硅太阳电池的改进的氢化的制作方法
【专利说明】括太阳电池的改进的氨化
[0001] 本申请是国家申请号为201380038918. 9的进入中国国家阶段的国际申请的分案 申请。
技术领域
[0002] 本发明总体上设及娃太阳电池的制造，并且更具体地，本发明提供一种给娃太阳 电池氨化的新方法。
【背景技术】
[0003] 晶体娃的氨化设及W防止缺陷或污染作为少数载流子的重组位点的方式将氨原 子结合到娃晶格内的结晶缺陷或污染。该已知为特定重组位点的纯化处理。该对于需要长 少数载流子寿命的半导体装置（如太阳能电池）是重要的，尤其是使用结晶质量通常较差 和/或纯度不佳的廉价娃，因此需要纯化来使质量达到高效率太阳能电池的可接受水平。
[0004] 一般而言，低成本娃具有更高密度的娃结晶缺陷和/或多余的杂质。该些使得娃 的少数载流子寿命降低并且因此减小了由该种材料制成的太阳能电池的效率。因此，当使 用比微电子工业日常使用的质量较低的娃时，诸如由半导体级娃形成的悬浮区烙（float zone) (F幻晶片，纯化该种缺陷和污染W提高少数载流子寿命是能够制作高效率太阳能电 池的重要部分。
[00化]现有商化太阳能由池不能利用酸碱麼铺化
[0006] 目前，在没有完全了解氨化法及其潜能的情况下，商业制备的太阳能电池结构的 设计不能够理想地便于对整个单元氨化，并且该体现在使用标准商品级P-型晶片的技术 的本体寿命不佳。
[0007] 渗杂原子的交互使得氨在整个娃中移动的能力被大大地抑制。例如，在平衡状态 中，在n-型娃中几乎所有的氨气处于负电荷状态并且在P-型娃中几乎所有的氨处于正电 荷状态。然而，娃的相应极性中的该些状态可导致渗杂原子的中和反应，并且不再能在整个 娃中移动。氨在娃中的该样的性能没有被理解或者过去一直被忽视，结果是在氨化上所做 的尝试远远没有电池设计者已经认为那样有效。
[000引例如，Yt可与电离棚原子炬"）相互作用从而形成中性的棚氨炬H)配合物。类似 地，H-可与电离磯原子（P+)相互作用从而形成中性的磯-氨（PH)配合物。
[0009] 渗杂氨配合物的离解是困难的，因为即使存在足够的热能来离解配合物，渗杂原 子与原子氨之间的库仑引力or为磯W及H+为棚）妨碍氨原子逸出，并且可能很快再形成 渗杂氨配合物。
[0010] 现可W看出过去氨化不良的主要原因包括：发射极中的重渗杂阻挡氨深入地穿透 娃；一个或两个表面没有氨源；侣合金区域作为阱；无法实现氨原子的正确充电状态来便 于将它们结合到某些类型的缺陷和杂质；W及无法捕获氨。
[0011] 传统的丝网印刷太阳能电池在工业制造上占主要地位，然而，它们的许多特征限 制适当地氨化娃的能力。首先，氨源只在晶片的单面上。因为该氨源一般WSiOyNy-马或 SiNy-Hy电介质的形式位于前表面，由于发射极内的重渗杂区域，被释放到娃中的氨尽力使 得深入到晶片的本体中。
[0012] 另一种限制是由于大大未掩蔽的金属-娃界面作为除去氨离子的阱。一旦氨离子 在振荡中断区域内，诸如二氨化物结合的部位消灭氨离子，从而形成到那时不能与娃结合 来纯化缺陷的稳定的氨分子。该种效果在背面侣接触点尤其强烈，该对几乎所有的商业制 备的电池是常见的。在接触点的锻烧过程中，烙融侣合金直接靠着非扩散娃，从而无法达到 阻挡氨气所W烙融区域作为移去大量氨气的阱。
[0013] 使用选择性发射极的最新的丝网印刷电池通过使用允许氨气更容易地进入本体 并且在金属下方也具有帮助隔离金属-娃界面的较重渗杂的主要轻渗杂发射极来克服该 些问题中的一些。然而，它们仍苦于与侣合金相关W及没有后氨源的局限性，加上发射极中 的峰值渗杂仍在允许氨原子容易穿透的优选水平之上。此外，即使氨原子的浓度达到很好 地纯化娃材料的适合水平，在40(TCW上的热过程之后的降温过程中，仍不会尝试生成针对 氨气的优选充电状态来增强其结合某些缺陷的能力或者防止重组位点再活化的任何尝试。
[0014] 类似地，使用与激光渗杂选择性发射极（LDS巧技术具有类似属性的技术的Pluto 电池在前触点下方具有有助于将氨与金属-娃界面隔离的局部重渗杂。Pluto电池也具有 使得氨容易从前表面上的电介质氨源穿透到娃晶片的轻渗杂发射极。然而，Pluto电池中 磯的表面浓度仍过高而不能达到最佳状态。Pluto电池在后面也没有氨源并被后接触点W 及烙融侣合金作为氨的阱的相同问题困扰。此外，即使氨原子的浓度达到很好地纯化娃材 料的适合水平，在400°CW上的热过程之后的降温过程中，仍不会尝试生成针对氨气的优选 充电状态来增强其结合某些缺陷的能力或者防止重组位点再活化的任何尝试。
[0015] Sunpower的商业电池具有后汇接点，依罪使用局质量的晶片，因此在没有氨化的 情况下达到良好性能。然而，在任何情况下它们的电池结构和处理不会有助于晶片氨化。 Sunpower电池没有尝试用纯化层帮助氨容易地穿透到任一表面从而至少部分地起到阻挡 氨的作用。此外，Sunpower没有试图提供背面氨源，但即使有，大部分背面是重渗杂的，该 也会在后面防止氨从氨源进入。此外，对该些电池进行非常高的温度处理不会有助于保留 氨化所需的氨。此外，即使氨原子的浓度达到很好地纯化娃材料的适合水平，在40(TCW上 的热过程之后的降温过程中，仍不会尝试生成针对氨气的优选充电状态来增强其结合某些 缺陷的能力或者防止重组位点再活化的任何尝试。
[0016] 具有本征薄层化IT)电池的Sanyo的异质结也使用少数载流子寿命比标准商业 P-型晶片高很多的晶片。然而，由于HIT电池结构基于在电池的两个表面上都具有非晶娃， 在任何情况下晶片的氨化都不可能；据广泛报道，氨化所需的温度将会使非晶娃的质量W 及晶体娃表面的纯化严重降级。
[0017] 'Yingli'的Panda电池是基于高质量n-型晶片的另一种商业电池，因此在没有氨 化的情况下达到良好性能。但在任何情况下，虽然很少知道该种新电池的表面涂层W及表 面上是否具有与娃接触的合适的氨源，但该电池在两个表面（前面的P+W及后面的n+)具 有高渗杂，该无论如何也会阻止氨从任一表面进入娃晶片。
[0018] CSGSolar的薄膜电池设计是可能在两个表面上具有氨源的商业技术，但非晶娃 的所需结晶是该样长并高温的处理，其将所有的氨气从邻近于玻璃表面放置的源驱赶到外 部。那么该导致邻近玻璃的娃氮化层和玻璃本身作为使其从娃的其它侧通过的任何氨的 阱。补充一下，电池结构在前后都使用阻挡大部分氨进入娃的重渗杂表面，所w多数从未到 达需要纯化的娃。此外，即使氨原子的浓度达到很好地纯化娃材料的适合水平，在40(TCW 上的热过程之后的降温过程中，仍不会尝试生成针对氨气的优选充电状态来增强其结合某 些缺陷的能力或者防止重组位点再活化的任何尝试。
【发明内容】
[0019] 根据第一方面，提供一种利用现有氨源处理娃W用于制造具有至少一个整流结的 光伏装置的方法，方法包括将装置的至少一个区域加热至至少40°c，同时用至少一个光源 同时照射装置中的至少一些，借此具有在娃内产生电子空穴对的足够能量的所有入射光子 的累积功率为至少20mW/cm2。
[0020] 根据第二方面，提供一种处理娃W用于制造具有至少一个整流结的光伏装置的方 法，所述方法包括将装置的至少一个区域加热至至少100°c，接着冷却装置，同时用至少一 个光源同时照射装置中的至少一些，借此，具有在娃内产生电子空穴对的足够能量的所有 入射光子的累积功率为至少20mW/cm2。
[0021] 娃可包括具有至少一个整流结的装置。
[0022] 提供一种利用现有氨源处理包括至少一个整流结的娃光伏装置的方法，方法包括 将装置的至少一个区域加热至至少40°C，同时用至少一个光源同时照射装置中的至少一 些，借此，具有在娃内产生电子空穴对的足够能量的所有入射光子的累积功率（换言之，光 子的能级在1. 12eV的娃的带隙之上）为至少20mW/cm2。
[0023] 通过具有足够能量W在娃中产生电子空穴对的至少一个光源产生的光子可包括 从至少一个光源入射到装置上的所有光子的总累积功率的至少70%。
[0024] 装置的处理可W是氨化或另一热过程的方法。至少一个整流结可包括至少一个 p-n结。
[0025] 装置的加热可W包括将装置加热至至少100°C。可替代地，装置的加热可包括将装 置加热至至少140°C。此外，装置的加热可包括将装置加热至至少180°C。
[0026] 装置的加热可包括加热整个装置并且同时照射可W包括用至少一个光源同时照 射整个装置，借此，当处理整个装置时或者可W对装置的较小区域局部执行处理时，用足够 能量在娃内产生电子空穴对的所说有入射光子的累积功率为至少20mW/cm2。在制造的后期 或者在安装之后对小区域的局部处理尤其有用，该技术可被用于避免热损伤敏感结构。
[0027] 对于娃外部的氨源，氨必须从其扩散通过的娃表面n-型扩散层具有lxl〇w原子/ cm3或更小的峰值