用于太阳能电池制造的气态臭氧(O3)处理制造技术

本发明专利技术公开了制造太阳能电池的方法以及用于制造太阳能电池的装置。在一个实例中，一种制造太阳能电池的方法包括用气态臭氧(O3)工艺处理基板的光接收表面。随后，将所述基板的光接收表面纹理化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于太阳能电池制造的气态臭氧(O3)处理
本专利技术的实施例属于可再生能源领域，具体地讲，涉及制造太阳能电池的方法以及用于制造太阳能电池的装置。
技术介绍
光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于直接转化太阳辐射为电能的器件。一般来讲，使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结而将太阳能电池制造在半导体晶片或基板上。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板主体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迁移至基底中的p掺杂区域和n掺杂区域，从而在掺杂区域之间生成电压差。将掺杂区域连接至太阳能电池上的导电区域，以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电的能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制备太阳能电池效率的技术是普遍所需的。本专利技术的实施例通过提供用于制造太阳能电池结构的新型工艺和装置，而允许增加太阳能电池效率并增加太阳能电池制造效率。附图说明图1示出根据本专利技术的一个实施例的两种纹理化工艺：(a)一种常规工艺以及(b)一种包括初始臭氧气体处理的工艺。图2A示出根据本专利技术的一个实施例的操作的剖视图，该操作包括在制造太阳能电池的方法中用气态臭氧(O3)工艺处理基板的光接收表面。图2B示出根据本专利技术的一个实施例的操作的剖视图，该操作包括在制造太阳能电池的方法中用预纹理化湿法清洁工艺处理图2A的基板的光接收表面。图2C示出根据本专利技术的一个实施例的操作的剖视图，该操作包括在制造太阳能电池的方法中将图2A或图2B的基板的光接收表面纹理化。图2D示出根据本专利技术的一个实施例的操作的剖视图，该操作包括使用图2C的基板形成用于背接触式太阳能电池的背面触点。图2E示出根据本专利技术的一个实施例的操作的剖视图，该操作包括形成另一个背接触式太阳能电池的背面触点。图3是根据本专利技术的一个实施例的曲线图，示出了根据使用或不使用气态臭氧预处理操作的Jsc(短路电流)改善(mA/cm2)。图4示出根据本专利技术的一个实施例的用于制造太阳能电池的装置的例子的框图。图5示出根据本专利技术的一个实施例的被配置用于执行制造太阳能电池的方法的计算机系统的例子的框图。具体实施方式本文描述了制造太阳能电池的方法以及用于制造太阳能电池的装置。在下面的描述中，给出了许多具体细节，例如具体的工艺流程操作，以形成对本专利技术的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是在没有这些具体细节的情况下可实施本专利技术的实施例。在其他例子中，没有详细地描述例如金属触点形成技术的熟知的制造技术，以避免不必要地使本专利技术的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的实例并且未必按比例绘制。本文公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施例中，一种制造太阳能电池的方法包括用气态臭氧(O3)工艺处理基板的光接收表面。随后，将基板的光接收表面纹理化。在另一个实施例中，一种制造太阳能电池的方法包括用气态臭氧(O3)工艺处理基板的光接收表面。随后，使用重量百分比大约在20-45范围内的氢氧化钾(KOH)水溶液，在大约60–85℃范围内的温度下，将该光接收表面处理大约在60-120秒范围内的持续时间。随后，将基板的光接收表面以及基板的与光接收表面相对的表面的至少一部分纹理化。纹理化包括用含水碱性工艺处理基板。随后，通过在基板的与光接收表面相对的表面上形成触点来由基板形成背接触式太阳能电池。本文还公开了用于制造太阳能电池的装置。在一个实施例中，一种用于形成太阳能电池的装置包括第一腔室，该第一腔室被配置用于耦接气态臭氧(O3)源以及用于使臭氧气体流流动经过第一腔室中的基板。第二腔室被配置用于使用含水碱性纹理化工艺处理基板。许多硅太阳能电池设计利用随机碱性纹理化正面，以降低反射率并增加太阳能电池的效率。此类纹理化溶液通常包括碱性蚀刻剂，诸如氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)，以及表面活性剂，诸如异丙醇(IPA)或类似醇。在用碱性化学物质将太阳能电池的基板或层的表面纹理化期间，设置在基板或层上的有机物质可充当至少在一些区域中阻挡纹理化的微掩模。此类纹理化阻挡可能对表面纹理化的均匀度和品质产生负面影响。尽管如此，有机物质在光伏(PV)制造中可能是无所不在的。因此，本文所述的一个或多个实施例涉及一种在执行纹理化工艺之前先清洁晶片、基板或层的有机残留物的方法。此类清洁可显著改善纹理化品质。根据本专利技术的一个实施例，本文所述的方法可用于改善硅太阳能电池的纹理化的品质与均一性。作为对比例子，用于清洁有机物的常规方法包括使用化学清洁浴，所述化学清洁浴利用氧化化学物质诸如硫酸和过氧化氢(例如，食人鱼清洁剂(apiranhaclean))、氢氧化铵和过氧化氢(例如，SC1)、臭氧和高纯度水作为湿法蚀刻或清洁应用。此类氧化化学物质增加了纹理化设备成本以及消耗品使用，从而导致较高的化学品成本和处理成本。较之其他化学清洁浴，使用臭氧结合高纯度水可降低附加的化学品成本。然而，该方法可能遭遇臭氧在水性溶液中的高衰变率、复杂性，以及所需的泵、臭氧接触器和对溶解在水中的臭氧具有抵抗性的较贵浴材的成本等不利情况。相反，根据本专利技术的一个实施例，较之用于从晶片的表面清洁有机物的常规化学方法，将硅晶片直接浸入臭氧气体降低了设备的复杂性和成本。另外，除了用作臭氧源的少量氧气以外，可能不需要高纯度水或其他此类消耗品。在一个实施例中，由于臭氧在气相下的衰变通常缓慢很多，所以相比于使用与高纯度水混合的臭氧的处理，气相处理需要较少的实际臭氧使用。臭氧气体工艺还可能比对现有设备进行改造明显更简单、更容易且成本较低。为了示出本专利技术实施例的特定方面的效用，图1示出了根据本专利技术的一个实施例的两种纹理化工艺：(a)一种常规工艺以及(b)一种包括初始臭氧气体处理的工艺。参见图1，用于制造太阳能电池的基板100(诸如硅晶片)正在进行纹理化工艺且具有杂质102，诸如有机残留物。遵循途径(a)，当结构100/102直接暴露于纹理化工艺104(诸如下文所述的碱性工艺)时，有机残留物102可能充当抑制某些区域(例如，平坦部分106)中的纹理化的微掩模，从而导致晶片表面之上的品质较差的纹理108。有机残留物102在纹理化工艺104之后显示为较小，因为其在工艺104中可能减少。然而，仍可能有相当足量的部分保留而对纹理化造成妨碍，如在途径(a)中所示。相比之下，在一个实施例中，遵循途径(b)，用于制造太阳能电池的基板100(诸如硅晶片)正在进行纹理化工艺且具有杂质102，诸如有机残留物。在工艺104之前，将基板100暴露于臭氧气体处理110。臭氧气体处理110可能完全或部分地移除有机残留物102，或可能将有机残留物102分解成较小的碎片102’，如在图1中所示。在一个实施例中，通过完全地移除有机残留物102，所述有机残留物在纹理化104期间可能不再充当微掩模。在一个实施例中，通过部分地移除有机残留物102或将有机残留物102分解成较小的碎片102’，有机残留物在纹理化工艺期间可被移除和/或足够小从而不显著地影响所得的纹理化图案。因此，通过施加初始气态臭氧工艺，本来对纹理化品质产生负面影响的平点要么被消除，要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：用气态臭氧(O3)工艺处理基板的光接收表面；并且，随后将所述基板的光接收表面纹理化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.23 US 13/429,1341.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：用气态臭氧(O3)工艺处理基板的光接收表面；并且，随后使用重量百分比为20-45范围内的氢氧化钾(KOH)水溶液，在60–85℃范围内的温度下，将所述光接收表面处理在60-120秒范围内的持续时间；并且，随后将所述基板的光接收表面纹理化。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态臭氧工艺包括使臭氧气体流流动经过所述基板的光接收表面。3.根据权利要求2所述的方法，其中使所述臭氧气体流流动包括将所述基板保持在15-40℃范围内的温度下并使流动持续时间在1–3分钟的范围内。4.根据权利要求1所述的方法，其中用所述气态臭氧工艺处理所述基板的光接收表面包括至少移除置于所述基板的光接收表面上的有机残留物的一部分。5.根据权利要求4所述的方法，其中移除所述有机残留物的一部分包括根据以下反应式来氧化所述有机残留物：O3(g)+有机残留物→O2(g)+氧化的有机物质(g)。6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述基板的光接收表面纹理化包括用含水碱性工艺处理所述光接收表面。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述含水碱性工艺包括使用重量百分比为2的氢氧化钾(KOH)水溶液，在50–85℃范围内的温度下，将所述光接收表面湿法蚀刻10-20分钟范围内的持续时间。8.根据权利要求7所述的方法，其中将所述基板的光接收表面纹理化在用所述气态臭氧工艺处理所述基板的光接收表面后立即执行。9.一种根据权利要求1所述的方法制造的太阳能电池。10.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：用气态臭氧(O3)工艺处理基板的光接收表面；并且，随后使用重量百分比在20-45范...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·哈林顿，
申请(专利权)人：太阳能公司，
类型：发明
国别省市：美国;US