專利名稱：一種異質結太陽能電池的界面處理技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及異質結太陽電池的制備，特別是一種有關改善異質結太陽電池性能的界面處理方法。
背景技術：
異質結太陽電池是在N型(P型)晶體硅片上沉積P型(N型)硅薄膜作為發射區， 在薄膜和晶體硅界面處形成異質結結構，晶硅表面狀況對異質結性能起到了決定性作用， 通常情況下，晶硅表面存在大量未飽和懸掛鍵等缺陷態，增加了異質結界面的復合，嚴重影響了電池開路電壓，限制了太陽電池的轉換效率，可見，晶硅界面處理對提高異質結太陽電池效率和改善電池的穩定性有至關重要的作用。目前主要采用在晶硅表面沉積重摻雜硅薄膜、制備氧化層薄膜等方法對表面進行鈍化處理。其中，表面沉積摻雜硅薄膜主要采用PECVD等技術實現，對PECVD工藝要求較高， 而且摻雜濃度過高會引起開路電壓的降低；采用熱氧化法在晶硅表面制備氧化層能夠較好的鈍化表面，但是超薄的氧化層厚度很難控制，產業化工藝難度大，甚者由于二氧化硅過低的折射率，難于同時滿足高效電池的有效減反與表面鈍化的雙重作用。

發明內容
針對以上分析，本發明的目的是提供一種有效改善異質結太陽電池性能的界面處理方法一晶硅表面的氫原子處理技術。一種采用氫原子處理異質結界面的技術，其特征在于1.該技術能夠應用到非晶硅/晶硅異質結太陽電池制備中；2.該技術在等離子增強化學氣相沉積(PECVD)或者熱絲化學氣相沉積(HWCVD)系統中進行；3.該技術是在特征2所述的沉積系統中利用等離子體或者高溫熱絲使反應氣體電離產生H;4.該技術是在低壓下進行，反應氣體分解產生的H有大的自由程，直接輸運至底進行刻蝕鈍化；5.該技術在工藝上可調參數有功率、壓強、襯底溫度、氣體流量；6.該技術H的處理時間一般為20s-5min，通過優化處理時間，可得到性能優良的晶硅表面，提高界面處異質結性能；7.該技術中H只與硅表面或者亞表面的懸掛鍵等缺陷態相互作用，對基區硅襯底無損傷，有利于電池載流子的產生、輸運、收集；8.該技術采用H處理晶硅表面有效的減少表面的未飽和懸掛鍵、薄膜/晶硅界面的表面態，最大限度的減小異質結界面復合產生的漏電流，從而提高異質結太陽電池的轉換效率。本發明提出的氫原子處理晶硅表面技術具有以下特點和優點
1)該技術可操作性強，工藝簡單；2)該技術采用的H處理工藝對晶硅基區無損傷，有利于制備高質量異質結結構；3)該技術處理后的晶硅襯底清潔度高，異質結界面性能得到改善，能夠為載流子提供良好的輸運通道，從而提高電池的轉換效率；4)該技術采用的H處理能夠達到對晶硅表面和亞表面的雙重鈍化作用。一種采用氫原子處理晶硅表面的技術應用到薄膜/晶硅異質結太陽電池中，其特征在于將N型晶體硅片經過常規清洗，送入沉積系統，利用腔體中反應基元H的物理、化學特性，低壓下和晶硅表面相互作用，起到鈍化懸鍵、降低表面態的作用，使得薄膜/晶硅界面復合減小，改善了薄膜/晶硅異質結的性能，背表面沉積摻雜鈍化層薄膜，并在鈍化層上沉積導電膜作為背電極，正表面沉積硅薄膜作為P型發射區并在其上沉積透明導電膜作為頂電極；整個工藝溫度低、操作簡單。一種采用氫原子處理技術制備硅薄膜/晶硅異質結太陽電池的步驟為1)采用η型硅片襯底作為基區，并對其進行常規清洗；2)進入滿足條件的沉積系統，通入反應氣體H2 ；3)設定襯底溫度、反應氣壓、處理時間等參數4)利用反應氣體分解產生的基元H的物理、化學特性對晶硅表面進行鈍化處理；5)在處理后的硅片背表面沉積N型重摻雜硅薄膜作為鈍化層，并在鈍化層上沉積導電層作為背電極；6)在H處理后的硅片正表面沉積ρ型硅薄膜作為發射區，并在發射層上沉積透明導電膜及形成頂電極。所述的襯底采用N型單晶硅或多晶硅硅片；所述清洗方法采用常規清洗；所述沉積系統包括等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)系統、熱絲化學氣相沉積 (HWCVD)系統；所述的滿足沉積條件是指氫原子處理之前，腔體背景真空、襯底溫度、反應氣壓等參數滿足優化值； 所述的H是指反應氣體吐在PECVD或HWCVD系統中吐分解產生的氣相基元；所述的H物理、化學特性指低壓下大自由程和到達晶硅表面對未飽和懸鍵的結合，從而達到鈍化目的；所述的鈍化層是指IO-IOOnm厚度的重摻雜層或者本征緩沖層和摻雜層組成的多
層膜結構；所述背電極是指1-3 μ m的金屬鋁膜，也可以是摻雜ZnO膜，還可以是透明導電薄膜與金屬鋁膜形成的多層膜；所述發射區可以是P型摻雜硅薄膜，也可以是緩沖過渡層與摻雜硅薄膜形成的雙層或多層硅薄膜；所述頂電極是指厚度為50-100nm的透明導電膜，并在其上絲網印刷金屬柵線。


附圖是本發明提供的采用氫原子處理技術制備異質結太陽電池的流程圖。
具體實施例方式為使本發明的技術方案、優點更加清楚，結合具體實例對發明進一步詳細說明1)采用厚度200 μ m,電阻率為5 Ω cm的N型單晶硅片作為襯底，并對表面進行常規清洗。2)將清洗后的N型晶硅襯底送入PECVD系統，在等離子體作用下使反應氣體H2電離產生H;3)在低溫下(< 250°C ) H處理硅表面40s ；4)在處理后的N型單晶硅片襯底沉積一層20nm厚度的重摻雜的a-Si:H構成的鈍化層；5)在鈍化層表面用MOCVD方法沉積SiO B導電膜作為背電極；6)如2)、3)所述對N型單晶硅片正面再進行H處理；6)在處理后的N型單晶硅片襯底正面用PECVD方法依次沉積5nm本征a_Si :H層和IOnm的ρ型a-Si: H層作為發射區；7)在ρ型發射層上采用磁控濺射技術沉積一層70nm厚的透明導電薄膜；8)在透明導電薄膜上絲網印刷低溫銀漿，并在低于300°C條件下低溫烘干形成金屬電極，完成電池制備。以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種采用氫原子處理技術的硅異質結太陽電池，其特征在于它采用硅薄膜/晶硅異質結結構，襯底采用N型晶體硅片，晶硅表面采用氫原子處理，背表面沉積硅薄膜作為鈍化層，并在其上沉積導電層作為背電極，正表面沉積P型摻雜硅薄膜或本征緩沖層和P型摻雜作為發射區，在P型薄膜層上沉積透明導電層，并在透明導電膜上設置電極。
2.如權利要求1所述的N型晶體硅片可以是單晶也可以是多晶硅片。
3.如權利要求1所述的晶硅表面采用氫原子處理指在沉積系統中利用反應氣體分解基元H與晶硅表面進行相互作用。
4.如權利要求3所述的沉積系統可以是射頻等離子體增強化學氣相沉積(RF-PECVD) 系統，也可以是甚高頻等離子體增強化學氣相沉積(VHF-PECVD)系統，還可以是熱絲化學氣相沉積(HWCVD)系統。
5.如權利要求3所述的氫原子處理晶硅表面技術在工藝上采用所有可調參數的優化值。
6.如權利要求1所述的背表面鈍化層可以是重摻雜η型硅薄膜，也可以是本征層和重摻雜η型薄膜組成的雙層或多層硅膜結構。
7.如權利要求ι所述的背電極可以是金屬鋁膜，也可以是摻雜aio膜，還可以是透明導電膜與金屬鋁膜形成的多層膜。
8.如權利要求1所述的正面膜結構，其特征在于Φ型發射區可以是P型摻雜硅薄膜， 也可以是緩沖過渡層與P型摻雜硅薄膜形成的雙層或多層硅薄膜。
9.如權利要求1所述的在透明導電膜設置電極指采用絲網印刷制備前電極。
全文摘要
本發明公開了一種異質結太陽電池界面處理的技術，其特征在于該技術能夠應用薄膜/晶硅異質結太陽電池的制備中，利用等離子增強化學氣相沉積(PECVD)系統或者熱絲化學氣相沉積(HWCVD)系統使反應氣體電離產生H，經過氣相輸運到達晶硅襯底并與晶硅表面發生作用，有效鈍化晶硅表面未飽和懸鍵等缺陷態，減小了異質結界面復合，有利于改善異質結太陽電池的整體性能。
文檔編號C23C16/455GK102386253SQ20111034102
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者張群芳 申請人:北京匯天能光電技術有限公司