CN105489669A - 一种硅异质结太阳能电池及其界面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅异质结太阳能电池及其界面处理的方法，改进了异质结太阳能电池的界面处理方法，在沉积氢化非晶硅n膜层或氢化非晶硅p膜层前，对传送到其沉积腔室的氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理，清除氢化非晶硅i膜层在沉积传送过程中再次产生的沾污，保证氢化非晶硅i膜层膜层与氢化非晶硅p膜层之间的界面以及氢化非晶硅i膜层膜层与氢化非晶硅n膜层之间的界面性能，提高电池性能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池生产技术领域，特别是涉及硅异质结太阳能电池及其界面处理方法。
背景技术
硅异质结太阳能电池是一种利用晶体硅基板和非晶硅薄膜工艺制成的混合型电池，具有转换效率高、工艺流程简单、温度系数低等优势，受到人们的广泛关注。现有硅异质结太阳能电池的生产工艺包括：清洗、制绒、对氢化非晶硅i(ia-Si:H)膜层和氢化非晶硅p(pa-Si:H)膜层以及氢化非晶硅n(na-Si:H)膜层进行沉积、对透明导电氧化物薄膜进行沉积、栅极电极丝网印刷、退火等。
氢等离子体处理技术是硅异质结太阳能电池的重要制备工艺之一，常用于氢化非晶硅i(ia-Si:H)膜层表面的处理，可以减少表面未饱和的硅悬挂键等缺陷态，降低界面的复合，提高界面的钝化效果，提升电池的性能。
在沉积氢化非晶硅i膜层、氢化非晶硅p膜层、氢化非晶硅n膜层时，为了避免交叉污染，一般需要将此三层膜层在三个不同腔室进行沉积，在硅片的一面上沉积完氢化非晶硅i膜层后的样品会在该腔室中进行氢等离子体处理，然后传送到氢化非晶硅p膜层沉积腔室或氢化非晶硅n膜层沉积腔室进行沉积，这样处理的好处是提高氢化非晶硅i膜层的钝化效果，保证氢化非晶硅i膜层与氢化非晶硅p膜层之间的界面以及氢化非晶硅i膜层与氢化非晶硅n膜层之间的界面性能。但是传送腔室与真空送样室直接连通，传送过程中会伴随有尘埃、杂质、湿气等污染物进入传送腔室，导致氢化非晶硅i膜层在传送过程中再次产生新的沾污，从而降低氢化非晶硅i膜层与氢化非晶硅p膜层之间的界面以及氢化非晶硅i膜层与氢化非晶硅n膜层之间的界面性能，进而降低电池性能。
因此，如何避免氢化非晶硅i膜层在沉积传送过程中再次产生沾污，保证氢化非晶硅i膜层与氢化非晶硅p膜层之间的界面以及氢化非晶硅i膜层与氢化非晶硅n膜层之间的界面性能，显得十分重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅异质结太阳能电池的界面处理方法，清除氢化非晶硅i膜层在沉积传送过程中再次产生的沾污，保证氢化非晶硅i膜层与氢化非晶硅p膜层之间的界面以及氢化非晶硅i膜层与氢化非晶硅n膜层之间的界面性能，提高电池性能。
本发明实施例提供了一种硅异质结太阳能电池的界面处理方法，包括：
S1、在氢化非晶硅i膜层的沉积腔室中沉积氢化非晶硅i膜层；
S2、进行下述任一或任意组合的步骤：
A对传送到氢化非晶硅n膜层的沉积腔室中的氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理，在氢化非晶硅i膜层上沉积氢化非晶硅n膜层；
B对传送到氢化非晶硅p膜层的沉积腔室中的氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理，在氢化非晶硅i膜层上沉积氢化非晶硅p膜层。
较优的，执行步骤S1后，在氢化非晶硅i膜层的沉积腔室中对氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理。
较优的，氢等离子体界面处理的参数设置为：功率密度为0.01至0.5瓦/平方厘米(W/cm2)，压强为0.1至10托(Torr)，处理时间为20至500秒。更优的，氢等离子体界面处理的参数设置为：功率密度为0.03至0.2瓦/平方厘米(W/cm2)，压强为1至5托(Torr)，处理时间为50至300秒。
较优的，氢等离子体界面处理为氢等离子体界面断辉处理或氢等离子体界面不断辉处理。
本发明实施例还提供了一种硅异质结太阳能电池，硅异质结太阳能电池的界面处理采用上述任意的方法进行处理。
在本发明实施例的技术方案中，改进了硅异质结太阳能电池的界面处理方法，在沉积氢化非晶硅n膜层或氢化非晶硅p膜层前，对传送到其沉积腔室的氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理，清除氢化非晶硅i膜层在沉积传送过程中再次产生的沾污，保证氢化非晶硅i膜层膜层与氢化非晶硅p膜层之间的界面以及氢化非晶硅i膜层膜层与氢化非晶硅n膜层之间的界面性能，提高电池性能。
附图说明
图1为本发明一实施例的硅异质结太阳能电池的界面处理方法。
具体实施方式
为了清除氢化非晶硅i膜层在沉积传送过程中再次产生的沾污，保证氢化非晶硅i膜层与氢化非晶硅p膜层之间的界面以及氢化非晶硅i膜层与氢化非晶硅n膜层之间的界面性能，提高电池性能，本发明提供一种新的硅异质结太阳能电池的界面处理方法。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一实施例提供了一种硅异质结太阳能电池的界面处理方法，包括：
S1、在氢化非晶硅i膜层的沉积腔室中沉积氢化非晶硅i膜层；
S2、进行下述任一或任意组合的步骤：
A对传送到氢化非晶硅n膜层的沉积腔室中的氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理，在氢化非晶硅i膜层上沉积氢化非晶硅n膜层；
B对传送到氢化非晶硅p膜层的沉积腔室中的氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理，在氢化非晶硅i膜层上沉积氢化非晶硅p膜层。
在氢化非晶硅n膜层的沉积腔室和/或氢化非晶硅p膜层的沉积腔室进行沉积前，对传入氢化非晶硅i膜层的进行氢等离子体处理，一方面进一步饱和氢化非晶硅i膜层表面的硅悬挂键，降低缺陷态，起到钝化作用，另一方面起到清洗氢化非晶硅i膜层表面沾污的作用，可有效去除传送过程中吸附于氢化非晶硅i膜层表面的尘埃、杂质、湿气等污染物，实现对界面有效的清洗和钝化，饱和界面的悬挂键，降低表面态，减小界面复合，改善界面性能，提高电池性能。
较优的，执行步骤S1后，在氢化非晶硅i膜层的沉积腔室中对氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理。
较优的，氢等离子体界面处理的参数设置为：功率密度为0.01至0.5瓦/平方厘米(W/cm2)，压强为0.1至10托(Torr)，处理时间为20至500秒。更优的，氢等离子体界面处理的参数设置为：功率密度为0.03至0.2瓦/平方厘米(W/cm2)，压强为1至5托(Torr)，处理时间为50至300秒。
较优的，氢等离子体界面处理为氢等离子体界面断辉处理或氢等离子体界面不断辉处理。
下述表一描述了不同情况下进行界面处理的实验效果。
表一不同情况下进行界面处理的实验效果。
归一化是指经过某一算法处理将需要处理的数据限制在需要的一定范围内，便于后续数据处理。表一中的归一化是指以原硅异质结太阳能电池的界面氢等离子体处理方法制备的电池性能作为基础(单位1)，将使用改进的界面处理方法制备的电池性能与其进行对比，获得一个比值，比如原处理方法制备的电池的转换效率为20％，改进后的处理方法制备的电池的转换效率为20.2％，那么电池转换效率提升了((20.2-20)/20)*100％＝1％，即原电池转换效率为1，改进后电池转换效率为1.01。
在氢化非晶硅p膜层沉积腔室和/或氢化非晶硅n膜层沉积腔室开始沉积前，对氢化非晶硅i膜层表面进行氢等离子体处理，可有效去除传送过程中吸附于氢化非晶硅i膜层表面的尘埃、杂质、湿气等污染物，对界面进行有效的清洗和钝化，饱和界面的悬挂键，降低表面态，减小界面复合，改善界面性能，提高电池性能。
由上述实验结果可知，在氢化非晶硅p膜层沉积前和/或氢化非晶硅n膜层沉积前对氢化非晶硅i膜层表面进行氢等离子体处理，电池的填充因子和转换效率都得到了提升，尤其是在氢化非晶硅p膜层沉积腔室中与氢化非晶硅n膜层沉积腔室中均对传入的氢化非晶硅i膜层表面进行氢等离子体处理，太阳能电池的填充因子最高可提升到1.012，转换效率可提升到1.014。
氢等离子体界面处理技术包括氢等离子体界面断辉处理和不断辉处理两种情况，二者实质工艺参数无差距，达到的效果也无明显差距，只是在工艺程序上略有差距。氢等离子体界面断辉处理是指氢等离子体处理结束后先对沉积腔室进行抽真空，再通入沉积氢化非晶硅p膜层或氢化非晶硅n膜层所需用的气体进行沉积；氢等离子体界面不断辉处理是指氢等离子体处理后期，即结束前，不需要对沉积腔室进行抽真空，直接通入沉积氢化非晶硅p膜层或氢化非晶硅n膜层所需用的气体进行过渡沉积氢化非晶硅p膜层或氢化非晶硅n膜层。
经过试验，在氢化非晶硅i膜层沉积腔室中、氢化非晶硅p膜层沉积腔室中、氢化非晶硅n膜层沉积腔室中均对氢化非晶硅i膜层表面进行氢等离子体界面处理，硅异质结太阳能电池的填充因子最高可提升到1.013，转换效率可提升到1.016(均为归一化处理后的数据)。
本发明实施例还提供了一种硅异质结太阳能电池，硅异质结太阳能电池的界面处理采用上述任意的方法进行处理。
在本发明实施例的技术方案中，改进了异质结太阳能电池的界面处理方法，在沉积氢化非晶硅n膜层或氢化非晶硅p膜层前，对传送到其沉积腔室的氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理，清除氢化非晶硅i膜层在沉积传送过程中再次产生的沾污，保证氢化非晶硅i膜层膜层与氢化非晶硅p膜层之间的界面以及氢化非晶硅i膜层膜层与氢化非晶硅n膜层之间的界面性能，提高电池性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种硅异质结太阳能电池的界面处理方法，其特征在于：
S1、在氢化非晶硅i膜层的沉积腔室中沉积氢化非晶硅i膜层；
S2、进行下述任一或任意组合的步骤：
A对传送到氢化非晶硅n膜层的沉积腔室中的所述氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理，在所述氢化非晶硅i膜层上沉积氢化非晶硅n膜层；
B对传送到氢化非晶硅p膜层的沉积腔室中的所述氢化非晶硅i膜层进行氢等离子体界面处理，在所述氢化非晶硅i膜层上沉积氢化非晶硅p膜层。
2.如权利要求1所述的界面处理方法，其特征在于：执行步骤S1后，在所述氢化非晶硅i膜层的沉积腔室中对所述氢化非晶硅i膜层进行所述氢等离子体界面处理。
3.如权利要求1或2所述的界面处理方法，其特征在于：所述的氢等离子体界面处理的参数设置为：功率密度为0.01至0.5瓦/平方厘米，压强为0.1至10托，处理时间为20至500秒。
4.如权利要求3所述的界面处理方法，其特征在于：所述的氢等离子体界面处理的参数设置为：功率密度为0.03至0.2瓦/平方厘米，压强为1至5托，处理时间为50至300秒。
5.如权利要求1或2或3所述的界面处理方法，其特征在于：所述的氢等离子体界面处理为氢等离子体界面断辉处理或氢等离子体界面不断辉处理。
6.一种硅异质结太阳能电池，其特征在于：硅异质结太阳能电池的界面处理采用如权利要求1至5任意所述的方法进行处理。
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