[發明專利]一種晶硅太陽能電池三層減反射膜及其制備工藝

無效

• 申請號: 201110448161.3
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102496634A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 楊云霞;凌婧;袁雙龍;陳國榮
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及太陽能電池減反射膜，特別是晶硅太陽能電池三層減反射膜及其制備工藝。

背景技術：

隨著人類社會的高速發展，環境惡化與能源短缺已成為全世界最為突出的問題。目前，全球總能耗的70％以上都來自石油、天然氣、煤等不可再生的能源。長期大量利用這些不可再生的能源會造成許多的危害。太陽能是一種非常理想的清潔、可再生的新能源，可以緩解能源短缺和環境污染。太陽能電池是將太陽輻射能直接轉換為電能的一種器件。目前晶硅太陽能電池在世界太陽能電池產量中占80％左右，晶硅太陽能電池發電就是利用太陽能電池吸收0.4um～1.1um波長的太陽光，將光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。如何提高晶硅太陽能電池的轉換效率，其中一個最主要的措施就是在硅片上鍍減反射膜，由于光在硅片表面的反射使光損失高達30％以上，如果在硅表面鍍上合適的薄膜，利用薄膜干涉原理就可以使光的反射大為減少，從而提高太陽能電池的短路光電流密度和光電轉換效率。由此可見，在硅片表面加鍍一層減反射膜顯得非常重要。

傳統的減反射膜的制備方法有化學氣相沉積法，濺射鍍膜法，真空蒸發鍍膜法等等。目前，行業內的產業化生產工藝都是采用PECVD等離子體化學氣相沉積的方法，將硅片置于等離子體場中然后直接在硅片表面沉積一層Si_xN_y薄膜。例如專利200710063644.5公開的是一種提高單晶硅太陽能電池減反射膜質量的方法，其中減反射膜即采用PECVD沉積工藝鍍氮化硅而形成，雖然能夠得到較好均勻性、附著性和光學特性的減反射膜，但工藝比較復雜，耗電量大，制備的成本比較高，并且單層氮化硅減反射膜硅太陽能電池的反射率還不是很低。因此我們需要探尋一種工藝條件簡單，設備低廉，制備過程中可控性比較強，制備成本比較低的方法。為此，近來很多學者都在研究用溶膠-凝膠法來制減反射膜，如專利201110173943.0制備三層減反射膜，其主要采用熱氧化法制備第一層SiO₂，溶膠-凝膠法分別制備第二層SiO₂-TiO₂和第三層TiO₂。SiO₂作為減反射膜具有優越的表面鈍化性能和高的化學穩定性，同樣TiO₂是一種重要的半導體材料，它不僅價格便宜而且是一種安全，穩定，無毒，無污染的綠色環保材料，不僅如此TiO₂還具有良好的透明度、折射率和很好的機械性能。最重要的一點是SiO₂和TiO₂的折射率都可以在一定的PH值范圍內連續可調。但包括其在內的很多研究報道都是用醇做溶劑，而眾所周知醇易揮發、易燃，存在著安全隱患，不利于大規模的工業生產。

發明內容：

本發明的目的是為了克服現有晶硅太陽電池減反膜的不足，提供一種采用納米SiO₂和TiO₂水溶膠來制備TiO₂/SiO₂-TiO₂/SiO₂三層減反射膜的方法。其技術關鍵在于采用了穩定的納米TiO₂和SiO₂的水溶膠為涂覆溶膠，可以采用旋轉涂覆和提拉法涂覆工藝將水溶膠涂覆于晶硅片上形成減反射膜。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：首先將納米TiO₂水溶膠涂覆于洗凈的晶硅片上一定厚度后，再將納米TiO₂/SiO₂的混合水溶膠涂覆于納米TiO₂薄膜上，再將納米SiO₂水溶膠涂覆于上一層，從而形成三層減反膜。

所述的納米TiO₂水溶膠pH值范圍為2～5，呈弱酸性，當pH＞5時，水溶膠對硅片的浸潤性差，不能獲得均勻薄膜，當pH＜1時，腐蝕性強。其TiO₂的固含量的范圍為0.5～5％，最佳范圍為1-3％，固含量太高，水溶膠穩定性差，太低，則涂覆次數增加使得涂覆效率降低。納米TiO₂的顆粒尺寸為5～50nm，顆粒尺寸太大，透光率低且成均勻膜困難，太低則折射率低，不利于減反射。