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一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化结构及其生成方法

申请号 CN202311751072.5 申请日 2023-12-19 公开(公告)号 CN117747677A 公开(公告)日 2024-03-22
申请人 滁州亿晶光电科技有限公司; 发明人 盛泉; 吴宇; 徐明靖;
摘要 本 发明 公开一种用于 太阳能 电池 的复合三明治背膜氮化 硅 结构及其生成方法,包括底层氮化硅层、中间氮化硅层以及顶层氮化硅层,底层氮化硅层位于 氧 化 铝 层远离 太阳能电池 基底的一侧,中间氮化硅层位于所述底层氮化硅层远离氧化铝层的一侧,顶层氮化硅层位于所述中间氮化硅层远离所述底层氮化硅层的一侧,该种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构以及生成方法,替代传统的太阳能电池背膜氮化硅 镀 层的方式,避免了氮化硅镀层之间缺乏多样性, 钝化 效果一般,影响太阳能电池转化效率的问题。
权利要求

1.一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化结构,其特征在于,包括:
底层氮化硅层(100),其位于层(500)远离太阳能电池基底(400)的一侧,其中,所述底层氮化硅层(100)为太阳能电池基底(400)上氧化铝层(500)后在真空以及一定高温环境下通入一定时常的SiH4和NH3气体后制成,在此过程中,环境温度为C1,反应时常为T1,SiH4通入的流量为SCCM1,NH3通入的流量为SCCM2;
中间氮化硅层(200),其位于所述底层氮化硅层(100)远离氧化铝层(500)的一侧,其中,所述中间氮化硅层(200)为底层氮化硅层(100)制成后在真空以及一定高温环境下通入一定时常的SiH4和NH3气体后制成,在此过程中,环境温度为C2,反应时常为T2,SiH4通入的流量为大于所述SCCM1的SCCM3,NH3通入的流量为小于所述SCCM2的SCCM4;
顶层氮化硅层(300),其位于所述中间氮化硅层(200)远离所述底层氮化硅层(100)的一侧,其中,所述顶层氮化硅层(300)为中间氮化硅层(200)制成后在真空以及一定高温环境下通入一定时常的SiH4和NH3气体后制成,在此过程中,环境温度为C3,反应时常为T3,SiH4通入的流量为SCCM5,NH3通入的流量为SCCM6。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构,其特征在于,所述C1为450‑560℃,且所述C1、所述C2以及所述C3相同。
3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构,其特征在于,所述T1以及所述T2为150‑250s,所述T3为200‑350s。
4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构,其特征在于,所述SCCM1以及所述SCCM5为1000‑3000sccm,所述SCCM2以及所述SCCM6为6000‑
18000sccm。
5.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构,其特征在于,所述SCCM3为1200‑3000sccm,所述SCCM4为5000‑16000sccm。
6.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构,其特征在于,所述底层氮化硅在所述T1时间内形成的膜厚为D1,所述中间氮化硅在所述T2时间内形成的膜厚为D2,所述顶层氮化硅在所述T3时间内形成的膜厚为D3。
7.根据权利要求6所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构,其特征在于,所述D1以及所述D2为20‑35nm,所述D3为30‑45nm。
8.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构,其特征在于,所述底层氮化硅层(100)的折射率为M1,所述中间氮化硅层(200)的折射率为大于所述M1的M2,所述顶层氮化硅层(300)的折射率为M3。
9.根据权利要求8所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构,其特征在于,所述M1为1.80‑2.15,所述M2为1.85‑2.25,所述M3为1.80‑2.15。
10.一种如权利要求1‑9任一项所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的生成方法,其特征在于,具体步骤如下:
S1、将镀层有氧化铝层(500)的太阳能电池基底(400)放置在石墨舟内然后推入到石英炉管内;
S2、对炉内进行加热和辅热300‑700s,使炉内温度稳定在450‑560℃后对炉内进行抽真空120‑200s;
S3、通入1000‑3000sccm的SiH4气体以及6000‑18000sccm的NH3气体,此时炉腔内压强设定在100‑190Kpa,射频功率为13000‑20000,射频脉冲开关比调整为1:12‑1:25,且此过程持续时间为150‑250s,此时形成膜厚为20‑35nm的底层氮化硅层(100),折射率为1.80‑
2.15;
S4、通入1200‑3000sccm的SiH4气体以及5000‑16000sccm的NH3气体,此时炉腔内压强设定在100‑190Kpa,射频功率为13000‑20000,射频脉冲开关比调整为1:12‑1:25,且此过程持续时间为150‑250s,此时形成膜厚为20‑35nm的中间氮化硅层(200),折射率为1.85‑
2.25;
S5、通入1000‑3000sccm的SiH4气体以及6000‑18000sccm的NH3气体,此时炉腔内压强设定在100‑190Kpa,射频功率为13000‑20000,射频脉冲开关比调整为1:12‑1:25,且此过程持续时间为200‑350s,此时形成膜厚为30‑45nm的顶层氮化硅层(300),折射率为1.80‑
2.15。

说明书全文

一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化结构及其生成

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能电池加工技术领域,具体为一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构及其生成方法。

背景技术

[0002] 随着新能源行业的兴起,太阳能电池应用也是越来越广泛,在太阳能电池的生产过程中需要对其背部进行层,目前太阳能电池主流背镀钝化层主要为加多层相同折射率的氮化硅,氮化硅是一种高温材料,可以在高温下保持其学性能和化学稳定性,将氮化硅添加到氧化铝制品中可以增加其耐高温性能和耐磨性能。
[0003] 但是现有钝化层中分步沉积相同的氮化硅虽然提高了氮化硅的致密性,但缺乏了层间多样性,多层氮化硅的性能难以进一步提高,钝化效果一般,太阳能电池的转化效率有待提高。

发明内容

[0004] 本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请说明书摘要发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
[0005] 因此,本发明的目的是提供一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构以及生成方法,替代传统的太阳能电池背膜氮化硅镀层的方式,避免了氮化硅镀层之间缺乏多样性,钝化效果一般,影响太阳能电池转化效率的问题。
[0006] 为解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,本发明提供了如下技术方案:
[0007] 一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构,其包括:
[0008] 底层氮化硅层,其位于氧化铝层远离太阳能电池基底的一侧,其中,所述底层氮化硅层为太阳能电池基底镀上氧化铝层后在真空以及一定高温环境下通入一定时常的SiH4和NH3气体后制成,在此过程中,环境温度为C1,反应时常为T1,SiH4通入的流量为SCCM1,NH3通入的流量为SCCM2;
[0009] 中间氮化硅层,其位于所述底层氮化硅层远离氧化铝层的一侧,其中,所述中间氮化硅层为底层氮化硅层制成后在真空以及一定高温环境下通入一定时常的SiH4和NH3气体后制成,在此过程中,环境温度为C2,反应时常为T2,SiH4通入的流量为大于所述SCCM1的SCCM3,NH3通入的流量为小于所述SCCM2的SCCM4;
[0010] 顶层氮化硅层,其位于所述中间氮化硅层远离所述底层氮化硅层的一侧,其中,所述顶层氮化硅层为中间氮化硅层制成后在真空以及一定高温环境下通入一定时常的SiH4和NH3气体后制成,在此过程中,环境温度为C3,反应时常为T3,SiH4通入的流量为SCCM5,NH3通入的流量为SCCM6。
[0011] 作为本发明所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的一种优选方案,其中,所述C1为450‑560℃,且所述C1、所述C2以及所述C3相同。
[0012] 作为本发明所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的一种优选方案,其中,所述T1以及所述T2为150‑250s,所述T3为200‑350s。
[0013] 作为本发明所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的一种优选方案,其中,所述SCCM1以及所述SCCM5为1000‑3000sccm,所述SCCM2以及所述SCCM6为6000‑18000sccm。
[0014] 作为本发明所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的一种优选方案,其中,所述SCCM3为1200‑3000sccm,所述SCCM4为5000‑16000sccm。
[0015] 作为本发明所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的一种优选方案,其中,所述底层氮化硅在所述T1时间内形成的膜厚为D1,所述中间氮化硅在所述T2时间内形成的膜厚为D2,所述顶层氮化硅在所述T3时间内形成的膜厚为D3。
[0016] 作为本发明所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的一种优选方案,其中,所述D1以及所述D2为20‑35nm,所述D3为30‑45nm。
[0017] 作为本发明所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的一种优选方案,其中,所述底层氮化硅层的折射率为M1,所述中间氮化硅层的折射率为大于所述M1的M2,所述顶层氮化硅层的折射率为M3。
[0018] 作为本发明所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的一种优选方案,其中,所述M1为1.80‑2.15,所述M2为1.85‑2.,所述M3为1.80‑2.15。
[0019] 一种如以上任一项所述的一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的生成方法,其包括,具体步骤如下:
[0020] S1、将镀层有氧化铝层的太阳能电池基底放置在石墨舟内然后推入到石英炉管内;
[0021] S2、对炉内进行加热和辅热300‑700s,使炉内温度稳定在450‑560℃后对炉内进行抽真空120‑200s;
[0022] S3、通入1000‑3000sccm的SiH4气体以及6000‑18000sccm的NH3气体,此时炉腔内压强设定在100‑190Kpa,射频功率为13000‑20000,射频脉冲开关比调整为1:12‑1:25,且此过程持续时间为150‑250s,此时形成膜厚为20‑35nm的底层氮化硅层,折射率为1.80‑2.15;
[0023] S4、通入1200‑3000sccm的SiH4气体以及5000‑16000sccm的NH3气体,此时炉腔内压强设定在100‑190Kpa,射频功率为13000‑20000,射频脉冲开关比调整为1:12‑1:25,且此过程持续时间为150‑250s,此时形成膜厚为20‑35nm的中间氮化硅层,折射率为1.85‑2.25;
[0024] S5、通入1000‑3000sccm的SiH4气体以及6000‑18000sccm的NH3气体,此时炉腔内压强设定在100‑190Kpa,射频功率为13000‑20000,射频脉冲开关比调整为1:12‑1:25,且此过程持续时间为200‑350s,此时形成膜厚为30‑45nm的顶层氮化硅层,折射率为1.80‑2.15。
[0025] 与现有技术相比,本发明具有的有益效果是,该种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构以及生成方法,通过在底层氮化硅层以及顶层氮化硅层之间设置通入流量不同底层氮化硅层以及顶层氮化硅层的SiH4和NH3气体,以此来改变中间氮化硅层与底层氮化硅层以及顶层氮化硅层之间的折射率,替代传统的太阳能电池背膜氮化硅镀层的方式,避免了氮化硅镀层之间缺乏多样性,钝化效果一般,影响太阳能电池转化效率的问题。附图说明
[0026] 为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
[0027] 图1为本发明一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构及其生成方法的与太阳能电池基底以及氧化铝层组合后的结构示意图;
[0028] 图2为本发明一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构及其生成方法的与太阳能电池基底以及氧化铝层组合后的结构拆分图。
[0029] 图中:100、底层氮化硅层;200、中间氮化硅层;300、顶层氮化硅层;400、太阳能电池基底;500、氧化铝层。

具体实施方式

[0030] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0031] 其次,本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施方式时,为便于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
[0033] 本发明提供一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构及其生成方法,替代传统的太阳能电池背膜氮化硅镀层的方式,避免了氮化硅镀层之间缺乏多样性,钝化效果一般,影响太阳能电池转化效率的问题。
[0034] 图1‑图2示出的是本发明一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构及其生成方法的结构示意图,请参阅图1‑图2为该种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构及其生成方法做详细的介绍。
[0035] 实施例1
[0036] 参考图1‑图2,本发明公开一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构,其主体部分包括底层氮化硅层100、中间氮化硅层200以及顶层氮化硅层300。
[0037] 底层氮化硅层100用于与氧化铝层500结合,底层氮化硅层100位于氧化铝层500远离太阳能电池基底400的一侧,其中,底层氮化硅层100为太阳能电池基底400镀上氧化铝层500后在真空以及一定高温环境下通入一定时常的SiH4和NH3气体后制成,在此过程中,环境温度为C1,反应时常为T1,SiH4通入的流量为SCCM1,NH3通入的流量为SCCM2,用于形成一定厚度以及折射率的氮化硅膜。
[0038] 中间氮化硅层200用于在与底层氮化硅层100之间形成折射率更大的氮化硅层,进而使得整个氮化硅镀层具有更高的内反射性能,中间氮化硅层200位于底层氮化硅层100远离氧化铝层500的一侧,其中,中间氮化硅层200为底层氮化硅层100制成后在真空以及一定高温环境下通入一定时常的SiH4和NH3气体后制成,在此过程中,环境温度为C2,反应时常为T2,SiH4通入的流量为大于SCCM1的SCCM3,NH3通入的流量为小于SCCM2的SCCM4,用于形成一定厚度以及折射率大于底层氮化硅层100的折射率的氮化硅膜。
[0039] 顶层氮化硅层300用于在与中间氮化硅层200之间形成折射率小于中间氮化硅层200的折射率的氮化硅层,顶层氮化硅层300位于中间氮化硅层200远离底层氮化硅层100的一侧,其中,顶层氮化硅层300为中间氮化硅层200制成后在真空以及一定高温环境下通入一定时常的SiH4和NH3气体后制成,在此过程中,环境温度为C3,反应时常为T3,SiH4通入的流量为SCCM5,NH3通入的流量为SCCM6,用于形成一定厚度以及折射率小于中间氮化硅层
200的折射率的氮化硅膜,进而使得整个氮化硅镀层的内反射性能更高,进而提高太阳能电池的转化率。
[0040] 在本实施例中,本发明还公开了一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的生成方法,其包括以上的用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构。
[0041] 在本实施方式中,具体使用流程如下:当镀层有氧化铝的太阳能基底放入到真空以及一定高温环境下,然后通入一定流量的SiH4和NH3气体的到底层氮化硅层100后再通入流量大于生成底层氮化硅层100时的SiH4气体以及小于生成底层氮化硅层100的NH3气体得到折射率大于底层氮化硅层100的中间氮化硅层200,然后再通入流量与生成底层氮化硅层100时相同的SiH4和NH3气体,反应一定时间后得到折射率小于中间氮化硅层200的顶层氮化硅层300。
[0042] 实施例2
[0043] 在实施例1的基础上,C1为450‑560℃,且C1、所述C2以及C3相同用于在相同的温度下使得氮化硅层形成的更稳定;
[0044] 在本实施例中,T1以及T2为150‑250s,T3为200‑350s,用于使得顶层氮化硅层300的厚度更厚,进而增加了整体结构的稳定性;
[0045] 在本实施例中,SCCM1以及SCCM5为1000‑3000sccm,SCCM2以及SCCM6为6000‑18000sccm,用于在反应后得到一定折射率的氮化硅层;
[0046] 在本实施例中,SCCM3为1200‑3000sccm,SCCM4为5000‑16000sccm,用于在反应后的到折射率更高的氮化硅层,进而使得整体的内反射性能更好;
[0047] 在本实施例中,底层氮化硅在所述T1时间内形成的膜厚为D1,中间氮化硅在T2时间内形成的膜厚为D2,顶层氮化硅在所述T3时间内形成的膜厚为D3,用于配合氧化铝层500对太阳能电池基底400进行保护;
[0048] 在本实施例中,D1以及D2为20‑35nm,D3为30‑45nm,用于使得整体结构更加的稳定;
[0049] 在本实施例中,底层氮化硅层100的折射率为M1,中间氮化硅层200的折射率为大于M1的M2,顶层氮化硅层300的折射率为M3,用于使得中间氮化硅层200的折射率更高,进而提高整体的内反射率,使得太阳能电池的转化率更高;
[0050] 在本实施例中,M1为1.80‑2.15,M2为1.85‑2.25,M3为1.80‑2.15,进而中间氮化硅层200的折射率更高,提高了整体的内反射率,进而增加了太阳能电池的转化效率。
[0051] 一种用于太阳能电池的复合三明治背膜氮化硅结构的生成方法,具体步骤如下:
[0052] S1、将镀层有氧化铝层500的太阳能电池基底400放置在石墨舟内然后推入到石英炉管内;
[0053] S2、对炉内进行加热和辅热300‑700s,使炉内温度稳定在450‑560℃后对炉内进行抽真空120‑200s;
[0054] S3、通入1000‑3000sccm的SiH4气体以及6000‑18000sccm的NH3气体,此时炉腔内压强设定在100‑190Kpa,射频功率为13000‑20000,射频脉冲开关比调整为1:12‑1:25,且此过程持续时间为150‑250s,此时形成膜厚为20‑35nm的底层氮化硅层100,折射率为1.80‑2.15;
[0055] S4、通入1200‑3000sccm的SiH4气体以及5000‑16000sccm的NH3气体,此时炉腔内压强设定在100‑190Kpa,射频功率为13000‑20000,射频脉冲开关比调整为1:12‑1:25,且此过程持续时间为150‑250s,此时形成膜厚为20‑35nm的中间氮化硅层200,折射率为1.85‑2.25;
[0056] S5、通入1000‑3000sccm的SiH4气体以及6000‑18000sccm的NH3气体,此时炉腔内压强设定在100‑190Kpa,射频功率为13000‑20000,射频脉冲开关比调整为1:12‑1:25,且此过程持续时间为200‑350s,此时形成膜厚为30‑45nm的顶层氮化硅层300,折射率为1.80‑2.15。
[0057] 虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述,然而在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用,在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此,本发明并不局限于文中公开的特定实施方式,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。