[發明專利]用于制造具有隧道電介質層的太陽能電池的方法

在審

• 申請號: 201610834756.5
• 申請日: 2011-04-27
• 公開（公告）號: CN106847937A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 蒂姆·丹尼斯;斯科特·哈林頓;簡·曼寧;大衛·史密斯;安·瓦爾德豪爾
• 申請（專利權）人: 太陽能公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0236;H01L31/0368;H01L31/068;H01L31/18
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 顧麗波,李榮勝

本申請是基于申請日為2011年04月27日、申請號為201180032583.0(國際申請號為PCT/US2011/034089)、發明創造名稱為“用于制造具有隧道電介質層的太陽能電池的方法”的中國專利申請的分案申請。

本文所述的發明是在政府的支持下按照美國能源部頒發的合同號DE-FC36-07GO17043完成的。政府在本發明中可能具有一定的權利。

技術領域

本發明的實施例是在可再生能源領域，特別是用于制造具有隧道電介質層的太陽能電池的方法。

背景技術

光伏電池(一般稱為太陽能電池)是公知的用于將太陽輻射直接轉換成電能的設備。一般來說，太陽能電池是在半導體晶片或襯底上使用半導體加工技術在襯底表面附近形成pn結來制造的。撞擊在在襯底表面上的太陽輻射在襯底主體中產生電子和空穴對(其在襯底中遷移到p型摻雜區和n型摻雜區)，從而在摻雜區之間產生電壓差。摻雜區被連接到太陽能電池上的金屬觸點，以將電流從電池導向與其耦合的外部電路。

效率是太陽能電池的重要特征，因為其與太陽能電池的發電能力直接相關。因此，能夠提高太陽能電池效率的技術總是所希望的。本發明的實施例通過提供制造太陽能電池結構的新穎工藝提高了太陽能電池的效率。

附圖說明

圖1示出了常規工藝的模型熱預算(thermal budget)，用于同根據本發明實施例的用于在太陽能電池中制造隧道電介質層的降低的熱預算工藝進行對比。

圖2示出了代表根據本發明實施例制造具有隧道電介質層的太陽能電池的方法的操作的流程圖。

圖3A示出根據本發明的一個實施例在制造包括隧道電介質層的太陽能電池的一個階段的剖視圖。

圖3B示出根據本發明的一個實施例在制造包括隧道電介質層的太陽能電池的過程中與圖2流程的操作202和圖4流程的操作402相對應的階段的剖視圖。

圖3C示出根據本發明的一個實施例在制造包括隧道電介質層的太陽能電池的過程中與圖2流程的操作204和圖4流程的操作404相對應的階段的剖視圖。

圖4示出了代表根據本發明實施例制造具有隧道電介質層的太陽能電池的方法的操作的流程圖。

圖5A示出根據本發明的一個實施例在結合水化和熱生長操作之后的隧道氧化物厚度的曲線圖。

圖5B示出根據本發明的一個實施例在結合水化和熱生長操作之后的氧化物厚度的標準差的曲線圖。

圖6A示出根據本發明的一個實施例的作為隧道電介質層的水化薄膜成分的厚度的函數的少數載流子壽命的曲線圖。

圖6B示出根據本發明的一個實施例經過水化及熱工藝組合的氧化物形成后的晶片的壽命的光致發光結果。

具體實施方式

本文描述了制造具有隧道電介質層的太陽能電池的方法。在下文的說明中闡述了許多具體細節(諸如具體的工藝流程操作)，以便提供對本發明的實施例的透徹理解。對于本領域技術人員來說，顯然可以不利用這些具體細節來實現本發明的實施例。在其它實例中，沒有對公知的制造技術(如光刻技術和蝕刻技術)進行詳細描述，以免不必要地模糊本發明的實施例。此外應當理解，附圖中示出的各種實施例為示例性表示并且不一定按比例繪制。

本文公開了具有隧道電介質層的太陽能電池的制造方法。在一個實施例中，制造太陽能電池的方法包括將太陽能電池的襯底表面暴露到濕化學溶液中，以在襯底表面上提供氧化物層。然后在干燥氣氛中以接近或超過900攝氏度的溫度加熱氧化物層，以將氧化物層轉換成太陽能電池的隧道電介質層。在一個實施例中，制造太陽能電池的方法包括在低于攝氏600度的溫度下，通過熱氧化在太陽能電池的襯底表面上形成氧化物層。然后在干燥氣氛中以接近或超過900攝氏度的溫度加熱該氧化物層，以將氧化物層轉換成太陽能電池的隧道電介質層。

本文還公開了太陽能電池。在一個實施例中，太陽能電池包括襯底。隧道電介質層設置在襯底上，通過僅在攝氏900度附近或更高的溫度加熱氧化物層一次來形成該隧道電介質層。

根據本發明的一個實施例，多晶硅/隧道氧化工藝中的熱預算被減小。例如在普通工藝中，隧道氧化層可在較低的壓力下在約900攝氏度生長。然而，在一個實施例中，已經發現這種方法不足以獲得最佳效率，因為熱預算較高。較高的熱預算會不利地增加循環時間和設備的磨損，這兩個因素會提高整體生產成本。在一個特定實施例中，已經發現，傳統方法會導致多晶硅沉積工藝中的高循環時間。