钝化方法技术

该方法包括以下连续步骤：a)提供堆叠(1)，所述堆叠依次包括基于晶体硅的衬底(2)、氧化硅层(3)和至少一个透明导电氧化物层(4)；b)将氢化等离子体施加到堆叠(1)，在合适的温度下执行步骤b)，以使氢化等离子体的氢原子扩散到所述衬底(2)和氧化硅层(3)之间的界面(I)。所述衬底(2)和氧化硅层(3)之间的界面(I)。所述衬底(2)和氧化硅层(3)之间的界面(I)。

【技术实现步骤摘要】
钝化方法


[0001]本专利技术涉及基于晶体硅的衬底表面的钝化的

[0002]本专利技术特别在包括至少一个透明导电氧化物层的同质结光伏电池的制造中找到其应用。

技术介绍

[0003]从现有技术中已知的光伏电池包括堆叠，该堆叠依次包括：
[0004]-基于晶体硅的衬底，所述衬底涂覆有非晶硅层，
[0005]-至少一个透明导电氧化物层，
[0006]-形成电接触的金属电极。
[0007]一个或更多个透明导电氧化物层使得特别地可以确保金属电极与衬底之间的电接触。由于合适的厚度，一个或更多个透明导电氧化物层也可以具有防反射层的作用。防反射层使得可以减少与光辐射的反射有关的光学损耗，并因此优化衬底对光辐射的吸收。
[0008]但是，一个或更多个透明导电氧化物层不能完全令人满意，这是因为所述一个或更多个透明导电氧化物层不允许钝化衬底的表面，也就是说中和衬底表面处(即在衬底和非晶硅层之间的界面处)的电活性缺陷，这对光伏电池的转换效率是有害的。衬底表面的钝化是由非晶硅层提供的，该非晶硅层的缺点是对紫外线的吸收性高。因此，必须寻求折衷的非晶硅层的厚度，以使转换效率最大化。

技术实现思路

[0009]本专利技术旨在全部或部分解决上述缺陷。为此，本专利技术涉及一种钝化方法，包括以下连续步骤：
[0010]a)提供堆叠，其依次包括基于晶体硅的衬底、氧化硅层和至少一个透明导电氧化物层；
[0011]b)将氢化等离子体施加到堆叠，在合适的温度下执行步骤b)，以使氢化等离子体的氢原子扩散到衬底和氧化硅层之间的界面。
[0012]因此，尽管存在一个或更多个透明导电氧化物层，但是根据本专利技术的这种方法可以钝化衬底的表面，这归功于步骤b)。实际上，氢化等离子体中的氢以原子形式扩散到衬底和氧化硅层之间的界面，并且特别能够使衬底表面处的悬垂键饱和。根据本专利技术的这种方法使得可以省去非晶硅层的存在以钝化衬底的表面。
[0013]定义
[0014]-“
钝化”是指中和衬底表面上的电活性缺陷。实际上，晶体硅衬底的表面具有一定缺陷密度(例如，悬垂键、杂质、晶体的不连续性等)，在光伏应用中，这可能导致与载流子的表面重组有关的重大损失。
[0015]-“
衬底”是指用于制造光伏电池的自支撑物理载体。衬底可以是从晶体硅锭切出的晶片。
[0016]-“
晶体”是指硅的多晶形式或单晶形式，因此不包括非晶硅。
[0017]-“
基于”是指晶体硅是构成衬底的基本和主要材料。
[0018]-“
氧化硅”是指二氧化硅SiO2或其非化学计量的SiO
x
衍生物。
[0019]-“
透明导电氧化物”(英文为“Transparent Conductive Oxide”的TCO)是指在全部或部分太阳光谱中透明且导电的氧化物。例如，透明导电氧化物可以在光谱[300nm，900nm]上具有大于或等于60％(优选地大于或等于80％)的透射率。
[0020]-“
氢化等离子体”是指其中气态物质包含氢原子的等离子体。
[0021]根据本专利技术的方法可以包括以下特征中的一个或更多个。
[0022]根据本专利技术的特征，在步骤b)期间施加的氢化等离子体包括选自NH3和H2的至少一种气体。
[0023]因此，提供的优点是易于实施这种氢化等离子体，特别是NH3等离子体。
[0024]根据本专利技术的特征，执行步骤b)的温度为340℃至600℃，优选为400℃至550℃，更优选为400℃至500℃。
[0025]因此，这样的温度范围提供的优点是允许氢原子扩散(热活化)到衬底和氧化硅层之间的界面，同时避免使一个或更多个透明导电氧化物层以及氧化硅层降解。
[0026]根据本专利技术的特征，在步骤b)期间以10-3
W.cm-2
至2.10-2
W.cm-2
、优选以5.10-3
W.cm-2
至10-2
W.cm-2
的功率密度施加氢化等离子体。
[0027]“功率”是指为了产生和维持等离子体而注入的功率。
[0028]“密度”是指功率除以用于产生等离子体的电极的展开面积。
[0029]因此，提供的优点是改善衬底与氧化硅层之间的界面的钝化。
[0030]根据本专利技术的特征，在步骤b)期间在1.5Torr至2.5Torr、优选在1.7Torr至2.2Torr的压力下施加氢化等离子体。
[0031]因此，提供的优点是改善衬底与氧化硅层之间的界面的钝化。
[0032]根据本专利技术的特征，在包含选自Ar、N2的惰性气体的气氛下进行步骤b)。
[0033]因此，提供的优点是改善氢化等离子体的稳定性和均质性。
[0034]根据本专利技术的特征，步骤b)进行5分钟至90分钟、优选10分钟至30分钟的时间。
[0035]因此，提供的优点是避免了过长的操作时间，这对于以工业规模实施该方法有害。
[0036]根据本专利技术的特征，在步骤a)期间提供的堆叠的氧化硅层的厚度小于或等于4nm，优选小于或等于2nm。
[0037]因此，提供的优点是在不显着影响用于电荷载流子移动的堆叠的电导率的情况下保护衬底。
[0038]根据本专利技术的特征，一个或更多个透明导电氧化物层的总厚度为10nm至200nm。
[0039]因此，提供的优点是在电导率(用于电荷载流子的移动)和一个或更多个透明导电氧化物层的沉积操作时间之间获得良好的折衷。
[0040]根据本专利技术的特征，透明导电氧化物选自氧化铟和氧化锌；氧化铟优选选自氧化铟锡、掺杂氟的氧化铟、氢化氧化铟、掺杂钨的氧化铟；氧化锌优选选自掺杂铝的氧化锌、掺杂硼的氧化锌。
[0041]根据本专利技术的特征，透明导电氧化物选自氧化锌、掺杂铝的氧化锌、掺杂硼的氧化锌。
[0042]氧化锌将是优选的，这是因为铟的价格昂贵且资源有限，而且铟是可能会降低堆叠中电荷载流子寿命的污染物。
[0043]根据本专利技术的特征，步骤a)包括步骤a1)：在一个或更多个透明导电氧化物层上形成氧化铝层。
[0044]“氧化铝”是指式Al2O3的氧化铝或其非化学计量的AlO
x
衍生物。
[0045]因此，提供的优点是改善衬底与氧化硅层之间的界面的钝化。
[0046]根据本专利技术的特征，执行步骤a1)以使得氧化铝层具有小于或等于20nm、优选地为2nm至10nm的厚度。
[0047]因此，这样的厚度使得可以改善衬底与氧化硅层之间的界面的钝化而不会显着影响用于电荷载流子的移动的堆叠的电导率。
[0048]根据本专利技术的特征，通过选自ALD、物理气相沉积和化学气相沉积的沉积技术执行步骤a1)。
[0049]根据本专利技术的特征，执行步骤a)，使得在氧化硅层和一个或更多个透明导电氧化物层之间插入多晶硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钝化方法，包括以下连续步骤：a)提供堆叠(1)，所述堆叠依次包括基于晶体硅的衬底(2)、氧化硅层(3)和至少一个透明导电氧化物层(4)；b)将氢化等离子体施加到堆叠(1)，在合适的温度下执行步骤b)，以使氢化等离子体的氢原子扩散到所述衬底(2)和氧化硅层(3)之间的界面(I)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤b)期间施加的氢化等离子体包括选自NH3和H2的至少一种气体。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，执行步骤b)的温度为340℃至600℃，优选为400℃至550℃，更优选为400℃至500℃。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，在步骤b)期间以10-3
W.cm-2
至2.10-2
W.cm-2
、优选以5.10-3
W.cm-2
至10-2
W.cm-2
的功率密度施加所述氢化等离子体。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中，在步骤b)期间在1.5Torr至2.5Torr、优选在1.7Torr至2.2Torr的压力下施加所述氢化等离子体。6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中，在包含选自Ar、N2的惰性气体的气氛下进行步骤b)。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其中，步骤b)进行5分钟至90分钟、优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斐尔，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：