[发明专利]高速沉积微晶硅太阳电池P/I界面的处理方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及硅基薄膜太阳电池制备工艺，尤其是一种有助于提高高速沉积微晶硅太阳电池效率的微晶硅太阳电池P/I界面的处理方法。

【背景技术】

硅基薄膜太阳电池中，微晶硅(μc-Si:H)薄膜太阳电池因其具有高转换效率和高稳定性备受光伏产业界的青睐。微晶硅(μc-Si:H)是一种间接带隙半导体材料，光学带隙为1.1eV左右，为了充分的吸收太阳光需要薄膜厚度大于1μm。因此提高生长速率对于微晶硅薄膜光伏电池生产成本的降低至关重要。

很多研究结果表明超高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)结合高反应气压是高速生长微晶硅薄膜的有效方法，(参见T.Matsui，M.Kondo，A.Matsuda，Proceedings 3rd World Conference Photovoltaic on Solar EnergyConversion，2003，p.1570和U.Graf，J.Meier，U.Kroll，et al.Thin Solid Films 427(2003)37.)，而高的压力下需要高功率分解气体来提高生长速率，产生的高能离子对薄膜表面的轰击会形成缺陷并抑制晶化生长。PIN型微晶硅太阳电池的基本结构是“玻璃/透明导电薄膜/P型微晶硅(20nm左右)/I型(本征)微晶硅(1.5μm左右)/N型非晶硅(30nm左右)/背反射电极”，如果沉积I层时离子轰击作用较强就会使P/I界面处具有较高的缺陷态，这样就会影响光生载流子的收集，从而降低电池性能；另外，I层的生长具有纵向结构不均匀性，即随厚度增加材料的晶化程度增加，如果初始非晶孵化层较厚，薄膜的纵向均匀性较差，也会影响光生载流子的收集降低电池性能。因此，对于离子轰击作用较强的高速沉积本征(I型)微晶硅薄膜来说，降低P/I界面缺陷态密度和降低非晶孵化层厚度成为提高电池性能的重要因素。

在P/I界面引入没有离子轰击作用的热丝法缓冲层(HW-Buffer)可以改善P/I界面特性，即降低界面处缺陷态，改善载流子的输运特性，(参见Y.Mai，S.Klein，R.Carius，and H.Stiebig，X.Geng，F.Finger.APPLIED PHYSICS LETTERS 87，073503(2005))。但这又要引入另一种沉积技术热丝化学气相沉积(HW-CVD)，为工业化生产带来不便。

【发明内容】

本发明目的是提供一种能够提高高速沉积微晶硅电池效率的微晶硅太阳电池P/I界面的处理方法，该方法能够克服高速沉积微晶硅电池时高能离子对薄膜表面的轰击而增加P/I界面缺陷态和非晶孵化层厚度的问题。

本发明为实现上述目的，设计了一种高速沉积微晶硅太阳电池P/I界面的处理方法，首先利用超高频等离子体增强化学气相沉积方法，控制辉光功率和硅烷浓度，采用第一沉积速率在P层上沉积第一本征微晶硅薄膜层；然后在等离子体辉光不灭的情况下，调节辉光功率和硅烷浓度，采用第二沉积速率在第一本征本征微晶硅薄膜上生长形成第二本征微晶硅薄膜层。在本征微晶硅薄膜的沉积过程中，通过调节辉光功率和硅烷浓度产生第一沉积速率和第二沉积速率，所述的第一沉积速率小于所述的第二沉积速率。

本发明有益效果是：本发明首先通过采用较低的辉光功率和较小的硅烷浓度在P层上沉积，以获得具有较低缺陷态密度和较高晶化率的本征微晶硅薄膜层。在此阶段的沉积过程中，较低的辉光功率可减少对P/I界面的离子轰击，有利于减少界面态；较小的硅烷浓度可以提高初始晶化率，有利于减小孵化层并对高速生长的微晶硅薄膜起到籽晶层的作用，进而提高电池效率。

此外，在其它工艺条件相同的情况下，提高本征微晶硅薄膜的生长速率是通过提高功率和硅烷浓度得到的，即在等离子体辉光不灭的情况下，只改变硅烷浓度和辉光功率达到采用第二沉积速率在第一本征微晶硅薄膜上生长形成第二本征微晶硅薄膜层，方法简单便于操作，适合于工业化生产。

【附图说明】

图1为本发明高速沉积微晶硅太阳电池P/I界面处理方法的流程图；

图2为本发明微晶硅电池的J-V参数随低速界面层厚度的变化曲线。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的技术方案进行详细的说明。