太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用二氧化硅鈍化膜與氮化硅鈍化膜組成的疊層鈍化膜結(jié)構(gòu)，從而克服了氮化硅鈍化膜的界面缺陷密度高和硅氫鍵不穩(wěn)定的缺點，解決了二氧化硅鈍化膜金屬離子阻擋能力差，易吸附水氣，光的減反效果不好等缺點；并且將二氧化硅鈍化膜的厚度優(yōu)化為10-40納米，從而在保證光吸收率的基礎(chǔ)上極大的增加對硅材料電活性雜質(zhì)和表面缺陷的鈍化效果，使得光生載流子的表面復(fù)合速率明顯降低，可以使晶體硅的轉(zhuǎn)化效率提高0.3%。
【專利說明】太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電是當(dāng)前利用太陽能的主要方式之一，太陽能光伏發(fā)電因其清潔、安全、便利、高效等特點，已成為世界各國普遍關(guān)注和重點發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。因此，深入研究和利用太陽能資源，對緩解資源危機(jī)、改善生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。
[0003]太陽能電池級硅材料中含有大量的雜質(zhì)和缺陷，硅材料表面存在著很多未飽和的懸掛鍵，這些因素造成的少子復(fù)合，限制了晶體硅太陽能電池轉(zhuǎn)化效率的進(jìn)一步提高。
[0004]太陽能電池的有效少子壽命是由娃片體壽命和表面有效壽命共同決定的。在娃片厚度減薄時，表面的有效壽命遠(yuǎn)小于體壽命，此時的有效壽命主要由表面有效壽命決定，因此表面復(fù)合對有效少子壽命的影響非常明顯。而硅片表面態(tài)密度越高表面復(fù)合越嚴(yán)重，而制備優(yōu)質(zhì)的表面鈍化膜層可以減小表面的復(fù)合速率，提高表面光生載流子的收集率。
[0005]目前傳統(tǒng)太陽能電池工業(yè)化生產(chǎn)過程中，通常采用氧化制備的二氧化硅和化學(xué)氣相淀積的氮化硅兩種鈍化膜層。
[0006]其中，氮化硅鈍化膜是在晶體硅電池表面，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方法生長70-90納米厚的一層鈍化膜，該鈍化膜同時具有減少太陽光反射的作用。該種鈍化方式主要是利用氮化硅膜層具有很高的正電荷密度，根據(jù)電荷同性相斥的原理，限制少子空穴向電池表面遷移，從而實現(xiàn)鈍化的目的。
[0007]二氧化硅鈍化膜是在電池表面通過化學(xué)液氧化、熱氧化或等離子體增強(qiáng)氣相沉積等方法，生長100-130厚的二氧化硅層。該方法是利用太陽電池表面硅原子未被飽和的懸掛鍵和氧原子形成共價鍵，降低表面態(tài)密度達(dá)到表面鈍化的目的。
[0008]上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點為:
[0009]氮化硅鈍化膜沉積在硅片表面后，界面缺陷密度較高，影響整體鈍化效果。
[0010]二氧化硅鈍化膜的折射率較低(1.46左右)，對太陽光減反效果不及氮化硅鈍化膜；并且由于二氧化硅層正電荷密度很低，其場效應(yīng)鈍化效果也不如氮化硅鈍化膜好。
[0011]因此，有必要對現(xiàn)有的太陽能電池表面鈍化層進(jìn)行改進(jìn)。
實用新型內(nèi)容
[0012]本實用新型的目的在于提供一種太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)，以提高太陽能電池表面鈍化層的性能。
[0013]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)，包括:
[0014]二氧化硅鈍化膜，沉積在一晶體硅襯底上；
[0015]氮化硅鈍化膜，沉積在所述二氧化硅鈍化膜上；
[0016]其中，所述二氧化硅鈍化膜的厚度為10-40納米，所述氮化硅鈍化膜的厚度為45-75納米。
[0017]較佳地，所述二氧化硅鈍化膜的厚度為20-30納米。
[0018]較佳地，所述氮化硅鈍化膜的厚度為55-60納米。
[0019]較佳地，所述二氧化硅鈍化膜的折射率為1.4?1.46，所述氮化硅鈍化膜的折射率為2.0?2.3。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用二氧化硅+氮化硅的疊層膜結(jié)構(gòu)作為晶體硅表面的鈍化層，采用該鈍化層結(jié)構(gòu)可以集氮化硅正電荷的場鈍化及二氧化硅優(yōu)越的界面態(tài)鈍化于一身，同時兼顧晶硅電池表面對太陽光的減反效果，具體能達(dá)到如下效果:
[0021](I)本實用新型結(jié)合了二氧化硅和氮化硅兩種鈍化膜層的優(yōu)勢，克服了氮化硅鈍化膜的界面缺陷密度高和硅氫鍵不穩(wěn)定的缺點，解決了二氧化硅鈍化膜金屬離子阻擋能力差，易吸附水氣，光的減反效果不好等缺點；
[0022](2)本實用新型對二氧化硅層級氮化硅層厚度做了優(yōu)化設(shè)計，在保證光吸收率的基礎(chǔ)上極大的增加對硅材料電活性雜質(zhì)和表面缺陷的鈍化效果，使得光生載流子的表面復(fù)合速率明顯降低，可以使晶體硅的轉(zhuǎn)化效率提高0.3%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型一實施例提供的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實用新型一實施例提供的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型提出的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0026]請參閱圖1，圖1為本實用新型一實施例提供的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實用新型提供的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)包括:
[0027]二氧化硅鈍化膜102，沉積在一晶體硅襯底101上；該晶體硅襯底101已經(jīng)依次進(jìn)行了制絨、擴(kuò)散以及刻蝕工藝，即已經(jīng)做好了太陽能電池制備工藝中的沉積鈍化膜的準(zhǔn)備；二氧化硅鈍化膜102的厚度為10-40納米，并且，優(yōu)選地，二氧化硅鈍化膜102的厚度為20-30納米；二氧化硅鈍化膜102的折射率為1.46 ；
[0028]氮化硅鈍化膜103，沉積在所述二氧化硅鈍化膜102上；氮化硅鈍化膜103的厚度為45-75納米；優(yōu)選地，氮化硅鈍化膜103的厚度為55-60納米；氮化硅鈍化膜103的折射率為2.0?2.3。
[0029]其中，20_30nm厚的二氧化硅鈍化膜102可以保證良好的場效應(yīng)鈍化效果洗，并能較好的飽和硅表面的缺陷。同時，為了保證光的減反效果，氮化硅鈍化膜103的厚度為55_60nmo
[0030]并且，上述二氧化硅鈍化膜102是通過在太陽能電池制備工藝中增加熱氧化工藝制得的，該熱氧化工藝增加在刻蝕工藝與PECVD工藝之間；上述氮化硅鈍化膜103是通過PECVD工藝制得的。
[0031]本實用新型提供的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)結(jié)合了二氧化硅和氮化硅兩種鈍化膜層的優(yōu)勢，克服了氮化硅鈍化膜的界面缺陷密度高和硅氫鍵不穩(wěn)定的缺點，解決了二氧化硅鈍化膜金屬離子阻擋能力差，易吸附水氣，光的減反效果不好等缺點
[0032]請繼續(xù)參考圖2，圖2為本實用新型一實施例提供的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)的制備方法的流程圖；本實用新型提供的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟:
[0033]S1、提供一晶體硅襯底101，其中，所述晶體硅襯底101已經(jīng)依次進(jìn)行了制絨、擴(kuò)散以及刻蝕工藝；由于制絨、擴(kuò)散以及刻蝕工藝為太陽能電池制備的常規(guī)工藝步驟，因此在此不再進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0034]S2、對所述晶體硅襯底101進(jìn)行熱氧化工藝，在所述晶體硅襯底101上生成10_40納米厚的二氧化硅鈍化膜102 ;具體地，熱氧化工藝的工藝條件為:
[0035]通入的氣體為:氮氣:7?9slm,氧氣:2500?3500sccm ；
[0036]溫度:850?870°C ；
[0037]時間:30?40min ；
[0038]并且，在本實用新型的較佳實施例中，熱氧化工藝的工藝條件優(yōu)選地為:
[0039]通入的氣體為:氮氣:8slm,氧氣:3000sccm ;
[0040]溫度:860°C；
[0041]時間:35min。
[0042]S3、對所述晶體硅襯底101進(jìn)行PECVD工藝，在所述二氧化硅鈍化膜102上沉積45-75納米厚的氮化硅鈍化膜103 ;具體地，PECVD工藝的工藝條件為:
[0043]功率:7200?7500 瓦；
[0044]通入的氣體:氨氣:6.5slm,娃燒:480sccm ；
[0045]Ton:Toff=6:60 ;其中，Ton為射頻功率開啟時間，Toff為射頻功率關(guān)閉時間；其中Ton具體地可以6毫秒，Toff具體地可以60毫秒。
[0046]溫度:480-490O ；
[0047]時間:400?500S。
[0048]并且，在本實用新型的較佳實施例中，PECVD工藝的工藝條件優(yōu)選地為:
[0049]功率:7400瓦；
[0050]通入的氣體:氨氣:6.5slm,娃燒:480sccm ；
[0051]Ton:Toff=6:60 ;其中，Ton為射頻功率開啟時間，Toff為射頻功率關(guān)閉時間；其中Ton具體地可以6毫秒，Toff具體地可以60毫秒；
[0052]溫度:480-490O ；
[0053]時間:450S。
[0054]經(jīng)過以上步驟，即可完成太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)的制備；為了制備得到太陽能電池，則還需在上述步驟之后依次進(jìn)行絲網(wǎng)印刷、金屬化以及分選的步驟。由于絲網(wǎng)印刷、金屬化以及分選的步驟均是太陽能電池制備工藝中的常規(guī)步驟，因此在此不再進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0055]上述實施例僅是為了方便說明而舉例，本實用新型所主張的權(quán)利范圍應(yīng)以申請專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于所述實施例。
[0056]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對實用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 二氧化硅鈍化膜，沉積在一晶體硅襯底上； 氮化硅鈍化膜，沉積在所述二氧化硅鈍化膜上； 其中，所述二氧化硅鈍化膜的厚度為10-40納米，所述氮化硅鈍化膜的厚度為45-75納米。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述二氧化硅鈍化膜的厚度為20-30納米。
3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氮化硅鈍化膜的厚度為55-60納米。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能電池表面鈍化層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述二氧化硅鈍化膜的折射率為1.4-1.46，所述氮化硅鈍化膜的折射率為2.0?2.3。
【文檔編號】H01L31/0216GK203456474SQ201320531195
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】董鵬, 屈小勇, 張治 , 王濤 申請人:中電投西安太陽能電力有限公司