硅太陽電池的改進(jìn)的氫化的制作方法
【專利說明】括太陽電池的改進(jìn)的氨化
[0001] 本申請(qǐng)是國家申請(qǐng)?zhí)枮?01380038918. 9的進(jìn)入中國國家階段的國際申請(qǐng)的分案 申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明總體上設(shè)及娃太陽電池的制造，并且更具體地，本發(fā)明提供一種給娃太陽 電池氨化的新方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 晶體娃的氨化設(shè)及W防止缺陷或污染作為少數(shù)載流子的重組位點(diǎn)的方式將氨原 子結(jié)合到娃晶格內(nèi)的結(jié)晶缺陷或污染。該已知為特定重組位點(diǎn)的純化處理。該對(duì)于需要長 少數(shù)載流子壽命的半導(dǎo)體裝置（如太陽能電池）是重要的，尤其是使用結(jié)晶質(zhì)量通常較差 和/或純度不佳的廉價(jià)娃，因此需要純化來使質(zhì)量達(dá)到高效率太陽能電池的可接受水平。
[0004] 一般而言，低成本娃具有更高密度的娃結(jié)晶缺陷和/或多余的雜質(zhì)。該些使得娃 的少數(shù)載流子壽命降低并且因此減小了由該種材料制成的太陽能電池的效率。因此，當(dāng)使 用比微電子工業(yè)日常使用的質(zhì)量較低的娃時(shí)，諸如由半導(dǎo)體級(jí)娃形成的懸浮區(qū)烙（float zone) (F幻晶片，純化該種缺陷和污染W(wǎng)提高少數(shù)載流子壽命是能夠制作高效率太陽能電 池的重要部分。
[00化]現(xiàn)有商化太陽能由池不能利用酸堿麼鋪化
[0006] 目前，在沒有完全了解氨化法及其潛能的情況下，商業(yè)制備的太陽能電池結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)不能夠理想地便于對(duì)整個(gè)單元氨化，并且該體現(xiàn)在使用標(biāo)準(zhǔn)商品級(jí)P-型晶片的技術(shù) 的本體壽命不佳。
[0007] 滲雜原子的交互使得氨在整個(gè)娃中移動(dòng)的能力被大大地抑制。例如，在平衡狀態(tài) 中，在n-型娃中幾乎所有的氨氣處于負(fù)電荷狀態(tài)并且在P-型娃中幾乎所有的氨處于正電 荷狀態(tài)。然而，娃的相應(yīng)極性中的該些狀態(tài)可導(dǎo)致滲雜原子的中和反應(yīng)，并且不再能在整個(gè) 娃中移動(dòng)。氨在娃中的該樣的性能沒有被理解或者過去一直被忽視，結(jié)果是在氨化上所做 的嘗試遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有電池設(shè)計(jì)者已經(jīng)認(rèn)為那樣有效。
[000引例如，Yt可與電離棚原子炬"）相互作用從而形成中性的棚氨炬H)配合物。類似 地，H-可與電離磯原子（P+)相互作用從而形成中性的磯-氨（PH)配合物。
[0009] 滲雜氨配合物的離解是困難的，因?yàn)榧词勾嬖谧銐虻臒崮軄黼x解配合物，滲雜原 子與原子氨之間的庫侖引力or為磯W及H+為棚）妨礙氨原子逸出，并且可能很快再形成 滲雜氨配合物。
[0010] 現(xiàn)可W看出過去氨化不良的主要原因包括：發(fā)射極中的重滲雜阻擋氨深入地穿透 娃；一個(gè)或兩個(gè)表面沒有氨源；侶合金區(qū)域作為阱；無法實(shí)現(xiàn)氨原子的正確充電狀態(tài)來便 于將它們結(jié)合到某些類型的缺陷和雜質(zhì)；W及無法捕獲氨。
[0011] 傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷太陽能電池在工業(yè)制造上占主要地位，然而，它們的許多特征限 制適當(dāng)?shù)匕被薜哪芰ΑＪ紫?，氨源只在晶片的單面上。因?yàn)樵摪痹匆话鉝SiOyNy-馬或 SiNy-Hy電介質(zhì)的形式位于前表面，由于發(fā)射極內(nèi)的重滲雜區(qū)域，被釋放到娃中的氨盡力使 得深入到晶片的本體中。
[0012] 另一種限制是由于大大未掩蔽的金屬-娃界面作為除去氨離子的阱。一旦氨離子 在振蕩中斷區(qū)域內(nèi)，諸如二氨化物結(jié)合的部位消滅氨離子，從而形成到那時(shí)不能與娃結(jié)合 來純化缺陷的穩(wěn)定的氨分子。該種效果在背面?zhèn)H接觸點(diǎn)尤其強(qiáng)烈，該對(duì)幾乎所有的商業(yè)制 備的電池是常見的。在接觸點(diǎn)的鍛燒過程中，烙融侶合金直接靠著非擴(kuò)散娃，從而無法達(dá)到 阻擋氨氣所W烙融區(qū)域作為移去大量氨氣的阱。
[0013] 使用選擇性發(fā)射極的最新的絲網(wǎng)印刷電池通過使用允許氨氣更容易地進(jìn)入本體 并且在金屬下方也具有幫助隔離金屬-娃界面的較重滲雜的主要輕滲雜發(fā)射極來克服該 些問題中的一些。然而，它們?nèi)钥嘤谂c侶合金相關(guān)W及沒有后氨源的局限性，加上發(fā)射極中 的峰值滲雜仍在允許氨原子容易穿透的優(yōu)選水平之上。此外，即使氨原子的濃度達(dá)到很好 地純化娃材料的適合水平，在40(TCW上的熱過程之后的降溫過程中，仍不會(huì)嘗試生成針對(duì) 氨氣的優(yōu)選充電狀態(tài)來增強(qiáng)其結(jié)合某些缺陷的能力或者防止重組位點(diǎn)再活化的任何嘗試。
[0014] 類似地，使用與激光滲雜選擇性發(fā)射極（LDS巧技術(shù)具有類似屬性的技術(shù)的Pluto 電池在前觸點(diǎn)下方具有有助于將氨與金屬-娃界面隔離的局部重滲雜。Pluto電池也具有 使得氨容易從前表面上的電介質(zhì)氨源穿透到娃晶片的輕滲雜發(fā)射極。然而，Pluto電池中 磯的表面濃度仍過高而不能達(dá)到最佳狀態(tài)。Pluto電池在后面也沒有氨源并被后接觸點(diǎn)W 及烙融侶合金作為氨的阱的相同問題困擾。此外，即使氨原子的濃度達(dá)到很好地純化娃材 料的適合水平，在400°CW上的熱過程之后的降溫過程中，仍不會(huì)嘗試生成針對(duì)氨氣的優(yōu)選 充電狀態(tài)來增強(qiáng)其結(jié)合某些缺陷的能力或者防止重組位點(diǎn)再活化的任何嘗試。
[0015] Sunpower的商業(yè)電池具有后匯接點(diǎn)，依罪使用局質(zhì)量的晶片，因此在沒有氨化的 情況下達(dá)到良好性能。然而，在任何情況下它們的電池結(jié)構(gòu)和處理不會(huì)有助于晶片氨化。 Sunpower電池沒有嘗試用純化層幫助氨容易地穿透到任一表面從而至少部分地起到阻擋 氨的作用。此外，Sunpower沒有試圖提供背面氨源，但即使有，大部分背面是重滲雜的，該 也會(huì)在后面防止氨從氨源進(jìn)入。此外，對(duì)該些電池進(jìn)行非常高的溫度處理不會(huì)有助于保留 氨化所需的氨。此外，即使氨原子的濃度達(dá)到很好地純化娃材料的適合水平，在40(TCW上 的熱過程之后的降溫過程中，仍不會(huì)嘗試生成針對(duì)氨氣的優(yōu)選充電狀態(tài)來增強(qiáng)其結(jié)合某些 缺陷的能力或者防止重組位點(diǎn)再活化的任何嘗試。
[0016] 具有本征薄層化IT)電池的Sanyo的異質(zhì)結(jié)也使用少數(shù)載流子壽命比標(biāo)準(zhǔn)商業(yè) P-型晶片高很多的晶片。然而，由于HIT電池結(jié)構(gòu)基于在電池的兩個(gè)表面上都具有非晶娃， 在任何情況下晶片的氨化都不可能；據(jù)廣泛報(bào)道，氨化所需的溫度將會(huì)使非晶娃的質(zhì)量W 及晶體娃表面的純化嚴(yán)重降級(jí)。
[0017] 'Yingli'的Panda電池是基于高質(zhì)量n-型晶片的另一種商業(yè)電池，因此在沒有氨 化的情況下達(dá)到良好性能。但在任何情況下，雖然很少知道該種新電池的表面涂層W及表 面上是否具有與娃接觸的合適的氨源，但該電池在兩個(gè)表面（前面的P+W及后面的n+)具 有高滲雜，該無論如何也會(huì)阻止氨從任一表面進(jìn)入娃晶片。
[0018] CSGSolar的薄膜電池設(shè)計(jì)是可能在兩個(gè)表面上具有氨源的商業(yè)技術(shù)，但非晶娃 的所需結(jié)晶是該樣長并高溫的處理，其將所有的氨氣從鄰近于玻璃表面放置的源驅(qū)趕到外 部。那么該導(dǎo)致鄰近玻璃的娃氮化層和玻璃本身作為使其從娃的其它側(cè)通過的任何氨的 阱。補(bǔ)充一下，電池結(jié)構(gòu)在前后都使用阻擋大部分氨進(jìn)入娃的重滲雜表面，所w多數(shù)從未到 達(dá)需要純化的娃。此外，即使氨原子的濃度達(dá)到很好地純化娃材料的適合水平，在40(TCW 上的熱過程之后的降溫過程中，仍不會(huì)嘗試生成針對(duì)氨氣的優(yōu)選充電狀態(tài)來增強(qiáng)其結(jié)合某 些缺陷的能力或者防止重組位點(diǎn)再活化的任何嘗試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 根據(jù)第一方面，提供一種利用現(xiàn)有氨源處理娃W用于制造具有至少一個(gè)整流結(jié)的 光伏裝置的方法，方法包括將裝置的至少一個(gè)區(qū)域加熱至至少40°c，同時(shí)用至少一個(gè)光源 同時(shí)照射裝置中的至少一些，借此具有在娃內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對(duì)的足夠能量的所有入射光子 的累積功率為至少20mW/cm2。
[0020] 根據(jù)第二方面，提供一種處理娃W用于制造具有至少一個(gè)整流結(jié)的光伏裝置的方 法，所述方法包括將裝置的至少一個(gè)區(qū)域加熱至至少100°c，接著冷卻裝置，同時(shí)用至少一 個(gè)光源同時(shí)照射裝置中的至少一些，借此，具有在娃內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對(duì)的足夠能量的所有 入射光子的累積功率為至少20mW/cm2。
[0021] 娃可包括具有至少一個(gè)整流結(jié)的裝置。
[0022] 提供一種利用現(xiàn)有氨源處理包括至少一個(gè)整流結(jié)的娃光伏裝置的方法，方法包括 將裝置的至少一個(gè)區(qū)域加熱至至少40°C，同時(shí)用至少一個(gè)光源同時(shí)照射裝置中的至少一 些，借此，具有在娃內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對(duì)的足夠能量的所有入射光子的累積功率（換言之，光 子的能級(jí)在1. 12eV的娃的帶隙之上）為至少20mW/cm2。
[0023] 通過具有足夠能量W在娃中產(chǎn)生電子空穴對(duì)的至少一個(gè)光源產(chǎn)生的光子可包括 從至少一個(gè)光源入射到裝置上的所有光子的總累積功率的至少70%。
[0024] 裝置的處理可W是氨化或另一熱過程的方法。至少一個(gè)整流結(jié)可包括至少一個(gè) p-n結(jié)。
[0025] 裝置的加熱可W包括將裝置加熱至至少100°C?？商娲?，裝置的加熱可包括將裝 置加熱至至少140°C。此外，裝置的加熱可包括將裝置加熱至至少180°C。
[0026] 裝置的加熱可包括加熱整個(gè)裝置并且同時(shí)照射可W包括用至少一個(gè)光源同時(shí)照 射整個(gè)裝置，借此，當(dāng)處理整個(gè)裝置時(shí)或者可W對(duì)裝置的較小區(qū)域局部執(zhí)行處理時(shí)，用足夠 能量在娃內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對(duì)的所說有入射光子的累積功率為至少20mW/cm2。在制造的后期 或者在安裝之后對(duì)小區(qū)域的局部處理尤其有用，該技術(shù)可被用于避免熱損傷敏感結(jié)構(gòu)。
[0027] 對(duì)于娃外部的氨源，氨必須從其擴(kuò)散通過的娃表面n-型擴(kuò)散層具有l(wèi)xl〇w原子/ cm3或更小的峰值