專利名稱：硅太陽能電池的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能電池的制作工藝，尤其涉及一種硅太陽能電池的制造方法。
背景技術：
太陽能電池主要以半導體材料為基礎制作，其工作原理是光電材料吸收光能后發 生光電子反應而產生電流，目前廣泛采用的是硅太陽能電池。 晶體硅電池是太陽能電池的一種，硅太陽能電池是一種少數載流子工作的器件。 當光照射到P-N型半導體的表面上，光在材料內的吸收產生電子與空穴對。在這種情況下， 電子是少數載流子，它的壽命定義為從其產生到其與空穴復合之間所生存的時間。少數載 流子在電池內的壽命決定了電池的轉換效率。因此要提高電池的轉換效率，就必須設法減 少少數載流子在電池內的復合，從而增加少數載流子的壽命。
現有技術中，太陽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散制PN結一刻蝕一表面成膜一電極印刷一低溫 烘干一背場鈍化一高溫燒結一測試分檔等； 其中，在表面成膜工藝中，使用PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)進行氮化硅
沉積，實現減反射膜的沉積，完畢后直接進入到下一步電極印刷工藝。 上述現有技術至少存在以下缺點 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造成相當部分的缺 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合，在一定程度上降低了 太陽能電池的轉換效率。

發明內容
本發明的目的是提供一種能提高太陽能轉換效率的硅太陽能電池的制造方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的 本發明的硅太陽能電池的制造方法，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。 由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所述的硅太陽能電池的制造方 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合，提高 太陽能電池的轉換效率。
具體實施例方式
本發明的硅太陽能電池的制造方法，其較佳的具體實施方式
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(等離子體增強化學氣相沉積)腔室內進行。 在H等離子體處理過程中，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H2氣體起到稀釋的作用。 在H等離子體處理過程中，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腔室內進行氮化硅沉積，這里的PECVD腔室可 以與H等離子體處理步驟在同一個處理腔室中進行，按照工藝次序依次進行。也可以使用 不同的PECVD腔室或專門的設備進行H等離子體處理。可以在PECVD腔室中直接產生H等 離子體，也可以在其它的設備中產生H等離子體，然后引進到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，進行電極印刷步驟。
具體實施例 本發明在表面成膜工藝之后增加一步H等離子體工藝處理，具體實施例完整流程 技術方案如下 硅片清洗一制絨一擴散制PN結一刻蝕一表面成膜一H等離子體處理一電極印刷 —高溫燒結一測試分檔；
各工藝步驟詳細如下
步驟1、硅片清洗 電池生產廠買到的裸硅片，對這些硅片進行清洗以去除油污、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)以達到 去除損傷層的效果，此時的腐蝕速率可達到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(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械刻槽、化學腐蝕、反應離子刻蝕(RIE)、激光刻槽等。
步驟3、擴散制作PN結 具體制作方法可以為氮氣通過液態的P0C13(三氯氧磷)，將所需雜質用載流氣輸 運至高溫半導體表面，雜質擴散深度約幾百個納米；并進行高溫處理，預沉積在表面的雜質 原子繼續向基體深處擴散。
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氟和氧交替對硅作用，去除含有 擴散層的周邊、對化學氣相淀積生成的氮化硅膜層進行周邊刻蝕。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能電池制備過程中的一個至關重要的步驟，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，使用的設備是PECVD，參數包括功率、壓力、溫度，及SiH4、 NH3、 N2等工藝氣體。其中，功率為600 1500w，優選1200w ;壓力為 10 150Pa，優選50Pa ;溫度為350 500°C ，優選450°C 。工藝氣體的流量為SiH4100 1500sccm，優選800sccm ;NH3100 3000sccm ;優選1200sccm ;N2100-2000sccm，優選 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，現場對該薄膜進行H等離子體處理，參 數包括功率、壓力、溫度、工藝氣體H2等。其中，功率為600 1500w，優選1200w;壓力為 10 150Pa，優選50Pa ;溫度為350 500。C，優選450°C ;H2流量為100 1500sccm，優選 800sccm。 這一步驟的目的有兩個一是通過H等離子體處理，用H飽和之前的氮化硅沉積工 藝中因為等離子體轟擊造成的懸掛鍵缺陷，從而改善表面缺陷；二是通過高溫處理，使得氮 化硅薄膜表面的不穩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使系統的自由能降低，系統轉變 為熱力學中更穩定的狀態。
步驟7、電極印刷 電極的制備是一個至關重要的步驟，它決定了發射區的結構以及電池的串聯電阻 和電池表面被金屬覆蓋的面積。理想的電極是，較小的串聯電阻、小的表面覆蓋率。
步驟8、高溫燒結 燒結的目的是干燥硅片上的漿料，燃盡漿料的有機組分，使漿料和硅片形成良好 的歐姆接觸。 步驟9、測試分檔 電池制作完后，對每個電池的效率進行測試，根據不同的效率進行分檔，所用的儀 器是自動分揀機。 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，其他參數包括功率、壓力、溫度等。其中，功率為600 1500w，優 選1200w ;壓力為10 150Pa，優選50Pa ;溫度為350 500°C ，優選450°C ;H2流量為100 1500sccm，優選300sccm，He流量為100 1500sccm，優選700sccm。該氣體組合中的He氣 不進行工藝，而是對H2氣體起稀釋作用，其他惰性氣體也可以代替He。
本發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使系統的自由能降低，系統轉變為熱力學中更穩定的狀態。從而達到 提高太陽能電池效率的目的。 以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種硅太陽能電池的制造方法，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. 根據權利要求l所述的硅太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述的H等離子體處 理步驟在PECVD腔室內進行。
3. 根據權利要求2所述的硅太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述的H等離子體處 理過程中，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. 根據權利要求3所述的硅太陽能電池的制造方法，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. 根據權利要求3所述的硅太陽能電池的制造方法，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. 根據權利要求5所述的硅太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述惰性氣體為He 氣，所述He氣的流量為700sccm。
7. 根據權利要求3至6任一項所述的硅太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述的H 等離子體處理過程中，射頻功率為600 1500w，溫度為350 500°C 。
8. 根據權利要求7所述的硅太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述的H等離子體處 理過程中，射頻功率為1200w，溫度為450°C。
9. 根據權利要求2所述的硅太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述的表面成膜步 驟包括在所述PECVD腔室內進行氮化硅沉積。
10. 根據權利要求1所述的硅太陽能電池的制造方法，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
本發明公開了一種硅太陽能電池的制造方法，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使系統的自由能降低，轉變為熱力學中更穩定的狀態。能有效的減小電池的表面復合，提高太陽能電池的轉換效率。
文檔編號H01L31/18GK101764176SQ20081022549
公開日2010年6月30日 申請日期2008年11月3日 優先權日2008年11月3日
發明者榮延棟 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司