多年來，晶體硅太陽電池以其較高的性價比占領了光伏市場約90% 的份額。但是裸硅片的反射率較高，當太陽光照射到太陽能電池表面時，反射率高達33%,光損失較大，導致太陽能電池產生的載流子減少，引起電池效率下降。因此減少光在電池表面的反射就變得很有必要，根據薄膜干涉原理，在電池表面鍍一層或多層薄膜，可以有效減少光的反射，這種膜屬于減反膜[1,2].氮化硅薄膜具有高的化學穩定性、高電阻率、絕緣性好、硬度高、光學性能良好等特性，在半導體器件、微電子工業、光電子工業、太陽能電池等方面具有廣泛的應用。近年來，氮化硅薄膜作為太陽能電池的減反射膜越來越引起人們的關注。作為減反射膜，氮化硅薄膜具有良好的光學性能[3].如果將氮化硅薄膜設計成不同厚度的多層膜，合理匹配各層之間的厚度和折射率，就可以拓展電池對光的吸收，進一步降低硅表面的光反射，還可以使電池的轉換效率明顯提高，同時也可以提高氮化硅膜對電池的鈍化作用。

目前現代規?；a晶體硅太陽電池都用制作雙層氮化硅薄膜，可以一定程度的擴大薄膜的反射帶增加光吸收，但也存在一些問題，如鈍化效果差、短波光吸收較少等。所以，關于沉積三層氮化硅薄膜的研究逐漸展開，實驗證明，沉積三層氮化硅薄膜對提高電池的減反射和轉換效率都非常明顯。

目前，氮化硅薄膜的主要制備技術有等離子增強化學氣相沉積法（PECVD）[1][4,9]、螺旋波等離子體增強化學氣相沉積（HW P-CVD）[10]、低壓化學氣相沉積 （LPCVD），射頻等離子體增強化學氣相沉積（RF-PECVD），電子回旋共振等離子體增強化學氣相沉積 （E-CR-PECVD） 等[3].其中，等離子增強化學氣相沉積法（PECVD） 由于在制備大面積、高均勻度薄膜時所呈現出來的優勢而成為制備氮化硅薄膜的主要方法之一[10].

1 三層氮化硅薄膜的作用和結構

研究生產高效多晶硅太陽電池沉積三層氮化硅薄膜的工藝，首先應從其光學原理出發。由于在太陽電池表面沉積薄膜是要能起到表面減反射的作用，所以必須要使多層膜滿足折射率n的關系：n1>n2>n3在太陽電池表面沉積的三層氮化硅薄膜的作用分別為：第一層氮化硅薄膜要沉積在電池上表面，這層薄膜的主要作用是鈍化硅片，提高電池的少子壽命，所以薄膜的折射率要大，致密性要好。

第二層氮化硅膜是緩沖層，覆蓋在第一層膜的上表面。這層膜的作用是盡可能降低因第一層膜的高折射率而產生的高消光系數，可以削弱n1和n3界面間的反射。因第一層膜的折射率n1遠大于第三層膜的折射率n3,所以中間要增加一個折射緩變層。

第三層膜氮化硅膜沉積在第二層膜的上表面。使三層氮化硅膜整體的等效厚度及折射率滿足晶體硅電池的減反射條件，要同時盡可能降低薄膜間的消光系數，使更多的光透過該層進入下面的各層中。

2 沉積三層氮化硅薄膜的新工藝---間斷性沉積

三層氮化硅薄膜的互補作用對電池起到很好的減反射效果，對提高電池的減反射和轉換效率都非常明顯，存在最大問題是大約有五分之一的電池表面整體顏色不均勻，大大降低電池的合格率。為使三層氮化硅薄膜技術能在產業化應用，必須要解決電池表面色差的問題，保證產品的合格率和優等品率。

2.1 間斷性沉積三層氮化硅薄膜用等離子增強化學氣相沉積法 （PECVD） 沉積三層氮化硅薄膜，一般可使用氨氣（N H3） 和硅烷（SiH4） 作為等離子氣體源。輝光放電將氨氣和硅烷電離，二者發生反應，生成氮化硅薄膜沉積在冶金多晶硅電池表面，反應公式：【1】

制備的氮化硅薄膜主要含有Si、N、H 等三種元素。其中氨氣與硅烷的流量比決定了薄膜中三種元素的含量，對每層氮化硅薄膜的折射率和鈍化效果影響都很大；而各層薄膜的沉積時間對膜厚和折射率影響也非常大[11].

如果將一般的連續沉積三層氮化硅薄膜，改為間斷性沉積三層氮化硅薄膜技術，即：沉積每層薄膜后，要有一定停頓時間，讓真空沉積室中剩余的氣體基本都能沉積，可使薄膜結構趨于完整。同時，反應會產生大量的氫元素，可與多晶硅電池表面和體內的懸掛鍵、缺陷結合，形成電中性復合體，降低電池的復合中心，提高電池的少子壽命，在一定程度上降低硅中晶界的活性稱為氫鈍化。良好的氫鈍化可增大電池的開路電壓和短路電流，提高電池的轉換效率。

2.2 調整沉積薄膜反應氣體的流量比根據每層氮化硅薄膜的作用，在沉積各層薄膜過程，仔細調整反應氣體（氨氣，硅烷） 的比例。第一層氮化硅是致密性要求很高，所以要加大硅烷氣體的流量，反應可以產生充分的Si,使得此層薄膜能起到良好的表面鈍化效果。

經測試發現，這種方法明顯改善了原來電池表面氮化硅膜色差較嚴重的問題，生產的電池表面色差從20% 降到3% 以下；電池平均轉換效率從17.01% 提高至17.40% ;而三層氮化硅薄膜電池整體反射率要比雙層氮化硅薄膜的低，在650nm 中心波長處最低為0.621% ,短波范圍，三層氮化硅薄膜電池的表面反射率有很大的改善[7].

3 結語

利用等離子增強化學氣相沉積法在晶體硅上沉積的三層氮化硅薄膜，相比目前常見的雙層氮化硅薄膜，其三層薄膜的互補作用對晶體硅太陽能電池起到很好的減反射效果，明顯改善了電池對入射光的吸收。

而進一步優化工藝，將三層薄膜的連續沉積薄膜改為間斷性沉積，通過仔細調整沉積時間和反應氣體的流量比，可以使氮化硅薄膜的致密性大大提高，且鈍化效果良好，明顯提高了多晶硅太陽電池的少子壽命和降低電池的反向漏電流等性能，且極大的改善了原本工藝中出現的電池表面氮化硅膜色差較嚴重的問題。

[參考文獻]

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