CN117410386B - 具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，其首先在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层，然后继续依次循环脉冲通入由铝源前驱体以及硅烷封端剂构成的混合气体以及氧源，并在混合气体以及氧源的通入间隙使用吹扫气进行吹扫，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层，对得到的第二钝化层进行加热，从而得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。通过本发明中的方法制备得到的具有陷光结构的叠层钝化层，可以同时提高太阳能电池的稳定性和效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法。
背景技术
晶硅电池是一种太阳能电池，利用晶体硅的半导体性质将光能转化为电能。它的结构主要由P型硅层和N型硅层构成的PN结组成。当光照到达PN结时，光子被吸收，产生电流。晶硅电池广泛应用于太阳能发电系统和家庭光伏系统等领域。
晶硅电池的钝化层是指在晶硅表面形成的一层氧化物薄膜，其主要作用是保护晶硅表面免受环境中的氧气、水分和其他有害物质的侵蚀，同时可以提供更好的电荷传输和集电效率。钝化层的存在可以减少表面缺陷和电子-空穴复合的可能性，从而提高晶硅电池的性能和稳定性。
钝化层还可以影响晶硅电池的光吸收和光电转换效率。通过调整钝化层的厚度和表面结构，可以控制光的传输和散射，从而优化光电转换过程。
目前钝化层通常包括热氧化法、化学氧化法、氧化－还原气相沉积法以及原子层沉积法等。其中相对于传统的沉积方法，原子层沉积（ALD）具有更高的精确性、更好的均匀性和致密性，以及更广泛的适用性和拓展性。
然而，现有技术中采用原子层沉积方法制备得到的钝化层通常为平滑致密的结构，因此光线在照射到钝化层之后则会被钝化层反射一部分，导致被晶硅电池吸收的部分减少，影响了光电转化效率。现有技术中，为了尽可能减少钝化膜的反射率对于晶硅电池的影响，通常会使用抗反射涂层的加入减少钝化层的反射。
例如公开号为CN117153902A 的专利公开了一种局部隧穿氧化钝化接触的TOPCon电池，其包括n型硅片、n型硅片的底端依次设置有第一隧穿层、n型掺杂多晶硅层以及背电极；n型硅片的顶部依次设置有p型掺杂单晶硅层、钝化层以及减反层。然而此类方式通常实现步骤较为复杂，需要多步沉积工艺，因而降低了晶硅电池的生产效率。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的钝化层存在反射率过高，影响晶硅电池光电转化效率，同时为了在钝化层表面沉积减反层则需要多步沉积，降低了晶硅电池的生产效率的缺陷，因此提供了一种具有陷光结构的叠层钝化层的制备方法以克服上述缺陷。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明首先提供了具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内依次循环脉冲通入铝源前驱体以及氧源，并在铝源以及氧源的通入间隙使用吹扫气进行吹扫，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层；
步骤（S.3）：向原子层沉积反应仓内依次循环脉冲通入由铝源前驱体以及硅烷封端剂构成的混合气体以及氧源，并在混合气体以及氧源的通入间隙使用吹扫气进行吹扫，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层；
步骤（S.4）：对得到的第二钝化层进行加热，使得封端剂分解，从而得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。
现有技术中在通过使用原子层沉积技术制备氧化铝钝化层的过程中，铝源前驱体以及氧前驱体在向原子层沉积反应仓中通入的过程中都是采用饱和吸附的方式附着在待沉积的衬底表面，因此通过原子层沉积技术生长的薄膜具有极好的均匀性和致密性。这确保了氧化铝钝化层具备良好的高电阻特性，从而防止了电子的散射和损耗，同时能够阻止反向电流的流动，提高太阳能电池的稳定性和效率。然而致密且均匀的氧化铝膜的反射率较高，因而不利于晶硅电池太阳光线的吸收，从而导致光电效率的下降。
为了提升钝化膜对于光线的吸收率，常见的一种方式是利用溶胶凝胶法制备钝化膜，然而通过溶胶凝胶法制备得到的氧化铝薄膜具有厚度难以控制，且钝化膜中存在较多缺陷的问题，这严重影响了对于晶硅电池的钝化效果。
本发明针对以上技术问题，对现有的原子层沉积技术制备氧化铝钝化层的方法进行了创造性的改进。
首先，本发明通过传统的原子层沉积技术使用铝源以及氧源首先制备得到一层致密且均匀的第一钝化层，从而有效防止电子的散射和损耗，提升了太阳能电池的稳定性以及效率。
其次，本申请在第一钝化层的表面继续采用原子层沉积技术沉积第二钝化层。与第一钝化层的沉积过程不同的是，本申请在沉积第二钝化层的过程中还随着铝源前驱体一同通入了一定量的硅烷封端剂，其能够与铝源前驱体一起针对待沉积工件表面的羟基发生竞争反应。与铝源前驱体不同的是：铝源前驱体在与羟基反应后仍然保持较强的反应活性，因此能够与后续通入的氧源（例如水）继续反应，从而继续水解形成羟基，从而不断往复形成氧化铝钝化层。而本申请中通入的硅烷封端剂其虽然能够与羟基反应，然而在反应结束后，其无法进一步与氧源反应生成羟基，因此硅烷封端剂的加入有效阻止了位于该位点后续氧化铝的形成。导致在后续的沉积过程中第二钝化层的表面粗糙度能够大幅提升，进而实现了陷光结构的形成。
因此，本发明通过创造性地在半导体衬底的表面依次沉积光滑的第一钝化层以及具有粗糙结构的第二钝化层，从而实现了对于电子的良好的阻隔性能，提高了太阳能电池的稳定性和效率。并且，由于第二钝化层表面粗糙的陷光结构的产生减少了光线在钝化层表面的反射，进而有利于晶硅电池太阳光线的吸收，从而导致光电效率的提升。
作为优选，所述步骤（S.1）中控制原子层沉积反应仓温度为200-250℃，气压低于30 mTorr。
作为优选，所述步骤（S.2）中铝源前驱体流量为10~50 sccm，脉冲时间为3~7s；
所述氧源流量为10~50 sccm，脉冲时间为3~7s；
所述吹扫气的流量为100-1000sccm，吹扫时间为3~15s。
作为优选，所述步骤（S.2）中循环脉冲次数为20~50次。
作为优选，所述步骤（S.3）中硅烷封端剂的流量占混合气体的百分比为5~10%。
本申请中硅烷封端剂能够与铝源前驱体竞争反应，并与待沉积工件表面的羟基发生反应。通过控制硅烷封端剂的流量比例，可以控制硅烷封端剂与铝源前驱体的反应速率，从而控制第二钝化层的形成速率。并且，通过控制硅烷封端剂的流量，可以调控第二钝化层的表面粗糙度。
较高的硅烷封端剂流量可以增加第二钝化层的表面粗糙度，从而增加光的吸收程度并减少反射损失，从而提高太阳能电池的能量转换效率，但占混合气体中过量的硅烷封端剂可能会导致第二钝化层表面结构的不稳定性以及厚度的下降。而较低的硅烷封端剂流量难以控制表面粗糙度达到适当范围，从而导致第二钝化层表面陷光效果下降的缺陷，无法实现最佳的光吸收和功率转换效率。
因此，本发明将硅烷封端剂的流量设置为混合气体的5~10%的百分比可以有效控制反应竞争、阻止后续光滑氧化铝膜的形成、调控表面粗糙度，从而优化太阳能电池的性能。这种设置能够提高太阳能电池的稳定性、光电转换效率和长期使用性能。
作为优选，所述步骤（S.3）中混合气体的总流量为10-100sccm，脉冲时间为3~7s；
所述氧源流量为10~50 sccm，脉冲时间为3~7s；
所述吹扫气的流量为100-1000sccm，吹扫时间为3~15s。
作为优选，所述硅烷封端剂包括一氯硅烷、三甲基氯硅烷、苯基二甲基氯硅烷、二甲基十八烷基氯硅烷、三甲基甲氧基硅烷中的一种或多种的组合。
本发明选择的硅烷封端剂中的硅原子具有活泼的化学反应活性，可以与其他化合物发生化学反应。在沉积过程中，硅烷封端剂能够与待沉积工件表面的羟基发生反应，将表面羟基封住，阻止后续氧化反应的进行。
作为优选，所述步骤（S.3）中循环脉冲次数为20~30次。
作为优选，所述铝源前驱体为三甲基铝；
所述氧源为水、氧气、臭氧以及过氧化氢中的任意一种；
所述吹扫气为氮气、氩气、氦气中的任意一种。
作为优选，所述步骤（S.4）中加热温度为300~350℃，加热时间为30~60min。
本申请中步骤（S.4）中通过将第二钝化层在300~350℃进行加热，该加热处理能够促进反应，使硅烷封端剂分解和移除表面。这有助于减少不完全反应产物和不良杂质的存在，提高太阳能电池的纯度和性能。
同时，在该温度下能够对第一钝化层以及第二钝化层进行退火处理，从而能够优化其两者内部的晶界分布结构从而有助于进一步降低电子在晶界处的散射和阻碍，提高电子的传输效率。并且，还可以改善钝化层和基片之间的晶格匹配性，钝化层的晶格会与基片的晶格更好地匹配，减少晶格不匹配引起的缺陷和应力，有助于提高太阳能电池的长期稳定性和性能。
最后，适当的加热温度和时间能够使钝化层形成更为均匀、致密的结构，减少钝化层中的孔隙和缺陷，从而提高太阳能电池的耐久性和效率。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过制备一层致密且均匀的第一钝化层，可以有效地阻止电子的散射和损耗，从而提升太阳能电池的稳定性和效率。其次，在第一钝化层的表面继续沉积具有粗糙结构的第二钝化层，通过添加硅烷封端剂，可以控制反应过程，阻止后续氧化铝的形成。由于第二钝化层表面粗糙的陷光结构的产生，能够减少光线在钝化层表面的反射，从而提高太阳能电池对于太阳光的吸收率，进一步提高光电效率。因此，通过这种方法制备具有陷光结构的叠层钝化层，可以同时提高太阳能电池的稳定性和效率。
附图说明
图1为本发明实施例中具有陷光结构的叠层钝化结构的制备流程图。
图2为本发明对比例1中钝化结构的制备流程图。
图3为本发明对比例2中具有陷光结构的钝化结构的制备流程图。
图4为本发明对比例5中具有陷光结构的叠层钝化结构的制备流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓内，对原子层沉积反应仓进行抽真空以及升温处理，直至原子层沉积反应仓温度为220℃，气压低于30 mTorr；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在半导体衬底表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入三甲基铝气体，脉冲时间为5s，使得三甲基铝与半导体衬底表面的羟基反应形成氧化铝，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环30次后，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层；
步骤（S.3）：向原子层沉积反应仓内以30sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在第一钝化层表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以50sccm的流量脉冲通入由三甲基铝以及二甲基十八烷基氯硅烷构成的混合气体，其中二甲基十八烷基氯硅烷的流量占混合气体的百分比为5%，脉冲时间为5 s，使得三甲基铝与第一钝化层表面的羟基反应形成氧化铝，同时二甲基十八烷基氯硅烷对个别第一钝化层表面的羟基进行封端，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环25次后，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层；
步骤（S.4）：对得到的第二钝化层在30℃加热40min，使得二甲基十八烷基氯硅烷的有机基团分解，从而得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。
实施例2
具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓内，对原子层沉积反应仓进行抽真空以及升温处理，直至原子层沉积反应仓温度为220℃，气压低于30 mTorr；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在半导体衬底表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入三甲基铝气体，脉冲时间为5s，使得三甲基铝与半导体衬底表面的羟基反应形成氧化铝，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环30次后，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层；
步骤（S.3）：向原子层沉积反应仓内以30sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在第一钝化层表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以50sccm的流量脉冲通入由三甲基铝以及二甲基十八烷基氯硅烷构成的混合气体，其中二甲基十八烷基氯硅烷的流量占混合气体的百分比为8%，脉冲时间为5 s，使得三甲基铝与第一钝化层表面的羟基反应形成氧化铝，同时二甲基十八烷基氯硅烷对个别第一钝化层表面的羟基进行封端，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环25次后，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层；
步骤（S.4）：对得到的第二钝化层在30℃加热40min，使得二甲基十八烷基氯硅烷的有机基团分解，从而得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。
实施例3
具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓内，对原子层沉积反应仓进行抽真空以及升温处理，直至原子层沉积反应仓温度为220℃，气压低于30 mTorr；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在半导体衬底表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入三甲基铝气体，脉冲时间为5s，使得三甲基铝与半导体衬底表面的羟基反应形成氧化铝，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环30次后，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层；
步骤（S.3）：向原子层沉积反应仓内以30sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在第一钝化层表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以50sccm的流量脉冲通入由三甲基铝以及二甲基十八烷基氯硅烷构成的混合气体，其中二甲基十八烷基氯硅烷的流量占混合气体的百分比为10%，脉冲时间为5 s，使得三甲基铝与第一钝化层表面的羟基反应形成氧化铝，同时二甲基十八烷基氯硅烷对个别第一钝化层表面的羟基进行封端，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环25次后，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层；
步骤（S.4）：对得到的第二钝化层在30℃加热40min，使得二甲基十八烷基氯硅烷的有机基团分解，从而得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。
实施例4
具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓内，对原子层沉积反应仓进行抽真空以及升温处理，直至原子层沉积反应仓温度为200℃，气压低于30 mTorr；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内以50 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为3 s，使得水蒸气在半导体衬底表面饱和吸附，随后以流量为800sccm的氮气吹扫5 s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以50 sccm的流量脉冲通入三甲基铝气体，脉冲时间为3s，使得三甲基铝与半导体衬底表面的羟基反应形成氧化铝，随后以流量为800sccm的氮气吹扫5s，循环50次后，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层；
步骤（S.3）：向原子层沉积反应仓内以50 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为3s，使得水蒸气在第一钝化层表面饱和吸附，随后以流量为800sccm的氮气吹扫5s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以100sccm的流量脉冲通入由三甲基铝以及二甲基十八烷基氯硅烷、构成的混合气体，其中二甲基十八烷基氯硅烷的流量占混合气体的百分比为8%，脉冲时间为3s，使得三甲基铝与第一钝化层表面的羟基反应形成氧化铝，同时二甲基十八烷基氯硅烷对个别第一钝化层表面的羟基进行封端，随后以流量为800sccm的氮气吹扫5s，循环30次后，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层；
步骤（S.4）：对得到的第二钝化层在350℃加热30min，使得硅烷封端剂的有机基团分解，从而得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。
实施例5
具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓内，对原子层沉积反应仓进行抽真空以及升温处理，直至原子层沉积反应仓温度为250℃，气压低于30 mTorr；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内以10 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为7s，使得水蒸气在半导体衬底表面饱和吸附，随后以流量为100sccm的氮气吹扫15s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以10sccm的流量脉冲通入三甲基铝气体，脉冲时间为7s，使得三甲基铝与半导体衬底表面的羟基反应形成氧化铝，随后以流量为100sccm的氮气吹扫15s，循环20次后，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层；
步骤（S.3）：向原子层沉积反应仓内以10 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为7s，使得水蒸气在第一钝化层表面饱和吸附，随后以流量为100sccm的氮气吹扫3s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以10sccm的流量脉冲通入由三甲基铝以及三甲基氯硅烷构成的混合气体，其中三甲基氯硅烷的流量占混合气体的百分比为8%，脉冲时间为7s，使得三甲基铝与第一钝化层表面的羟基反应形成氧化铝，同时三甲基铝烷对个别第一钝化层表面的羟基进行封端，随后以流量为100sccm的氮气吹扫15s，循环20次后，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层；
步骤（S.4）：对得到的第二钝化层在300℃加热60min，使得三甲基铝的有机基团分解，从而得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。
对比例1
钝化结构的制备方法，如图2所示，其包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓内，对原子层沉积反应仓进行抽真空以及升温处理，直至原子层沉积反应仓温度为220℃，气压低于30 mTorr；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在半导体衬底表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入三甲基铝气体，脉冲时间为5s，使得三甲基铝与半导体衬底表面的羟基反应形成氧化铝，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环55次后，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的钝化层；
步骤（S.3）：对得到的第二钝化层在30℃退火40min，从而得到所述钝化层。
对比例2
具有陷光结构的钝化结构的制备方法，如图3所示，其包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓内，对原子层沉积反应仓进行抽真空以及升温处理，直至原子层沉积反应仓温度为220℃，气压低于30 mTorr；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内以30sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在半导体衬底表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以50sccm的流量脉冲通入由三甲基铝以及二甲基十八烷基氯硅烷构成的混合气体，其中二甲基十八烷基氯硅烷的流量占混合气体的百分比为5%，脉冲时间为5 s，使得三甲基铝与半导体衬底表面的羟基反应形成氧化铝，同时二甲基十八烷基氯硅烷对个别半导体衬底表面的羟基进行封端，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环55次后，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的钝化层；
步骤（S.3）：对得到的钝化层在30℃加热40min，使得二甲基十八烷基氯硅烷的有机基团分解，从而得到所述具有陷光结构的钝化层。
对比例3
具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓内，对原子层沉积反应仓进行抽真空以及升温处理，直至原子层沉积反应仓温度为220℃，气压低于30 mTorr；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在半导体衬底表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入三甲基铝气体，脉冲时间为5s，使得三甲基铝与半导体衬底表面的羟基反应形成氧化铝，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环30次后，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层；
步骤（S.3）：向原子层沉积反应仓内以30sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在第一钝化层表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以50sccm的流量脉冲通入由三甲基铝以及二甲基十八烷基氯硅烷构成的混合气体，其中二甲基十八烷基氯硅烷的流量占混合气体的百分比为2%，脉冲时间为5 s，使得三甲基铝与第一钝化层表面的羟基反应形成氧化铝，同时二甲基十八烷基氯硅烷对个别第一钝化层表面的羟基进行封端，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环25次后，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层；
步骤（S.4）：对得到的第二钝化层在30℃加热40min，使得二甲基十八烷基氯硅烷的有机基团分解，从而得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。
对比例4
具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓内，对原子层沉积反应仓进行抽真空以及升温处理，直至原子层沉积反应仓温度为220℃，气压低于30 mTorr；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在半导体衬底表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入三甲基铝气体，脉冲时间为5s，使得三甲基铝与半导体衬底表面的羟基反应形成氧化铝，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环30次后，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层；
步骤（S.3）：向原子层沉积反应仓内以30sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在第一钝化层表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以50sccm的流量脉冲通入由三甲基铝以及二甲基十八烷基氯硅烷构成的混合气体，其中二甲基十八烷基氯硅烷的流量占混合气体的百分比为15%，脉冲时间为5 s，使得三甲基铝与第一钝化层表面的羟基反应形成氧化铝，同时二甲基十八烷基氯硅烷对个别第一钝化层表面的羟基进行封端，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环25次后，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层；
步骤（S.4）：对得到的第二钝化层在30℃加热40min，使得二甲基十八烷基氯硅烷的有机基团分解，从而得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。
对比例5
具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，如图4所示，其包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓内，对原子层沉积反应仓进行抽真空以及升温处理，直至原子层沉积反应仓温度为220℃，气压低于30 mTorr；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在半导体衬底表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以30 sccm的流量脉冲通入三甲基铝气体，脉冲时间为5s，使得三甲基铝与半导体衬底表面的羟基反应形成氧化铝，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环30次后，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层；
步骤（S.3）：向原子层沉积反应仓内以30sccm的流量脉冲通入水蒸气，脉冲时间为5s，使得水蒸气在第一钝化层表面饱和吸附，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，吹扫结束后，向原子层沉积反应仓内以50sccm的流量脉冲通入由三甲基铝以及二甲基十八烷基氯硅烷构成的混合气体，其中二甲基十八烷基氯硅烷的流量占混合气体的百分比为5%，脉冲时间为5 s，使得三甲基铝与第一钝化层表面的羟基反应形成氧化铝，同时二甲基十八烷基氯硅烷对个别第一钝化层表面的羟基进行封端，随后以流量为500sccm的氮气吹扫10s，循环25次后，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层，第一钝化层与第二钝化层叠加后，得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。
性能测试：对实施例1~5以及对比例1~5中制备得到的钝化结构进行测试。
反射率测试：使用 AudioDev反射率测试仪测量钝化结构在380~580nm 波长范围内的反射率。
少子寿命：使用 Sinton 公司的 WCT120 型少子寿命测试仪分别测量钝化结构的少子寿命。
测试结果如下表1所示：
表1
。
从上表1中的数据可知，通过本发明中的方法制备得到的实施例1~5中的叠层钝化结构相较于对比例1中传统的氧化铝钝化膜而言其能够在保持较高少子寿命的前提下，有效降低钝化结构的反射率，从而有利于提升太阳能电池的光电转换率。
将实施例1与对比例2比较后我们发现，仅包含粗糙结构的钝化层虽然能够进一步降低其反射率，然而却会导致少子寿命的大幅下降，表明其钝化效果较差。
将实施例1与对比例2以及对比例3比较后我们发现，步骤（S.3）中硅烷封端剂的流量对于钝化结构的反射率以及少子寿命具有一定的影响。当硅烷封端剂的流量过小时，钝化结构的反射率下降不明显，而当硅烷封端剂的流量过高时则会导致钝化结构的少子寿命出现一定的下降。
将实施例1与对比例5比较后我们发现，第二钝化层形成后的加热步骤能够对钝化结构的反射率以及少子寿命均出现一定的提升。其原因在于，在该加热步骤温度下能够对第一钝化层以及第二钝化层进行退火处理，从而能够优化其两者内部的晶界分布结构从而有助于进一步降低电子在晶界处的散射和阻碍，提高电子的传输效率。并且，还可以改善钝化层和基片之间的晶格匹配性，钝化层的晶格会与基片的晶格更好地匹配，减少晶格不匹配引起的缺陷和应力，有助于提高太阳能电池的长期稳定性和性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（S.1）：提供一个半导体衬底，并将该半导体衬底置于原子层沉积反应仓；
步骤（S.2）：向原子层沉积反应仓内依次循环脉冲通入铝源前驱体以及氧源，并在铝源以及氧源的通入间隙使用吹扫气进行吹扫，从而在半导体衬底表面通过原子层沉积得到光滑的第一钝化层；
步骤（S.3）：向原子层沉积反应仓内依次循环脉冲通入由铝源前驱体以及硅烷封端剂构成的混合气体以及氧源，并在混合气体以及氧源的通入间隙使用吹扫气进行吹扫，从而在第一钝化层表面通过原子层沉积得到具有粗糙结构的第二钝化层；
所述步骤（S.3）中硅烷封端剂的流量占混合气体的百分比为5~10%；
步骤（S.4）：对得到的第二钝化层进行加热，使得硅烷封端剂分解，从而得到所述具有陷光结构的叠层钝化层。
2.根据权利要求1所述的具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，其特征在于，
所述步骤（S.1）中控制原子层沉积反应仓温度为200-250℃，气压低于30 mTorr。
3.根据权利要求1所述的具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，其特征在于，
所述步骤（S.2）中铝源前驱体流量为10~50 sccm，脉冲时间为3~7s；
所述氧源流量为10~50 sccm，脉冲时间为3~7s；
所述吹扫气的流量为100-1000sccm，吹扫时间为3~15s。
4.根据权利要求1或3所述的具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，其特征在于，
所述步骤（S.2）中循环脉冲次数为20~50次。
5.根据权利要求1所述的具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，其特征在于，
所述步骤（S.3）中混合气体的总流量为10-100sccm，脉冲时间为3~7s；
所述氧源流量为10~50 sccm，脉冲时间为3~7s；
所述吹扫气的流量为100-1000sccm，吹扫时间为3~15s。
6.根据权利要求1或5所述的具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，其特征在于，
所述硅烷封端剂包括一氯硅烷、三甲基氯硅烷、苯基二甲基氯硅烷、二甲基十八烷基氯硅烷、三甲基甲氧基硅烷中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1或5所述的具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，其特征在于，
所述步骤（S.3）中循环脉冲次数为20~30次。
8.根据权利要求1所述的具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，其特征在于，
所述铝源前驱体为三甲基铝；
所述氧源为水、氧气、臭氧以及过氧化氢中的任意一种；
所述吹扫气为氮气、氩气、氦气中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的具有陷光结构的叠层钝化结构的制备方法，其特征在于，
所述步骤（S.4）中加热温度为300~350℃，加热时间为30~60min。
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