[发明专利]一种低频PECVD沉积氧化铝的方法

说明书

本发明公开了一种低频PECVD沉积氧化铝的方法，该方法是以三甲基铝为原料，以O₂、水蒸气、乙醇蒸气中的其中一种含氧物质为氧化剂，通过低频PECVD法制备得到氧化铝。本发明低频PECVD沉积氧化铝的方法具有工艺简单、操作方便、成本低廉等优点，不仅能够省去常规方法中的后续等离子体处理步骤、降低制备成本、缩减工艺时间、提升产能，而且能够制备得到钝化效果更好的氧化铝，对于制备高光电转换效率的太阳电池以及扩大太阳电池的应用范围具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于太阳电池用氧化铝制备领域，涉及一种低频PECVD沉积氧化铝的方法。

背景技术

太阳电池的表面钝化分为两类：化学钝化和场效应钝化。硅片表面由于晶格周期排列的截止，含有大量的硅悬挂键，形成大量的表面缺陷态，具有较大的表面载流子复合速率，化学钝化就是利用O、H等原子填补表面空位的悬挂键形成Si-H或Si-O键，降低表面缺陷态。场效应钝化是通过内建电场来减少硅片界面处电子或空穴的浓度从而达到表面钝化的作用。由于复合过程需要同时有电子和空穴的存在，当两者在界面处的浓度在约同一个数量级(假定电子和空穴具有相同的捕获截面)时会达到最高的复合速率，其他情况下复合速率与界面处电子的浓度相关。在场效应钝化中，硅片界面处的电子或空穴的浓度被界面处的内建电场屏蔽。这种内建电场可以通过向界面下掺杂或是在界面处形成固定电荷来获得。

氧化铝(AlOx)兼具场效应钝化和化学钝化的优势，使得氧化铝薄膜广泛应用于太阳电池钝化膜。氧化铝薄膜沉积过程中大量的H和O进入膜层内，降低了硅片表面的缺陷态，化学钝化作用明显；而在Si-AlOx界面含有密度较大的固定负电荷密度，形成内建电场，屏蔽少数载流子，起到了场钝化作用。

目前，氧化铝钝化主要应用在PERC背面钝化，并通过在氧化铝薄膜上沉积氮化硅或氮氧化硅形成AlOx/SiNx或AlOx/SiOxNy/SixNy叠层钝化膜。然而，现有氧化铝(AlOx)薄膜通常是以三甲基铝(TMA)/N₂O为反应气体，通过低频PECVD沉积制备得到，存在以下问题：(1)以TMA/N₂O为反应气体，其中N₂O氧化能力偏弱，无法向AlOx膜层中注入足够的O，从而使膜层在后续退火过程中无法形成具有场钝化作用的Al-O四面体结构，导致产生固定负电荷能力很弱，且由于O的缺失，导致无法在AlOx-Si界面处形成具有负电荷传输通道作用的SiOx界面层，降低了AlOx的场钝化作用。(2)为了弥补问题(1)中的缺陷，现有制备技术中还需要在沉积氧化铝(AlOx)薄膜后继续进行N₂O(或其他含氧)等离子体处理，然而，后续处理步骤(N₂O等离子体处理)的引入，不仅会使整体工艺时间增加3分钟～5分钟，导致产能降低6％～10％，而且由于N₂O中含有N，当等离子体功率较高时，N₂O等离子体轰击会破坏已形成的氧化铝(AlOx)薄膜，使部分N注入到AlOx中形成N-H、N-O键或间隙N原子，破坏钝化效应降低钝化性能。由此可见，获得一种工艺简单、操作方便、成本低廉的高性能氧化铝的制备方法，对于大幅缩短制备太阳电池的工艺时间以及提高太阳电池的产能具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便、成本低廉的低频PECVD沉积氧化铝的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种低频PECVD沉积氧化铝的方法，以三甲基铝为原料，以O₂、水蒸气、乙醇蒸气中的其中一种含氧物质为氧化剂，通过低频PECVD法制备得到氧化铝。

上述的方法，进一步改进的，包括以下步骤：将基底材料置于低频PECVD沉积装置的反应腔室中，通入三甲基铝和氧化剂，控制电源的频率为30KHz～300KHz以及反应腔室的温度为200℃～400℃、压强为20Pa～500Pa，在基底材料表面沉积氧化铝，完成对氧化铝的制备。