一种叠层钝化膜层结构及其制备方法与应用与流程

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种叠层钝化膜层结构及其制备方法与应用。

背景技术：

1、氧化铝薄膜由于界面处具有大量固定负电荷和低的表面态密度，使其在太阳能电池钝化技术中具有举足轻重的作用。

2、现有技术中，通常采用原子层沉积技术(ald方法)，以铝源和氧源作为前驱体源在硅片表面沉积氧化铝膜，通过退火使界面处的缺陷态密度降低，固定负电荷密度提高从而达到提升钝化效果的目的。比如，cn114420790a公开了一种基于ald工艺制备叠层氧化铝膜层的方法，第一层氧化铝膜层以al(ch3)3与o3为生长源，第二层氧化铝膜层以al(ch3)3与h2o为生长源，该技术需要三种源，其中两种不同的氧源，工艺复杂，反应周期长，制造成本较高，且该技术方案并没有获得优秀的钝化效果。cn103531658a公开了一种太阳能电池、其alox镀膜方法、电池背钝化结构及方法，采用管式pecvd方法制备氧化铝多层膜，对每层氧化铝膜采用nh3和n2o进行处理，从而整体增加氧化铝膜的钝化效果；该方法将氧化铝和氮化硅以及nh3和n2o处理均集成到一个pecvd炉管内进行，工艺较复杂，时间长，同时沉积氧化铝和氮化硅膜层有温差，需要进一步延长工艺稳定时间，且成本上没有优势。cn105322047a公开了一种太阳能电池的制造方法，首先采用ald方法制备第一层氧化铝膜，然后采用pecvd方法在氧化铝膜上制备氧化硅膜，然后在氧化硅膜上制备高硅含量的氮化硅膜，继续在氮化硅膜上制备低硅含量的氮化硅膜，最后得到多层钝化膜；该方案采用ald技术制备的氧化铝膜厚5～10nm，对ald工序来说，会影响产能，在保证相同钝化效果的前提下，氧化铝膜厚还可以进一步降低；同时，单层氧化铝钝化效果也十分有限。可见，目前技术中氧化铝膜层结构多为单层结构，膜层结构比较致密，而即便是多层结构的钝化特性和烧结接触特性也有待进一步提高。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种叠层钝化膜层结构及其制备方法与应用，用于解决上述技术问题，一方面能够保证较好的钝化效果，另一方面也显著提升烧结稳定性，优化烧结后的接触效果。

2、基于此，本发明具有如下技术方案：

3、第一方面，本发明首先提供一种叠层钝化膜层结构，包括在硅片基体的表面沉积有至少两层接触设置的氧化铝膜层；沿所述硅片基体到所述氧化铝膜层，所述氧化铝膜层的厚度呈梯度增加，所述氧化铝膜层的致密度呈梯度降低。

4、根据本发明提供的一种叠层钝化膜层结构，所述氧化铝膜层的层数为2～3层。

5、根据本发明提供的一种叠层钝化膜层结构，在所述硅片基体和所述氧化铝膜层之间还接触设置有氧化硅薄层。

6、根据本发明提供的一种叠层钝化膜层结构，所述氧化铝膜层的总厚度为2～8纳米；和/或，所述氧化硅薄层的厚度为1～2纳米。

7、第二方面，本发明提供所述叠层钝化膜层结构的制备方法，包括：将硅片基片送入ald沉积腔室，然后通入al(ch3)3与氧源，采用交替脉冲的方式在所述硅片基片的表面生长叠层氧化铝膜层；其中，通过控制al(ch3)3与氧源的体积比例控制所述叠层氧化铝膜层的致密度，通过控制脉冲沉积的次数来控制所述叠层氧化铝膜层的厚度。

8、根据本发明提供的所述叠层钝化膜层结构的制备方法，所述氧化铝膜层的层数为2层时，包括：

9、s1：将硅片基片送入ald沉积腔室，然后通入铝源，脉冲沉积6～12秒后通入惰性气体进行吹扫，然后通入氧源，脉冲沉积4～8秒后通入惰性气体进行吹扫，循环脉冲完成4～10次沉积后，形成第一氧化铝膜层；

10、s2：继续向ald沉积腔室内通入铝源，脉冲沉积4～10秒后通入惰性气体进行吹扫，然后通入氧源，脉冲沉积6～10秒后通入惰性气体进行吹扫，循环脉冲完成8～20次沉积后，形成第二氧化铝膜。

11、根据本发明提供的所述叠层钝化膜层结构的制备方法，所述氧化铝膜层的层数为3层时，包括：

12、s1：将硅片基片送入ald沉积腔室，然后通入铝源，脉冲沉积6～12秒后通入惰性气体进行吹扫，然后通入氧源，脉冲沉积4～8秒后通入惰性气体进行吹扫，循环脉冲完成4～10次沉积后，形成第一氧化铝膜层；

13、s2：继续向ald沉积腔室内通入铝源，脉冲沉积4～10秒后通入惰性气体进行吹扫，然后通入氧源，脉冲沉积6～10秒后通入惰性气体进行吹扫，循环脉冲完成8～20次沉积后，形成第二氧化铝膜；

14、s3：继续向ald沉积腔室内通入铝源，脉冲沉积4～8秒后通入惰性气体进行吹扫，然后通入氧源，脉冲沉积8～12秒后通入惰性气体进行吹扫，循环脉冲完成12～30次沉积后，形成第三氧化铝膜。

15、根据本发明提供的所述叠层钝化膜层结构的制备方法，在生长叠层氧化铝膜层前，在所述硅片基片表面生长氧化硅薄层；生长方法包括：向ald沉积腔室内通入氧源，脉冲沉积15～40秒，循环2～6次后通入惰性气进行吹扫。

16、根据本发明提供的所述叠层钝化膜层结构的制备方法，所述铝源包括三甲基铝；和/或，所述氧源包括水、双氧水、臭氧或笑气。

17、第三方面，本发明提供一种太阳能电池，其包括所述的叠层钝化膜层结构。

18、基于上述技术方案，本发明的有益效果在于：

19、本发明通过优化叠层钝化膜层结构，形成致密度梯度增加且厚度梯度降低的叠层氧化铝膜层结构，底层形成钝化效果好的高质量氧化铝膜层，中上层形成稀疏氧化铝膜层，有利于后续提升烧结接触性能。

技术特征：

1.一种叠层钝化膜层结构，其特征在于，包括：在硅片基体的表面沉积有至少两层接触设置的氧化铝膜层；沿所述硅片基体到所述氧化铝膜层，所述氧化铝膜层的厚度呈梯度增加，所述氧化铝膜层的致密度呈梯度降低。

2.根据权利要求1所述的叠层钝化膜层结构，其特征在于，所述氧化铝膜层的层数为2～3层。

3.根据权利要求1或2所述的叠层钝化膜层结构，其特征在于，在所述硅片基体和所述氧化铝膜层之间还接触设置有氧化硅薄层。

4.根据权利要求3所述的叠层钝化膜层结构，其特征在于，所述氧化铝膜层的总厚度为2～8纳米；

5.权利要求1～4任一项所述的叠层钝化膜层结构的制备方法，其特征在于，将硅片基片送入ald沉积腔室，然后通入al(ch3)3与氧源，采用交替脉冲的方式在所述硅片基片的表面生长叠层氧化铝膜层；

6.根据权利要求5所述的叠层钝化膜层结构的制备方法，其特征在于，所述氧化铝膜层的层数为2层时，包括：

7.根据权利要求5所述的叠层钝化膜层结构的制备方法，其特征在于，所述氧化铝膜层的层数为3层时，包括：

8.根据权利要求5～7任一项所述的叠层钝化膜层结构的制备方法，其特征在于，在生长叠层氧化铝膜层前，在所述硅片基片表面生长氧化硅薄层；生长方法包括：向ald沉积腔室内通入氧源，脉冲沉积15～40秒，循环2～6次后通入惰性气进行吹扫。

9.根据权利要求5～8任一项所述的叠层钝化膜层结构的制备方法，其特征在于，所述铝源包括三甲基铝；

10.一种太阳能电池，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的叠层钝化膜层结构或权利要求5～9任一项制备方法制得的叠层钝化膜层结构。

技术总结本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种叠层钝化膜层结构及其制备方法与应用。所述叠层钝化膜层结构包括在硅片基体的表面沉积有至少两层接触设置的氧化铝膜层；沿所述硅片基体到所述氧化铝膜层，所述氧化铝膜层的厚度呈梯度增加，所述氧化铝膜层的致密度呈梯度降低。本发明通过优化叠层钝化膜层结构，形成致密度梯度增加且厚度梯度降低的叠层氧化铝膜层结构，底层形成钝化效果好的高质量氧化铝膜层，中上层形成稀疏氧化铝膜层，有利于后续提升烧结接触性能。技术研发人员：张峰,袁琛,赵保星受保护的技术使用者：三一硅能（株洲）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29