用于减少硅衬底中的过量载流子引起的劣化的方法
【技术领域】
[0001] 本申请一般涉及用于减少硅衬底中的过量载流子引起的劣化的方法。
【背景技术】
[0002] 效率大于15%的娃太阳能电池一般由可通过直拉（Czochralski丘克拉斯基）或 浮区技术生长的多晶硅或单晶硅制成。当需要在最大程度上降低太阳能电池的制造成本 时，使用多晶硅。由直拉法和浮区硅制成的太阳能电池在成本上是相当的，但对高效率应用 使用浮区硅。
[0003] 据研究，直拉法和浮区太阳能电池均存在效率不稳定的问题，当太阳能电池中的 少数载流子寿命降低时，该效率趋于在太阳光下降低。该现象被称为光致少数载流子寿命 劣化，并且在当前是限制太阳能电池效率的严重问题。
[0004] 已知不管硅材料如何光致少数载流子寿命劣化都对铜浓度具有明显的依赖性。由 于铜导致的寿命劣化可由铜在室温下也在硅中具有较高的扩散率的事实解释。间隙铜的光 激活减小带正电的间隙铜离子与铜析出物之间的静电斥力，这使得铜即使在较低的浓度水 平下也能够在晶片块中析出。这种铜析出物的形成增加重组活性，这自然对太阳能电池效 率具有强烈的负面影响。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目的是，克服上述的缺点，并提供用于提高太阳能电池的性能的方 法，甚至可对太阳能电池的原材料实施。
[0006] 通过提供权利要求1的方法、权利要求8的硅衬底结构和权利要求9的设备实现 本发明的目的。
[0007] 根据本发明的实施例，一种用于减少硅衬底中的过量载流子引起的劣化的方法包 括在硅衬底上设置能够保持用于在带电绝缘层与硅衬底之间产生电势差的电荷的带电绝 缘层。方法还包括热处理硅衬底，以使得导致过量载流子引起的劣化并处于硅衬底中的杂 质能够由于电势差扩散到硅衬底和绝缘层的分界中。
[0008] 术语"硅衬底"指的是任何类型的硅衬底。例如，根据使用的掺杂剂，硅衬底可包 含P型和/或η型硅。例如，p型硅包含硼、铝、镓和/或铟，并且，η型硅包含磷和/或砷。 当硅衬底包含Ρ型和η型硅时，它自然在不同硅类型之间的分界处具有ρ-η结。硅衬底也 可包含补偿硅，其中，Ρ型硅还包含例如磷和/或砷，或者，其中，η型硅还包含至少一种ρ型 掺杂剂。
[0009] 术语"过量载流子劣化"指的是光致劣化或者基于少数载流子注入的劣化。
[0010] 术语"杂质"指的是至少一种杂质，例如，一种或更多一种杂质原子。
[0011] 根据本发明的实施例，具有降低的过量载流子引起的劣化的硅衬底结构包含用于 在带电绝缘层与硅衬底之间产生电势差的带电绝缘层。带电绝缘层能够保持电荷并被设置 在硅衬底上。硅衬底结构还包含硅衬底，它被热处理以使得导致过量载流子引起的劣化并 处于硅衬底中的至少一种杂质能够由于电势差扩散到硅衬底与带电绝缘层的分界中。
[0012] 根据本发明的实施例，具有降低的过量载流子引起的劣化的设备包括受在带电绝 缘层与硅衬底之间产生电势差的带电绝缘层影响的硅衬底。带电绝缘层能够保持电荷并被 设置在硅衬底上。该设备还包括硅衬底，它被热处理以使得导致过量载流子引起的劣化并 处于硅衬底中的至少一种杂质能够由于电势差扩散到硅衬底与带电绝缘层的分界中。
[0013] 在从属权利要求中限定本发明的其它实施例。
[0014] 根据本发明的实施例的方法使硅衬底处理便利化，原因是它不需要整个太阳能电 池结构具有P-η结。能够通过简单的P型或η型硅衬底实施用于减少寿命劣化的处理。
[0015] 另外，根据本发明的实施例的方法简化和便利化硅衬底处理，原因是它能够在室 温下实施，没有任何在高于室温的温度的额外加热处理。
[0016]另外，根据本发明的实施例的方法有效地改善硅衬底材料的性能以及由这种硅衬 底材料制成的太阳能电池的性能，例如，效率。
[0017] 动词"包含"在本文件中被用作既不排除也不需要另外存在未陈述特征的开放的 限制。动词"包括"和"具有/含有"被定义为包含。
[0018] 这里使用的术语"一个"、"一种"和"至少一个"被定义为一个或多于一个，并且， 术语"多个"被定义为两个或多于两个。
[0019] 这里使用的术语"另一个"被定义为至少第二个或更多个。
[0020] 除非内容另外清楚地指示，否则一般以包含"和/或"的意义使用术语"或"。
[0021] 对于上述的定义的动词和术语，除非在权利要求中或者在本描述/说明书的其它 地方给出不同的定义，否则应应用这些定义。
[0022] 最后，除非另外明确陈述，否则在从属权利要求中陈述的特征可相互自由组合。
【附图说明】
[0023] 参照附图描述本发明的示例性实施例，其中，
[0024] 图1示出用于减少硅衬底中的过量载流子引起的劣化的方法的流程图，
[0025] 图2示出电晕带电如何影响硅衬底，
[0026] 图3示出减活的硅衬底的断面图，
[0027] 图4示出具有减活的娃衬底的太阳能电池的断面图。
【具体实施方式】
[0028] 图1示出描述方法100的流程图，该方法100用于减活硅衬底中的导致过量载流 子引起的劣化的杂质，例如铜，并由此减少例如在太阳能电池制造中使用的硅衬底中的过 量载流子引起的少数载流子寿命劣化。导致有害的过量载流子引起的劣化、即在这种情况 下导致光致劣化的杂质也可以是例如铁。
[0029] 在步骤110中的方法开始中，通过直拉法处理或块铸处理制造空白单晶或多晶硅 衬底。硅衬底根据使用的掺杂剂可包含Ρ型和/或η型硅。ρ型硅包含例如硼、铝、镓和/ 或铟，并且，η型硅包含例如磷和/或砷。当硅衬底包含ρ型和η型硅时，它自然在不同硅 类型之间的分界上具有ρ-η结。
[0030] 在步骤120中，直接在硅衬底的外表面上设置能够保持电荷的绝缘层。这种绝缘 层可包含例如天然氧化物、热氧化物和氧化铝层中的至少一种。
[0031] 可例如通过使得硅衬底能够与环境空气和空气压力反应由此在硅衬底上产生天 然氧化物（二氧化硅）层或者通过在处理室中沉积热氧化物（二氧化硅）和/或氧化铝层， 来制造绝缘层。
[0032] 在步骤130中，在硅衬底中，为了操作铜分布，使绝缘层带电，以在带电的绝缘层 与硅衬底之间产生电势差。可通过将例如为负电晕电荷的电晕电荷施加到绝缘层中，提供 带电处理。
[0033] 作为替代方案，设置的绝缘层可以是自然带电的绝缘层，例如，氧化铝层，在其之 上不需要不同的带电处理。
[0034] 还能够在步骤120中在设置的二氧化硅层上开发例如氮化硅层，并且通过正电晕 电荷实施带电处理步骤130。
[0035] 在步骤140中，硅衬底与带电绝缘层一起在例如室温下即在20~25°C的温度下被 热处理，以使得硅衬底中的铜能够由于电势差扩散到硅衬底与绝缘层的分界中，使得铜被 收集到分界中，并且，其对硅衬底寿命劣化的影响被抑制。可以在步骤140中使用替代性的 温度，并且，仅有的对于温度的限制是最高温度为约300~400°C。
[0036] 在步骤150中