[发明专利]一种太阳能电池三层复合钝化减反层及制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及半导体技术领域，具体是涉及一种硅太阳能电池三层钝化减反层及其制备方法。

背景技术

目前，太阳能光伏产业发展如火如荼，而制造高效率、低成本的硅太阳电池是光伏产业领域的主要研究热点。硅太阳能电池中少数载流子的复合导致了光生载流子的损失，从而引起了电池效率的大幅降低，因而低的载流子表面复合是达到高效率的先决条件之一。为降低表面载流子复合，表面钝化处理都是必不可少的。对硅太阳电池的表面进行较好的钝化，可以去掉悬挂键和降低表面态，这是降低表面复合的一种重要方法。同时，减反膜对于提升太阳能电池的效率也具有非常重要的作用，因为它直接决定了太阳能电池能吸收多少太阳光。传统的硅太阳电池的表面钝化膜及其制备方法包括有传统热氧化法(CTO)、快速热氧化法(RTO)制备SiO₂钝化膜，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)SiNx和SiO₂/SiNx堆叠钝化膜等。同时，上述方法制备的钝化膜因为折射率介于玻璃与硅片之间，因此也具有一定的减反效果。例如SiNx即常用作减反膜。但是，一般情况下，单层的薄膜很难达到理想的减反效果，因此可采用折射率渐变的双层甚至更多层数的减反膜。

发明内容

为达到钝化和减反的双重目的，本发明提供一种利用原子层沉积（ALD）方法制备的三层减反钝化膜，一方面能够对硅表面进行有效的钝化，同时具有良好的减反性能，能够有效提高太阳能电池的光电转换效率，并且制备方法简单、可控。

本发明提出的一种利用ALD方法制备的三层减反钝化膜，具体是指利用ALD制备TiO₂层，然后利用ALD制备TiO₂ /SiO₂复合层，再利用ALD制备SiO₂复合层。

本发明利用的ALD方法，将常规的CVD薄膜沉积分解成单原子沉积步骤，ALD的薄膜生长通过一层接一层的方式形成，因而在薄膜的均匀性、厚度控制、致密性等方面都具有明显的优势，薄膜制备温度也相对较低，对少子寿命影响较小，能耗较低；同时具备制备工艺重复性好、可精确掺杂等优点，因此非常适合于多层薄膜的设计与制备。此外，由于薄膜具有良好的致密性，因此钝化效果非常明显。

根据上述构思，本发明采用如下技术方案：

一种太阳能电池三层复合钝化减反层，其特征在于，在硅太阳能电池基底上用原子层沉积方法制备一种三层复合钝化减反层，三层复合钝化减反层的结构从基底自下而上，分别为二氧化钛（TiO₂）层、二氧化钛/二氧化硅（TiO₂ /SiO₂）层、二氧化硅（SiO₂） 层。

所述三层复合钝化减反层厚度为75～120nm ，二氧化钛层厚度为30～50nm，二氧化钛/二氧化硅层厚度为10～20nm，二氧化硅层厚度为40～60nm。。

一种太阳能电池三层复合钝化减反层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将太阳能电池硅片衬底预处理并放入原子层沉积反应室，将反应室工作气压调至500Pa～1500Pa，优选工作气压1000Pa；

（2）将反应室温度加热至200℃～400℃，优选200℃～250℃，利用水和四氯化钛（TiCl4）为前驱源，沉积二氧化钛层；

（3）将反应室温度加热至200℃～400℃，优选250℃～300℃，利用四氯化钛为钛前驱源，利用四氯化硅（SiCl₄），或六氯二硅烷（Si₂Cl₆）为硅前驱源，利用水为反应气体制备二氧化钛/二氧化硅复合层；

（4）将反应室温度加热至200℃～400℃，优选300℃～350℃，利用四氯化硅或六氯二硅烷为S硅前驱源，利用水为反应气体，沉积二氧化硅层。