[发明专利]一种太阳能电池的钝化层及其制备工艺

说明书

 

技术领域

    本发明属于半导体领域，尤其涉及光电类材料的应用领域，具体涉及一种太阳能电池的钝化层及其制备工艺。

背景技术

目前的太阳能技术中，降低晶体硅成本是日益竞争的光伏产业追求的目标之一，为降低硅原料成本，最普遍采用的方法是降低硅片的厚度，不断的降低硅片厚度，使得光生载流子很容易扩散到表面而复合，表面的复合速率对太阳能电池的性能影响很大，而通过制备钝化层可以极大的降低表面复合速率，从而提高太阳能电池的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能电池的钝化层，该钝化层采用新的钝化材料，用于取代传统的Al₂O₃钝化材料，能有效提高钝化层与硅的晶格匹配度，从而提高钝化效果。本发明同时提供该钝化层的制备工艺。

为实现本发明的上述目的所采用的技术方案是：一种太阳能电池的钝化层，其特征是该钝化层是由稀土氮化物(REN)构成，所述的稀土氮化物为氮化镧（LnN）、氮化鐠（PrN）、氮化铷（NdN）、氮化钷（PmN）、氮化钐（SmN）、氮化铕（EuN）、氮化铽（TbN）、氮化镝（DyN）、氮化鈥（HoN）、氮化铥（TmN）、氮化镱（YbN）、氮化镥（LuN）、氮化钪（ScN）、氮化钇（YN）、氮化钆（GdN）、氮化铈（CeN2）、氮化铒（ErN）) 中的一种。

本发明的钝化层可应用于单晶硅、多晶硅太阳能电池的钝化工艺中。

上述太阳能电池的稀土氮化物钝化层的制备工艺为：当P型晶体硅完成沉积减反射膜工序后，先采用有机化学气相沉积方法（MOCVD）在P型晶体硅衬底的P型一侧沉积稀土氮化物钝化层，然后在同一腔室内，在稀土氮化物钝化层上沉积铝保护膜，完成钝化层的制备。

所沉积的稀土氮化物钝化层的最佳厚度为1～10nm。

在稀土氮化物的MOCVD沉积方法中，稀土元素的前驱体为该稀土元素的有机金属化合物，氮的提供者为氮气，腔室的反应温度为500～900℃，压力为1～5mbar，蒸发温度为100～140℃，沉积时间为10～60s。在铝保护膜的沉积过程中，铝的前驱体为（三甲基铝）TMAl，载气为H₂ ,沉积温度为400～600℃，蒸发温度为80～120℃，厚度为10～100nm。

本发明的上述技术方案中，在P型晶体硅的制作过程中，当P型晶体硅完成衬底清洗、制绒、扩散磷、边缘刻蚀、HF酸清洗、沉积减反射膜工序后，采用有机化学气相沉积（MOCVD）方法在晶体硅片背部（背光面）沉积稀土氮化物钝化层和铝保护膜，最后制备栅线电极和铝背场，完成晶体硅电池的制备。

稀土氮化物（REN）常温下与Si一样，都呈立方相结构，与传统的钝化材料Al₂O₃相比，与Si的晶格匹配常数更为接近（a（Al₂O₃）=7.91； a（REN）≈5A；a（Si）=5.4A），晶格失配率很低，可以在Si上生长出高质量的薄膜，是制备钝化层的理想材料。本发明将稀土氮化物做为制备太阳能电池钝化层的钝化材料，在太阳能电池的制作中，在P型晶体硅的背面沉积稀土氮化物钝化层和铝保护膜，因采用稀土氮化物制作晶硅电池的钝化层，晶格匹配良好，且具有场效应钝化和化学钝化的双重作用，所以钝化效果良好。稀土氮化物钝化层由MOCVD方法制备，获得的钝化层晶体结构完整，缺陷密度低，与晶硅衬底晶格匹配性好，保证了电池的钝化效果。

附图说明

图1为含有稀土氮化物钝化层的晶体硅太阳能电池的结构示意图；

图2为含有稀土氮化物钝化层的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。