一種晶體矽表面的鈍化層的製備方法
2023-06-02 00:37:51
一種晶體矽表面的鈍化層的製備方法
【專利摘要】一種晶體矽表面的鈍化層的製備方法，包括p型矽片的背場鈍化層與n型矽片的p型前發射極表面鈍化層，所述的鈍化層是AIN薄膜。所述的晶體矽表面的鈍化層的製備方法，包括如下步驟：步驟I：按照晶體矽太陽能電池的工藝在p型矽片或n型矽片擴散製備PN結；步驟2：採用磁控濺射技術，以Al作為靶材，NHo作為反應氣源，Ar氣作為等離子體增強氣，在經步驟l處理的晶體矽襯底的p型矽表面沉積AIN薄膜作為鈍化層；或者採用等離子增強化學氣相沉積技術，以三甲基鋁作為Al源，NHo作為氮化源，氮氣或者氬氣作為Al源的載氣，在步驟l得到的p型矽表面沉積AIN薄膜鈍化層；步驟3：將步驟2處理後的p型矽片或n型矽片進行熱處理，以激活鈍化層的鈍化效果。
【專利說明】 一種晶體矽表面的鈍化層的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及晶體矽太陽能電池【技術領域】，具體涉及一種晶體矽表面的鈍化層的製備方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池作為太陽能應用的重要方式之一，在未來3?5年內，光伏行業的發展面臨光伏組件價格下降30?50%的壓力。在這一背景下，降低太陽能電池生產成本、提高電池光電轉化效率顯得尤為重要。晶體娃太陽能電池的光電轉化效率一方面與娃材料有關，另一方面與晶體娃太陽能電池前表面、背表面的光生載流子複合速率有關。從電池低成本角度考慮，需要減少矽材料的使用量，也就是需要減小矽片厚度。但是，隨著矽片厚度的減個，矽片表面的狀態對電池性能的影響變得更加重要。首先，由於晶格結構在表面中斷，矽片表面將出現大量的懸鍵和表面態。另外，矽片在切割過程中會在表面留下切割損傷，造成大量的缺陷和晶格畸變，從而在矽表面引入大量的複合中心。為此，我們需要通過適當的手段，對矽片表面進行適當的鈍化處理，以降低矽片表面的光生載流子複合速率，從而提高電池的光電轉化效率。
[0003]第一種鈍化手段是通過對矽片表面的不飽和鍵進行適當修飾，從而減小矽片表面的缺陷密度。由於矽片表面光生載流子複合的產生不僅與表面缺陷密度有關，而且與缺陷附近的少數載流子濃度有關，所以第二種鈍化手段是通過在矽片表面引入一個電場，從而極大地降低矽片表面的電子(或空穴)濃度，進而達到減小表面光生載流子複合速率的目的。目前的產業化工藝兼容性較差等問題。
[0004]鑑於此，尋求一種晶體矽太陽能電池P型矽表面的新型鈍化層材料，以及探索該鈍化層的低成本、高產量的製備技術，對降低晶體矽太陽能電池生產成本、提高電池光電轉
化效率具有重要意義。
【發明內容】
[0005]本發明的技術目的是針對上述現有技術的不足，提供一種晶體矽表面的鈍化層的製備方法。
[0006]本發明實現上述技術目的所採用的技術方案為:一種晶體矽表面的鈍化層的製備方法，包括P型矽片的背場鈍化層與η型矽片的P型前發射極表面鈍化層，其特徵是:所述的鈍化層為AIN薄膜。
[0007]上述鈍化層的厚度優選為20nm?60nm。本發明還提供了上述鈍化層材料的製備方法，包括如下步驟:
步驟1:按照晶體矽太陽能電池的製備工藝在P型矽片或η型矽片上擴散製備PN結；步驟2:採用磁控濺射技術，以Al靶作為靶材，NHo作為反應氣源，Ar氣作為等離子體培強氣體，在步驟I得到的P型矽表面上沉積AIN薄膜鈍化層；
或採用等離子增強化學氣相沉積(PECVD)技術，以三甲基鋁(TMA)作為Al源，ΝΗ。[0008]作為氮化源，氮氣或者氬氣作為Al源的載氣，在步驟I得到的P型矽表面上沉積AIN薄膜鈍化層；
具有如下優點:
(I)由於Al元素的存在，在AIN薄膜層與晶體矽襯底的P型矽表面的界面處形成Al-S1-O結構，從而形成一定濃度的負束縛電荷，使得AIN薄膜層能夠對P型矽表面造成有效的場效應鈍化效果，從而作為P型矽襯底的背場鈍化層或η型矽襯底的P型前發射極表面鈍化層；
【具體實施方式】
[0009]以下結合具體實施實例對本發明作進一步詳細描述，但不應以此限制本發明的保護範圍。
[0010]實施例1:
步驟1:按照現有的單晶矽太陽能電池的製備工藝在P型單晶矽襯底擴散製備PN結，例如，依次包括單晶矽襯底清洗與絨面製作、擴散制PN結、二次清洗去除表面汙染層以及等離子刻蝕去邊等工藝。本實施例採用的具體步驟如下。
[0011]用常規清洗方法清洗P型單晶矽片，然後在濃度為20%的KOH鹼性溶液中，在溶液溫度為90°C的條件下，去除矽表面損傷層2分鐘，腐蝕去損傷層約20um;將p型單晶矽片置於濃度為1%的KOH稀溶液中制各絨面矽，腐蝕溫度為80°C，時間為IOmin ;把P型單晶矽片放在擴散爐內，在850°C高溫下使用三氯氧磷進行擴散得到PN結；採用氫氟酸溶液去除表面磷矽玻璃；採用等離子刻蝕技術去除電池邊緣的PN結；採用PECVD技術在該P型單晶矽片的η型發射極表面製備SiN。減反射層。
[0012]步驟2:在磁控濺射設備上，採用Ar氣作為等離子體增強氣對高純(純度為99.99%)金屬Al靶進行濺射轟擊，採用NHo作為反應氣體，通過反應濺射技術在P型單晶矽片的P型矽背表面濺射沉積得到AIN薄膜層，以實現背場鈍化。
【權利要求】
1.一種晶體娃表面的鈍化層的製備方法，包括P型娃片的背場鈍化層與η型娃片的P型前發射極表面鈍化層，其特徵是:所述的鈍化層是AIN薄膜。
2.根據權利要求1所述的晶體矽表面的鈍化層的製備方法，其特徵是:包括如下步驟:步驟1:按照晶體矽太陽能電池的工藝在P型矽片或η型矽片擴散製備PN結；步驟2:採用磁控濺射技術，以Al作為靶材，NHo作為反應氣源，Ar氣作為等離子體增強氣，在經步驟I處理的晶體矽襯底的P型矽表面沉積AIN薄膜作為鈍化層；或者採用等離子增強化學氣相沉積技術，以三甲基鋁作為Al源，NHo作為氮化源，氮氣或者氬氣作為Al源的載氣，在步驟I得到的P型矽表面沉積AIN薄膜鈍化層；步驟3:將步驟2處理後的P型矽片或η型矽片進行熱處理，以激活鈍化層的鈍化效果。
【文檔編號】H01L31/18GK103746032SQ201310735412
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月28日 優先權日:2013年12月28日
【發明者】劉建英 申請人:劉建英