[发明专利]超薄含氧氮硅薄膜的制备方法及其在钝化接触电池中的应用

说明书

本发明公开了超薄含氧氮硅薄膜的制备方法，方法是1)将硅片表面清洗干净；2)在PECVD中，通入NH₃或N₂或其他含氮源但是不含氧源的气氛，并打开等离子体，解离通入的气氛，并使硅片表面氮化；通过调节温度、等离子体功率、压力、气体流量等参数调节表面氮的浓度和含氮层的深度；3)将表面已氮化的硅片进行氧化处理，从而形成氧氮硅层材料；4)接着，对表面氧氮硅层再进行一次PECVD表面氮化处理，形成氮氧氮硅层，氮氧氮硅层的厚度在5nm以下；5)在表面制备p型硅薄膜层。采用本发明的方法可使氮元素尽量富集于表面位置和近硅片界面位置，从而使氮氧氮硅界面材料层用于p型隧穿氧化硅钝化接触结构，可以减少硼对界面的破坏，提升钝化效果；该材料用于n型同样有效，可以减少磷对界面层的破坏。

技术领域

本发明涉及一种太阳电池制造技术，具体涉及钝化接触结构的制备方法。

背景技术

德国弗朗霍夫研究所于2013年提出一种晶硅太阳电池，其n型电池的典型结构如图1所示，该电池称为多晶硅钝化接触技术(poly-Si钝化接触技术)。这种结构的核心是采用超薄氧化硅层和掺杂多晶硅叠层结构钝化硅片表面。

隧穿氧化硅钝化接触结构的钝化机理主要来源于两方面：一是界面氧化硅层的化学钝化作用，二是掺杂原子的场钝化作用。提升界面氧化硅的完整性有利于提高表面的化学钝化效果。

对于隧穿氧化硅钝化接触技术，其电子收集采用n型的磷掺杂多晶硅薄膜，而空穴收集则采用p型的硼掺杂多晶硅薄膜。由于n型钝化接触技术效果好，已被广泛接受为下一代产业用高效晶体硅电池技术。

目前，Poly-Si钝化接触技术的瓶颈主要在于p型。p型钝化接触技术的技术指标较差，表现为钝化质量差。一般来说，J_0s20fA/cm²，iV_oc680mV(n型硅片衬底)。通常认为，造成p型钝化接触技术较差的主要原因有两点：一是多晶硅中硼浓度较低，二是界面氧化硅易被硼的扩散破坏。

相比之下，n型Poly-Si钝化接触技术质量则可靠得多，其技术指标高，表现为钝化质量好，在不同设备上均很容易实现单面饱和暗电流J_0s8fA/cm²，对应的隐含开路电压iV_oc730mV(n型硅片衬底)的优异指标；同时接触电阻率低ρ_c10mΩcm²。现已开始进入量产验证阶段。

因此，提升p型Poly-Si钝化接触技术的钝化质量是当前需要克服的重要问题。提升p型Poly-Si钝化接触技术的钝化质量，有利于推动该技术的进一步发展。其中，提升界面氧化硅的完整性十分有利于改善界面钝化效果。

发明内容

针对如何改善p型Poly-Si钝化接触结构中界面氧化硅的完整性，本发明提出采用氧氮硅材料替代二氧化硅，并提出一种可原位制备氧氮硅层的制备方法，该方法适用于量产型等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备。

本发明的技术方案是提供一种超薄氮氧氮硅薄膜的制备方法，方法是1)将硅片表面清洗干净；2)在PECVD中，通入氨气(NH₃)或氮气(N₂)或其他含氮源但是不含氧源的气氛，并打开等离子体，解离通入的气氛，并使硅片表面氮化；通过调节温度、等离子体功率、压力、气体流量等参数，可以调节表面氮的浓度和含氮层的深度；3)将表面已氮化的硅片进行氧化处理，从而形成氧氮硅层材料；4)接着，对表面氧氮硅层再进行一次PECVD表面氮化处理，形成氮氧氮硅层，氮氧氮硅层的厚度在5nm以下；5)在表面制备p型硅薄膜层(该硅薄膜层可以是非晶硅，也可以是多晶硅)。