减反射膜的材料及制备

在选择减反射涂层物时应考虑如下因素：

（1）在需要降低反射率的波段内，薄膜应该是透明的。

（2）应能很好地粘附在基体上，热膨胀系数与基体材料接近。

（3）应具有较高的机械强度。

（4）不受高能粒子、温度交变和化学腐蚀的影响。

（5）不应增加电池表面的复合速度。

（6）最好具有导电性能。

比较好减反射膜材料有二氧化钛（TiO2）、二氧化锆（ZrO2）、二氧化钍（ThO2）、二氧化铈（CeO2）和一氧化硅（SiO）等。减反射膜的厚度可以通过仪表控制，粗略地估计可以直接观察硅片表面的色彩来判断。良好的减反射膜在阳光下应该是很暗的。

晶体硅太阳能电池的工业化生产中，常用的减肥射层材料是Si3N4和TiO2，一般使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）的方法沉积Si3N4减反射膜和常压化学气相沉积（APCVD）的方法沉积TiO2减反射膜。PECVD法沉和Si3N4减反射膜的原理是：在低压下，令射频发生器产生高频电场，使电极间的气体发生辉光放电，产生非平衡等离子体。这时反应气体的分子、原子和离子均处于环境温度，而电子却被电场加速，获得很高能量，将反应气体分子激活。使原本高温下才发生的反应在低温时就能发生。制备氮化硅所用的气体是硅烷和氨气，在一定衬底温度下，在等离子气氛下所发生的化学反应为

反应过程中所产生的氢离子和硅片上的悬挂键结合，对硅片实现了钝化。PECVD法制备氮化硅膜的淀积温度低，对多晶硅中的少子寿命影响较小，生产能耗低，工艺重复性好，氮化硅膜不仅是十分理想的减反射膜，而且还可以达到表面钝化和体钝化的效果。氮化硅薄膜具有良好的绝缘性和致密性，可以大大减轻Na＋对器件的不良影响。作为减反射膜，氮化硅具有良好的光学性能，光的波长在632nm时，氮化硅膜的折射率在1．8和2．25之间，而最理想的封装太阳能电池减反射膜的折射率在2．1和2．25之间。相比之下，TiO2减反射膜的折射率较高（2．0～2．7），减反射效果不如氮化硅膜理想。APCVD沉积TiO2减反射膜的反应原理是：氮气携带钛酸异丙脂蒸气和水蒸气喷射到加热的硅片表面发生反应，生成二氧化钛膜，有机物挥发。

从反应式中可以看出，在沉积二氧化钛的过程中没有氢离子产生，二氧化钛减反射膜没有对硅起到钝化作用。所以目前晶硅太阳能电池中减反射膜都是在硅片表面沉积一层氮化硅薄膜，利用光学增透原理，减少光线反射，并同时起到硅片表面的钝化作用，增加少子寿命，以提高太阳能电池的转换效率。