一种氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构及其在线连续制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于提高晶体硅太阳电池性能的氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构及其在线连续制备方法。该钝化接触结构包括一层具有钝化功能的超薄隧穿氧化硅层，以及具有场钝化功能的宽带隙多晶硅合金层。其具体制备过程为：1）将完成清洗制绒、前面硼扩散、后面抛光后的样品放入PECVD腔室中，仅仅通入含氧气体，进行等离子体在线氧化制备超薄隧穿氧化硅层；2）通入相应的气体，进行掺杂型非晶硅合金层的沉积；3）将样品放入退火炉中进行退火得到氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构。本发明专利技术公开的氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构在同一台PECVD设备中在线连续制备完成，避免了暴露大气导致的界面污染，也有利于提高生产效率，进而有利于提高晶硅太阳电池的性能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构及其在线连续制备方法


[0001]本专利技术涉及一种太阳电池，特别是关于一种包含氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构的晶体硅太阳电池。

技术介绍

[0002]近年来，日益严重的能源危机和环境污染促进了可再生能源的迅速发展。其中，太阳电池以其安全可靠、无噪声、无污染排放外、无枯竭危险、不受资源分布地域的限制等诸多优势而受到重视。
[0003]当前光伏市场中晶体硅电池占有90%左右的份额，而且在未来相当长时间内都将占据主导地位。高效率和低成本一直以来都是太阳电池研究最重要的目标，单晶硅以其成熟的制备技术和较低的成本成为当前高效率光伏电池最有竞争力的选择。因此，开展基于高效晶硅太阳电池研究具有重要的现实意义和应用价值。
[0004]近年来，隧穿氧钝化接触晶硅太阳电池已经成为国际光伏领域的热点，电池技术量产应用非常迅速。与常规的晶硅太阳电池相比，隧穿氧钝化接触晶硅太阳电池结构上主要增加了氧化硅钝化隧穿层和多晶硅载流子收集层两个特征功能层，形成电子或空穴选择性传输结构。而且，隧穿氧钝化接触晶硅电池的两个特征功能层可以采用高温制备工艺，与现有的晶硅电池生产制造工艺兼容。
[0005]因此，隧穿氧钝化接触晶硅电池在产业化应用方面是非常有前途的。目前的行业现状是先制取氧化硅层，再转移到另一台设备上制备掺杂非晶硅膜层，然后通过高温退火方式形成掺杂的多晶硅层。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种用于提高晶体硅太阳电池性能的氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构及其在线连续制备方法。该方法适用于量产型等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备，且将工艺时间大大缩短。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构，其特征在于包括：1）具有钝化功能的超薄氧化硅层，厚度在0.5～5 nm；2）具有场钝化功能的掺杂型宽带隙多晶硅合金层，厚度在10～200 nm。
[0008]一种用于提高晶体硅太阳电池性能的氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构及其在线连续制备方法，其制备步骤如下：1）将完成清洗制绒、前面硼扩散、后面抛光后的样品放入PECVD腔室中，仅仅通入含氧气体，进行等离子体在线氧化制备超薄隧穿氧化硅层；2）通入相应的气体，进行掺杂型非晶硅合金层的沉积；3）将样品放入退火炉中进行退火得到氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构。
[0009]进一步地，步骤1)中进行等离子体在线氧化制备隧穿氧化硅层的设备采用PECVD。
[0010]进一步地，步骤1)中进行等离子体在线氧化制备隧穿氧化硅层时通入的含氧气体可以是二氧化碳、二氧化氮、一氧化二氮等。
[0011]进一步地，步骤1)中沉积的隧穿氧化硅层厚度在0.5～5nm。
[0012]进一步地，步骤2)中在线氧化制备超薄隧穿氧化硅层和掺杂型非晶硅合金层均在同一台PECVD设备中连续完成，中间不暴露大气。
[0013]进一步地，步骤2)宽带隙非晶硅合金层根据反应气体的不同，可以是非晶硅氧合金（a
‑
SiOx:H）、非晶硅碳合金（a
‑
SiCx:H）等。
[0014]进一步地，步骤2)进行掺杂型非晶硅合金层沉积时通入气体包括：
①
含硅气体包括硅烷、乙硅烷、丙硅烷等，
②
n掺杂气体包括磷烷、砷烷等；或者p型掺杂气体包括硼烷、三甲基硼、三氟化硼等，
③
氢气，
④
为增加带隙加入的气体如二氧化碳，甲烷，乙炔、乙烯等等。
[0015]进一步地，步骤2)中沉积的掺杂型非晶硅合金层的厚度在10～200nm。
[0016]本专利技术的优点和积极效果：本专利技术氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构在同一台PECVD设备中在线连续制备完成，避免了暴露大气导致的界面污染，有利于提高晶硅太阳电池的性能，另外也降低设备用量，减少制造工艺环节，提高生产效率，进而降低电池成本。
附图说明
[0017]图1是氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构电池示意图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的技术方案和优势更加清楚，以下结合具体实施例，并参照图1，对本专利技术进行进一步的说明。
[0019]为了减少氧化硅钝化接触电池暴露大气导致的界面污染，提高电池效率和生产效率本，专利技术采用氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构的晶硅太阳能电池。一种氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构，其特征在于包括：1）具有钝化功能的超薄氧化硅层，厚度在0.5～5nm；2）具有场钝化功能的掺杂型宽带隙多晶硅合金层，厚度在10～200nm。
[0020]实施例11）将完成清洗制绒、前面硼扩散、后面抛光后的样品放入PECVD腔室中真空加热；2）采用RF
‑
PECVD技术制备氧化硅薄膜，通入二氧化碳气体，反应气体压力1Torr，衬底温度200℃，辉光功率密度90mW/cm2,沉积时间120s，氧化硅薄膜膜厚3nm；3）再通入氢气、硅烷和硼烷制备宽带隙非晶硅氧合金层，反应气体压力1Torr，衬底温度200℃，辉光功率密度120mW/cm2,沉积时间120S，氢稀释硅烷浓度SC=25%、硼烷与硅烷比B2H6/SiH4=2%、二氧化碳与硅烷比CO2/SiH4=0.5%，宽带隙非晶硅氧薄膜膜厚120nm；4）取出样品放入退火炉，氮气下梯度加热800℃退火30分钟；5）样品再分别制备ITO薄膜和金属银电极本实施例在标准光强下经太阳模拟器测试该样品的电池转换效率为18.7%1)实施例12)将完成清洗制绒、前面硼扩散、后面抛光后的样品放入PECVD腔室中真空加热；
3)采用RF
‑
PECVD技术制备氧化硅薄膜，通入二氧化碳气体，反应气体压力1Torr，衬底温度200℃，辉光功率密度90mW/cm2,沉积时间120S，氧化硅薄膜膜厚3nm；4)排空二氧化碳后，再通入氢气、硅烷、硼烷和甲烷制备宽带隙非晶硅碳合金层，反应气体压力1Torr，衬底温度200℃，辉光功率密度130mW/cm2,沉积时间100S，氢稀释硅烷浓度SC=25%、硼烷与硅烷比B2H6/SiH4=2%、甲烷与硅烷比CH4/SiH4=50%，宽带隙非晶硅合金层膜厚120nm；5)取出样品放入退火炉，氮气下梯度加热800℃退火30分钟；6)样品再分别制备ITO薄膜和金属银电极本实施例在标准光强下经太阳模拟器测试该样品的电池转换效率为18.9%以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构，其特征在于包括：1）具有钝化功能的超薄氧化硅层，厚度在0.5～5 nm；2）具有场钝化功能的掺杂型宽带隙多晶硅合金层，厚度在10～200 nm。2.根据权利要求1所述的氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构，其具体制备过程为：1）将完成清洗制绒、前面硼扩散、后面抛光后的样品放入PECVD腔室中，仅仅通入含氧气体，进行等离子体在线氧化制备超薄隧穿氧化硅层；2）通入相应的气体，进行掺杂型非晶硅合金层的沉积；3）将样品放入退火炉中进行退火得到氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构。3.根据权利要求1所述的氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构，其特征在于氧化硅层和宽带隙多晶硅合金层均在同一台PECVD设备中连续完成，中间不暴露大气。4.根据权利要求1所述的氧化硅/宽带隙多晶硅合金钝化接触结构，其特征在于进行等离子体在线氧化制备超薄隧穿氧化硅层时...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯国付，周佳凯，任慧志，张晓丹，赵颖，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：