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Application note A088-EN04

太阳能电池的氧化铝钝化层

随着当今世界越来越依赖风能和太阳能等可持续能源,有一个问题随之而来:如何进一步改善光伏(PV)太阳能电池的光电效率?从物理学角度广泛使用的晶体硅基太阳能电池的效率不超过29%。目前电池的最大效率约21%至22%,因此还有改进的空间。
    提高效率的一种方法是减少太阳能电池内部能量转换过程中存在的损耗。钝化层能够防止硅内电子和电子空穴的过早复合,从而使这些带电粒子离开太阳能电池并完成其“发电”工作。Bronkhorst 设备应用于氧化铝钝化薄层。
太阳能电池的氧化铝钝化层

应用要求

氧化铝沉积过程使用氧气和三甲基铝(TMA)在真空反应器内进行,过程非常敏感,且需要在非常干燥和干净的条件下进行,以防止TMA提前反应。为此,氩气载气必须非常纯净-6.0级或更高。此外,在纳米范围内施加超薄层时,所提供化合物的准确性和可重复性至关重要。

重要议题

  • 准确供应气体和气态反应物
  • 高重复性
  • 系统稳定性

工艺方案

通过三甲基铝(TMA)与氧气的反应来沉积氧化铝钝化层。TMA以液体形式提供,但在此过程中必须是蒸汽,因此使用了Bronkhorst CEM (受控蒸发和混合)系统。通过Bronkhorst EL-FLOW热式质量流量控制器提供氧气,在基板表面与TMA蒸汽发生反应,并沉积为氧化铝薄层。

实际上,“简单的”起泡器产生蒸汽的优点是其设置简单。但是,CEM系统在许多方面远胜于起泡器。由于该设备内部的温度分布受到更好的控制,因此蒸汽的供给(即由氩气载气携带的TMA蒸汽的量)将更加准确和可重复性。从而保证沉积层经久不衰的稳定质量。

除了防止电子和空穴不必要的过早复合之外,氧化铝钝化层还充当反射太阳光的镜面,以便它重新进入太阳能电池的活性部分以转化为电能,进一步提高效率。通过施加氧化铝钝化层,太阳能电池的效率从21-22% 提高到23.5%。

该涂层系统工作非常稳定。实际上,CEM系统预见液体在此类沉积过程中将变得更加重要。对于半导体行业来说,应用非常薄的钝化层以防止微小结构之间发生不必要的相互作用也很有意义。

太阳能电池的氧化铝钝化层