一种用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物薄膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物薄膜的制备方法，包括：以氩气、氢气和氧气为反应气体，采用磁控溅射法沉积氧化铟钛ITiO薄膜；其中，磁控溅射法沉积的工艺参数为：沉积功率密度为1.5～15kW/m，沉积速率为2.5～25nm/s。所得ITiO薄膜的载流子迁移率为20～100cm2/Vs，电阻率为2～10*10‑4Ω·cm，透射率不低于88％，产品均匀性、稳定性好，沉积速率快可满足高速率生产的需要；可用于晶体硅异质结太阳电池的大规模生产，得到转换效率大于22.5％的晶体硅异质结太阳电池。

【技术实现步骤摘要】
一种用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物薄膜的制备方法
本专利技术属于晶体硅异质结太阳电池领域，特别涉及一种用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物薄膜的制备方法。
技术介绍
晶体硅异质结太阳电池技术近年来访发展迅速，已有多家公司投入进行大批量产业化生产。目前，其生长中一项关键技术在于透明导电氧化物的材质和制备方法。就目前而言，大部分采用的是ITO薄膜(掺锡氧化铟)，但也发展了IWO(掺钨氧化铟)、ITiO(掺钛氧化铟)等材料。但除ITO外其他材料的制备技术，尤其是产业化制备技术一直较为困难，不能很好的满足产品性能和生产产能要求。对于ITiO薄膜的制备，一般是采用磁控溅射法，采用氩气和氧气作为反应气体，但所得薄膜的质量一直不够理想，尤其是在高生产速率的大规模生产中产品性能不够稳定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物薄膜的制备方法，是晶体硅异质结太阳电池结构的大规模高速率生产的关键技术。本专利技术的一种用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物薄膜的制备方法，包括：以氩气、氢气和氧气为反应气体，采用磁控溅射法沉积氧化铟钛ITiO薄膜；其中，磁控溅射法沉积的工艺参数为：沉积功率密度为1.5～15kW/m，沉积速率为2.5～25nm/s。所述氩气、氢气、氧气的流量比为10～100：0.05～10：1。所述ITiO薄膜的电阻率为2*10-4～10*10-4Ω·cm；。所述ITiO薄膜的载流子迁移率为20～100cm2/Vs。所述ITiO薄膜的透射率不低于88％。所述ITiO薄膜沉积在依次沉积了本征非晶硅基薄膜和掺杂非晶硅薄膜且制成了金字塔结构绒面的n型硅基底上。所述掺杂非晶硅薄膜为n型掺杂非晶硅薄膜或p型掺杂非晶硅薄膜。有益效果本专利技术制得的ITiO薄膜的性能指标可达到载流子迁移率20～100cm2/Vs，电阻率2*10-4～10*10-4Ω·cm，透射率不低于88％。产品均匀性、稳定性好，沉积速率快可满足高速率生产的需要；将该ITiO薄膜用于晶体硅异质结太阳电池的大规模生产，可得到转换效率大于22.5％的晶体硅异质结太阳电池。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1以HWCVD法在制成金字塔结构绒面的n型晶体硅片的一个表面沉积本征非晶硅薄膜和n型掺杂非晶硅薄膜，在另一个表面沉积本征非晶硅薄膜和p型掺杂非晶硅薄膜。将上述基片置于水平摆放的镂空载盘，送入磁控溅射腔体，在一个腔体中在基片的上下表面各沉积一层ITiO薄膜，薄膜厚度为85nm。磁控溅射法沉积的工艺参数为：反应气体为氩气、氢气和氧气，其中氩气、氢气、氧气的流量分别为：1800sccm、50sccm和40sccm，沉积功率密度为1.5～15kW/m，沉积速率为2.5～25nm/s。本实施例制得的ITiO薄膜的载流子迁移率为70cm2/Vs，电阻率为2.5*10-4Ω·cm，透射率为89％。实施例2以PECVD法在制成金字塔结构绒面的n型晶体硅片的一个表面沉积本征非晶硅薄膜和n型掺杂非晶硅薄膜，在另一个表面沉积本征非晶硅薄膜和p型掺杂非晶硅薄膜。将上述基片置于水平摆放的镂空载盘，送入磁控溅射腔体，在一个腔体中在基片的上表面(n型掺杂晶体硅面)沉积一层ITiO薄膜，薄膜厚度为100nm，然后在不翻面的情况下进入第二个腔体，在基片的下表面(p型掺杂晶体硅面)镀上一层ITiO薄膜，薄膜厚度为100nm。磁控溅射法沉积ITiO薄膜的工艺参数为：反应气体为氩气、氢气和氧气，沉积功率密度为1.5～15kW/m，沉积速率为2.5～25nm/s，其中第一腔体中的氩气、氢气、氧气的流量分别为1000sccm、30sccm和90sccm；第二腔体中的氩气、氢气、氧气的流量分别为1200sccm、40sccm和120sccm。本实施例制得的上表面ITiO薄膜的载流子迁移率为75cm2/Vs，电阻率为2.3*10-4Ω·cm，透射率为91％；下表面ITiO薄膜的载流子迁移率为65cm2/Vs，电阻率为3.0*10-4Ω·cm，透射率为88％。实施例3以PECVD法在制成金字塔结构绒面的n型晶体硅片的一个表面沉积本征非晶硅薄膜和n型掺杂非晶硅薄膜，在另一个表面沉积本征非晶硅薄膜和p型掺杂非晶硅薄膜。将上述基片置于水平摆放的镂空载盘，送入磁控溅射腔体，在一个腔体中在基片的上表面(n型掺杂晶体硅面)沉积一层ITiO薄膜，薄膜厚度为100nm，然后在不翻面的情况下进入第二个腔体，在基片的下表面(p型掺杂晶体硅面)镀上一层ITO薄膜，薄膜厚度为120nm。磁控溅射法沉积ITiO薄膜的工艺参数为：反应气体为氩气、氢气和氧气，沉积功率密度为1.5～15kW/m，沉积速率为2.5～25nm/s，其中第一腔体中的氩气、氢气、氧气的流量分别为2000sccm、100sccm和20sccm。本实施例制得的ITiO薄膜的载流子迁移率为55cm2/Vs，电阻率为3.5*10-4Ω·cm，透射率为90％。实施例4以HWCVD法在制成金字塔结构绒面的n型晶体硅片的一个表面沉积本征非晶硅薄膜和n型掺杂非晶硅薄膜，在另一个表面沉积本征非晶硅薄膜和p型掺杂非晶硅薄膜。将上述基片置于水平摆放的镂空载盘，送入磁控溅射腔体，在一个腔体中在基片的上表面(p型掺杂晶体硅面)沉积一层ITiO薄膜，薄膜厚度为100nm，然后在不翻面的情况下进入第二个腔体，在基片的下表面(n型重杂晶体硅面)镀上一层ITO薄膜，薄膜厚度为130nm。磁控溅射法沉积ITiO薄膜的工艺参数为：反应气体为氩气、氢气和氧气，沉积功率密度为1.5～15kW/m，沉积速率为2.5～25nm/s，其中第一腔体中的氩气、氢气、氧气的流量分别为1500sccm、60sccm和50sccm。本实施例制得的ITiO薄膜的载流子迁移率为69cm2/Vs，电阻率为3.0*10-4Ω·cm，透射率为90％。对比例1传统采用磁控溅射法制备用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物ITiO薄膜是采用氩气和氧气作为反应气体，制得的ITiO薄膜与通过本专利技术方法，即反应气体为氩气、氢气、氧气，制得的ITiO薄膜的性能对比如表1所示。将两种方法制得的ITiO薄膜用于晶硅异质结太阳电池，电池的性能对比如表2所示。表1两种制备方法制得ITiO薄膜的性能对比表2两种制备方法制得ITiO薄膜用于晶硅异质结太阳电池的性能对比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物薄膜的制备方法，包括：以氩气、氢气和氧气为反应气体，采用磁控溅射法沉积氧化铟钛ITiO薄膜；其中，磁控溅射法沉积的工艺参数为：沉积功率密度为1.5～15kW/m，沉积速率为2.5～25nm/s。

【技术特征摘要】
1.一种用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物薄膜的制备方法，包括：以氩气、氢气和氧气为反应气体，采用磁控溅射法沉积氧化铟钛ITiO薄膜；其中，磁控溅射法沉积的工艺参数为：沉积功率密度为1.5～15kW/m，沉积速率为2.5～25nm/s。2.根据权利要求1所述的一种用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于：所述氩气、氢气、氧气的流量比为10～100：0.05～10：1。3.根据权利要求1所述的一种用于晶体硅异质结太阳电池的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于：所述ITiO薄膜的电阻率为2*10-4～10*10-4Ω·cm；。4.根据权利要求1所述的一种用于晶体硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张闻斌，黄海宾，李杏兵，王月斌，王磊，徐昕，彭德香，
申请(专利权)人：中智泰兴电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32