[发明专利]一种太阳能电池表面低温钝化方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅太阳能电池的钝化技术领域，特别涉及一种用于纳米表面硅太阳能电池表面的低温钝化方法，适用于多种具有纳米表面的纳米表面硅太阳能电池。

背景技术

纳米表面硅作为一种新型低反射率的硅材料，具有超低的反射率和良好的广谱吸收特性，并且支持大角度的光吸收，使其在光电子器件，尤其太阳能电池方面具有巨大的应用前景。虽然纳米表面硅表面的纳米结构降低了光的反射，但也因此加大了太阳能电池的表面积，表面过多的复合中心加剧了光生载流子的复合，从而限制了转换效率的提高。为了提高纳米表面硅电池转换效率，必须进行有效表面钝化。

现在用于硅太阳能电池的钝化技术包括化学气相沉积介质薄膜钝化法和表面热氧化钝化法。但是由于纳米表面硅太阳能电池表面的纳米结构存在细小的间隙，化学气相沉积的介质很难达到细小间隙的底部，不能完全覆盖到电池表面，很难达到钝化的效果。传统的热氧化钝化可以解决覆盖问题，但通常要在高于800℃的条件下进行，这样高的温度又会破坏太阳电池的原有结构，如发射极的方块电阻、pn结的特性。如何在低温下实现纳米表面硅表面的完全钝化是发展纳米表面硅太阳能电池的一个关键问题。

发明内容

本发明的目的是：为解决上述背景技术中的技术问题，提供一种纳米表面硅太阳能电池的低温钝化方法，本发明不用以往的化学气相沉积法和高温热氧化法，而是采用低温高压氧化法，通过反应源低温热氧化制备钝化层，既能够完全覆盖于纳米表面硅表面，又不破坏器件原始结构，并有效降低纳米表面硅表面复合中心，从而提高纳米表面硅太阳能电池效率。具有工艺简单易行，成本低廉的优点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种太阳能电池表面低温钝化方法，将氧气O₂或水蒸汽H₂O与氧气O₂的混合物作为反应源，首先加入调节钝化层折射率的反应物，然后加入抑制纳米结构6与发射极3中掺杂物质扩散的反应物，完成反应源的配制；将已经制备好纳米结构6的纳米表面硅太阳能电池样品放入高压反应釜中，向高压反应釜中通入已配制好的反应源，密封后加热，高压条件下高浓度反应源极易弥散进入纳米表面硅太阳能电池表面纳米结构6的缝隙中，热氧化形成的氧化硅钝化层5完全覆盖于纳米表面硅表面，达到纳米结构6与发射极3完全被氧化硅钝化层5包覆的效果。

主体为氧化硅的钝化层的成膜速度取决于反应气压、加热温度、反应源种类： 

所述高压反应釜中的反应气压为30-80个大气压。

所述加热温度为300—500℃。

所述反应源为氧气O₂时，氧化硅钝化层5的成膜速度为5-20nm/10min。

所述反应源水蒸汽H₂O与氧气O₂的混合物时，氧化硅钝化层5的成膜速度为5-50nm/10min。

纳米表面硅太阳能电池样品是在高压条件下进行热氧化反应，器件表面的反应气体处于高浓度状态，由于高浓度差使得反应气体中的氧气O₂和水蒸汽H₂O持续渗入器件表面，在较低的温度下即可完成氧化硅钝化层的制备，避免了高温对原型器件的破坏。

本发明的有益效果是：

1、在较低的温度下即可完成氧化硅钝化层的制备，避免了高温对原型器件的破坏。

2、热氧化形成的氧化硅钝化层完全覆盖于纳米表面硅太阳能电池表面。

3、高浓度的氧化源使得热氧化形成的氧化硅钝化层更加致密。

4、反应源中方便加入掺杂剂，可调节钝化层折射率。

附图说明

图1是纳米表面硅太阳能电池结构示意图。

图2是纳米表面硅太阳能电池钝化前后的I-V测试曲线对比图。

图3是纳米表面硅太阳能电池钝化前后的量子效率对比图。

附图标识：1-金属下电极，2-基极，3-发射极，4-金属上电极，5-氧化硅钝化层，6-纳米结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

公知的纳米表面硅太阳能电池结构如图1所示。其结构包括：由基极2与发射极3组成的PN结、金属下电极1、金属上电极4、纳米结构6、钝化层5。器件的制备顺序如下：制备 PN结2与3，制备纳米结构6，制备钝化层5，制备上下电极1与4。本发明提供的钝化方法发生在制备纳米结构6之后，也可发生在制备上下电极1与4之后。