目前,晶硅电池占据着光伏市场的主导地位。晶体硅钝化技术是提高太阳电池转化效率的重要手段。传统的全Al背场背面钝化方法已经不适应薄的晶体硅太阳电池,而且随着n型电池的研究发展,需要寻找合适的技术工艺钝化p型晶体硅。研究发现,Al2O3薄膜固定负电荷密度高达1012-1013cm-2,对p型晶体硅有很好的钝化效果。目前国际上主要研究用原子层沉积技术(ALD)制备AL2O3薄膜钝化晶体硅,取得了很好的效果。但是受成本和产量限制,不能大规模生产。溶胶凝胶法具有设备简单、工艺易于控制、制品纯度和均匀度高等优点,在成本上更有优势。
　　 本文用溶胶凝胶法制备Al2O3薄膜,采用测量少子寿命的变化情况来表征钝化特性。重点研究退火温度、退火时间、退火气氛对.Al2O3薄膜钝化特性的影响规律,以及对不同掺杂浓度的P型晶体硅的钝化效果。得到以下结论:
　　 1.溶胶剂、溶液的pH值、反应温度和加水量对成胶特性有很大影响。本实验以HNO3作为溶胶剂,水解温度85-90℃,溶液的pH控制在4.4～4.6,H2O:Al(OC3H7)3的初始量比值为70-80ml/g时,所制得的胶体稳定、透明。
　　 2.使用溶胶凝胶法制备的Al2O3薄膜经过适当的退火处理后,由于Al离子的重新分布形成的键合结构使得薄膜带有大量负电荷,能产生明显的场钝化效应。在450-500℃之间,Al2O3薄膜的钝化效果发生跃变,而且在空气中退火要优于在N2中退火。
　　 3.Al2O3薄膜在高温退火后,其Al离子重新分布形成的键合结构不稳定,在常温下会发生变化,使得薄膜的荷电也随之减少,在N2气氛退火的衰减速度和在空气中退火的基本一致。而随着退火时间的增加和薄膜厚度的增加,薄膜钝化效果的稳定性会明显提高。
　　 4.经过电晕电荷测试,溶胶凝胶法制备的Al2O3薄膜固定负电荷密度约为2×1012cm-2,表面复合速率约为2cm/s。
　　 5.Al2O3薄膜对掺杂浓度大的p型硅片的钝化效果不够理想。Al2O3薄膜对n型电池的p+型发射极有比较明显的钝化效果,因此Al2O3薄膜应用于n型太阳电池是一个很有发展潜力的方向,需要重点研究。