CN104505434B - 一种光电池及其制造方法 - Google Patents

一种光电池及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104505434B
CN104505434B CN201410784785.6A CN201410784785A CN104505434B CN 104505434 B CN104505434 B CN 104505434B CN 201410784785 A CN201410784785 A CN 201410784785A CN 104505434 B CN104505434 B CN 104505434B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring regions
photronic
manufacture method
photosensitive area
implantation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410784785.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104505434A (zh
Inventor
吴会利
郑莹
陈桂梅
赵子健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 4 Research Institute
Original Assignee
CETC 4 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 4 Research Institute filed Critical CETC 4 Research Institute
Priority to CN201410784785.6A priority Critical patent/CN104505434B/zh
Publication of CN104505434A publication Critical patent/CN104505434A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104505434B publication Critical patent/CN104505434B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本申请提供一种光电池的制造方法，包括a.提供n型基体；b.在所述n型基体上形成p环区以及围绕所述p环区的n环区，所述p环区与所述n环区间隔；c.在被所述p环区围绕的区域内形成与所述p环区贴合的光敏区；d.利用硅烷与氨气通过化学气相沉积工艺在光敏区的表面沉积SixNy抗反射层，其中，所述硅烷与所述氨气的流量比为1.43～1.75。本发明还提供了一种由上述方法制造的光电池。采用本发明所提供的方法制造的光电池，其暗电流的平均值从mA降低到nA级别，暗电流噪音也随之减小。特别是在蓝紫光下，其光电转化效率由现有的40％提升到70％。同时抗反射层可以被HF酸安全的清洗，不易受到腐蚀，也不易脱落。

Description

一种光电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及光电池领域，特别涉及具有类氮化硅抗反射膜的光电池及其制造方法。
背景技术
根据制作材料的不同，目前的光电池主要有硒光电池、硅光电池、砷化镓光电池、锗光电池等。在上述电池中，硅光电池性能稳定、换能效率高、光谱范围宽、频率特性好，即可用于探测又可用作能源。其随着节能产业的飞速发展，得到广泛的应用。
目前，为了得到较好的光电转化率及特征光谱探测能力，硅光电池根据采光区域的不同分别采用热生长的SiO2和CVD沉淀的SiO2，其原因是SiO2抗反射膜的折射率和热生长的均匀性较好。但是，SiO2抗反射膜经常含有金属杂质，导致暗电流过大、噪音过大等问题，人们开始对其它抗反射膜进行深入研究以解决SiO2抗反射膜所存在的问题。其次，常规工艺采用热生长的二氧化硅作为抗反射膜，其制作简单，但受清洗工艺中的HF影响较大，二氧化硅抗反射膜的厚度及表面状态无法得到有效控制，而HF漂洗步骤无法替代或省略(腐蚀自然氧化层)，否则会造成串联电阻大，影响正向导通特性。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种光电池的制造方法包括a.提供n型基体；b.在所述n型基体上形成p环区以及围绕所述p环区的n环区，所述p环区与所述n环区间隔；c.在被所述p环区围绕的区域内形成与所述p环区贴合的光敏区；d.利用硅烷与氨气通过化学气相沉积工艺在光敏区的表面沉积SixNy抗反射层，其中，所述硅烷与所述氨气的流量比为1.43～1.75。
在本发明的一些实施方式中，在步骤d中，在温度390～410℃、射频功率370～400W下所述硅烷的流量为55～110sccm，所述氨气的流量为33～66sccm。
在本发明的一些实施方式中，在步骤d中，温度为400℃、射频功率为380W。
在本发明的一些实施方式中，在步骤d中，所述化学气相沉积工艺为PECVD工艺，沉积时间为6～11秒。其所提供的SixNy抗反射层不会在经过HF清洗时受到腐蚀，采用PECVD工艺沉积能够使其与光敏区结合的更为紧密，不易脱落。
在本发明的一些实施方式中，在步骤b中，所述n环区以离子注入的方式在注入能量为60～80Kev，注入剂量为5E14～5E15下形成，所述n环区的深度为3um。所述p环区以离子注入的方式在注入能量为40～60Kev，注入剂量为5E14～5E15下形成，所述p环区的深度为2.4um。
在本发明的一些实施方式中，在步骤c中，所述光敏区以离子注入的方式在注入能量为40～60Kev，注入剂量为1E13～1E14下形成，所述光敏区的深度为0.4～1.0um之间。
本发明还提供了一种光电池，包括：n型基体；位于所述n型基体上的p环区以及围绕所述p环区形成的n环区，所述p环区与所述n环区间隔；位于所述p环区内的与所述p环区贴合的光敏区；位于所述光敏区表面的折射率为1.820～1.984的SixNy抗反射层。
在本发明的一些实施方式中，所述光电池在390nm～492nm的波长范围内，其光电转化效率为60％～70％。
在本发明的一些实施方式中，所述SixNy抗反射层的厚度为50.1～50.8nm
采用本发明所提供的方法制造的光电池，其暗电流的平均值从mA降低到nA级别，暗电流噪音也随之减小。特别是在蓝紫光下，其光电转化效率由现有的40％提升到70％。同时抗反射层可以被HF酸安全的清洗，不易受到腐蚀，也不易脱落。
附图说明
图1为本发明一实施方式光电池的结构示意图；
图2为本发明一实施方式光电池的俯视示意图；
图3为本发明中测量抗反射膜厚度方式的示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明一实施方式提供的光电池，包括n型基体、形成于n型基体上的n环区、p环区和p+光敏区。P环区围绕P+光敏区设置，并与其相贴合。n环区以间隔的方式环绕地形成于p环区的外侧。p+区的上部覆设类氮化硅SixNy抗反射层。n环区和p环区的上部设置金属层，并从金属层引出引线。其余未设置金属层或抗反射层的部分覆设有氧化层。
本实施方式中的光电池可以按照下述步骤制造：
提供n型基体；
在n型基体上，以离子注入的形式形成环形的p环区，p环区的注入能量为40-60Kev，注入剂量为5E14-5E15，在1100-1150℃下扩散2-3小时。n环区的深度约为2.4um。
在n型基体上位于p环区外侧的位置，环绕p环区形成n环区，p环区与n环区相间隔，n环区的注入能量为60-80Kev，注入剂量为5E14-5E15，在1100-1150℃下扩散2-3小时，p环区的深度约为3um。
在p环区围绕区域内的n型基体上注入p+光敏区，p+光敏区与p环区的四周贴合，p+光敏区的注入能量为40-60Kev，注入剂量为1E13-1E14，在1100-1150℃下扩散2-3小时。p+光敏区的深度在0.4-1.0um之间。
在p+光敏区的表面沉积类氮化硅SixNy抗反射层。其采用PECVD工艺，在温度400℃、射频功率380W下以硅烷与氨气反应生成氮硅化合物，沉积于p+光敏区表面。硅烷的流量为30-110sccm，氨气的流量为30-60sccm，沉积时间为6～11秒。在四组实验中，分别采用了如下表所述的气体配比和沉积时间：
在900℃下快速退火，持续2～5min，激活n环区，p环区以及p+光敏区。
在未覆设抗反射层的区域沉积氧化层，其可以是单独的SiO2层或Si3N4层，也可以是SiO2和Si3N4的复合层。可以有效减少表面漏电。
在上述的n环区域和p环区域之上光刻电极位置，并在光刻后的区域溅射金属层，之后形成电极引线。所形成的金属层为硅铝铜合金，其含量为铝≥98％、硅≤1％、铜≤0.5％，金属层的厚度为1.8um。
最后，对金属层表面进行钝化，以形成钝化层。并采用HF漂洗光电池的钝化层、抗反射层以及氧化层。
按照上述方式制备的光电池特别适合用于蓝紫光电池中(即转化390nm～492nm短波长光能为电能的光电池)，其具有下述优异性能：
1、暗电流值
本实施方式提供的光电池暗电流的平均值从mA降低到nA级别：
另一方面提高暗电流项的合格率，通过5个批次(120片)的数据统计，合格率从56％提高到92％左右。
由于暗电流的明显降低，暗电流产生的噪音同时被有效的降低。
2.光电流参数一致性
本发明中，光电流参数的一致性指的是在相同光照条件下，保证抗反射膜厚度的均匀性和反射率的均匀，所产生的光电流数值。
光电流参数一致性的计算：
采用椭圆偏振光测试仪AUTOEL对单片的抗反射膜测试如图3所示的9个点位置的厚度，根据下述公式计算片内均匀性和片间均匀性。
片内均匀性＝(最大值-最小值)/(2×平均值)
片间均匀性＝(单片平均值最大值-单片平均值最小值)/(2×整体平均值)
折射率采用美国Nanome-tric公司的NANOM-ETRCS200膜厚测试仪进行测试。
在本发明的四个实施例中片内均匀性和片间均匀性如下表：
编号 片间均匀性(％) 片内均匀性(％) 折射率
1 9.79 1.25 1.984
2 2.45 1.87 1.938
3 1.01 0.91 1.923
4 1.12 1.15 1.820
通过实验，在波长为460nm的光源下，以反向击穿压为20V的光电池为例，光电流由常规技术的180±50uA提高到180±10uA。
3、光电转化效率
本发明的四个实施例的光电池，在390nm的光谱响应典型值为0.24A/W，在460nm的光谱响应典型值为0.30A/W，在390nm～492nm短波长范围内，其光电转化效率由常规技术的40％增加到70％。
编号 转化效率(％)
1 60％
2 70％
3 68％
4 66％
4、解决了清洗工艺对抗反射膜的影响
现有的清洗工艺影响抗反射膜的最主要的是快退火前清洗、金属清洗和合金前清洗工艺，由于常规工艺是采用热生长的二氧化硅作为抗反射膜，其制作简单，受清洗工艺中的HF影响较大，厚度及表面状态无法得到有效控制，而HF漂洗工步无法替代(腐蚀自然氧化层)，否则造成串联电阻大，影响正向导通特性。本发明中采用等离子化学气相淀积生成的类氮硅化合物薄膜，由于其不和HF酸反应，可以适当增加HF酸漂洗时间，从而有效保证了清洗质量。
以上对本发明的各种实施例进行了详细说明。本领域技术人员将理解，可在不偏离本发明范围(由所附的权利要求书限定)的情况下，对实施方案进行各种修改、改变和变化。对权利要求范围的解释应从整体解释且符合与说明一致的最宽范围，并不限于示例或详细说明中的实施范例。

Claims (9)

1.一种光电池的制造方法，包括：
a.提供n型基体；
b.在所述n型基体上以离子注入的方式在注入能量为40～60Kev，注入剂量为5E14～5E15下形成p环区以及以离子注入的方式在注入能量为60～80Kev，注入剂量为5E14～5E15下形成围绕所述p环区的n环区，所述p环区与所述n环区间隔；
c.在被所述p环区围绕的区域内以离子注入的方式在注入能量为40～60Kev，注入剂量为1E13～1E14下形成与所述p环区贴合的光敏区；
d.利用硅烷与氨气通过化学气相沉积工艺在光敏区的表面沉积SixNy抗反射层，其中，所述硅烷与所述氨气的流量比为1.43～1.75。
2.根据权利要求1所述的光电池的制造方法，其中，在步骤d中，在温度390～410℃、射频功率370～400W下所述硅烷的流量为55～110sccm，所述氨气的流量为33～66sccm。
3.根据权利要求2所述的光电池的制造方法，其中，在步骤d中，温度为400℃、射频功率为380W。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光电池的制造方法，其中，在步骤d中，所述化学气相沉积工艺为PECVD工艺，沉积时间为6～11秒。
5.根据权利要求1所述的光电池的制造方法，所述n环区的深度为3um，所述p环区的深度为2.4um。
6.根据权利要求1所述的光电池的制造方法，所述光敏区的深度为0.4～1.0um。
7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的方法制造的光电池，包括：
n型基体；
位于所述n型基体上的以离子注入的方式在注入能量为40～60Kev，注入剂量为5E14～5E15下形成的p环区以及以离子注入的方式在注入能量为60～80Kev，注入剂量为5E14～5E15下形成的围绕所述p环区的n环区，所述p环区与所述n环区间隔；
位于所述p环区内的与所述p环区贴合的以离子注入的方式在注入能量为40～60Kev，注入剂量为1E13～1E14下形成的光敏区；
位于所述光敏区表面的折射率为1.820～1.984的SixNy抗反射层。
8.根据权利要求7所述的光电池，所述光电池在390nm～492nm的波长范围内，其光电转化效率为60％～70％。
9.根据权利要求7所述的光电池，其中，所述SixNy抗反射层的厚度为50.1～50.8nm。
CN201410784785.6A 2014-12-16 2014-12-16 一种光电池及其制造方法 Active CN104505434B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410784785.6A CN104505434B (zh) 2014-12-16 2014-12-16 一种光电池及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410784785.6A CN104505434B (zh) 2014-12-16 2014-12-16 一种光电池及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104505434A CN104505434A (zh) 2015-04-08
CN104505434B true CN104505434B (zh) 2017-04-12

Family

ID=52947170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410784785.6A Active CN104505434B (zh) 2014-12-16 2014-12-16 一种光电池及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104505434B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108091709A (zh) * 2017-12-20 2018-05-29 张汉钰 一种硅锌多维光伏材料及其制作方法
CN110211981B (zh) * 2019-06-12 2021-11-30 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101834225A (zh) * 2010-04-14 2010-09-15 湖南红太阳新能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池各色氮化硅膜制备方法
CN102376815A (zh) * 2011-11-12 2012-03-14 傲迪特半导体(南京)有限公司 硅光电二极管及其制造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6350077A (ja) * 1986-08-20 1988-03-02 Fujitsu Ltd 半導体受光装置
JP5185205B2 (ja) * 2009-02-24 2013-04-17 浜松ホトニクス株式会社 半導体光検出素子

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101834225A (zh) * 2010-04-14 2010-09-15 湖南红太阳新能源科技有限公司 晶体硅太阳能电池各色氮化硅膜制备方法
CN102376815A (zh) * 2011-11-12 2012-03-14 傲迪特半导体(南京)有限公司 硅光电二极管及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104505434A (zh) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2468475C2 (ru) Способ изготовления кремниевого солнечного элемента (варианты) и соответствующий солнечный элемент
JP4540447B2 (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
EP2359412B1 (en) Solar cell
KR101948206B1 (ko) 태양 전지와, 이의 제조 방법
CN103646997B (zh) 倏逝波耦合型高速高功率光电探测器的制作方法
US20120012967A1 (en) Black silicon based metal-semiconductor-metal photodetector
AU2013200622B2 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
CN101552304A (zh) InP基平面型背入射雪崩光电二极管及其制造方法
CN104882523A (zh) 一种钝化层折射率渐变的GaN基发光二极管芯片及其制备方法
CN104505434B (zh) 一种光电池及其制造方法
JPWO2018198683A1 (ja) 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法
JP2010161310A (ja) 裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池の製造方法
CN105977338A (zh) 低暗电流pin探测器及其加工方法
WO2012077597A1 (ja) 裏面電極型太陽電池の製造方法および裏面電極型太陽電池
CN206672951U (zh) 一种SiC雪崩光电二极管
CN106409926A (zh) 一种晶硅电池多层钝化膜及其制造方法
JP2009049443A (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
CN108074999A (zh) 一种选择性发射极黑硅电池及其制作方法
CN101958365A (zh) 实现太阳能电池缓变叠层减反射薄膜的方法
CN104091839A (zh) 一种用于太阳能电池片的减反射膜及其制造方法
CN105244417B (zh) 一种晶硅太阳能电池及其制备方法
US10084006B2 (en) Optical receiver, portable electronic device, and method of producing optical receiver
TWI384631B (zh) Black polycrystalline silicon solar cell and its making method
CN106409991A (zh) 一种pecvd沉积dbr的倒装led芯片的制作方法
CN110047950A (zh) 一种具有钝化层结构的太阳电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant