一种晶体硅太阳能电池及其钝化方法.pdf

本发明公开了一种一种晶体硅太阳能电池的钝化方法，包括如下步骤：(1)将完成二次清洗去磷硅玻璃步骤后的硅片在800～850℃氧化气氛下进行氧化处理，使硅片的扩散面上生成厚度为5～20nm的氧化层；(2)将步骤(1)获得的硅片的氧化层上沉积SiNx薄膜，所述SiNx薄膜的厚度为55～65nm，相应折射率为2.0～2.2。本发明结合了热生长SiO2良好的表面钝化作用与沉积SiNx薄膜的H钝化作用，降低了硅片表面的复合率，提高了太阳能电池的短波响应，提高了太阳能电池的光电转换效率的目的。

1.  一种晶体硅太阳能电池的钝化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将完成二次清洗去磷硅玻璃步骤后的硅片在800～850℃氧化气氛下进行氧化处理，使硅片的扩散面上生成厚度为5～20nm的氧化层；
(2)将步骤(1)获得的硅片的氧化层上沉积SiN_X薄膜，所述SiN_X薄膜的厚度为55～65nm，相应折射率为2.0～2.2。

2.  根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池的钝化方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氧化处理时间为10～20min。

3.  如权利要求1所述的晶体硅太阳能电池的钝化方法获得的晶体硅太阳能电池。

一种晶体硅太阳能电池及其钝化方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池，具体涉及一种晶体硅太阳能电池及其钝化方法。
背景技术
太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，使用太阳能可有效减轻环境污染，太阳能光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域之一。太阳能电池主要以半导体材料为基础之作，其工作原理是光电材料吸收光能后产生电子空穴对从而产生光电流。目前，广泛采用的太阳能电池是硅太阳能电池，其又分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池和非晶硅电池等。其中单晶硅太阳能电池的转换效率最高，技术也最成熟。
现有技术中，晶体硅太阳电池工业化生产的工艺路线是：硅片清洗与绒面制备—扩散制PN结—等离子刻蚀去边—二次清洗去磷硅玻璃—沉积减反射膜—丝网印刷正反电极与背电场—烧结。其中，沉积减反射膜主要有如下三个作用：(1)减反射作用，即减少太阳能电池对光的反射，从而提高太阳能电池的光电转换效率；(2)表面钝化作用，减少电池的表面复合，改善电池性能；(3)体钝化作用，即钝化电池体内的缺陷和杂质，提高电池效率。现有技术中，晶体硅太阳能电池的钝化方法主要是采用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)沉积SiN_X薄膜。由于SiN_X中的氢可释放出来，部分氢分子通过与硅中的空位结合等方式，转为氢原子或氢-空位对，扩散进入多晶硅体内，氢与晶界上的悬挂键或电池体内的其他缺陷、杂质结合，从而起到钝化晶界、缺陷或杂质的作用。
然而，在硅片表面直接沉积SiNx薄膜，会使得SiNx/Si界面处的晶格失配严重，钝化效果不好。因此，开发一种晶体硅太阳能电池的新的钝化方法，以降低硅片表面的复合率，提高太阳能电池的光电转换效率，具有现实的积极意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶体硅太阳能电池及其钝化方法，使其获得的太阳能电池具有较高的光电转换效率。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池的钝化方法，包括如下步骤：
(1)将完成二次清洗去磷硅玻璃步骤后的硅片在800～850℃氧化气氛下进行氧化处理，使硅片的扩散面上生成厚度为5～20nm的氧化层；
(2)将步骤(1)获得的硅片的氧化层上沉积SiN_X薄膜，所述SiN_X薄膜的厚度为55～65nm，相应折射率为2.0～2.2。
上文中，所述步骤(1)中二次清洗去磷硅玻璃步骤后的硅片是指经过硅片清洗与绒面制备—扩散制PN结—等离子刻蚀去边后进行二次清洗的硅片，而这些步骤均为现有技术；而所述氧化处理操作即为现有的热生长SiO₂方法；所述步骤(2)中的SiN_X薄膜的化学组分为SiN_X：H，其中X为1～1.5，所述沉积方式可以是PECVD、磁控溅射等任意现有的化学物理沉积方法。
上述技术方案中，所述步骤(1)中的氧化处理时间为10～20min。
本发明同时请求保护如上述晶体硅太阳能电池的钝化方法获得的晶体硅太阳能电池。当然，钝化后的硅片还需进行丝网印刷电极与背电场—烧结等步骤，以得到晶体硅太阳能电池，而这些步骤均为现有技术。
本发明的工作原理是：热生长的氧化硅在漂移场的作用下，大量饱和硅片表面的悬挂键，有效地降低少数载流子在表面的复合，从而得到较好的表面钝化效果。
由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明在沉积SiN_X薄膜之前进行了氧化处理，结合了热生长SiO₂良好的表面钝化作用与沉积SiN_X薄膜的H钝化作用，使得SiO₂/Si界面处的晶格配合良好，降低了硅片表面的复合率，提高了太阳能电池的短波响应，提高了太阳能电池的短路电流及开路电压，从而达到提升太阳能电池的光电转换效率的目的。
2.本发明的方法简单易行，具有良好的应用前景，适于大规模工业化生产。
附图说明
附图1是本发明实施例一与对比例一的测量光谱响应曲线对比图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不应以此限制本发明的保护范围：
实施例一
将某一批次的片子300片在硅片清洗与绒面制备—扩散制PN结—等离子刻蚀去边—二次清洗去磷硅玻璃完成后，将硅片放进氧化炉中，在氧化气氛下800℃的条件下氧化10分钟；然后采用PECVD法沉积SiN_X薄膜，SiN_X薄膜的厚度为65nm，折射率为2.2，最后进行丝网印刷与烧结，得到一组晶体硅太阳能电池。
在AM1.5，温度25℃条件下测定其平均电性能参数，即开路电压Voc，短路电流Isc，填充因子FF，光电转换效率EFF，结果如下表所示：