CN103746006A - 一种晶体硅太阳能电池的钝化层及其钝化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅太阳能电池的钝化层，它是由氧化铈构成。其钝化工艺为在P型或N型晶体硅的制作中，当P型晶体硅完成沉积减反射膜工序或者N型晶体硅完成扩散硼或边缘刻蚀工序后，先采用原子层沉积方法在P型晶体硅衬底背光面的P型一侧或N型晶体硅衬底向光面的P型一侧沉积氧化铈钝化层，然后进行退火处理，在钝化层与P型晶体硅衬底背光面的P型一侧或N型晶体硅衬底向光面的P型一侧之间形成SiO2缓冲层，完成钝化层的制备。本发明能有效提高钝化的介电常数和晶格匹配度，从而提高钝化效果。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种以氧化铈作为晶体硅太阳能电池钝化层及其钝化工艺。
背景技术
能源危机和环境污染问题促进了清洁能源的广泛研究与应用开发。太阳能光伏发电是一种利用光伏效应将太阳光辐射能直接转换为电能的新型发电技术，因具有资源充足、清洁、安全、寿命长等优点，被认为是最有前途的可再生能源技术之一，已成为可再生能源技术中发展最快、最具活力的研究领域。而进一步推广光伏应用的关键是提高电池光电转换效率、降低电池成本。
随着晶硅太阳能电池技术的发展，制作太阳能电池的晶硅片厚度越来越薄，厚度已从300μm降至180μm甚至更薄，对于晶硅片，表面缺陷将严重影响电池的转换效率，为减少晶硅片表面的复合中心，降低表面复合速率，表面钝化技术是提高晶硅电池转换效率的重要方法之一，表面钝化技术主要是利用氢离子或介电薄膜进行缺陷填补，以减少表面缺陷密度，避免载流子在此产生复合。现有晶硅钝化技术，以沉积Al2O3作为背钝化层，已具有一定成效，但主要问题是Al2O3与晶硅仍然存在一定的晶格参数的差异，导致在界面有一定浓度的缺陷态密度，从而影响电池的转换效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的晶体硅太阳能电池的钝化层，该钝化层用于取代传统的Al2O3钝化材料，能有效提高钝化的介电常数和晶格匹配度，从而提高钝化效果。本发明同时还提供该钝化层的钝化工艺。
为实现本发明的上述目的所采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池的钝化层，其特征是该钝化层是由氧化铈构成。
本发明的钝化层可应用于单晶硅、多晶硅太阳能电池的钝化工艺中。
本发明的钝化层可用于P型晶体硅太阳能电池的背光面（背面）P型一侧或N型晶体硅太阳能电池的向光面（正面）P型一侧。
上述晶体硅太阳能电池钝化层的钝化工艺，其特征是在P型或N型晶体硅的制作中，当P型晶体硅完成沉积减反射膜工序或者N型晶体硅完成扩散硼或边缘刻蚀工序后，先采用原子层沉积方法（ALD）在P型晶体硅衬底背光面的P型一侧或N型晶体硅衬底向光面的P型一侧沉积氧化铈钝化层，然后进行退火处理，在钝化层与P型晶体硅衬底背光面的P型一侧或N型晶体硅衬底向光面的P型一侧之间形成SiO2缓冲层，完成钝化层的制备。
所述的沉积于P型晶体硅太阳能电池衬底（背光面）背面的P型一侧的氧化铈钝化层，其最佳厚度为0.5~10nm。
所述的沉积于N型晶体硅太阳能电池衬底向光面（正面）的P型一侧的氧化铈钝化层，其厚度为0.5~80nm。
所述的氧化铈钝化层的ALD制备方法中，前驱体为铈的有机金属化合物Ce（mmp）4，氧的提供者为去离子水、臭氧或氧气中的任一种，腔室的反应温度为150~500℃，压力为50~100Pa，蒸发温度为50~200℃，腔室的清洗气体为常规惰性气体Ar或N2，沉积周期为5-800个周期。
所述的退火处理形成SiO2缓冲层的工艺，是将沉积有氧化铈钝化层的P型或N型晶体硅电池片，放入通有保护性气体的退火炉中，退火温度为300~600℃，以退火温度为400~500℃为最佳，退火时间0.5~4小时，在钝化层与P型晶体硅衬底背光面的P型一侧或N型晶体硅衬底向光面的P型一侧之间形成SiO2缓冲层。
所述的退火处理工艺中的保护性气体可采用Ar、 N2、 N2O、 H2、 O2中的至少一种。
所述的SiO2缓冲层厚度为0.5~2nm。
本发明的上述技术方案中，在P型晶体硅的制作过程中，当P型晶体硅完成衬底清洗、制绒、扩散磷、边缘刻蚀、沉积减反射膜工序后，使用原子层沉积方法（ALD）在晶硅片衬底背光面的P型一侧沉积氧化铈钝化层，并进行退火处理形成SiO2缓冲层，然后采用印刷、溅射、电镀或喷墨等方法进行背电场及栅线电极的制备。或在N型晶体硅完成衬底清洗、制绒、扩散硼或边缘刻蚀工序后，使用原子层沉积方法（ALD）方法在晶硅片衬底向光面的P型一侧沉积氧化铈钝化层，并进行退火处理，然后采用印刷、溅射、电镀或喷墨等方法进行背电场及栅线电极的制备。
氧化铈为宽带隙半导体材料，与晶体硅具有相同的晶型结构，均为立方晶系，且晶格常数匹配度很高，晶格常数差异只有0.35%，作为晶硅电池钝化层，能降低晶硅表面的缺陷态密度，提高钝化层的介电常数和晶格匹配度，从而提高钝化效果。另外，氧化铈带隙为5.5eV，在晶硅电池光电吸收的可见光区域完全透过，作为晶硅的前钝化材料时不会影响光的进入。
氧化铈作为晶体硅电池的钝化材料，有两种钝化机制：化学钝化机制和场效应钝化机制。化学钝化来源于制备氧化铈时的前驱物中的H离子扩散到硅表面，与硅的悬挂键结合进行钝化；场效应钝化来源于氧化铈膜层中具有固定负电荷，形成的静电场吸引空穴提高其收集率，从而使电子漂移至此的几率大大下降，降低了电子-空穴的复合速率。
附图说明
附图1为带有氧化铈钝化层的P型晶体硅太阳能电池的结构示意图；
附图2为带有氧化铈钝化层的N型晶体硅太阳能电池的结构示意图；
附图3为带有氧化铈钝化层的P型晶体硅太阳能电池制备流程图；
附图4为带有氧化铈钝化层的N型晶体硅太阳能电池制备流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施的例子对本发明做进一步详细的描述，然而所述的实施例不应以限制的方式解释。
本发明的以氧化铈作为钝化层的晶体硅太阳能电池的钝化工艺中，在P型或N型晶体硅的制作中，当P型晶体硅完成沉积减反射膜工序或者N型晶体硅完成扩散硼或边缘刻蚀工序后，先采用原子层沉积方法（ALD）在P型晶体硅衬底背光面的P型一侧或N型晶体硅衬底向光面的P型一侧沉积氧化铈钝化层，在氧化铈钝化层的ALD沉积方法中，前驱体为铈的有机金属化合物Ce（mmp）4，氧的提供者可采用去离子水、臭氧或氧气中的任一种，腔室的反应温度控制在150～ 500℃，压力控制在50～100Pa，蒸发温度控制在50～200℃，腔室的清洗气体可采用Ar或N2中的任一种，沉积周期可控制在5～800个周期。然后进行退火处理，形成SiO2缓冲层，完成钝化层的制备。退火处理形成SiO2缓冲层的工艺为：将沉积有氧化铈钝化层的电池片放入通有保护性气体的退火炉中，控制退火温度为300～600℃，退火时间为0.5～4小时，在钝化层与P型晶体硅衬底背光面的P型一侧或N型晶体硅衬底向光面的P型一侧之间形成０.５～２nm的SiO2缓冲层。
实施例1：
从图3给出的带有氧化铈钝化层的P型晶体硅太阳能电池的制备流程图中可以看出，本发明的钝化层应用于晶体硅太阳能电池中，其制备P型晶体硅太阳能电池的流程如下：
a、使用NaOH或KOH碱溶液对P型单晶体硅衬底进行清洗制绒，以便去除机械损伤层、油污以及金属杂质，同时在表面形成起伏不平的金字塔绒面，以便增加表面积进而增加光吸收；然后将P型单晶硅衬底放入扩散室内，通入磷源,使磷元素扩散进入P型晶硅表面，形成N层，即形成PN结；然后使用HNO3和HF的混合液体进行周边刻蚀，去掉边缘沉积的N层以便使电池片与外界绝缘；然后用HF进行洗涤，即用HF酸洗掉扩散过程中形成的二氧化硅等物质；使用PECVD方法在其表面沉积一层SiN减反射层（以增加电池片对光线的吸收），形成P型晶硅电池片。以上为太阳能电池制备过程中的常规工艺，在此不做赘述。
b、完成以上步骤后，在P型晶体硅片衬底背光面的P型一侧（PN结的P型一侧）用ALD方法沉积氧化铈钝化层，氧化铈钝化层的厚度可控制在0.5~10nm，本实施例厚度选取3nm，氧化铈的ALD制备方法中前驱体为铈的有机金属化合物Ce（mmp）4，氧的提供者为去离子水，腔室的反应温度控制在150～300℃，压力控制在50~100Pa，蒸发温度控制在50~200℃，腔室的清洗气体为常规惰性气体Ar，沉积周期为30个周期，制成含有氧化铈钝化层的电池片。
c、沉积完氧化铈钝化层之后，进行退火处理，在钝化层与P型晶体硅衬底背光面的P型一侧之间生成SiO2缓冲层。将电池片放入通有N2惰性气体的退火炉中，退火温度设定为400℃，退火时间0.5小时，使钝化层与晶硅衬底背光面的P型一侧之间形成1nm 左右的SiO2薄层（SiO2缓冲层）。
d、在氧化铈钝化层上丝网印刷铝背电场和金属栅状背电极，背面金属栅线电极为印刷铝浆，栅状电极的宽度为0.5~2mm；然后在电池片的正面丝网印刷正面电极，金属栅线电极为印刷Ag浆，细栅状电极的宽度为0.05~0.1mm，主栅状电极宽度为0.5~2mm。最后经过烘干、烧结工序后，完整的带有氧化铈钝化层的晶硅太阳电池结构已经形成。
从图1所示的带有氧化铈钝化层的P型晶体硅太阳能电池的结构示意图中可以看出，在P型晶体硅衬底1上扩散磷，形成N扩散层2，在N扩散层2上采用PECVD方法在其表面沉积了一层SiN减反射层3，P型晶硅衬底1背光面的P型一侧用ALD方法沉积了氧化铈钝化层4，氧化铈钝化层4经退火处理，形成SiO2缓冲层5，SiO2缓冲层5位于钝化层4与P型晶硅衬底1背光面的P型一侧之间，然后在钝化层4上再丝网印刷铝背电场6及金属栅线背电极7，在减反射层3上丝网印刷金属栅线前电极8。
实施例2：带有氧化铈钝化层的P型晶体硅太阳能电池的制备。其制备方法类似实施例1，不同之处在于：在钝化工序中，氧化铈钝化层的厚度控制在10nm，氧的提供者为氧气，腔室的清洗气体为常规惰性气体N2，沉积周期为100个周期；在退火工序中，保护性气体为H2，退火温度设定为500℃，退火时间4小时，形成２nm的SiO2的缓冲层。
实施例3：带有氧化铈钝化层的P型晶体硅太阳能电池的制备。其制备方法类似实施例1，不同之处在于：在钝化工序中，氧化铈钝化层的厚度控制在0.5nm，氧的提供者为臭氧，腔室的清洗气体为常规惰性气体N2，沉积周期为5个周期；在退火工序中，保护性气体为O2，退火温度设定为300℃，退火时间0.5小时，形成0.5nm的SiO2的缓冲层。
实施例4：
从图4给出的带有氧化铈钝化层的N型晶体硅太阳能电池制备流程图中可以看出，本发明的钝化层应用于太阳能电池中，其制备N型晶体硅太阳能电池的流程如下：
a、使用NaOH或KOH碱溶液对N型晶硅衬底进行清洗制绒，以便去除机械损伤层、油污以及金属杂质，同时在表面形成起伏不平的绒面，以便增加表面积进而增加光吸收；然后将N型硅衬底放入扩散室内，通入硼源,使硼元素扩散进入N型硅表面，形成P层，即形成PN结；然后使用HNO3和HF的混合液体进行周边刻蚀，去掉边缘沉积的P层，以便使电池片与外界绝缘；然后用HF进行清洗，即用HF酸洗掉扩散过程中形成的二氧化硅等，形成N型单晶硅电池片。以上为太阳能电池制备过程中的常规工艺，在此不做赘述。
b、完成以上步骤后，在N型晶硅片衬底向光面的P层一侧（PN结的P层一侧）用ALD方法沉积氧化铈钝化层，氧化铈膜层的厚度为0.5~80nm，本实施例厚度选取80nm，氧化铈的ALD制备方法中前驱体为铈的有机金属化合物Ce（mmp）4，氧的提供者为去离子水，腔室的反应温度控制在150~300℃，压力控制在50~100Pa，蒸发温度控制在100~200℃，腔室的清洗气体为常规惰性气体Ar，沉积周期为800个周期，制成含有氧化铈钝化层的电池片。
c、沉积完氧化铈钝化层之后，进行退火处理，在钝化层与N型晶体硅衬底向光面的P型一侧之间生成SiO2缓冲层。将电池片放入通有N2惰性气体的退火炉中，退火温度设定为400℃，退火时间0.5小时，使钝化层与N型晶体硅衬底向光面的P型一侧之间形成1nm 左右的SiO2缓冲层。
d、在晶硅电池的背面丝网印刷铝背电场和金属栅状背电极，背面金属栅线电极为印刷铝浆，栅状电极的宽度可为0.5~2mm；然后在电池片的正面（氧化铈钝化层一侧）丝网印刷正面电极，金属栅线电极为印刷Ag浆，细栅状电极的宽度可为0.05~0.1mm，主栅状电极宽度可为0.5~2mm，最后经过烘干、烧结工序后，完整的带有氧化铈钝化层的晶硅太阳电池结构已经形成。
从图2所示的带有氧化铈钝化层的N型晶体硅太阳能电池的结构示意图中可以看出，在N型晶体硅衬底1上扩散硼，形成P型扩散层2，在N型晶体硅片衬底1向光面的P型一侧即P型扩散层2上，用ALD方法沉积了一层氧化铈钝化层4，氧化铈钝化层4经退火处理，形成SiO2缓冲层5，SiO2缓冲层5位于钝化层4与P型扩散层2之间，然后在钝化层4上再丝网印刷金属栅线前电极8，在N型晶硅衬底1的背面丝网印刷铝背电场6及金属栅线背电极7。
实施例5：制备带有氧化铈钝化层的N型晶体硅太阳能电池。其制备方法类似实施例4，不同之处在于：在钝化工序中，氧化铈钝化层的厚度为50nm，沉积周期为500个周期；在退火工序中，保护性气体为Ar，退火温度设定为300℃，退火时间0.6小时，SiO2缓冲层的厚度０.7nm。
实施例6：制备有氧化铈钝化层的N型晶体硅太阳能电池。其制备方法类似实施例4，不同之处在于：在钝化工序中，氧化铈钝化层的厚度为0.5nm，沉积周期为5个周期；在退火工序中，保护性气体为Ar，退火温度设定为300℃左右，退火时间0.5小时左右，SiO2缓冲层的厚度０.5nm。
所述的原子层沉积方法（ALD）为本领域内普通专业技术人员共知的常识，不再重述。
以上是对本发明的说明而非限定，基于本发明思想的其他实施方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种晶体硅太阳能电池的钝化层，其特征是该钝化层是由氧化铈构成。
2.按照权利要求1所述的晶体硅太阳能电池的钝化层，其特征是所述的钝化层应用于P型晶体硅太阳能电池的背光面P型一侧或N型晶体硅太阳能电池的向光面P型一侧。
3.一种钝化权利要求1或2所述的晶体硅太阳能电池钝化层的工艺，其特征是在P型或N型晶体硅的制作中，当P型晶体硅完成沉积减反射膜工序或者N型晶体硅完成扩散硼或边缘刻蚀工序后，先采用原子层沉积方法在P型晶体硅衬底背光面的P型一侧或N型晶体硅衬底向光面的P型一侧沉积氧化铈钝化层，然后进行退火处理，在钝化层与P型晶体硅衬底背光面的P型一侧或N型晶体硅衬底向光面的P型一侧之间形成SiO2缓冲层，完成钝化层的制备。
4.按照权利要求3所述的钝化晶体硅太阳能电池钝化层的工艺，其特征是所述的沉积于P型晶体硅太阳能电池衬底背光面的P型一侧的氧化铈钝化层，其厚度为0.5~10nm。
5.按照权利要求3所述的钝化晶体硅太阳能电池钝化层的工艺，其特征是所述的沉积于N型晶体硅太阳能电池衬底向光面的P型一侧的氧化铈钝化层，其厚度为0.5~80nm。
6.按照权利要求3所述的钝化晶体硅太阳能电池钝化层的工艺，其特征是所述的氧化铈钝化层的ALD制备方法中，前驱体为铈的有机金属化合物Ce（mmp）4，氧的提供者为去离子水、臭氧或氧气中的任一种，腔室的反应温度为150~500℃，压力为50~100Pa，蒸发温度为50~200℃，腔室的清洗气体为惰性气体Ar或N2，沉积周期为5-800个周期。
7.按照权利要求3所述的钝化晶体硅太阳能电池钝化层的工艺，其特征是所述的退火处理形成SiO2缓冲层的工艺，是将沉积有氧化铈钝化层的P型或N型晶体硅电池片，放入通有保护性气体的退火炉中，退火温度为300~600℃，退火时间0.5~4小时，在钝化层与P型晶体硅衬底背光面的P型一侧或N型晶体硅衬底向光面的P型一侧之间形成SiO2缓冲层。
8.按照权利要求7所述的钝化晶体硅太阳能电池钝化层的工艺，其特征是所述的退火处理工艺中的保护性气体采用Ar、 N2、 N2O、 H2、 O2中的至少一种。
9.按照权利要求7所述的钝化晶体硅太阳能电池钝化层的工艺，其特征是所述的SiO2缓冲层厚度为0.5~2nm。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107819041A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-03-20 | 通威太阳能（安徽）有限公司 | 一种多晶硅太阳电池的背场钝化工艺 |
| CN108231957A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-06-29 | 理想晶延半导体设备（上海）有限公司 | 一种晶硅太阳能电池处理方法 |
| CN111739963A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-10-02 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种硅基宽光谱光电探测器的制备方法 |
| CN112768565A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-07 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种钝化接触结构制备方法和具有钝化接触结构的晶体硅 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101556901A (zh) * | 2008-04-07 | 2009-10-14 | 陈敏璋 | 光电元件及其制造方法 |
| CN103137792A (zh) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | Lg电子株式会社 | 太阳能电池及其制造方法 |
| CN103178132A (zh) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | Lg电子株式会社 | 太阳能电池 |
| US20130186460A1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | National Taiwan University | Solar cell and method of manufacturing the same |
-
2014
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101556901A (zh) * | 2008-04-07 | 2009-10-14 | 陈敏璋 | 光电元件及其制造方法 |
| CN103137792A (zh) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | Lg电子株式会社 | 太阳能电池及其制造方法 |
| CN103178132A (zh) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | Lg电子株式会社 | 太阳能电池 |
| US20130186460A1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | National Taiwan University | Solar cell and method of manufacturing the same |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108231957A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-06-29 | 理想晶延半导体设备（上海）有限公司 | 一种晶硅太阳能电池处理方法 |
| CN107819041A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-03-20 | 通威太阳能（安徽）有限公司 | 一种多晶硅太阳电池的背场钝化工艺 |
| CN111739963A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-10-02 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种硅基宽光谱光电探测器的制备方法 |
| CN112768565A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-07 | 泰州中来光电科技有限公司 | 一种钝化接触结构制备方法和具有钝化接触结构的晶体硅 |
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