氧化铝钝化膜沉积工艺对TOPCon电池钝化机制的影响

英利能源（中国）有限公司 李 倩

采用江苏微导纳米装备科技有限公司生产的管式PEALD镀膜设备，开展等离子体增强原子层沉积（PEALD）氧化铝（Al2O3）沉积工艺对TOPCon电池钝化效果的影响分析。通过研究PEALD沉积工艺中工艺温度、射频功率、氧化铝反应周期数等工艺参数对TOPCon电池钝化效果的影响，得到了最佳的工艺参数：工艺温度150℃，射频功率8000W，氧化铝反应周期数45cycles。在该工艺条件下制备TOPCon电池，测得TOPCon电池结构镀膜烧结后硅片平均少子寿命为436.1μs，电池平均转换效率达到22.94%。

硅晶体表面的杂质和表面特有的缺陷都将在禁带中形成复合中心能级，PN结区的光生载流子容易在硅片表面复合，表面复合速率严重影响太阳能电池的性能。表面复合速率增大，太阳电池的转换效率会降低。表面复合速率与表面缺陷密度成正比，可以通过电池表面沉积或生长钝化层而降低表面态密度，从而降低表面复合速率。由于Al2O3具有大量（1.3×1013～2.0×1013cm-2）固定负电荷，可以产生很强的场钝化效应，可完全消除寄生电容效应，为硼和Al掺杂的P+型发射极以及低电阻的P型、N型硅片提供良好的表面钝化效果。Agostinellin等人的研究表明，原子层沉积Al2O3薄膜在P型硅片上具有良好的钝化效果，目前Al2O3薄膜钝化P型表面的研究已日趋成熟，并且已经大量应用于生产。相比于P型硅片N型晶体硅体具有少子寿命长、无光致衰减效应等优点，是目前晶体硅高效低成本太阳能电池的主要研究方向，因此研究Al2O3薄膜对N型硅表面的钝化效果具有重要意义。……