[發(fā)明專利]一種氧化硅鈍化層的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110688134.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN113410341A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王奉友;范琳;孫云飛;楊麗麗;楊景海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/0216
• 代理公司: 吉林省中玖專利代理有限公司 22219
• 代理人: 李泉宏

本發(fā)明公開了一種氧化硅鈍化層的制備方法，本發(fā)明屬于晶體材料加工技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)目前異質(zhì)鈍化的效果并不理想，通過氧化方式獲得的鈍化層劣化器件性能的問題，本發(fā)明首先通過HF處理去除寄生氧化層，通過在裝有去離子水和表面活性劑混合溶液的透明槽體中使用臭氧、超聲和紫外光照射的共同作用下實(shí)現(xiàn)硅片表面產(chǎn)生預(yù)氧化層，然后提高光功率密度，使硅片表面產(chǎn)生高質(zhì)量氧化硅鈍化層，完成氧化硅鈍化層的制備，該方法可精確控制氧化層厚度、組分等關(guān)鍵特性，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的鈍化效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于晶體材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及硅片的表面性能提升方法。

背景技術(shù)

硅基太陽(yáng)電池因其原材料成本低廉，制備工藝簡(jiǎn)單，器件光電轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定而受到廣泛的關(guān)注，成為目前光伏市場(chǎng)的主力產(chǎn)品。研發(fā)新型硅基光伏器件及探索新技術(shù)、新工藝對(duì)推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要價(jià)值。

硅基光伏器件的光電轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性主要取決于器件關(guān)鍵界面的特性，有效降低界面復(fù)合損失，提高光生電荷的轉(zhuǎn)移效率是提高光伏性能的關(guān)鍵所在。研究表明，因晶格結(jié)構(gòu)的中斷，硅片表面存在大量懸掛鍵缺陷，這些缺陷作為深能級(jí)復(fù)合中心，將會(huì)大量俘獲光生載流子，劣化器件光伏性能。因此，對(duì)硅片表面進(jìn)行高質(zhì)量鈍化是獲得高性能器件的重中之重。

現(xiàn)有開發(fā)的鈍化技術(shù)多數(shù)是通過沉積一層異質(zhì)材料在硅片表面，用于飽和懸掛鍵缺陷；或是通過單一的氧化方式，使硅片表面產(chǎn)生較厚的氧化層。然而，由于硅片與異質(zhì)材料之間存在較大的晶格失配及應(yīng)力，因此目前這種異質(zhì)鈍化的效果并不理想；而通過氧化方式獲得的較厚的鈍化層又嚴(yán)重阻礙的光生電荷的傳輸，并且該氧化層厚度難以均勻控制，進(jìn)而劣化器件性能。因此，開發(fā)一種簡(jiǎn)單有效、成本低廉的硅片鈍化技術(shù)是目前亟待解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供一種氧化硅鈍化層的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單易于實(shí)施，并且能夠靈活控制鈍化層厚度，可應(yīng)用于多種硅基光伏器件中。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種氧化硅鈍化層的制備方法，該方法包括：

(1)將清洗干凈的硅片浸泡在1％濃度的HF中2min，去除表面寄生氧化層；

(2)將去除寄生氧化層的硅片轉(zhuǎn)移到裝有去離子水和表面活性劑混合溶液的透明槽體中，使液面沒過硅片，并在槽體的底部通入濃度為40ppm的臭氧氣體，使溶液中產(chǎn)生大量向上浮動(dòng)的氣泡；

(3)對(duì)槽體底部進(jìn)行超聲振動(dòng)處理，使通入的臭氧氣泡分解為超小氣泡，進(jìn)而能夠均勻的在硅片表面向上滾動(dòng)，并保持此過程1～5min；

(4)繼續(xù)保持超聲振動(dòng)，同時(shí)將光功率為100～500mW/cm²的紫外光照射到硅片表面 5～15min，在臭氧、超聲振動(dòng)、強(qiáng)光輻照共同作用的條件下，實(shí)現(xiàn)均勻、可控的氧化，使硅片表面產(chǎn)生預(yù)氧化層；

(5)提高光功率密度，用光功率為1000～2000mW/cm²的光照射硅片5～15min，利用二次強(qiáng)光輻照增強(qiáng)氧化強(qiáng)度和均勻度，使硅片表面產(chǎn)生高質(zhì)量氧化硅鈍化層。

其中，步驟(2)中所述透明槽體材質(zhì)可以是石英、云母、玻璃、有機(jī)玻璃；表面活性劑種類為N-油酰基多縮氨基酸鈉、烷基萘磺酸鹽、石油磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽中的一種；混合溶液濃度為5％wt.

進(jìn)一步的，步驟(1)，(2)，(3)中的溶液溫度為0～40℃。

進(jìn)一步的，步驟(2)中臭氧氣體流速在1～100sccm之間。

進(jìn)一步的，步驟(3)中的超聲功率應(yīng)在10～100W之間。

進(jìn)一步的，步驟(4)，(5)中的溶液溫度為0～90℃。

優(yōu)選地，硅片豎直固定在透明槽體中，紫外光從硅片兩面照射在硅片表面。