[發明專利]一種低頻PECVD沉積氧化鋁的方法

有效

• 申請號: 201910959148.0
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110699674B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 趙增超
• 申請（專利權）人: 湖南紅太陽光電科技有限公司
• 主分類號: C23C16/50
• 分類號: C23C16/50;C23C16/40;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;何文紅

本發明公開了一種低頻PECVD沉積氧化鋁的方法，該方法是以三甲基鋁為原料，以O₂、水蒸氣、乙醇蒸氣中的其中一種含氧物質為氧化劑，通過低頻PECVD法制備得到氧化鋁。本發明低頻PECVD沉積氧化鋁的方法具有工藝簡單、操作方便、成本低廉等優點，不僅能夠省去常規方法中的后續等離子體處理步驟、降低制備成本、縮減工藝時間、提升產能，而且能夠制備得到鈍化效果更好的氧化鋁，對于制備高光電轉換效率的太陽電池以及擴大太陽電池的應用范圍具有十分重要的意義。

技術領域

本發明屬于太陽電池用氧化鋁制備領域，涉及一種低頻PECVD沉積氧化鋁的方法。

背景技術

太陽電池的表面鈍化分為兩類：化學鈍化和場效應鈍化。硅片表面由于晶格周期排列的截止，含有大量的硅懸掛鍵，形成大量的表面缺陷態，具有較大的表面載流子復合速率，化學鈍化就是利用O、H等原子填補表面空位的懸掛鍵形成Si-H或Si-O鍵，降低表面缺陷態。場效應鈍化是通過內建電場來減少硅片界面處電子或空穴的濃度從而達到表面鈍化的作用。由于復合過程需要同時有電子和空穴的存在，當兩者在界面處的濃度在約同一個數量級(假定電子和空穴具有相同的捕獲截面)時會達到最高的復合速率，其他情況下復合速率與界面處電子的濃度相關。在場效應鈍化中，硅片界面處的電子或空穴的濃度被界面處的內建電場屏蔽。這種內建電場可以通過向界面下摻雜或是在界面處形成固定電荷來獲得。

氧化鋁(AlOx)兼具場效應鈍化和化學鈍化的優勢，使得氧化鋁薄膜廣泛應用于太陽電池鈍化膜。氧化鋁薄膜沉積過程中大量的H和O進入膜層內，降低了硅片表面的缺陷態，化學鈍化作用明顯；而在Si-AlOx界面含有密度較大的固定負電荷密度，形成內建電場，屏蔽少數載流子，起到了場鈍化作用。

目前，氧化鋁鈍化主要應用在PERC背面鈍化，并通過在氧化鋁薄膜上沉積氮化硅或氮氧化硅形成AlOx/SiNx或AlOx/SiOxNy/SixNy疊層鈍化膜。然而，現有氧化鋁(AlOx)薄膜通常是以三甲基鋁(TMA)/N₂O為反應氣體，通過低頻PECVD沉積制備得到，存在以下問題：(1)以TMA/N₂O為反應氣體，其中N₂O氧化能力偏弱，無法向AlOx膜層中注入足夠的O，從而使膜層在后續退火過程中無法形成具有場鈍化作用的Al-O四面體結構，導致產生固定負電荷能力很弱，且由于O的缺失，導致無法在AlOx-Si界面處形成具有負電荷傳輸通道作用的SiOx界面層，降低了AlOx的場鈍化作用。(2)為了彌補問題(1)中的缺陷，現有制備技術中還需要在沉積氧化鋁(AlOx)薄膜后繼續進行N₂O(或其他含氧)等離子體處理，然而，后續處理步驟(N₂O等離子體處理)的引入，不僅會使整體工藝時間增加3分鐘～5分鐘，導致產能降低6％～10％，而且由于N₂O中含有N，當等離子體功率較高時，N₂O等離子體轟擊會破壞已形成的氧化鋁(AlOx)薄膜，使部分N注入到AlOx中形成N-H、N-O鍵或間隙N原子，破壞鈍化效應降低鈍化性能。由此可見，獲得一種工藝簡單、操作方便、成本低廉的高性能氧化鋁的制備方法，對于大幅縮短制備太陽電池的工藝時間以及提高太陽電池的產能具有十分重要的意義。

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，提供一種工藝簡單、操作方便、成本低廉的低頻PECVD沉積氧化鋁的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種低頻PECVD沉積氧化鋁的方法，以三甲基鋁為原料，以O₂、水蒸氣、乙醇蒸氣中的其中一種含氧物質為氧化劑，通過低頻PECVD法制備得到氧化鋁。

上述的方法，進一步改進的，包括以下步驟：將基底材料置于低頻PECVD沉積裝置的反應腔室中，通入三甲基鋁和氧化劑，控制電源的頻率為30KHz～300KHz以及反應腔室的溫度為200℃～400℃、壓強為20Pa～500Pa，在基底材料表面沉積氧化鋁，完成對氧化鋁的制備。