[發明專利]一種用于太陽能電池的鈍化介質膜

無效

• 申請號: 201110337119.4
• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN102403369A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 周艷方;尹海鵬;張俊兵;劉淑華;單偉
• 申請（專利權）人: 晶澳（揚州）太陽能科技有限公司;合肥晶澳太陽能科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波

技術領域

本發明屬于太陽電池技術領域，具體涉及一種用于鈍化太陽能電池硅片表面的鈍化介質膜。

背景技術

光伏技術是一門利用大面積的p-n結二極管將太陽能轉化為電能的技術。這個p-n結二極管叫做太陽能電池。制作太陽能電池的半導體材料都具有一定的禁帶寬度，當太陽能電池受到太陽輻射時，能量超過禁帶寬度的光子在太陽電池中產生電子空穴對，p-n結將電子空穴對分離，p-n結的非對稱性決定了不同類型的光生載流子的流動方向，通過外部電路連接可以向外輸出功率。這跟普通的電化學電池原理類似。

通常來說，太陽能電池的受光面往往需要具有鈍化減反膜這一結構，一方面可以減少硅片表面對入射光的反射，增加硅體材料對太陽光的吸收，提高光生載流子的濃度從而增加光電流密度；另一方面有效鈍化硅材料表面存在的大量懸垂鍵和缺陷（如位錯，晶界以及點缺陷等），從而降低光生載流子硅表面復合速率，提高少數載流子的有效壽命，從而促進太陽能電池光電轉化效率的提升。因此，改善鈍化減反膜的質量對于硅電池性能的提高起著關鍵的作用。

目前常用的太陽能電池鈍化減反膜材料通常為SiNx。?在n-型硅片表面上，SiNx薄膜具有優良的表面鈍化效果。但由于SiNx薄膜體內具有一定的固定正電荷，SiNx對p型硅基體表面的鈍化及不理想。氧化硅(SiOx)薄膜由于成膜較為致密鈍化效果好，也是常用的鈍化減反膜材料之一。常用的制備方法包括熱氧化法和濕法化學氧化兩種。熱氧化法制備氧化硅往往在高溫爐管環境下生成（一般高于900℃），不但工藝復雜而且其高溫生長過程使硅材料的質量降低，同時其成膜均勻性受硅基體材料表面特性影響較大。濕法化學氧化法制備氧化硅膜則很難控制膜厚，難以實現較好的鈍化效果。因而利用氧化硅薄膜直接鈍化硅片表面很難在太陽能電池制作過程中實施。

為實現對p型硅基體材料的良好鈍化，S.?Dauwe?(Proc.?29th?IEEE?Photovoltaic?Specialists?Conf,?New?Orleans,?USA?(2002),?p.1246)及P.?Alternatt?(Proceedings?of?the?21st?European?Photovoltaic?Solar?Energy?Conference,?Dresden(2006),?p.647?)等人采用PECVD方法在低溫下（低于250℃）沉積非晶硅薄膜并用于鈍化p型硅片表面，取得了不錯的效果，基體表面復合速率明顯降低。但這種非晶硅薄膜對高溫異常敏感，常規絲網印刷后的高溫燒結過程會導致非晶硅薄膜迅速結晶，失去鈍化效果，完全不能用于大規模太陽能電池生產。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于太陽能電池的鈍化介質膜，該介質膜對P型硅材料具有良好的鈍化效果，而且制備方法簡單可行，利于大規模工業化生產。

本發明的上述目的是通過如下技術方案來實現的：一種用于太陽能電池的鈍化介質膜，所述鈍化膜是由第一介質膜組成的單層結構，或所述鈍化膜是由第一介質膜和第二介質膜組成的迭層結構，其中第一介質膜與硅基體材料直接相接觸，第二介質膜沉積在第一介質膜上。

即本發明所述的鈍化膜可以為單層介質結構，也可以為二種介質膜組成的迭層結構，但第二介質膜必須在第一介質膜的基礎上沉積，以上所述的介質膜結構可直接應用于太陽能電池的表面鈍化，從而提高光生載流子的有效壽命，增加太陽能電池光電轉化效率。

其中第一鈍化介質膜直接與硅基體材料接觸，主要用于對p型硅基體材料的鈍化。當用于鈍化p型材料時，既可以用于實現對位于n型太陽能電池受光面的p型發射極的鈍化，也可用于實現對p型太陽能電池背光面的鈍化。當作為電池受光面的鈍化材料時，介質膜同時起到部分減反的作用。

本發明所述第一介質膜為金屬氧化物。

具體來說，所述金屬氧化物最佳為氧化鋁（Al₂O₃）。

其中所述第一介質膜必須具有一定的膜層厚度范圍，其厚度最佳為3-200nm。