多晶硅太陽能電池PECVD四層氮化硅減反射膜工藝

寇繼成 閆英麗

1.通威太陽能（成都）有限公司 四川成都 610000

2.英利能源（中國）有限公司 河北保定 071051

1 氮化硅膜在多晶硅太陽能電池中的作用

氮化硅的化學(xué)分子式為Six Ny，在氮化硅薄膜中主要是由硅元素Si與氮元素N所組成，但其中還包括了小量的氫元素H。在PECVD技術(shù)的作用下，改善了傳統(tǒng)太陽能電池吸收轉(zhuǎn)化率的問題，通過PECVD技術(shù)可以在多晶硅表面形成相應(yīng)的氮化硅薄膜，同時薄膜兩面的反射光會相互干擾從而減少反射量，提升太陽能電池板對能量的吸收，增加了光生電流的密度，極大的提升了太陽能電池板的效率，有利于可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)行[1]。

2 多晶硅太陽能電池PECVD四層氮化硅減反射膜相關(guān)說明與分析

為了進(jìn)一步的了解多晶硅太陽能電池PECVD氮化硅減反射膜對于轉(zhuǎn)換效率的提升，我們選用了電阻率為3歐姆，厚度為200um的多晶金剛線切割硅片作為本次的實(shí)驗(yàn)對象，通過相同的工藝技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的比對和分析。

本次實(shí)驗(yàn)采用的工藝流程如下：第一，我們先要將相關(guān)材料利用氫氟酸、硝酸和專用添加劑的混合液進(jìn)行制絨；第二，在完成制絨的工序后，我們還需要用高溫的三氯氧磷材料進(jìn)行進(jìn)一步浸潤，將表面進(jìn)行拋光處理；第三，利用PECVD系統(tǒng)技術(shù)，分別將多晶硅材料片進(jìn)行成膜處理，并通過工藝重復(fù)的步驟將材料分為兩組，進(jìn)行不同層數(shù)的成膜處理；第四，將處理完畢的相關(guān)材料通過電極等燒結(jié)作為電池片；最后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)分別測試兩組材料的電性能[2]。

在經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn)步驟后，我們將膜片分為兩層組以及四層組，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下所示：在兩層組中，第一層氮化硅膜的工藝時間為三分鐘，氮化硅膜的厚度為20nm，折射率為2.3，第二層膜的工藝時間為450秒，成膜的厚度為65nm，折射率為2.0。在四層組中，第一層膜的工藝時間為兩分鐘，氮化硅膜的厚度為11nm，折射率為2.4，第二層的工藝時間為100秒，氮化硅膜的厚度為11nm，折射率為2.3，第三層氮化硅膜的工藝時間為150秒，氮化硅膜的厚度為20nm，折射率為2.15，第四層氮化硅膜的工藝時間為四分鐘，氮化硅膜的厚度為40nm，折射率為2.0。在此技術(shù)的基礎(chǔ)之上，我們將兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，可以得出以下結(jié)果：多晶硅太陽能電池兩層氮化硅膜的平均膜厚度為80.02nm左右，而四層氮化硅膜的平均厚度是80.2nm，比兩層膜的平均厚度要大。并且進(jìn)一步的比對兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的電性能來看，四層氮化硅膜要比傳統(tǒng)兩層的略有提升，在電壓和短路電流等方面的有一定的提高[3]。

3 多晶硅組件的PID測試

為了進(jìn)一步的驗(yàn)證多晶硅太陽能電池四層膜工藝的性能，就需要進(jìn)行相應(yīng)的PID測試。本次測試主要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括了高低溫濕熱試驗(yàn)箱（哈丁BHT7010F）、PID專用電源（質(zhì)衛(wèi)ZWPIDY08-2）、EL測試儀（萬和ZQCam-1002A）、太陽模擬儀（芬蘭Quick sun820：三車間）。相關(guān)檢測數(shù)據(jù)如下表（表1）所示。

表1

根據(jù)相關(guān)的PID測試數(shù)據(jù)的結(jié)果來看，經(jīng)過96小時的檢測后，2塊組件的最大功率衰減均小于5%，試驗(yàn)結(jié)果為合格。

4 多晶硅太陽能電池PECVD四層氮化硅減反射膜工藝參數(shù)

本次實(shí)驗(yàn)我們選用了電阻率為3歐姆，厚度為200um的多晶金剛線切割硅片作為實(shí)驗(yàn)對象。在經(jīng)過PECVD技術(shù)的使用后，本次多晶硅太陽能電池PECVD四層氮化硅減反射膜工藝參數(shù)如下所示：第一層氮化硅膜的工藝時間為120秒，Si H4/NH3為260.82，第二層氮化硅膜的工藝時間為100秒，Si H4/NH3為181.54，第三層氮化硅膜的工藝時間為150秒，Si H4/NH3為124.48，第四層氮化硅膜的工藝時間為240秒，Si H4/NH3為94.84。

5 結(jié)語

綜上所述，多晶硅太陽能電池已經(jīng)融入到了人們生產(chǎn)生活的方方面面，并且極大的拓展了我們能量的來源，促進(jìn)了社會的和諧發(fā)展。而利用當(dāng)前PECVD技術(shù)，可以在多晶硅太陽能電池材料表面形成多層的氮化硅減反射膜，從而有效的提升太陽能源的轉(zhuǎn)換率，提升能量的利用率。