專(zhuān)利名稱(chēng)：硅太陽(yáng)能電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池的制作工藝，尤其涉及一種硅太陽(yáng)能電池的制造方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池主要以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)制作，其工作原理是光電材料吸收光能后發(fā) 生光電子反應(yīng)而產(chǎn)生電流，目前廣泛采用的是硅太陽(yáng)能電池。 晶體硅電池是太陽(yáng)能電池的一種，硅太陽(yáng)能電池是一種少數(shù)載流子工作的器件。 當(dāng)光照射到P-N型半導(dǎo)體的表面上，光在材料內(nèi)的吸收產(chǎn)生電子與空穴對(duì)。在這種情況下， 電子是少數(shù)載流子，它的壽命定義為從其產(chǎn)生到其與空穴復(fù)合之間所生存的時(shí)間。少數(shù)載 流子在電池內(nèi)的壽命決定了電池的轉(zhuǎn)換效率。因此要提高電池的轉(zhuǎn)換效率，就必須設(shè)法減 少少數(shù)載流子在電池內(nèi)的復(fù)合，從而增加少數(shù)載流子的壽命。
現(xiàn)有技術(shù)中，太陽(yáng)能電池的制作流程包括如下工藝步驟 硅片清洗一表面腐蝕一制絨一擴(kuò)散制PN結(jié)一刻蝕一表面成膜一電極印刷一低溫 烘干一背場(chǎng)鈍化一高溫?zé)Y(jié)一測(cè)試分檔等； 其中，在表面成膜工藝中，使用PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)進(jìn)行氮化硅
沉積，實(shí)現(xiàn)減反射膜的沉積，完畢后直接進(jìn)入到下一步電極印刷工藝。 上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn) 在減反射膜沉積工藝完畢后，電池表面由于等離子體的轟擊會(huì)造成相當(dāng)部分的缺 陷，包括懸掛鍵缺陷和空位缺陷，從而不能有效的減小電池表面復(fù)合，在一定程度上降低了 太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率的硅太陽(yáng)能電池的制造方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，包括表面成膜步驟，所述的表面成膜步驟之 后包括H等離子體處理步驟。 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的硅太陽(yáng)能電池的制造方 法，由于在表面成膜步驟之后包括H等離子體處理步驟，能有效的減小電池表面復(fù)合，提高 太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其較佳的具體實(shí)施方式
是，包括表面成膜步 驟，在表面成膜步驟之后包括H等離子體處理步驟。 H等離子體處理步驟可以在PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)腔室內(nèi)進(jìn)行。 在H等離子體處理過(guò)程中，所用的工藝氣體包括H2氣體，工藝氣體的壓力為10 150Pa，如50Pa、100Pa等；H2氣體的流量為100 1500sccm，如800sccm、 1000sccm等。
在H等離子體處理過(guò)程中，所用的工藝氣體還可以包括惰性氣體，如He氣或其它 的惰性氣體等，惰性氣體的流量可以為100 1500sccm，如700sccm，900sccm等。惰性氣體 的作用是對(duì)H2氣體起到稀釋的作用。 在H等離子體處理過(guò)程中，射頻功率可以為600 1500w，如1000w、 1200w等；溫 度可以為350 50(TC，如400。C、45(TC等。 上述的表面成膜步驟包括在PECVD腔室內(nèi)進(jìn)行氮化硅沉積，這里的PECVD腔室可 以與H等離子體處理步驟在同一個(gè)處理腔室中進(jìn)行，按照工藝次序依次進(jìn)行。也可以使用 不同的PECVD腔室或?qū)ｉT(mén)的設(shè)備進(jìn)行H等離子體處理。可以在PECVD腔室中直接產(chǎn)生H等 離子體，也可以在其它的設(shè)備中產(chǎn)生H等離子體，然后引進(jìn)到PECVD腔室中。
在表面成膜步驟中，所用的工藝氣體包括Si4、 NH3、N2等，工藝氣體的壓力為 10 150Pa，如50Pa、100Pa等；工藝氣體的流量分別為SiH4 100 1500sccm， NH3 100 3000sccm，N2 100 2000sccm，如SiH4 800sccm， NH3 1200sccm， N2 800sccm，也可以選用其 它的流量。 H等離子體處理步驟之后，進(jìn)行電極印刷步驟。
具體實(shí)施例 本發(fā)明在表面成膜工藝之后增加一步H等離子體工藝處理，具體實(shí)施例完整流程 技術(shù)方案如下 硅片清洗一制絨一擴(kuò)散制PN結(jié)一刻蝕一表面成膜一H等離子體處理一電極印刷 —高溫?zé)Y(jié)一測(cè)試分檔；
各工藝步驟詳細(xì)如下
步驟1、硅片清洗 電池生產(chǎn)廠(chǎng)買(mǎi)到的裸硅片，對(duì)這些硅片進(jìn)行清洗以去除油污、切割損傷層等，使用 的溶液可以采用10% 30%的堿溶液在80 IO(TC條件腐蝕0. 5 lmin(分鐘)以達(dá)到 去除損傷層的效果，此時(shí)的腐蝕速率可達(dá)到6 10um/min ;
步驟2、制絨 用于有效降低硅片表面的反射，理想的表面織構(gòu)(絨面)為倒金字塔形，制絨的方 法有很多，可以采用以下幾種機(jī)械刻槽、化學(xué)腐蝕、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)、激光刻槽等。
步驟3、擴(kuò)散制作PN結(jié) 具體制作方法可以為氮?dú)馔ㄟ^(guò)液態(tài)的P0C13(三氯氧磷)，將所需雜質(zhì)用載流氣輸 運(yùn)至高溫半導(dǎo)體表面，雜質(zhì)擴(kuò)散深度約幾百個(gè)納米；并進(jìn)行高溫處理，預(yù)沉積在表面的雜質(zhì) 原子繼續(xù)向基體深處擴(kuò)散。
步驟4、刻蝕 采用干法等離子體腐蝕，在輝光放電條件下通過(guò)氟和氧交替對(duì)硅作用，去除含有 擴(kuò)散層的周邊、對(duì)化學(xué)氣相淀積生成的氮化硅膜層進(jìn)行周邊刻蝕。除了干法等離子體刻蝕， 還可以采用以下幾種方法等離子體刻蝕、激光刻蝕、濕法刻蝕。
步驟5、減反射薄膜淀積 減反射薄膜的淀積是太陽(yáng)能電池制備過(guò)程中的一個(gè)至關(guān)重要的步驟，這層薄膜除 了具有減反射的作用外，更重要的是它的鈍化作用，使用的設(shè)備是PECVD，參數(shù)包括功率、壓力、溫度，及SiH4、 NH3、 N2等工藝氣體。其中，功率為600 1500w，優(yōu)選1200w ;壓力為 10 150Pa，優(yōu)選50Pa ;溫度為350 500°C ，優(yōu)選450°C 。工藝氣體的流量為SiH4100 1500sccm，優(yōu)選800sccm ;NH3100 3000sccm ;優(yōu)選1200sccm ;N2100-2000sccm，優(yōu)選 800sccm。 步驟6、H等離子體處理 淀積完該氮化硅薄膜后，在PECVD腔室內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該薄膜進(jìn)行H等離子體處理，參 數(shù)包括功率、壓力、溫度、工藝氣體H2等。其中，功率為600 1500w，優(yōu)選1200w;壓力為 10 150Pa，優(yōu)選50Pa ;溫度為350 500。C，優(yōu)選450°C ;H2流量為100 1500sccm，優(yōu)選 800sccm。 這一步驟的目的有兩個(gè)一是通過(guò)H等離子體處理，用H飽和之前的氮化硅沉積工 藝中因?yàn)榈入x子體轟擊造成的懸掛鍵缺陷，從而改善表面缺陷；二是通過(guò)高溫處理，使得氮 化硅薄膜表面的不穩(wěn)定的高能位置遷移至自由能最低的位置，減小硅中的空洞、顆粒等缺 陷。自由表面的收縮、空隙的排除、晶體缺陷的消除等都會(huì)使系統(tǒng)的自由能降低，系統(tǒng)轉(zhuǎn)變 為熱力學(xué)中更穩(wěn)定的狀態(tài)。
步驟7、電極印刷 電極的制備是一個(gè)至關(guān)重要的步驟，它決定了發(fā)射區(qū)的結(jié)構(gòu)以及電池的串聯(lián)電阻 和電池表面被金屬覆蓋的面積。理想的電極是，較小的串聯(lián)電阻、小的表面覆蓋率。
步驟8、高溫?zé)Y(jié) 燒結(jié)的目的是干燥硅片上的漿料，燃盡漿料的有機(jī)組分，使?jié){料和硅片形成良好 的歐姆接觸。 步驟9、測(cè)試分檔 電池制作完后，對(duì)每個(gè)電池的效率進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)不同的效率進(jìn)行分檔，所用的儀 器是自動(dòng)分揀機(jī)。 在上述的步驟6中，H等離子體處理中，也可以使用H2氣體和惰性氣體的混和氣， 例如H2和He的混和氣體，其他參數(shù)包括功率、壓力、溫度等。其中，功率為600 1500w，優(yōu) 選1200w ;壓力為10 150Pa，優(yōu)選50Pa ;溫度為350 500°C ，優(yōu)選450°C ;H2流量為100 1500sccm，優(yōu)選300sccm，He流量為100 1500sccm，優(yōu)選700sccm。該氣體組合中的He氣 不進(jìn)行工藝，而是對(duì)H2氣體起稀釋作用，其他惰性氣體也可以代替He。
本發(fā)明在減反射薄膜沉積完成后采用H2氣體放電等離子體氣氛中進(jìn)行H化處理， H等離子體中含有大量的H離子，這些大量的H離子可以和表面的各種懸掛鍵結(jié)合，飽和懸 掛鍵等缺陷；另外高溫可以減小硅中的空洞、顆粒等缺陷。自由表面的收縮、空隙的排除、晶 體缺陷的消除等都會(huì)使系統(tǒng)的自由能降低，系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)中更穩(wěn)定的狀態(tài)。從而達(dá)到 提高太陽(yáng)能電池效率的目的。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種硅太陽(yáng)能電池的制造方法，包括表面成膜步驟，其特征在于，所述的表面成膜步驟之后包括H等離子體處理步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述的H等離子體處 理步驟在PECVD腔室內(nèi)進(jìn)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述的H等離子體處 理過(guò)程中，所用的工藝氣體包括^氣體，所述工藝氣體的壓力為10 150Pa，所述^氣體 的流量為100 1500sccm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述工藝氣體的壓 力為50Pa，所述H2氣體的流量為800sccm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述工藝氣體還包 括惰性氣體，所述惰性氣體的流量為100 1500sccm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述惰性氣體為He 氣，所述He氣的流量為700sccm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3至6任一項(xiàng)所述的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述的H 等離子體處理過(guò)程中，射頻功率為600 1500w，溫度為350 500°C 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述的H等離子體處 理過(guò)程中，射頻功率為1200w，溫度為450°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述的表面成膜步 驟包括在所述PECVD腔室內(nèi)進(jìn)行氮化硅沉積。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，所述H等離子體處 理步驟之后包括電極印刷步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種硅太陽(yáng)能電池的制造方法，在表面成膜步驟之后增加H等離子體處理步驟，在H2氣體放電等離子體氣氛中進(jìn)行H化處理，H等離子體中含有大量的H離子，這些H離子可以和表面的各種懸掛鍵結(jié)合，飽和懸掛鍵等缺陷；另外高溫可以減小硅中的空洞、顆粒等缺陷，自由表面的收縮、空隙的排除、晶體缺陷的消除等會(huì)使系統(tǒng)的自由能降低，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)中更穩(wěn)定的狀態(tài)。能有效的減小電池的表面復(fù)合，提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101764176SQ20081022549
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者榮延棟 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司