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Al2O3钝化及其在晶硅太阳电池中的应用

张祥 刘邦武 夏洋 李超波 刘杰 沈泽南

Al2O3钝化及其在晶硅太阳电池中的应用

张祥, 刘邦武, 夏洋, 李超波, 刘杰, 沈泽南
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  • 介绍了Al2O3的材料性质及其原子层沉积制备方法, 详细阐述了该材料的钝化机制(化学钝化和场效应钝化), 并从薄膜厚度、热稳定性及叠层钝化等角度阐释其优化方案. 概述了Al2O3钝化在晶体硅太阳电池中的应用, 主要包括钝化发射极及背面局部扩散电池和钝化发射极及背表面电池. 最后, 对Al2O3钝化工艺的未来研究方向和大规模的工业应用进行了展望.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61106060)资助的课题.
    [1]

    Aberle A G 2000 Progress in Photovoltaics: Research and Applications 8 473

    [2]

    Dauwe S, Schmidt J, Hezel R 2002 Photovoltaic Specialists Conference New Orleans, Louisiana, May 21-24, 2002 p1246

    [3]

    Schmidt J, Merkle A, Brendel R, Hoex B, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2008 Progress in Photovoltaics: Research and Applications 16 461

    [4]

    Hodson C, Kessels E 2009 Photovoltaics World 9 17

    [5]

    Hoex B, Heil S B S, Langereis E, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2006 Appl. Phys. Lett. 89 2112

    [6]

    Wu L H, Zhang X Z, Yu Y, Wan C H, Tan X Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 7807 (in Chinese) [吴利华, 章晓中, 于奕, 万蔡华, 谭新玉 2011 物理学报 60 7807]

    [7]

    Benick J, Hoex B, van de Sanden M C M, Kessels W M M, Schultz O 2008 Appl. Phys. Lett. 92 3504

    [8]

    Schmidt J, Werner F, Veith B, Zielke D, Bock R, Tiba V, Poodt P, Roozeboom F, Andrew Li, Cuevas A, Brendel R 2010 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference Valencia, Spain, September 6-10, 2010 p1130

    [9]

    Lu H L, Xu M, Ding S J, Ren J, Zhang W 2006 Journal of Inorganic Materials 21 1217 (in Chinese) [卢红亮, 徐敏, 丁士进, 任杰, 张卫 2006 无机材料学报 21 1217]

    [10]

    Bakke J R, Pickrahn K L, Brennan T P, Bent S F 2011 Nanoscale 3 3482

    [11]

    Schmidt J, Merkle A, Hoex B, van de Sanden M C M, Kessels W M M, Brendel R 2008 Photovoltaic Specialists Conference, 33rd IEEE San Diego, California USA, May 11-16, 2008 p1

    [12]

    George S M 2010 Chem. Rev. 110 111

    [13]

    Langereis E, Keijmel J, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2008 Appl. Phys. Lett. 92 1904

    [14]

    Profijt H B, Potts S E, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2011 J. Vac. Sci. Technol. A 29 801

    [15]

    Suntola T, Antson J (U.S. Patent) 4058430 [1977-11-15]

    [16]

    Werner F, Stals W, Görtzen R, Veith B, Brendel R, Schmidt J 2011 Energy Procedia 8 301

    [17]

    Poodt P, Lankhorst A, Roozeboom F, Spee K, Maas D, Vermeer A D 2010 Advanced Materials 22 3564

    [18]

    Hoex B, Gielis J J H, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2008 J. Appl. Phys. 104 3703

    [19]

    Saint-Cast P, Youn-Ho Heo, Billot E, Olwal P, Hofmann M, Rentsch J, Glunz S W, Preu R 2011 Energy Procedia 8 642

    [20]

    Renault O, Gosset L G, Rouchon D, Ermolieff A 2002 J. Vac. Sci. Technol. A 20 1867

    [21]

    Benick J, Richter A, Li T T, Grant N E, Mclntosh K R, Ren Y, Weber K J, Hermle M, Glunz S W 2010 Photovoltaic Specialists Conference, 35th IEEE Honolulu, HI USA, June 20-25, 2010 p891

    [22]

    Lucovsky G, Wu Y, Niimi H, Misra V, Phillips J C 1999 Appl. Phys. Lett. 74 2005

    [23]

    Gielis J J H, Hoex B, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2008 J. Appl. Phys. 104 3701

    [24]

    Kimoto K, Matsui Y, Nabatame T, Yasuda T, Mizoguchi T 2003 Appl. Phys. Lett. 83 4306

    [25]

    Matsunaga K 2003 Phys. Rev. B 68 5110

    [26]

    Peacock P W, Robertson J 2003 Appl. Phys. Lett. 83 2025

    [27]

    Johnson R S, Lucovsky G, Baumvol I 2001 J. Vac. Sci. Technol. A 19 1353

    [28]

    Schmidt J, Veith B, Werner F, Zielke D, Brendel R 2010 Photovoltaic Specialists Conference, 35th IEEE Honolulu, HI USA, June 20-25, 2010 p885

    [29]

    Dingemans G, Seguin R, Engelhart P, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2010 Physica Status Solidi (RRL) 4 10

    [30]

    Werner F, Veith B, Zielke D, Kühnemund L, Tegenkamp C 2011 J. Appl. Phys. 109 3701

    [31]

    Richter A, Benick J, Hermle M, Glunz S W 2011 Physica Status Solidi (RRL) 5 202

    [32]

    Richter A, Benick J, Kalio A, Seiffe J, Hörteis M, Hermle M, Glunz S W 2011 Energy Procedia 8 479

    [33]

    Veith B, Werner F, Zielke D, Brendel Rolf, Schmidt J 2011 Energy Procedia 8 307

    [34]

    Dingemans G, Engelhart P, Seguin R, Einsele F, Hoex B, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2009 J. Appl. Phys. 106 4907

    [35]

    Repo P, Talvitie H, Li S, Skarp J, Savin H 2011 Energy Procedia 8 681

    [36]

    Xia Y, Liu B W, Liu J, Shen Z N, Li C B 2011 Solar Energy 85 1574

    [37]

    Zhou C L, Wang W J, Zhao L, Li H L, Diao H W, Cao X N 2010 Acta Phys. Sin. 59 5777 (in Chinese) [周春兰, 王文静, 赵雷, 李海玲, 刁宏伟, 曹晓宁 2010 物理学报 59 5777]

    [38]

    Zhou C L, Li X D, Wang W J, Zhao L, Li H L, Diao H W, Cao X N 2011 Acta Phys. Sin. 60 038201 (in Chinese) [周春兰, 励旭东, 王文静, 赵雷, 李海玲, 刁宏伟, 曹晓宁 2011 物理学报 60 038201]

    [39]

    Shen Z N, Liu B W, Xia Y, Liu J, Li C B, Chen B 2011 Research and Progress of SSE 31 387 (in Chinese) [沈泽南, 刘邦武, 夏洋, 刘杰, 李超波, 陈波 2011 固体电子学研究与进展 31 387]

    [40]

    Liu G Y, Tan X W, Yao J C, Wang Z, Xiong Z H 2008 Acta Phys. Sin. 57 514 (in Chinese) [刘光友, 谭兴文, 姚金才, 王振, 熊祖洪 2008 物理学报 57 514]

    [41]

    Lüder T, Hahn G, Terheiden B 2011 Energy Procedia 8 660

  • [1]

    Aberle A G 2000 Progress in Photovoltaics: Research and Applications 8 473

    [2]

    Dauwe S, Schmidt J, Hezel R 2002 Photovoltaic Specialists Conference New Orleans, Louisiana, May 21-24, 2002 p1246

    [3]

    Schmidt J, Merkle A, Brendel R, Hoex B, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2008 Progress in Photovoltaics: Research and Applications 16 461

    [4]

    Hodson C, Kessels E 2009 Photovoltaics World 9 17

    [5]

    Hoex B, Heil S B S, Langereis E, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2006 Appl. Phys. Lett. 89 2112

    [6]

    Wu L H, Zhang X Z, Yu Y, Wan C H, Tan X Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 7807 (in Chinese) [吴利华, 章晓中, 于奕, 万蔡华, 谭新玉 2011 物理学报 60 7807]

    [7]

    Benick J, Hoex B, van de Sanden M C M, Kessels W M M, Schultz O 2008 Appl. Phys. Lett. 92 3504

    [8]

    Schmidt J, Werner F, Veith B, Zielke D, Bock R, Tiba V, Poodt P, Roozeboom F, Andrew Li, Cuevas A, Brendel R 2010 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference Valencia, Spain, September 6-10, 2010 p1130

    [9]

    Lu H L, Xu M, Ding S J, Ren J, Zhang W 2006 Journal of Inorganic Materials 21 1217 (in Chinese) [卢红亮, 徐敏, 丁士进, 任杰, 张卫 2006 无机材料学报 21 1217]

    [10]

    Bakke J R, Pickrahn K L, Brennan T P, Bent S F 2011 Nanoscale 3 3482

    [11]

    Schmidt J, Merkle A, Hoex B, van de Sanden M C M, Kessels W M M, Brendel R 2008 Photovoltaic Specialists Conference, 33rd IEEE San Diego, California USA, May 11-16, 2008 p1

    [12]

    George S M 2010 Chem. Rev. 110 111

    [13]

    Langereis E, Keijmel J, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2008 Appl. Phys. Lett. 92 1904

    [14]

    Profijt H B, Potts S E, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2011 J. Vac. Sci. Technol. A 29 801

    [15]

    Suntola T, Antson J (U.S. Patent) 4058430 [1977-11-15]

    [16]

    Werner F, Stals W, Görtzen R, Veith B, Brendel R, Schmidt J 2011 Energy Procedia 8 301

    [17]

    Poodt P, Lankhorst A, Roozeboom F, Spee K, Maas D, Vermeer A D 2010 Advanced Materials 22 3564

    [18]

    Hoex B, Gielis J J H, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2008 J. Appl. Phys. 104 3703

    [19]

    Saint-Cast P, Youn-Ho Heo, Billot E, Olwal P, Hofmann M, Rentsch J, Glunz S W, Preu R 2011 Energy Procedia 8 642

    [20]

    Renault O, Gosset L G, Rouchon D, Ermolieff A 2002 J. Vac. Sci. Technol. A 20 1867

    [21]

    Benick J, Richter A, Li T T, Grant N E, Mclntosh K R, Ren Y, Weber K J, Hermle M, Glunz S W 2010 Photovoltaic Specialists Conference, 35th IEEE Honolulu, HI USA, June 20-25, 2010 p891

    [22]

    Lucovsky G, Wu Y, Niimi H, Misra V, Phillips J C 1999 Appl. Phys. Lett. 74 2005

    [23]

    Gielis J J H, Hoex B, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2008 J. Appl. Phys. 104 3701

    [24]

    Kimoto K, Matsui Y, Nabatame T, Yasuda T, Mizoguchi T 2003 Appl. Phys. Lett. 83 4306

    [25]

    Matsunaga K 2003 Phys. Rev. B 68 5110

    [26]

    Peacock P W, Robertson J 2003 Appl. Phys. Lett. 83 2025

    [27]

    Johnson R S, Lucovsky G, Baumvol I 2001 J. Vac. Sci. Technol. A 19 1353

    [28]

    Schmidt J, Veith B, Werner F, Zielke D, Brendel R 2010 Photovoltaic Specialists Conference, 35th IEEE Honolulu, HI USA, June 20-25, 2010 p885

    [29]

    Dingemans G, Seguin R, Engelhart P, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2010 Physica Status Solidi (RRL) 4 10

    [30]

    Werner F, Veith B, Zielke D, Kühnemund L, Tegenkamp C 2011 J. Appl. Phys. 109 3701

    [31]

    Richter A, Benick J, Hermle M, Glunz S W 2011 Physica Status Solidi (RRL) 5 202

    [32]

    Richter A, Benick J, Kalio A, Seiffe J, Hörteis M, Hermle M, Glunz S W 2011 Energy Procedia 8 479

    [33]

    Veith B, Werner F, Zielke D, Brendel Rolf, Schmidt J 2011 Energy Procedia 8 307

    [34]

    Dingemans G, Engelhart P, Seguin R, Einsele F, Hoex B, van de Sanden M C M, Kessels W M M 2009 J. Appl. Phys. 106 4907

    [35]

    Repo P, Talvitie H, Li S, Skarp J, Savin H 2011 Energy Procedia 8 681

    [36]

    Xia Y, Liu B W, Liu J, Shen Z N, Li C B 2011 Solar Energy 85 1574

    [37]

    Zhou C L, Wang W J, Zhao L, Li H L, Diao H W, Cao X N 2010 Acta Phys. Sin. 59 5777 (in Chinese) [周春兰, 王文静, 赵雷, 李海玲, 刁宏伟, 曹晓宁 2010 物理学报 59 5777]

    [38]

    Zhou C L, Li X D, Wang W J, Zhao L, Li H L, Diao H W, Cao X N 2011 Acta Phys. Sin. 60 038201 (in Chinese) [周春兰, 励旭东, 王文静, 赵雷, 李海玲, 刁宏伟, 曹晓宁 2011 物理学报 60 038201]

    [39]

    Shen Z N, Liu B W, Xia Y, Liu J, Li C B, Chen B 2011 Research and Progress of SSE 31 387 (in Chinese) [沈泽南, 刘邦武, 夏洋, 刘杰, 李超波, 陈波 2011 固体电子学研究与进展 31 387]

    [40]

    Liu G Y, Tan X W, Yao J C, Wang Z, Xiong Z H 2008 Acta Phys. Sin. 57 514 (in Chinese) [刘光友, 谭兴文, 姚金才, 王振, 熊祖洪 2008 物理学报 57 514]

    [41]

    Lüder T, Hahn G, Terheiden B 2011 Energy Procedia 8 660

  • [1] 郑雪, 余学功, 杨德仁. -Si:H/SiNx叠层薄膜对晶体硅太阳电池的钝化. 物理学报, 2013, 62(19): 198801. doi: 10.7498/aps.62.198801
    [2] 薛源, 郜超军, 谷锦华, 冯亚阳, 杨仕娥, 卢景霄, 黄强, 冯志强. 薄膜硅/晶体硅异质结电池中本征硅薄膜钝化层的性质及光发射谱研究. 物理学报, 2013, 62(19): 197301. doi: 10.7498/aps.62.197301
    [3] 王小卡, 汤富领, 薛红涛, 司凤娟, 祁荣斐, 刘静波. H,Cl和F原子钝化Cu2ZnSnS4(112)表面态的第一性原理计算. 物理学报, 2018, 67(16): 166401. doi: 10.7498/aps.67.20180626
    [4] 杨剑群, 董磊, 刘超铭, 李兴冀, 徐鹏飞. Si3N4钝化层对横向PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响机理. 物理学报, 2018, 67(16): 168501. doi: 10.7498/aps.67.20172215
    [5] 闫大为, 李丽莎, 焦晋平, 黄红娟, 任舰, 顾晓峰. 原子层沉积Al2O3/n-GaN MOS结构的电容特性. 物理学报, 2013, 62(19): 197203. doi: 10.7498/aps.62.197203
    [6] 陈剑辉, 杨静, 沈艳娇, 李锋, 陈静伟, 刘海旭, 许颖, 麦耀华. 后退火增强氢化非晶硅钝化效果的研究. 物理学报, 2015, 64(19): 198801. doi: 10.7498/aps.64.198801
    [7] 毕志伟, 冯倩, 郝跃, 岳远征, 张忠芬, 毛维, 杨丽媛, 胡贵州. Al2O3介质层厚度对AlGaN/GaN金属氧化物半导体-高电子迁移率晶体管性能的影响. 物理学报, 2009, 58(10): 7211-7215. doi: 10.7498/aps.58.7211
    [8] 贾河顺, 罗磊, 李秉霖, 徐振华, 任现坤, 姜言森, 程亮, 张春艳. 彩色多晶硅太阳电池性能研究. 物理学报, 2013, 62(16): 168802. doi: 10.7498/aps.62.168802
    [9] 刘姿, 张恒, 吴昊, 刘昌. Al纳米颗粒表面等离激元对ZnO光致发光增强的研究. 物理学报, 2019, 68(10): 107301. doi: 10.7498/aps.68.20190062
    [10] 董亚斌, 夏洋, 李超波, 卢维尔, 饶志鹏, 张阳, 张祥, 叶甜春. 原子层沉积法 生长ZnO的性质与前驱体源量的关系研究 . 物理学报, 2013, 62(14): 147306. doi: 10.7498/aps.62.147306
    [11] 李勇, 李惠琪, 夏洋, 刘邦武. 原子层沉积方法制备核-壳型纳米材料研究. 物理学报, 2013, 62(19): 198102. doi: 10.7498/aps.62.198102
    [12] 刘艳侠, 张国英, 张 辉, 杨丽娜. Pd对Ti合金钝化影响的电子理论研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2404-2408. doi: 10.7498/aps.57.2404
    [13] 刘贵立. 钛的腐蚀与钝化机理电子理论研究. 物理学报, 2008, 57(7): 4441-4445. doi: 10.7498/aps.57.4441
    [14] 何悦, 窦亚楠, 马晓光, 陈绍斌, 褚君浩. 热原子层沉积氧化铝对硅的钝化性能及热稳定性. 物理学报, 2012, 61(24): 248102. doi: 10.7498/aps.61.248102
    [15] 孙 涛, 陈兴国, 胡晓宁, 李言谨. HgCdTe长波光伏探测器的表面漏电流及1/f噪声研究. 物理学报, 2005, 54(7): 3357-3362. doi: 10.7498/aps.54.3357
    [16] 潘书万, 亓东峰, 陈松岩, 李成, 黄巍, 赖虹凯. Si(100)表面Se薄膜生长及其在Ti/Si欧姆接触中的应用. 物理学报, 2011, 60(9): 098108. doi: 10.7498/aps.60.098108
    [17] 檀满林, 周丹丹, 符冬菊, 张维丽, 马清, 李冬霜, 陈建军, 张化宇, 王根平. 基于BiFeO3/ITO复合膜表面钝化的黑硅太阳电池性能研究. 物理学报, 2017, 66(16): 167701. doi: 10.7498/aps.66.167701
    [18] 刘贵立. 递归法研究Pt对Ti合金腐蚀影响. 物理学报, 2009, 58(5): 3359-3363. doi: 10.7498/aps.58.3359
    [19] 陈俊帆, 任慧志, 侯福华, 周忠信, 任千尚, 张德坤, 魏长春, 张晓丹, 侯国付, 赵颖. 钙钛矿/硅叠层太阳电池中平面a-Si:H/c-Si异质结底电池的钝化优化及性能提高. 物理学报, 2019, 68(2): 028101. doi: 10.7498/aps.68.20181759
    [20] 张晓丹, 郑新霞, 王光红, 许盛之, 岳强, 林泉, 魏长春, 孙建, 张德坤, 熊绍珍, 耿新华, 赵颖. 单室沉积高效非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究. 物理学报, 2010, 59(11): 8231-8236. doi: 10.7498/aps.59.8231
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-12-07
  • 修回日期:  2012-03-05
  • 刊出日期:  2012-09-05

Al2O3钝化及其在晶硅太阳电池中的应用

  • 1. 中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室, 北京 100029
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61106060)资助的课题.

摘要: 介绍了Al2O3的材料性质及其原子层沉积制备方法, 详细阐述了该材料的钝化机制(化学钝化和场效应钝化), 并从薄膜厚度、热稳定性及叠层钝化等角度阐释其优化方案. 概述了Al2O3钝化在晶体硅太阳电池中的应用, 主要包括钝化发射极及背面局部扩散电池和钝化发射极及背表面电池. 最后, 对Al2O3钝化工艺的未来研究方向和大规模的工业应用进行了展望.

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参考文献 (41)

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