[发明专利]一种晶硅太阳能电池钝化材料Al2O3浓度梯度掺杂ZnO薄膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种太阳能电池钝化材料Al₂O₃浓度梯度掺杂ZnO薄膜及其制备方法。

背景技术

晶硅太阳能电池以其成熟的工艺较高的光电转化效率而成为目前应用最为广泛的太阳能电池。然而在晶硅电池的制备过程中，硅片切割、陷光结构制备等过程会在硅片表面造成损伤，表面损伤与制备表面陷光结构的过程使电池表面缺陷态大幅度提高，增加了电子-空穴对的复合率，从而降低了电极对电荷的收集，降低了晶硅太阳电池效率。Al₂O₃薄膜具有化学钝化与场钝化的双重钝化效果，是目前最为优良的晶硅太阳能电池钝化材料，其已应用于PERC与PERL电池使其光电转化效率达到20%以上。但是，具有一定厚度的 Al₂O₃薄膜（>10nm）必须引入激光开槽工艺使Al背场与-p-Si相接触以制造良好的欧姆接触；而厚度较小的薄膜（<10nm）又不能达到很好的钝化效果，这使Al₂O₃钝化薄膜迟迟不能大规模的投入实用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种晶硅太阳能电池钝化材料Al₂O₃浓度梯度掺杂ZnO薄膜及制备方法，该薄膜设计合理，制备过程容易操作，对晶硅太阳能电池具有优良的钝化效果，电池光电转化效率高。

本发明的技术解决方案是：

一种晶硅太阳能电池钝化材料Al₂O₃浓度梯度掺杂ZnO薄膜，其特殊之处在于：

在硅片上有一层厚度为1 nm～10 nm的Al₂O₃薄膜层，在Al₂O₃薄膜层有浓度梯度掺杂ZnO薄膜层，所述Al₂O₃浓度梯度掺杂ZnO薄膜层由Al元素、Zn元素、O元素组成，其中Al₂O₃浓度梯度掺杂ZnO薄膜层中Al₂O₃所占比例由下至上依次减小，其电阻率依次降低，Al元素的含量为0.1%～10%，厚度为30nm～100nm，电阻率为10Ω·cm～1 ?10^-5Ω·cm。

一种晶硅太阳能电池钝化材料Al₂O₃浓度梯度掺杂ZnO薄膜的制备方法，其具体步骤如下：

（1）、将硅片放置在原子沉积设备的沉积腔室内，将沉积腔室抽真空，向沉积腔室中通入Al(CH₃)₃前驱体，用高纯氮气清洗沉积腔室并向沉积腔室内通入水蒸气作为氧源，然后用高纯氮气清洗沉积腔室，在硅片表面形成一次Al₂O₃沉积层，继续按上述Al₂O₃沉积方式循环进行10次～100次的Al₂O₃沉积以形成厚度为1nm～10nm的Al₂O₃层；

（2）、向沉积腔室中通入Zn(C₂H₅)₂前驱体，用高纯氮气清洗沉积腔室并向沉积腔室内通入水蒸气作为氧源，然后用高纯氮气清洗沉积腔室，在Al₂O₃层表面形成一次ZnO沉积层，继续按上述ZnO沉积方式重复进行n₁次的ZnO沉积，然后按照步骤（1）中Al₂O₃沉积方式进行1次Al₂O₃沉积，完成一次Al₂O₃掺杂ZnO沉积；

（3）按照步骤（2）中Al₂O₃掺杂ZnO沉积的方式循环进行Al₂O₃掺杂ZnO沉积，其中当次ZnO沉积的次数比前一次ZnO沉积多沉积一次，以形成厚度为30nm~100 nmAl₂O₃浓度梯度掺杂ZnO层；

（4）沉积结束后，取出硅片，进行退火，得到晶硅太阳能电池钝化薄膜。