[发明专利]一种用于太阳能电池的钝化介质膜

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种用于钝化太阳能电池硅片表面的钝化介质膜。

背景技术

光伏技术是一门利用大面积的p-n结二极管将太阳能转化为电能的技术。这个p-n结二极管叫做太阳能电池。制作太阳能电池的半导体材料都具有一定的禁带宽度，当太阳能电池受到太阳辐射时，能量超过禁带宽度的光子在太阳电池中产生电子空穴对，p-n结将电子空穴对分离，p-n结的非对称性决定了不同类型的光生载流子的流动方向，通过外部电路连接可以向外输出功率。这跟普通的电化学电池原理类似。

通常来说，太阳能电池的受光面往往需要具有钝化减反膜这一结构，一方面可以减少硅片表面对入射光的反射，增加硅体材料对太阳光的吸收，提高光生载流子的浓度从而增加光电流密度；另一方面有效钝化硅材料表面存在的大量悬垂键和缺陷（如位错，晶界以及点缺陷等），从而降低光生载流子硅表面复合速率，提高少数载流子的有效寿命，从而促进太阳能电池光电转化效率的提升。因此，改善钝化减反膜的质量对于硅电池性能的提高起着关键的作用。

目前常用的太阳能电池钝化减反膜材料通常为SiNx。 在n-型硅片表面上，SiNx薄膜具有优良的表面钝化效果。但由于SiNx薄膜体内具有一定的固定正电荷，SiNx对p型硅基体表面的钝化及不理想。氧化硅(SiOx)薄膜由于成膜较为致密钝化效果好，也是常用的钝化减反膜材料之一。常用的制备方法包括热氧化法和湿法化学氧化两种。热氧化法制备氧化硅往往在高温炉管环境下生成（一般高于900℃），不但工艺复杂而且其高温生长过程使硅材料的质量降低，同时其成膜均匀性受硅基体材料表面特性影响较大。湿法化学氧化法制备氧化硅膜则很难控制膜厚，难以实现较好的钝化效果。因而利用氧化硅薄膜直接钝化硅片表面很难在太阳能电池制作过程中实施。

为实现对p型硅基体材料的良好钝化，S. Dauwe (Proc. 29th IEEE Photovoltaic Specialists Conf, New Orleans, USA (2002), p.1246)及P. Alternatt (Proceedings of the 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference, Dresden(2006), p.647 )等人采用PECVD方法在低温下（低于250℃）沉积非晶硅薄膜并用于钝化p型硅片表面，取得了不错的效果，基体表面复合速率明显降低。但这种非晶硅薄膜对高温异常敏感，常规丝网印刷后的高温烧结过程会导致非晶硅薄膜迅速结晶，失去钝化效果，完全不能用于大规模太阳能电池生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于太阳能电池的钝化介质膜，该介质膜对P型硅材料具有良好的钝化效果，而且制备方法简单可行，利于大规模工业化生产。

本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种用于太阳能电池的钝化介质膜，所述钝化膜是由第一介质膜组成的单层结构，或所述钝化膜是由第一介质膜和第二介质膜组成的迭层结构，其中第一介质膜与硅基体材料直接相接触，第二介质膜沉积在第一介质膜上。

即本发明所述的钝化膜可以为单层介质结构，也可以为二种介质膜组成的迭层结构，但第二介质膜必须在第一介质膜的基础上沉积，以上所述的介质膜结构可直接应用于太阳能电池的表面钝化，从而提高光生载流子的有效寿命，增加太阳能电池光电转化效率。

其中第一钝化介质膜直接与硅基体材料接触，主要用于对p型硅基体材料的钝化。当用于钝化p型材料时，既可以用于实现对位于n型太阳能电池受光面的p型发射极的钝化，也可用于实现对p型太阳能电池背光面的钝化。当作为电池受光面的钝化材料时，介质膜同时起到部分减反的作用。

本发明所述第一介质膜为金属氧化物。

具体来说，所述金属氧化物最佳为氧化铝（Al₂O₃）。

其中所述第一介质膜必须具有一定的膜层厚度范围，其厚度最佳为3-200nm。