用于光伏鈍化的前體制造技術

本發明專利技術公開了在光伏電池上產生鈍化層的沉積方法。所述方法包括沉積包含至少進一步包括氧化硅和氮化硅層的雙層的鈍化層。在一個方面，用于沉積氧化硅層或氮化硅層的硅前體分別選自SiRxHy族，或選自SiRxH族、硅烷及其組合，其中，在SiRxHy中，x+y＝4，y≠4，且R可以獨立地選自：C1-C8直鏈烷基，其中該配體可以是飽和或不飽和的；C1-C8支鏈烷基，其中該配體可以是飽和或不飽和的；C1-C8環烷基，其中該配體可以是飽和的、不飽和的或芳族的；和NR*3，其中R*可以獨立地是：氫；或直鏈、支鏈、環狀、飽和或不飽和的烷基。本發明專利技術還公開了包含所述鈍化層的光伏器件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及通過CVD法制備的基于硅的介電材料的領域。特別是，它涉及制造這些材料的薄膜的方法及其作為光伏器件中的鈍化或屏障涂層(barrier coating)的用途。
技術介紹
光伏(“PV”)電池將光能轉換成電能。許多光伏電池使用單晶硅或多晶硅作為襯底來制造。該電池中的硅襯底通常用正或負導電類型的摻雜劑改性，且厚度為50-500微米的級別。在本申請的全文中，意圖面向入射光的襯底(如晶片)的表面被指定為前表面，且與前表面相對的表面被稱為后表面。按照慣例，正摻雜的硅通常被指定為“P”，其中空穴是多數電載流子(majority electrical carrier)。負摻雜的娃被指定為“η”,其中電子是多數電載流子。光伏電池運行的關鍵是ρ-η結的產生，通常通過在硅襯底的前表面上進一步涂布(dope)薄層來形成(附圖說明圖1)。這樣的層通常被稱為作為發射極層，而整體硅(bulksilicon)被稱為吸收體層。根據器件的配置，發射極可以是P-摻雜的或η-摻雜的。最優光伏器件效率的關鍵要求是硅的前表面和后表面的有效鈍化。任何固體的表面通常代表與整體(bulk)的晶體周期性的大的中斷(disruption)，從而產生更高的亞化學計量鍵合群體，這導致電缺陷。對于硅，當這些缺陷在帶隙的范圍內強力地發生時，它們增加載流子復合，并負面影響設備效率。當硅表面用鈍化層(PL)涂覆時，硅-PL的性能成為關鍵。同樣，整體硅的晶體周期性由于非硅原子在界面處的存在而被中斷。硅-PL界面電荷可以在影響鈍化效率方面發揮關鍵作用。在PL沉積過程中產生的固定電荷可以在底層娃中產生感應場(Aberle,Progress in Photovoltaics,8,473)。對于與η-型娃接觸的鈍化層,希望高的固定正電荷以減少載流子復合。對于與ρ-型娃接觸的鈍化層，希望減少的固定正電荷以減少載流子復合并防止寄生分流(parasitic shunting)。除了作為鈍化層發揮功能，該介電材料可以提供抗反射性能，以降低反射率并提高光的吸收。Legui jt和Wanka(W008043827A ;Solar Energy Materials and Solar Cells,40，297)描述了制造整合了 SiNxHy鈍化的光伏器件的方法，其中使用硅烷和氨沉積鈍化層。該方法在界面處產生通常> +Iel2/cm2的高的固定正電荷。因此，該方法對于與η-型硅接觸的鈍化是相容的，但在與P-型娃接觸的情況中產生較差的結果(Dauwe, Progress inPhotovoltaics,10,271)。US2009151784A描述了制造整合了熱生長氧化硅的光 伏器件的方法。該方法需要800-1000°C范圍的高溫，并可能導致慢的處理時間。已知該方法產生e 11 /cm2左右的固定界面電荷，其與P-型硅表面的鈍化相容。Naber(34th IEEE PVSC 2009)描述了制造整合了化學生長的氧化硅的光伏器件的方法。該方法需要硝酸處理，需要可能很長的浸潰時間。Hofmann (Advances in Optoelectronics, 48 67)描述了使用娃燒與 N20、02 或氨制造整合了 CVD氧化物/氮化物疊合層的光伏器件的方法。該方法報告了沉積后200厘米/秒的表面復合速度和在800°C燒結3秒后60厘米/秒的表面復合速度。由于硅烷前體中存在的S1-H的鍵強度，硅烷氧化薄膜的沉積可能需要高的等離子體功率密度和高的沉積溫度。因此，需要在低于450°C的沉積溫度下使用提供優良的與P-型硅接觸的界面性能的前體沉積鈍化膜或層，具有可工業化的產量和擁有成本。任選地，氮化物薄膜可以沉積在 氧化物薄膜的頂部(圖2)。鈍化層可以存在于器件的前側、器件的后側或這兩者上。專利技術概述本專利技術涉及制造用于光伏器件的鈍化層的方法及其光伏器件。在一個方面，提供了一種在腔室中在光伏電池上沉積至少一個鈍化層的方法，包括以下步驟提供具有后表面和前表面的光伏電池；提供第一硅前體；提供氧源；至少在光伏電池的一個表面上沉積具有5_70nm厚度的氧化硅層；提供第二硅前體；提供氮源；和在氧化硅層上沉積具有20-200nm厚度的氮化硅層；其中，具有25_600nm厚度的鈍化層包括包含該氧化硅層和該氮化硅層的至少一個雙層。在另一個方面，提供了一種光伏器件，包括光伏電池，其包括鄰近N-摻雜的硅層的P-摻雜的硅層，后表面和前表面；和通過所公開的方法沉積在光伏電池上的至少一個鈍化層。在又一個方面，提供了一種光伏器件，包括光伏電池，包括鄰近N-摻雜的硅層的P-摻雜的硅層，后表面和前表面；和沉積在光伏電池的至少一個表面上的至少一個鈍化層；其中，鈍化層具有至少一個由厚度為5至70nm的氧化硅層和厚度20到200nm的氮化硅層組成的雙層。通過使用對于氧化硅層獨立地選自SiRxHy族、和對于氮化硅層獨立地選自硅烷、SiRxHy族及其組合的硅前體來沉積鈍化層中的氧化硅層和氮化硅層；其中x+y = 4, y古4,且R獨立地選自以下C1-C8直鏈烷基，其中該配體是飽和或不飽和的；C1-C8支鏈烷基，其中該配體可以是飽和或不飽和的；C1-C8環烷基，其中該配體可以是飽和、不飽和或芳族的；和NR*3 ；其中R*可以獨立地選自以下氫；和直鏈、支鏈、環狀、飽和或不飽和的燒基。 SiRxHy族的娃如體的實例包括但不限于甲基娃燒、_■甲基娃燒、二甲基娃燒、四甲基娃燒、乙基娃燒、_■乙基娃燒、四乙基娃燒、丙基娃燒、_■丙基娃燒、異丁基娃燒、叔丁基娃燒、_■丁基娃燒、甲基乙基娃燒、_■甲基_■乙基娃燒、甲基二乙基娃燒、乙基二甲基娃燒、異丙基娃燒、_■異丙基娃燒、二異丙基娃燒、_■異丙基氣基娃燒、氣基娃燒、_■氣基娃燒、甲基氨基硅烷、乙基氨基硅烷、二乙基氨基硅烷、二甲基氨基硅烷、雙叔丁基氨基硅烷和雙異丙基氣基(甲基乙稀基娃燒)。附圖簡述圖1.顯示鈍化層存在的4個代表性光伏器件的配置。圖2.涂覆有任選的氮化硅層的氧化硅鈍化層的示意圖。圖3.對于三乙基硅烷氧化物和三乙基硅烷氮化物的第二層鈍化的硅隨少數載流子的密度變化的少數載流子壽命。專利技術詳述本專利技術涉及制造用于光伏器件的鈍化層或膜的沉積方法。該方法包括以下步驟提供具有后表面和前表面的光伏電池；提供硅前體；提供氧源；在光伏電池的至少一個表面上沉積氧化硅層；硅前體選自SiRxHy族；其中x+y = 4, y古4,且R獨立地選自以下C1-C8直鏈烷基，其中該配體是飽和或不飽和的；例子是甲基、乙基、丁基、丙基、己基、乙稀基、稀丙基、1- 丁稀基、2- 丁稀基；C1-C8支鏈烷基，其中該配體可以是飽和或不飽和的；例子是異丙基、異丙烯基、異丁基、叔丁基；C1-C8環烷基，其中該配體可以是飽和、不飽和或芳族的；例子是環戊基、環己基、節基、甲基環戍基；和NRV其中R*可以獨立地為氫；或直鏈、支鏈、環狀、飽和或不飽和的烷基；其中，鈍化層是氧化硅膜。附加的層可以任選地沉積在氧化硅層的頂部。例如，氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、透明導電氧化物、氧化鋁、無定形硅。例如，氮化硅膜(或層)可以使用選自以下的硅前體沉積以覆蓋氧化硅膜(或層)硅烷、SiRxHy族(其中x+y = 4，y古4，且R獨立地選自C1-C8本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在腔室中在光伏電池上沉積至少一個鈍化層的方法，包括以下步驟：提供具有后表面和前表面的光伏電池；提供第一硅前體；提供氧源；在光伏電池的至少一個表面上沉積具有5?70nm厚度的氧化硅層；提供第二硅前體；提供氮源；和在氧化硅層上沉積具有20?200nm厚度的氮化硅層；其中，具有25?600nm厚度的鈍化層包括包含所述氧化硅層和所述氮化硅層的至少一個雙層。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：M·K·哈斯，A·麥利卡爾珠南，R·G·里奇韋，K·A·哈奇森，M·T·薩沃，
申請(專利權)人：氣體產品與化學公司，
類型：發明
國別省市：