[發明專利]一種氧化硅鈍化層的制備方法

在審

• 申請號: 201611109290.9
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106601588A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 趙保星;趙增超;周子游;劉文峰
• 申請（專利權）人: 湖南紅太陽光電科技有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/18
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 周長清

技術領域

本發明屬于晶體硅光伏電池制備技術領域，具體涉及一種氧化硅鈍化層的制備方法。

背景技術

常規鋁背場電池正面采用SiN鈍化，背面采用鋁漿燒結形成鋁背場，沒有專門的鈍化層，該結構電池的電性能基本達到瓶頸，效率提升困難。此時，晶硅太陽能電池背面復合問題的影響已經凸顯出來。為了解決這一問題，出現了背面鈍化的晶硅太陽能電池結構，即在電池背面制備SiO₂、Al₂O₃等各種介質膜，對背面進行鈍化，顯著降低背面復合幾率提升電池整體有效載流子壽命，將多晶絕對效率提升0.5～0.8%，單晶絕對效率提升0.8～1%，由于采用了背面鈍化稱為PERC（passivated emitter and rear cell）電池。

目前PERC電池的量產的背鈍化實現方式是在電池背面沉積Al₂O₃，利用Al₂O₃固定負電電荷，在P型電池背表面可以形成固定電場層，排斥負電荷向背面擴散，降低正負電荷相遇幾率進而實現背面鈍化，是一種較好的鈍化膜。盡管單層氧化鋁在常規燒結中能夠保證良好的鈍化效果，但是由于三甲基鋁（TMA）價格很高，必須降低TMA源氣的耗量，以更薄的氧化鋁層來獲得良好的鈍化效果。由于當氧化鋁作為背面P⁺層鈍化時，在后道工藝中會經歷鋁漿侵蝕，氧化鋁對鋁漿中的化學成分抗性弱，造成后道工序工藝窗口很窄而會失去鈍化效果。因而Al₂O₃鍍膜后需要再鍍一層SiNx保護層。氮化硅覆蓋層能夠抵抗鋁漿燒結侵蝕，提高鈍化層穩定性，進而擴寬工藝窗口，同時氮化硅中的氫會透過氧化鋁層對硅片表面更進一步的化學鈍化，降低缺陷密度。然而，采用氧化鋁/氮化硅疊層鈍化時，存在以下問題：需要引入平板PECVD或者是ALD的氧化鋁沉積系統，這些系統目前售價均值2000萬級別，進入門檻很高；三甲基鋁作為有機金屬源，價格昂貴生產成本高；同時日常生產中對設備的維護成本也很高。

在不增加設備的基礎上，為實現電池的背面鈍化，通常也采用熱氧化生成氧化硅對硅片表面進行化學鈍化。該層氧化硅對p層和n型表面都能形成良好的鈍化，經常作為太陽能電池背面的鈍化層；同時當氧化硅層厚度超過100nm時，還能夠形成良好的背反射。大幅降低PERC電池量產的資金和設備投入。然而，現有熱氧化生成氮化硅的方法中存在以下問題：（1）熱氧化生成氧化硅的速度很慢，且熱氧化所需的高溫（高達900℃）會引入熱缺陷，從而大幅降低電池體壽命，特別是對于多晶電池尤為致命；（2）熱氧化生成的氧化硅是十分不穩定的，通常采用覆蓋氧化鋁或氮化硅層進行保護，即便如此當溫度超過500℃鈍化效果將劣化，而光伏電池的后道工藝經常有超過500℃的高溫存在；（3）目前的沉積氮化硅的管式PECVD設備最高只能維持在600℃溫度，不能用于熱氧化生成二氧化硅，因而熱氧化生成氧化硅不能在現有設備中完成，也就是說，需要增加專門用于熱氧化的設備和增加制程數量，但這會影響產能和成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種量產門檻低、運營成本低、制程短的氧化硅鈍化層的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種氧化硅鈍化層的制備方法，包括以下步驟：

（1）在硅片表面制備第IVB族金屬的氧化物薄膜；

（2）對制備有第IVB族金屬的氧化物薄膜的硅片進行退火，在硅片與第IVB族金屬的氧化物薄膜的界面處形成氧化硅鈍化層。

上述的氧化硅鈍化層的制備方法中，優選的，所述第IVB族金屬的氧化物薄膜為氧化鈦、氧化鋯或氧化鉿。

上述的氧化硅鈍化層的制備方法中，優選的，所述第IVB族金屬的氧化物薄膜的厚度為5nm～50nm。

上述的氧化硅鈍化層的制備方法中，優選的，所述第IVB族金屬的氧化物薄膜采用氣相沉積的方法制備得到。更優選的，所述氣相沉積的方法為PECVD法、磁控濺射法或原子層沉積法。

上述的氧化硅鈍化層的制備方法中，優選的，所述退火在氧氣氣氛下進行。

上述的氧化硅鈍化層的制備方法中，優選的，所述退火的溫度為400℃～700℃；所述退火的時間為10min～40min。

上述的氧化硅鈍化層的制備方法中，優選的，所述步驟（1）中還包括在所述第IVB族金屬的氧化物薄膜上制備氮化硅薄膜。