用于制造具有表面钝化介电双层的太阳能电池的方法以及对应的太阳能电池技术

说明了一种具有介电双层的太阳能电池以及用于制造该太阳能电池的方法。通过原子层沉积生产包含氧化铝或由氧化铝组成的第一介电层（３）和含氢的第二介电层（５），使得能够实现太阳能电池表面的非常好的钝化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造具有表面钝化介电双层的太阳能电池的方法以及对应 的太阳能电池。
技术介绍
在太阳能电池中实现高度效率的关键要求是非常有效地抑制表面重组损失。为 此，应尽可能有效地钝化太阳能电池的表面，使得通过入射光在太阳能电池内生成且扩散 到太阳能电池衬底表面的载荷子对不在太阳能电池表面处重组，从而其不再能够帮助改进 太阳能电池的效率。在实验室太阳能电池中，通常通过在高温(例如>900°C)时植入二氧化硅来解决 该问题。然而，由于该类型的高温处理步骤意味着太阳能电池处理中大幅度的额外花费，该 类型的表面钝化目前一般不用在太阳能电池的工业制造中。高温氧化的另一困难是更经济的多晶硅对高温的敏感性，这会导致该材料的质量 大幅度地下降，即载荷子寿命的下降以及因此而来的效率损失。低温替代方法是使用无定形氮化硅或碳化硅的表面钝化，例如可通过等离子体 ±曾强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapour deposition, PECVD)以 300 400°C的温度制备该无定形氮化硅或碳化硅。在以下文献中举例说明了该类型的表面钝 化Appl. Phys. Lett. 68，1232-1234(1996)，T. Lauinger 等人的"Record low surface recombination velocities on 1 Ω cm p-silicon using remote plasma silicon nitride passivation” ；以及 Appl. Phys. Lett. 79，2199-2201 (2001)，I. Martin 等人的 ‘‘Surface passivation of p-type crystalline silicon by plasma enhanced chemical vapor deposited amorphous SiCx films”。然而，对于大面积、高效率的太阳能电池，仅可在有限 程度上使用以这种方式产生的介电层，因为其会包含高浓度的所谓“气孔”，即层中的小孔 或细孔，使得其不具有良好的绝缘特性。另外，其钝化效果大体上基于介电层内的非常高的 正电荷浓度，该浓度例如在使用P型硅晶片的情况下在太阳能电池的背面钝化期间会导致 形成反转层，少数载荷子的额外泄漏电流可通过该反转层从太阳能电池的基部流到背面触 点(被称为“寄生分流”)。在高度掺有硼P+的硅表面上，由于高正电荷浓度，与未钝化的 P+表面相比氮化硅甚至会导致解钝化。使用无定形硅层实现ρ和ρ+表面上的非常良好的钝化，还可通过以低涂覆温度 (一般< 250°C )通过等离子体增强气相沉积产生该无定形硅层，如在以下文献中所述美 国，新奥尔良，第29届IEEE光电专家会议(2002)会议记录，1246页，S. Dauwe等人的“Very low surface recombination velocities on ρ-and η-type silicon wafers passivated with hydrogenated amorphous silicon films”;以及德雷斯顿第21届欧洲光电太阳能会 议(2006) Hi己i，647 M，P. Altermatt ·入白勺“The surface recombination velocity at boron-doped emitters comparison between various passivation techniques，，。然而，该类型的无定形硅层的表面钝化特性可能非常容易受温度处理的影响。在 当今的工业太阳能电池处理中，在许多情况下通过丝网印刷技术执行金属涂覆，最后处理 步骤一般是在约800°C和900°C之间的温度在连续红外加热炉中烧制触点。尽管太阳能电 池暴露于这些高温仅若干秒，该烧制步骤也会导致无定形硅层的钝化效果大幅度地下降。还可使用氧化铝层来实现良好的钝化结果，例如在200°C通过原子层沉积(ALD) 进行沉积并随后在约425°C对该氧化铝层进行回火。然而，在原子层沉积中，在每个沉积周 期中一般在衬底表面上仅沉积要沉积的材料的单分子层。因为沉积周期一般持续约0. 5 4s,因此获得低沉积速率。因此以适于用作抗反射层或背面反射器的厚度来沉积氧化铝层 所需的沉积持续时间在过去已证明在工业生产的太阳能电池中使用该层没有商业优势。
技术实现思路
需要一种太阳能电池和制造太阳能电池的方法，其中，一方面可实现太阳能电池 的表面的良好钝化，另一方面可至少部分地避免传统表面钝化层的上述缺点。特别地，应有 可能以商业、工业可行的方式生产呈现非常好的表面钝化的太阳能电池。可通过独立权利要求的主题内容来满足该需求。在从属权利要求中说明了本专利技术 的优选实施例。根据本专利技术的第一方面，提出了用于制造硅太阳能电池的一种方法，该方法包括 以下步骤提供硅衬底；通过原子层沉积在硅衬底的表面上沉积第一介电层，其中所述第 一介电层包括氧化铝；以及在所述第一介电层的表面上沉积第二介电层，所述第一介电层 和所述第二介电层的材料不同，且所述第二介电层中被嵌入氢。本专利技术的第一方面可被视为基于如下观点指定一种用于制造具有介电钝化层以 减小表面重组损失的硅太阳能电池的方法。介电钝化层例如包括两个部分层由原子层沉 积(ALD)形成的非常薄的含氧化铝层，和例如可通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD) 沉积在所述氧化铝层上的氧化硅、氮化硅或碳化硅制成的较厚的层。根据第一方面的方法生产的介电双层允许导电类型为ρ或η的太阳能电池表面的 高和低掺杂区域的钝化。有可能允许如下稳定钝化即使在800 900°C的温度范围的烧 制步骤以烧结金属触点之后仍保持其钝化特性。同时，介电钝化层还可具有优选的光学特 性，即对于应用到太阳能电池的前面，该层可用作有效的抗反射层；在应用到太阳能电池的 背面期间，钝化层可与背面的整个区域上的金属涂层一起形成针对具有接近硅带隙的能量 的光子的有效镜，从而改进所谓的“光捕获”，即通过太阳能电池中的多次内部反射来捕获 光。而且，导电类型ρ的标准太阳能电池半导体材料上的后表面钝化，可避免已知的从氮化 硅“寄生分流”的负面效果。理解本专利技术的堆叠层的显著钝化效果和回火稳定性的关键因素在于SiAl2O3界 面和例如在PECVD处理期间形成的高度富氢SiOx，SiNx或SiCx层的组合，其中Si/Al203界 面例如理想地原子级平整且当然是在ALD处理期间产生的物质。来自PECVD沉积层的氢的 一部分可通过极薄Al2O3层扩散且在与硅的界面处钝化不饱和硅键。此外，下面说明根据本专利技术的制造方法的实施例的细节和可能的优点。所提供的硅衬底可以是薄的单晶或多晶硅晶片或者硅薄层。要涂覆的表面可以是在使用期间面对入射光的太阳能电池衬底的前面。在这种情况下，第二介电层优选地用作抗反射层，即为对入射和反射光发生负干涉的厚度。可根据用 于第二介电层的材料的折射系数在约50 150nm的范围中选择厚度。可替代地，要涂覆的表面可以是在使用期间远离入射光的太阳能电池衬底的背 面。在这种情况下，第二介电层优选地被实现为所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造硅太阳能电池的方法，包括以下步骤：提供硅衬底（１）；通过原子层沉积在硅衬底的表面上沉积第一介电层（３），其中所述第一介电层包括氧化铝；以及在所述第一介电层（３）的表面上沉积第二介电层（５），所述第一介电层和所述第二介电层的材料不同，且所述第二介电层中被嵌入氢。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬施密特，
申请(专利权)人：太阳能研究所股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]