原子層沉積Al2O3鈍化太陽(yáng)能晶體硅表面的研究.pdf

1、能源是社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力，然而化石能源被過(guò)度的開(kāi)采和使用導(dǎo)致了全球氣候性問(wèn)題，人類不得不尋求新的可再生能源來(lái)替代當(dāng)前使用的化石能源。太陽(yáng)能作為未來(lái)人類最主要的清潔能源，其效率是科研工作者們追求的終極目標(biāo)。近年來(lái)，光伏市場(chǎng)對(duì)于高效電池的需求與日俱增，人們通過(guò)研究開(kāi)發(fā)新材料和新工藝來(lái)提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　 太陽(yáng)能電池薄片化發(fā)展必然需要優(yōu)異的表面鈍化，以降低少數(shù)載流子的表面復(fù)合速率(SRV)，提高太陽(yáng)能電池的短路電流和開(kāi)路電

2、壓，進(jìn)而使光電轉(zhuǎn)換效率提高。原子層沉積技術(shù)(Atomic Layer Deposition，ALD)是一項(xiàng)薄膜沉積的新工藝，用它來(lái)沉積的氧化鋁鈍化材料在太陽(yáng)能電池中得到了應(yīng)用，并在實(shí)驗(yàn)室得到了較高的轉(zhuǎn)化效率。然而對(duì)于其鈍化機(jī)理和處理工藝有待進(jìn)一步研究和優(yōu)化，本論文以制造高效太陽(yáng)能電池為目標(biāo)，探究了原子層沉積氧化鋁的鈍化及減反射行為，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1) ALD沉積氧化鋁對(duì)晶體硅表面鈍化。以原子層沉積技術(shù)為制備方式，分

3、別在n型和p型直拉(CZ)單晶硅表面制備不同厚度的氧化鋁薄膜，并對(duì)薄膜進(jìn)行熱處理，并優(yōu)化了工藝條件。分析氧化鋁薄膜的鈍化機(jī)理，得出了成膜厚度、退火溫度和退火時(shí)間對(duì)其鈍化性能的影響。此外，本論文還將熱處理前后的樣品進(jìn)行了X射線電子能譜分析，證明了ALD制備的Al2O3薄膜中存在一定量的Al-OH鍵，經(jīng)退火后Al-OH鍵轉(zhuǎn)變成Al-O鍵并釋放出H原子，可以鈍化Si表面懸掛鍵。根據(jù)XPS峰強(qiáng)度計(jì)算，退火前后薄膜中O和Al元素的相對(duì)比例分別為1

4、.68和1.53，即退火后的O/Al含量更接近Al2O3的化學(xué)計(jì)量比，同樣證明了退火前Al-OH的存在。
　　 (2)原子層沉積Al2O3對(duì)晶體硅的鈍化減反射雙重作用。用原子層沉積的方法在經(jīng)織構(gòu)化處理的單晶硅表面沉積不同厚度的氧化鋁薄膜，以未處理的單晶硅片和標(biāo)準(zhǔn)的SiNx減反射膜為對(duì)比，測(cè)出它們的反射率曲線。結(jié)果表明，30nm和70nm的Al2O3薄膜可以使織構(gòu)化硅片表面的平均反射率從14.2％分別降低到10.6％和4.2％，降