[发明专利]一种晶体硅表面的钝化层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池技术领域，具体涉及一种晶体硅表面的钝化层的制备方法。

背景技术

太阳能电池作为太阳能应用的重要方式之一，在未来3～5年内，光伏行业的发展

面临光伏组件价格下降30～50%的压力。在这一背景下，降低太阳能电池生产成本、提高

电池光电转化效率显得尤为重要。晶体硅太阳能电池的光电转化效率一方面与硅材料有关，另一方面与晶体硅太阳能电池前表面、背表面的光生载流子复合速率有关。从电池低成本角度考虑，需要减少硅材料的使用量，也就是需要减小硅片厚度。但是，随着硅片厚度的减个，硅片表面的状态对电池性能的影响变得更加重要。首先，由于晶格结构在表面中断，硅片表面将出现大量的悬键和表面态。另外，硅片在切割过程中会在表面留下切割损伤，造成大量的缺陷和晶格畸变，从而在硅表面引入大量的复合中心。为此，我们需要通过适当的手段，对硅片表面进行适当的钝化处理，以降低硅片表面的光生载流子复合速率，从而提高电池的光电转化效率。

  第一种钝化手段是通过对硅片表面的不饱和键进行适当修饰，从而减小硅片表面

的缺陷密度。由于硅片表面光生载流子复合的产生不仅与表面缺陷密度有关，而且与缺陷

附近的少数载流子浓度有关，所以第二种钝化手段是通过在硅片表面引入一个电场，从而

极大地降低硅片表面的电子（或空穴）浓度，进而达到减小表面光生载流子复合速率的目

的。目前的产业化工艺兼容性较差等问题。

鉴于此，寻求一种晶体硅太阳能电池p型硅表面的新型钝化层材料，以及探索该

钝化层的低成本、高产量的制备技术，对降低晶体硅太阳能电池生产成本、提高电池光电转

化效率具有重要意义。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述现有技术的不足，提供一种晶体硅表面的钝化层的制备方法。

 

  本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种晶体硅表面的钝化层的制备方法，包括p型硅片的背场钝化层与n型硅片的p型前发射极表面钝化层，其特征

是：所述的钝化层为AIN薄膜。

  上述钝化层的厚度优选为20nm～60nm。本发明还提供了上述钝化层材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤l：按照晶体硅太阳能电池的制备工艺在p型硅片或n型硅片上扩散制备PN

结；

步骤2：采用磁控溅射技术，以Al靶作为靶材，NHo作为反应气源，Ar气作为等离

子体培强气体，在步骤l得到的p型硅表面上沉积AIN薄膜钝化层；

或采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术，以三甲基铝(TMA)作为Al源，NH。

作为氮化源，氮气或者氩气作为Al源的载气，在步骤l得到的p型硅表面上沉积AIN薄膜

钝化层；

具有如下优点：

 (1)由于Al元素的存在，在AIN薄膜层与晶体硅衬底的p型硅表面的界面处形成

Al-Si-0结构，从而形成一定浓度的负束缚电荷，使得AIN薄膜层能够对p型硅表面造成有

效的场效应钝化效果，从而作为p型硅衬底的背场钝化层或n型硅衬底的p型前发射极表

面钝化层；

具体实施方式

以下结合具体实施实例对本发明作进一步详细描述，但不应以此限制本发明的保

护范围。

实施例l：

步骤l：按照现有的单晶硅太阳能电池的制备工艺在p型单晶硅衬底扩散制备PN

结，例如，依次包括单晶硅衬底清洗与绒面制作、扩散制PN结、二次清洗去除表面污染层以

及等离子刻蚀去边等工艺。本实施例采用的具体步骤如下。

用常规清洗方法清洗p型单晶硅片，然后在浓度为20%的KOH碱性溶液中，在溶液

温度为90℃的条件下，去除硅表面损伤层2分钟，腐蚀去损伤层约20um;将p型单晶硅片

置于浓度为1%的KOH稀溶液中制各绒面硅，腐蚀温度为80℃，时间为lOmin；把p型单晶

硅片放在扩散炉内，在850℃高温下使用三氯氧磷进行扩散得到PN结；采用氢氟酸溶液去

除表面磷硅玻璃；采用等离子刻蚀技术去除电池边缘的PN结；采用PECVD技术在该p型单

晶硅片的n型发射极表面制备SiN。减反射层。

步骤2：在磁控溅射设备上，采用Ar气作为等离子体增强气对高纯(纯度为

99. 99%)金属Al靶进行溅射轰击，采用NHo作为反应气体，通过反应溅射技术在p型单晶

硅片的p型硅背表面溅射沉积得到AIN薄膜层，以实现背场钝化。