硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法，包括如下步骤：a、向载有硅片的反应腔室内通入二氧化碳气体，沉积形成氧化硅钝化层；b、形成氧化硅钝化层后，向所述反应腔室内通入硅烷气体，沉积第一本征非晶硅薄膜；c、第一本征非晶硅薄膜形成后，向所述反应腔室内通入硅烷和氢气的混合气体，沉积第二本征非晶硅薄膜。本发明专利技术的方法能够在抑制外延的基础上降低对衬底表面的损伤，降低界面载流子复合，提高钝化效果，提高了电池开路电压和转换效率。转换效率。

【技术实现步骤摘要】
硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法


[0001]本专利技术属于硅异质结太阳电池
，具体涉及一种硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法。

技术介绍

[0002]在诸多类型的太阳电池中，硅异质结太阳电池因具有转换效率高、温度系数低、无LID 及PID衰减等优点而逐渐在光伏产业确立显著的优势地位。硅异质结电池获得高效率的一个重要原因是本征非晶硅薄膜对晶硅衬底表面的优异钝化作用保证了电池的高开路电压。本征非晶硅薄膜对晶硅表面的钝化效果与薄膜沉积工艺密切相关，通过薄膜沉积工艺的优化以减少载流子在非晶硅/晶硅界面处的复合，提升界面钝化能力，从而提高电池开路电压。
[0003]现有技术中涉及制备钝化层的方案主要包括两种：
[0004]一种方式是采用单层本征非晶硅薄膜钝化晶硅表面，在沉积过程中通入大量氢气来稀释硅烷，以降低薄膜内缺陷密度，提高薄膜本身质量。该方法中，在晶硅与本征非晶硅界面处极易形成外延生长层，该外延层会导致界面较多的悬挂键未被钝化从而对界面钝化作用产生严重危害。
[0005]另一种是采用叠层本征非晶硅薄膜钝化晶硅表面时，靠近晶硅基底的第一层本征非晶硅薄膜为质量较差的多孔结构以避免外延，为保证等离子体稳定和制备3
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10nm的第一层非晶硅，第一层工艺所需功率通常在50
‑
80mW/cm2保持20
‑
50s；其上的第二层本征非晶硅薄膜在沉积过程中通入大量氢气，利用氢原子钝化晶硅界面处的悬挂键，以达到较好的钝化效果。该技术在沉积第一层非晶硅过程中较高的功率会对衬底表面的等离子体造成损伤，会增加硅片的表面缺陷密度，从而严重影响非晶硅与晶硅界面的钝化性能，不利于电池开路电压的提高。
[0006]因此，需要开发一种能够显著提升电池开路电压并能够避免外延生长层的硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：由于现有的本征非晶硅钝化层制备过程中会出现外延生长以及等离子体损伤的技术缺陷，影响界面钝化效果，需要对硅异质结太阳电池的本征非晶硅薄膜的制备方法进行改进。
[0008]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法，该方法能够在抑制外延的基础上降低对衬底表面的损伤，降低界面载流子复合，提高钝化效果。
[0009]根据本专利技术实施例的硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法，包括如下步骤：
[0010]a、向载有硅片的反应腔室内通入二氧化碳气体，沉积形成氧化硅钝化层；
[0011]b、形成氧化硅钝化层后，向所述反应腔室内通入硅烷气体，沉积第一本征非晶硅薄膜；
[0012]c、第一本征非晶硅薄膜形成后，向所述反应腔室内通入硅烷和氢气的混合气体，沉积第二本征非晶硅薄膜。
[0013]根据本专利技术实施例的硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法的优点和技术效果， 1、本专利技术实施例的方法中，采用RF
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PECVD技术，分步沉积制备本征非晶硅钝化层，采用二氧化碳对硅片样品进行表面等离子体处理，在样品表面形成极薄的氧化硅隧穿层，为硅片表面提供第一道钝化；2、本专利技术实施例的方法中，在第一步形成氧化硅隧穿层的钝化基础上，第二步和第三步分别沉积第一本征非晶硅薄膜和第二本征非晶硅薄膜，形成叠层本征非晶硅钝化层，进一步增强了钝化；3、本专利技术实施例的方法中，第一本征非晶硅薄膜在非常低氢气含量甚至无氢气的环境中沉积，有效抑制了薄膜的外延生长；4、本专利技术实施例的方法中，第二本征非晶硅薄膜在沉积过程中通入氢气，钝化晶硅界面，形成了高质量的薄膜；5、本专利技术实施例的方法，简单易操作，有效解决了本征非晶硅薄膜制备过程中的外延生长和高等离子损伤问题，所形成的氧化硅+双层本征非晶硅的三层钝化结构有利于降低晶硅与非晶硅界面处的表面复合速率，提高电池开路电压和转换效率，采用本专利技术方法钝化的电池开路电压在745mV以上，相对常规钝化，其电池效率提高了0.15％以上。
[0014]在一些实施例中，所述步骤a中，所述氧化硅钝化层的厚度为1
‑
5nm。
[0015]在一些实施例中，所述步骤a中，所述二氧化碳气体的流量为1000
‑
5000sccm，所述沉积功率为10
‑
40mW/cm2，沉积时间为1
‑
10s。
[0016]在一些实施例中，所述步骤b中，所述沉积功率为20
‑
60mW/cm2，沉积时间为3
‑
20s，所述硅烷气体流量为1000
‑
5000sccm。
[0017]在一些实施例中，所述步骤b中，所述反应腔室中通入氢气，所述氢气与所述硅烷气体流量比为0.1
‑
0.5。
[0018]在一些实施例中，所述步骤c中，所述沉积功率为15
‑
50mW/cm2，沉积时间为5
‑
50s，所述氢气流量为3000
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20000sccm，所述氢气与硅烷流量比为2～25。
[0019]在一些实施例中，所述步骤b中，沉积形成第一本征非晶硅薄膜之后采用氢等离子体处理；和/或，所述步骤c中，沉积形成第二本征非晶硅薄膜之后采用氢等离子体处理。
[0020]在一些实施例中，所述步骤b和/或步骤c中，所述氢等离子体处理处理功率为 15
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160mW/cm2范围，氢气流量为5000～25000sccm，处理时间为5～50s。
[0021]在一些实施例中，所述步骤b中，所述第一本征非晶硅薄膜的厚度为2～10nm；和/或，所述步骤c中，所述第二本征非晶硅薄膜的厚度3～15nm。
[0022]本专利技术实施例还提供了一种硅异质结太阳电池非晶或微晶硅基钝化层的制备方法，包括如下步骤：
[0023]a、向载有硅片的反应腔室内通入二氧化碳气体，沉积形成氧化硅钝化层；
[0024]b、形成氧化硅钝化层后，沉积第一本征非晶或微晶硅基薄膜；
[0025]c、第一本征非晶硅基薄膜形成后，沉积第二本征非晶或微晶硅基薄膜。
[0026]根据本专利技术实施例的硅异质结太阳电池非晶或微晶硅基钝化层的制备方法的优点和技术效果，本专利技术实施例的方法采用二氧化碳先对硅片样品进行表面等离子体处理，在样品表面形成极薄的氧化硅隧穿层，为硅片表面提供第一道钝化，同本专利技术实施例的硅
异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法的优点类似，这里不再赘述。
[0027]在一些实施例中，所述第一或第二本征非晶或微晶硅基薄膜为a
‑
SiCx:H、μc
‑
SiCx:H、 a
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SiOx:H或μc
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SiOx:H。
[0028]在一些实施例中，所述步骤a中，所述沉积功率为10
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a、向载有硅片的反应腔室内通入二氧化碳气体，沉积形成氧化硅钝化层；b、形成氧化硅钝化层后，向所述反应腔室内通入硅烷气体，沉积第一本征非晶硅薄膜；c、第一本征非晶硅薄膜形成后，向所述反应腔室内通入硅烷和氢气的混合气体，沉积第二本征非晶硅薄膜。2.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，所述氧化硅钝化层的厚度为1
‑
5nm。3.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，所述沉积功率为10
‑
40mW/cm2，沉积时间为1
‑
10s，所述二氧化碳气体的流量为1000
‑
5000sccm。4.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，所述沉积功率为20
‑
60mW/cm2，沉积时间为3
‑
20s，所述硅烷气体流量为1000
‑
5000sccm。5.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，所述反应腔室中通入氢气，所述氢气与所述硅烷气体流量比为0.1
‑
0.5。6.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池非晶硅钝化层的制备方法，其特征在于，所述步骤c中，所述沉积功率为15
‑
50mW/cm2，沉积时间为5
‑
50s，所述氢气的流量为3000
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20000sccm，所述氢气与硅烷流量比为2～25。7.根据权利要求1所述的硅异质结太阳电池非...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，赵晓霞，宿世超，田宏波，王雪松，宗军，李洋，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：