一種太陽電池減反射膜層的製備方法
2023-05-07 23:48:51
一種太陽電池減反射膜層的製備方法
【專利摘要】本發明公開一種太陽電池減反射膜層的製備方法，其製備步驟包括：採用低溫電子束蒸鍍方法蒸鍍減反射膜層，所述減反射膜層為二氧化鈦與三氧化二鋁、二氧化矽、氟化鎂材料中的一種或多種組成複合結構，採用HF溶液蝕刻減反射膜露出電極，高溫退火改善減反射膜晶體質量，其中，蒸鍍時基片溫度低於200℃，所述的高溫退火溫度高於350℃，退火在空氣氛圍中進行，退火使得低溫蒸鍍的減反射膜重結晶，改善晶體質量，降低反射率及提高可靠性，空氣氛圍使得減反射膜進一步氧化，降低膜層吸收率。
【專利說明】一種太陽電池減反射膜層的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太陽電池減反射膜層的製備方法，屬半導體光電子器件與【技術領域】。
【背景技術】
[0002]太陽能電池採用半導體材料，其具有較高的表面反射率，一般高於30%，因此必須在其表面覆蓋減反射膜以提高太陽光利用率。由於半導體材料折射率通常高於3.0,因此其表面減反射膜也要求具有較高的折射率，通過多層減反射膜的折射率遞減，來達至理想的表面反射率。二氧化鈦折射率高於2.3，在現有常用材料中折射率最高，且對太陽光具有較低的吸收率，是較為理想的用於太陽電池的減反射膜材料。然而，二氧化鈦也有其特有的缺點，一方面，較難獲得結晶質量較好的膜層，必須在較高的基片溫度下獲得，結晶質量差的膜層折射率會下降，影響減反射效果，並且其晶體緻密度較差，降低了膜層抗腐蝕及水汽滲透的能力，影響長期戶外應用的可靠性；另一方面，難以獲得組分單一的二氧化鈦膜層，這也將導致其光學性能下降，一般是採用五氧化三鈦作為蒸鍍源，在一定的基片溫度及氧氣氛圍中使其氧化為二氧化鈦，這要求基片溫度較高，一般高於250°C，才可使得五氧化三鈦充分氧化，否則膜層中將產生其他結晶態，降低膜層透過率，特別是對紫外光有較高的吸收率。同樣的，蒸鍍其他減反射膜材料也要求基片溫度儘可能高，改善結晶質量。總之，要獲得較好質量的減反射膜特別是二氧化鈦薄膜，就必須在較高溫度下成膜，然而，高溫下確保了膜層質量，但也給後續的減反射膜蝕刻帶來困難，實踐中發現，當成膜溫度高於200°C，膜層就變得很難蝕刻，往往在蝕刻後留有底膜，使得電極被底膜覆蓋，導致後續電極外陰線焊接不上或虛焊。因此，在成膜質量與蝕刻工藝之間存在一對矛盾。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明公開一種太陽電池減反射膜層的製備方法，其步驟包括:採用低溫電子束蒸鍍方法蒸鍍減反射膜，採用HF溶液蝕刻減反射膜露出電極，高溫退火改善減反射膜晶體質量，其中，蒸鍍時基片溫度低於200°C，所述的高溫退火溫度高於350°C，退火在空氣氛圍中進行，退火使得低溫蒸鍍的減反射膜重結晶，改善晶體質量，降低反射率及提高可靠性，空氣氛圍使得減反射膜進一步氧化，降低膜層吸收率。
[0004]進一步的，所述減反射膜層結構為二氧化鈦與三氧化二鋁、二氧化矽、氟化鎂等材料的一種或多種的複合結構。
[0005]進一步的，所述二氧化鈦採用電子束蒸鍍方法，採用五氧化三鈦為蒸鍍源，蒸鍍溫度為150°C至200°C,蒸鍍過程中通入氧氣使得五氧化三鈦氧化為二氧化鈦。
[0006]進一步的，所述HF蝕刻溶液為HF與水混合溶液，混合比例為1:4至1: 10，採用水稀釋HF，避免低溫蒸鍍的減反射膜蝕刻過快，產生鑽蝕，腐蝕掉電極以外的減反射膜。
[0007]進一步的，所述高溫退火溫度為350°C至400°C，並且在空氣或氧氣氛圍中進行，使得減反射膜在退火過程中重結晶，並進一步氧化，重結晶使得晶體排列有序並結合緊密，降低反射率並提高抗蝕刻及水汽影響能力，進一步氧化降低減反射膜對紫外光的吸收。
[0008]現有技術中，低溫蒸鍍的減反射膜結晶質量差，氧化不完全，影響其反射率、可靠性及吸收率，但高溫蒸鍍的減反射膜則很難蝕刻乾淨。與現有技術相比，本發明的優點在於，巧妙地先採用低溫蒸鍍獲得較易蝕刻的膜層，蝕刻後再在空氣或氧氣氛圍中高溫退火，改善結晶質量，並使得膜層進一步氧化，解決了成膜質量與蝕刻工藝之間的矛盾，且工藝簡單，使其可應用於大規模生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1示意了本發明公開的一種太陽電池減反射膜層的製備方法流程圖。
[0010]圖2示意了在太陽電池表面蒸鍍減反射複合膜層結構。
[0011]圖3示意了採用HF蝕刻減反射膜。
[0012]圖4示意了高溫退火，使得減反射膜重結晶並進一步氧化。
[0013]圖中標示:001:Si02*MgF2 ；002 =Al2O3 ；003 =T12 ；004:太陽電池片；005:電極。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例對本發明作進一步描述，但不應以此限制本發明的保護範圍。
[0015]實施例1
如圖2所示，提供一太陽電池片004，並在其上表面電子束蒸鍍減反射複合膜層結構，從內至外依次為Ti02/Al203/Si02，其中T12 003的厚度為50nm、Al2O3 002的厚度為65nm、S12 001的厚度為85nm，蒸鍍時基片溫度為195°C，通入氧氣1sccm ；
如圖3所示，採用HF與水的混合溶液蝕刻前述減反射膜層，露出電極005，其中HF:H2O=I:4 ；
如圖4所示，進行高溫退火，退火溫度為380°C，退火是在空氣氛圍中進行的，減反射膜在高溫下重結晶，晶片重新有序排列，結合更緊密，提高了可靠性及降低表面反射率，此外，膜層特別是T12進一步氧化，降低了太陽光吸收率。
[0016]實施例2
如圖2所示，提供一太陽電池片004，並在其上表面電子束蒸鍍減反射複合膜層結構，從內至外依次為T12Al2O3/ MgF2，其中T12 003厚度為50nm，Al2O3 002厚度為65nm，蒸鍍時基片溫度為195°C，通入氧氣1sccm ；MgF001厚度為90nm，蒸鍍時基片溫度為195°C，不通入氧氣；
如圖3所示，採用HF與水的混合溶液蝕刻減反射膜，露出電極005，其中HF =H2O=I:4 ；如圖4所不，聞溫退火,退火溫度為380°C，退火是在空氣氛圍中進行的，減反射I旲在聞溫下重結晶，晶片重新有序排列，結合更緊密，提高了可靠性及降低表面反射率，此外，膜層特別是T12進一步氧化，降低了太陽光吸收率。
【權利要求】
1.一種太陽電池減反射膜層的製備方法，其步驟包括:採用低溫電子束蒸鍍方法蒸鍍減反射膜層，採用HF溶液蝕刻減反射膜露出電極，高溫退火改善減反射膜晶體質量，其中，蒸鍍時基片溫度低於200°C，所述的高溫退火溫度高於350°C，退火在空氣氛圍中進行，退火使得低溫蒸鍍的減反射膜重結晶，改善晶體質量，降低反射率及提高可靠性，空氣氛圍使得減反射膜進一步氧化，降低膜層吸收率。
2.根據權利要求1所述的一種太陽電池減反射膜層的製備方法，其特徵在於:所述減反射膜層結構為複合結構，其中最內層為二氧化鈦，外層為三氧化二鋁、二氧化矽、氟化鎂材料中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的一種太陽電池減反射膜層的製備方法，其特徵在於:所述的二氧化鈦採用電子束蒸鍍方法，採用五氧化三鈦為蒸鍍源，蒸鍍溫度為150°C至200°C，蒸鍍過程中通入氧氣使得五氧化三鈦氧化為二氧化鈦。
4.根據權利要求1所述的一種太陽電池減反射膜層的製備方法，其特徵在於:所述的HF蝕刻溶液為HF與水混合溶液，混合比例為1:4?1:10，採用水稀釋HF，避免低溫蒸鍍的減反射膜蝕刻過快，產生鑽蝕，腐蝕掉電極以外的減反射膜。
5.根據權利要求1所述的一種太陽電池減反射膜層的製備方法，其特徵在於:所述的高溫退火溫度為350°C至400°C，並且在空氣或氧氣氛圍中進行，使得減反射膜在退火過程中重結晶，並進一步氧化，重結晶使得晶體排列有序並結合緊密，降低反射率並提高抗蝕刻及水汽影響能力，進一步氧化降低減反射膜對紫外光的吸收。
【文檔編號】C23C14/30GK104393062SQ201410739299
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】熊偉平, 林桂江, 劉冠洲, 李明陽, 楊美佳, 陳文俊, 吳超瑜, 王篤祥 申請人:天津三安光電有限公司