含氫電介質(zhì)層。該層可以沉積適當(dāng)?shù)暮穸?，使其以后也可用作太陽能電池的抗反射層、鈍化層或介質(zhì)鏡。還可以在沒有大的額外支出的情況下例如通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)硅烷和氨氣(作為前體氣體)的氣流來施加致密的SiNx:H層作為擴(kuò)散阻擋層。這樣還可以通過選擇適當(dāng)?shù)暮穸葋硇纬呻p抗反射涂層，這可能是有利的。
[0032]然后可以可選地在該層上印刷絲網(wǎng)印刷觸點結(jié)構(gòu)。然后在共同的高溫步驟中，將如此制備的硅基板送入連續(xù)爐，并由此穿過不同的溫區(qū)，使得一方面絲網(wǎng)印刷觸點可以被燒制，另一方面通過在連續(xù)爐內(nèi)建立適當(dāng)?shù)臏囟惹€，也可以同時執(zhí)行至少部分穩(wěn)定化處理步驟，以全面穩(wěn)定太陽能電池的效率。例如，在高于650°C的燒制步驟期間可以發(fā)生含氫層中包含的氫滲入硅基板中，然后可以將該基板迅速冷卻到低于550°C，優(yōu)選低于450°C，并且在優(yōu)選低于450°C的溫度保持例如至少10秒的時間段。利用在連續(xù)爐內(nèi)的這種預(yù)處理，可以在升高的溫度通過產(chǎn)生額外的少數(shù)載流子執(zhí)行實際再生。
[0033]根據(jù)一個實施例，可以在隨后的方法步驟中，例如在硅基板已經(jīng)在230°C至450°C的溫度范圍內(nèi)保持之后，產(chǎn)生額外的少數(shù)載流子。換句話說，在已經(jīng)將氫引入到硅基板中之后，可以首先將硅基板保持在升高的溫度而不產(chǎn)生額外的少數(shù)載流子。首先只是相應(yīng)地預(yù)處理氫化硅基板，隨后在同一設(shè)備或不同設(shè)備中分開進(jìn)行實際再生加工。
[0034]作為選擇，根據(jù)一個實施例，可以與硅基板維持在230°C至450°C的溫度范圍內(nèi)一起，在共同的方法步驟中產(chǎn)生額外的少數(shù)載流子。換句話說，已經(jīng)觀察到，將硅基板保持在230°C至450°C的步驟可以與在高于90°C，特別是高于230°C的溫度產(chǎn)生額外的少數(shù)載流子的步驟結(jié)合。在硅基板保持在230°C至450°C的情況下，例如通過照射，可以由此在硅基板中產(chǎn)生額外的少數(shù)載流子。總之，作為結(jié)果，可以相當(dāng)大地縮短穩(wěn)定化處理步驟的持續(xù)時間。
[0035]根據(jù)一個實施例，特別針對在光伏元件的生產(chǎn)中進(jìn)行穩(wěn)定化處理步驟設(shè)計的設(shè)備可以包括用于在冷卻區(qū)中主動冷卻硅基板的冷卻裝置。主動冷卻可以由此理解為硅基板不是主要通過輻射被動地將熱釋放到周圍，而是通過進(jìn)一步措施和/或效應(yīng)，如強制對流，來主動支持硅基板的熱損耗的意思。
[0036]根據(jù)一個實施例，所述冷卻裝置可以包括例如用于將冷卻氣體吹入冷卻區(qū)的風(fēng)扇。例如，所述冷卻裝置可以有目的地設(shè)計為將惰性氣體，例如氮氣，局部地吹入到冷卻區(qū)中。該氣體因此可以具有低溫度，例如在環(huán)境溫度的范圍，優(yōu)選至少顯著低于100°C，但是至少顯著低于300°C?？梢赃m當(dāng)選擇吹入氣體的溫度和流量，使得在冷卻區(qū)中實現(xiàn)硅基板需要的例如超過60K/s的高冷卻速度。
[0037]應(yīng)當(dāng)指出，在此描述了本發(fā)明的實施例的可能特征和優(yōu)點，其中有的部分涉及本發(fā)明的方法，有的部分涉及本發(fā)明的設(shè)備。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，所描述的特征可以適當(dāng)?shù)鼗Q或結(jié)合，尤其還可以以類似的方式從方法轉(zhuǎn)移到設(shè)備，反之亦然。
[0038]本領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)識到，根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)光伏元件的方法還可以包括進(jìn)一步的方法步驟，例如，清洗步驟，用于形成適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)層作為抗反射層、鈍化層、反射層等的步驟，用于形成電觸點或者在硅基板內(nèi)形成附加摻雜區(qū)域的進(jìn)一步步驟等。所描述的用于執(zhí)行穩(wěn)定化處理步驟的設(shè)備除了上述特征以外，還可以具有例如在太陽能電池的生產(chǎn)中可以有利地使用的進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)和功能特征。
【附圖說明】
[0039]本發(fā)明的上述和其他可能方面、特征和優(yōu)點將從以下參照附圖對具體實施例的描述中變得明顯，其中描述和附圖都不應(yīng)理解為限制本發(fā)明。
[0040]圖1示出可以用來解釋硅基板內(nèi)的缺陷狀態(tài)和諸如退化或再生等各個狀態(tài)之間的相關(guān)轉(zhuǎn)換的三態(tài)模型。
[0041]圖2示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于在光伏元件的生產(chǎn)中處理硅基板的設(shè)備。
[0042]圖3示出在穿過圖2中所示的設(shè)備期間硅基板的溫度曲線。
[0043]附圖僅是示意性的并且比例不是真實的。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或具有相同效果的特征。
具體實施例
[0044]下面描述的本發(fā)明的實施例廣義上涉及用于鈍化或呈現(xiàn)諸如太陽能電池或太陽能模塊的硅基光伏元件中無害的電性活化的缺陷的方法。具體來說，該缺陷可以是文獻(xiàn)中描述的與硼-氧相關(guān)的缺陷，其可以顯著降低原材料的質(zhì)量(由少數(shù)載流子的(統(tǒng)計)壽命來描述)和依賴于此的特別是單晶硅以及一般的多晶硅太陽能電池的電學(xué)性能參數(shù)(照射下的電流、電壓、效率)。也不排除在此提出的方法對其他缺陷的作用。
[0045]太陽能電池或太陽能模塊用于將入射的紫外/可見/紅外光的能量直接轉(zhuǎn)換為可利用的電能而不使用熱作為中間形式。內(nèi)部光電效應(yīng)被用于此目的，其中半導(dǎo)體材料(例如，硅)中的電子被電磁輻射激發(fā)到能量禁止帶隙之外并且相應(yīng)地至少吸收與半導(dǎo)體的該帶隙相對應(yīng)的能量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將其稱為電子-空穴對的激發(fā)，因為被激發(fā)的(現(xiàn)在可移動的)電子離開其原來的原子并且原來的(中性)原子然后留下一個額外的正電荷(“失去”電子=空穴)。如果被激發(fā)的可移動電子再次被(帶正電的)原子捕獲，則中間存儲的能量(對應(yīng)該帶隙)再次喪失。本領(lǐng)域技術(shù)人員將此情況稱為電子-空穴對的復(fù)合。復(fù)合動作一定需要至少一個電子和一個空穴。
[0046]為了使捕獲的光能可使用，必須使電子和空穴彼此分開。在典型的太陽能電池中，這是通過將富電子(η型摻雜)區(qū)域和電子耗盡的富空穴(Ρ型摻雜)區(qū)域彼此相鄰配置在部件中以形成所謂的pn結(jié)來實現(xiàn)的。由于在相鄰區(qū)域中可移動電子或空穴的濃度差以及載流子的擴(kuò)散結(jié)果，在pn結(jié)中形成電勢梯度。該電勢梯度允許電子-空穴對在空間上分離，作為其結(jié)果，復(fù)合被抑制，并且所存儲的能量可以通過按極性相應(yīng)分開設(shè)置的金屬觸點被外部消耗裝置利用。在已有的文獻(xiàn)中可以找到更詳細(xì)的說明。
[0047]為了使電子-空穴對的空間分離發(fā)生，少數(shù)載流子，即與半導(dǎo)體基板的吸收材料的半導(dǎo)體類型互補的載流子，必須能夠從吸收材料擴(kuò)散到pn結(jié)區(qū)域。如果吸收材料具有大量的可以交替地使電子和空穴相互結(jié)合并由此影響復(fù)合過程的復(fù)合-活性缺陷，則在電學(xué)上可使用的能量不能被外部消耗裝置利用，并且太陽能電池的電學(xué)性能惡化。
[0048]因此，缺陷的密度或者電子-空穴對的最終(容易測量的)平均壽命是半導(dǎo)體材料的質(zhì)量和由其生產(chǎn)的太陽能電池的電學(xué)性能的重要參數(shù)。
[0049]對于太陽能電池，可以使用晶體硅作為產(chǎn)生電子-空穴對的吸收材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員將單晶材料和多晶材料進(jìn)行區(qū)分，多晶材料是由于所使用的生產(chǎn)工藝而由多個單獨的晶粒組成的。因此，不同的生產(chǎn)工藝決定材料的不同屬性。
[0050]在單晶硅的情況下，通常使用從熔化的硅拉出硅單晶的根據(jù)提拉法的工藝(Cz-Si) ο所使用的原料硅通常是高純的，并且沒有顯著的污染，特別是沒有氧污染。然而，在提拉工藝中，根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)情況，使用可選地覆層的石英坩禍(Si02)，其由于硅的高化學(xué)反應(yīng)性、所使用的溫度(硅的熔化溫度:1410°C )、熔體中的對流和坩禍的轉(zhuǎn)動而被腐蝕，并且部分溶解在殘留的熔體中。這通常具有如下結(jié)果:來自石英坩禍的氧不利地累積在熔體中并且作為外來污染物包含在硅單晶中。典型地，Cz-Si的間隙氧含量在5X1017至3X10lscm3范圍內(nèi)。上限由溶解度給出。在提拉工藝中，只有通過先進(jìn)的方法，例如利用破壞熔體中對流的磁場才能夠可靠地實現(xiàn)晶體中總體上較低的氧濃度。
[0051 ] 通過提供特別用于電子工業(yè)的高純并且尤其還低氧的硅單晶的“區(qū)恪” (float-zone)工藝生產(chǎn)的單晶材料由于高成本而很少用于娃基太陽能電池的生產(chǎn)。
[0052]多晶硅通常由不同的工藝來生產(chǎn)，其中熔化的硅在(覆層的)石英模具中直接結(jié)晶(例如，布里奇曼法(Bridgeman process))，其中通常形成多個晶粒而不是單晶。與提拉工藝相比，熔體在該情況下不轉(zhuǎn)動并且對流運動較小。因此，所使用的石英模具較少地被熔化的硅腐蝕并且較少的氧進(jìn)入熔化的硅中。根據(jù)該工藝，多晶材料的氧含量低于提拉工藝中的氧含量，并且氧含量典型地在5 X 1016至5 X 10 17cm 3范圍內(nèi)。然而，通過適當(dāng)?shù)氖侄危Я？梢赃_(dá)到以后生產(chǎn)的太陽能電池的尺寸，使其實質(zhì)上是單晶材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員將其稱為準(zhǔn)單晶材料，然而，其可以具有比提拉工藝生產(chǎn)的材料低的氧含量。
[0053]多晶材料的質(zhì)量通常低于對應(yīng)的單晶材料的質(zhì)量，這是因為相鄰的晶粒之間的晶界充當(dāng)強復(fù)合中心并且從工藝的觀點可能是有問題的。這具有如下結(jié)果:與可比較的多晶太陽能電池相比，單晶太陽能電池通常具有較高的效率。
[0054]為了能夠產(chǎn)生pn結(jié)，吸收材料必須被摻雜。所生產(chǎn)的材料可以是富電子(η型)的，在此情況下磷通常用作摻雜劑，或者可以是富空穴(Ρ型)的，在此情況下硼或鎵被選擇為摻雜劑。然而，由于硼在晶體和熔體中較好的(幾乎相同的)溶解行為，所以沿著硅晶體的生長方向硼比鎵分布得更均勻，并且因此硼比鎵更廣泛地用作摻雜劑。有意或無意混入的摻雜劑也是常見的。傳統(tǒng)的摻雜范圍是1Χ1014至lX1017cm3，具體使用的值取決于吸收材料的極性和太陽能電池的結(jié)構(gòu)。
[0055]還得知，當(dāng)硼和氧同時存在于硅晶體中時，在照射或者載流子注入的情況下，也就是說，在太陽能電池和模塊的典型工作條件下，即使在室溫，與硼-氧相關(guān)的缺陷也可以在幾小時內(nèi)形成或被激活；這種缺陷，作為強復(fù)合-活性中心，可以限制少數(shù)載流子的壽命，因此也限制太陽能電池/太陽能模塊的電學(xué)性能。本領(lǐng)域技術(shù)人員將其稱為與硼-氧相關(guān)的退化(見圖1:從非活性(退火)狀態(tài)A通過退化轉(zhuǎn)換到活性(退化)狀態(tài)B)或者稱為與硼-氧相關(guān)的缺陷限制。較不精確的表達(dá)，即光致退化，也是在這方面常見的，光致退化不僅由于與硼-氧相關(guān)的缺陷，而且還由于其他光致缺陷。
[0056]激活的并且因此呈現(xiàn)復(fù)合活性的與硼-氧相關(guān)的缺陷(見圖1:狀態(tài)B)可以通過在黑暗中以100-200°C或者100-300°C短時間加熱再次轉(zhuǎn)換為復(fù)合非活性狀態(tài)(見圖1:從活性狀態(tài)B通過退火轉(zhuǎn)換為非活性狀態(tài)A)。然而，通過重新照射或者載流子注入，再次發(fā)生與硼-氧相關(guān)的退化，所以這種缺陷是