本发明专利技术属于光伏电池技术领域，提供一种制备光伏电池富正电SiOx隧穿层的方法及光伏电池制备工艺。该方法是在硅基体的背面制备具有杂原子掺杂的SiOx隧穿层，来使杂原子掺杂的SiOx隧穿层富正电性；其包括：调控沉积设备的装载腔内的压力和沉积功率；使硅基体在大气环境下进入装载腔，升温装载腔的腔体；腔体温度稳定后，通入SiH4、N2O及杂原子金属盐前驱体，以在硅基体的背面沉积杂原子掺杂的富正电SiOx隧穿层；杂原子为Ga、Ge、Sn及Sb中的至少一种。该方法使制得的杂原子掺杂的SiOx隧穿层的结构更稳定、且更富正电性，能增强场钝化效果，增加界面处少数载流子寿命，阻挡多晶硅层中掺杂磷原子向硅基体扩散，同时能钝化晶体硅表面悬挂键，提升电池转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏电池，特别是涉及一种制备光伏电池富正电siox隧穿层的方法及光伏电池制备工艺。
技术介绍
1、对于topcon太阳能晶硅电池(光伏电池的一种)，在电池背面位于硅基体与多晶硅层之间设置一层极薄的siox(氧化硅)作为电子隧穿层(即siox隧穿层)。siox隧穿层能避免金属与硅基体的直接接触，该siox隧穿层具有促进载流子分离、隧穿电子以及钝化的作用，能够改善硅基体与多晶硅层界面间的电子传输。
2、但是，值得注意的是，光生载流子也会在硅基体与多晶硅界面间发生复合：隧穿层(如siox隧穿层)的厚度一般为1～2nm，siox隧穿层在高温制备过程中会产生一些孔洞，这些孔洞有利于界面处电子的直接隧穿，但对于阻挡界面处光生载流子的复合效果不佳，这会降低少数载流子的寿命，影响电池转换效率提升。
3、现有技术中，离子注入的方法可以将如na、k、cs、ca、ba的碱金属注入siox隧穿层，形成正电荷富集的siox隧穿层，对硅基体(如单晶硅)与siox隧穿层界面处载流子分离以及背面电子收集起到一定的积极作用；但是在后续的退火及烧结之后，这些碱金属会向硅基体(如单晶硅)与siox隧穿层界面处扩散，影响电子的隧穿；这些碱金属甚至会扩散进入硅基体，形成更多的缺陷，影响面处载流子的分离，进而影响电池转换效率提升。此外，对于离子注入的方法，由于siox隧穿层仅有1～2nm的厚度，高能离子注入过程容易打穿siox隧穿层，对硅基体造成破坏，影响电池转换效率的提升。
技术实现思路
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p>1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种制备光伏电池富正电siox隧穿层的方法及光伏电池制备工艺。2、基于此，本专利技术公开了一种制备光伏电池富正电siox隧穿层的方法，其是在硅基体的背面制备具有杂原子掺杂的siox隧穿层，来使杂原子掺杂的siox隧穿层富正电性；其包括如下制备步骤：
3、步骤1、调控好沉积设备的装载腔内的压力和沉积功率；
4、步骤2、使硅基体在大气环境下进入沉积设备的装载腔，升温装载腔的腔体；
5、步骤3、待装载腔的腔体温度稳定后，通入sih4、n2o及杂原子金属盐前驱体，以在硅基体的背面沉积杂原子掺杂的富正电siox隧穿层；
6、其中，所述杂原子为ga、ge、sn及sb中的至少一种。
7、优选地，制备杂原子掺杂的siox隧穿层的沉积方法为等离子体增强化学气相沉积法；所述杂原子掺杂的富正电siox隧穿层的厚度为0.5～2nm。
8、进一步优选地，步骤1中，将沉积设备的装载腔内的压力控制在10-2～102pa，沉积功率控制在1000～4000w。
9、更进一步优选地，当所述杂原子为ga时，步骤2中，将装载腔的腔体升温至400～450℃；步骤3中，杂原子金属盐前驱体为ga金属盐，通入的sih4流量为85～100sccm、n2o流量为80sccm，ga金属盐流量为1～5sccm，沉积时间为15s。
10、更进一步优选地，当所述杂原子为ge时，步骤2中，将装载腔的腔体升温至300～350℃；步骤3中，杂原子金属盐前驱体为ge金属盐，通入的sih4流量为85～100sccm、n2o流量为90sccm，ge金属盐流量为2～10sccm，沉积时间为20s。
11、更进一步优选地，当所述杂原子为sn时，步骤2中，将装载腔的腔体升温至400～450℃；步骤3中，杂原子金属盐前驱体为sn金属盐，通入的sih4流量为85～100sccm、n2o流量为90sccm，sn金属盐流量为2～5sccm，沉积时间为20s。
12、更进一步优选地，当所述杂原子为sb时，步骤2中，将装载腔的腔体升温至400～450℃；步骤3中，杂原子金属盐前驱体为sb金属盐，通入的sih4流量为85～100sccm、n2o流量为80sccm，sb金属盐流量为1～5sccm，沉积时间为20s。
13、优选地，步骤2中，所述硅基体为背面经抛光处理后的单晶硅。
14、本专利技术还公开了一种带有富正电siox隧穿层的光伏电池制备工艺，在制备杂原子掺杂的富正电siox隧穿层之后，还包括如下工艺步骤：
15、步骤4、在杂原子掺杂的富正电siox隧穿层的背面制备掺磷多晶硅层；
16、步骤5、在硅基体的正面制备正面钝化减反层，并在掺磷多晶硅层的背面制备背面钝化减反层；
17、步骤6、在硅基体的正面制备正面电极，并在硅基体的背面制备接触掺磷多晶硅层的背面电极；
18、其中，所述杂原子掺杂的富正电siox隧穿层采用本
技术实现思路
上述所述的一种制备光伏电池富正电siox隧穿层的方法所制备。
19、对于常规topcon电池，背面的多晶硅层会进行磷掺杂，在退火及烧结过程中，多晶硅层中掺杂的磷原子有可能会向siox隧穿层及硅基体(如单晶硅)中进行扩散。而ga、ge、sn、sb这类元素具有特殊的外层电子结构，外层电子轨道能够容纳磷的孤对电子，且ga、ge、sn、sb这类元素能够与其他非金属元素通过共价键形成较为稳定的化合物，因此ga、ge、sn、sb中的至少一种掺杂的siox隧穿层能有效阻挡topcon电池制备过程中背面多晶硅层的掺杂磷原子向硅基体中扩散，有利于提升topcon电池的效率。
20、而且，相较于通过离子注入获得的如na、k、cs、ca、ba的碱金属元素掺杂的siox隧穿层，ga、ge、sn、sb这类元素的化学性质与si相似，ga、ge、sn、sb中的至少一种杂原子采用pecvd(等离子体化学气相沉积)法能够较为稳定地掺杂融入siox隧穿层的晶体结构中，使掺杂获得的富正电的siox隧穿层具有更好的化学和物理稳定性，使掺杂的siox隧穿层更具正电性，进而能更好改善硅基体与多晶硅层界面处的载流子分离及电子隧穿过程，更有利于提升电池转换效率。
21、进一步，ga、ge、sn、sb在元素周期表中位于金属区和非金属区的交界处，作为金属元素，具有金属典型的给电子性质，电负性弱于如si、o的非金属元素，在siox隧穿层中呈现正电性，采用pecvd法引入ga、ge、sn、sb元素中的至少一种，有效改善了siox隧穿层的正电性。
22、此外，除了pecvd法，pvd(物理气相沉积)法和离子注入法也可以实现制备ga、ge、sn、sb中的至少一种掺杂的siox隧穿层。但是，对于pvd法，可以将ga、ge、sn、sb中的至少一种靶材与siox靶材同时放进腔体中，通过溅射形成ga、ge、sn、sb中的至少一种掺杂的siox隧穿层；然而物理气相沉积的过程容易造成很多的ga、ge、sn、sb原子以物理混合的形式存在于siox隧穿层中，并非以原子形式存在于siox晶格中，影响富正面的siox隧穿层的结构稳定性，对于载流子分离以及电子隧穿过程造成不利影响，影响电池转换效率提升。而对于离子注入法，由于siox隧穿层只有1～2nm，高能离子注入杂原子(如ga、ge、sn、sb中本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种制备光伏电池富正电SiOx隧穿层的方法，其特征在于，其是在硅基体的背面制备具有杂原子掺杂的SiOx隧穿层，来使杂原子掺杂的SiOx隧穿层富正电性；其包括如下制备步骤：
2.根据权利要求1所述的一种制备光伏电池富正电SiOx隧穿层的方法，其特征在于，制备杂原子掺杂的SiOx隧穿层的沉积方法为等离子体增强化学气相沉积法；所述杂原子掺杂的富正电SiOx隧穿层的厚度为0.5～2nm。
3.根据权利要求2所述的一种制备光伏电池富正电SiOx隧穿层的方法，其特征在于，步骤1中，将沉积设备的装载腔内的压力控制在10-2～102Pa，沉积功率控制在1000～4000W。
4.根据权利要求2或3所述的一种制备光伏电池富正电SiOx隧穿层的方法，其特征在于，当所述杂原子为Ga时，步骤2中，将装载腔的腔体升温至400～450℃；步骤3中，杂原子金属盐前驱体为Ga金属盐，通入的SiH4流量为85～100sccm、N2O流量为80sccm，Ga金属盐流量为1～5sccm，沉积时间为15s。
5.根据权利要求2或3所述的一种制备光伏电池富正电SiOx隧穿层的方法，其特征在于，当所述杂原子为Ge时，步骤2中，将装载腔的腔体升温至300～350℃；步骤3中，杂原子金属盐前驱体为Ge金属盐，通入的SiH4流量为85～100sccm、N2O流量为90sccm，Ge金属盐流量为2～10sccm，沉积时间为20s。
6.根据权利要求2或3所述的一种制备光伏电池富正电SiOx隧穿层的方法，其特征在于，当所述杂原子为Sn时，步骤2中，将装载腔的腔体升温至400～450℃；步骤3中，杂原子金属盐前驱体为Sn金属盐，通入的SiH4流量为85～100sccm、N2O流量为90sccm，Sn金属盐流量为2～5sccm，沉积时间为20s。
7.根据权利要求2或3所述的一种制备光伏电池富正电SiOx隧穿层的方法，其特征在于，当所述杂原子为Sb时，步骤2中，将装载腔的腔体升温至400～450℃；步骤3中，杂原子金属盐前驱体为Sb金属盐，通入的SiH4流量为85～100sccm、N2O流量为80sccm，Sb金属盐流量为1～5sccm，沉积时间为20s。
8.根据权利要求1所述的一种制备光伏电池富正电SiOx隧穿层的方法，其特征在于，步骤2中，所述硅基体为背面经抛光处理后的单晶硅。
9.一种带有富正电SiOx隧穿层的光伏电池制备工艺，其特征在于，在制备杂原子掺杂的富正电SiOx隧穿层之后，还包括如下工艺步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种制备光伏电池富正电siox隧穿层的方法，其特征在于，其是在硅基体的背面制备具有杂原子掺杂的siox隧穿层，来使杂原子掺杂的siox隧穿层富正电性；其包括如下制备步骤：
2.根据权利要求1所述的一种制备光伏电池富正电siox隧穿层的方法，其特征在于，制备杂原子掺杂的siox隧穿层的沉积方法为等离子体增强化学气相沉积法；所述杂原子掺杂的富正电siox隧穿层的厚度为0.5～2nm。
3.根据权利要求2所述的一种制备光伏电池富正电siox隧穿层的方法，其特征在于，步骤1中，将沉积设备的装载腔内的压力控制在10-2～102pa，沉积功率控制在1000～4000w。
4.根据权利要求2或3所述的一种制备光伏电池富正电siox隧穿层的方法，其特征在于，当所述杂原子为ga时，步骤2中，将装载腔的腔体升温至400～450℃；步骤3中，杂原子金属盐前驱体为ga金属盐，通入的sih4流量为85～100sccm、n2o流量为80sccm，ga金属盐流量为1～5sccm，沉积时间为15s。
5.根据权利要求2或3所述的一种制备光伏电池富正电siox隧穿层的方法，其特征在于，当所述杂原子为ge时，步骤2中，将装载腔的腔体升温至300～350℃；步骤3中...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴海波，陈景绍，郭礼艳，毛静雯，沈晨，林建伟，
申请(专利权)人：泰州中来光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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