用于高效钝化硅太阳能电池的原位硅表面预清洗制造技术

本发明专利技术的实施方式一般涉及用于制造光生伏打装置的方法，以及更具体地涉及用于原位清洗太阳能电池基板的方法。在一个实施方式中，提供了一种制造太阳能电池装置的方法。所述方法包括以下步骤：将单结晶硅基板或多结晶硅基板暴露于湿法清洗工艺，以清洗所述结晶基板的表面，将所述结晶硅基板装载入具有真空环境的处理系统；在所述处理系统的所述真空环境中，将所述结晶硅基板的至少一个表面暴露于原位清洗工艺；以及在所述处理系统中，在所述结晶硅基板的至少一个表面上形成一或多个钝化层。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的实施方式一般涉及用于制造光生伏打装置的方法，以及更具体地涉及用于原位清洗太阳能电池基板的方法。在一个实施方式中，提供了一种制造太阳能电池装置的方法。所述方法包括以下步骤：将单结晶硅基板或多结晶硅基板暴露于湿法清洗工艺，以清洗所述结晶基板的表面，将所述结晶硅基板装载入具有真空环境的处理系统；在所述处理系统的所述真空环境中，将所述结晶硅基板的至少一个表面暴露于原位清洗工艺；以及在所述处理系统中，在所述结晶硅基板的至少一个表面上形成一或多个钝化层。【专利说明】用于高效钝化硅太阳能电池的原位硅表面预清洗
本专利技术的实施方式一般涉及用于制造光生伏打装置的方法，以及更具体地涉及用于原位清洗太阳能电池基板的方法。
技术介绍
太阳能电池是将阳光直接转换成为电能的光生伏打装置。在太阳能电池中使用的最常见材料是硅，硅通常是单结晶硅、多结晶硅，或非晶硅的形式。转换成电能的光与照射到太阳能电池的前表面或光接收表面上的光量的比率是太阳能电池效率的一个量度。制造技术的改良承担着提高太阳能电池的总效率同时维持或者降低制造成本的任务。经由在太阳能电池背表面上使用钝化层可以增进太阳能电池的效率。当光从一个介质传递到另一个介质时，例如从空气到玻璃，或者从玻璃到硅，所述光中的一些光可能会从所述两个介质之间的界面反射出来。光的被反射部分是所述两个介质之间的折射率差的函数，其中两个相邻介质的更大折射率差会导致从所述两种介质之间的界面反射更大部分的光。设置在所述太阳能电池背表面上的各个层可以，诸如由所述两种介质之间的界面引起的，将光反射回硅中，以及提高所述太阳能电池的效率，在所述硅中所述反射光可以被吸收。太阳能电池将入射光能量转变成电能的效率受许多因素的不利影响。这样的因素包括从太阳能电池的光接收表面反射出来的入射光的部分、未从所述太阳能电池的背表面反射出来的入射光的部分，未被所述电池结构吸收的任何其他入射光，以及在所述太阳能电池内的电子和空穴的复合率。每当电子空穴对复合时，载流子被去除，从而降低了太阳能电池的效率。复合可能会发生在基板的体硅中，所述复合是体硅中缺陷数量的函数；或者复合可能发生在基板的表面上，所述复合是所述基板表面上的非终止化学键数量的函数。钝化层的一个功能是最小化太阳能电池背表面处的载流子复合。一种改善钝化层的钝化功能的方式是具有在所述钝化层中可用的充分的氢源，以用于体钝化和表面钝化。另一种改善所述钝化层功能的方式是在所述钝化层中提供负电荷或者有限量的净正电荷，以阻止分路电流的形成。分路电流是在所述太阳能电池的前表面触点和后表面触点之间不希望的电线短路。使用钝化层对太阳能电池进行彻底钝化经由降低复合率而极大地改善了太阳能电池的效率。结晶硅太阳能电池的当前制造工艺通常包括在沉积所述钝化层之前定期清洗所述结晶硅基板，以用有效的方法从太阳能电池基板去除氧化物和其他杂质。在沉积表面钝化层之前，通常使用非原位湿法工艺清洗所述结晶硅基板。然而，在将所述结晶硅基板装载入钝化层沉积工具后，所述结晶硅基板的表面仍然可能会由于种种原因被污染，例如，由于在处理腔室内存在有机污染物。因此，存在对有效的原位清洗工艺的需要，所述原位清洗工艺将会与有效和高产量的生产系统很好地集成。
技术实现思路
本专利技术的实施方式一般涉及用于制造光生伏打装置的方法，以及更具体地涉及用于原位清洗太阳能电池基板的方法。在一个实施方式中，提供了一种制造太阳能电池装置的方法。所述方法包括以下步骤:将单结晶硅基板或多结晶硅基板暴露于湿法清洗工艺，以清洗所述结晶基板的表面；将所述结晶硅基板装载入具有真空环境的处理系统；在所述处理系统的所述真空环境中，将所述结晶硅基板的至少一个表面暴露于原位清洗工艺；以及在所述处理系统中，在所述结晶硅基板的至少一个表面上形成一或多个钝化层。在另一实施方式中，提供了一种制造太阳能电池装置的方法。所述方法包括以下步骤:将所述结晶硅基板装载入具有真空环境的处理系统；在所述处理系统的所述真空环境中，将所述结晶硅基板暴露于含氢的等离子体；以及在所述处理系统中，在所述结晶硅基板的至少一个表面上形成一或多个钝化层。【专利附图】【附图说明】因此，可详细理解本专利技术的上述特征结构的方式，即上文简要概述的本专利技术的更具体描述可参照实施方式进行，一些实施方式图示于附图中。图1A到图1C是图示根据本文描述的实施方式在太阳能电池处理序列的不同阶段的太阳能电池基板的示意性横截面图；图1D是根据本文描述的实施方式形成的太阳能电池装置的示意性横截面图；图2是图示根据本文描述的实施方式于处理系统中在基板上执行的处理序列的方块图；以及图3是根据本文描述的实施方式的处理系统的一个实施方式的示意性等轴视图。然而，应注意，附图仅图示本专利技术的典型实施方式，且因此不应被视为本专利技术范围的限制，因为本专利技术可允许其他等效的实施方式。【具体实施方式】本专利技术的实施方式一般涉及用于制造光生伏打装置的方法，以及更具体地涉及用于原位清洗太阳能电池基板的方法。本文描述的实施方式可用于使用反应性的等离子体、基于溅射的工艺和/或基于非等离子体的工艺来有效地清洗硅基太阳能基板。在某些实施方式中，含有柔性H2 的等离子体可用于清洗结晶硅基板的受污染表面。如本文所证明的，随着经由将结晶硅(crystalline silicon; c_Si)太阳能基板暴露于AKT5500PECVD工具上电容耦合的(CCP)射频4等离子体(300W，30秒)以将所述测得的少数载流子寿命从约I毫秒增加到大于2毫秒，晶片表面复合率显著地降低，其中所述AKT5500PECVD工具可以从Applied Materials, Inc (应用材料公司)购得。不被理论束缚地，人们相信由H2等离子体产生的原子H+会显著地从所述C-Si表面降低并且甚至蚀刻掉天然氧化物、钝化表面缺陷并且甚至去除有机污染物。氩等离子体清洗是一种溅射工艺，所述工艺对去除天然的以及后形成的氧化物以及有机污染物和其他杂质具有低选择性。添加Ar到H2等离子体(S卩，H2/Ar等离子体)可以增强c_Si表面清洗，同时仍然保持良好的表面钝化。除用于C-Si表面预清洗的H2、Ar和H2/Ar等离子体化学之外，其他含氢气体(诸如NH3> CH4)和含氧气体(诸如02、03、N2O, CO和CO2)也可以用于本文描述的实施方式。可以提供惰性气体，诸如Ar或He，来稳定化所述等离子体。含卤素气体，诸如F2、HF、NF3、Cl2、HCl等可用于更具侵袭性的清洗和蚀刻。用于本文描述的实施方式的适当等离子源可以基于DC、LF、RF、VHF或微波放电(CCP、电感耦合等离子体(ICP)、远程或者磁性增强的)。等离子体源或离子源可以呈点配置或线性配置。热灯丝可用于产生高密度的原子团(例如，氢原子团)。紫外光(UV)源也可以用于产生高密度的原子团。基于非等离子体的清洗工艺包括气相(例如，热的o3、uv激发的Cl2)清洗，或者混合液体(蒸汽)/气体喷嘴喷淋清洗工艺(例如，HF蒸汽/N2等等)。用于c-Si表面预清洗的等离子体源或离子源可以实施成组合工具、线性型工具或者分批式工具。所述等离子源可以实施于工艺腔室、预热腔室、缓冲腔室或者专用的预清洗腔室中。原子氢或者任何其他离子或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造太阳能电池装置的方法，包括：将单结晶硅基板或多结晶硅基板暴露于湿法清洗工艺，以清洗所述结晶硅基板的表面；将所述结晶硅基板装载入具有真空环境的处理系统；在所述处理系统的所述真空环境中，将所述结晶硅基板的至少一个表面暴露于原位清洗工艺；以及在所述处理系统的所述真空环境中，在所述结晶硅基板的所述至少一个表面上形成一或多个钝化层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·盛，L·张，H·K·波内坎蒂，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US