[發(fā)明專利]一種異質結太陽能電池的界面處理技術

無效

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• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102386253A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設計）人: 張群芳
• 申請（專利權）人: 北京匯天能光電技術有限公司
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L31/18;C23C16/455
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技術領域

本發(fā)明涉及異質結太陽電池的制備，特別是一種有關改善異質結太陽電池性能的界面處理方法。

技術背景

異質結太陽電池是在N型(P型)晶體硅片上沉積P型(N型)硅薄膜作為發(fā)射區(qū)，在薄膜和晶體硅界面處形成異質結結構，晶硅表面狀況對異質結性能起到了決定性作用，通常情況下，晶硅表面存在大量未飽和懸掛鍵等缺陷態(tài)，增加了異質結界面的復合，嚴重影響了電池開路電壓，限制了太陽電池的轉換效率，可見，晶硅界面處理對提高異質結太陽電池效率和改善電池的穩(wěn)定性有至關重要的作用。

目前主要采用在晶硅表面沉積重摻雜硅薄膜、制備氧化層薄膜等方法對表面進行鈍化處理。其中，表面沉積摻雜硅薄膜主要采用PECVD等技術實現(xiàn)，對PECVD工藝要求較高，而且摻雜濃度過高會引起開路電壓的降低；采用熱氧化法在晶硅表面制備氧化層能夠較好的鈍化表面，但是超薄的氧化層厚度很難控制，產(chǎn)業(yè)化工藝難度大，甚者由于二氧化硅過低的折射率，難于同時滿足高效電池的有效減反與表面鈍化的雙重作用。

發(fā)明內容

針對以上分析，本發(fā)明的目的是提供一種有效改善異質結太陽電池性能的界面處理方法---晶硅表面的氫原子處理技術。

一種采用氫原子處理異質結界面的技術，其特征在于：

1.該技術能夠應用到非晶硅/晶硅異質結太陽電池制備中；

2.該技術在等離子增強化學氣相沉積(PECVD)或者熱絲化學氣相沉積(HWCVD)系統(tǒng)中進行；

3.該技術是在特征2所述的沉積系統(tǒng)中利用等離子體或者高溫熱絲使反應氣體電離產(chǎn)生H；

4.該技術是在低壓下進行，反應氣體分解產(chǎn)生的H有大的自由程，直接輸運至底進行刻蝕鈍化；

5.該技術在工藝上可調參數(shù)有功率、壓強、襯底溫度、氣體流量；

6.該技術H的處理時間一般為20s-5min，通過優(yōu)化處理時間，可得到性能優(yōu)良的晶硅表面，提高界面處異質結性能；

7.該技術中H只與硅表面或者亞表面的懸掛鍵等缺陷態(tài)相互作用，對基區(qū)硅襯底無損傷，有利于電池載流子的產(chǎn)生、輸運、收集；

8.該技術采用H處理晶硅表面有效的減少表面的未飽和懸掛鍵、薄膜/晶硅界面的表面態(tài)，最大限度的減小異質結界面復合產(chǎn)生的漏電流，從而提高異質結太陽電池的轉換效率。

本發(fā)明提出的氫原子處理晶硅表面技術具有以下特點和優(yōu)點：

1)該技術可操作性強，工藝簡單；

2)該技術采用的H處理工藝對晶硅基區(qū)無損傷，有利于制備高質量異質結結構；

3)該技術處理后的晶硅襯底清潔度高，異質結界面性能得到改善，能夠為載流子提供良好的輸運通道，從而提高電池的轉換效率；

4)該技術采用的H處理能夠達到對晶硅表面和亞表面的雙重鈍化作用。

一種采用氫原子處理晶硅表面的技術應用到薄膜/晶硅異質結太陽電池中，其特征在于：將N型晶體硅片經(jīng)過常規(guī)清洗，送入沉積系統(tǒng)，利用腔體中反應基元H的物理、化學特性，低壓下和晶硅表面相互作用，起到鈍化懸鍵、降低表面態(tài)的作用，使得薄膜/晶硅界面復合減小，改善了薄膜/晶硅異質結的性能，背表面沉積摻雜鈍化層薄膜，并在鈍化層上沉積導電膜作為背電極，正表面沉積硅薄膜作為p型發(fā)射區(qū)并在其上沉積透明導電膜作為頂電極；整個工藝溫度低、操作簡單。

一種采用氫原子處理技術制備硅薄膜/晶硅異質結太陽電池的步驟為：

1)采用n型硅片襯底作為基區(qū)，并對其進行常規(guī)清洗；

2)進入滿足條件的沉積系統(tǒng)，通入反應氣體H₂；

3)設定襯底溫度、反應氣壓、處理時間等參數(shù)

4)利用反應氣體分解產(chǎn)生的基元H的物理、化學特性對晶硅表面進行鈍化處理；

5)在處理后的硅片背表面沉積N型重摻雜硅薄膜作為鈍化層，并在鈍化層上沉積導電層作為背電極；

6)在H處理后的硅片正表面沉積p型硅薄膜作為發(fā)射區(qū)，并在發(fā)射層上沉積透明導電膜及形成頂電極。

所述的襯底采用N型單晶硅或多晶硅硅片；

所述清洗方法采用常規(guī)清洗；

所述沉積系統(tǒng)包括等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)系統(tǒng)、熱絲化學氣相沉積(HWCVD)系統(tǒng)；

所述的滿足沉積條件是指氫原子處理之前，腔體背景真空、襯底溫度、反應氣壓等參數(shù)滿足優(yōu)化值；

所述的H是指反應氣體H₂在PECVD或HWCVD系統(tǒng)中H₂分解產(chǎn)生的氣相基元；