摻氧氫化非晶硅薄膜高效鈍化晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池用硅片的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種摻氧氫化非晶硅薄膜高效鈍化晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池用硅片的方法。使用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積的方法，采用SiH4、CO2和H2作為氣源進(jìn)行摻氧氫化非晶硅薄膜沉積以鈍化晶硅表面?？墒沟免g化后硅片表面的復(fù)合速率降低到10cm/s以下，甚至低于1cm/s；impliedVoc超過730mV；并且相比于單純的氫化非晶硅薄膜鈍化，摻氧薄膜的鈍化效果隨工藝參數(shù)變化波動(dòng)較為平緩，有利于大面積及連續(xù)生產(chǎn)中降低生產(chǎn)工藝的控制精度，降低成本。
【專利說明】摻氧氫化非晶硅薄膜高效鈍化晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池用硅片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硅片鈍化方法，尤其涉及一種摻氧氫化非晶硅薄膜高效鈍化晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池用硅片的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池具有轉(zhuǎn)換效率高、溫度衰減小，光致衰減效應(yīng)小以及工藝溫度低等優(yōu)點(diǎn)，是目前太陽能電池領(lǐng)域中很具大規(guī)模生產(chǎn)潛力的一種太陽能電池結(jié)構(gòu)，其器件結(jié)構(gòu)與制備技術(shù)均與傳統(tǒng)晶硅電池差別顯著。
[0003]晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中為最關(guān)鍵的構(gòu)成及技術(shù)之一為晶體硅片表面的的本征鈍化層及其制備技術(shù)。因?yàn)楸菊麾g化層性能的優(yōu)劣直接決定了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，而鈍化層的質(zhì)量又是由其制備工藝決定的。目前本征鈍化層的材料基本為氫化非晶硅薄膜(a-S1:H)，制備方法有等離子體輔助化學(xué)氣相沉積和熱絲化學(xué)氣相沉積。
[0004]晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中硅片表面的鈍化主要依靠本征鈍化層中的氫原子來鈍化硅片表面懸掛鍵。早期研究發(fā)現(xiàn)(/?^.Rev.B, 1983，28: 3225 - 3233):非晶硅中摻入一定量的氧可起到固氫的作用，增加薄膜中的氫含量。所以以摻氧氫化非晶硅薄膜作為晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的本征鈍化層應(yīng)可提高硅片表面鈍化的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種摻氧氫化非晶硅薄膜高效鈍化晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池用硅片的方法，以提高該薄膜對晶硅表面的鈍化效果，從而提高晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案。一種摻氧氫化非晶硅薄膜高效鈍化晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池用硅片的方法，其特征在于采用硅烷(SiH4)作為硅源，二氧化碳(CO2)作為氧源，氫氣(H2)作為載氣和催化氣體；在等離子體源采用頻率為13.56MHz的射頻源或者頻率為20~IOOMHz的甚高頻源時(shí)，采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法在晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池用硅片上沉積摻氧氫化非晶硅薄膜。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述沉積工藝參數(shù)設(shè)定范圍為:基板間距1.5~4.0cm，SiH4 = CCV1^量比為1:0.1~1:10，SiH4 = H2的流量比為1:1~1:100，沉積氣壓為10~500 Pa，功率密度為0.02~I W/cm2，沉積過程中樣品保持溫度150~250 °C。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:可使得鈍化后硅片表面的復(fù)合速率降低到lOcm/s以下，甚至低于lcm/s ;隱含開路電壓(implied Voc)超過730mV ;并且相比于單純的非晶娃薄膜鈍化，摻氧薄膜的鈍化效果隨工藝參數(shù)變化波動(dòng)較為平緩，有利于大面積及連續(xù)生產(chǎn)中降低生產(chǎn)工藝的控制精度，降低成本。
【具體實(shí)施方式】[0009]為了便于理解，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡明。
[0010]實(shí)施例1
對于采用η-型直拉單晶硅片Si (100)，雙面去除損傷層，且清洗潔凈后進(jìn)行雙面沉積摻氧氫化非晶硅雙面鈍化晶硅表面，并進(jìn)行與氫化非晶硅鈍化晶硅表面的對比實(shí)驗(yàn)。
[0011]采用13.56MHz的射頻等離子源進(jìn)行沉積?；彘g距為2.5 cm，沉積參數(shù)為:1)對于摻氧氫化非晶硅薄膜:樣品加熱溫度為200 V，SiH4:C02:H2 = 3:2.1:15，沉積功率密度為0.05 ff/cm2,沉積氣壓在15 Pa~45 Pa之間變化，沉積不同的樣品進(jìn)行測試分析。2)對于氫化非晶硅薄膜:樣品加熱溫度為200 °C, SiH4:C02:H2 = 3:2.1:15，沉積功率密度為0.05 ff/cm2,沉積氣壓在15 Pa~45 Pa之間變化，沉積不同的樣品進(jìn)行測試分析。對于所有樣品，沉積時(shí)間均設(shè)定為30 min0沉積完一面后降溫，然后將樣品翻轉(zhuǎn)對另一面進(jìn)行相同工藝參數(shù)的沉積，所得樣品采用匈牙利施美樂博(Semilab)公司的WT — 2000和PV —2000進(jìn)行少子壽命和隱含開路電壓(implied Voc)的分析。
[0012]所獲得的摻氧氫化非晶硅鈍化的硅片在雙面鈍化后少子壽命達(dá)到了 953 μ S，表面復(fù)合速率降低到了 9.6 cm/s,隱含開路電壓(implied Voc)達(dá)到了 731 mV。檢測隨氣壓變化兩種薄膜對硅片鈍化后少子壽命的影響發(fā)現(xiàn)相比于單純的氫化非晶硅薄膜鈍化，摻氧薄膜的鈍化效果隨工藝參數(shù)變化波動(dòng)較為平緩。
[0013]實(shí)施例2
對于采用η-型直拉單晶硅片Si (100)，雙面去除損傷層，且清洗潔凈后進(jìn)行雙面沉積摻氧氫化非晶硅雙面鈍化晶硅表面，并進(jìn)行與氫化非晶硅鈍化晶硅表面的對比實(shí)驗(yàn)。
[0014]采用20MHz的射頻等離子源進(jìn)行沉積?；彘g距為4.0 cm，沉積參數(shù)為:1)對于摻氧氫化非晶硅薄膜:樣品`加熱溫度為250 V，SiH4:CO2:H2 = 1:2:30，沉積功率密度為0.2ff/cm2,沉積氣壓在15 Pa~45 Pa之間變化，沉積不同的樣品進(jìn)行測試分析。2)對于氫化非晶硅薄膜:樣品加熱溫度為150 °C, SiH4:C02:H2 = 1:5: 5，沉積功率密度為0.5ff/cm2,沉積氣壓在15 Pa~45 Pa之間變化。
[0015]實(shí)施例3
對于采用η-型直拉單晶硅片Si (100)，雙面去除損傷層，且清洗潔凈后進(jìn)行雙面沉積摻氧氫化非晶硅雙面鈍化晶硅表面，并進(jìn)行與氫化非晶硅鈍化晶硅表面的對比實(shí)驗(yàn)。
[0016]采用IOOMHz的射頻等離子源進(jìn)行沉積?；彘g距為1.5 cm，沉積參數(shù)為:1)對于摻氧氫化非晶硅薄膜:樣品加熱溫度為150 V，SiH4:C02:H2 = 1:10: 1，沉積功率密度為
0.02ff/cm2,沉積氣壓在15 Pa~45 Pa之間變化，沉積不同的樣品進(jìn)行測試分析。2)對于氫化非晶硅薄膜:樣品加熱溫度為250 °C, SiH4:C02:H2 = 1:0.1:100，沉積功率密度為Iff/cm2,沉積氣壓在15 Pa~45 Pa之間變化。
[0017]上述實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但并不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種摻氧氫化非晶硅薄膜高效鈍化晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池用硅片的方法，其特征在于采用SiH4作為硅源，CO2作為氧源，H2作為載氣和催化氣體；在等離子體源采用頻率為13.56MHz的射頻源或者頻率為20~IOOMHz的甚高頻源時(shí)，采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法在晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池用硅片上沉積摻氧氫化非晶硅薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻氧氫化非晶硅薄膜高效鈍化晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池用硅片的方法，其特征在于沉積工藝參數(shù)為:基板間距1.5~4.0 cm, SiH4ICO2流量比為1:0.1~1:10, SiH4IH2的流量比為1:1~1:100，沉積氣壓為10~500 Pa，功率密度為0.02~I W/cm2，沉積過程中樣品保持溫度150~250 °C。
【文檔編號】C23C16/44GK103590014SQ201310474909
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】黃海賓, 周浪, 沃爾夫?qū)しê占{, 張東華 申請人:南昌大學(xué)