[發明專利]抑制硅晶片中少數載流子壽命下降的方法

有效

• 申請號: 201280027376.0
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN103582955A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: R·J·法爾斯特;V·V·沃龍科夫
• 申請（專利權）人: MEMC新加坡私人有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

相關申請交叉引用

本申請要求2011年6月3日提交的美國臨時申請No.61/493,119和2012年6月1日提交的美國非臨時申請No.13/486,463的利益，通過引用將其全部內容并入本文中。

背景

本公開內容的領域涉及抑制所用硅晶片中少數載流子壽命下降的方法。特別是，本公開內容的領域涉及用于降低少數載流子壽命下降缺陷本身的濃度的有效且具有成本效率的方法。

太陽能電池，特別是基于通過Czochralski方法生長的含硼p-型單晶硅晶片而生產的電池，以及通常在較小程度上，通過澆鑄生長的多晶晶片在暴露于光下時或者當在暗處將少數載流子注入電池中時性能下降。該性能下降繼續直至實現遠低于初始效率的穩定效率。CZ晶片基電池的效率損失可以高達約10%或更多。Czochralski太陽能電池中的該效率損失限制了高效硅電池的潛能以及單晶硅在工業中的使用，因為Czochralski電池的生產通常比多晶硅基電池更昂貴。

發現該降解可通過將晶片在低溫下退火幾分鐘，例如在約200℃下退火而至少臨時反轉；然而，通過低溫退火實現的效率提高在隨后照射時損失。報告了該下降可通過在50℃至約230℃的低溫退火期間將過量電子注入晶片中(例如通過照射晶片)而永久性反轉；然而，為了在這些條件下發生永久性恢復，低溫退火必須進行較長時間(例如幾十小時)。

仍需要永久性抑制太陽能電池中與光致降解有關的下降缺陷的商業上可行的方法。

概述

本公開內容的一方面涉及抑制硅晶片中與下降缺陷有關的少數載流子壽命下降的方法。該晶片包含至少約10¹³個原子/cm³的濃度的硼。下降缺陷由快速擴散組分和含二聚氧組分組成。將硅晶片加熱至溫度T₁，所述溫度T₁足以溶解下降缺陷的快速擴散組分的預先存在的納米沉淀物。將硅晶片以冷卻速率R₁從T₁冷卻至溫度T₂。將硅晶片以冷卻速率R₂從T₂冷卻至溫度T₃。R₁:R₂比為至少約2:1。

本公開內容的另一方面涉及抑制硅晶片中與下降缺陷有關的少數載流子壽命下降的方法。該晶片包含至少約10¹³個原子/cm³的濃度的硼。下降缺陷由快速擴散組分和含二聚氧組分組成。將硅晶片加熱至溫度T₁，所述溫度T₁足以使下降缺陷的快速擴散組分的納米沉淀物成核。將硅晶片以至少約100℃/sec的冷卻速率R₁從T₁冷卻至溫度T₂。

本公開內容的另一方面涉及硅晶片。硼以至少約10¹³個原子/cm³的濃度存在于晶片中。與包含快速擴散組分和含二聚氧組分的下降缺陷有關的晶片的少數載流子壽命下降通過將硅晶片加熱至足以使下降缺陷的快速擴散組分的納米沉淀物成核的溫度T₁而抑制。將硅晶片以冷卻速率R₁從T₁冷卻至溫度T₂。將硅晶片以冷卻速率R₂從T₂冷卻至溫度T₃，同時照射晶片，R₁:R₂比為至少約2:1。

存在關于本公開內容的上述方面指出的特征的各種細化。還將其它特征并入本公開內容的上述方面中。這些細化和其它特征可單獨或以任何組合存在。例如，下文關于本公開內容的所述實施方案中任一個討論的各個特征可單獨或以任何組合并入本公開內容的上述方面中的任一個中。

詳述