[发明专利]一种黑硅钝化膜、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种黑硅钝化膜、其制备方法及应用。所述的制备方法包括：提供具有黑硅绒面结构的硅片，使所述硅片与混合溶液接触，反应形成氧化硅薄膜，其中，所述混合溶液包括浓硝酸和/或过氧化氢、浓硫酸和添加剂；以及，采用等离子体增强化学气相沉积技术在所述氧化硅薄膜表面沉积氮化硅薄膜，获得黑硅钝化膜。本发明在混酸中加入添加剂作为表面活性剂，可以有效改善黑硅纳米结构表面的润湿性和溶液渗透性，并协助混合溶液中的其他成分更高效地进入纳米孔洞内，以及提高溶液交换速率，从而保证获得完整的均匀的高质量氧化硅薄膜，更利于产业化应用。

技术领域

本发明涉及一种黑硅钝化膜的制备方法，特别涉及一种具有高效的钝化性能的黑硅钝化膜及其制备方法，以及该黑硅钝化膜在黑硅太阳电池中的应用，属于太阳电池制备技术领域。

背景技术

近几年，基于纳米结构的黑硅绒面技术，凭借优异的陷光性能，特别是可以有效解决金刚线切多晶硅片的制绒难题的优点，已经在光伏产业逐步推广应用。从微观上看，黑硅绒面呈现纳米锥状、纳米洞状、纳米金字塔状或纳米蜂窝状等细小且方向各异的结构，以及高比表面积的特点，由此造成了黑硅绒面具有很高的表面复合速率。

在晶体硅太阳电池制备过程中，对绒面进行有效钝化，降低表面复合速率，是提高电池转换效率的关键因素之一。在基于传统的微米级“随机金字塔”或“虫孔状”绒面的晶体硅太阳电池制备中，通常采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在绒面上沉积几十纳米的氮化硅薄膜，即可获得优异的钝化效果，有效降低表面复合速率。当本领域研发人员尝试同样将PECVD沉积氮化硅薄膜直接应用黑硅绒面时，发现氮化硅无法在较深或较窄的纳米孔洞里沉积，钝化效果受到较大影响。本领域研发人员进一步尝试在沉积氮化硅薄膜之前，增加一步高温热氧化(800℃)形成氧化硅薄膜，使钝化性能得到了提升。但高温氧化工艺可控性不佳，而且高温过程会导致晶体硅产生一定的缺陷，造成电池性能的损失，因此并未在实际生产中得到应用。原子层沉积(ALD)氧化铝薄膜用于钝化黑硅绒面也得到了研究，并且显示出卓越的钝化性能。但是ALD设备和原料成本过于昂贵，也不适合应用于实际生产。

采用硝酸湿化学法在平坦的或微米级金字塔结构的硅片表面上生长氧化层通常可以获得不错的钝化效果。但是对于黑硅结构的硅片表面，单纯采用硝酸制备氧化硅钝化作用并不理想。首先，黑硅结构为纳米级孔洞，由于溶液的张力，硝酸溶液不易进入这些孔洞进行氧化反应；其次，纳米级孔洞内的溶液交换进行很缓慢，反应的副产物无法迅速有效排除，新的氧化剂难于快速进入，也影响了氧化硅形成的质量，最终影响了钝化效果。

综上所述，对于纳米级黑硅绒面，PECVD沉积氮化硅薄膜和硝酸湿化学法生长氧化硅无法获得高效的钝化性能；而高温热氧化硅薄膜和ALD氧化铝薄膜虽可以获得优异的钝化性能，但因诱生缺陷或成本太高难以得到实际应用。因此，开发低成本的高效黑硅钝化技术具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黑硅钝化膜及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的在于提供所述黑硅钝化膜在太阳电池中的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种黑硅钝化膜的制备方法，其包括：

提供具有黑硅绒面结构的硅片；

使所述硅片与混合溶液接触，反应形成氧化硅薄膜，其中，所述混合溶液包括浓硝酸和/或过氧化氢、浓硫酸和至少用作表面活性剂的添加剂；以及，

采用等离子体增强化学气相沉积技术在所述氧化硅薄膜表面沉积氮化硅薄膜，获得黑硅钝化膜。

在一些实施例中，所述添加剂包括柠檬酸、次氮基三亚甲基膦酸、柠檬酸钠、聚乙二醇和乙酸中的任意一种或两种以上的组合。

在一些实施例中，所述反应的温度在60℃以下。