电 池，转化效率增加0.15%以上，层压而成的电池组件，效率增益在1-5瓦甚至更高；本发明 制备方法简单，能充分利用现有PECVD设备实现相关工艺过程，适合大规模化生产。 具体实施方式 0014 实施例1 本实施例是一种晶体硅太阳能电池减反射膜，该减反射膜的总厚度为80-95nm，折射 率为1.8-2.05；由五层膜构成，其中第一层膜为二氧化硅膜，其厚度为5-20nm，折射率为 1.4-1.7；第二层膜为氮化硅膜，其厚度为10-30nm，折射率为2.15-2.25；第三层膜为二氧 化硅膜，其厚度为5-15nm，折射率为1.4-1.7；第四层膜为氮化硅膜，其厚度为30-50nm，折。
22、 射率为2.0-2.1；第五层膜为二氧化硅膜，其厚度为10-30nm，折射率为1.4-1.7。 0015 本实施例的晶体硅太阳能电池减反射膜的制备工艺，按以下步骤进行： 将制绒、扩散及刻蚀清洗后的硅片放置于一真空腔室中进行加热；加热温度为 430-450； 用PECVD方法在步骤的硅片的扩散表面，沉积一层膜厚为5-20nm，折射率为 1.4-1.7的二氧化硅硅膜；本步骤PECVD设备所通入的工艺气体为NOx或O 2 ，气体流量为 1-2L/min，时间为50-200s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮气吹 扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450； 用PECVD。
23、方法在步骤的硅膜表面，沉积一层膜厚为10-30nm，折射率为2.15-2.25 的氮化硅硅硅膜；本步骤所用工艺气体为硅烷和氨气，气体流量分别是800-1300ml/min和 3-7.5L/min，时间都是70-250s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮 气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450； 用PECVD方法在步骤的硅膜表面，沉积一层膜厚为5-15nm，折射率为1.4-1.7的二 说 明 书CN 104393061 A 4/4页 7 氧化硅硅膜；本步骤所用工艺气体为NOx和硅烷，气体流量分别为2-4L/min和200-600ml/ min，时间都为30-。
24、100s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮气吹扫， 再次抽真空，停止加热，降温至430-450； 用PECVD方法在步骤的硅膜表面，沉积一层膜厚为30-50nm，折射率为2.0-2.1 的氮化硅硅膜；本步骤中的工艺气体为硅烷和氨气，气体流量分别是400-700ml/min和 6.5-9L/min，时间都是300-550s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮 气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450； 用PECVD方法在步骤（5）的硅膜表面，沉积一层膜厚为10-30nm，折射率为1.4-1.7 的二氧化硅硅膜；本步骤中的工艺气体为NOx。
25、和硅烷，气体流量分别为2-4L/min和 200-600ml/min，时间都为80-300s；镀膜结束后关闭气体和电源，抽真空后通入5-8L/min 氮气吹扫，再次抽真空，停止加热，降温至430-450； 关闭气体和微波源后，抽真空后通入5-8L/min 氮气吹扫，再次抽真空，再次通入 8-10L/min氮气，降温，气压达到大气压后开启炉门，取片。 0016 本实施例的晶体硅太阳能电池减反射膜能顺利通过温度为85摄氏度，湿度为85% 条件下的PID测试，PID衰减值：2%；综合折射率介于1.8-2.05之间，减反射效果优良； 本实施例硅膜能显著增加太阳能电池和组件的光电转化效率，沉积有该硅膜的电池，转化 效率增加0.15%以上，层压而成的电池组件，效率增益在1-5瓦甚至更高。 0017 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形 成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。 说 明 书CN 104393061 A 。