HIT电池用N型硅片a-Si:H薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法，具体涉及一种高钝化质量低缺陷密度HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]HIT太阳电池作为高效电池的一种，其既利用了低温薄膜沉积工艺，又发挥出晶体硅高迀移率的优势，同时制备工艺简单。其中，HIT电池晶体硅部分一般为N型硅片，它具有开路电压高、转换效率高等特点。一方面，HIT电池在结构与制作工艺上与传统的晶硅太阳电池完全不同，现有的工艺过程在HIT电池上已基本不适用；但另一方面，其能在薄片化的同时保证较高的效率(国际最高效率已达25.6%)，应用前景非常广阔，是未来电池发展的主要方向之一。
[0003]磷掺杂的N型硅片是制造HIT电池的主要衬底材料，其用于制造HIT电池具有更高的转换效率。本征非晶硅层、掺杂的非晶硅层、透明导电薄膜及栅电极分别在晶体硅衬底的两面沉积形成双面电池。它采用高质量及薄的掺杂非晶硅层形成异质结，同时利用薄的本征非晶硅层对晶体硅表面的悬挂键进行钝化，减少界面态缺陷以提高异质结电池效率。该电池PN结是通过沉积a-S1:H以获得，与传统的扩散制结不同，其对硅片表面质量要求较高，硅片表面缺陷密度需尽可能少，硅片表面a-S1: H的沉积及钝化效果对后续电池性能影响巨大。因此，需要一种高钝化质量低缺陷密度的HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜制备方法。而目前来说，HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备技术相对缺乏，现存的非晶硅薄膜沉积主要是用于非晶硅电池，其薄膜质量很难满足HIT电池的要求。因此，如何提供一种高钝化质量低缺陷密度的HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜制备方法已成为HIT电池制备的关键问题之一。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法，该制备方法能够得到高钝化质量和低缺陷密度的a-S1:H薄膜，大幅度提高硅片表面质量，在保证HIT电池短路电流稳定的基础上较大程度的提升其开路电压与填充因子，从而有效的提高HIT电池的效率。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法，包括以下步骤:
(1)将N型硅片清洗制绒；
(2)将步骤(I)所得N型硅片进行去氧化层处理；
(3)将步骤(2)所得N型硅片置于PECVD腔中，先抽本底真空，然后加热升温、抽高真空，再通入沉积气体一丨比与H 2，调节沉积气压与射频功率密度，对N型硅片的正面进行a-S1:H薄膜的沉积，沉积完后降温并将硅片翻面；
(4)重复步骤(3)的过程，对N型硅片的反面进行a-S1:H薄膜的沉积，沉积完成后降温取样，即得到HIT电池用N型硅片a-S1: H薄膜。
[0006]上述的HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中，先抽本底真空至20Pa以下，然后加热升温至190°C?200°C，抽高真空至5 X 10 4 Pa以下。
[0007]上述的HIT电池用N型硅片a_S1:H薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述H 2的气体流量比(即体积流量比)为1: 5?6。
[0008]上述的HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述沉积气压为60Pa?80Pa，所述射频功率密度为0.01W/cm2?0.02ff/cm2o
[0009]上述的HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述N型娃片的正面a-S1:H薄膜的沉积时间为1s?12s，沉积厚度为8nm?10nm。
[0010]上述的HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(4)中，所述N型娃片的反面a-S1:H薄膜的沉积时间为1s?12s，沉积厚度为8nm?1nm0
[0011 ] 上述的HIT电池用N型硅片a-S1: H薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(I)中，经所述N型硅片清洗制绒，去除N型硅片的表面损伤层18 μ m?22 μ m，并制得金字塔绒面，金字塔对角线尺寸为5 μ m?10 μ m。
[0012]上述的HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，所述去氧化层处理是将步骤(I)所得N型硅片置于HF溶液中浸泡，然后清洗、吹干。
[0013]上述的HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，所述HF溶液的体积浓度为2%?3%，所述浸泡的时间为1s?20s。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:
采用本发明的制备方法对HIT电池用N型硅片双面进行a-S1: H薄膜沉积，a_S1: H的沉积厚度优选8?10nm，双面沉积a_S1:H薄膜后，得到了高钝化质量低表面缺陷密度的N型硅片表面，少子寿命可达483 μ s以上(体少子寿命〈lms)，硅片表面复合速率<30cm/s。在保证硅片表面钝化的情况下，有效的保证了后续PN结隧穿效应(a-S1:H层足够薄)，在保证HIT电池短路电流稳定的情况下有效的提高了电池的开路电压与填充因子，从而有效的提高了 HIT电池的效率。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例中HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0017]以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
[0018]实施例1:
一种本发明的HIT电池用N型硅片a-S1:H薄膜的制备方法，工艺流程如图1所示，包括以下步骤:
(I)N型硅片清洗制绒:将用于HIT电池的N型硅片进行清洗制绒处理，主要完成硅片表面机械损伤层去除及金字塔绒面制备，硅片表面损伤层单面去除18 μ m，金字塔对角线尺寸为5?8 μ m。
[0019](2)去氧化层处理(HF处理):N型硅片经清洗制绒后，将其置入体积浓度为2.5%的HF溶液中，反应16s，主要去除硅片表面的自然氧化层，完成后取出，用去离子水冲洗干净，
N2吹干。
[0020](3 ) N型硅片正面a-S1: H薄膜的沉积
(3.1)放样抽低真空:对步骤(2)所得N型硅片进行PECVD (即等离子体增强化学气相沉积)处理，将N型硅片置于PECVD腔中，抽本底真空，使本底真空降低至ISPa以下，完成初真空过程。
[0021](3.2)加热抽高真空:加热PECVD腔中样品台温度至200°C，抽高真空至4.8X10 4Pa以下。
[0022](3.3)沉积a-S1:H薄膜:待温度与真空度达标且稳定后，通入沉积气体一丨比与H2, H2的气体流量