[發(fā)明專利]一種太陽(yáng)能電池單晶硅片的界面鈍化方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810240302.0
• 申請(qǐng)日: 2008-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101752458A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周志文;曾祥斌;宋佩珂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東志成冠軍集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18
• 代理公司: 北京連城創(chuàng)新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11254
• 代理人: 劉伍堂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池單晶硅片的界面鈍化方法。

背景技術(shù)

HIT(Heterojunction?with?Intrinsic?Thin?layer)太陽(yáng)能電池，即帶有本征薄層的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，其異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是通過(guò)在單晶硅襯底上用化學(xué)氣相淀積法制備非晶硅薄膜而形成的。由于摻雜非晶硅具有高缺陷態(tài)密度，單晶硅具有高表面態(tài)密度，當(dāng)二者直接接觸時(shí)，隧道效應(yīng)引起的背電流使得轉(zhuǎn)換效率低下。為降低界面、表面復(fù)合，研究人員在摻雜非晶硅層和單晶硅襯底之間插入一層極薄的低缺陷密度本征a-Si層作為“緩沖層”，從而使高缺陷態(tài)密度的摻雜非晶硅層與異質(zhì)結(jié)界面分離，降低了異質(zhì)結(jié)的界面態(tài)密度，構(gòu)成了所謂的“HIT”結(jié)構(gòu)。

但是，HIT太陽(yáng)能電池本征非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)界面仍然存在相當(dāng)數(shù)量的缺陷態(tài)密度。這些缺陷態(tài)一方面來(lái)自于非晶硅/單晶硅界面的能帶不連續(xù)以及晶格失配所引起的懸掛鍵；另一方面，在異質(zhì)結(jié)的制備過(guò)程中，非晶硅/單晶硅界面的污染物，尤其是單晶硅片表面氧化物和雜質(zhì)的存在也是界面高缺陷態(tài)密度的重要來(lái)源。異質(zhì)結(jié)界面缺陷態(tài)的存在使得載流子在界面附近復(fù)合而損失，影響了太陽(yáng)能電池的性能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于HIT太陽(yáng)能電池非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)界面所存在的高缺陷態(tài)密度，本發(fā)明提供了一種單晶硅片的界面鈍化方法，該方法降低了異質(zhì)結(jié)界面的缺陷態(tài)密度。

本發(fā)明提供的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池單晶硅片的界面鈍化方法，其步驟包括：

(1)用負(fù)型光刻膠涂敷單晶硅片背面，經(jīng)甩膠、前烘后，光刻膠與單晶硅片背面形成緊密接觸；

(2)將單晶硅片浸入體積濃度為1％～10％的稀釋氫氟酸，處理30～90秒后取出，去除單晶硅片背面的負(fù)型光刻膠，單晶硅片清洗后干燥；

(3)將干燥后單晶硅片放入等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)的真空室中，抽真空到10^-6Torr或以上，加熱單晶硅襯底到室溫～300℃；

(4)通入能產(chǎn)生原子氫的氣體到真空室，氣體流量為10～80毫升/分鐘，使真空室的壓力為1×10^-2～1×10Torr；

(5)對(duì)真空室加放電功率為50W～150W的射頻電壓，時(shí)間為10min～120min；

(6)關(guān)閉反應(yīng)氣體，抽真空到背景真空度，得到界面鈍化后的單晶硅片。

具體而言，本發(fā)明方法具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

(1)本發(fā)明通過(guò)在制備非晶硅薄膜之前，用氫氟酸處理單晶硅表面，去除單晶硅片的表面氧化層，減少單晶硅襯底的表面污染物，同時(shí)通過(guò)控制氫氟酸的濃度和處理時(shí)間，避免氫氟酸對(duì)硅片表面的過(guò)腐蝕，以降低非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)界面的缺陷態(tài)密度，達(dá)到對(duì)異質(zhì)結(jié)界面的最佳鈍化效果。

(2)為了降低晶格失配以及氫氟酸處理引起的懸掛鍵密度，本發(fā)明還采用低能原子氫預(yù)處理單晶硅表面。原子氫是補(bǔ)償硅表面懸掛鍵常用的元素，它與懸掛鍵結(jié)合后能有效降低界面態(tài)數(shù)量，起到鈍化異質(zhì)結(jié)界面的作用。然而，原子氫能量過(guò)高時(shí)會(huì)轟擊單晶硅表面，造成硅表面的損傷，反而會(huì)增加表面的缺陷態(tài)密度。本發(fā)明通過(guò)控制等離子放電功率，降低原子氫的能量，在不帶來(lái)表面損傷的前提下實(shí)現(xiàn)原子氫的表面吸附，降低懸掛鍵密度，從而達(dá)到鈍化異質(zhì)結(jié)界面的目的。另一方面，襯底溫度過(guò)高時(shí)，氫原子容易從單晶硅表面溢出，不利于原子氫對(duì)界面懸掛鍵的補(bǔ)償。因此，本發(fā)明對(duì)原子氫預(yù)處理時(shí)的襯底溫度進(jìn)行了有效的控制，以實(shí)現(xiàn)最理想的界面鈍化效果。

(3)本發(fā)明方法可以去除單晶硅表面的污染物，飽和硅片表面的懸掛鍵，同時(shí)避免硅片由于過(guò)腐蝕或等離子轟擊形成新的缺陷，降低了異質(zhì)結(jié)的界面態(tài)密度，實(shí)現(xiàn)了非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)界面的有效鈍化。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中經(jīng)稀釋氫氟酸處理后的單晶硅片表面的XPS能譜圖

具體實(shí)施方式

采用以下步驟對(duì)單晶硅的界面進(jìn)行鈍化：

(1)在單晶硅片上制備非晶硅層之前，用稀釋氫氟酸對(duì)單晶硅片需生長(zhǎng)非晶硅的表面進(jìn)行預(yù)處理。

(1.1)由于氫氟酸會(huì)腐蝕硅片反面的鋁背電極，處理前先對(duì)硅片背面進(jìn)行保護(hù)處理：用負(fù)型光刻膠涂敷硅片背面，經(jīng)甩膠、前烘后，光刻膠與硅片背面形成緊密接觸，防止氫氟酸的浸入和腐蝕。

(1.2)將背面保護(hù)良好的硅片浸入體積百分比濃度為1％的稀釋氫氟酸，處理60秒后取出。

(1.3)去除硅片背面的負(fù)型光刻膠，清洗硅片，并將硅片在酒精中煮沸，取出吹干。

(1.4)迅速將處理好的單晶硅片放入PECVD系統(tǒng)真空室。