用于光伏应用的抗反射涂层制造技术

本发明专利技术提供一种制造包含含有ｐ－ｎ结的硅基质的光伏设备的方法，其中该方法包括步骤：通过在至少一个硅基质的表面上由组合物化学气相沉积形成无定形碳化硅抗反射涂层，其中该组合物包含由有机硅烷、氨基硅烷及其混合物组成的组中选择的前体，其中该无定形碳化硅抗反射涂层是由式Ｓｉ↓［ｖ］Ｃ↓［ｘ］Ｎ↓［ｕ］Ｈ↓［ｙ］Ｆ↓［Ｒ］表示的薄膜，其中ｖ＋ｘ＋ｕ＋ｙ＋ｚ＝１００％，ｖ为１－３５原子％，ｘ为５－８０原子％，ｕ为０－５０原子％，ｙ为１０－５０原子％且ｚ为０－１５原子％。

【技术实现步骤摘要】
用于光伏应用的抗^lt凃层参照相关申i青本申请根据35 U.S.C.§ 119 (e)要求于2007年10月12日提出的在先美国专 利申请系列号No.60/979，585的优先权，在此将其弓l入以作参考。
技术介绍
本专利技术涉及光伏设备，具体地涉及包含半导体材料薄层诸如单晶或多晶硅 的薄层的光伏设备。更具体地，本专利技术涉及包含含有无定形碳化硅材料的抗反 射层的光伏设备，其与传统制造的电池相比是高效率的。光伏("PV")电池将光能转化成电能。大多数光伏电池是由单晶硅或多晶 硅制造的。硅是通常使用的，因为在微电子工业的应用上，它易于以合理的价 格获得，禾咽为它具有在用于制造光伏电池方面的电、物理和化学性能上的适 当的平衡。在光伏电池制造期间，硅典型地掺杂有正或负电导率类型的掺杂剂， 并且通过现有技术中已知的各种方法典型地将其切成薄的基质，通常是晶片或 带状形式的。贯穿本申请，将基质诸如晶片的用来面向入射光的面称作正面， 以及将与正面相对的面称作背面。按照惯例，通常将正电导率类型指定为"p"， 以及负电导率类型指定为"n"。在本申请中，"p"和"n"仅用作表示相反的电导率 类型。在本申请中，"p"和"n"分另噫指正和负，但也可以分别标负和正。光伏 电 tfeii转的关键是p~n结的产生，其通常ilMiS—步掺杂硅基质的正面以形成来 自掺杂的硅基质的相反电导型的层来形成的。这样的层通常称为皿层。在p-掺杂基质的情况下，^!寸层^lil用n-型掺杂剂掺杂正面形成。结是p-型 掺杂区域和n-型掺杂区域之间的界面。p力结允许对入射光子响应的电子-空穴 对的迁移，其导致基质晶片的正面和背面之间有电势差异。光伏电池的帝隨通常可由p-掺杂基质开始。然后将典型地以晶片形式的基 质暴露到n-掺杂剂中以形成激寸层和w结。典型地，n-掺杂层^M下述步 骤形成的，首先使用本
中通常采用的技术将n-掺杂剂沉积到基质的表 面上，例如喷雾、旋压、化学气相沉积或其它沉积方法。在n-掺杂剂在基质表 面沉积后，将n-掺杂剂驱^4A硅基质的表面以进一步将n-掺杂剂扩i[AS质表面(n-掺杂层通常称作"劍寸"层)。这幹'驱赶"步骤一MS过将晶片暴露至'J热 中而完成，其通常结M氧、氮、蒸汽或它们的混合的气流。P"n结因此在n-掺杂层和p-掺杂硅基质之间的分界区J^成，其允许X寸入射光响应的电荷载流 子迁移。光伏电池的效率取决于电池将入射光能转化成电能的能力。现已发J1^光 伏电池的设计和制造的一些改进，以增加转化效率，其包括使用组织化、抗反 針凃层、表面钝化和后表面电场。光伏电池的组织化减少了入射光在光伏电池表面的反射。通过减少反射， 更多入射光能够由光伏电池转化。组织化典型地通过化学蚀刻，以及特别地通 过硅基质的各向异性蚀刻来完成。抗反射涂层典型地施加在组织化的表面以进一步减少入射光在光伏电池表 面的反射。抗反躭凃层和光伏设备的鄉层之间的界面是齡设备性能的关键。 例如在这个界面上的缝隙或任何其它类型的缺陷会不利地影响有效的电荷收 集。现有技术的抗反針凃层，例如氧化物或氮化硅，由于沉积这些材料所需的 高温和等离子能量而容易在这个界面上形成缺陷。相应地，在本
中， 需要不，^±^缺陷的抗反針凃层。专利技术简述本专利技术M提供一种制造包含含有p-n结的硅基质的光伏设备的方法来满足这种需要，该方法包括步骤通过在至少一个硅基质的表面上由组合物化学气相沉积形成无定形碳化硅抗反針凃层，其中该组合物包含由有机硅烷、 硅烷及其混合物组成的组中选择的前体，其中无定，化硅抗反lt凃层是由式SivCxNuHyFz表示的薄膜，其中v+x+u+y+z=100%,v为1-35原子％， x为5-80原 子％， 11为0-50原子％， y为10-50原子％且z为0-15原子％。在另一方面，本专利技术提供一种光伏电池，其包含含有P"n结的硅基质；和 由式SivCxNuHyFz表示的无定,化ffllSI中凃层，其中v+x+u+y+z=100%，v为 1-35原子％， x为5-80原子％， u为0-50原子％， y为10-50原子X且z为0-15 原子％。附图简述附图说明图1显示根据本专利技术的光伏电池实施方式的横截面示意图； 图2是根据本专利技术的抗反針凃层的IR光谱图；图3是根据本专利技术的抗反針凃层的IR光谱专利技术详述本专利技术提供一种制造包含含有P-n结的硅基质的光伏设备的方法，该方、 ^括步骤通过在至少一个硅基质的表面上由组合物化学气相沉积形成无定形碳化硅抗反針凃层，其中该组合物包含由有机硅烷、氨基硅烷及其混合物组成的组中选择的前体，其中无定，化硅抗反lt凃层是由式SivCxN^yFz表示的薄膜， 其中v+x+u+y+z=100%,v为1-35原子％， x为5-80原子％， u为0-50原子°%， y为10-50原子Q/^且z为0-15原子％。这里所用的术语"无定开M化硅抗Slt凃 层"，其由上述所定义的式SivCxNJIyFz表示，薄膜中存在氮时还包括无定形硅 碳氮化物(即当'W'大于0时)。这里还f顿的术语"光伏设备"意指固态电设备， 期每光直接转化成电压-电流特性的直流电，其电压-电流特性是光源特性和设备 中材料和设计的函数。术语"光伏设备"包括但不必然限于光伏电池。在一个实施方式中，光伏设备例如根据本专利技术的光伏电池是^il含硅的掺 杂硼的基质，其典型地是晶片或带状形式。基质可含有单晶硅，并且基质可含 有多晶硅。除非特别指出，这里所用的"硅"包括单晶硅禾哆晶硅。如果需要， 一个或多个其它材料层，例如锗，可以沉积在基质表面上或结合到基质中。虽 然普遍用硼作P"型掺杂剂，但是也可以采用其它p-型掺杂剂例如繊铟。硅片典型地由切割硅晶锭，气相沉积，液相取向附生或其它已知的方法获 得。切割可通过内径刀片，连续拉线或其它已知的锯切方法。虽然基质可以切 割成任何常规的平面形状，但晶片典型地为圆形。通常，这样的晶片的厚度典 型地小于约400微米。,地，本专利技术的基质的厚度小于约200微米，较， 小于约150货妹，更雌小于约100 ，以及劇雄小于约50 。典型地， 基质的厚度至少约io微米，较im约20微米。本专利技术所采用的基质典型地切 割成具有约100mm-200mm直径的圆柱,块。在进一步的加Xt前，iMi也清洗基质，以除去ftf可表面碎片和切割损害。 典型地，这包括将基质置于湿化学浴中，例如含有5戯卩过氧化物混合物，酸和 过氧化物混合物，NaOH溶液或各种本领域中已知或使用的其它溶液中任意一 种的溶液。用于清洗的温度和时间取决于所用的特定的溶液。例如，可在约 75-95 。C的温度下使用25wt%-35wt%NaOH水溶液约20-约70秒。任选地(特别魏于单晶基质来说)，基质题过例如结晶平面的各向异性蚀刻而组织化处理的。组织化通常是在基质表面上的成金字塔形状的凹陷或凸出的形式。金字塔形的高度或深度典型地为约4-约7微米。对于典型的具有100 取向的基质来说，典型地采用在升高的纟驢下的低浓度NaOH 7K溶液各向异性 地蚀刻该励面，其显露出金字塔形凸出的lll取向面。在本申请中所用盼'低 浓度"溶剩继地指低于约7wt^的溶质浓度。在此4顿的"升高的^j^"雌地 指高于约8(TC的M^。在这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造包含含有ｐ－ｎ结的硅基质的光伏设备的方法，其中该方法包括步骤：　通过在至少一个硅基质的表面上由组合物化学气相沉积形成无定形碳化硅抗反射涂层，其中该组合物包含由有机硅烷、氨基硅烷及其混合物组成的组中选择的前体，　其中该无定 形碳化硅抗反射涂层是由式Ｓｉ↓［ｖ］Ｃ↓［ｘ］Ｎ↓［ｕ］Ｈ↓［ｙ］Ｆ↓［ｚ］表示的薄膜，其中ｖ＋ｘ＋ｕ＋ｙ＋ｚ＝１００％，ｖ为１－３５原子％，ｘ为５－８０原子％，ｕ为０－５０原子％，ｙ为１０－５０原子％且ｚ为０－１５原子％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PT赫尔利，RG里奇韦，RN弗尔蒂斯，ML奥尼尔，AD约翰逊，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]