日前，中科院微電子所在新型Al₂O₃表面鈍化研究上取得突出進(jìn)展。

　　良好的表面鈍化對(duì)于提升晶體硅太陽(yáng)能電池的開路電壓十分重要，傳統(tǒng)晶體硅電池常用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積SiNx:H薄膜，除了能夠降低反射率以外，還對(duì)Si電池的表面進(jìn)行了較好的鈍化。然而傳統(tǒng)SiNx:H薄膜對(duì)晶體硅的表面鈍化效果有限，因此對(duì)表面鈍化技術(shù)的探索和研究，一直是國(guó)際上的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。最近幾年，國(guó)際上利用Al₂O₃對(duì)晶體硅進(jìn)行表面鈍化，再結(jié)合新的工藝，有效地提升了p型和n型晶體硅電池的效率，Al₂O₃鈍化技術(shù)有望在太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)中得到大規(guī)模的應(yīng)用。

　　中科院微電子所微波器件與集成電路研究室（四室）賈銳研究員率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在國(guó)內(nèi)率先系統(tǒng)地開展了Al₂O₃鈍化的研究工作。該研究團(tuán)隊(duì)利用原子層沉積(Atomic Layer Deposition, ALD)技術(shù)，在2cm×2cm的電池上結(jié)合其它技術(shù)來(lái)沉積以Al₂O₃為主的復(fù)合鈍化結(jié)構(gòu)。使用ALD設(shè)備，在低溫下循環(huán)通入鋁的有機(jī)源，再通過(guò)氧化的過(guò)程得到Al₂O₃。通過(guò)多個(gè)周期的循環(huán)沉積，可以獲得納米尺度的Al₂O₃薄膜，并在一定的氣氛和溫度下進(jìn)行激活處理，形成良好的復(fù)合鈍化薄膜結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表明，不使用Al₂O₃和使用Al₂O₃的電池差別十分明顯，后者的開路電壓(Voc)和光電轉(zhuǎn)換效率(η)相比前者分別提高了9.6%和44.2%，表面鈍化使得短波長(zhǎng)和長(zhǎng)波長(zhǎng)光的響應(yīng)明顯提高。為了使Al₂O₃鈍化效果充分地體現(xiàn)出來(lái)，該鈍化技術(shù)必須輔之以新型電池工藝技術(shù)，因此配套的電池工藝技術(shù)開發(fā)是十分重要的。該研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)基于Al2O3的場(chǎng)效應(yīng)鈍化和化學(xué)鈍化進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)上的研究，研究表明Al₂O₃的化學(xué)鈍化起到了更好的鈍化作用，因此鈍化對(duì)p型和n型硅都是有效的。

　　該項(xiàng)研究成果開創(chuàng)了中科院微電子研究所在太陽(yáng)能研究領(lǐng)域的新局面，有力的推動(dòng)了國(guó)內(nèi)Al₂O₃鈍化技術(shù)的發(fā)展。

　　圖1: Al₂O₃表面復(fù)合鈍化結(jié)構(gòu)SEM圖片

　　圖2: 2cm×2cm原型電池的量子效率測(cè)試圖