CN107845702A - 一种晶硅硅片的钝化层处理方法及晶硅太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶硅硅片的钝化层处理方法,包括:在硅基体表面沉积钝化层;以氢气为氢源,对所述钝化层进行改性处理。本发明提供的晶硅硅片的钝化层处理方法,可以对硅片表面的悬挂键进行足够的钝化,降低硅片表面的载流子复合率,增强钝化层的钝化效果,仅需对钝化层进行改性处理,使得改性后的钝化层可以被灵活运用,适应性强且广。本发明还提供了一种晶硅太阳能电池,包括采用上述钝化层处理方法制备的晶硅硅片,与现有技术相比,经过氢处理后的钝化层能够适用于多种结构模式的晶硅太阳能电池中,使得太阳能电池整体和表面得到更好的钝化,能够进一步提高太阳能电池的开路电压,提高太阳能电池的光电转换效率。

Description

一种晶硅硅片的钝化层处理方法及晶硅太阳能电池
技术领域
本发明属于太阳能技术领域,特别是涉及一种晶硅硅片的钝化层处理方法及晶硅太阳能电池。
背景技术
目前光伏产业的产品仍然以晶硅太阳能电池为主,行业依然以降低成本和提高效率为主要目标。随着PERC电池量产化的实现和不断推广,高效晶硅太阳能电池在市场中占据着越来越重要的位置。开发出更高效的晶硅太阳能电池就成了目前行业发展必不可少的要素之一。而目前桎梏着晶硅太阳能电池效率进一步提高的关键瓶颈就是钝化水平难以提高,电池的开路电压难以进一步提升。
目前晶硅太阳能电池在发展过程中遇到了种种钝化难题,一般的硅片钝化技术无法满足现阶段电池效率提升的需求。目前加氢钝化技术的钝化水平较优,而现有的钝化技术一般是在绑定了减反层和钝化层的基础上掺杂氢来进行加强钝化,使得钝化层无法灵活地被应用在各种结构的高效晶硅太阳能电池中。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种晶硅硅片的钝化层处理方法,可以对硅片表面的悬挂键进行足够的钝化,降低硅片表面的载流子复合率,增强钝化层的钝化效果,仅需对钝化层进行改性处理,使得改性后的钝化层可以被灵活运用,适应性强且广。
本发明还提供了一种晶硅太阳能电池,与现有技术相比,经过氢处理后的钝化层能够适用于多种结构模式的晶硅太阳能电池中,使得太阳能电池整体和表面得到更好的钝化,能够进一步提高太阳能电池的开路电压,提高太阳能电池的光电转换效率。
本发明提供的一种晶硅硅片的钝化层处理方法,包括:
在硅基体表面沉积钝化层;
以氢气为氢源,对所述钝化层进行改性处理。
优选的,在上述晶硅硅片的钝化层处理方法中,所述以氢气为氢源,对所述钝化层进行改性处理为:
以PECVD法产生的含氢等离子体的氢气氛围下对所述钝化层进行注氢处理。
优选的,在上述晶硅硅片的钝化层处理方法中,所述以PECVD法产生的含氢等离子体的氢气氛围下对所述钝化层进行注氢处理的工艺参数为:
氢气流量为5-50sccm、压强为1Torr、处理温度为180-220℃和射频功率20-50W的条件下对所述钝化层进行注氢处理10-180s。
优选的,在上述晶硅硅片的钝化层处理方法中,所述处理温度为200℃。
一种晶硅太阳能电池,包括采用上述任一项钝化层处理方法制备的晶硅硅片。
通过上述描述可知,本发明提供的晶硅硅片的钝化层处理方法,由于包括:在硅基体表面沉积钝化层;以氢气为氢源,对所述钝化层进行改性处理。因此可以对硅片表面的悬挂键进行足够的钝化,降低硅片表面的载流子复合率,增强钝化层的钝化效果,仅需对钝化层进行改性处理,使得改性后的钝化层可以被灵活运用,适应性强且广。本发明提供的一种晶硅太阳能电池,与现有技术相比,经过氢处理后的钝化层能够适用于多种结构模式的晶硅太阳能电池中,使得太阳能电池整体和表面得到更好的钝化,能够进一步提高太阳能电池的开路电压,提高太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种晶硅硅片的钝化层处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,图1为本申请实施例提供的一种晶硅硅片的钝化层处理方法的流程示意图。
本申请实施例提供的一种晶硅硅片的钝化层处理方法,包括如下步骤:
S1:在硅基体表面沉积钝化层;
S2:以氢气为氢源,对所述钝化层进行改性处理;
本发明的电池结构包括常规单晶、多晶电池,PERC、n型双面电池、IBC电池等多种高效电池结构,其中硅片也包括N型硅片或P型硅片,选用的硅基体可以是单晶、多晶、及类单晶结构,这里需要说明的是,对硅基体的具体结构和种类不做具体限定;因为本发明的硅片钝化层处理方法适用于多种类型的硅基体,适用范围广而且适用性强。
本发明在硅基体表面沉积钝化层,可以采用ALD方法沉积一层钝化层,也可以采用PECVD方法沉积钝化层,沉积钝化层的方法不做具体限定,只要能够达到相同的技术效果即可,这里需要特别说明的是,钝化层的种类也不做具体的限定,可以是如SiOx层、AlOx层、SiOx和AlOx的复合层或为其他材料的钝化层,本发明对钝化层的改性处理适用多种类型的钝化层,适用范围广且适用性强,钝化层的厚度也可以随着工艺的需求而进行调整,这里不再赘述。优选的,在对硅基体表面沉积钝化层之前可以进行一定的预处理,保持硅基体表面的清洁完整的同时,使得硅基体处于待钝化处理状态,比如,可以先对硅基体进行制绒、扩散和刻蚀三道工序,在对硅基体进行沉积钝化层。
本发明以氢气为氢源,对所述钝化层进行改性处理,以增强钝化层钝化性能,直接以沉积后的单独的钝化层为氢改性处理对象,可避免氢气等其他气体在电离形成等离子体的过程中对硅片表面造成损伤,不需并绑定钝化层与减反层,使得改性后的钝化层可以更灵活地被应用在各种电池结构中,并且制备工艺简单方便。
通过上述描述可知,本申请实施例提供的上述晶硅硅片的钝化层处理方法,由于包括:在硅基体表面沉积钝化层;以氢气为氢源,对所述钝化层进行改性处理。因此可以对硅片表面的悬挂键进行足够的钝化,降低硅片表面的载流子复合率,增强钝化层的钝化效果,对钝化层的改性处理,无需与减反层绑定,也无需与其他硅片沉积层绑定,仅需对钝化层进行单独改性处理,而且改性后的钝化层可以被灵活运用与多种晶硅太阳能电池结构内,适应性强且广。
进一步的,在上述制备方法中,还包括如下技术特征:
以PECVD法产生的含氢等离子体的氢气氛围下对所述钝化层进行注氢处理。
本发明通过等离子体增强化学的气相沉积法对已沉积的钝化层进行了注氢改性处理,基本温度低,沉积速率快,成膜质量好,针孔较少,不易龟裂,可以对多种方式制备的钝化层进行注氢改性处理,并使得钝化层在单位时间内具有较高的氢含量,然后一部分氢可以通过钝化层进行扩散且在硅基体的界面处钝化不饱和硅键。
进一步的,在上述制备方法中,还包括如下技术特征:
在氢气流量为5-50sccm、压强为1Torr、处理温度为180-220℃和射频功率20-50W的条件下对所述钝化层进行注氢处理10-180s。
优选的,所述处理温度为200℃。
本发明在180-220℃下即可实现对钝化层的注氢改性处理,降低了高温环境对硅片的热损伤,以对硅片表面的悬挂键进行足够的钝化,降低硅片表面的载流子复合率,增强钝化层的钝化效果。这里需要说明的是,针对不同的钝化层结构,注氢改性处理的氢气流量和注氢处理时间可以进行调整,只要能达到相同的技术效果即可。
综上所述,利用上述方案提供的晶硅硅片的钝化层处理方法,由于包括:在硅基体表面沉积钝化层;以氢气为氢源,对所述钝化层进行改性处理。因此可以对硅片表面的悬挂键进行足够的钝化,降低硅片表面的载流子复合率,增强钝化层的钝化效果,仅需对钝化层进行改性处理,使得改性后的钝化层可以被灵活运用,适应性强且广。
本发明还提供了一种晶硅太阳能电池,包括采用上述任一项钝化层处理方法制备的晶硅硅片,与现有技术相比,经过氢处理后的钝化层能够适用于多种结构模式的晶硅太阳能电池中,使得太阳能电池整体和表面得到更好的钝化,能够进一步提高太阳能电池的开路电压,提高太阳能电池的光电转换效率。而且同样的晶硅太阳能电池结构,经过本申请钝化层注氢处理前和处理后而言,钝化层注氢处理后的晶硅太阳能电池结构性能明显提高,比如现有技术中电池效率为19.5%,在不改变其他结构仅仅对电池结构中的钝化层进行注氢处理,电池效率可达19.7-19.8%左右,电池效率增加0.2-0.3%,这里对于电池效率的提升不做一一赘述,不同电池结构效率提升量不同,本申请的保护意在可以对钝化层进行单独的注氢处理,并将经过注氢处理后的钝化层应用于多种不同结构的电池上,以提供电池的整体性能。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种晶硅硅片的钝化层处理方法,其特征在于,包括:
在硅基体表面沉积钝化层;
以氢气为氢源,对所述钝化层进行改性处理。
2.根据权利要求1所述的晶硅硅片的钝化层处理方法,其特征在于,所述以氢气为氢源,对所述钝化层进行改性处理为:
以PECVD法产生的含氢等离子体的氢气氛围下对所述钝化层进行注氢处理。
3.根据权利要求2所述的晶硅硅片的钝化层处理方法,其特征在于,所述以PECVD法产生的含氢等离子体的氢气氛围下对所述钝化层进行注氢处理的工艺参数为:
氢气流量为5-50sccm、压强为1Torr、处理温度为180-220℃和射频功率20-50W的条件下对所述钝化层进行注氢处理10-180s。
4.根据权利要求3所述的晶硅硅片的钝化层处理方法,其特征在于,所述处理温度为200℃。
5.一种晶硅太阳能电池,其特征在于,包括采用权利要求1-4任一项钝化层处理方法制备的晶硅硅片。
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