一種鈍化用于光伏設備的硅基板的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及與表面處理聯合應用的混合和無機化學品、傳輸和活化化學品和表面 的工藝和方法，其導致更高的光生少數載流子壽命、改進的近紅外區（NIR)的內部反射W 及光伏設備的后續效能。
【背景技術】
[0002] 光伏設備（PV)(通常稱為太陽能電池）的生產者歷史上是從高純度單晶、晶格匹 配的半導體合金制備的，其中，由于不存在錯位，非常少的陷阱會遇到產生于光伏工藝中的 自由電子。僅有的陷阱存在于設備和空氣間的表面。該些陷阱由懸掛鍵的表面構型產生。 該些是終W止于空氣/晶體交界面的原子的S維晶體學性質出現的。
[0003] 為了減少或消除該些陷阱，生產商在其前和/或后表面使用附加的薄層。該些附 加層從設備上去除陷阱，對設備具有優秀的純化性質。純化層在娃表面減少載體的復合，并 因此使得開路電壓變高，其因而對于高性能太陽能電池格外重要。若被應用在太陽能電池 的前表面，該純化層能起到抗反射涂層（ARC)的作用。
[0004] 另一方面，當涂層被應用在太陽能電池的背面時，此附加層的光學參數可W被設 計為用W提高設備的內部反射率W增加該設備的光吸收并從而增加該設備的功效。傳統的 表面純化材料包括SiOx、Si化等，其通常使用真空技術制備，例如熱氧化、PECVD或瓣射。 近期，AWx在學術上和工業上引起注意。通過原子層沉積（ALD)或等離子體增強化學氣相 沉積（PECVD)制備的無定型AWx薄膜被證實在c-Si上產生優秀級別的表面純化作用。然 而，由于陽CVD和其它工藝的復雜性，W及生產工具和消耗性化學品和氣體（例如S甲基侶 或TMA)的相對高成本，發展替代的方案W形成娃片太陽能電池的介質涂層非常重要。液相 沉積是一種有競爭力的方法，其具有堪比的純化特性、成本高效并且環境友好。具有W上特 征，在空氣條件下制備涂層可W通過淘汰那些復雜并昂貴的生產工具實現。
[0005] 本發明的目標在于提供通過液相沉積改良娃太陽能基板的方法，同時避免使用有 害的化學品和條件。
【發明內容】
[0006] 本發明基于W下理念：通過液相沉積合適的化學組合物從而為晶體（尤其是P型 晶體）娃太陽能電池提供背面的氨釋放和純化層。
[0007] 因此，在本發明中，一種化學組合物被沉積在PV設備的后表面W形成一個或多個 厚度范圍為5至250nm的薄電介質層。在前表面形成的層帶來氨化、純化和抗反射的性質， W減少表面符合和體符合并增加光吸收。形成的層起到背面反射物的作用，W增強對光，尤 其是在NIR范圍內的光，向塊狀娃內的反射。此外，經處理，化學品被活化并將氨引導至PV 設備的塊內和表面上。
[0008] 基于W上，氨釋放并純化用于光伏設備中的娃基板的本方法包括W下步驟
[0009] -提供娃基板，其具有塊并具有一個前表面和一個后表面；W及
[0010] -通過液相涂布至少在所述的后表面上形成電介質層。
[0011] 形成在后表面的電介質層能夠作為反射物用W增加光向娃基板的塊中的反射。電 介質層能夠向娃基板的塊中和表面上釋放氨W提供氨化和純化。
[0012] 本發明的有益效果：
[0013] 本發明取得了相當大的優越性。本發明提供一種便宜、低成本的方法，其通過在娃 基板的背面上應用化學涂層，改進了光伏設備的電學和/或光學性能。設備內呈現流量萃 取效率的增加和復合的降低。該使得來自該設備的功率輸出更大。
[0014] 本發明的工序為現有的，使用TMA、SiH4W及其它氣體的ALD或PECVD方法提供了 替代方案，使得PV制造商能夠應用化學品制造提供純化作用和光內部反射的一系列層，而 非在有害氣體的環境中工作。對于厚膜太陽能生產，本發明使得在整個生產工序中使用化 學品在大氣條件下涂布而不使用任何有害氣體或PECVD，并且具有節約成本W及過程控制 和設備可持續性更好的額外優點。
【附圖說明】
[001引圖1是P型晶體娃太陽能電池的制造工藝流程圖示，其在PV設備的背面沉降化學 品而不使用PECVD、ALD或瓣射沉降Al203。
[001引圖2是P型晶體娃太陽能電池的制造工藝流程圖示，其使用陽CVD、ALD或瓣射沉 降Al203在PV設備的背面沉降化學品。
【具體實施方式】
[0017] 本發明的方法設及液相可加工的化學組合物的應用，其能夠具體地在太陽能電池 生產工藝中，在基地上形成通常為介電的氨釋放和純化層。該種物料的示例是硅氧烷和金 屬氧化物聚合物材料，雖然其它材料也適用于本發明。
[0018] 在一個實施方式中，本發明設及具有合適性質用W作為應用在晶體娃太陽能電池 背面的純化、氨化、和反射介質涂層的材料。本發明的一個實施方式包括將該些材料應用在 晶體娃太陽能電池設備的制造中。另一個實施方式包括制造該種涂層材料組合物的方法。 純化、氨化和反射性材料包括單一或混合氧化物組合物，其可W通過大氣液相化學涂布方 法被沉積至娃表面上。此外，通過使用一種或多種不同的配方或組合物沉降每一層，該涂層 被作為單層或多層應用在娃基板上。
[0019] 綜上所述，在一種純化適用于例如光伏（PV)設備中的娃基板的方法中，提供娃基 板，其具有或不具有真空涂布的，具有3至30皿的Al2〇3層。氧化侶層可W通過例如PECVD、 瓣射或ALD制備。此外，該基板被提供由液相沉積得到的純化和/或反射層于其上。在一 個實施方式中，該純化層包括碳化娃或氧化娃材料或其組合，用于純化娃表面（例如，n型 娃表面）或氧化侶或氧化侶和氧化娃混合物，其具有或不具有氧化鐵蓋，用W純化P型娃表 面。該純化層進一步包括氨，其能夠釋放從而該純化層使得娃基板的表面和塊的復合速率 降低。
[0020] 相應地，優選的實施方式還包括在后表面上形成AI2O3層，其厚度范圍為1至50nm， 優選3至30nm，所述層優選通過等離子增強CVD、瓣射、或通過原子層沉積形成。所述AI2O3 層優選形成在氨釋放層下，氨釋放層和純化層W及基板后表面之間。
[0021] 介質氨化層和可選的抗反射層也通過液相沉積形成在娃基板的前表面上。該種層 也可W作為ARC層。
[0022] 在一個優選實施方式中，在指明的改良后，所述娃基板的表面復合速率小于 lOOcm/sec。
[0023] 所述氨釋放和純化層包括氧、娃、氨W及侶和/或鐵，用于P型娃表面并作為AI2O3 的封蓋層，其通過PECVD、ALD或瓣射沉積。除了作為封蓋層工作，該氨釋放和純化層增進了 反射并進一步增進了純化。
[0024] 所述純化層包括侶、氧和氨，用于與n型娃基板。其還可W包括娃、碳和氨，用于n 型娃基板或娃、碳、氧和氨，用于n型娃基板。
[00巧]所述純化層包括侶、氧和氨，用于P型娃基板，或鐵、氧和氨用于P型娃基板或侶、 鐵、氧和氨用于P型娃基板。
[0026] 在一個實施方式中，其中所述功能層包括硅氧烷或金屬氧化物涂層材料，所述聚 合物或材料的分子量在400至150000的范圍內，優選大約500至100000,尤其是大約750 至 50000g/mol。
[0027] 所述娃基板，例如娃片基板是光伏電池的一部分。所述光伏電池可W并優選是光 伏板/組件的一部分。
[0028] 在一個實施方式中，所述光伏電池陣列被具有厚度范圍為1mm至4mm的保護玻璃 的層壓。所述光伏電池陣列可W被抗反射涂布的保護玻璃層壓，W進一步提高所述光伏電 池的效能。
[0029] 在特別優選的實施方式中，所述光伏電池僅使用大氣氛圍的制造工藝制造（即通 過液相沉積工藝形成各種層，優選在大氣條件下進行）。
[0030] 對于前文中關于氨化和純化的討論，應該指出的是，帶正電荷的Si化非常適用于 P型太陽能電池的發射極（向陽面）W及n型太陽能電池的背面，因其累積層的結構穿越表 面能帶彎曲。SiOx帶來的氨化，通過對缺點處的化學純化進一步降低了表面和塊的復合速 率，其固定了懸掛鍵并減少了Dit(界面態密度）。
[0031] 氧化侶是一種帶大量負電荷的電介質，其通過表面場效應（能帶彎曲）形成累積 層從而為P型太陽能電池的背面或n型太陽能電池的前面提供優秀的純化作用。
[003引通過將AWx沉積在P型太陽能電池的背面，得到相對于A1-BSF改良的純化，并同 時避免了因為使用帶正電荷的Si化或Si化而出現的寄生分流。
[0033] 圖1和2闡明了制造娃片太陽能電池的建議步驟，包含在設備的后表面液相沉積 電介質。
[0034] 參照la至Ig，應注意到其包括橫斷面圖，顯示了制造P型晶體娃太陽能電池的工 藝流程，其中包括與本發明的一個優選實施方式相一致的在ALDAl2〇3不存在的條件下的 (一個或多個）電介質。
[00巧]制造娃太陽能電池的工藝起始于滲棚的P型娃基板100,其經銀痕蝕刻、表面結構 化并使用化學濕法清洗。基板100分批或內聯地經歷與含磯的化學源的滲雜和擴散，其生 成一個滲磯的帶負電區域101。滲雜區101也可W通過其它滲雜技術得到，例如離子注入。 磯娃玻璃（PSG)在通過PECVD、瓣射或其它方法沉積Si化抗反射涂料（ARC) 102之前，去除 擴散時形成。太陽能電池的邊緣絕緣處理可W在Si化ARC沉積之前或者在金屬化后的靠 后階段完成。
[0036] 介質103,即含有可釋放的氨的氧化侶和/或氧化鐵或類似物，被通過液相沉積涂