CN112018217A - 硅异质结太阳能电池的制备方法及其太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种硅异质结太阳能电池的制备方法，包括：提供硅片到反应器腔室中；提供包含氧的第一气体到所述反应器腔室中，用于将含氧的所述第一气体分子附着到反应器腔室内壁上；对所述反应器腔室进行抽真空至气压小于0.1Pa；提供包含硅和氢的第二气体到所述反应器腔室中；以及依次将含有氢氧的硅化合物沉积到所述硅片的表面后将含有氢硅的化合物沉积到所述硅片的表面，形成氧含量梯度减少的钝化膜层，从而在硅异质节太阳能电池片上形成氧含量在靠近硅片表面的一侧向远离硅片表面的一侧逐渐减少的钝化膜层，使钝化膜层中的氧含量呈梯度分布，使电池性能得到了优化，提升了电池的光电转换效率和电池的稳定性。

Description

硅异质结太阳能电池的制备方法及其太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种硅异质结太阳能电池的制备方法及其太阳能电池。
背景技术
传统晶硅、非晶硅太阳能电池具有工艺简单，制造成本低的优势成为主流的太阳能电池，然而，由于传统的晶硅、非晶硅太阳能电池仍然存在转换效率低，随着光照时间其转换效率不断下降等缺陷，这使得晶硅、非晶硅太阳能电池的应用受到限制。非晶硅/晶体硅异质结太阳能电池克服了晶体硅和非晶硅太阳能电池的缺陷，凭借其较低的制备工艺温度、较高的光电转换效率、优异的高温/弱光发电以及较低的衰减等优势，成为目前光伏行业的重要发展方向。随着太阳能电池技术的飞速发展，其性能显现出质的改变，尤其是转换效率逐年提高，硅异质结电池的效率更是遥遥领先。
硅异质结太阳能电池由多种膜层构成，存在多种异质材料界面，其中，在硅异质结太阳能电池的制备过程中，对非晶硅和单晶硅(a-Si:H/c-Si)界面的钝化成为硅异质结太阳能电池的核心技术之一。钝化处理可以对硅片表面的悬挂键等表面缺陷进行处理，降低表面活性，从而降低少数载流子表面复合的速率，以获得较长的少子寿命，增强硅异质结太阳能电池的性能。提升a-Si:H/c-Si界面钝化效果的工艺有提高硅烷的解离度、降低本征层沉积温度或在非晶硅向微晶硅转化区沉积高质量的钝化膜层等方式。但是，目前提升a-Si:H/c-Si界面钝化的工艺窗口比较窄，存在工艺较复杂或难以稳定控制的问题。因此，如何采用一种易于实现且易于控制的方式来提高a-Si:H/c-Si界面的钝化效果，是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中钝化膜层界面少数载流子复合率高，钝化膜层稳定性差，影响硅异质结太阳能电池的性能的问题，本发明目的是提供一种硅异质结太阳能电池及其制备方法。具体的技术方案如下：
一方面，提供一种硅异质结太阳能电池的制备方法，包括：
提供硅片到反应器腔室中；
提供包含氧的第一气体到所述反应器腔室中，用于将含氧的所述第一气体分子附着到所述反应器腔室内壁上；
对所述反应器腔室进行抽真空至气压小于0.1Pa；
提供包含硅和氢的第二气体到所述反应器腔室中；
以及，依次将含有氢氧的基团，或将含氧基团和含氢基团进行沉积，再将含有氢的基团继续沉积，从而在硅片表面形成氧含量由靠近所述硅片的一侧向远离所述硅片的一侧梯度减少的钝化膜层。
可选的，提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室中的气压为小于200Pa。
可选的，提供包含硅和氢的所述第二气体到所述反应器腔室中的气压为20Pa-100Pa。
可选的，所述含氧的所述第一气体为H2O、NO、NO2中的至少一种。
可选的，硅和氢的所述第二气体包括SiH4和H2的混合气体，或Si2H6和H2的混合气体。
可选的，包含硅和氢的所述第二气体中，所述硅的质量占所述第二气体的质量比为3％～8％。
可选的，在提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室之前，所述反应器腔室的气压小于0.1Pa。
可选的，在提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室之前，先将氢气充入所述反应器腔室，然后再进行抽真空到所述反应器腔室的气压小于0.1Pa。
本技术方案，巧妙利用水气在真空腔中极难彻底抽干净的现状，并可控的利用向反应器腔室通水气后抽真空，使悬浮在反应器腔室中的水分子排除，而保留了反应器内壁附着水分子的特性；再通过PECVD沉积反应，使含氧的第一气体和含硅和氢的第二气体在电池表面形成SiOx:H沉积物，并随着反应器中含氧的第一气体的消耗，反应生成的SiOx:H沉积物逐渐减少，从而在靠近硅片的一侧向远离硅片的一侧形成了含有SiOx:H物质梯度减少的钝化膜层，有利于改善硅片表面钝化效果，并提升电池短路电流密度。
另一方面，根据上述制备方法制备的一种硅异质结太阳能电池，包括钝化膜层，所述钝化膜层中的氧含量为由靠近所述硅片的一侧向远离所述硅片的一侧梯度减少，并且在靠近所述硅片的一侧氧的质量含量小于1％。
可选的，所述硅异质结太阳能电池，包括，
在所述硅片正面依次形成所述钝化层，N型非晶硅层，正面透明导电层，以及在所述正面透明导电层上的正面金属电极；
在所述硅片背面依次形成所述钝化层，P型非晶硅层,背面透明导电层以及在所述背面透明导电层上的背面金属电极。
通过利用含氧的第一气体和含硅和氢的第二气体在电池表面形成SiOx:H沉积物，在硅异质节太阳能电池片上形成氧含量在靠近硅片表面的一侧向远离硅片表面的一侧梯度减少的钝化膜层，使钝化膜层中的氧含量呈梯度分布，这样既保证了硅片上硅界面实现了SiOx:H钝化，又实现了氧含量逐步减少的过度层,使电池性能得到了优化，提升了电池的光电转换效率和电池的稳定性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明实施例一硅异质节太阳能电池制备方法流程图；
图2是本发明实施例一硅异质节太阳能电池的结构图。
1-硅异质节太阳能电池，2-SiOx:H沉积物，3-硅片，4-钝化膜层，5-N型非晶硅，6-P型非晶硅，7-透明导电层，8-电极
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在一些实施例中，提供了一种硅异质结太阳能电池的制备方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
S1提供硅片到反应器腔室中；
S2提供包含氧的第一气体到所述反应器腔室中，用于将含氧的所述第一气体分子附着到所述反应器腔室内壁上；
S3对所述反应器腔室进行抽真空至气压小于0.1Pa；
S4提供包含硅和氢的第二气体到所述反应器腔室中；
S5依次将含有氢氧的基团，或将含氧基团和含氢基团进行沉积，再将含有氢的基团继续沉积，从而在硅片表面形成氧含量由靠近所述硅片的一侧向远离所述硅片的一侧梯度减少的钝化膜层。
其中，在S1步骤中，所述硅片为N型双面抛光硅片，或是P型双面抛光硅片，厚度小于150μm，可选的，厚度小于90μm；电阻率小于7Ω·cm；所述硅片在进入腔室前进行如下处理步骤，包括：
(1)硅片清洗，采用标准的RCA工艺清洗硅片，具体步骤如下：
1)将所述硅片依次用去离子水、丙酮、酒精超声清洗10～15min，去除所述硅片表面的有机物。
2)置于RCAI(NH4OH:H2O2：H2O＝(1～3)：(1～3)：(3～8))溶液中，70℃水浴8～15min，去除有机杂质、金属离子和颗粒玷污。
3)在3％～8％的HF中漂洗1～5min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层。
4)置于RCAII(NH4OH:H2O2：H2O＝(1～3)：(1～3)：(3～8))溶液中，70℃水浴，去除金属离子Al、Fe、Ni、Na。
5)在在1％～3％的HF中漂洗1～5min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层。
(2)用氮气吹干硅片，放置备用的反应器腔室中进行沉积镀膜。
进一步的，在S5步骤中，沉积采用等离子体增强化学气相(PECVD)进行沉积，另外，还可以选择物理气相沉积(PVD)。在PECVD成膜的原理如下：
(1)在真空下，电子在高频电场中获得能量，碰撞含氧的第一气体、含硅和氢的第二气体。使气体激发、分解形成等离子体，产生各种薄膜生长基团。
(2)在辉光放电过程中，各基团之间进一步发生化学反应，最后到达硅片表面的基团主要有SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团。
(3)基团到达硅片表面后，发生一系列变化，主要有吸附、反应、扩散、脱离等过程。吸附的基元在硅片表面发生迁移，找到一个稳定的位置，实现薄膜的生长，生成包含SiOx:H(x＝0～2)的沉积物薄膜。
在所述反应器腔室中进行钝化膜层沉积过程中，先要在腔室开机前进行腔室除杂，但是由于气体抽真空排除杂质比较困难，总会有一些残留的气体，本技术方案巧妙利用杂质气体在反应器空腔中极难彻底抽干净的现状，通过通入含氧的所述第一气体充入反应器腔室，进行杂质稀释后排空，也就是说，可控的利用向反应器腔室通含氧的所述第一气体后抽真空，使杂质气体与含氧的所述第一气体充分混合，稀释杂质气体浓度，再将悬浮在反应器腔室中的含氧的所述第一气体和杂质气体排除，而反应器内壁由于附着的含氧的所述第一气体与反应器内壁的吸附作用；从而留存在反应器腔室中。再通过PECVD沉积反应，使含氧的第一气体和含硅的第二气体活化，在沉积反应过程中形成基团，并沉积到所述硅片的表面，最终形成SiOx:H沉积物，并随着反应器中含氧的第一气体的消耗，反应生成的SiOx:H沉积物逐渐减少，从而在靠近所述硅片的一侧向所述远离硅片的一侧形成了含有SiOx:H物质梯度减少的钝化膜层，有利于改善硅片表面钝化效果，并提升电池短路电流密度。
在一些实施例中，提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室中的气压为小于200Pa，具体的，提供所述第一气体到所述反应器腔室中，保持10s～60s，然后对所述反应器腔室进行抽真空，将所述反应器腔室的气压降至0.1Pa以下，然后提供包含硅和氢的第二气体到所述反应器腔室中；以及依次将含有氢氧的沉积物沉积到所述硅片的表面后再将含有氢硅的沉积物沉积到所述硅片的表面，形成氧含量梯度减少的钝化膜层。在沉积反应过程中，通过所述第一气体与所述第二气体进行等离子气相沉积，使提供的所述第一气体和所述的第二气体发生分解反应，分解生成SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团，然后这些基团沉积到硅片表面，并在硅片表面生成SiOx:H(x＝0～2)沉积物，并最终形成包含有氧原子的钝化膜层。因为提供的所述第一气体和所述第二气体是在沉积反应过程中同时分解并沉积到硅片表面的，因此，在钝化膜层的形成初期，钝化膜层与硅片表面接触的部分中的氧原子含量较高，从而在硅片表面生成包含SiOx:H(x＝0～2)沉积物，随着反应器腔室中的氧原子的逐渐减少，因此在后续沉积过程中，钝化膜层中氧原子的含量逐渐减少，从而在远离硅片表面的钝化膜层中，钝化膜层的主要成分为SiH、SiH2、SiH3化合物，最终在钝化膜层中，从靠近硅片表面到远离硅片表面中氧含量呈现梯度减少的分布。因为在硅片上的硅界面出现了SiOx:H沉积物，使得硅片表面得到了有效的钝化，又实现了氧含量逐步减少的过度层,使得电池性能得到了优化，提升了电池的光电转换效率和电池的稳定性。
在一些实施例中，提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室后，所述反应器腔室的气体压强为20-100Pa。具体的，因为在所述反应器沉积腔室中，真空度能够影响反应基团间碰撞几率和它们在腔室的滞留时间，反应器腔室的气压高于100Pa容易在钝化膜层中形成(SiH2)n聚合物，大大降低非晶硅薄膜的质量，不利于钝化膜层的均匀性。
在一些实施例中，所述含氧的第一气体为H2O、NO、NO2。可选的，所述第一气体为H2O。具体的，在所述反应器腔室进行沉积反应过程中，所述第一气体中的H、O、OH基团与硅片能够产生SiOx:H(x＝0～2)沉积物，最终形成包含SiOx:H(x＝0～2)钝化膜层，并随着反应器中含氧的第一气体的消耗，反应生成的SiOx:H沉积物逐渐减少，从而在靠近硅片的一侧向远离硅片的一侧形成了含有SiOx:H沉积物梯度减少的钝化膜层，有利于改善硅片表面钝化效果，并提升电池短路电流密度。
在一些实施例中，硅和氢的所述第二气体包括SiH4或Si2H6，或SiH4和H2的混合气体，或Si2H6和H2的混合气体。所述硅和氢的所述第二气体在反应器腔室中的压力为10～200Pa。可选的，包含硅和氢的所述第二气体中所述硅占所述第二气体的质量为3％～8％。在PECVD气相沉积过程中，通过控制包含硅和氢的所述第二气体中所述硅占所述第二气体的质量为3％～8％，避免较低SiH4沉积使薄膜晶化，减少钝化膜层外延生长，同时超过8％的SiH4沉积会导致薄膜沉积速率过大，不易控制钝化膜层的沉积过程，降低钝化膜层的质量，影响电池效率。
在一些实施例中，在提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室之前，所述反应器腔室的气压小于0.1Pa。在一些实施例中，在提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室之前，先将氢气充入所述反应器腔室，然后再进行抽真空到所述反应器腔室的气压小于0.1Pa。通过在提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室之前充入氢气，能够将反应器腔室中的杂质气体排出，有效降低反应器腔室的杂质对沉积成膜的影响。
在一些实施例中，提供包含氧的所述第一气体结束后，将所述反应器腔室进行抽真空，使所述反应器腔室的真空度小于0.1Pa。具体的，使所述反应器腔室的真空度小于0.1Pa，将悬浮于腔室中的含氧的所述第一气体排除所述反应器腔室，而经过抽真空后，保留了反应器腔室内壁吸附的所述第一气体，此部分被吸附的所述第一气体与提供的包含硅和氢的第二气体被等离子气相沉积到硅片表面，从而在硅片表面的钝化膜层中形成了氧原子的梯度掺杂，降低钝化膜层的缺陷，提升钝化膜的光透过率。
在一些实施例中，提供一种硅异质节太阳能电池，如图2所示，硅异质节太阳能电池1，包括钝化膜层4，钝化膜层4中的SiOx:H沉积物2的含量为由靠近硅片3的一侧向远离硅片3的一侧梯度减少，并且在靠近硅片3的一侧氧的质量含量小于1％。
在一些实施例中，提供一种硅异质节太阳能电池，如图2所示，硅异质节太阳能电池1，包括，在硅片3正面依次形成钝化层4，N型非晶硅层5，正面透明导电层7，以及在正面透明导电层7上的正面金属电极8；在硅片3背面依次形成钝化层4，P型非晶硅层6,背面透明导电层7以及在背面透明导电层7上的背面金属电极8。其中，钝化膜层4中的SiOx:H沉积物2的含量为由靠近硅片3的一侧向远离硅片3的一侧梯度减少，并且在靠近硅片3的一侧氧的质量含量小于1％。
通过利用含氧的第一气体和含硅和氢的第二气体在电池表面形成SiOx:H沉积物，在硅异质节太阳能电池片上形成氧含量在靠近硅片表面的一侧向远离硅片表面的一侧梯度减少的钝化膜层，使钝化膜层中的氧含量呈梯度减少分布，这样既保证了硅片上硅界面实现了SiOx:H钝化，又实现了氧含量逐步减少的过度层,使电池性能得到了优化，提升了电池的光电转换效率和电池的稳定性。
实施例1
S1提供长宽为158mm*158mm，厚度为150μm的N型抛光硅片，经过硅片清洗(采用标准的RCA工艺清洗硅片，将所述硅片依次用去离子水、丙酮、酒精超声清洗10min，去除所述硅片表面的有机物)、除杂(将所述硅片置于RCAI(NH4OH:H2O2：H2O＝1：1：3)的溶液中，70℃水浴8min)，去除有机杂质、金属离子和颗粒玷污，在3％的HF中漂洗1min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层，置于RCAIINH4OH:H2O2：H2O＝(1：1：3)的溶液中，70℃水浴，去除金属离子Al、Fe、Ni、Na，在在1％的HF中漂洗1min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层、氮气吹干后，转移到反应器腔室中，反应器腔室的真空度为0.1Pa。
S2提供H2O(气态)到所述反应器腔室中，H2O在反应器腔室压力为20Pa，维持通H2O压力10s，使反应器腔室内壁上附着H2O分子，然后抽空，将反应器腔室气压降至0.1Pa。
S3提供SiH4和H2的混合气体到所述反应器腔室中，并保持反应器腔室的压力为50Pa，其中硅的质量浓度为3％。
S4通过PECVD系统的电源将SiH4与附着在反应器腔室壁上的H2O进行等离子气相沉积，沉积时间为60s，等离子气相沉积过程中首先分解生成SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团，然后SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团沉积到硅片表面，在硅片表面形成包含SiOx:H(x＝0～2)的沉积物薄膜，而随着H2O分子被逐步的消耗，将形成氧原子浓度梯度变化的钝化膜层。具体电性能测试见表1。
实施例2
S1提供长宽为158mm*158mm，厚度为90μm的P型抛光硅片，经过硅片清洗(采用标准的RCA工艺清洗硅片，将所述硅片依次用去离子水、丙酮、酒精超声清洗15min，去除所述硅片表面的有机物)、除杂(置于RCAI(NH4OH:H2O2：H2O＝1：2：5)的溶液中，70℃水浴8min)，去除有机杂质、金属离子和颗粒玷污，在3％的HF中漂洗5min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层，置于RCAII为NH4OH:H2O2：H2O＝(1：3：8)的溶液中，70℃水浴，去除金属离子Al、Fe、Ni、Na，在在3％的HF中漂洗5min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层、氮气吹干后，转移到反应器腔室中，反应器腔室的真空度为0.1Pa。
S2提供H2O(气态)到所述反应器腔室中，H2O在反应器腔室压力为200Pa，维持通H2O压力60s，使反应器腔室内壁上附着H2O分子，然后抽空，将反应器腔室气压降至0.1Pa。
S3提供Si2H6和H2的混合气体到所述反应器腔室中，并保持反应器腔室的压力为50Pa，其中硅的质量浓度为8％。
S4通过PECVD系统的电源将SiH4与附着在反应器腔室壁上的H2O进行等离子气相沉积，沉积时间为60s，等离子气相沉积过程中首先分解生成SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团，然后SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团沉积到硅片表面，在硅片表面形成包含SiOx:H(x＝0～2)的沉积物薄膜，而随着H2O分子被逐步的消耗，将形成氧原子浓度梯度变化的钝化膜层。具体电性能测试见表1。
实施例3
S1提供长宽为158mm*158mm，厚度为150μm的N型抛光硅片，经过硅片清洗(采用标准的RCA工艺清洗硅片，将所述硅片依次用去离子水、丙酮、酒精超声清洗15min，去除所述硅片表面的有机物)、除杂(置于RCAI(NH4OH:H2O2：H2O＝3：1：3)的溶液中，70℃水浴8min)去除有机杂质、金属离子和颗粒玷污，在1％的HF中漂洗5min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层，置于RCAII为NH4OH:H2O2：H2O＝(3：3：8)溶液中，70℃水浴，去除金属离子Al、Fe、Ni、Na，在在3％的HF中漂洗5min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层、氮气吹干后，转移到反应器腔室中，反应器腔室的真空度为0.1Pa。
S2提供H2O(气态)到所述反应器腔室中，H2O在反应器腔室压力为50Pa，维持通H2O压力30s，使反应器腔室内壁上附着H2O分子，然后抽空，将反应器腔室气压降至0.1Pa。
S3提供SiH4和H2的混合气体到所述反应器腔室中，并保持反应器腔室的压力为50Pa，其中硅的质量浓度为5％。。
S4通过PECVD系统的电源将SiH4与附着在反应器腔室壁上的H2O进行等离子气相沉积，沉积时间为60s，等离子气相沉积过程中首先分解生成SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团，然后SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团沉积到硅片表面，在硅片表面形成包含SiOx:H(x＝0～2)的沉积物薄膜，而随着H2O分子被逐步的消耗，将形成氧原子浓度梯度变化的钝化膜层。具体电性能测试见表1。
实施例4
S1提供长宽为158mm*158mm，厚度为90μm的P型抛光硅片，经过硅片清洗(采用标准的RCA工艺清洗硅片，将所述硅片依次用去离子水、丙酮、酒精超声清洗13min，去除所述硅片表面的有机物)、除杂(置于RCAI(NH4OH:H2O2：H2O＝3：1：3)的溶液中，70℃水浴8min)，去除有机杂质、金属离子和颗粒玷污，在1％的HF中漂洗5min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层，置于RCAII为NH4OH:H2O2：H2O＝(3：3：8)溶液中，70℃水浴，去除金属离子Al、Fe、Ni、Na，在在3％的HF中漂洗3min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层、氮气吹干后，转移到反应器腔室中，反应器腔室的真空度为0.1Pa。
S2提供H2O(气态)到所述反应器腔室中，H2O在反应器腔室压力为100Pa，维持通H2O压力30s，使反应器腔室内壁上附着H2O分子，然后抽空，将反应器腔室气压降至0.1Pa。
S3提供SiH4和H2的混合气体到所述反应器腔室中，并保持反应器腔室的压力为10Pa，其中硅的质量浓度为3％。。
S4通过PECVD系统的电源将SiH4与附着在反应器腔室壁上的H2O进行等离子气相沉积，沉积时间为60s，等离子气相沉积过程中首先分解生成SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团，然后SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团沉积到硅片表面，在硅片表面形成包含SiOx:H(x＝0～2)的沉积物薄膜，而随着H2O分子被逐步的消耗，将形成氧原子浓度梯度变化的钝化膜层。具体电性能测试见表1。
实施例5
S1提供长宽为158mm*158mm，厚度为150μm的N型抛光硅片，经过硅片清洗(采用标准的RCA工艺清洗硅片，将所述硅片依次用去离子水、丙酮、酒精超声清洗13min，去除所述硅片表面的有机物)、除杂(置于RCAI(NH4OH:H2O2：H2O＝3：1：3)的溶液中，70℃水浴8min)，去除有机杂质、金属离子和颗粒玷污，在1％的HF中漂洗5min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层，置于RCAII为NH4OH:H2O2：H2O＝(3：3：8)的溶液中，70℃水浴，去除金属离子Al、Fe、Ni、Na，在在3％的HF中漂洗3min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层、氮气吹干后，转移到反应器腔室中，反应器腔室的真空度为0.1Pa。
S2提供NO(气态)到所述反应器腔室中，NO在反应器腔室压力为20Pa，维持通NO压力30s，使反应器腔室内壁上附着NO分子，然后抽空，将反应器腔室气压降至0.1Pa。
S3提供Si2H6和H2的混合气体到所述反应器腔室中，并保持反应器腔室的压力为10Pa，其中反应器腔室中保持Si的占比为3％。
S4通过PECVD系统的电源将SiH4与附着在反应器腔室壁上的NO进行等离子气相沉积，沉积时间为60s，等离子气相沉积过程中首先分解生成SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团，然后SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团沉积到硅片表面，在硅片表面形成包含SiOx:H(x＝0～2)的沉积物薄膜，而随着NO分子被逐步的消耗，将形成氧原子浓度梯度变化的钝化膜层。具体电性能测试见表1。
实施例6
S1提供长宽为158mm*158mm，厚度为150μm的N型抛光硅片，经过硅片清洗(采用标准的RCA工艺清洗硅片，将所述硅片依次用去离子水、丙酮、酒精超声清洗14min，去除所述硅片表面的有机物)、除杂(置于RCAI(NH4OH:H2O2：H2O＝3：1：3)的溶液中，70℃水浴8min)，去除有机杂质、金属离子和颗粒玷污，在1％的HF中漂洗5min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层，置于RCAII为NH4OH:H2O2：H2O＝(3：3：8)溶液中，70℃水浴，去除金属离子Al、Fe、Ni、Na，在在3％的HF中漂洗2min，去除RCAI溶液形成的表面氧化层、氮气吹干后，转移到反应器腔室中，反应器腔室的真空度为0.1Pa。
S2提供NO2(气态)到所述反应器腔室中，NO2在反应器腔室压力为20Pa，维持通NO2压力30s，使反应器腔室内壁上附着NO2分子，然后抽空，将反应器腔室气压降至0.1Pa。
S3提供SiH4到所述反应器腔室中，并在反应器腔室中保持SiH4压力为50Pa，其中反应器腔室中保持Si的占比为5％。
S4通过PECVD系统的电源将SiH4与附着在反应器腔室壁上的N2O进行等离子气相沉积，沉积时间为60s，等离子气相沉积过程中首先分解生成SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团，然后SiH、SiH2、SiH3、O、OH、H基团沉积到硅片表面，在硅片表面形成包含SiOx:H(x＝0～2)的沉积物薄膜，而随着NO2分子被逐步的消耗，将形成氧原子浓度梯度变化的钝化膜层。具体电性能测试见表1。
对比例1
S1提供长宽为158mm*158mm，厚度为150μm的硅片到反应器腔室中，反应器腔室的真空度为0.1Pa。
S2提供SiH4到所述反应器腔室中，反应器腔室的压力为50Pa，其中反应器腔室中保持Si的占比为10％。
S3通过PECVD系统，进行等离子气相沉积反应，在所述硅片的表面形成SiH、SiH2、SiH3沉积物，沉积时间为60S，形成钝化膜层。具体电性能测试见表1。
对比例2
S1提供长宽为158mm*158mm，厚度为90μm的硅片到反应器腔室中，反应器腔室的真空度为0.05Pa。
S2提供SiH4和H2到所述反应器腔室中，反应器腔室的压力为100Pa，其中反应器腔室中保持Si的占比为2％。
S3通过PECVD系统，进行等离子气相沉积反应，在所述硅片的表面形成SiH、SiH2、SiH3沉积物，形成钝化膜层。具体电性能测试见表1。
表1 (辐照度：1000w/m2)
Figure BDA0002077621550000141
通过利用包含氧的第一气体沉积到硅片表面，在硅异质节太阳能电池片上形成氧含量在靠近硅片表面的一侧向远离硅片表面的一侧逐渐减少的钝化膜层，如表1所示，使钝化膜层中的氧含量呈梯度分布，这样既保证了硅片上硅界面实现了SiOx:H钝化，又实现了氧含量逐步减少的过度层,使电池性能得到了优化，提升了电池的光电转换效率和电池的稳定性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供硅片到反应器腔室中；
提供包含氧的第一气体到所述反应器腔室中，用于将含氧的所述第一气体分子附着到所述反应器腔室内壁上；
对所述反应器腔室进行抽真空至气压小于0.1Pa；
提供包含硅和氢的第二气体到所述反应器腔室中；
以及，依次将含有氢氧的基团，或将含氧基团和含氢基团进行沉积，再将含有氢的基团继续沉积，从而在硅片表面形成氧含量由靠近所述硅片的一侧向远离所述硅片的一侧梯度减少的钝化膜层。
2.根据权利要求1所述硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室中的气压为小于200Pa。
3.根据权利要求1所述硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，提供包含硅和氢的所述第二气体到所述反应器腔室中的气压为20Pa-100Pa。
4.根据权利要求1所述硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述含氧的所述第一气体为H2O、NO、NO2中的至少一种。
5.根据权利要求1所述硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，硅和氢的所述第二气体包括SiH4和H2的混合气体，或Si2H6和H2的混合气体。
6.根据权利要求1所述硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包含硅和氢的所述第二气体中，所述硅的质量占所述第二气体的质量比为3％～8％。
7.根据权利要求1所述硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，在提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室之前，所述反应器腔室的气压小于0.1Pa。
8.根据权利要求1所述硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，在提供包含氧的所述第一气体到所述反应器腔室之前，先将氢气充入所述反应器腔室，然后再进行抽真空到所述反应器腔室的气压小于0.1Pa。
9.一种如权利要求1-9任意一项所述制备方法制备的硅异质结太阳能电池，包括钝化膜层，其特征在于，所述钝化膜层中的氧含量为由靠近所述硅片的一侧向远离所述硅片的一侧梯度减少，并且在靠近所述硅片的一侧氧的质量含量小于1％。
10.根据权利要求9所述硅异质结太阳能电池，其特征在于，包括，
在所述硅片正面依次形成所述钝化层，N型非晶硅层，正面透明导电层，以及在所述正面透明导电层上的正面金属电极；
在所述硅片背面依次形成所述钝化层，P型非晶硅层,背面透明导电层以及在所述背面透明导电层上的背面金属电极。
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