用于減少硅襯底中的過量載流子引起的劣化的方法
【技術領域】
[0001] 本申請一般涉及用于減少硅襯底中的過量載流子引起的劣化的方法。
【背景技術】
[0002] 效率大于15%的娃太陽能電池一般由可通過直拉（Czochralski丘克拉斯基）或 浮區(qū)技術生長的多晶硅或單晶硅制成。當需要在最大程度上降低太陽能電池的制造成本 時，使用多晶硅。由直拉法和浮區(qū)硅制成的太陽能電池在成本上是相當的，但對高效率應用 使用浮區(qū)硅。
[0003] 據研究，直拉法和浮區(qū)太陽能電池均存在效率不穩(wěn)定的問題，當太陽能電池中的 少數載流子壽命降低時，該效率趨于在太陽光下降低。該現(xiàn)象被稱為光致少數載流子壽命 劣化，并且在當前是限制太陽能電池效率的嚴重問題。
[0004] 已知不管硅材料如何光致少數載流子壽命劣化都對銅濃度具有明顯的依賴性。由 于銅導致的壽命劣化可由銅在室溫下也在硅中具有較高的擴散率的事實解釋。間隙銅的光 激活減小帶正電的間隙銅離子與銅析出物之間的靜電斥力，這使得銅即使在較低的濃度水 平下也能夠在晶片塊中析出。這種銅析出物的形成增加重組活性，這自然對太陽能電池效 率具有強烈的負面影響。

【發(fā)明內容】

[0005] 因此，本發(fā)明的目的是，克服上述的缺點，并提供用于提高太陽能電池的性能的方 法，甚至可對太陽能電池的原材料實施。
[0006] 通過提供權利要求1的方法、權利要求8的硅襯底結構和權利要求9的設備實現(xiàn) 本發(fā)明的目的。
[0007] 根據本發(fā)明的實施例，一種用于減少硅襯底中的過量載流子引起的劣化的方法包 括在硅襯底上設置能夠保持用于在帶電絕緣層與硅襯底之間產生電勢差的電荷的帶電絕 緣層。方法還包括熱處理硅襯底，以使得導致過量載流子引起的劣化并處于硅襯底中的雜 質能夠由于電勢差擴散到硅襯底和絕緣層的分界中。
[0008] 術語"硅襯底"指的是任何類型的硅襯底。例如，根據使用的摻雜劑，硅襯底可包 含P型和/或η型硅。例如，p型硅包含硼、鋁、鎵和/或銦，并且，η型硅包含磷和/或砷。 當硅襯底包含Ρ型和η型硅時，它自然在不同硅類型之間的分界處具有ρ-η結。硅襯底也 可包含補償硅，其中，Ρ型硅還包含例如磷和/或砷，或者，其中，η型硅還包含至少一種ρ型 摻雜劑。
[0009] 術語"過量載流子劣化"指的是光致劣化或者基于少數載流子注入的劣化。
[0010] 術語"雜質"指的是至少一種雜質，例如，一種或更多一種雜質原子。
[0011] 根據本發(fā)明的實施例，具有降低的過量載流子引起的劣化的硅襯底結構包含用于 在帶電絕緣層與硅襯底之間產生電勢差的帶電絕緣層。帶電絕緣層能夠保持電荷并被設置 在硅襯底上。硅襯底結構還包含硅襯底，它被熱處理以使得導致過量載流子引起的劣化并 處于硅襯底中的至少一種雜質能夠由于電勢差擴散到硅襯底與帶電絕緣層的分界中。
[0012] 根據本發(fā)明的實施例，具有降低的過量載流子引起的劣化的設備包括受在帶電絕 緣層與硅襯底之間產生電勢差的帶電絕緣層影響的硅襯底。帶電絕緣層能夠保持電荷并被 設置在硅襯底上。該設備還包括硅襯底，它被熱處理以使得導致過量載流子引起的劣化并 處于硅襯底中的至少一種雜質能夠由于電勢差擴散到硅襯底與帶電絕緣層的分界中。
[0013] 在從屬權利要求中限定本發(fā)明的其它實施例。
[0014] 根據本發(fā)明的實施例的方法使硅襯底處理便利化，原因是它不需要整個太陽能電 池結構具有P-η結。能夠通過簡單的P型或η型硅襯底實施用于減少壽命劣化的處理。
[0015] 另外，根據本發(fā)明的實施例的方法簡化和便利化硅襯底處理，原因是它能夠在室 溫下實施，沒有任何在高于室溫的溫度的額外加熱處理。
[0016]另外，根據本發(fā)明的實施例的方法有效地改善硅襯底材料的性能以及由這種硅襯 底材料制成的太陽能電池的性能，例如，效率。
[0017] 動詞"包含"在本文件中被用作既不排除也不需要另外存在未陳述特征的開放的 限制。動詞"包括"和"具有/含有"被定義為包含。
[0018] 這里使用的術語"一個"、"一種"和"至少一個"被定義為一個或多于一個，并且， 術語"多個"被定義為兩個或多于兩個。
[0019] 這里使用的術語"另一個"被定義為至少第二個或更多個。
[0020] 除非內容另外清楚地指示，否則一般以包含"和/或"的意義使用術語"或"。
[0021] 對于上述的定義的動詞和術語，除非在權利要求中或者在本描述/說明書的其它 地方給出不同的定義，否則應應用這些定義。
[0022] 最后，除非另外明確陳述，否則在從屬權利要求中陳述的特征可相互自由組合。
【附圖說明】
[0023] 參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例，其中，
[0024] 圖1示出用于減少硅襯底中的過量載流子引起的劣化的方法的流程圖，
[0025] 圖2示出電暈帶電如何影響硅襯底，
[0026] 圖3示出減活的硅襯底的斷面圖，
[0027] 圖4示出具有減活的娃襯底的太陽能電池的斷面圖。
【具體實施方式】
[0028] 圖1示出描述方法100的流程圖，該方法100用于減活硅襯底中的導致過量載流 子引起的劣化的雜質，例如銅，并由此減少例如在太陽能電池制造中使用的硅襯底中的過 量載流子引起的少數載流子壽命劣化。導致有害的過量載流子引起的劣化、即在這種情況 下導致光致劣化的雜質也可以是例如鐵。
[0029] 在步驟110中的方法開始中，通過直拉法處理或塊鑄處理制造空白單晶或多晶硅 襯底。硅襯底根據使用的摻雜劑可包含Ρ型和/或η型硅。ρ型硅包含例如硼、鋁、鎵和/ 或銦，并且，η型硅包含例如磷和/或砷。當硅襯底包含ρ型和η型硅時，它自然在不同硅 類型之間的分界上具有ρ-η結。
[0030] 在步驟120中，直接在硅襯底的外表面上設置能夠保持電荷的絕緣層。這種絕緣 層可包含例如天然氧化物、熱氧化物和氧化鋁層中的至少一種。
[0031] 可例如通過使得硅襯底能夠與環(huán)境空氣和空氣壓力反應由此在硅襯底上產生天 然氧化物（二氧化硅）層或者通過在處理室中沉積熱氧化物（二氧化硅）和/或氧化鋁層， 來制造絕緣層。
[0032] 在步驟130中，在硅襯底中，為了操作銅分布，使絕緣層帶電，以在帶電的絕緣層 與硅襯底之間產生電勢差?？赏ㄟ^將例如為負電暈電荷的電暈電荷施加到絕緣層中，提供 帶電處理。
[0033] 作為替代方案，設置的絕緣層可以是自然帶電的絕緣層，例如，氧化鋁層，在其之 上不需要不同的帶電處理。
[0034] 還能夠在步驟120中在設置的二氧化硅層上開發(fā)例如氮化硅層，并且通過正電暈 電荷實施帶電處理步驟130。
[0035] 在步驟140中，硅襯底與帶電絕緣層一起在例如室溫下即在20~25°C的溫度下被 熱處理，以使得硅襯底中的銅能夠由于電勢差擴散到硅襯底與絕緣層的分界中，使得銅被 收集到分界中，并且，其對硅襯底壽命劣化的影響被抑制?？梢栽诓襟E140中使用替代性的 溫度，并且，僅有的對于溫度的限制是最高溫度為約300~400°C。
[0036] 在步驟150中