[发明专利]在硅衬底上沉积电介质薄膜的方法及太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及硅太阳能电池的技术领域，特别涉及一种在硅衬底上沉积电介质薄膜的方法和应用该方法获得的太阳能电池。

背景技术

近来人们逐渐认识到提高晶硅太阳能电池效率的关键因素在于减小电池表面的载流子复合损失。最有效的方法之一是通过在太阳能电池的表面覆盖一层合适的电介质材料以减小硅电池表面硅的缺陷密度，进而减少载流子在表面附近通过缺陷复合，从而达到表面“钝化”的目的。近些年，拥有双面钝化电介质膜的太阳能电池，比如“发射极钝化和局部背接触”电池(PERC)和“发射极钝化和背部全扩散”电池(PERT)，已经逐渐受到光伏工业界的认可，并且产能逐渐扩大。

用于表面钝化的电介质材料有热氧化硅、等离子增强化学气相沉积氮化硅、氧化铝和非晶硅等，这些电介质材料的性能如下：

1.热氧化硅虽然具有优良的钝化性能，但是通常需要在高温下(大于900摄氏度)生长。高温工艺会增加电池的生产成本，同时造成低纯度硅材料(如多晶硅)的性能衰减。

2.氮化硅对于n型硅表面具有优良的钝化效果，其钝化主要依赖于材料中高浓度的正电荷。但是在钝化p型硅表面的时候，氮化硅中的正电荷会在硅表面由电子聚集而形成反转层。电子会通过反转层流动到有金属接触的地方复合，形成寄生并联电阻，降低电池的效率。

3.氧化铝对于p型硅表面具有优良的钝化效果。但是缺点在于其折射率约为1.7，低于硅电池减反射膜2.0的最优值。所以氧化铝在用于表面钝化时还需要被另一种高折射率的电介质材料所覆盖，从而达到合适的光学特性和稳定的电学特性。

4.非晶硅能够非常有效的钝化n型和p型硅表面。但是非晶硅对可见光的吸收过强，限制了其用于太阳能前表面的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在硅衬底上沉积电介质薄膜的方法和应用该方法获得的太阳能电池，在提高硅太阳能电池的光电转换效率的同时简化了硅太阳能电池的生产工艺，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种在硅衬底上沉积电介质薄膜的方法，包括：

清洗所述硅衬底的表面；

在温度T1低于350摄氏度下，在所述硅衬底的表面通过原子层沉积法沉积一预定厚度D1的所述电介质薄膜，包括以下步骤：

2.1持续供给含钛反应化合物，通过原子层沉积法使所述含钛反应化合物均一覆盖在所述硅衬底的表面，持续供给所述含钛反应化合物的时长t1；

2.2第一次氮气清洗，清洗时长t2；

2.3在氧化剂气氛下，使所述含钛反应化合物被氧化成高价钛氧化物，持续时长t3；

2.4第二次氮气清洗，清洗时长t4；

2.5当所述电介质薄膜达到预定厚度D1，则完成所述电介质薄膜的沉积；当所述电介质薄膜未达到预定厚度D1，回到步骤2.1；

其中，10ms≤t1≤1000ms，100ms≤t2、t4≤2000ms，10ms≤t3≤500ms。

根据本发明的一个实施例，所述预定厚度D1为50nm～150nm。

根据本发明的一个实施例，所述硅衬底是单晶硅衬底或多晶硅衬底。

根据本发明的一个实施例，所述含钛反应化合物是四氯化钛、异丙醇钛和二甲基氨基钛中的一种或几种。

根据本发明的一个实施例，所述在氧化剂气氛下中使用的氧化剂是氧气、去离子水、臭氧和等离子态的氧自由基中的一种或几种。

根据本发明的一个实施例，10ms≤t1≤100ms，500ms≤t2、t4≤1000ms，50ms≤t3≤200ms。

根据本发明的一个实施例，T1小于等于150摄氏度。

本发明还提供了一种太阳能电池，包括硅衬底以及位于所述硅衬底的向光面的表面层和/或位于所述硅衬底的背光面的背面层，所述表面层和/或所述背面层包括至少一层电介质薄膜，所述电介质薄膜通过前述任一种方法沉积在所述硅衬底上。

本发明提供的一种在硅衬底上沉积电介质薄膜的方法和应用该方法获得的太阳能电池，在该电介质薄膜中含有钛氧化物，能有效钝化硅衬底的表面，在提高硅太阳能电池的光电转换效率的同时简化了硅太阳能电池的生产工艺，降低生产成本。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了本发明在硅衬底上沉积电介质薄膜的方法的流程框图。