专利名称：一种用于晶体硅太阳电池的复合钝化减反膜及制备方法
技术领域：
本发明涉及晶体硅太阳电池，具体是指一种用于晶体硅太阳电池的复合钝化减反膜及制备方法。
背景技术：
晶体硅太阳电池的迎光面发射极表面钝化和减反射是为了减少光子损失和载流子复合。目前，商品化晶体硅太阳电池一般采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备 a-SiNx:H作为迎光面表面钝化和减反射膜，它由SiH4和NH4反应生成。其中，a_SiNx膜起减反射作用，折射率在1. 8 2. 4之间，相对于硅电池的最佳折射率为2. 33，折射率随N含量的增加而下降，减反射效果降低。反应中产生的H与硅表面悬挂键结合或渗入晶体硅内部，起表面钝化和体钝化的作用。上述制备方法决定了 a-SiNx:H膜的钝化和减反射效果不能同时达到最好。尤其是η型电池的迎光面发射极为P+层，采用a-SiNx:H做钝化减反层的话，因氮化硅表面的正电荷导致漏电流的增加，减弱钝化效果。也有晶体硅太阳电池采用a-SiNx/Si02和a-SiNx:H/a-Si:H作为双复合层表面钝化和减反射膜，由于非晶硅钝化膜和后续高温工艺不兼容，如丝网印刷电极合金化温度在 800°C左右，会使非晶硅晶化，制备SiO2热氧化需要900°C 1050°C的高温，此高温会使纯度为6N的太阳能级硅材料质量变差，体内复合增加，少子寿命降低，电池效率降低。因此， 综上所述非常有必要发展新的表面钝化和减反膜，发展高效的晶体硅太阳电池。
发明内容
本发明的目的就是要提出一种可克服上述已有技术缺陷的用于晶体硅太阳电池的复合钝化减反膜及制备方法，以提高晶体硅太阳电池的转换效率。本发明的一种用于晶体硅太阳电池的复合钝化减反膜，由依次置于晶体硅太阳电池迎光面发射极层上的氧化硅(SiO2)层、非晶氧化铝(a-Al203)层和非晶氮化硅(a-SihA) 层构成。所述的a-Al203层是通过等离子体增强化学气相沉积或原子层沉积(ALD)直接制备在太阳电池迎光面发射极层上，其厚度为5-20nm。所述的SiO2层是通过退火工艺形成在发射极层和a-Al203层之间，其厚度为 1. 5_3nm0所述的SiO2层和a-Al203层为复合钝化层，起表面钝化和场钝化的作用。所述的^!^^队层是减反膜，对入射光起减反射的作用，其厚度为60-100nm，其中组分 X = 0. 5-0. 6。SiO2层有钝化硅表面悬挂键的作用，B-Al2O3和SiO2界面由于四面体晶格匹配而存在大量负离子，使得其表面显示负电性，起场效应钝化作用，因此Si02+a-Al203符合钝化结构对晶体硅可以起到很好的化学钝化作用，极大地减少载流子的表面复合。本发明的一种用于晶体硅太阳电池复合钝化减反膜的制备方法，其步骤如下
§ 1采用PECVD工艺或ALD工艺在晶体硅太阳电池迎光面发射极层上制备厚度为 5-20nm 的 a_Al203 层；§ 2采用退火方法在发射极层和a_Al203层之间形成厚度为1. 5-3nm的SiO2层； § 3采用PECVD工艺制备厚度为60_100nm的a-Si^Nx，其中组分X为0. 5-0. 6。步骤§2所述的退火工艺在退火炉中进行，在氮气和水蒸气体积比为20-10 1 的混合气体环境中退火，退火温度为500-800°C，退火时间为30-60分钟。本发明的优点在于1. ^!^〃队减反射膜可以通过调整N组分X含量，使折射率η = 2. 33，实现做成组件后最佳的减反射效果；2. a-Al203/Si02复合钝化膜，起化学钝化和场钝化的双重效果，钝化效果优良；3. B-Si1^xNxZa-Al2O3ZSiO2复合钝化减反射膜整体可以承受800°C左右高温，热稳定性好与后续电池制备工艺兼容；4. B-Si1^xNxZa-Al2O3ZSiO2复合钝化减反射膜抗UV性能良好。
图1为本发明的一种用于晶体硅太阳电池迎光面发射极的复合钝化减反膜的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图，以具体的实施例详细说明本发明的实施方式实施例1晶体硅太阳电池，ρ型硅为基底材料，η+为迎光面发射极。1.将η+发射极表面快速的在稀氢氟酸溶液中浸润一下，然后采用ALD法生长一层厚度为5nm的Ei-Al2O3层；2.然后将样品放在退火炉中，在氮气和水蒸气比为15 1的混合气体环境中退火，退火温度控制在500°C，退火时间30分钟，在a-Al203层和η+发射极表面之间自动生成一层厚度为1. 5nm的SiO2层；3.用PECVD法在a_Al203层上生长一层厚度为70nm的a-SVA薄膜。其中组份 X = O. 57，经测试折射率为2. 33。实施例2晶体硅太阳电池，ρ型硅为基底材料，η+为迎光面发射极。1.将η+发射极表面快速的在稀氢氟酸溶液中浸润一下，然后采用PECVD法生长一层厚度为20nm的Ei-Al2O3层；2.然后将样品放在退火炉中，在氮气和水蒸气比为15 1的混合气体环境中退火，退火温度控制在600°C，退火时间60分钟，在a-Al203层和η+发射极表面之间自动生成一层厚度为2nm的SiO2层；3.用PECVD法在a_Al203层上生长一层厚度为70nm的a-SVA薄膜。其中组份 X = O. 57，经测试折射率为2. 33。
权利要求
1.一种用于晶体硅太阳电池的复合钝化减反膜，其特征在于该复合钝化减反膜由依次置于晶体硅太阳电池迎光面发射极层(1)上的SiO2层(2)、a-Al203层(3)和^Si1-Jx层 (4)构成；所述的a-Al203层C3)是通过等离子体增强化学气相沉积或ALD沉积直接制备在太阳电池迎光面发射极层(1)上，其厚度为5-20nm;所述的SiO2层⑵是通过退火工艺形成在发射极层⑴和a-Al203层(3)之间，其厚度为 1. 5-3nm ；所述的SiO2层(2)和a-Al203层(3)为复合钝化层，起表面钝化和场钝化的作用；所述的a-SigR层(4)是减反膜，对入射光起减反射的作用，其厚度为60-100nm，其中组分 X = 0. 5-0. 6。
2.一种用于晶体硅太阳电池的复合钝化减反膜的制备方法，其特征在于步骤如下§ A采用PECVD工艺或ALD工艺在晶体硅太阳电池迎光面发射极层上制备厚度为 5-20nm 的 a_Al203 层；§ B采用退火工艺在发射极层(1)和a-Al203层(3)之间形成厚度为1. 5-3nm的SW2 层⑵；§ C采用PECVD工艺在Ei-Al2O3层(3)上制备厚度为60-100nm的B-Si1^x层，其中组分X为0. 5-0. 6。
3.根据权利要求1的一种用于晶体硅太阳电池的复合钝化减反膜的制备方法，其特征在于所述的步骤§ B的退火工艺在退火炉中进行，在氮气和水蒸气体积比为20-10 1的混合气体环境中退火，退火温度为500-800°C，退火时间为30-60分钟。
全文摘要
本发明公开了一种用于晶体硅太阳电池的复合钝化减反膜及制备方法，该复合钝化减反膜由依次置于晶体硅太阳电池迎光面发射极上的氧化硅层、非晶氧化铝层和非晶氮化硅层构成。该方法是采用PECVD工艺或ALD工艺在晶体硅太阳电池迎光面发射极上制备a-Al2O3层；采用退火工艺在发射极层和a-Al2O3层之间形成SiO2层；采用PECVD工艺在a-Al2O3层上制备a-Si-XNX层。本发明的优点是a-Si1-XNX减反射膜减反射效果佳，a-Al2O3/SiO2复合钝化膜，起化学钝化和场钝化的双重效果，钝化效果优良；a-Si1-XNX/a-Al2O3/SiO2复合钝化减反射膜热稳定性好与后续电池制备工艺兼容；抗UV性能良好。
文档编号C23C16/40GK102157570SQ201110004888
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月11日 优先权日2011年1月11日
发明者张传军, 李钊明, 窦亚楠, 褚君浩 申请人:上海太阳能电池研究与发展中心