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淀积硅氮减反射膜-太阳能光伏技术应用

时间:2023-11-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:在绒面硅片上再覆盖一层减反射膜,可大大降低光的反射。图6.7解释减反射膜的工作原理。这也是减反射膜的厚度最佳条件:d=λ/2。对于在空气中的硅电池,减反射膜的最佳折射率是硅折射率的平方根。光伏电池对太阳光的可吸收波长是从300~1 200nm的波段,因而,单层减反射膜的优化应当是其反射率在这一波段上积分的结果[2]。常规晶硅电池的减反射膜的制备方法目前主要是等离子辅助化学气相沉积法制备的SiNx减反膜。

淀积硅氮减反射膜-太阳能光伏技术应用

如前所述,光线照射到绒面的硅表面,也会有约12%以上的反射损失。在绒面硅片上再覆盖一层减反射膜,可大大降低光的反射。图6.7解释减反射膜的工作原理。在硅和空气中加入一层折射率在两者之间的减反射膜,光线在减反射膜的下表面(与硅的界面)反射后回到减反射膜的上表面(与空气的界面),如果返回的光线的相位发生180°的反转,这两个界面的反射相抵消。这也是减反射膜的厚度最佳条件:d=λ/2。这里d为减反射膜光学厚度,λ为入射光波长。

图6.7 减反射膜的工作原理示意图

如果在d=λ/2条件下,减反射膜的最佳折射率是其两边材料的折射率的几何平均值(n21=n0·n2),在反射膜下表面反射回到反射膜上表面的反射光与在反射膜上表面的反射光的相位相反且幅度相同,因而反射值为零。对于在空气中的硅电池(nSi=3.8),减反射膜的最佳折射率是硅折射率的平方根(即nopt=1.95)。光伏电池对太阳光的可吸收波长是从300~1 200nm的波段,因而,单层减反射膜的优化应当是其反射率在这一波段上积分的结果[2]

常规晶硅电池的减反射膜的制备方法目前主要是等离子辅助化学气相沉积法(PECVD)制备的SiNx减反膜。PECVD法生成氮化硅介质层,结构致密、硬度大,耐湿性好、介电强度高,而且能在较低温度下生长。(www.xing528.com)

氮化硅膜中的Si∶N比的可调节范围在0.75~2左右,使得介质层的折射率可以在1.9~2.3左右的范围内连续可调,这样比较适合于在硅片(折射率为3.8)和空气(折射率为1.0)或封装材料(折射率为1.5)之间作为减反射膜。

氮化硅易于与硅原子结合,能产生极低的界面态密度。在PECVD法淀积氮化硅膜的同时产生了很多的氢原子,氢原子能钝化硅表面的悬挂键。此外,在金属化的共烧结过程中,氢原子会继续扩散到硅的体内,与硅体内的晶格缺陷处的断键结合,消除了这些断键在禁带内产生的能级,因而起到钝化体内缺陷的作用。

PECVD氮化硅膜中还含有一定数量的正电荷(1011~1012/cm2数量级),这些正电荷在硅表面形成的电场会把体内带负电荷的自由电子吸引到硅表面,并排斥硅表面的空穴。这样就形成多子电子在硅表面的积累和少子空穴在表面耗尽。而减少的少子空穴却主导着表面复合速率的下降,这就对n型发射区表面形成了良好的场钝化作用。

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