[发明专利]一种N型掺杂氧化微晶硅、异质结太阳能电池及两者的制备方法

说明书

本发明公开了一种N型掺杂氧化微晶硅、异质结太阳能电池及两者的制备方法，属于太阳能电池技术领域。它包括将硅烷、氢气、N型掺杂源气体和一氧化二氮混合进行CVD反应，沉积得到N型掺杂氧化微晶硅；所述N型掺杂源气体中包括ⅤA族和/或ⅥA族的元素。本发明能够有效提高入射光利用率，同时能够通过提高N型掺杂氧化微晶硅的结晶性来提高其导电性，从而提升太阳能电池的转换效率。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种N型掺杂氧化微晶硅、异质结太阳能电池及两者的制备方法。

背景技术

对于现有的HJT异质结太阳能电池，其中的N型掺杂层通常会采用氧化微晶制程工艺制备，N型氧化微晶工艺的优点在于可以使高吸收入射光的非晶N层变更为低吸收系数的微晶氧化N层。而现有的氧化微晶技术会使用二氧化碳(CO₂)当作氧源进行掺杂，二氧化碳加入的目的在于使氧化微晶膜增加掺杂氧源，掺杂氧源的目的之一是让膜层的折射率可调(折射率n＝1.8-3.7)，达到一个较好的抗光反射的作用，另一个目的是加入氧的微晶氧化N层可较无氧的微晶N层大幅降低薄膜的吸收系数，进而提升电池效率。

但是，N型氧化微晶目前存在的问题是：现有的氧掺杂气体为二氧化碳，二氧化碳中氧源的加入会影响微晶N薄膜的结晶性(拉曼测量)，使薄膜结晶性变低，而结晶性低了会直接增加薄膜电阻率。申请人发现，要避免电阻的过度增大，需要将二氧化碳的掺杂比例(CO₂/SiH₄)控制在0.5-2之间，但即使这样，在控制二氧化碳的掺杂比例的同时，光学抗反的折射率区间(n＝2.3～2.9)不容易同时满足，进而导致电池转化效率降低。

因此，有必要研究一种新的掺杂氧源来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有的N型半导体的氧化微晶技术难以同时满足薄膜电阻率和电池转化效率需求的问题，本发明提供一种N型掺杂氧化微晶硅、异质结太阳能电池及两者的制备方法；通过改变掺杂氧源并对掺杂工艺进行改进，从而有效解决上述问题。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种N型掺杂氧化微晶硅的制备方法，用于太阳能电池，将硅烷、氢气、N型掺杂源气体和一氧化二氮混合进行CVD反应，沉积得到N型掺杂氧化微晶硅；所述N型掺杂源气体中包括ⅤA族和/或ⅥA族的元素。

对于N型掺杂源气体，其作用是向硅中掺杂自由电子，使得薄膜中的自由电子浓度大于空穴浓度。而ⅤA族和/或ⅥA族元素的最外层电子相较于硅元素而言较多，将其氢化物进行掺杂均可以满足N型掺杂的需求，本发明以磷烷为例，在其他实施例中还可以是As、S、Se、Te等元素的化合物，对此不再赘述。

优选地，所述一氧化二氮和硅烷的体积比为10％～60％。

优选地，所述一氧化二氮和硅烷的体积比为10％～30％。

优选地，具体步骤为：

(1)将硅衬底放入CVD设备的腔体中，再对CVD设备抽真空；

(2)按预定反应气体用量将硅烷、氢气、N型掺杂源气体和一氧化二氮通入CVD设备的真空腔体中；

(3)开启CVD设备的电源对(2)步骤的气体进行解离，形成等离子型态原子，等离子型态原子结合后沉积在硅衬底上，得到N型掺杂氧化微晶硅。

优选地，在(2)步骤中，所述硅烷的用量为50sccm～300sccm，所述氢气的用量为3000sccm～30000sccm，所述一氧化二氮的用量为10sccm～150sccm，所述N型掺杂源气体包括用量为250sccm～1500sccm的磷烷。