本发明专利技术涉及生产涂覆有钝化层的硅晶片。经涂覆的硅晶片可适用于将照射在电池正面的光的能量转换成电能的光伏电池。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及生产涂覆有钝化层的硅晶片。经涂覆的硅晶片可适用于将照射在电池正面的光的能量转换成电能的光伏电池。【专利说明】涂覆有钝化层的硅晶片 本专利技术涉及生产涂覆有钝化层的硅晶片。其尤其涉及适用于光伏电池的经涂覆的 娃晶片，光伏电池将照射在电池正面的光的能量转换成电能。（光伏电池的正面为面向光源 的主表面，而相反的主表面则为背表面）。 光伏电池广泛用作太阳能电池，以通过入射太阳光提供电力。硅太阳能电池的大 幅成本下降需要在薄硅晶片基材上的高通量、低成本且可靠的工业工艺。在太阳能电池量 产中加工的硅晶片的厚度已逐渐降低，目前为约180μm;预计到2020年可达约100μm。由 于电池翘曲和转换效率的损失，这对太阳能电池的架构造成了重大的修改。电池翘曲可来 自电池中所用材料的热膨胀系数不匹配。 现有的工业表面老化和背表面钝化工艺并未满足薄基材上的产率和性能要求。现 有的铝背表面场（BSF)电池架构主流技术已达到其极限，特别是因为在太阳能电池生产中 常用的高温（800°C+)共焙烧步骤后，厚度低于约200μm的晶片会发生过度的电池翘曲。 另一个问题是转换效率的损失，这是因为在铝扩散到电池背面的硅内的区域中会产生富含 缺陷区（电子-空穴复合区）。当晶片变得更薄时，此缺陷区域会逐渐占据有源装置总厚度 中很大的一部分。需要替代方案，特别是对背表面钝化而言。 一种可供选择的解决方案依赖于将介电层用于背表面的钝化，叠堆的至少一层富 含氢以用作悬键钝化的氢源。 由M.Tucci等人发表于ThinSolidFilms(2008)，516 (20),pages6939-6942(《固 体薄膜》，2008年，第516卷第20期，第6939-6942页）的论文描述了在通过等离子体增强 化学气相沉积（PECVD)按顺序沉积氢化非晶硅和氢化非晶氮化硅的叠堆后进行热退火以 确保稳定的钝化。 W0-A-2007/055484和W0-A-2008/07828公开了一种可供选择的叠堆，其由氮氧化 硅（SiOxNy)钝化层和沉积在电池背面上的氮化硅抗反射层制成，以用于表面钝化和光学捕 捉。钝化层厚度为10_50nm，而抗反射层厚度为50-100nm。 W0-A-2006/110048 (US-A-2009/056800)公开了先沉积薄氢化非晶硅或氢化非晶 碳化硅薄后再沉积薄氢化氮化硅膜（优选地通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积）），之 后再在形成气体中在高温下进行最终退火。 US-A-2007/0137699描述了一种制造太阳能电池的方法，该方法包括在等离子体 反应室内处理硅基材，在硅基材的正面上形成高效发射极结构，以及在硅基材的第二表面 上形成钝化结构。包括至少SiO2层且最后还包括氢化非晶氮化硅层的钝化背表面结构在 120-240°C下通过PECVD制备，其中在点燃等离子体前先引入硅烷（SiH4)和另一种反应性 气体。操作压力范围为200至800毫托。使用氧气作为其他反应性气体，首先直接在硅晶 片的背面上形成SiO2。可引入氨气（NH3)作为其他反应性气体以制备氮化硅层盖在该层上。 US-A-2010/0323503描述了在待钝化的表面上沉积薄（0. 1至IOnm)的非晶氢化 硅层，并在氧环境下在750°C与1200°C之间进行5秒至30分钟的快速热处理而将其转化成 Si02。 US-B-7838400描述了在存在氧气和氢气时在0· 1-10托的压力下以200-400°C/s 的速率将基材快速加热到800-1200°C的温度，并维持足够的时间以使先前沉积在基材一个 面上的掺杂剂扩散以形成薄（2_15nm)的氧化娃层。 在Proceedings-ElectrochemicalSociety(2003)，2003-1(Dielectricsin EmergingTechnologies)，315-322 (《电化学学会会议论文集》，2003年，2003-1 "电介质新 兴技术"，第 315-322 页）JournalofAppliedPhysics(2003) ,94 (5) ,3427-3435(《应用 物理杂志》，2003 年，第 94 卷第 5 期，第 3427-3435 页）以及MaterialsResearchSociety SymposiumProceedings(2002), 716(SiliconMaterials-Processing,Characterization andReliability)，569-574,A.(《材料研究学会研讨会论文集》，2002年，716 "硅材料-- 加工、表征和可靠性"，第569-574页A部分）中，Grill及其同事描述了低k电介质（低介 电常数氧化物，低于致密SiO2)的沉积以用于微电子市场。由有机硅化合物前体和用来沉 积富含碳的SiOC的附加有机材料沉积SiOC膜。选择该附加有机材料，以使得焙烧伴随着 对热不太稳定的有机部分的消除，从而产生一定量的孔隙并因此减小膜密度。 W0-A-2006/097303和US-A-2009/0301557描述了一种生产光伏装置（例如太阳能 电池）的方法，方式是在半导体基材的后表面上沉积介电层，并在介电层的顶部上沉积包 含氢化SiN的钝化层以形成叠堆，以及穿过此叠堆形成背触点。 W0-A-2006/048649、W0-A-2006/048650 和W0-A-2012/010299 描述了通过如下方 式产生掺入了雾化的表面处理剂的非平衡大气压等离子体：对位于具有入口和出口的电介 质外壳内的至少一个电极施加射频高压，同时使工艺气体从入口经过电极流到出口。电极 与用于表面处理剂的雾化器组合于外壳内。非平衡大气压等离子体从电极至少延伸到外壳 的出口以便设置在邻近出口的基材与等尚子体接触。 荷兰屯特大学（UniversiteitTwente,Netherlands)的ArjenBoogaart的题为 "Plasmaenhancedchemicaldepositionofsilicondioxide，'（二氧化娃的等离子体增 强化学沉积）的博士论文提到沉积具有负固定电荷的氧化硅膜；然而，只有非常薄（<50nm) 的膜才测量到负固定电荷，而较厚的膜显示出正固定电荷和较低的钝化性能。这由双层模 式来解释，一层表现出负固定电荷而另一层表现出正固定电荷，因而整个膜的净电荷为这 两层的和。第一层是位于Si/Si〇X界面处的非常薄（因为撞击离子能量而使厚度受限，类 似于氧化过程）的氧化物层，其具有因来自等离子体的氧的预沉积碰撞而形成的负固定电 荷，而由PECVD沉积的第二氧化硅类似层包含正固定电荷，因而当且仅当第二层非常薄时 我们才可观察到总体固定负电荷。因此，本专利技术无法用于因光学因素而需要厚氧化物层的 PERC(钝化发射极和背触点）结构。 在根据本专利技术的涂覆有氧化硅层的硅晶片基材中，氧化硅具有负固定电荷并包括 界面区和主体区，主体区比界面区距离硅晶片基材更远，其中主体区具有式SiOx，其中如以 EELS-TEM测量，X的平均值（主体值）大于2且小于2. 6,而界面区具有式SiOy，其中氧与 硅的比率y在界面区的厚度上逐渐增加，由硅晶片处本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种涂覆有氧化硅的硅晶片，其中所述氧化硅具有负固定电荷并包括界面区和主体区，所述主体区比所述界面区距离所述硅晶片更远，其中所述主体区具有式SiOx，其中如以EELS‑TEM测量，x的平均值(主体值)大于2且小于2.6，而所述界面区具有式SiOy，其中氧与硅的比率y在所述界面区的厚度上逐渐增加，由所述硅晶片处的零增至所述主体区中的x，所述界面区的厚度以TEM测量在5至20nm的范围内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：赛义德·萨尔曼·阿萨德，G·博卡恩，皮埃尔·德斯坎普斯，文森特·凯撒，帕特里克·里姆波尔，
申请(专利权)人：道康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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