[发明专利]一种氧化铝薄膜、制备方法及其应用

说明书

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种氧化铝薄膜、制备方法及其应用，制备方法，包括以下步骤：一、将硅片清洗，然后浸入1％的氢氟酸溶液中漂洗，去除硅片表面的氧化层，然后用氮气吹干；二、将步骤一中清洗后的硅片放入热蒸发设备中，沉积铝膜；三、热蒸法结束后，将表面镀有铝膜的硅片置于快速热退火设备中，然后在保护气氛下，升温，并在一定温度下保温一段时间，获得氧化铝薄膜。本发明的制备方法简单，成本低廉，实现了高质量氧化铝薄膜的制备，为太阳电池器件的制备和提高效率提供新的途径。

技术领域

本发明涉及硅太阳电池技术领域，尤其涉及一种氧化铝薄膜、制备方法及其应用。

背景技术

在目前的光伏市场中，成功商业化的太阳电池主要有：晶体硅太阳电池、砷化镓太阳电池、碲化镉太阳电池、薄膜非晶硅太阳电池以及铜铟硒太阳电池。而晶体硅太阳电池因为其相对较低的成本，高的转换效率和较好的稳定性等优势，占据着太阳能光伏市场80％以上的份额，而这一份额会在接下来相当长的一段时间内继续保持。所以晶体硅太阳电池也一直是学术界和产业界的研究热点。

随着太阳电池朝着更高效率的发展，减少晶体硅表面的复合损失尤为重要。硅的表面钝化对于器件应用，尤其是实现更高的转换效率的硅太阳电池是必不可少的。通常，沉积钝化薄膜用于减少表面或界面缺陷复合。在过去的几十年中，钝化层已经使用了多种材料，包括氢化非晶硅，氧化硅，氮化硅，碳化硅，氧化铝，氧化钛，有机材料等。其中，氧化铝表现出低的界面缺陷密度和位于Si/Al₂O₃界面的高负电荷积累的效果，具有优异的表面钝化性能，从而引起了越来越多的研究兴趣。

目前，高质量的氧化铝钝化层主要是通过各种化学气相沉积技术制备的，例如热或等离子体原子层沉积(ALD)，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，大气压化学气相沉积(APCVD)等。目前高效率的背钝化发射极太阳电池就是通过这些技术(特别是通过ALD方法)生产的氧化铝钝化层实现的。硅表面经氧化铝钝化后，具有非常高的少数载流子寿命，即使层厚小于或等于5nm也是如此，获得了非常低的表面复合速度(Seff)1cm s^-1(G.Dingemans,R.Seguin,P.Engelhart,M.C.M.van de Sanden,W.M.M.Kessels,Phys.Status Solidi Rapid Res.Lett.4,10(2010))。在过去的几年中，高速空间ALD技术可以在保留高钝化效果的同时提高产量，从而显示出作为工业应用的潜力。然而，尽管取得了这些令人鼓舞的进展，但这些化学气相沉积技术仍需要诸如三甲基铝之类的化学前驱体，该前驱体是高度自燃的。而物理气相沉积技术，特别是反应性溅射沉积技术，制备的氧化铝钝化层提供中等表面钝化的能力，获得的寿命不如ALD方法。另外，气相沉积制备的氧化铝薄膜通常需要经过425-550℃左右进行半小时后退火，才能促使氧化铝中生成负电荷，实现较好的钝化效果，导致制备氧化铝薄膜的成本明显增加。

发明内容

本发明提供了一种氧化铝薄膜、制备方法及其应用，经氧化铝薄膜钝化后，硅片的有效少数载流子寿命明显提高，从而为硅片提供了优异的钝化效果。

一种氧化铝薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

一、将硅片清洗，然后浸入1％的氢氟酸溶液中漂洗，去除硅片表面的氧化层，然后用氮气吹干；

二、将步骤一中清洗后的硅片放入热蒸发设备中，沉积铝膜；

三、热蒸法结束后，将表面镀有铝膜的硅片置于快速热退火设备中，然后在保护气氛下，升温，并在一定温度下保温一段时间，获得氧化铝薄膜。

其中，所述步骤二中沉积铝膜所用的蒸发源是高纯铝丝，纯度大于99.99％。

其中，所述步骤二中沉积的铝膜的厚度范围为1～50nm。

其中，所述步骤二中保护气氛为氧气。