[發明專利]一種黑硅鈍化膜、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810496376.4
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN110518075B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 葉繼春;廖明墩;曾俞衡;閆寶杰;高平奇;王丹;童慧;全成;張志
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發明公開了一種黑硅鈍化膜、其制備方法及應用。所述的制備方法包括：提供具有黑硅絨面結構的硅片，使所述硅片與混合溶液接觸，反應形成氧化硅薄膜，其中，所述混合溶液包括濃硝酸和/或過氧化氫、濃硫酸和添加劑；以及，采用等離子體增強化學氣相沉積技術在所述氧化硅薄膜表面沉積氮化硅薄膜，獲得黑硅鈍化膜。本發明在混酸中加入添加劑作為表面活性劑，可以有效改善黑硅納米結構表面的潤濕性和溶液滲透性，并協助混合溶液中的其他成分更高效地進入納米孔洞內，以及提高溶液交換速率，從而保證獲得完整的均勻的高質量氧化硅薄膜，更利于產業化應用。

技術領域

本發明涉及一種黑硅鈍化膜的制備方法，特別涉及一種具有高效的鈍化性能的黑硅鈍化膜及其制備方法，以及該黑硅鈍化膜在黑硅太陽電池中的應用，屬于太陽電池制備技術領域。

背景技術

近幾年，基于納米結構的黑硅絨面技術，憑借優異的陷光性能，特別是可以有效解決金剛線切多晶硅片的制絨難題的優點，已經在光伏產業逐步推廣應用。從微觀上看，黑硅絨面呈現納米錐狀、納米洞狀、納米金字塔狀或納米蜂窩狀等細小且方向各異的結構，以及高比表面積的特點，由此造成了黑硅絨面具有很高的表面復合速率。

在晶體硅太陽電池制備過程中，對絨面進行有效鈍化，降低表面復合速率，是提高電池轉換效率的關鍵因素之一。在基于傳統的微米級“隨機金字塔”或“蟲孔狀”絨面的晶體硅太陽電池制備中，通常采用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)法在絨面上沉積幾十納米的氮化硅薄膜，即可獲得優異的鈍化效果，有效降低表面復合速率。當本領域研發人員嘗試同樣將PECVD沉積氮化硅薄膜直接應用黑硅絨面時，發現氮化硅無法在較深或較窄的納米孔洞里沉積，鈍化效果受到較大影響。本領域研發人員進一步嘗試在沉積氮化硅薄膜之前，增加一步高溫熱氧化(800℃)形成氧化硅薄膜，使鈍化性能得到了提升。但高溫氧化工藝可控性不佳，而且高溫過程會導致晶體硅產生一定的缺陷，造成電池性能的損失，因此并未在實際生產中得到應用。原子層沉積(ALD)氧化鋁薄膜用于鈍化黑硅絨面也得到了研究，并且顯示出卓越的鈍化性能。但是ALD設備和原料成本過于昂貴，也不適合應用于實際生產。

采用硝酸濕化學法在平坦的或微米級金字塔結構的硅片表面上生長氧化層通常可以獲得不錯的鈍化效果。但是對于黑硅結構的硅片表面，單純采用硝酸制備氧化硅鈍化作用并不理想。首先，黑硅結構為納米級孔洞，由于溶液的張力，硝酸溶液不易進入這些孔洞進行氧化反應；其次，納米級孔洞內的溶液交換進行很緩慢，反應的副產物無法迅速有效排除，新的氧化劑難于快速進入，也影響了氧化硅形成的質量，最終影響了鈍化效果。

綜上所述，對于納米級黑硅絨面，PECVD沉積氮化硅薄膜和硝酸濕化學法生長氧化硅無法獲得高效的鈍化性能；而高溫熱氧化硅薄膜和ALD氧化鋁薄膜雖可以獲得優異的鈍化性能，但因誘生缺陷或成本太高難以得到實際應用。因此，開發低成本的高效黑硅鈍化技術具有重要的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種黑硅鈍化膜及其制備方法，以克服現有技術中的不足。

本發明的另一目的在于提供所述黑硅鈍化膜在太陽電池中的應用。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種黑硅鈍化膜的制備方法，其包括：

提供具有黑硅絨面結構的硅片；

使所述硅片與混合溶液接觸，反應形成氧化硅薄膜，其中，所述混合溶液包括濃硝酸和/或過氧化氫、濃硫酸和至少用作表面活性劑的添加劑；以及，

采用等離子體增強化學氣相沉積技術在所述氧化硅薄膜表面沉積氮化硅薄膜，獲得黑硅鈍化膜。

在一些實施例中，所述添加劑包括檸檬酸、次氮基三亞甲基膦酸、檸檬酸鈉、聚乙二醇和乙酸中的任意一種或兩種以上的組合。

在一些實施例中，所述反應的溫度在60℃以下。