N型太阳能电池Al2O3薄膜钝化性能研究

摘要：文章从提升N型太阳能电池发电效率和降低其加工成本入手，分析了如何通过钝化机制来降低电池的复合，通过对Al2O3薄膜制备过程中臭氧浓度、沉积温度、烧结温度以及Al2O3薄膜的厚度进行对比和分析，发现Al2O3薄膜在一个较宽的范围内能够达到较稳定的钝化效果，因此其工业应用前景广阔。 关键词：Al2O3薄膜；表面复合；N型太阳能电池；钝化性能；发电效率 随着气候条件的不断恶化以及不可再生能源的不断开采，为了保证能源的持续利用，可再生能源受到青睐，尤其是太阳能不断被关注和利用。但是由于其效率偏低且成本偏高，导致其利用率并未达到最大化。为了进一步降低太阳能电池的生产成本并提高其转换效率，应用更薄的硅片成为太阳能行业的发展趋势。随着硅片厚度的减薄，硅片的表面复合就越来越重要，因此需要开发更优异的表面钝化方法。 表面钝化的方法可以归纳为化学钝化和场效应钝化两类。由于表面复合的速率直接与界面缺陷的密度相关，化学钝化是通过减少界面处的缺陷数量来达到减少表面复合速率的。通常使用氢原子或一层薄的半导体膜来实现化学钝化作用，它们可以同未配位的原子（悬挂键）结合，从而减少界面缺陷密度。 场效应钝化是通过内建电场来减少硅片界面处电子或空穴的浓度从而达到表面钝化的作用。由于复合过程需要同时有电子和空穴的存在，当两者在界面处的浓度在约同一个数量级（假定电子和空穴具有相同的捕获截面）时会达到最高的复合速率，其他情况下复合速率与界面处电子的浓度相关。在场效应钝化中，硅片界面处的电子或空穴的浓度被界面处的内建电场屏蔽。这种内建电场可以通过向界面下掺杂或是在界面处形成固定电荷来获得。 1Al2O3薄膜的制备方法 沉积Al2O3薄膜的方法有原子层沉积法（ALD）、等离子增益化学气相沉积法（PECVD）、溶胶凝胶法（Sol-gel）以及属于物理气相沉积的溅射法（sputtering）。 原子层沉积法分为热原子层沉积和等离子辅助原子层沉积，通常使用三甲基铝（TMA）为前驱体，使用水、臭氧或氧气作为氧化剂。ALD工艺可以分为两个自限制的半反应。每个半反应前驱原子通过精确地单个原子层的生长使表面达到饱和。第一个半反应中TMA分子与吸附于表面的OH基团反应。最后铝原子和甲基覆盖了表面，而沉积腔室中剩余的TMA分子将不再与表面反应。用惰性气体或是氧气吹扫沉积腔室后，再进行第二个半反应，交替进行。 2Al2O3薄膜钝化的机理 Al2O3薄膜有高质量的钝化性能可归因于它能结合良好的化学钝化和场效应钝