優秀的表面鈍化已成為高效電池制作的一項關鍵重要技術，本文對目前晶體硅鈍化及其在太陽電池中的應用做了總結與介紹。首先闡述了目前常用的幾種鈍化薄膜鈍化機理與制備方法，分析了各自優缺點及適用場合，并重點討論了不同鈍化膜組成的疊層鈍化。隨著最近n 型高效電池研究的快速發展，介紹了當今幾種常見的n 型電池結構，對比了不同材料鈍化對電池性能影響。最后對未來發展作了總結與展望。雖然目前晶體硅太陽能市場仍以p 型硅為主，可以預見，n 型電池將是未來高效低成本電池發展的方向。

　　目前，制造高效率、低成本的硅太陽電池已成為光伏能源領域的主要研究熱點，而低的表面復合速率是達到高效率的先決條件之一。為了提高光生載流子壽命降低表面復合，表面鈍化一直是改善提高電池效率的重要技術手段。上世紀80 年代中期，正是由于表面及體鈍化技術在電池方面利用使得晶硅電池效率首次突破20%，開啟了第三次電池效率提高浪潮。最近，日本松下公司開發的基于超薄襯底晶體硅電池(100 μm) 效率達到了25.6%，打破了澳大利亞新南威爾士大學( UNSW)M. A. Green 帶領團隊所保持的近十五年的研發記錄( PREL 電池效率為25%) ，現有晶硅電池效率到達一個頂峰，可以說表面鈍化在電池效率提升中發揮著重要作用。

　　盡管目前光伏市場還是主要被p 型電池占據，n型硅電池在高效率電池方面的各種優勢已經開始吸引人們的廣泛關注。2013 年光伏國際技術路線圖( ITRPV) 已經明確預測未來晶硅電池市場將由p 型硅開始向使用n 型硅轉變。n 型電池相較于傳統p 型電池具有很多優點，比如雜質容忍度高、載流子壽命長、無光致衰減性能穩定等。但與常規p 型電池磷擴發射極不同，n 型電池為p + 發射極，一些常規鈍化技術不太適用。為限制成本，改善鈍化性能，提高產率，相應的n 型電池鈍化也提出了新的需求。

　　近年來，一些新發展鈍化技術諸如原子層沉積( AtomicLayer Deposition，ALD) 沉積Al2O3等非常適合p + 發射極表面鈍化，這為n 型電池發展提供了有益幫助，n 型電池的研究也越來越集中。其中，Sunpower的IBC( Interdigitated Back Contact) 和Sanyo 的HIT( Heterojunction with intrinsic Thinlayer) 電池作為目前效率最高的兩款商品化電池，轉換效率都在20%以上，實驗室效率更是高達24%以上。

　　本文旨在分析與綜述近年來常用的電池鈍化技術機理，各種鈍化薄膜制備、性質與電池中應用情況，介紹快速發展的典型n 型電池結構及鈍化技術在其中的應用，為下一步快速發展的電池鈍化技術提供思考與借鑒。

　　表面鈍化機理與方法

　　硅材料中存在著大量的雜質、缺陷和表面態，它們會在禁帶中引入附加能級從而成為復合中心，這種表面復合嚴重影響著光生載流子壽命從而降低電池效率。由肖克萊-里德-霍爾( SRH) 復合公式，界面處載流子復合率Us可表示為

　　式中，ns和ps分別是表面電子和空穴密度，Nit為表面態缺陷密度，σp與σn分別為空穴和電子俘獲截面。由公式可以得到表面復合率與表面態的關系，Us隨Nit減少而降低，且與ns和ps變化呈正相關。這也同時指出可以采用兩種不同的技術角度來降低表面載流子復合速率: ①降低表面缺陷態密度; ②降低表面自由電子或空穴濃度。

　　為了有效地降低表面缺陷態密度，通常方案是在晶硅表面沉積或生長一層適當的鈍化層，或將硅片浸泡在極性溶液中，來飽和懸掛鍵降低表面態，這也是常說的化學鈍化( Chemical passivation) 。另一種鈍化方案是通過建立一個內建電場來降低晶硅表面自由電子或空穴濃度。內建電場可以通過覆蓋場效應鈍化層或在表面處重摻形成所謂的高低結( p + p 或n + n) 得到，常規p 型電池的鋁背場鈍化效果既是這種鈍化機理體現。這也是常說的場效應鈍化( field-effect passivation) 。

　　依據這兩個基本技術方法，目前晶硅表面鈍化方案有很多，按類別又可分為溶液鈍化和薄膜鈍化兩類。溶液類鈍化是將硅片浸入某種特殊液體中，如氫氟酸、硝酸、碘酒等，通過溶液與硅片表面的化學反應，飽和硅片表面懸掛鍵從而降低表面態密度降低表面復合速率。目前鈍化效果較好的化學溶液是碘酒。但由于這些方法的極不穩定性使其并未用于電池生產，只是應用于一些測試過程，在電池中使用的主要是薄膜鈍化。

　　結束語

　　表面鈍化作為一種重要技術手段與必備工藝深深影響著電池效率提升。如今，為了滿足電池發展的高效率低成本化，更加有效合理的鈍化方案也正在被人們深入研究開發推廣。

　　實際上，現今鈍化體系中，每種鈍化薄膜總是有各種各樣的適用性及局限性，沒有一種材料能夠完美的保證低成本、高速度、高性能、高可靠性、低附加影響等的條件。實際電池制作總是綜合考慮多種制備手段、多種鈍化薄膜使用以保證與預計需求的較好折衷。疊層鈍化能夠較好地綜合各種鈍化膜優勢與弊端，會是未來晶硅鈍化技術發展方向。采用何種疊層、如何設計厚度以達到最優化鈍化效果、不同的疊層各自的增強作用機理以及如何滿足低成本大規模的工業應用仍值得進一步研究; 另外常規單層鈍化材料是否可以通過改進制備技術優化鈍化質量降低成本等也值得深入探討。

　　隨著近年n 型電池的快速發展，n 型電池中的鈍化愈發重要。其中Al2O3鈍化技術的進步為p + 發射極表面鈍化提供了廣闊的發展空間，但同時ALD沉積的高成本低速率又限制了其發展，因此如何優化鈍化性能、設計疊層結構、改進沉積設備提高生產速度降低成本仍會是近期的研究重點，相信Al2 O3薄膜基于其優秀的鈍化性能定會獲得更廣泛的應用。雖然目前晶體硅太陽能市場仍以p 型硅為主，可以預見，n 型電池將是未來高效低成本產業化電池發展的方向。