[发明专利]用于制造具有隧道电介质层的太阳能电池的方法

说明书

本申请是基于申请日为2011年04月27日、申请号为201180032583.0(国际申请号为PCT/US2011/034089)、发明创造名称为“用于制造具有隧道电介质层的太阳能电池的方法”的中国专利申请的分案申请。

本文所述的发明是在政府的支持下按照美国能源部颁发的合同号DE-FC36-07GO17043完成的。政府在本发明中可能具有一定的权利。

技术领域

本发明的实施例是在可再生能源领域，特别是用于制造具有隧道电介质层的太阳能电池的方法。

背景技术

光伏电池(一般称为太阳能电池)是公知的用于将太阳辐射直接转换成电能的设备。一般来说，太阳能电池是在半导体晶片或衬底上使用半导体加工技术在衬底表面附近形成pn结来制造的。撞击在在衬底表面上的太阳辐射在衬底主体中产生电子和空穴对(其在衬底中迁移到p型掺杂区和n型掺杂区)，从而在掺杂区之间产生电压差。掺杂区被连接到太阳能电池上的金属触点，以将电流从电池导向与其耦合的外部电路。

效率是太阳能电池的重要特征，因为其与太阳能电池的发电能力直接相关。因此，能够提高太阳能电池效率的技术总是所希望的。本发明的实施例通过提供制造太阳能电池结构的新颖工艺提高了太阳能电池的效率。

附图说明

图1示出了常规工艺的模型热预算(thermal budget)，用于同根据本发明实施例的用于在太阳能电池中制造隧道电介质层的降低的热预算工艺进行对比。

图2示出了代表根据本发明实施例制造具有隧道电介质层的太阳能电池的方法的操作的流程图。

图3A示出根据本发明的一个实施例在制造包括隧道电介质层的太阳能电池的一个阶段的剖视图。

图3B示出根据本发明的一个实施例在制造包括隧道电介质层的太阳能电池的过程中与图2流程的操作202和图4流程的操作402相对应的阶段的剖视图。

图3C示出根据本发明的一个实施例在制造包括隧道电介质层的太阳能电池的过程中与图2流程的操作204和图4流程的操作404相对应的阶段的剖视图。

图4示出了代表根据本发明实施例制造具有隧道电介质层的太阳能电池的方法的操作的流程图。

图5A示出根据本发明的一个实施例在结合水化和热生长操作之后的隧道氧化物厚度的曲线图。

图5B示出根据本发明的一个实施例在结合水化和热生长操作之后的氧化物厚度的标准差的曲线图。

图6A示出根据本发明的一个实施例的作为隧道电介质层的水化薄膜成分的厚度的函数的少数载流子寿命的曲线图。

图6B示出根据本发明的一个实施例经过水化及热工艺组合的氧化物形成后的晶片的寿命的光致发光结果。

具体实施方式

本文描述了制造具有隧道电介质层的太阳能电池的方法。在下文的说明中阐述了许多具体细节(诸如具体的工艺流程操作)，以便提供对本发明的实施例的透彻理解。对于本领域技术人员来说，显然可以不利用这些具体细节来实现本发明的实施例。在其它实例中，没有对公知的制造技术(如光刻技术和蚀刻技术)进行详细描述，以免不必要地模糊本发明的实施例。此外应当理解，附图中示出的各种实施例为示例性表示并且不一定按比例绘制。

本文公开了具有隧道电介质层的太阳能电池的制造方法。在一个实施例中，制造太阳能电池的方法包括将太阳能电池的衬底表面暴露到湿化学溶液中，以在衬底表面上提供氧化物层。然后在干燥气氛中以接近或超过900摄氏度的温度加热氧化物层，以将氧化物层转换成太阳能电池的隧道电介质层。在一个实施例中，制造太阳能电池的方法包括在低于摄氏600度的温度下，通过热氧化在太阳能电池的衬底表面上形成氧化物层。然后在干燥气氛中以接近或超过900摄氏度的温度加热该氧化物层，以将氧化物层转换成太阳能电池的隧道电介质层。

本文还公开了太阳能电池。在一个实施例中，太阳能电池包括衬底。隧道电介质层设置在衬底上，通过仅在摄氏900度附近或更高的温度加热氧化物层一次来形成该隧道电介质层。

根据本发明的一个实施例，多晶硅/隧道氧化工艺中的热预算被减小。例如在普通工艺中，隧道氧化层可在较低的压力下在约900摄氏度生长。然而，在一个实施例中，已经发现这种方法不足以获得最佳效率，因为热预算较高。较高的热预算会不利地增加循环时间和设备的磨损，这两个因素会提高整体生产成本。在一个特定实施例中，已经发现，传统方法会导致多晶硅沉积工艺中的高循环时间。