用于制造包括二氧化硅层的光伏元件的方法技术

本发明专利技术涉及用于制造包括二氧化硅层的光伏元件的方法，更具体而言涉及太阳能电池的制造。在这种情况下，使用附加的二氧化硅层，该二氧化硅层是通过具有小于200nm的波长的UV照射而制造的，并且可以改善在硅上的界面特性，可以帮助减少由表述“背景镀覆”已知的干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制造光伏元件的方法。
技术介绍
数十年来，已经知道基于硅基板的光伏元件，更具体而言所谓的太阳能电池的制造，并且它是广泛开发活动的对象。在已知的制造方法中，通常在基板上使用氮化硅层，所述层具有与增加电荷载流子寿命和抑制反射有关的任务。这样的层可以通过例如等离子体法、特别是PECVD法(等离子体增强化学气相沉积)来沉积。在氮化硅层中引入开口，目的是与硅基板中的导电区域(例如，其中的P型掺杂层)接触并且将其连接到导体轨。
技术实现思路
在此基础上，本专利技术解决了进一步改进这些制造方法的技术问题。所述问题通过用于制造光伏元件的方法来解决，所述方法包括以下步骤在硅基板上制造氮化硅层，在氮化硅层中制造开口，制造至少部分位于氮化硅`层的开口中的导电接触连接，其特征在于，在制造接触连接之前，在硅基板上制造二氧化硅层，并且在氧(O)物质和氢氧(O-H)物质中至少之一的存在下、在使用具有小于200nm的波长的UV光照射期间通过硅的氧化来制造该二氧化硅层。此外，本专利技术还涉及UV源的相应的用途。因此，根据本专利技术的改进在于二氧化硅层，所述二氧化硅层通过涉及氧物质和/或氢氧物质以及对应于形成二氧化硅的硅氧化的UV驱动工艺来制造。在这种情况下，术语“氧物质”(O species)意在涵盖纯氧的不同变体，即原子氧或通常的分子氧以及由其衍生的自由基、和臭氧。相应地，术语“氢氧物质”(0_H species)意在涵盖包含氢原子和氧原子的多种分子物质，即，具体地，正常水(H2O);过氧化氢(H2O2),相应的离子和自由基，例如羟基。原理上，本专利技术是基于如下事实具有小于200nm的波长的UV量子能够从所述氧物质或氢氧物质有效地且容易地产生一种气氛，所述气氛能够在适度的温度下相对快速地且高品质地使硅氧化。举例来说，UV量子能使分子氧离解，并且在此过程中不仅产生臭氧而且产生使硅直接氧化的原子氧自由基。除氮化物层以外，根据本专利技术的层提供改进的电绝缘性。特别地，氧化物层可以针对氮化物层中的实际上在制造控制和多种情况下不可避免的缺陷和孔而提供附加的绝缘。特别地，因此，可以减少或避免干扰(其由术语“背景镀覆”所知)，所述干扰在随后的电解金属化工艺期间在这些缺陷中及其附近导致不希望产生的金属沉积。具体地，如果孔隙或孔非有意地自由离开基板，则后者在金属沉积期间被氧化并且因此被电绝缘。因此，原本用于预定的岛生长的该位置在随后的电沉积或电解工艺期间被“钝化”。或者，这些改进有利于减少不合格品和提闻光伏兀件的效率。根据本专利技术的通过UV驱动氧化的制造避免了在制造方法中的高的热负荷，并且可以在工业规模上使用而没有重大困难，并且具有相对较少的能量消耗(相对于传统的热氧化)。优选地，在时间上在制造氮化物层之前制造二氧化硅层。虽然也可以在那之后制造二氧化硅层，但在接触连接或金属化之前，较早引入氧化层的步骤更加适宜经验表明，根据本专利技术制造的二氧化硅与硅基板的相邻区域之间的界面具有更好的品质，特别是关于复合中心的密度的品质，以及硅基板和有缺陷的氮化物层之间的界面。因此，特别优选的是在大面积之上并且连续地至少在其中氮化物层在接触连接期间保留(并且，具体地，没有因为所提及的接触连接开口而被移除)的区域中执行氧化。此外，优选地，将分子氧(O2)专门用作氧化步骤的起始基础，即，作为源。由于UV照射，分子氧(O2)不保留，当然，结果是分子的离解以及离子和自由基的产生，也可能产生等离子体。因此，分子氧的专门使用的表述是指从源的供给，而不是指实际的活性气氛的组合物。用于UV源的特别有效和有利的选择是准分子放电灯。在本身已知的这种灯中，弓丨发和操作所谓的无声放电，其中电极的至少一部分通过介电层而与放电介质分离。不稳定的准分子、特别是惰性气体分子的产生可以在放电中发生。本身已知的且在此优选的实施例是氙气(Xe/)准分子灯。在这种情况下，术语“灯”原则上意在涵盖任意几何形状范围内的UV源。因此，这涉及一般意义上的UV源。所述准分子灯特别适合于在一个或者多于一个的尺度上具有非常大的尺寸，例如在特别用于太阳能电池的工业制造过程中所期望的。优选地，通过本身已知的PECVD法沉积氮化硅层。另外，这些方法导致远离所述“背景镀覆”问题的层品质是完全适合的并且特别满足光学要求。可以以低成本和受控方式在工业规模上实现这些方法。 特别地，在氮化物层的上述开口中提供的接触连接可以使用导体轨系统均一地实施。优选地，相应的技术是金属性的，但是不含银，因为先前已知的包含银的系统导致高成本。主要电沉积的铜层是合适的，例如，可以在例如使用化学沉积的铬或镍接种之后制得。在这种情况下，在硅基板与电沉积的铜之间的相应薄化学金属层也可以用作防止铜扩散到基板或其上的导电层的扩散阻挡物。根据本专利技术的“背景镀覆”问题的解决使得电沉积的导体轨的使用更具吸引力；由于“背景镀覆”，现有技术还采取较为昂贵的使用银糊料的印刷工艺，其中在所谓的共烧制处理中，所述银糊料化学地贯穿氮化硅层并且因此可以产生接触连接。已经多次提到的在氮化物层中的开口可以通过例如激光轰击来制造；在这种情况下，使氮化物层削去或蒸发并且使基板露出。有利地，在这种情形中，二氧化硅层也蒸发，使得激光轰击露出硅基板自身。因此，避免了二氧化硅的预先结构化。已经证明氧化物层的合适的厚度是O. 5nm至IOnm的范围。较厚的层是不需要的，但是不一定产生妨碍。优选的下限是lnm、l. 5nm和2nm ;更优选的上限为8nm、6nm以及最后的4nm。特别地，与提及的与准分子UV源相关，在在线方法的情况下，可以将根据本专利技术的工艺并入工业制造中。具体地，该工艺被集成到方法序列中，而无需额外的等待时间。优选地，太阳能电池基板(单个地或作为多个)被引导通过UV源(或者，UV源被引导通过太阳能电池)，这些在时间上与其他的方法步骤相配合。附图说明下面，以示例实施方案为基础对本专利技术进行更加详细的说明。图1示出了根据本专利技术的在太阳能电池基板上的二氧化硅层的制造的立体示意图。图2示意性地并且逐步地示出了根据本专利技术的工艺的概述。具体实施例方式图1示意性地示出了传送带2，在传送带2上，各个太阳能电池基板I被输送，如箭头所示，其中符号V表示皮带的速度。所述传送带2代表在线工艺，其中二氧化硅层的制造仅仅表示在许多工艺步骤中的一个工艺步骤。位于传送带2上方的是照明设备3，该照明设备3包括安装在其中的管形式的氙气准分子UV灯。对于所述照明设备的更详细的实施方案，补充参考W02010/066298A1，在其图1中，管状UV灯由I表示并且与特殊的反射器2 —起安装在具有参考标记4-8的壳中——类似于本专利技术的照明设备3的壳。UV灯是商业名称为Xeradex的市售类型，其主要产生具有172nm的波长的UV光。所引用的文献更加详细地讨论了这点和照明设备的构造。为安全起见，照明设备3 的壳是气密性密封的；图1显示出在所述壳的面向右前方的那一侧的相应盖。位于所述壳的平坦底面下方的是填充有空气的或者为了减少UV吸收而填充有氧还原气氛(例如包括1%氧气和99%氮气的人工空气)的狭窄间隙4。所以，基板I和照明设备3之间的距离不必如此精确地符合。在硅基板I上，通过强烈的UV照射使硅表面非常有效地氧化。图2以各个图示a至h的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造光伏元件的方法，包括以下步骤：在硅基板(1)上制造氮化硅层(7)；在所述氮化硅层(7)中制造开口；制造至少部分位于所述氮化硅层(7)的所述开口中的导电接触连接(8，9)，其特征在于，在制造所述接触连接(8，9)之前，在所述硅基板(1)上制造二氧化硅层(6)，以及在氧物质和氢氧物质中的至少之一的存在下、在使用具有小于200nm的波长的UV光照射(3)期间通过硅(1)的氧化来制造所述二氧化硅层(6)。

【技术特征摘要】
2011.10.17 DE 102011084644.11.一种用于制造光伏元件的方法，包括以下步骤 在娃基板(I)上制造氮化娃层(7)； 在所述氮化硅层(7)中制造开口 ； 制造至少部分位于所述氮化硅层(7)的所述开口中的导电接触连接(8，9)， 其特征在于，在制造所述接触连接(8，9)之前，在所述硅基板(I)上制造二氧化硅层(6)，以及 在氧物质和氢氧物质中的至少之一的存在下、在使用具有小于200nm的波长的UV光照射(3)期间通过硅(I)的氧化来制造所述二氧化硅层(6)。2.根据权利要求1所述的方法， 其中在时间上在所述氮化硅层(7)之前并且在空间上在所述氮化硅层(7)和所述硅基板(I)之间制造所述二氧化硅层(6)。3.根据权利要求2所述的方法， 其中在制造所述接触连接(8，9)时在至少包括所述氮化硅层(7)仍然存在之处的整个区域之上制造所述二氮化硅层(6)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法， 其中使用O2气氛且在不...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·罗斯，西格马尔·鲁达科夫斯基，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：