[发明专利]太阳能电池表面钝化层结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池表面钝化层结构及其制备方法。

背景技术

光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。因此，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。

太阳能电池级硅材料中含有大量的杂质和缺陷，硅材料表面存在着很多未饱和的悬挂键，这些因素造成的少子复合，限制了晶体硅太阳能电池转化效率的进一步提高。

太阳能电池的有效少子寿命是由硅片体寿命和表面有效寿命共同决定的。在硅片厚度减薄时，表面的有效寿命远小于体寿命，此时的有效寿命主要由表面有效寿命决定，因此表面复合对有效少子寿命的影响非常明显。而硅片表面态密度越高表面复合越严重，而制备优质的表面钝化膜层可以减小表面的复合速率，提高表面光生载流子的收集率。

目前传统太阳能电池工业化生产过程中，通常采用氧化制备的二氧化硅和化学气相淀积的氮化硅两种钝化膜层。

其中，氮化硅钝化膜是在晶体硅电池表面，通过等离子体增强化学气相沉积的方法生长70-90纳米厚的一层钝化膜，该钝化膜同时具有减少太阳光反射的作用。该种钝化方式主要是利用氮化硅膜层具有很高的正电荷密度，根据电荷同性相斥的原理，限制少子空穴向电池表面迁移，从而实现钝化的目的。

二氧化硅钝化膜是在电池表面通过化学液氧化、热氧化或等离子体增强气相沉积等方法，生长100-130厚的二氧化硅层。该方法是利用太阳电池表面硅原子未被饱和的悬挂键和氧原子形成共价键，降低表面态密度达到表面钝化的目的。

上述现有技术存在的缺点为：

氮化硅钝化膜沉积在硅片表面后，界面缺陷密度较高，影响整体钝化效果。

二氧化硅钝化膜的折射率较低（1.46左右），对太阳光减反效果不及氮化硅钝化膜；并且由于二氧化硅层正电荷密度很低，其场效应钝化效果也不如氮化硅钝化膜好。

因此，有必要对现有的太阳能电池表面钝化层进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能电池表面钝化层结构及其制备方法，以提高太阳能电池表面钝化层的性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种太阳能电池表面钝化层结构，包括：

二氧化硅钝化膜，沉积在一晶体硅衬底上；

氮化硅钝化膜，沉积在所述二氧化硅钝化膜上；

其中，所述二氧化硅钝化膜的厚度为10-40纳米，所述氮化硅钝化膜的厚度为45-75纳米。

较佳地，所述二氧化硅钝化膜的厚度为20-30纳米。

较佳地，所述氮化硅钝化膜的厚度为55-60纳米。

较佳地，所述二氧化硅钝化膜的折射率为1.4～1.46，所述氮化硅钝化膜的折射率为2.0～2.3。

同时，为了实现上述目的，本发明还提供一种太阳能电池表面钝化层结构的制备方法，包括如下步骤：

提供一晶体硅衬底，其中，所述晶体硅衬底已经依次进行了制绒、扩散以及刻蚀工艺；

对所述晶体硅衬底进行热氧化工艺，在所述晶体硅衬底上生成二氧化硅钝化膜；

对所述晶体硅衬底进行PECVD工艺，在所述二氧化硅钝化膜上沉积氮化硅钝化膜；

其中，所述二氧化硅钝化膜的厚度为10-40纳米，所述氮化硅钝化膜的厚度为45-75纳米。

较佳地，所述热氧化工艺的工艺条件为：

通入的气体为：氮气：7～9slm，氧气：2500～3500sccm；

温度：850～870℃；

时间：30～40min。

较佳地，所述热氧化工艺的工艺条件为：

通入的气体为：氮气：8slm，氧气：3000sccm；

温度：860℃；

时间：35min。

较佳地，所述PECVD工艺的工艺条件为：

功率：7200～7500瓦；

通入的气体：氨气：6.5slm，硅烷：480sccm；

Ton:Toff=6:60；其中，Ton为射频功率开启时间，Toff为射频功率关闭时间；

温度：480-490℃；

时间：400～500S。

较佳地，所述PECVD工艺的工艺条件为：

功率：7400瓦；

通入的气体：氨气：6.5slm，硅烷：480sccm；