【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池领域，具体涉及一种太阳能电池钝化薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、硅基太阳能电池中，表面复合损失大大限制了电池效率的提高。其中的原因是晶体硅表面晶体结构不连续，出现大量悬挂键，进而导致高表面缺陷态密度，成为电子和空穴的额外复合中心，大大降低了太阳能电池的电学性能。因此，对硅表面进行钝化处理是硅太阳能电池的重要工艺之一。钝化方法通常可以分为化学钝化和场效应钝化。前者是通过直接钝化硅表面悬挂键，降低缺陷态密度来实现钝化效果；后者是通过在表面形成合适的电场，减少其中一种载流子数量，降低复合来实现钝化效果。
2、目前，基于本征氢化非晶硅/本征氢化微晶硅/本征氢化微晶氧化硅等钝化层的太阳能电池已经实现了高效的表面钝化效果，其开路电压通常高达750mv，该技术的核心是含氢的薄膜钝化硅表面悬挂键，实现高质量的化学钝化。但是在该类太阳能电池中，非晶硅/微晶硅/微晶氧化硅等材料存在强烈的寄生吸收，导致电池的短路电流降低，影响电池效率。在隧穿氧化层钝化太阳能电池中，提供高质量钝化效果的通常是带来化学钝化的超薄隧穿氧化硅，但是材料通常缺乏紫外/热稳定性。因此，开发一种透明的、具有稳定性的钝化层材料刻不容缓。
3、氧化铝光学带隙约为8ev，因此有着高透光率的性质，降低了光学寄生吸收，可以提高太阳能电池的短路电流，从而提高电池效率。由于薄膜自身存在大的负固定电荷密度，氧化铝可以对硅提供良好的场效应钝化。纯氧化铝的钝化效果通常并不特别优异，不能完全满足高效硅太阳能电池的钝化要求，需要与其他薄膜进行叠层等方式提
技术实现思路
1、为了克服现有技术中纯氧化铝的钝化效果不佳的问题，本专利技术通过将氢高效掺入氧化铝薄膜中，提高氧化铝的钝化效果。通过氢等离子体处理的方法，可以对原子层沉积的氧化铝薄膜进行原位氢化，实现氢化氧化铝的原位氢掺杂。从材料钝化角度上看，相同厚度等离子体原位氢化氧化铝对比纯氧化铝钝化效果有明显提升。从制备方法上看，对比等离子体化学气相沉积法，等离子体原子层沉积原位氢原位处理有以下优势：(1)基于自限性反应的原子层沉积技术，通过超循环工艺、等离子体工艺可控地调节氧化铝厚度、掺杂水平；(2)通过等离子体处理薄膜的生长状态进行调控，特别是对薄膜初始生长状态的调控，可以影响薄膜稳定生长后的性能；(3)在一个沉积工艺中，可以对同一层薄膜内做出多层次不同的掺杂状态的连续变化，以适配薄膜在器件中的设计应用。最终，等离子体原子层沉积原位等离子体氢处理所得薄膜钝化效果优于纯氧化铝薄膜。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供了一种太阳能电池钝化薄膜的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将制绒后的晶体硅衬底片进行标准rca清洗；
5、(2)将清洗后的衬底片用原子层沉积法沉积纯氧化铝薄膜；沉积固定循环数(n值)的纯氧化铝薄膜插入一步含氢气体的等离子体处理；固定数的纯氧化铝循环后插入一步氢化步骤统称为一个大循环，并以此大循环重复进行，实现氢化氧化铝的钝化薄膜沉积；
6、(3)沉积氢化氧化铝薄膜的衬底片进行退火处理，得到所述太阳能电池钝化薄膜。
7、优选地，步骤(1)中，所述标准rca清洗具体步骤包括：将制绒后的晶体硅衬底片浸没于70～80℃的rca1溶液中清洗，取出，浸没于2％氢氟酸溶液中，取出，浸没于70～80℃的rca2溶液中清洗，取出，浸没于2％氢氟酸溶液中，取出，过超纯水清洗后，备用。
8、优选地，步骤(2)中，所述原子层沉积法的具体步骤包括：将清洗后的衬底片放置在加热到固定温度的原子层沉积设备腔体中，抽真空，通过一次铝前驱体脉冲后接一次氧前驱体脉冲，实现一层氧化铝薄膜的原子层沉积，以此为循环，沉积固定循环数的纯氧化铝薄膜；进一步优选地，所述原子层沉积设备腔体的温度为100～250℃。
9、进一步优选地，所述铝前驱体为三甲基铝，所述氧前驱体为超纯水或臭氧。
10、优选地，所述沉积固定循环数的纯氧化铝薄膜的循环数(n值)为3～100；进一步优选地，所述沉积固定循环数的纯氧化铝薄膜的循环数(n值)为10～50。
11、优选地，步骤(2)中，所述含氢气体选自氮氢混气、氩氢混气、氢气。
12、优选地，步骤(2)中，所述等离子体功率为10～300w，腔体气压为0.5pa～100pa，等离子体时间为1s～600s。
13、优选地，步骤(2)中，所述氢化氧化铝的钝化薄膜厚度为5nm～200nm。
14、优选地，步骤(3)中，所述退火处理的氛围选自氮气、氩气、氮氢混气或氩氢混气，退火温度为300℃～500℃，退火时间为0.5min～60min；进一步优选地，所述退火温度为400℃～450℃，退火时间为5min～20min。
15、本专利技术第二方面提供了一种太阳能电池钝化薄膜，由所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法制备得到。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、在原子层沉积过程中对纯氧化铝薄膜的原位含氢等离子体处理，实现了氢的有效掺入，额外的氢有助于电子从硅向氧化铝方向的传输，这使得薄膜的场效应钝化作用增强(固定电荷密度显著增大)，因此可以提高氧化铝的钝化效果(少子寿命和伪开路电压显著增大)。材料钝化的明显增强，为后续掺氢氧化铝减薄厚度作为隧穿钝化层提供了可能。从材料改进角度，原位含氢气体等离子体原子层沉积的方式提供了更大的设计空间，一方面能精确控制材料的掺杂水平和厚度，另一方面对比其他掺杂方法的等离子体掺杂效率更高，最后可以在同一沉积工艺中对薄膜进行适应器件的多层次变化处理。
18、本专利技术中原位含氢气体等离子体处理实现了氢的有效掺杂，原位氢掺杂氧化铝薄膜提升薄膜场效应钝化效果，相比于纯氧化铝薄膜的钝化效果实现了显著提升。进一步的，更优异的氧化铝钝化效果为基于超薄氧化铝隧穿钝化接触的实践提供了可能性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述标准RCA清洗具体步骤包括：将制绒后的晶体硅衬底片浸没于70～80℃的RCA1溶液中清洗，取出，浸没于2％氢氟酸溶液中，取出，浸没于70～80℃的RCA2溶液中清洗，取出，浸没于2％氢氟酸溶液中，取出，过超纯水清洗后，备用。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述原子层沉积法的具体步骤包括：将清洗后的衬底片放置在加热到固定温度的原子层沉积设备腔体中，抽真空，通过一次铝前驱体脉冲后接一次氧前驱体脉冲，实现一层氧化铝薄膜的原子层沉积，以此为循环，沉积固定循环数的纯氧化铝薄膜。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，所述沉积固定循环数的纯氧化铝薄膜的循环数为3～100。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，所述沉积固定循环数的纯氧化铝薄膜的循环数为10～50。
6.根据权利要求
7.根据权利要求1所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述等离子体功率为10～300W，腔体气压为0.5Pa～100Pa，等离子体时间为1s～600s。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氢化氧化铝的钝化薄膜厚度为5nm～200nm。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述退火处理的氛围选自氮气、氩气、氮氢混气或氩氢混气，退火温度为300℃～500℃，退火时间为0.5min～60min。
10.一种太阳能电池钝化薄膜，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述标准rca清洗具体步骤包括：将制绒后的晶体硅衬底片浸没于70～80℃的rca1溶液中清洗，取出，浸没于2％氢氟酸溶液中，取出，浸没于70～80℃的rca2溶液中清洗，取出，浸没于2％氢氟酸溶液中，取出，过超纯水清洗后，备用。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述原子层沉积法的具体步骤包括：将清洗后的衬底片放置在加热到固定温度的原子层沉积设备腔体中，抽真空，通过一次铝前驱体脉冲后接一次氧前驱体脉冲，实现一层氧化铝薄膜的原子层沉积，以此为循环，沉积固定循环数的纯氧化铝薄膜。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池钝化薄膜的制备方法，其特征在于，所述沉积固定循环数的纯氧化铝薄膜的循环数为3～100。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池钝化薄膜...
【专利技术属性】
技术研发人员：何坚，蔡海怀，曹沛邦，高平奇，谢安治，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。