[发明专利]具有厚氧化硅和氮化硅钝化层的光电池及其制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及光电池领域。本发明更具体地涉及制造光电池的方法和由此得到的光电池。

发明背景

明显降低大块(bulk)结晶硅太阳能电池的成本需要克服阻碍在薄基板上高生产量、低成本和可靠的工业方法发展的技术屏障。目前，工业上表面调理和背面钝化的方法不符合薄基板上产率和性能方面的要求。已广泛认可的方法步骤，例如全区域、丝网印刷的Al合金BSF(背面电场)方法由于低于200微米的晶片性能不足和过份翘曲将被舍弃。对于实验室规模的生产有许多解决的方法，但是这些方法既没有应用到商业品质的材料上，也不能保证成本效率和生产量。

主要问题是背面的钝化，同时提供电阻性的(局部)电接触和对基底的有限表面复合速率。

通过某种方法加工使电介质具有抗接触烧结的表面钝化性质，而且要使得该方法不会对商业品质的材料(例如单晶或Cz-Si、多晶或me-Si)的本体寿命造成损害、并且不会与背侧金属镀敷相互影响，这绝对不是一项无关紧要的任务。大部分电介质在快速热处理过程中会丧失它们的钝化性质，这是通过ARC烧结前接触所必需的，并且已经知道背侧铝与电介质之间的相互作用会危害电池效率，尽管文献中对于硅上的各种电介质层报导了双面样品上的表面钝化的优异结果。假如需要以给定的程序进行重复高温处理和清洁/蚀刻步骤，则将这种层整合到完整的太阳能电池加工程序中也是重要的。

在″Effective passivation of the low resistivity silicon surface by a rapidthermal oxide/plasma silicon nitride stack″(Applied Physics Letters，第72卷，第15号，1998年4月13日)中，描述了一种用于低电阻率硅表面的钝化方法。通过在900℃快速热处理(RTP)5分钟来沉积快速升温氧化物(RTO)，然后通过等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)沉积SiN层。显示了RTO温度对于叠层(stack)的钝化的影响。RTO层的厚度约为7.9纳米。没有进行任何光电池生产过程。没有进行任何太阳能电池背面钝化过程，也没有进行分析。

在″The effect of Low and High Temperature Anneals on the HydrogenContent and Passivation of Si Surface with SiO₂ and SiN Films″(Journal of TheElectrochemical Society，146(5)1921-1924(1999))中，研究和比较了不同Si表面钝化方案。该文献中提出在退火的过程中从SiN中释放氢，进一步钝化下面的RTO/Si界面。实施例包含约10纳米的氧化物薄层。对于低品质氧化物，显示较低的钝化性质。没有进行任何太阳能电池生产过程，也没有进行分析。

在″Investigation of various surface passivation layers using oxide/nitridestacks of silicon solar cells″(Lee，J.Y.；Dicker，J.；Rein，S.；Glunz，S.W.；Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion，Osaka 2003，2003年5月12-16日，第1069-1072页，第2卷)中，测试了基于经典的热氧化(CTO)、RTO、SiN_x和氧化物/氮化物叠层的不同表面钝化方法，并且引入到太阳能电池中。该文献得出的结论是a)氧化物/氮化物叠层的钝化依赖于SiO₂/Si界面处界面本身的低密度状态和SiNx/SiO₂界面处固定的高电荷密度相结合；b)然而，当引入太阳能电池中时，氧化物/氮化物叠层具有较弱的前表面和背面钝化。a)表明为了使钝化有效，

-氧化物/硅界面本身应该具有良好的品质，

-氧化物应该尽可能薄，因为氧化物越薄，由于氮化物电荷的原因，场效应钝化越强。

发明目的

本发明的目的是提供光电池和生产光电池的方法，该方法减轻或避免了现有技术的一些问题，降低了生产成本。

发明概述

在本发明的第一方面的第一实施方式中，揭示了一种生产光生伏打器件(例如太阳能电池)的方法，该方法包括：