[发明专利]用于光伏应用的抗反射涂层

说明书

参照相关申请

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2007年10月12日提出的在先美国专 利申请系列号No.60/979,585的优先权，在此将其引入以作参考。

发明背景

本发明涉及光伏设备，具体地涉及包含半导体材料薄层诸如单晶或多晶硅 的薄层的光伏设备。更具体地，本发明涉及包含含有无定形碳化硅材料的抗反 射层的光伏设备，其与传统制造的电池相比是高效率的。

光伏(“PV”)电池将光能转化成电能。大多数光伏电池是由单晶硅或多晶 硅制造的。硅是通常使用的，因为在微电子工业的应用上，它易于以合理的价 格获得，和因为它具有在用于制造光伏电池方面的电、物理和化学性能上的适 当的平衡。在光伏电池制造期间，硅典型地掺杂有正或负电导率类型的掺杂剂， 并且通过现有技术中已知的各种方法典型地将其切成薄的基质，通常是晶片或 带状形式的。贯穿本申请，将基质诸如晶片的用来面向入射光的面称作正面， 以及将与正面相对的面称作背面。按照惯例，通常将正电导率类型指定为“p”， 以及负电导率类型指定为“n”。在本申请中，“p”和“n”仅用作表示相反的电导率 类型。在本申请中，“p”和“n”分别意指正和负，但也可以分别表示负和正。光伏 电池运转的关键是p-n结的产生，其通常通过进一步掺杂硅基质的正面以形成来 自掺杂的硅基质的相反电导型的层来形成的。这样的层通常称为发射层。在p- 掺杂基质的情况下，发射层会通过用n-型掺杂剂掺杂正面形成。p-n结是p-型 掺杂区域和n-型掺杂区域之间的界面。p-n结允许对入射光子响应的电子-空穴 对的迁移，其导致基质晶片的正面和背面之间有电势差异。

光伏电池的制造通常可由p-掺杂基质开始。然后将典型地以晶片形式的基 质暴露到n-掺杂剂中以形成发射层和p-n结。典型地，n-掺杂层是通过下述步 骤形成的，首先使用本技术领域中通常采用的技术将n-掺杂剂沉积到基质的表 面上，例如喷雾、旋压、化学气相沉积或其它沉积方法。在n-掺杂剂在基质表 面沉积后，将n-掺杂剂驱赶进入硅基质的表面以进一步将n-掺杂剂扩散入基质 表面(n-掺杂层通常称作“发射”层)。这种“驱赶”步骤一般通过将晶片暴露到热 中而完成，其通常结合含氧、氮、蒸汽或它们的混合的气流。p-n结因此在n- 掺杂层和p-掺杂硅基质之间的分界区域形成，其允许对入射光响应的电荷载流 子迁移。

光伏电池的效率取决于电池将入射光能转化成电能的能力。现已发展对光 伏电池的设计和制造的一些改进，以增加转化效率，其包括使用组织化、抗反 射涂层、表面钝化和后表面电场。

光伏电池的组织化减少了入射光在光伏电池表面的反射。通过减少反射， 更多入射光能够由光伏电池转化。组织化典型地通过化学蚀刻，以及特别地通 过硅基质的各向异性蚀刻来完成。

抗反射涂层典型地施加在组织化的表面以进一步减少入射光在光伏电池表 面的反射。抗反射涂层和光伏设备的发射层之间的界面是整个设备性能的关键。 例如在这个界面上的缝隙或任何其它类型的缺陷会不利地影响有效的电荷收 集。现有技术的抗反射涂层，例如氧化物或氮化硅，由于沉积这些材料所需的 高温和等离子能量而容易在这个界面上形成缺陷。相应地，在本技术领域中， 需要不会遭受上述缺陷的抗反射涂层。

发明简述

本发明通过提供一种制造包含含有p-n结的硅基质的光伏设备的方法来满 足这种需要，该方法包括步骤：通过在至少一个硅基质的表面上由组合物化学 气相沉积形成无定形碳化硅抗反射涂层，其中该组合物包含由有机硅烷、氨基 硅烷及其混合物组成的组中选择的前体，其中无定形碳化硅抗反射涂层是由式 Si_vC_xN_uH_yF_z表示的薄膜，其中v+x+u+y+z＝100％，v为1-35原子％，x为5-80原 子％，u为0-50原子％，y为10-50原子％且z为0-15原子％。

在另一方面，本发明提供一种光伏电池，其包含：含有p-n结的硅基质；和 由式Si_vC_xN_uH_yF_z表示的无定形碳化硅抗反射涂层，其中v+x+u+y+z＝100％，v为 1-35原子％，x为5-80原子％，u为0-50原子％，y为10-50原子％且z为0-15 原子％。

附图简述