[發明專利]硅基薄膜、太陽電池及其制備方法

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• 申請號: 202210320702.2
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114823302A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 張麗平;劉正新;藍仕虎;張海川;趙暉;李龍文;孟凡英
• 申請（專利權）人: 中威新能源（成都）有限公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;H01L31/028;H01L31/0747;H01L31/20;C23C16/24;C23C16/46;C23C16/50
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 周孝湖

本發明提供了一種硅基薄膜、太陽電池及其制備方法，硅基薄膜的制備方法包括如下步驟：對基底進行預熱；將預熱后的所述基底置于沉積腔室內，向所述沉積腔室內充入氫氣和惰性氣體，觸發輝光放電，然后向所述沉積腔室內充入反應氣體在所述基底上沉積形成硅基薄膜。通過在輝光放電之前，在沉積腔室內引入氫氣和惰性氣體，啟動輝光后通過惰性氣體與氫氣相互作用，增強氣體分子的碰撞頻率，激發出豐富的亞穩態原子氫，從而大幅度地降低薄膜中的懸掛鍵密度、降低缺陷態，進而提高硅基薄膜的質量；惰性氣體的加入還可以加速反應氣體的分解，提高反應氣體的利用率，降低生產成本。本發明的硅基薄膜生產成本較低、薄膜質量較好。

技術領域

本發明涉及半導體光電轉換技術領域，特別是涉及一種硅基薄膜、太陽電池及其制備方法。

背景技術

硅異質結(HJT，Heterojunction with Intrinsic Thin Film)太陽電池是一種高效率晶體硅太陽電池，因為其開路電壓高、轉換效率高、溫度系數低等特點受到光伏行業的廣泛關注。HJT電池也是一種雙面率很高的雙面電池，由于背面同樣是柵線電極允許光進入而對發電量有進一步的貢獻，在相同條件下其發電輸出功率高于普通晶體硅太陽電池10％以上。因此，該類太陽電池具有更高的性價比。

HJT電池以n型單晶硅片為襯底，基本制作工藝包括制絨清洗、硅基薄膜鈍化層沉積、透明導電氧化物薄膜沉積和金屬電極制作。與常規晶體硅太陽電池相比，工藝過程更簡單，規模化生成過程容易管控。

硅基薄膜鈍化層沉積是HJT太陽電池所有制作工藝中的關鍵，也是HJT電池制作技術的難點。非晶硅薄膜一般使用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、觸媒化學氣相沉積(Cat-CVD)、光化學氣相沉積(Photo-CVD)等設備沉積。在經過制絨清洗的硅片第一表面沉積本征硅和n型摻雜硅薄膜疊層，形成第一受光面；在第二表面沉積本征硅和p型摻雜硅薄膜疊層，形成第二受光面。

區別于傳統的晶體硅太陽電池，本征硅薄膜對n型單晶硅表面有終止懸掛鍵的作用，從而可以形成良好的表面鈍化。硅薄膜中豐富的原子氫可以降低表面缺陷陷獲光生載流子的幾率，從而極大地提升HJT太陽電池的開路電壓。n型和p型摻雜硅薄膜與n型單晶硅之間形成內建電場，起到分離并收集電子和空穴的作用，形成電力輸出。

通常沉積本征型和摻雜型硅基薄膜鈍化層的反應氣體為SiH₄、Si₂H₆、PH₃、B₂H₆、CH₄、CO₂，稀釋氣體通常為H₂，沉積硅基薄膜時，采用功率饋入或高溫熱分解將氣體分解成主要前驅物為SiH₃、SiH₂、PH₂、PH、BH₃、BH₂、CH₃和CO等基團，在溫度為200℃左右的基底上形成大面積連續、均勻的硅基薄膜。

沉積過程中受饋入功率或熱絲溫度高低的影響，反應氣體中的SiH₄等反應氣體僅有少部分被分解，大部分反應氣體由于沒有來得及分解而被排出腔室；另外，工藝技術方面經常采用低壓高流量減少反應氣體在腔室中的滯留時間獲得新鮮的前驅物來提高薄膜質量。鑒于以上原因，常規工藝的氣體利用率非常低。這種低效氣體利用率給大規模高效HJT太陽電池的生產帶來較大的成本壓力。而且，實際生產中經常采取進一步降低反應氣體利用率的方法來提高薄膜質量，更加提高了生產成本。

發明內容

基于此，有必要提供一種生產成本較低、薄膜質量較好的硅基薄膜、太陽電池及其制備方法。

本發明提出的技術方案如下：

根據本發明的一個方面，提供了一種硅基薄膜的制備方法，包括如下步驟：

對基底進行預熱；及