[發明專利]一種P型晶體硅太陽能電池的鈍化層及其鈍化工藝

無效

• 申請號: 201410031066.7
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103746007A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 李愛麗;劉吉人;萬資仁;唐維泰;余欽章;李文艷;羅偉;潘若宏;張志紅
• 申請（專利權）人: 通用光伏能源（煙臺）有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 梁翠榮

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，特別是涉及一種以氧化鉺作為晶體硅太陽能電池鈍化層及其鈍化工藝。?

背景技術

作為太陽能電池基底采用的硅片，其表面缺陷將嚴重影響電池的轉換效率。為減少硅片表面的缺陷，降低表面復合速率，通常采用表面鈍化層技術來提高晶硅電池轉換效率。表面鈍化層技術主要是利用氫離子或介電薄膜進行缺陷填補減少表面缺陷密度，避免載流子在此產生復合。?

在太陽能電池鈍化工藝中常用的表面鈍化層膜有二氧化硅、氮化硅、非晶硅和氧化鋁等。二氧化硅和非晶硅鈍化層工藝因為對高溫熱處理的高敏感性而限制了其應用。氮化硅鈍化P型硅表面時由于大量的固定正電荷作用，在界面處形成反型層，從而產生寄生分流效應，降低了短路電流。現有晶硅氧化鋁鈍化技術已具有一定成效，但主要問題是氧化鋁與晶硅仍然存在一定的晶格參數的差異，導致在界面有一定濃度的缺陷態密度，從而影響電池的轉換效率。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的P型晶體硅太陽能電池的鈍化層，該鈍化層用于取代傳統的晶體硅鈍化層材料，能夠提供固定的表面負電荷并提高晶格匹配度，從而提高鈍化效果。本發明同時還提供該鈍化層的鈍化工藝。?

為實現本發明的上述目的所采用的技術方案是：一種P型晶體硅太陽能電池的鈍化層，其特征是該鈍化層是由氧化鉺構成。?

本發明的鈍化層可應用于P型單晶硅、多晶硅太陽能電池的鈍化層中。?

上述一種P型晶體硅太陽能電池的鈍化層的鈍化工藝，其特征是在P型晶體硅太陽能電池的制作中，當P型晶體硅完成沉積減反射膜工序后，先采用原子層沉積方法（ALD）在P型晶體硅襯底背光面的P型一側沉積氧化鉺鈍化層，然后進行退火處理，在鈍化層與P型晶體硅襯底背光面的P型一側之間形成SiO₂緩沖層，完成鈍化層的制備。?

所述的沉積于P型晶體硅太陽能電池襯底（背光面）背面的P型一側的氧化鉺鈍化層，其最佳厚度為0.5~10nm。?

所述的氧化鉺鈍化層的ALD制備方法中，前驅體為鉺的有機金屬化合物，氧的提供者為去離子水、臭氧或氧氣中的任一種，腔室的反應溫度為150~500℃，壓力為50~100Pa，蒸發溫度為50~200℃，腔室的清洗氣體為惰性氣體Ar或N₂，沉積周期為5-100個周期。?

所述的鉺的有機金屬化合物可為(CpMe)₃Er?、Er(thd)₃等任意可用來做為鉺的前驅體的有機金屬化合物。?

所述的退火處理形成SiO₂緩沖層的工藝，是將沉積有氧化鉺鈍化層的P型晶體硅電池片，放入通有保護性氣體的退火爐中，退火溫度為300~600℃，以退火溫度為400~500℃為最佳，退火時間0.5~4小時，在鈍化層與P型晶體硅襯底背光面的P型一側之間形成SiO₂緩沖層。?

所述的退火處理工藝中的保護性氣體可采用Ar、N₂、N₂O、H₂、O₂中的至少一種。?

所述的SiO₂緩沖層厚度為0.5~2nm。?

本發明的上述技術方案中，當P型晶體硅完成襯底清洗、制絨、擴散磷、邊緣刻蝕、沉積減反射膜工序后，使用原子層沉積方法（ALD）在晶硅片襯底背光面的P型一側沉積氧化鉺鈍化層，并進行退火處理形成SiO₂緩沖層，然后采用印刷、濺射、電鍍或噴墨等方法進行背電場及柵線電極的制備。?

氧化鉺為寬帶隙半導體材料，與晶體硅具有相同的晶型結構，均為立方晶系，且晶格常數匹配度很高，作為晶硅電池鈍化層，能提高晶格匹配度，從而降低晶硅表面的缺陷態密度，提高鈍化效果。?

氧化鉺作為晶體硅電池的鈍化層，有兩種鈍化機制：化學鈍化機制和場效應鈍化機制。化學鈍化來源于制備氧化鉺時的前驅物中的H離子擴散到硅表面，與硅的懸掛鍵結合進行鈍化；場效應鈍化來源于氧化鉺膜層中具有固定負電荷，形成的靜電場吸引空穴提高其收集率，從而使電子漂移至此的幾率大大下降，降低了電子-空穴的復合速率。?

附圖說明

附圖1為帶有氧化鉺鈍化層的P型晶體硅太陽能電池的結構示意圖。?

附圖2為帶有氧化鉺鈍化層的P型晶體硅太陽能電池制備流程圖。?

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施的例子對本發明做進一步詳細的描述，然而所述的實施例不應以限制的方式解釋。?