表面钝化膜的作用介绍与晶体硅太阳电池表面钝化技术

　　1954 年美国贝尔实验室的 D: M: Chapin 等人研制出效率约为 6% 的单晶硅太阳电池 ［ 1］ ， 并于 1959 年首先在空间技术上得以应用。在随后几年里， 随着空间应用太阳电池要求的提高以及电子制造业的发展， 硅太阳电池的效率提高很快; 1974 年太阳电池绒面技术的应用［ 2］ ， 使太阳电池的效率又有了新的突破; 但是此后的十年时间里， 其效率水平一直没有突破 20%。此时， 澳大利亚新南威尔士大学 （ UN SW） 的 M: A: Green 教授带领其研究小组研制的钝化发射结技术的应用， 很大程度上降低了晶体硅太阳电池前、后表面少数载流子的复合， 从而实现了晶体硅太阳电池效率的再次飞跃。首先， 1984 年 研制 的钝 化发 射结 太阳 电池 ［ 3］ （ passivated emitter so lar cell， PESC） 的效率达到了 19: 1%， 1985 年 V 型槽技术被应用到该电池上， 效率首次突破了 20%; 随后研制的钝化发射结及钝化背表面太阳电池［ 4］ （ passivated emitter and rear cell， PERC） 取得了极大成功， 其效率达到 23% ; 此后， 1990 年研制的钝化发射结及背面局部扩散太阳电池 ［ 5］ （ passiv ated emitter and r ear locally:diffused cell， PERLC） 效率达 24%; 1998 年改 进 的 PERLC 的 光 电 转 换 效 率 达 到 了 24. 7% ［ 6］ ， 2008 年 10 月， 该机 构对其改进的 PERLC 的光电转换效率原数值 24. 7% 重新计算后修订为 25% ［ 7］ 。纵观所有效率超过 20% 的太阳电池， 无一例外都采用了表面钝化技术， 使太阳电池的有效少数载流子寿命保持在较高水平， 从而得到较高的开路电压和短路电流［ 8］ 。可以说， 当今高效晶体硅太阳电池都是利用良好的表面钝化技术来降低半导体的表面活性， 使表面的复合速度降低。其主要方式就是饱和半导体表面处的悬挂键， 降低表面活性， 增加表面的清洁程序， 避免由于表面层引入杂质而形成复合中心， 以此来降低少数载流子的表面复合速度［ 8］ 。目前晶体硅太阳电池表面钝化技术的方法很多， 对于传统的 p 型衬底而言， 有热氧化法、等离子体增强化学气相沉积法 （ PECV D） 等; 对于今后采用的 n 型衬底而言， 有原子层沉积法 （ ALD） 等。本文主要介绍晶体硅太阳电池表面钝化膜的作用， 并对晶体硅太阳电池表面钝化技术研究动态作了详细介绍。