[發明專利]一種具備微結構的三層氮化硅減反層及其制備方法

有效

• 申請號: 202011090280.1
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112271221B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 劉玉申;況亞偉;張樹德;洪學鹍;魏青竹;倪志春;王書昶;郝明輝;張德寶
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院;蘇州騰暉光伏技術有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0236;H01L31/18;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本發明公開了一種具備微結構的三層氮化硅減反層，包括按光線入射方向依次層疊的第一氮化硅膜、第二氮化硅膜和第三氮化硅膜，所述第一氮化硅膜、第二氮化硅膜和第三氮化硅膜折射率依次增加而厚度依次減小，所述三層氮化硅減反層設有貫通所述第一氮化硅膜、第二氮化硅膜和第三氮化硅膜的納米圓柱孔陣列微結構。本發明還公開了具備微結構的三層氮化硅減反層的制備方法，以等離子增強氣相沉積法沉積氮化硅膜，由氮氣流量和硅烷流量的比例控制氮化硅膜折射率，通過調控沉積時間控制氮化硅膜厚度。本發明在擴展增透光譜寬度的同時提高了光吸收率，且制備工藝兼容現有硅基電池工藝。

技術領域

本發明涉及一種氮化硅減反層及其制備方法，尤其是涉及一種具備微結構的三層氮化硅減反層及其制備方法。

背景技術

提高硅基太陽能電池的光電轉換效率一直是業界關注的重點，而硅材料作為間接帶隙吸光材料，在可見和近紅外波段的反射率較大，光子的利用效率一直不高。研究表明，在硅基表面引入陷光結構，通過反射，折射和散射將入射光線分散到各個角度，增加光在硅基材料中的光程，可以顯著降低入射光的反射損失，提高太陽能電池的光電流密度和轉換效率。另一方面，對于標準太陽光AM1.5，光譜分布在一個較寬的波長范圍。減反層的設計需要對硅基材料在較寬的波長范圍內具有良好的減反射效果，才能實現硅材料對寬光譜的高效吸收。

公開號為CN104966756A的中國發明專利公開了一種太陽能電池反射膜的雙減反層結構及制備方法。所提出具有彈坑減反層的復合減反結構能夠實現90％以上的高透過率。公開號為CN103137714B的發明專利提出一種用于太陽能電池的三層復合鈍化減反層，三層減反層由二氧化鈦(TiO₂)層，二氧化鈦/二氧化硅(TiO₂/SiO₂)層，二氧化硅(SiO₂)層從基底自下而上構成，其有益效果是一方面降低了太陽能電池表面的反射率，同時也能減少表面的載流子復合，提升了器件性能。公開號為CN106449788A的發明專利公開了一種多層減反膜，包括氧化硅膜，第一氮化硅膜，第二氮化硅膜，第三氮化硅膜，第四氮化硅膜以及二氧化鋯阻擋層。該多層結構的減反膜具有短波響應快，反射率低級光透過性好等優點。現有技術中減反層的制備與現有光伏產業使用的工藝步驟不夠兼容，因此有必要提出適用于現有工藝步驟且具有高穩定性及性能的減反層。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種具備微結構的三層氮化硅減反層，提高標準太陽光譜中300～1100nm波段的高效吸收。本發明的另一個目的是提供這種具備微結構的三層氮化硅減反層的制備方法，以兼容現有硅基電池工藝，減少生產難度。

本發明技術方案如下：一種具備微結構的三層氮化硅減反層，包括按光線入射方向依次層疊的第一氮化硅膜、第二氮化硅膜和第三氮化硅膜，所述第一氮化硅膜、第二氮化硅膜和第三氮化硅膜折射率依次增加而厚度依次減小，所述三層氮化硅減反層設有貫通所述第一氮化硅膜、第二氮化硅膜和第三氮化硅膜的納米圓柱孔陣列微結構。

優選的，所述第一氮化硅膜在中心波長550nm入射時的折射率為1.45～1.75，所述第二氮化硅膜在中心波長550nm入射時的折射率為1.75～2.05，所述第三氮化硅膜在中心波長550nm入射時的折射率為2.05～2.35。

優選的，所述第一氮化硅膜厚度為78～95nm，所述第二氮化硅膜厚度為67～78nm；所述第三氮化硅膜厚度為58～67nm。

優選的，所述納米圓柱孔陣列微結構的周期為200～1200nm，所述納米圓柱孔直徑為50～960nm，所述納米圓柱孔的占空比為0.2～0.7。