[发明专利]一种在晶硅太阳能电池表面上制备氧化铝钝化薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在晶硅太阳能电池表面制备氧化铝钝化薄膜的方法，特别是利用氧化铝薄膜来使晶硅太阳能电池表面钝化。

背景技术

氧化铝薄膜作为晶硅太阳能电池表面的钝化膜具有非常出色的钝化效果。Al₂O₃是宽禁带介质材料，折射率约为1.65，在可见光区域没有明显的光吸收，固定负电荷密度高达10¹²~10¹³cm^-2，因此非常适于改善晶硅太阳能电池的光学和电学特性，从而提高电池的转换效率。

氧化铝薄膜的制备方法有很多，如：等离子增强化学气相沉积法（PECVD）、射频磁控溅射技术、原子层沉积技术等。等离子增强化学气相沉积技术制备的氧化铝薄膜沉积速率较高，但是所需的设备复杂，成本较高。射频磁控溅射技术制备氧化铝薄膜，该方法需要大型真空设备，制备过程复杂，大大增加了氧化铝薄膜的制备成本和相关生产设备的能耗。原子层沉积技术制备的氧化铝薄膜，虽然其薄膜性能较好，具有很好的保型性和均匀性，但原子层沉积技术制备氧化铝薄膜沉积速率较低，这也限制了原子层沉积技术的快速发展。因此，采用化学溶液沉积法制备氧化铝，工艺简单，成本低，可以很好的解决其它制备方法存在的一些不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化铝的制备方法及其在晶硅太阳能电池上的应用，该方法是在晶硅太阳能电池表面镀一层氧化铝钝化薄膜，而且该方法简单易行、条件容易达到，成本低廉。并且在晶硅太阳能电池表面制备的氧化铝薄膜对晶硅太阳能电池具有优异的钝化效果。

本发明为实现其发明目的，所采用的技术方案是，一种在晶硅太阳能电池表面制备氧化铝钝化薄膜的方法，包括步骤如下：

（1）材料的选择：本着节约成本的目的，采用氯化铝和无水乙醇为反应原料，其反应原理为AlCl₃ + 3 C₂H₅OH →Al(C₂H₅O)₃ + 3 HCl。

（2）铝溶胶的制备：在具有良好通风的风筒中，将氯化铝材料溶解于一定浓度的无水乙醇中，充分搅拌震荡直至溶液变的澄清为止，以便溶胶达到均一透明，测量溶胶PH值，并调节溶胶PH值在1~2之间，调节PH值所使用的酸为盐酸。

（3）氧化铝钝化薄膜的制备：将制备的含有铝离子的铝溶胶均匀旋涂于晶硅太阳能电池表面，首先在旋涂机转速为400~1000rpm条件下旋涂约10s，然后加快转速，在转速为4000~6000rpm条件下旋涂约30s，将旋涂好的样品置于烘干箱内，在约80℃条件下干燥30min，最后在一定条件下使其退火，退火温度在300~500℃左右，退火时的保护气体为氮气，退火完毕后均匀冷却至常温。由此在晶硅太阳能电池上制备的氧化铝薄膜具有优异的表面钝化效果。

本发明所述的晶硅太阳能电池：包括单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池。

本发明的优点与效果为：

（1）本发明采用的化学溶液沉积法具有简单易行、操作方便、设备成本低廉、反应条件温和的优点。

（2）本发明在晶硅太阳能电池表面制备的氧化铝钝化薄膜对晶硅太阳能电池具有出色的钝化效果，可进一步提升晶硅太阳能电池的转换效率。

具体实施方式

本发明的具体实施方式为：一种利用化学溶液沉积法在晶硅太阳能电池表面制备氧化铝钝化薄膜。具体为：

（1）选择配溶胶的材料：本着节约成本的目的，选择氯化铝和无水乙醇为配液的材料，两者发生反应的原理为

AlCl₃ + 3 C₂H₅OH →Al(C₂H₅O)₃ + 3 HCl。

（2）溶胶的制备：在具有良好通风的风筒中，将氯化铝材料溶解于一定浓度的无水乙醇中，用搅拌棒充分搅拌震荡直至溶液变澄清为止，以便溶胶达到均一透明，测量溶胶PH值，并调节溶胶PH值在1~2之间，调节PH值所使用的酸为盐酸。将配好的溶胶静置一段时间（约1小时）。

（3）在晶硅太阳能电池表面制备氧化铝钝化薄膜：把晶硅太阳能电池固定在旋涂机上（确保旋涂时晶硅太阳能电池不被甩出），将配备好的含有铝离子的铝溶胶均匀涂于晶硅太阳能电池表面。然后在旋涂机转速为400~1000rpm条件下旋涂约10s，使晶硅电池表面的溶液更均匀，接着加快转速，在转速为4000~6000rpm条件下旋涂约30s。旋涂结束后，将旋涂好的样品置于烘干箱内，在约80℃条件下干燥30min。干燥完毕后，把样品放在退火炉中，在一定条件下使其退火，退火温度在300~500℃左右，退火时的保护气体为氮气，退火完毕后均匀冷却至常温。由此，在晶硅太阳能电池表面会镀上一层氧化铝薄膜，该层氧化铝薄膜对晶硅太阳能电池具有优异的表面钝化效果，可进一步提升晶硅太阳能电池的转换效率。