[发明专利]用于处理硅材料的方法

说明书

本公开提供了用于制造光伏器件的方法，这些方法包括一系列退火步骤和退火期间到电磁辐射的暴露，这一系列退火步骤和暴露允许钝化电活性缺陷并稳定光伏器件的性能。

技术领域

本发明总体涉及用于制造光伏器件的方法和用于稳定光伏器件的性能的方法。

背景技术

硅是用于制造今天的商业太阳能电池的主要半导体材料。大多数商业太阳能电池由单晶或多晶硅晶圆制造。例如通过将n型原子扩散到p型硅晶圆中在硅晶圆中形成p-n结。

大部分太阳能电池使用硼掺杂晶圆(p型)来制造。通常，太阳能电池的性能在它被暴露到辐射或更广泛地经受载流子注入时劣化。这些现象在本领域中被称为光诱发劣化(LID)和载流子诱发劣化(CID)。

在光伏行业中，因为钝化发射极背面接触(PERC)太阳能电池与传统技术相比实现用于以低成本和提高效率的大规模制造的良好潜力，所以它们变得越来越流行。PERC太阳能电池在很大程度上使用多晶硅(mc-Si)晶圆来制造。在mc-Si晶圆的情况下，电荷载流子的寿命由于CID而在长时间范围内显著降低。CID降低PERC太阳能电池的效率，并且已知它随着照射强度增大或在升高温度下更快速地发生。

已经提出减轻CID对太阳能电池的有害影响的方法。例如，已经报道在制造期间消除接触部烧结(contact firing)步骤在很大程度上减轻CID对电池性能的影响。然而，所提出的解决方案不能与电池制造过程兼容或提供有限的改进。例如，在丝网印刷的mc-SiPERC太阳能电池的制造期间，在本领域中通常使用800℃的烧结温度来形成银丝网印刷接触部。

本领域中需要能够通过大幅减轻CID对电池性能的影响来稳定太阳能电池的制造过程。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种用于制造光伏器件的方法，该方法包括以下步骤：

提供包括硅p-n结的基板；

在存在氢源的情况下在500℃至700℃之间的温度下使基板退火第一预定时间段，以允许氢原子进入到硅p-n结的硅材料中；以及

在按照以下方式将基板保持在150℃至400℃之间的温度的同时将基板暴露到电磁辐射，该方式是使得以至少20mW/cm²的辐射强度提供具有比硅材料的带隙的能量更高的能量的光子，并且在硅材料中产生少数载流子的过剩；

其中，在使基板退火和将基板暴露到电磁辐射的步骤期间，硅材料中的电活性缺陷被钝化。

根据第二方面，本发明提供了一种用于制造光伏器件的方法，该方法包括以下步骤：

提供包括硅p-n结的基板；

在存在氢源的情况下在300℃至700℃之间的温度下使基板退火第一预定时间段，以允许氢原子进入到p-n结的硅材料中；

在按照以下方式将基板保持在150℃至400℃之间的温度的同时将基板暴露到电磁辐射，该方式是使得以至少20mW/cm²的辐射强度提供具有比硅的带隙的能量更高的能量的光子，并且在硅材料中产生少数载流子的过剩；以及

在200℃至500℃之间的温度下将基板进一步退火第二预定时间段，以减小金属电极与硅材料之间的接触电阻；

其中，在使基板退火和将基板暴露到电磁辐射的步骤期间，硅材料中的电活性缺陷被钝化。

在实施方式中，第一时间段在1秒至5分钟之间。

根据第三方面，本发明提供了一种用于制造光伏器件的方法，该方法包括以下步骤：

提供包括硅p-n结的基板；