[发明专利]钝化半导体衬底中缺陷的方法与装置

说明书

本文描述了用于钝化半导体衬底，特别是硅基太阳电池的缺陷的一种方法与一种装置。根据该方法，在第一处理阶段中对该衬底施加电磁辐射，其中施加于该衬底的辐射至少具有小于1200nm的波长及至少8000瓦/m²的强度。在此过程中可导致该衬底的加热，亦可实施调温。随后，在该第一处理阶段之后的温度保持阶段中用电磁辐射照射该衬底，其中施加于该衬底的辐射主要具有小于1200nm的波长及至少8000瓦/m²的强度；同时通过与被一冷却装置所冷却的涂层发生接触，来冷却该衬底的背离该电磁辐射的辐射源的一面。该装置具有包含长条形处理室的连续炉，该处理室具有至少三个先后配置的区(第一处理区、温度保持区及冷却区)及至少一用于容置该衬底且用于输送该衬底穿过所述区的输送单元。该装置还具有至少一第一辐射源，该第一辐射源能够将电磁辐射照射至该输送单元的位于该第一处理区内的区域，且该第一辐射源适于至少产生小于1200nm的波长及至少8000瓦/m²的强度；以及至少一第二辐射源，该第二辐射源能够将电磁辐射照射至该输送单元的位于该温度保持区内的区域，且该第二辐射源适于至少产生小于1200nm的波长及至少8000瓦/m²的强度。至少一第一冷却单元与该输送单元的位于该温度保持区内的区域发生导热接触。

本发明涉及钝化半导体衬底，尤其涉及光伏组件的硅基半导体衬底中的缺陷的一种方法与装置。

光伏组件用于将光直接转化成电能。为此而在p型或n型半导体上构建具有相应反向掺杂的区域，即形成p-n接面。用光照射时，产生被p-n接面形成的电位差所空间分离的电荷载子对。随后可使得这些隔开的电荷载子穿过半导体并输入一外部电路。

亦称太阳电池的光伏组件通常将晶态硅用作半导体，其中将聚晶或多晶硅(Poly-Si)与单晶硅(Mono-Si)区别开来。通常用Mono-Si能达到更高效率，但与Poly-Si相比，Mono-Si的制造方法的成本较高且耗能。在常用的丘克拉斯基法中，通常还采用硼掺杂来产生p型半导体。在制造过程中不可避免的是，亦会有氧原子嵌入硅晶体。

但硼原子在与氧原子结合后会形成杂质中心，其可能对太阳电池的电特性造成负面影响。特别是在硼和/或氧浓度较高时发现，太阳电池的效率大幅下降。在太阳电池被长时间照射时尤为如此，因为如此便将硼-氧络合物作为复合中心而活化。故将此种情形称为“Light-Induced Degradation(光致衰减)”。其他缺陷，如在Poly-Si中愈来愈多地出现的晶体缺陷及金属杂质，亦可能在工作条件下大幅降低太阳电池的效率。

在单晶CZ-Si中的光致衰减的难题在技术方面已为人所知并在DE10 2006 01920A1中已得到详细阐述。该案还提出一种用硼掺杂来稳定Si太阳电池的效率的方法，其中在50-230℃温度条件下用波长小于1180nm的光照射衬底。该照射导致剩余电荷载子的产生且特别是导致硅晶体所含氢H的电性状态的变化。特别是增大了氢原子的中性(H⁰)种的浓度，该浓度能够钝化晶体结构中的不带电缺陷，如硼-氧缺陷。类似的过程亦在多晶硅中实施并导致缺陷的钝化。

上述方法导致硅太阳电池的效率的稳定，但为达到长期稳定性非常费时。发明人发现，有利者是采用远大于DE10 2006 01920 A1所提出的辐射强度来产生电荷载子(并完全形成随后需要钝化的杂质中心)，但其中较大的辐射强度亦可能造成温度难题，尽管该案已将大于DE10 2006 01920 A1所给出的温度纳入考虑。

基于该已知方法，本发明的目的在于，提供用于钝化硅中缺陷(例如半导体衬底的再生)的改进型方法与装置。

本发明用以达成上述目的的解决方案为请求项1或2所述的一种方法与请求项12所述的一种装置。