一種GaAs系太陽能電池三層減反膜的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池的技術領域，尤其是指一種GaAs系太陽能電池三層減反膜。
【背景技術】
[0002]隨著世界傳統能源供應短缺的危機日益嚴重，太陽能作為清潔、可再生能源愈發得到重視，光伏發電成為了目前利用太陽能的熱點研究領域。太陽能電池是把光能直接轉換為電能的光電子器件，其光電轉化效率的提高一直是人們關注的主要問題，而影響太陽能電池光電轉化效率的主要因素之一為入射光的反射損失，進而減反射膜的優化設計就成為研究熱點之一。從太陽能電池光電轉換效率定義來看，為提高電池的光電轉換效率，應減少電池表面的光反射損失，增加光入射。目前主要采用的方法是在電池表面鍍一層或多層光學性質匹配的減反射膜，而Ti02/A1203、Ti02/Si02、Ta205/Si02、MgF2/Si02等是應用較為廣泛的幾種減反膜系。如圖2所示的現有技術中的GaAs系太陽能電池減反膜，包括二氧化鈦與二氧化硅兩層薄膜，其中二氧化鈦薄膜02采用離子源輔助電子束蒸鍍的方法直接沉積在GaAs系外延片的窗口層或頂電池材料01上，二氧化硅薄膜03直接沉積在二氧化鈦薄膜02上。在所述的現有技術中的GaAs系太陽能電池減反膜鍍制前，離子源將會提前2分鐘開啟，清潔GaAs系外延片表面，所以此時，如果不能很好地調節、控制離子源的功率，則可能對外延片表面造成物理損傷，并且離子源釋放的制程氣(氧氣)將會對金屬銀柵線電極04側壁進行轟擊與氧化，造成太陽能電池片外觀異常，光電轉換效率減小，良率降低。
[0003]實際生產時，在一層或多層光學性質匹配的減反射膜鍍制過程中，經常采用射頻離子源或霍爾源進行離子束輔助鍍膜。離子源產生的等離子體對GaAs系外延片表面可起到清潔的作用，但若離子源功率過大時則等離子體容易對GaAs系外延片表面造成一定程度的物理損傷，且離子源釋放的部分未解離的氧氣容易氧化銀柵線電極，導致太陽能電池光電轉換效率減小、外觀異常，太陽能電池片整體良率降低。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種GaAs系太陽能電池三層減反膜，可以提升太陽能電池光電轉換效率，保證良好的電池片外觀，提高太陽能電池片的電性良率，同時減緩了蒸鍍機臺襯板的更換頻率。
[0005]為實現上述目的，本實用新型所提供的技術方案為:一種GaAs系太陽能電池三層減反膜，由從下往上依次層狀疊加的第一層二氧化鈦薄膜、第二層二氧化鈦薄膜及一層二氧化硅薄膜組成，其中，在GaAs系太陽能電池的窗口層或頂電池材料上通過電子束蒸鍍沉積出第一層二氧化鈦薄膜，在所述第一層二氧化鈦薄膜上采用離子源輔助電子束蒸鍍沉積出第二層二氧化鈦薄膜，在所述第二層二氧化鈦薄膜上采用離子源輔助電子束蒸鍍沉積出一層二氧化硅薄膜，形成表面減反結構。
[0006]所述第一層二氧化鈦薄膜的厚度為1nm?25nm，折射率為1.808?2.2900
[0007]所述第二層二氧化鈦薄膜的厚度為25nm?45nm，折射率為2.198?2.570。
[0008]所述二氧化娃薄膜的厚度為70nm?llOnm，折射率為1.4?1.7。
[0009]所述第一層二氧化鈦薄膜、第二層二氧化鈦薄膜及二氧化硅薄膜的鍍制真空度為IxlO4Pa,加熱溫度為40?100°C，真空腔體內通入氧氣lOsccm，離子源電流為100?500mA，電壓為 100 ?1500V。
[0010]本實用新型與現有技術相比，具有如下優點與有益效果:
[0011]1、本實用新型所提供的GaAs系太陽能電池三層減反膜是在現有技術的兩層減反膜基礎上，增加了第一層二氧化鈦保護層，避免第二層二氧化鈦薄層與二氧化硅薄層鍍制時等離子體對GaAs系太陽能電池外延片表面及金屬銀柵線電極的物理轟擊與氧化，一定程度上提高了太陽能電池的光電轉換效率，解決了電池片外觀異常，提高了太陽能電池片的良率。
[0012]2、鍍制的二氧化鈦薄膜可以可有效減輕離子源產生的等離子體對GaAs系太陽能電池片表面產生的物理損傷。
[0013]3、二氧化鈦薄膜對太陽能電池及金屬銀柵線電極表面起到保護的作用，避免了等離子體(制程氣為氧氣)對金屬銀柵線電極側壁的轟擊與氧化，提升太陽能電池光電轉換效率，保證良好的電池片外觀，提高了太陽能電池片的良率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型所述GaAs系太陽能電池三層減反膜的橫截面示意圖。
[0015]圖2為現有技術的GaAs系太陽能電池片的橫截面示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0017]如圖1所示，本實施例所述的GaAs系太陽能電池三層減反膜，由從下往上依次層狀疊加的第一層二氧化鈦薄膜2、第二層二氧化鈦薄膜3及一層二氧化硅薄膜4組成，其中，在GaAs系太陽能電池的窗口層或頂電池材料I上通過電子束蒸鍍沉積出第一層二氧化鈦薄膜2，在所述第一層二氧化鈦薄膜2上采用離子源輔助電子束蒸鍍沉積出第二層二氧化鈦薄膜3，在所述第二層二氧化鈦薄膜3上采用離子源輔助電子束蒸鍍沉積出一層二氧化硅薄膜4，形成表面減反結構。其具體制備方法如下:
[0018]1、鍍膜前期準備
[0019]1.1)將GaAs太陽能電池外延片用丙酮、HCl溶液去除表面的有機和無機玷污。
[0020]1.2)上述外延片在快排沖洗槽中沖水，去除清洗殘留，直至水阻值達10ΜΩ以上。
[0021]1.3)將沖洗后的外延片在甩干機中甩干，除去殘留水漬。
[0022]1.4)將洗凈后的外延片依次經過黃光勻膠、光刻、顯影、烘烤等工藝，采用光刻膠在待蒸鍍的外延層表面形成金屬蒸鍍圖案，蒸鍍正面電極。
[0023]1.5)將蒸鍍后的GaAs太陽能電池依次進行背電極蒸鍍、合金。
[0024]1.6)將已合金的GaAs太陽能電池采用濕法腐蝕的方法腐蝕掉帽層，露出窗口層，用太陽能測試儀測出蒸鍍前GaAs太陽能電池的短路電流；而后沖水，去除清洗殘留，直至水阻值達10ΜΩ以上。
[0025]1.7)將沖洗后的外延片在甩干機中甩干，除去殘留水漬。
[0026]1.8)將洗凈后的外延片依次經過黃光勻膠、光刻、顯影、烘烤等工藝，采用光刻膠在待蒸鍍的外延層表面形成光學膜蒸鍍圖案。
[0027]2、蒸鍍過程
[0028]2.1)將上述GaAs系太陽能電池放入鍍鍋，在窗口層或頂電池材料I上，直接采用電子束蒸鍍的方式沉積出第一層二氧化鈦薄膜2，此薄膜制備過程中不啟用離子源，其厚度為1nm?25nm，折射率為1.808?2.290。作為GaAs系太陽能電池片的氧化膜保護層，避免后續等離子體對GaAs系太陽能電池外延片表面及金屬銀柵線電極5的物理轟擊與氧化。
[0029]2.2)在第一層二氧化鈦薄膜2上，采用離子源輔助電子束蒸鍍的方式沉積第二層二氧化鈦薄膜3，其厚度為25nm?45nm，折射率為2.198?2.570，主要作用是匹配折射率，增加太陽能電池表面光吸收。
[0030]2.3)在第二層二氧化鈦薄膜3上，采用離子源輔助電子束蒸鍍的方式沉積一層二氧化娃薄膜4，其厚度為70nm?llOnm，折射率為1.4?1.7，主要是形成表面減反結構，使三層膜匹配成一套完整的三層減反膜結構。
[0031]2.4)上述第一層二氧化鈦薄膜2、第二層二氧化鈦薄膜3及二氧化硅薄膜4是在真空鍍膜機進行薄膜鍍制，薄膜鍍制過程中，真空度為IxlO 4Pa-1xlO 6Pa ;加熱溫度為40?100C ;真空腔體內通入氧氣10sccm-20sccm ;第二層二氧化鈦薄膜3與二氧化娃薄膜4制備時離子源開啟，離子源電流為100?500mA ;電壓為100?1500V。
[0032]3、蒸鍍結果觀察
[0033]3.1)將用以上方法蒸鍍后的GaAs陪片在金相顯微鏡下觀察膜層外觀。
[0034]3.2)將用以上方法蒸鍍后的GaAs陪片采用光學膜厚儀分別測量三層膜的膜厚和折射率。
[0035]3.3)通過太陽能測試儀測量蒸鍍光學膜前后，太陽能電池短路電流的提升率。
[0036]通過外觀觀察，采用以上方法蒸鍍后的三層膜系，第一層二氧化鈦薄膜厚度為12.5nm，折射率為2.215 ;第二層二氧化鈦薄膜厚度為31.5nm，折射率為2.313 ;二氧化硅薄膜厚度為81.6nm，折射率為1.452。通過顯微鏡可以看出，其外觀狀況良好，金屬電極并無損壞現象；通過太陽能測試儀測試結果可知，蒸鍍前后，太陽能電池的短路電流提升了35.
[0037]綜上所述，本實用新型所提供的GaAs系太陽能電池三層減反膜是在現有技術的兩層減反膜基礎上，增加了第一層二氧化鈦保護層，避免第二層二氧化鈦薄層與二氧化硅薄層鍍制時等離子體對GaAs系太陽能電池外延片表面及金屬銀柵線電極的物理轟擊與氧化，一定程度上提高了太陽能電池的光電轉換效率，解決了電池片外觀異常，提高了太陽能電池片的良率，值得推廣。
[0038]以上所述之實施例子只為本實用新型之較佳實施例，并非以此限制本實用新型的實施范圍，故凡依本實用新型之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.一種GaAs系太陽能電池三層減反膜，其特征在于:由從下往上依次層狀疊加的第一層二氧化鈦薄膜、第二層二氧化鈦薄膜及一層二氧化硅薄膜組成，其中，在GaAs系太陽能電池的窗口層或頂電池材料上通過電子束蒸鍍沉積出第一層二氧化鈦薄膜，在所述第一層二氧化鈦薄膜上采用離子源輔助電子束蒸鍍沉積出第二層二氧化鈦薄膜，在所述第二層二氧化鈦薄膜上采用離子源輔助電子束蒸鍍沉積出一層二氧化硅薄膜，形成表面減反結構。2.根據權利要求1所述的一種GaAs系太陽能電池三層減反膜，其特征在于:所述第一層二氧化鈦薄膜的厚度為1nm?25nm，折射率為1.808?2.29003.根據權利要求1所述的一種GaAs系太陽能電池三層減反膜，其特征在于:所述第二層二氧化鈦薄膜的厚度為25nm?45nm，折射率為2.198?2.570。4.根據權利要求1所述的一種GaAs系太陽能電池三層減反膜，其特征在于:所述二氧化硅薄膜的厚度為70nm?llOnm，折射率為1.4?1.7。5.根據權利要求1所述的一種GaAs系太陽能電池三層減反膜，其特征在于:所述第一層二氧化鈦薄膜、第二層二氧化鈦薄膜及二氧化硅薄膜的鍍制真空度為1x10 4Pa,加熱溫度為40?100°C，真空腔體內通入氧氣lOsccm，離子源電流為100?500mA，電壓為100?1500Vo
【專利摘要】本實用新型公開了一種GaAs系太陽能電池三層減反膜，由從下往上依次層狀疊加的第一層二氧化鈦薄膜、第二層二氧化鈦薄膜及一層二氧化硅薄膜組成，其中，在GaAs系太陽能電池的窗口層或頂電池材料上通過電子束蒸鍍沉積出第一層二氧化鈦薄膜，在所述第一層二氧化鈦薄膜上采用離子源輔助電子束蒸鍍沉積出第二層二氧化鈦薄膜，在所述第二層二氧化鈦薄膜上采用離子源輔助電子束蒸鍍沉積出一層二氧化硅薄膜，形成表面減反結構。本實用新型可以提升太陽能電池光電轉換效率，保證良好的電池片外觀，提高太陽能電池片的電性良率，同時減緩了蒸鍍機臺襯板的更換頻率。
【IPC分類】H01L31/0216
【公開號】CN204760392
【申請號】CN201520388913
【發明人】鄭貴忠, 彭娜, 張楊, 陳升陽, 潘旭, 楊翠柏, 王智勇
【申請人】瑞德興陽新能源技術有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月5日