[发明专利]利用氧化铝层钝化太阳能电池的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对基板涂覆氧化铝层的方法和系统，尤其是用于太阳能电池表明钝化的方法和系统。

背景技术

由于例如半导体表面处的非结合状态，电子和空穴可能重组或者污染物(例如湿气)可能积聚。因此，诸如半导体元件和/或太阳能电池等处于非结合状态的电子器件的重组过程会是不利的并将减少这些器件的寿命。而且，这些器件的操作模式由于在表明处可能发生的重组过程而将是不可准确预测和计算的。

鉴于上述原因，试图为这类器件的表面提供一种起到表面钝化作用的涂层。这种钝化层对于例如高效太阳能电池(例如，PERC(钝化发射区和背表面电池)太阳能电池的背面钝化或n型太阳能电池的正面钝化)特别有利。

DE-A1-102007054384例如提出，对于表面钝化，双介电层被用于使太阳能电池钝化。为此，第一层是由含铝气体通过相继的气相沉积(原子层沉积，ALD)而形成的薄氧化铝层，而第二个较厚的层含有氮化硅或氧化硅或碳化硅并且通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)而形成。

尽管这类方法提供了在晶体太阳能电池生产中对于背面钝化的质量非常好的结果，然而使用少量含铝气体的同时每小时的电池高产出几乎是不可能的。

发明内容

本发明的目的是提供一种适于生产表面钝化器件的方法和系统或涂覆部件，其产出量高、并且诸如含铝气体等工艺气体的使用量低并且同时又不会放弃高层质量。

此目的通过权利要求的特征来实现。

本发明基于使用电感耦合等离子体(ICP)来沉积例如氧化铝的钝化层的概念。

这样，例如，可以实现反应产物的高转化率和高涂覆率。按照这种方式，也可以增加高质量层的更新率(低缺陷率及同样在大表面上的良好均匀性)。

本发明特别涉及利用AlO_x层，尤其是Al₂O₃层涂覆基板的方法。提供了一种具有反应室和至少一个RF电感的电感耦合等离子体源(ICP源)。优选为三甲基铝(TMA)和/或二甲基铝异丙醇盐(DMAI)的铝化合物和作为反应气体的氧和/或氧化合物被引入ICP源。为了形成等离子体，将能量与ICP源电感耦合并且在基板上沉积AlO_x层。

等离子体包括自由电子、离子、分子、中子和自由基。等离子体可以被用于例如将非反应分子i.a.转换为带电的和/或激活的、反应分子和/或自由基，其中可以通过例如所施加的电场和/或磁场来控制的等离子体的反应性和分布。

根据本发明，产生等离子体所需的能量经由射频(RF)电感与填充有工艺气体的反应室耦合。

对于生产电子器件而言，例如对于半导体和/或太阳能电池产业而言，使用低离子能等离子体是有利的。因此，例如经由通道可将特定的反应气体引入反应室。

激活的气体可以与形成层的物质(例如，TMA、DMAI、(CH₃)₃Al或SiH₄)反应，其中新物质的层形成在可能存在来自所有反应部分的元素的基板表面。

对于氧化铝涂层而言，例如可使用氧气(O₂)，并且为了生产氮化硅层，可使用诸如NH₃等的含氮反应气体。

有利地，ICP等离子体源的电感耦合能量可导致较高的等离子体密度。这样，可以低压力实施该方法，从而沉积层在具有特定层组成的相对较大面积(例如，在100mmx100mm、150mmx150mm、156mmx156mm或更大的范围内)上表现出良好的均匀性，同时可以高的涂覆率实施该方法。

在一个实施例中，等离子体密度和离子能量相互独立地受到控制。例如，等离子体密度可以至少为1x10¹¹离子/cm³，优选为1x10¹²离子/cm³至9x10¹³离子/cm³。与其独立的是，离子能量在一个实施例中可以处在1至30eV，优选小于20eV。由于离子能量和等离子体密度可以相互独立地受到控制，因此可以获得高的等离子体密度而不会破坏基板表面或基板本身，特别是发射极。

在一个实施例中，在反应室中存在10^-4至10^-1mbar，优选为10^-3至5*10^-2mbar的真空。反应室中的此压力使得在大表面上也能够生产出非常均匀的层，从而按照这种方式可以增加涂层器件的产出量。