太阳能电池的后加工设备的制造方法_3

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或H状态。因为处于!1°或!1状态的氢不稳定,所以氢的状态可以在预定时间之后转换成氢稳定的H+状态。
[0102]因为通过光生成的处于硭或H状态的氢的扩散速度更大于处于H+状态的氢的扩散速度,所以氢可以在半导体基板110中快速扩散。从而,氢均匀分布在半导体基板110中,从而氢起作用,以去除半导体基板I1中的缺陷,或者防止或减少在半导体基板110中生成不希望的化合物。例如,在其中处于H°SH状态的氢在半导体基板110中扩散并接着转换成氢稳定的H+状态的实例中,生成B-H化合物,由此防止或减少生成B-O化合物。即,因发射至半导体基板110的光而可能在开始主加工工序(ST56)时生成的B-O化合物可以被分解,以生成B-H化合物。此后,B-H化合物通常在半导体基板110中占优势,从而,不生成B-O化合物。如上所述,在半导体基板110的表面处分布的B-H化合物可以在半导体基板110中均匀分布,由此,防止或减小在半导体基板110中生成不希望的B-O化合物。
[0103]在本发明该实施方式中,必需基于其间的预定关系来设置温度、光强度以及时间,以将处于H+状态的氢转换成处于H°或H状态的氢,并且具体定义该关系,以最大化主加工工序(ST56)的效果。S卩,如果尽管按均匀温度向半导体基板供应光,但未设置预定光强度和/或加工时间,则氢处于氢稳定的H+状态。只有在设置预定光强度和/或加工时间时,氢的状态才可以转换成把或H状态。
[0104]这时,可以执行主加工工序(ST56),以具有如图5所示的时间-温度图形。图5是示出根据本发明该实施方式的、太阳能电池的制造方法的后加工操作的主加工工序的时间与温度之间的关系的图形。
[0105]S卩,如图5所示,主加工工序(ST56)可以包括具有用于氢转换的温度(更具体地说,峰值温度)的主时段(ST562)。主加工工序(ST56)还可以包括用于将温度从室温增加至主时段的温度的温度上升时段(ST561),该温度上升时段(ST561)在主时段(ST562)之前执行,和用于将温度降低至室温的冷却时段(ST563),该冷却时段(ST563)在主时段(ST562)之后执行。因此,在主加工工序(ST56)期间,可以防止发生因温度急剧变化而造成的问题,并且可以稳定地实现希望反应。
[0106]在本发明该实施方式中,主加工工序(ST56)的温度意指实际上实现氢转换的主时段(ST562)的温度。主加工工序(ST56)的光强度可以意指主时段(ST562)的光强度,主加工工序(ST56)的加工时间可以意指实际上实现氢转换的主时段(ST562)的加工时间。
[0107]必需的是,主加工工序(ST56)的温度足以将处于H+状态的氢转换成处于H °或H状态的氢,并且分解可能因供应的光而产生的B-O化合物。例如,主加工工序(ST56)的温度可以为100°C至800°C。如果主加工工序(ST56)的温度低于100°C,则热能少于为分解B-O化合物所需的能量,从而因供应的光而产生的B-O化合物可能幸存。另一方面,如果主加工工序(ST56)的温度大于800°C,则加工成本因高温而增加。然而,本发明的实施方式不限于此。
[0108]首先,在对主加工工序(ST56)的光强度与时间之间的关系进行描述之前,对用于将处于H+状态的氢转换成处于H °或H状态的氢的主加工工序(ST56)的温度与光强度之间的关系进行描述。
[0109]图6是示出根据本发明该实施方式的、基于在太阳能电池的制造方法的后加工操作下的温度与光强度之间的关系的氢的状态的图形。
[0110]温度与光强度之间的关系基于这样的事实来分析,S卩,用于氢转换所需的光强度的最小值1_根据主加工工序(ST56)的温度T改变。该结果如图6所示获取。可以从图6看出,光强度的最小值1_随着主加工工序(ST56)的温度T增加而增加。因此,在本发明该实施方式中,每温度T的光强度的最小值1_用方程I表示。
[0111]〈方程1>
[0112]Inin= 1750-31.8.T+(0.16).T2
[0113]其中,T的单位是°(:,而1_的单位是mW/cm2。
[0114]因此,在主加工工序(ST56)的温度T具有均匀值的假定下,仅在与热处理同时供应的光的光强度I等于或大于光强度的最小值1_的实例中,氢的状态才可以转换成11°或H状态。出于参考目的,在温度T为100°C至800°C的实例中,光强度的最小值1_可以是
1.7 X 102mW/cm2至 7.871 X 10 4mW/cm2。
[0115]从而,要基于主加工工序(ST56)的温度T来供应的光的光强度I可以满足方程2的条件。
[0116]〈方程2>
[0117]1750-31.8.T+ (0.16).T2彡 I
[0118]其中,T的单位是°(:,而I的单位是mW/cm2。
[0119]因此,在满足方程2的光的光强度I按主加工工序(ST56)的特定温度T提供的实例中,处于H+状态的氢可以转换成处于H °或H状态的氢。这时,如果光强度I过高,则难于获取光的光强度I的希望值。光强度I可以具有处于主加工工序(ST56)的温度T的范围内的值105mW/cm2。从而,要基于主加工工序(ST56)的温度T提供的光强度I可以满足方程3的条件。
[0120]〈方程3>
[0121]1750-31.8.T+ (0.16).T2彡 I 彡 10 5
[0122]其中,T的单位是°〇,而I的单位是mW/cm2。
[0123]温度T的上述范围和满足方程3的温度T和光强度I的范围大约对应于图6中用A指示的区域。
[0124]光强度与加工时间之间的关系基于这样的事实来分析,S卩,用于氢转换所需的加工时间的最小值P_ (为将处于H+状态的氢转换成处于H °状态的氢所需的最小加工时间)根据主加工工序(ST56)的光强度I改变。该结果如图7所示获取。图7是示出根据本发明该实施方式的、基于在太阳能电池的制造方法的后加工操作下的光强度与加工时间之间的关系的氢的状态的图形。
[0125]如图7所示,加工时间的最小值P_随着光强度I的增加而减小。即,在光强度I较高的实例中,需要相对较短的加工时间。另一方面,在光强度I较低的实例中,需要相对较长的加工时间。在本发明该实施方式中,基于光强度I的加工时间的最小值?_近似地对应于方程4至7。在光强度I为5X104mW/cm2或以上的实例(如方程7所示)中,最小加工时间极大地减少,从而难于执行算术计算。另外,难于在减少的加工时间内执行该工序。为此,假定加工时间的最小值P-对于上述光强度I来说是均匀的。
[0126]〈方程4>
[0127]1.7X102彡 I < 10 3,和 Pnin= 13000-(31.7).1+(0.02).(I) 2
[0128]〈方程5>
[0129]13彡 I < 10 4,和 Pnin= 1030-(0.25).1+(1.5X 10 5).(I)2
[0130]〈方程6>
[0131]14彡 I 彡 5X10 4,和 Pnin= 35.5-(0.0012).1+(10 8).(I)2
[0132]〈方程7>
[0133]5 X 14彡 I 彡 10 5,和 Pnin= 0.5
[0134]其中,I的单位是mW/cm2,而P_的单位是秒(秒)。
[0135]因此,当主加工工序(ST56)的光强度I具有均匀值时,在主加工工序(ST56)的加工时间P等于或大于加工时间的最小值P-的实例中,氢的状态可以有效地转换成H °或H状态。从而,基于光强度I的主加工工序(ST56)的加工时间P可以满足方程8至11中的任一个。
[0136]〈方程8>
[0137]1.7X102彡 I < 10 3,和 13000-(31.7).1+(0.02).(I)2彡 P
[0138]〈方程9>
[0139]13彡 I < 10 4,和 1030-(0.25).1+(1.5X10 5).(I)2彡 P
[0140]〈方程10>
[0141]14彡 I ( 5X104,和 35.5-(0.0012).1+(10 8).(I)2彡 P
[0142]〈方程11>
[0143]5 X 14彡 I 彡 10 5,和 0.5 彡 P
[0144]其中,1_的单位是mW/cm 2,而P的单位是秒(秒)。
[0145]因此,在满足方程8至11的加工时间P期间,在利用主加工工序(ST56)的光强度I执行该工序的实例中,可以将处于H+状态的氢转换成处于硭或H状态的氢。这时,如果加工时间P过长,则生生产率降低。为此,主加工工序(ST56)的加工时间P可以具有值10000秒钟或以下。从而,基于光强度I的主加工工序(ST56)的加工时间P可以满足方程12至15中的任一个。
[0146]〈方程12>
[0147]1.7X 12彡 I < 10 3,和 13000-(31.7).1+(0.02).(I)2彡 P ( 10000
[0148]〈方程13>
[0149]13彡 I < 10 4,和 1030-(0.25).1+(1.5X10 5).(I)2彡 P ( 10000
[0150]〈方程14>
[0151]14彡 I ( 5X104,和 35.5-(0.0012).1+(10 8).(I)2彡 P ( 10000
[0152]〈方程15>
[0153]5X10% I 彡 10 5,和 0.5 彡 P 彡 10000
[0154]满足方程12至15的光强度I和加工时间P的范围大约对应于图7中用B指示的区域。
[0155]如上所述,在本发明该实施方式中,主加工工序(ST56)的温度T和光强度I的范围被限定成实现氢转换。另外,加工时间P的范围还被限定成有效实现氢转换。从而,可以有效防止半导体基板110的特性降低,其可能在向半导体基板110发射光时在半导体基板110中而造成。
[0156]如上所述,在本发明该实施方式中,后加工操作(ST50)包括按温度T和光强度I的预定范围执行的主加工工序(ST56),由此防止在半导体基板110中生成可以降低太阳能电池100的特性的不希望的化合物(例如,B-O化合物),而相反,在半导体基板110中生成包括氢的化合物(例如,B-H化合物)。从而,可以防止因不希望的化合物而降低太阳能电池100的特性。这时,主加工工序(ST56)的加工时间P可以被限定至一预定范围,以更有效地防止生成不希望的化合物。
[0157]另外,还可以在主加工工序(ST56)之前,执行用于扩散氢的氢扩散工序(ST52)和/或用于生成包括氢的化合物(例如,B-H化合物)的预先热处理工序(ST54),以进一步改进后加工操作(ST50)的效果。
[0158]在上面的描述中,半导体基板110的基极区10包括硼(B)。另选的是,第一导电区20可以包括硼(B)。即使在半导体基板110不包括硼(B)的实例中,也可以在半导体基板110中生成包括氢的化合物(例如,B-H化合物),由此,改进太阳能电池100的特性。
[0159]另外,可以应用根据本发明该实施方式的太阳能电池100的制造方法,来制造包括具有晶体结构的半导体基板HO的太阳能电池100。下面,参照图8和9,对这种太阳能电池100进行详细描述。与根据本发明先前实施方式的太阳能电池相同或相似的部分可以等同地应用至本发明的下列实施方式,并由此,省略了其详细描述。
[0160]图8是示出根据本发明该实施方式的、利用太阳能电池的制造方法所制造的太阳能电池的另一实施例的截面图。
[0161]参照图8,根据本发明该实施方式的太阳能电池被设置成,使得第二钝化膜32形成在半导体基板110的后表面上,并且第二电极44贯穿第二钝化膜32(例如,经由开孔104)连接至第二导电区30。
[0162]除了与第二电极44相对应的开孔104以外,第二钝化膜32可以大致遍布半导体基板110的后表面形成。第二钝化膜32与第二导电区30接触地形成,以钝化存在于第二导电区30的表面上或第二导电区30的体中的缺陷。钝化缺陷可以去除少数载流子的复合地点,其可以增加太阳能电池100的开路电压Voc。
[0163]第二钝化膜32可以由不同材料形成。例如,第二钝化膜32可以由包括氢的电介质材料形成。在第二钝化膜32如上所述包括氢的实例中,第二钝化膜32可以起作用以钝化半导体基板110的表面,而且另外,充当用于在后加工操作(ST50)时向半导体基板110的表面提供氢或者将氢供应到半导体基板110的体中的氢源(参见图3)。
[0164]例如,第二钝化膜32可以包括102°ea/cm3至10 22ea/cm3的氢。第二钝化膜32的氢含量被限制于这样一范围,即,第二钝化膜32可以在第二钝化膜32钝化半导体基板的表面时和在后加工操作(ST50)时有效地充当氢源。然而,本发明的实施方式不限于此。第二钝化膜32的氢含量可以不同地改变。
[0165]例如,第二钝化膜32可以包括:包括氢的氮化硅(SiNx:H)、包括氢的氮氧化硅(S1xNy:H)、包括氢的碳化硅(SiCx:H)或者包括氢的氧化硅(S1x:H)。然而,本发明的实施方式不限于此。第二钝化膜32可以包括不同的其它材料。
[0166]如上所述,在本发明该实施方式中,形成在半导体基板110的前表面处的第一钝化膜22和形成在半导体基板110的后表面处的第二钝化膜32充当后加工操作(ST50)时的氢源,由此,使后加工操作(ST50)的效果加倍。
[0167]然而,本发明的实施方式不限于此。第二钝化膜32可以包括不同的材料。另选的是,仅第二钝化膜32可以包括氢,而第一钝化膜22可以不包括氢。另外,除了第二钝化膜32以外,还可以将不同膜形成在半导体基板110的后表面上。各种其它修改例也是可以的。
[0168]第二电极44经由贯穿第二钝化膜32形成的开孔104电连接至第二导电区30。第二电极44可以由不同材料形成,以使第二电极44可以具有不同形状。
[0169]例如,第二电极44可以具有与先前参照图1和2描述的第一电极42相同或相似的平坦形状。从而,半导体基板110具有光入射在半导体基板110的前表面和后表面两者上的双面结构。结果,用于光电转换的光的量增加,由此,改进太阳能电池100的效率。第二电极44的指状电极和汇流条电极的宽度和节距可以等于或不同于第一电极42的指状电极42a和汇流条电极的42b的宽度和节距。
[0170]在另一实施例中,第二电极44可以贯穿第二钝化膜32形成,并且可以经由开孔104连接至半导体基板110的后表面或第二导电区30。在这种情况下,半导体基板10的后表面未被纹理化。即,不在半导体基板10的后表面处形成凹凸形状。从而,光可以被遍布第二钝化膜32形成的第二电极44有效地反射。各种其修改例也是可以的。
[0171]在本发明该实施方式中,不仅第一导电区20具有选择性结构,而且第二导电区30也具有选择性结构。
[0172]S卩,第一导电区20可以包括与第一电极42相邻地(例如,接触地)形成的第一部分20a,和形成在未放置第一电极42的区域处的第二部分20b。第一部分20a具有相对较高的掺杂剂浓度和相对较大的结深度。从而,第一部分展示相对较低的电阻。另一方面,与第一部分20a相比,第二部分20b具有更低的掺杂剂浓度和更小的结深度。从而,第二部分20b展示比第一部分20a更高的电阻。
[0173]如上所述,在本发明该实施方式中,具有相对较低电阻的第一部分20a可以形成在与第一电极42相邻的部分处,以缩减与第一电极42的接触电阻。另外,具有相对较高电阻的第二部分20b可以形成在第一电极42之间的、与光入射的光接收区域相对应的部分处,以构成浅发射极。从而,可以改进太阳能电池100的电流密度。S卩,在本发明该实施方式中,第一导电区20可以具有选择性结构,由此,最大化太阳能电池100的效率。
[0174]另外,第二导电区30可以包括与第二电极44相邻地(例如,接触地)形成的第一部分30a,和形成在未放置第二电极44的区域处的第二部分30b。第一部分30a具有相对较高的掺杂剂浓度和相对较大的结深度。从而,第一部分30a展示相对较低的电阻。另一方面,与第一部分30a相比,第二部分30b具有更低的掺杂剂浓度和更小的结深度。从而,第二部分30b展示比第一部分30a更高的电阻。
[0175]如上所述,在本发明该实施方式中,具有相对较低电阻的第二部分30a可以形成在与第二电极44相邻的部分处,以缩减与第二电极44的接触电阻。另外,具有相对较高电阻的第二部分30b可以形成在第二电极44之间的、与光入射的区域相对应的部分处,以防止空穴与电子之间的复合。从而,可以改进太阳能电池100的电流密度。S卩,在本发明该实施方式中,第二导电区30可以具有选择性结构,由此,最大化太阳能电池100的效率。
[0176]然而,本发明的实施方式不限于此。第一导电区20和/或第二导电区30可以具有如图1所示的均质结构。另选的是,第二导电区30可以具有不包括第二部分30b而仅包括第二部分30a的局部结构。
[0177]图9是示出根据本发明该实施方式的、利用太阳能电池的制造方法所制造的太阳能电池的又一实施例的截面图。
[0178]参照图9,根据该实施方式的太阳能电池被设置成,使得导电区20和30与半导体基板110分离地形成在半导体基板110上,并且具有与半导体基板110不同的晶体结构。从而,半导体基板110可以不包括导电区20和30,而是仅包括基极区10。
[0179]更具体地说,可以将第一隧道化层52形成在半导体基板110的前表面上,而可以将第一导电区20置于第一隧道化层52上。
[0180]第一隧道化层52可以改进半导体基板110的前表面的钝化特性,并且所生成的载流子可以因隧道效应而平滑发送。第一隧道化层52可以包括能够使载流子隧道化的不同材料,如氮化物、半导体以及导电聚合物。例如,第一隧道化层52可以包括:氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、本征非晶半导体(例如,本征非晶硅)以及本征多晶半导体(例如,本征多晶硅)。在第一隧道化层52包括本征非晶半导体的实例中,半导体基板110可以容易地利用简单制造工序来制造,因为第一隧道化层52展示了与半导体基板110相似的特性,由此,更有效地改进半导体基板110的表面特性。从而,可以防止可能在半导体基板1
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