[發(fā)明專利]一種介質(zhì)鈍化膜和太陽(yáng)能電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310390528.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN104425633B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉繼春;王洪喆;高平奇;潘淼;韓燦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): H01L31/0216
• 分類號(hào): H01L31/0216;H01L31/042;H01L31/18;H01L21/205
• 代理公司: 上海一平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31266
• 代理人: 祝蓮君;劉真真

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池材料領(lǐng)域，具體地涉及一種用于硅基材料表面的含有摻雜元素的氮化硅介質(zhì)鈍化膜，以及含有介質(zhì)鈍化膜的硅基太陽(yáng)能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體材料是制備光伏太陽(yáng)能電池的核心材料，然而這些半導(dǎo)體材料（例如，硅）的表面會(huì)存在一定數(shù)量的懸掛鍵等表面復(fù)合中心，這些復(fù)合中心會(huì)使載流子在半導(dǎo)體表面產(chǎn)生復(fù)合，減小載流子的壽命，最終制約太陽(yáng)能電池的效率。因此，載流子在半導(dǎo)體材料表面的復(fù)合是制約太陽(yáng)能電池效率提高的一個(gè)重要因素。

通?？梢酝ㄟ^(guò)在硅材料表面生長(zhǎng)一層鈍化膜的方法來(lái)降低表面懸掛鍵的數(shù)量，從而達(dá)到表面鈍化的效果。這種由降低半導(dǎo)體材料表面懸掛鍵的鈍化方法通常稱為化學(xué)鈍化。常用的化學(xué)鈍化膜有：Al₂O₃，Si_xN_y，a-Si，SiO₂，TiO₂等。PECVD是最為常用的一種膜生長(zhǎng)方法，也是傳統(tǒng)晶體硅太陽(yáng)能工業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)的鈍化膜生長(zhǎng)方法，可以有效在硅基材料上生長(zhǎng)Si_xN_y，a-Si，SiO₂等鈍化膜材料；最近用ALD方法來(lái)生長(zhǎng)Al₂O₃鈍化膜也越來(lái)越受到重視，然而該方法受限于ALD的較慢的膜生長(zhǎng)速率和較高的設(shè)備投入，無(wú)法在現(xiàn)今的行業(yè)形勢(shì)下被大規(guī)模采用。

眾所周知，晶體硅太陽(yáng)能電池在光照作用下會(huì)發(fā)生效率衰減，這種現(xiàn)象被稱為光致衰減現(xiàn)象。多晶硅太陽(yáng)能電池當(dāng)中的光致衰減主要是由于Fe-B化合物引起的；而在單晶硅太陽(yáng)能電池中，光致衰減主要是由B-O化合物引起的。這些光致衰減是由晶體硅中的Fe、O含量決定的，然而當(dāng)前的太陽(yáng)能硅片生產(chǎn)工藝很難在適當(dāng)價(jià)格范圍內(nèi)有效的降低這些雜質(zhì)元素的含量。研究者自然的想到，要是能夠發(fā)明一種能夠在光照下表面鈍化效果會(huì)加強(qiáng)的鈍化膜，就能有效地抵消由Fe-B或者B-O化合物引起的光致衰減，甚至還能實(shí)現(xiàn)在光照情況下太陽(yáng)能電池效率的增強(qiáng)；

R.Hezel等人研究發(fā)現(xiàn)，在紫外光照下，對(duì)于p型硅表面，紫外光會(huì)對(duì)Al₂O₃鈍化效果起到增強(qiáng)作用，使表面態(tài)進(jìn)一步減少，增大表面固定電荷密度，減小表面復(fù)合速率(J.Electrochem.Soc.136，518(1989))；而紫外光照對(duì)Si_xN_y鈍化效果起到削弱作用，增大表面復(fù)合速率(Progress?in?Photovoltaics:Research?and?Applications，1997，5:29-50.)。文獻(xiàn)中R.Hezel提到了通過(guò)在氮化硅中摻入一定量銫的方法來(lái)改變氮化硅鈍化效果在紫外光照下的穩(wěn)定，但不能使其在光照的情況下發(fā)生鈍化增強(qiáng)的現(xiàn)象(Journal?of?The?Electrochemical?Society，1984，131:1679-1683)。隨后，出現(xiàn)眾多關(guān)于光照對(duì)硅表面鈍化膜的鈍化效果影響的研究，因此給出了很多關(guān)于光照對(duì)常見(jiàn)的硅表面鈍化膜的影響的研究結(jié)果，如研究發(fā)現(xiàn)紫外光或聚焦太陽(yáng)光照下，用于鈍化的熱氧化二氧化硅鈍化效果不穩(wěn)定，而氮化硅鈍化的FZ硅片的有效壽命在紫外光照下會(huì)有一定程度的衰減(J.Appl.Phys.113，024509(2013))。Andrew?F.Thomson等通過(guò)大氣壓化學(xué)氣相沉積（APCVD）法對(duì)n型硅片沉積TiO₂膜實(shí)現(xiàn)了光照增強(qiáng)鈍化的作用，并且在暗處放置一段時(shí)間后鈍化效果會(huì)恢復(fù)到光照前的狀態(tài)（Prog.Photovolt:Res.Appl.2012;20:343-349）。最近，Baochen等發(fā)現(xiàn)光照對(duì)Al₂O₃作為鈍化層對(duì)n型與p型硅的鈍化同樣起到增強(qiáng)作用，暗處放置鈍化效果恢復(fù)到光照前的狀態(tài)(J.Appl.Phys.113，024509(2013))。