氢化非晶硅薄膜制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氢化非晶硅薄膜制备方法，包括：S1、将单晶硅片清洗并制绒；S2、在硅片表面预沉积氢等离子；S3、在硅片表面进一步沉积SiHx等离子体基团得到氢化非晶硅薄膜，其中，x=1或2或3；S4、对氢化非晶硅薄膜进行退火处理，得到高钝化的氢化非晶硅薄膜。其结合对硅片进行H等离子沉积前期处理和对a‑Si:H薄膜进行退火处理，有效降低了界面区域缺陷密度，优化a‑Si/c‑Si界面质量，进而提高HIT电池的效率。

【技术实现步骤摘要】
氢化非晶硅薄膜制备方法
本专利技术涉及再生能源
，尤其涉及一种氢化非晶硅薄膜制备方法。
技术介绍
随着经济全球一体化，中国的经济和工业得到迅猛发展，对于能源的需求急剧增加，中国乃至全球都面临着能源危机，发展无污染、可再生、低成本的新能源已经成为当今世界能源发展的必然趋势和主流。太阳能是将太阳光的能量转化为电能，太阳能光伏发电被认为是解决全球能源危机的有效途径，也是未来能源生产的重要组成部分。目前，国际上基于氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜的非晶硅/晶体硅异质结太阳能电池(Hetero-junctionwithIntrinsicThin-layer，以下简称HIT)的光电转换效率已高达26.6％，且由于HIT电池具备低成本、低温工艺、高稳定性、高转换效率、高开路电压、良好的钝化效果、优秀的温度特性等优势，在光伏电池产业领域有着广大的前景。但是，国内研究机构制备的HIT电池的转换效率普遍较低。a-Si:H薄膜作为HIT太阳电池核心薄层，本质作用是钝化单晶硅表面的悬挂键，从而降低界面区域的缺陷态密度，其性能是影响HIT电池高性能的关键性因素之一。对于a-Si:H薄膜的退火研究发现，短程氢扩散产生的附加H原子可以很好地与界面处的不饱和Si键结合，降低界面缺陷态密度，从而提高少数载流子寿命。但是，H原子长距离扩散，将产生新的复合中心，降低光电转换效率，所以，虽然现有制备a-Si:H薄膜的工艺中，会对a-Si:H薄膜进行退火处理，对a-Si:H薄膜的钝化效果却并无显著的改善。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种氢化非晶硅薄膜制备方法，有效解决了现有技术中对a-Si:H薄膜的钝化效果改善不显著的技术问题。本专利技术提供的技术方案如下：一种氢化非晶硅薄膜制备方法，包括：S1将单晶硅片清洗并制绒；S2在硅片表面预沉积氢等离子；S3在硅片表面进一步沉积SiHx等离子体基团得到氢化非晶硅薄膜，其中，x=1或2或3；S4对氢化非晶硅薄膜进行退火处理，得到高钝化的氢化非晶硅薄膜。进一步优选地，在步骤S2中，使用PECVD（PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学的气相沉积法）技术将氢等离子沉积于硅片表面。进一步优选地，在步骤S2沉积氢等离子的过程中，原子入射动能为0.52eV（电子伏特），入射频率为1000fs（飞秒）一个原子，沉积时间为200ps（皮秒）。进一步优选地，在步骤S3中，使用PECVD技术在沉积了氢等离子的硅片表面进一步沉积SiHx等离子体基团。进一步优选地，在步骤S3沉积SiHx等离子体基团的过程中，沉积温度为500K，基团入射动能为1.45eV，入射频率为1000fs一个基团。进一步优选地，氢化非晶硅薄膜的厚度为2~4nm（纳米）。进一步优选地，在步骤S4对氢化非晶硅薄膜进行退火处理的过程中，退火温度为500K（开尔文），退火时间为180ps。在本专利技术提供的氢化非晶硅薄膜制备方法中，结合对硅片进行H等离子沉积前期处理和对a-Si:H薄膜进行退火处理，有效的降低界面区域缺陷密度，进而降低衬底晶体硅表面的悬挂键，优化a-Si/c-Si界面质量，提升少子寿命，从而提高HIT电池的效率。附图说明下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及实现方式予以进一步说明。图1为本专利技术中氢化非晶硅薄膜制备方法流程示意图；图2为本专利技术中氢化非晶硅薄膜制备过程示意图；图3为本专利技术一实例中氢化非晶硅薄膜制备过程示意图。具体实施方式下面结合附图和实例进一步说明本专利技术的实质内容，但本专利技术的内容并不限于此。如图1所示为本专利技术提供的氢化非晶硅薄膜制备方法，从图中可以看出，在该制备方法中包括：S1将单晶硅片清洗并制绒；S2在硅片表面预沉积氢等离子；S3在硅片表面进一步沉积SiHx等离子体基团得到氢化非晶硅薄膜，其中，x=1或2或3；S4对氢化非晶硅薄膜进行退火处理，得到高钝化的氢化非晶硅薄膜。在该制备方法中，将清洗并制绒后的硅片置于PECVD腔中，利用PECVD技术控制H等离子的入射动能，对硅片进行前期处理，预沉积氢等离子体于其表面，如图2(a)所示；之后，再次利用PECVD技术沉积SiHx(x=1,2,3)等离子体基团，得到a-Si:H薄膜，如图2(b)所示；最后，得到的a-Si:H薄膜及整个样品，采取后期退火处理，得到高钝化效果的a-Si:H薄膜，如图2(c)所示。由在退火处理过程中，H原子会进行扩散，前期预沉积到硅片中的H原子很大一部分会往界面区域扩散，中和界面处的Si悬挂键，降低界面缺陷态密度，从而较大幅度提高a-Si:H薄膜的钝化效果。在一实例中，将清洗并制绒后的硅片置于PECVD腔中，采用PECVD方法沉积H于硅片1上，在沉积过程中：原子入射动能为0.52eV，入射频率为1000fs一个原子，沉积时间为200ps。如图3(a)为沉积氢等离子后的示意图，可以看出，在沉积过程中，H原子2（图示中颜色较深的原子）渗透入硅片1中。之后，在硅片上进一步沉积SiHx等离子体基团3制备约3nm的a-Si:H薄膜，在沉积过程中：沉底温度为500K，基团入射动能为1.45eV，入射频率为1000fs一个基团，基团入射方向为垂直于硅片表面。如图3(b)为沉积SiHx等离子体基团后的示意图，可以看出，硅片1和a-Si:H薄膜3中都含有H原子2。最后，对得到的a-Si:H薄膜采取后退火处理，在退火过程中，温度选取500K，退火时间约为180ps。如图3(c)所示为退火前后界面区域（a-Si:H/c-Si界面）的H原子数相对含量示意图，可以看出，经过退火后界面区域的H含量增加，增加幅度约为10%。应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢化非晶硅薄膜制备方法，其特征在于，所述制备方法中包括：S1 将单晶硅片清洗并制绒；S2 在硅片表面预沉积氢等离子；S3 在硅片表面进一步沉积SiHx等离子体基团得到氢化非晶硅薄膜，其中，x=1或2或3；S4 对氢化非晶硅薄膜进行退火处理，得到高钝化的氢化非晶硅薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种氢化非晶硅薄膜制备方法，其特征在于，所述制备方法中包括：S1将单晶硅片清洗并制绒；S2在硅片表面预沉积氢等离子；S3在硅片表面进一步沉积SiHx等离子体基团得到氢化非晶硅薄膜，其中，x=1或2或3；S4对氢化非晶硅薄膜进行退火处理，得到高钝化的氢化非晶硅薄膜。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，使用PECVD技术将氢等离子沉积于硅片表面。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2沉积氢等离子的过程中，原子入射动能为0.52eV，入射频率为1000fs一个原子，沉积时间为200ps。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：周耐根，罗耀榕，周浪，黄海宾，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36