制作氧化铝钝化膜的太阳能电池的方法研究

摘要：原子沉积的 Al2O3 膜可以应用为背钝化电介质层，来制作 PERC 钝化

发射极的晶体硅太阳能电池。存在负电荷 Al2O3 的低电阻率 P 型硅通过良好的背

钝化，转换效率已经达到 20.6%。其中最优工艺是 30nm 的 Al2O3 薄膜上覆盖着

200nm 通过等离子增强化学沉积（PECVD）的硅氧膜（SiOx），会导致 70cm/s 的

背面复合速率（SRV），而如果只是 130nm 的单层 Al2O3，会导致 90cm/s 的背面

复合速率。

关键词：晶体硅太阳能电池；表面钝化；高效电池；氧化铝。

1 介绍

硅太阳能电池现在的趋势是越来越薄的晶体硅（c-Si）片和越来越高的转换

效率，所以有效地减少表面复合损失变得越来越重要。在高效实验室硅太阳能电

池[1-3]中，在高温（≥900℃）中通 O2，生长的 SiO2 可以有效地抑制表面复合，

再经过约 400℃的退火，低电阻率（~1Ωcm）P 型硅片存在 Al 薄膜和热生长的

SiO2，这样轻掺杂背表面可以实现非常低的表面复合速率（SRVs）[4]。

另外，对于近能带隙光子，堆叠在硅片背面的 SiO2/Al 充当良好的反射镜，

提高了光子的吸收，所以电池的短波响应也提高了。高热氧不能大量应用于电池

工业生产的主要原因之一是硅片少子寿命对高温敏感，特别是温度约为 900℃

时，多晶硅片中少子寿命会减少很多[5]。所以，低温表面钝化替代品需要拥有

和 SiO2 相同的特性，这是在未来工业生产晶体硅高效太阳能电池所必须的。另

一种主要研究的替代品是氮化硅（SiNx），一般用化学汽相淀积（PECVD）法在

约 400℃时生成，而且在 P 型硅上具有和 SiO2 相同的 SRVs [6、7]。但是当其应

用于钝化极的背面和（PERC）太阳能电池的背面时，相比于 SiO2 钝化膜，短波

电流密度减少的速度要快得多[8]。这种影响归因于氮化硅膜中高浓度正电荷在

氮化硅膜下的 c-Si 中引发了倒置层，这种倒置层和基区接触的耦合导致短波电

流密度大量减少，这种不利的影响称为寄生分流[9]。另一个可以得到与退火的

SiO2 相同 SRVs 的低温钝化方案，是用氢化非晶硅（a-Si）在 200℃-250℃[10]