溶胶凝胶旋涂工艺制备单晶硅太阳能电池用ZnO减反射膜的研究.pdf

晶体硅太阳电池及材料．175。 溶胶凝胶旋涂工艺制备单晶硅太阳能电池用 ZnO减反射膜的研究 鲁林峰1，沈鸿烈1’+，刘欣1，李斌斌1，王涛1，吴京波2，李琼2 (1．南京航空航天大学材料科学与技术学院，江苏，南京，210016；2．南京沙宁申科技开发有限公司， 江苏，南京，210006) 摘 要 本文采用溶胶凝胶旋涂工艺在制绒后的单晶硅片表面制备了ZnO减反射薄膜，采用锌离子浓度分别为 析等方法对ZnO的结构和光学性能进行表征。结果表明：在制绒硅片上制备的ZnO减反射膜没有出现择优 取向，该ZnO薄膜能够使制绒后的硅片在400hm到1000nm波长范围内的平均反射率降至2．16％。 关键词 单晶硅片，ZnO减反射薄膜，反射率，溶胶凝胶旋涂工艺· 1前言 太阳能电池的生产中，一般都要在硅材料表面淀积一定厚度的减反射膜，以降低硅片对太阳光的反射，从 而增加硅片对太阳光的吸收，提高电池的短路电流。目前的单晶硅太阳能电池一般采用SiNx，Ti02等作为减 反射膜。ZnO薄膜具有高透光性和致密性，ZnO薄膜的其它优良特性还包括无毒，可以低温沉积，在氢等离 子体和高温工艺中具有稳定性，相对于其他的透明导电薄膜成本更低等，不管在晶体硅还是薄膜硅太阳能中都 具有广阔的应用前景，因此近年来一直是人们研究的热点…。目前商业生产的体硅太阳能电池中的减反射膜材 材料体系更为廉价，同时可以采用更为简单的制备方法，研究ZnO在硅材料减反射膜中的应用具有重要意义。 2实验 2 层)，B(1．0mol／L3层)，c(o．6moFL3层)，D(0．6mol／L4层)。以同样制膜条件，在石英衬底上制备了ZnO薄膜作为对 比。 利用日本Rigaku公司的D／Max—RA型x射线衍射仪分析薄膜样品的晶体结构，采用CuK作为辐射源， ‘通讯作者：沈鸿烈，男，教授。博导。联系E-mail：IIlsbcn@nu札edu．cn ．176． 第十届中国太阳能光伏会议论文集 k0．154nm；采用美国瓦里安Cary UV-2550型紫外．可见分光光度计。 3结果和讨论 3．1硅片表面的反射率分析 对于太阳能电池来说，太阳光吸收越多，太阳能光电利用越大。为了增加太阳能电池对光的吸收，常常利 用单晶硅化学腐蚀时的各向异性来获得“金字塔”状的绒面，同一束光在绒面上多次反射，增强了光的吸收， 绒面起到了“陷光”的作用【5西J。为了得到良好的绒面结构，在制绒前还要去除硅片表面的损伤层。 为了对ZnO在硅片表面淀积减反射膜的效果进行评价，我们首先对原始硅片、去损伤层后的硅片以及制绒 后的硅片进行了反射率的测量。结果如图1所示。从图1中可以看出，原始硅片的反射率最低点在25％左右，当 经过去损伤处理后，反射率的最低点增加到了32％左右，这是因为原始硅片的表面比较粗糙，而经过去损伤后 长处，三种表面状态的硅片都出现了两个反射率较大的峰值。 棠 、_， 肘 杂 哒 、瘐长(肌) 图1原始硅片，去损伤后的硅片以及制绒后硅片的反射率比较 3．2ZnO减反射膜的XIm和紫外可见光谱分析 硅片制绒后，需要在硅片表面淀积减反射膜，进一步降低反射率。我们对制备I均ZnO减反射膜进行了xRD 的和紫外光谱的分析。图2是不同浓度溶胶，在制绒后硅片上涂敷成膜，涂敷5层，600。C退火后的XRD图。 晶体硅太阳电池及材料．177． ^ ^ 趔 d ：墨卜 褂 怕 幅