[发明专利]一种P型晶体硅太阳能电池的钝化层及其钝化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种以氧化铒作为晶体硅太阳能电池钝化层及其钝化工艺。 

背景技术

作为太阳能电池基底采用的硅片，其表面缺陷将严重影响电池的转换效率。为减少硅片表面的缺陷，降低表面复合速率，通常采用表面钝化层技术来提高晶硅电池转换效率。表面钝化层技术主要是利用氢离子或介电薄膜进行缺陷填补减少表面缺陷密度，避免载流子在此产生复合。 

在太阳能电池钝化工艺中常用的表面钝化层膜有二氧化硅、氮化硅、非晶硅和氧化铝等。二氧化硅和非晶硅钝化层工艺因为对高温热处理的高敏感性而限制了其应用。氮化硅钝化P型硅表面时由于大量的固定正电荷作用，在界面处形成反型层，从而产生寄生分流效应，降低了短路电流。现有晶硅氧化铝钝化技术已具有一定成效，但主要问题是氧化铝与晶硅仍然存在一定的晶格参数的差异，导致在界面有一定浓度的缺陷态密度，从而影响电池的转换效率。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的P型晶体硅太阳能电池的钝化层，该钝化层用于取代传统的晶体硅钝化层材料，能够提供固定的表面负电荷并提高晶格匹配度，从而提高钝化效果。本发明同时还提供该钝化层的钝化工艺。 

为实现本发明的上述目的所采用的技术方案是：一种P型晶体硅太阳能电池的钝化层，其特征是该钝化层是由氧化铒构成。 

本发明的钝化层可应用于P型单晶硅、多晶硅太阳能电池的钝化层中。 

上述一种P型晶体硅太阳能电池的钝化层的钝化工艺，其特征是在P型晶体硅太阳能电池的制作中，当P型晶体硅完成沉积减反射膜工序后，先采用原子层沉积方法（ALD）在P型晶体硅衬底背光面的P型一侧沉积氧化铒钝化层，然后进行退火处理，在钝化层与P型晶体硅衬底背光面的P型一侧之间形成SiO₂缓冲层，完成钝化层的制备。 

所述的沉积于P型晶体硅太阳能电池衬底（背光面）背面的P型一侧的氧化铒钝化层，其最佳厚度为0.5~10nm。 

所述的氧化铒钝化层的ALD制备方法中，前驱体为铒的有机金属化合物，氧的提供者为去离子水、臭氧或氧气中的任一种，腔室的反应温度为150~500℃，压力为50~100Pa，蒸发温度为50~200℃，腔室的清洗气体为惰性气体Ar或N₂，沉积周期为5-100个周期。 

所述的铒的有机金属化合物可为(CpMe)₃Er 、Er(thd)₃等任意可用来做为铒的前驱体的有机金属化合物。 

所述的退火处理形成SiO₂缓冲层的工艺，是将沉积有氧化铒钝化层的P型晶体硅电池片，放入通有保护性气体的退火炉中，退火温度为300~600℃，以退火温度为400~500℃为最佳，退火时间0.5~4小时，在钝化层与P型晶体硅衬底背光面的P型一侧之间形成SiO₂缓冲层。 

所述的退火处理工艺中的保护性气体可采用Ar、N₂、N₂O、H₂、O₂中的至少一种。 

所述的SiO₂缓冲层厚度为0.5~2nm。 

本发明的上述技术方案中，当P型晶体硅完成衬底清洗、制绒、扩散磷、边缘刻蚀、沉积减反射膜工序后，使用原子层沉积方法（ALD）在晶硅片衬底背光面的P型一侧沉积氧化铒钝化层，并进行退火处理形成SiO₂缓冲层，然后采用印刷、溅射、电镀或喷墨等方法进行背电场及栅线电极的制备。 

氧化铒为宽带隙半导体材料，与晶体硅具有相同的晶型结构，均为立方晶系，且晶格常数匹配度很高，作为晶硅电池钝化层，能提高晶格匹配度，从而降低晶硅表面的缺陷态密度，提高钝化效果。 

氧化铒作为晶体硅电池的钝化层，有两种钝化机制：化学钝化机制和场效应钝化机制。化学钝化来源于制备氧化铒时的前驱物中的H离子扩散到硅表面，与硅的悬挂键结合进行钝化；场效应钝化来源于氧化铒膜层中具有固定负电荷，形成的静电场吸引空穴提高其收集率，从而使电子漂移至此的几率大大下降，降低了电子-空穴的复合速率。 

附图说明

附图1为带有氧化铒钝化层的P型晶体硅太阳能电池的结构示意图。 

附图2为带有氧化铒钝化层的P型晶体硅太阳能电池制备流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施的例子对本发明做进一步详细的描述，然而所述的实施例不应以限制的方式解释。