N型太阳能电池Al2O3薄膜钝化性能研究

化。其中化学钝化是源于降低了表面缺陷密度（Dit），场效应钝化是通过大量在c-Si/Al2O3界固化了的负电荷（Qf）电场屏蔽少数载流子来实现的。Al2O3双电导是由带电的（AlO4）1－基团和分离的Al3＋离子组成的连续随机的网络。为与局部电中性原则一致，比例应为3∶1，相应的反应为2（Al2O3）＝3（AlO4/2）1－＋Al3＋。此结构下，Al原子有两种不同的结合方式：在（AlO4）1－单元中是四面体对等结构，在与O－相邻的环境中形成八面体间隙结构。固定负电荷的形成可以通过在SiO2/Al2O3界面处O－对Al3＋的非对称性屏蔽来完成。 3实验过程及结果 3.1工艺流程 常规N型电池的加工工艺为表面织构化、磷硼共扩散、边缘绝缘、化学处理、PECVD钝化、印刷烧结。通过在化学处理后PECVD钝化前增加Al2O3薄膜的生长来增加此新的钝化层实现新工艺流程。 3.2Al2O3薄膜的制备 实验中Al2O3薄膜由热原子层沉积法来制备，以臭氧（O3）和三甲基铝（TMA）为反应前驱体，在反应炉中175℃下反应生成Al2O3，反应炉的压力根据通入气体的不同而变化。臭氧由臭氧发生器以纯氧为原料提供。反应开始先由氮气携带气化的TMA进入反应腔，通入TMA约5s后会在硅片表面均匀吸附一层TMA，然后以氮气吹扫整个腔室以除去多余的TMA分子。接着以氮气携带臭氧进入腔室，臭氧与硅片表面的TMA分子反应生成一层Al2O3薄膜。 3.3测试与表征 实验电池片采用少子寿命测试仪、椭偏仪、电致发光（EL）和光致发光（PL）、扫描电子显微镜（SEM）、CORRESCAN等设备对电池片寿命、膜层厚度、电池片性能、表面形貌等进行表征。 3.4结果与讨论 3.4.1臭氧浓度：对比三组数据，当臭氧浓度为200g/m3时，填充因子最高，光电转换效率也最高。同时发现在不同臭氧浓度条件下电池性能比较接近，说明Al2O3薄膜的钝化性能对于臭氧浓度并不敏感。 3.4.2温度：实验中固定臭氧的浓度为200g/m3，沉积温度从175℃升高到275℃，变化达100℃，而电池的开压下降了约1mV，其他各电池参数都较接近。说明Al2O3薄膜的钝化性能对沉积温度也不敏感。 3.4.3烧结温度：实验中所沉积Al2O3薄膜的膜厚为5nm。带有Al2O3薄膜的电池，随着烧结温度的上升开路电压逐渐下降，而填充因子则先升后降，在烧结温度升高10℃时达到最高，此时电池的效率也达到最高。说明Al2O3薄膜的存在会对浆料的烧结有一定的影响，升高温度有利于形成更好的电极接触。 3.4.4Al2O3薄膜膜厚：对比5nm、3nm和1.5nm厚度的Al2O3薄膜，这三组电池片随着Al2O3膜厚的增加，电池