CN116779721A - 太阳能电池光接收表面的uv固化 - Google Patents

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Abstract

本文描述了使用太阳能电池光接收表面的UV固化制造太阳能电池的方法，以及所得的太阳能电池。在一个实例中，制造太阳能电池的方法包括在硅基板的光接收表面上形成钝化介电层。该方法还包括在所述钝化介电层下形成抗反射涂层(ARC)。该方法还包括将所述抗反射涂层暴露于紫外(UV)辐射。该方法还包括在将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射之后，对所述抗反射涂层进行热退火。

Description

太阳能电池光接收表面的UV固化
本申请是基于2017年11月13日提交的、申请号为2017111144240、发明创造名称为“太阳能电池光接收表面的UV固化”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本公开的实施例属于可再生能源领域，具体而言，涉及太阳能电池光接收表面的UV固化。
背景技术
光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射直接转换为电能的装置。一般来讲，使用半导体加工技术在半导体基板的表面附近形成p-n结，从而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板块体中形成电子和空穴对。所述电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区和n掺杂区，从而在掺杂区之间产生电压差。将掺杂区连接至太阳能电池上的导电区，以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。
附图说明
图1A-1F示出了根据本公开实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图，其中：
图1A示出了太阳能电池的起始基板；
图1B示出了在基板的光接收表面上形成钝化介电层后的图1A结构；
图1C示出了在钝化介电层上可选地形成中间材料层后的图1B结构；
图1D示出了在中间材料层上形成抗反射涂层(ARC)后的图1C结构；
图1E示出了ARC层暴露于紫外辐射之后的图1D的结构；以及
图1F示出了抗反射涂层热退火后的图1E的结构；
图2为根据本公开的实施例的流程图，该流程图列出了与图1A-1F相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。
图3示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图，该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上方形成的发射极区域，并且具有在基板的光接收表面上的UV固化和热退火的抗反射涂层。
图4示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图，该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面中形成的发射极区域，并且具有在基板的光接收表面上的UV固化和热退火的抗反射涂层。
图5是示出根据本公开的实施例，经过UV固化的样品与未经过UV固化的样品的UV稳定性的曲线图。
图6是示出根据本公开的实施例，退火之前较高的J0可提高UV稳定性的曲线图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作示例、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施未必理解为相比其他实施是优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
本说明书包括提及“一个实施例”或“实施例”。短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式加以组合。
术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中术语的定义和/或语境：
“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除其他结构或步骤。
“配置为”。各个单元或部件可被描述或声明成“配置为”执行一项或多项任务。在这样的语境下，“配置为”用于通过指示所述单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此，可以说是将所述单元/部件配置成即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时也可执行任务。详述某一单元/电路/部件“配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援用35U.S.C.§112第六段。
“第一”、“第二”等。如本文所用，这些术语用作其之后的名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑等)。例如，提及“第一”太阳能电池并不一定暗示该太阳能电池为某一序列中的第一个太阳能电池；相反，术语“第一”用于区分该太阳能电池与另一个太阳能电池(例如，“第二”太阳能电池)。
“耦接”–以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/特征直接或间接连接至另一个元件/节点/特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械连接。
此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上方”和“下方”之类的术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”之类的术语描述部件的某些部分在一致但任意的参照系内的取向和/或位置，通过参考描述所讨论的部件的文字和相关的附图可以清楚地了解所述取向和/或位置。这样的术语可包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。
“阻止”–如本文所用，“阻止”用于描述减小影响或使影响降至最低。当组件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时，它完全可以彻底地防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、性能和/或效应。因此，当组件、元件或特征被称为阻止结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。
效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制造太阳能电池效率的技术是普遍需要的。本公开的一些实施例允许通过提供制造太阳能电池结构的新工艺而提高太阳能电池的制造效率。本公开的一些实施例允许通过提供新型太阳能电池结构来提高太阳能电池效率。
本文描述了使用太阳能电池光接收表面的UV固化制造太阳能电池的方法，以及所得的太阳能电池。在下面的描述中，阐述了诸如具体的工艺流程操作的许多具体细节，以便提供对本公开实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实施本公开的实施例。在其他情况中，没有详细地描述熟知的制造技术，诸如平版印刷和图案化技术，以避免不必要地使本公开的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的展示并且未必按比例绘制。
本文公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施例中，制造太阳能电池的方法包括在硅基板的光接收表面上形成钝化介电层。该方法还包括在所述钝化介电层下形成抗反射涂层(ARC)。该方法还包括将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射。该方法还包括在将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射之后，对所述抗反射涂层进行热退火。
在另一个实施例中，制造太阳能电池的方法包括在硅基板的光接收表面上形成钝化介电层。该方法还包括在所述钝化介电层下形成抗反射涂层(ARC)。该方法还包括增加所述硅基板上所述光接收表面界面处的饱和电流密度(J0)。该方法还包括，在增加饱和电流密度之后，对所述抗反射涂层进行热退火。
本文还公开了太阳能电池。在一个实施例中，太阳能电池包括硅基板光接收表面上的钝化介电层。在钝化介电层下方设置有抗反射涂层(ARC)。所述抗反射涂层是经过紫外辐射固化和热退火的抗反射涂层。
本文所描述的一个或多个实施例涉及用于实现太阳能电池的改进前表面场(FSF)性能的方法。一个或多个实施例在实施时可改进所述太阳能电池的UV性能。
为了提供上下文，光致衰退(LID)和/或紫外(UV)衰退造成长期存在与太阳能电池性能的长期稳定性相关的问题。对于以降低钝化或太阳光谱吸收(例如，JSC损耗)的形式来改善这种太阳能电池的稳定性而不影响性能，已进行了研究。性能稳定性可能对于性能保证以及对于产品质量差异化很关键。更具体地讲，前表面钝化可能对于高效率太阳能电池的性能很关键。通常，使用扩散处理、随后高温氧化、最后使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)覆以抗反射涂层(ARC)来进行前表面钝化。氮化硅(SiN或SiN:H)由于其光学特性以及还由于其出色的钝化品质而常用作ARC。可使用氮化硅层向晶体硅/热氧化物(c-Si/TOX)界面提供H+。不幸地，界面可能会由于经由在界面上的热电子注入而长期暴露于UV光从而降解，这会破坏现有的Si-H键。热电子可被截留在随后的层中并被再次激发，而在界面上来回反弹，此过程称为界面磨损。
为解决上述问题中的一者或多者，根据本文所述的一个或多个实施例，通过进行UV固化操作改进太阳能电池的效率和可靠性。在一个示例性实施例中，UV固化操作可以在背接触式太阳能电池的后端处理之前进行。
不受理论的约束，在一个实施例中，通过有意的UV处理和热退火获得的稳定性改善导致在能量上更有利的Si-O键合情况。此外，这种处理可减少在底层热氧化物的表面处的O-H键总数，从而降低用于热电子俘获的俘获状态的量，并导致界面磨损减少。
图1A-1F示出了根据本公开实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图。图2为根据本公开的实施例的流程图，该流程图列出了与图1A-1F相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。
图1A示出了太阳能电池的起始基板。参见图1A，基板100具有光接收表面102和背表面104。在一个实施例中，基板100为单晶硅基板，诸如块体单晶N型掺杂硅基板。然而，应当理解，基板100可以是设置在整个太阳能电池基板上的层，诸如多晶硅层。在一个实施例中，光接收表面102具有纹理化形貌106。在一个此类实施例中，采用了基于氢氧化物的湿式蚀刻剂来对基板100的前表面进行纹理化。应当理解，纹理化表面可为具有规则或不规则形状的表面，其用于散射入射光、减少从太阳能电池的光接收表面反射离开的光量。
图1B示出了在基板的光接收表面上形成钝化介电层后的图1A结构。参见图1B和流程图200中的对应操作202，在基板100的光接收表面102上形成钝化介电层108。在一个实施例中，所述光接收表面102具有纹理化形貌106，并且所述钝化介电层108与所述纹理化形貌106共形，如图1B所示。
在一个实施例中，所述钝化介电层108是二氧化硅(SiO2)。在一个此类实施例中，所述二氧化硅层(SiO2)的厚度大约在10埃至400埃的范围内。在一个实施例中，所述钝化介电层108是亲水性的。在一个实施例中，所述钝化介电层108通过诸如但不限于以下技术来形成：对硅基板光接收表面的一部分进行化学氧化、对二氧化硅(SiO2)进行等离子增强化学气相沉积(PECVD)、对所述硅基板光接收表面的一部分进行热氧化、对SiO2进行原子层沉积、或者在O2或O3环境中将硅基板的光接收表面暴露于紫外辐射。在一个具体实施例中，所述钝化介电层108是在N型单晶硅基板的光接收表面上形成的热氧化硅层。在另一个具体实施例中，所述钝化介电层108由原子层沉积形成，是氧化硅钝化介电层。
图1C示出了在钝化介电层上可选地形成中间材料层后的图1B结构。参见图1C和流程图200的对应可选操作204，在所述钝化介电层108上形成一个或多个中间材料层110。在一个实施例中，如图1C所示，一个或多个中间材料层110与所述纹理化形貌106共形。
在一个实施例中，一个或多个中间材料层110是或包括在所述钝化介电层108上形成的N型微晶或多晶硅层。在一个这样的实施例中，所述N型微晶或多晶硅层的厚度大约在1纳米至20纳米的范围内。在一个实施例中，所述N型微晶或多晶硅层的晶化率大约在0.1至0.9(即，10％至90％)的范围内，余量为非晶。在一个实施例中，所述N型微晶或多晶硅层中的N型掺杂物(例如磷)的浓度大约在每立方厘米1E17–1E20。在一个实施例中，所述N型微晶或多晶硅层包含具有微米级或纳米级直径的小颗粒。小颗粒可嵌入大致非晶硅(a-Si)矩阵中，并且基本上不具有长程有序。在一个实施例中，在非晶部分、结晶部分或这二者中包含有所述N型掺杂物。
在一个实施例中，通过沉积N型非晶硅层以及随后将所述N型非晶硅层相转换为N型微晶或多晶硅层，形成所述N型微晶或多晶硅层。在一个此类实施例中，通过沉积工艺例如但不限于等离子增强化学气相沉积(PECVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)或溅镀(物理气相沉积，PVD)来形成所述N型非晶硅层。在一个实施例中，使用技术例如但不限于在炉中加热、快速热处理、激光退火或形成气体退火来实现相转换。在另一个实施例中，通过沉积N型微晶或多晶硅层来形成所述N型微晶或多晶硅层。在一个此类实施例中，使用PECVD来沉积所述N型微晶或多晶硅层。
在另一个实施例中，一个或多个中间材料层110是或包括N型非晶硅层。在一个实施例中，形成所述N型非晶硅层是在低于大约400摄氏度的温度下进行的。在一个实施例中，所述N型非晶硅层使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)而形成，由磷掺杂a-Si:H表示，其在整个层内包含Si-H共价键。在这两种情况下，在一个实施例中，所述N型微晶或多晶或非晶硅层112包含掺杂物，例如磷掺杂物。在一个此类实施例中，在膜沉积期间或者在后注入操作中掺入所述磷掺杂物。
在另一个实施例中，一个或多个中间材料层110是或者包括例如但不限于非晶硅层、富硅氮化硅层或者III-V族材料层。在一个实施例中，其中一个或多个中间材料层110是或包括III-V族材料层，所述III-V族材料层是例如但不限于GaP层、AlGaP层、GaAs层、InGaAs层、GaN层或AlGaN层的层。
图1D示出了在所述可选的中间材料层上形成抗反射涂层(ARC)后的图1C结构。参见图1D和流程图200中的对应操作206，在一个或多个中间材料层110上形成抗反射涂层(ARC)112。应当理解，可以省略一个或多个中间材料层110，并且在一个实施例中，所述抗反射涂层112直接在所述钝化介电层108上形成。在这两种情况下，在一个实施例中，如图1D所示，所述抗反射涂层112与所述纹理化形貌106共形。
在一个实施例中，所述抗反射涂层112是非导电抗反射涂层。在一个此类实施例中，所述非导电抗反射涂层是或包含氮化硅层。在一个特定的此类实施例中，所述氮化硅在低于大约400摄氏度的温度下形成。在另一个此类实施例中，ARC层112是或包括氧化铝(AlOx)层。在另一个实施例中，所述抗反射涂层112是导电抗反射涂层。在一个此类实施例中，所述导电抗反射涂层包括氧化铟锡(ITO)层。
在一个实施例中，所述抗反射涂层112形成时其中含有一定量的氢。在一个此类实施例中，所述制造工艺进一步包括在沉积抗反射涂层112之后从抗反射涂层112中去除至少一部分氢的量。在一个具体的此类实施例中，在下面结合图1F描述的热退火处理期间，从所述抗反射涂层112中去除一部分氢的量。
图1E示出了所述抗反射涂层暴露于紫外辐射之后的图1D的结构。参见图1E和流程图200的对应操作208，ARC层112暴露于紫外辐射114。在一个实施例中，所述抗反射涂层112暴露于紫外辐射114形成UV固化的抗反射涂层116。
应当理解，尽管本文描述的暴露于紫外辐射114是在形成所述抗反射涂层112之后进行，但这样的UV固化可以在工艺流程的其他阶段进行。例如，在第一另选实施例中，UV固化在形成钝化介电层108之后但在形成所述抗反射涂层112之前进行。在一个这样的实施例中，UV固化在形成所述钝化介电层108之后但在形成一个或多个中间材料层110之前进行。在另一个此类实施例中，UV固化在形成所述钝化介电层108和形成一个或多个中间材料层110之后进行。
在一个实施例中，将所述抗反射涂层112暴露于紫外辐射涉及将所述抗反射涂层112暴露于波长大约在250纳米至450纳米范围内的光。在一个实施例中，将所述抗反射涂层112暴露于紫外辐射涉及将所述抗反射涂层112暴露于紫外辐射114，持续时间大约在1秒至1天的范围内。在一个实施例中，在形成所述抗反射涂层112之后但在将所述抗反射涂层112暴露于紫外辐射114之前，在大约为200摄氏度至500摄氏度的温度下加热太阳能电池。
图1F示出了抗反射涂层热退火后的图1E的结构；参见图1F和流程图200中的对应操作210，对UV固化的抗反射涂层116进行热退火，例如使用热辐射118。在一个实施例中，UV固化抗反射涂层116的热退火形成UV固化和热退火的抗反射涂层119。
在一个实施例中，通过在大约200摄氏度至500摄氏度范围内的温度下加热对所述抗反射涂层进行热退火。在一个实施例中，使用例如但不限于以下工艺对所述抗反射涂层进行热退火：形成气体退火工艺、快速热退火工艺、红外加热工艺、炉加热工艺、激光退火工艺。
根据本公开的一个实施例，在使用紫外辐射暴露114固化所述抗反射涂层之后进行热退火，如上所述。然而，在一个另选的实施例中，热退火基本上与使用紫外辐射暴露114固化所述抗反射涂层同时进行。
应当理解，图1A-1F和图2的流程图的横截面视图之间的上述联系是图2的流程图200中所示方法的一个示例性实施例。然而，图2的流程图200的实施例不限于此。
更一般地，参见图2的流程图200，在操作202中，制造太阳能电池的方法包括在基板的光接收表面上形成钝化介电层。在操作206中，该方法还包括在所述钝化介电层下形成抗反射涂层(ARC)。在操作208中，该方法还包括将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射。在操作210中，该方法还包括在将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射之后，对抗反射涂层进行热退火。在一个实施例中，如流程图200的操作204所示，在所述钝化介电层上形成中间材料层，并且在中间材料层上形成抗反射涂层。
图3示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图，该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上方形成的发射极区域，并且具有在基板的光接收表面上的UV固化和热退火的抗反射涂层。
参见图3，太阳能电池包括具有光接收表面102的硅基板100。在所述硅基板100的光接收表面上设置有钝化介电层108。在所述钝化介电层108上设置有可选的一个或多个中间材料层110。在可选的一个或多个中间材料层110上，如图所示，或者在所述钝化介电层108上设置有抗反射涂层119。在一个实施例中，ARC层119是紫外辐射固化和热退火的抗反射涂层。照此，图3的太阳能电池光接收表面上的层叠堆可以与结合图1A-1F所述的相同或基本相同。
再次参见图3，在基板100的背表面上，形成交替的P型发射极区域120和N型发射极区域122。在一个此类实施例中，在交替的P型发射极区域120和N型发射极区域122之间设置有沟槽121。更具体地讲，在一个实施例中，第一多晶硅发射极区域122在薄介电层124的第一部分上形成，并且掺有N型杂质。第二多晶硅发射极区域120在所述薄介电层124的第二部分上形成，并且掺有P型杂质。在一个实施例中，所述隧穿介电层124是厚度为大约2纳米或更小的硅氧化物层。
再次参见图3，导电触点结构128/130通过以下方式制造：首先对绝缘层126进行沉积和图案化以具有开口，然后在开口中形成一个或多个导电层。如下所述，在一个实施例中，导电触点结构128/130包含金属并通过沉积、光刻和蚀刻方法形成，或者另选地通过印刷工艺或电镀工艺形成，再或者另选地通过箔或线粘合工艺形成。
图4示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图，该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面中形成的发射极区域，并且具有在基板的光接收表面上的UV固化和热退火的抗反射涂层。
参见图4，太阳能电池包括具有光接收表面102的硅基板100。在所述硅基板100的光接收表面上设置有钝化介电层108。在钝化介电层108上设置有可选的一个或多个中间材料层110。在可选的一个或多个中间材料层110上，如图所示，或者在所述钝化介电层108上设置有抗反射涂层119。在一个实施例中，所述抗反射涂层119是紫外辐射固化和热退火的抗反射涂层。照此，图4的太阳能电池光接收表面上的层叠堆可以与结合图1A-1F所述的相同或基本相同。
再次参见图4，在基板100的背表面内，形成交替的P型发射极区域150和N型发射极区域152。更具体地讲，在一个实施例中，第一发射极区域152在基板100的第一部分内形成，并且掺有N型杂质。第二发射极区域150在基板100的第二部分内形成，并且掺有P型杂质。再次参见图4，导电触点结构158/160通过以下方式制造：首先对绝缘层156进行沉积和图案化以具有开口，然后在开口中形成一个或多个导电层。如下所述，在一个实施例中，导电触点结构158/160包含金属并通过沉积、光刻和蚀刻方法形成，或者另选地通过印刷工艺或电镀工艺形成，再或者另选地通过箔或线粘合工艺形成。
参见图3和图4，在一个实施例中，导电触点128/130或158/160的制造涉及包含一个或多个溅射、电镀或粘合的导电层。在一个实施例中，通过首先在所述交替的P型120和N型122发射极区域或者所述交替的P型150和N型152发射极区域的暴露部分上形成金属晶种层来形成导电触点128/130或者158/160。在一个此类实施例中，首先形成掩模以仅暴露交替的P型120和N型122发射极区域或交替的P型150和N型152发射极区域的选定部分，以便将金属晶种层的形成引导至受限位置。
在一个实施例中，所述金属晶种层为铝基金属晶种层。在一个实施例中，所述金属晶种层包括具有厚度大约在0.05至20微米范围内的层，并且包括含量大于大约90原子百分比的铝。在一个实施例中，所述金属晶种层沉积为覆盖层，随后进行图案化，例如使用沉积、光刻和蚀刻方法。在另一个实施例中，所述金属晶种层沉积为图案化层。在一个这样的实施例中，通过印刷图案化的金属晶种层来沉积图案化的金属晶种层。
在一个实施例中，触点形成还包括通过在所述金属晶种层上电镀形成金属层以形成导电触点128/130或158/160。在一个实施例中，所述金属层为铜层。因此，在一个实施例中，通过首先形成金属晶种层然后执行电镀工艺来形成导电触点128/130或158/160。
在另一个实施例中，通过印刷糊剂来形成导电触点128/130或158/160。所述糊剂可以由溶剂和铝/硅(Al/Si)合金颗粒组成。然后可以执行后续的电镀或无电镀工艺。糊剂可以在金属晶种层之外或者代替金属晶种层形成。
在另一个实施例中，通过首先形成金属晶种层然后将金属箔层粘附到所述金属晶种层上来形成导电触点128/130或158/160。在一个此类实施例中，所述金属箔是厚度大约在5-100微米范围内的铝(Al)箔。在一个实施例中，所述Al箔为包含铝和第二元素(例如但不限于铜、锰、硅、镁、锌、锡、锂或它们的组合)的铝合金箔。在一个实施例中，所述Al箔为回火级(temper grade)箔，例如但不限于F级(自由状态)、O级(全软)、H级(应变硬化)或T级(热处理)。在一个实施例中，所述铝箔是阳极氧化铝箔。在一个实施例中，将所述金属箔焊接到所述金属晶种层。随后可以对所述金属箔进行图案化，例如通过激光烧蚀和/或蚀刻。
在另一个实施例中，在所述金属晶种层上形成金属线。在一个这样的实施例中，所述金属线是铝(Al)或铜(Cu)线。在一个实施例中，将所述金属线焊接到所述金属晶种层。
在另一方面，根据本公开的一个实施例，在退火处理之前特意实施的UV固化提供了场中层的UV稳定性，其中UV固化特意地提供稳定性。因此，可以通过包括UV固化工艺来改善太阳能电池的性能。例如，图5是示出根据本公开的一个实施例，经过使用Hg ARC灯(宽带光谱，包括一部分UVA/UVB)进行UV固化的样品与未经过UV固化的样品的UV稳定性的曲线图。在一个此类实施例中，由于晶片内均匀性改善导致观察到UV稳定性的改善。应当理解，使用的度量涉及在加速UV降解测试(其中28天相当于大约1年)下的钝化降解(DJ0)。
在一个实施例中，在退火操作之前实现高饱和电流密度提高了太阳能电池的UV稳定性。例如，图6是示出根据本公开的实施例，退火之前较高的J0可提高UV稳定性的曲线图600。参见曲线图600，退火前J0越高，UV下的ΔJ0越低。如果退火前J0比退火J0高出大约15fA/cm2，则在加速UV降解试验1周时，UVΔJ0小于4fA/cm2。结果是与对照样品相比，稳定性提高了大约50％。因此，在一个实施例中，实施UV固化工艺以增加退火前J0，从而提高UV稳定性。
因此，在一个实施例中，太阳能电池制造工艺包括在退火操作之前实施UV固化工艺以增加J0。在一个此类实施例中，所述UV固化增加了硅基板光接收表面界面处的饱和电流密度、表面复合速度或界面陷阱密度中的一个或多个。在一个具体实施例中，在所述硅基板的光接收表面上形成的钝化介电层下方形成抗反射涂层(ARC)之后进行这种UV固化。在增加饱和电流密度之后，对所述抗反射涂层进行热退火。
在一个实施例中，增加界面处的饱和电流密度包括将所述抗反射涂层暴露于波长大约在250纳米至450纳米范围内的紫外辐射，持续时间大约在1秒至1天的范围内。在一个实施例中，对所述抗反射涂层进行热退火包括使用例如但不限于一种工艺，在大约200摄氏度至500摄氏度范围内的温度下加热：形成气体退火工艺、快速热退火工艺、红外加热工艺、炉加热工艺或激光退火工艺。
再次参见图1F、3和4，在一个实施例中，太阳能电池包括硅基板光接收表面上的钝化介电层108。在所述钝化介电层下方设置有抗反射涂层(ARC)119。所述抗反射涂层119是经过紫外辐射固化和热退火的抗反射涂层。在一个此类实施例中，所述太阳能电池还包括设置在所述钝化介电层108上的中间材料层110。在一个具体实施例中，所述中间材料层110是例如但不限于N型微晶硅层、N型多晶硅层、非晶硅层、富硅氮化硅层或III-V族材料层(如GaP、AlGaP、GaAs、InGaAs、GaN或AlGaN)的层，并且所述抗反射涂层119设置在所述中间材料层110上。在一个实施例中，所述中间材料层110是经过紫外辐射固化和热退火的层或层叠堆。在一个实施例中，所述钝化介电层108是经过紫外辐射固化和热退火的钝化介电层。
虽然参考上述实施例具体描述了某些材料，但是在此类实施例中，可用其他材料来容易地取代其中的一些材料，这些实施例仍然在本公开实施例的精神和范围内。例如，在一个实施例中，可使用不同材料的基板，诸如III-V族材料的基板，来代替硅基板。此外，应当理解，在针对太阳能电池背表面上的发射极区具体描述N+型和随后P+型掺杂的顺序的情况下，设想的其他实施例包括相反的导电类型顺序，分别为例如P+型和随后N+型掺杂。另外，虽然主要提及背接触太阳能电池布置，但应当理解，本文所述的方法也可应用于前接触电极太阳能电池或双面架构。还应当理解，任何这种太阳能电池的正表面和背表面可以受益于UV固化工艺。在其他实施例中，上述方法可适用于太阳能电池以外的制造。例如，发光二极管(LED)的制造可受益于本文所述的方法。
此外，在一个实施例中，集群等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工具可用于在工艺工具中单程将上文所述的工艺操作中的许多操作加以组合。例如，在一个此类实施例中，最多四项不同的PECVD操作和一项UV暴露和/或RTP操作可在集群工具中单程进行。PECVD操作可以包括一个或多个层的沉积，例如上述钝化介电层、中间材料层和抗反射涂层中的一个或多个。
由此，已公开了使用太阳能电池光接收表面的UV固化制造太阳能电池的方法，以及所得的太阳能电池。
尽管上面已经描述了具体实施例，但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施例，这些实施例也并非旨在限制本公开的范围。在本公开中所提供的特征的例子旨在为例证性的而非限制性的，除非另有说明。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。
本公开的范围包括本文所(明示或暗示)公开的任何特征或特征组合，或其任何概括，不管其是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此，可以在本申请(或要求其优先权的申请)的审查过程期间针对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地讲，参考所附权利要求书，来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合，来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合，而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。

Claims (19)

1.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：
在硅基板的光接收表面上形成钝化介电层；
在所述钝化介电层下形成抗反射涂层；
将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射；
在形成所述抗反射涂层之后并且在将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射之前，在大约200摄氏度至500摄氏度的范围内的温度下加热；以及
在将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射之后，对所述抗反射涂层进行热退火。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射包括将所述抗反射涂层暴露于波长在大约250纳米至450纳米范围内的光。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射包括持续暴露的时间在大约1秒至1天范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其中对所述抗反射涂层进行热退火包括在大约200摄氏度至500摄氏度范围内的温度下加热。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述加热包括使用选自包含以下工艺的组的工艺：形成气体退火工艺、快速热退火工艺、红外加热工艺、炉加热工艺、激光退火工艺。
6.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述钝化介电层包括在所述硅基板的光接收表面上形成热氧化硅层，并且其中所述硅基板是N型单晶硅基板。
7.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述钝化介电层包括通过原子层沉积形成所述钝化介电层，所述钝化介电层选自包含氧化硅的组。
8.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述抗反射涂层包括形成氮化硅层。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：在形成所述钝化介电层之后，在所述钝化介电层上形成N型微晶或多晶硅层，其中在所述N型微晶或多晶硅层上形成所述抗反射涂层。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在形成所述钝化介电层之后，在所述钝化介电层上形成中间材料层，所述中间材料层选自包含以下层的组：非晶硅层、富硅氮化硅层和III-V族材料层，其中在所述中间材料层上形成所述抗反射涂层。
11.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述抗反射涂层包括形成其中具有氢的所述抗反射涂层，所述方法还包括：
从所述抗反射涂层中去除所述氢的至少部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述抗反射涂层的所述热退火期间，从所述抗反射涂层中去除所述氢的所述部分。
13.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：
在硅基板的光接收表面上形成钝化介电层；
在所述钝化介电层下形成抗反射涂层；
增加所述硅基板的所述光接收表面处的界面处的饱和电流密度，其中增加所述界面处的所述饱和电流密度包括将所述抗反射涂层暴露于波长在大约250纳米至450纳米范围内且持续时间在大约1秒至1天范围内的紫外辐射；
在形成所述抗反射涂层之后并且在将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射之前，在大约200摄氏度至500摄氏度的范围内的温度下加热；以及
在增加所述饱和电流密度之后，对所述抗反射涂层进行热退火。
14.根据权利要求13所述的方法，其中对所述抗反射涂层进行热退火包括使用选自包含以下工艺的组的工艺，在大约200摄氏度至500摄氏度范围内的温度下加热：形成气体退火工艺、快速热退火工艺、红外加热工艺、炉加热工艺、激光退火工艺。
15.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：
在N型单晶硅基板的光接收表面上形成热氧化硅层；
在所述热氧化硅层下形成抗反射涂层；
增加所述硅基板的所述光接收表面的界面处的饱和电流密度，其中增加所述界面处的所述饱和电流密度包括将所述抗反射涂层暴露于波长在大约250纳米至450纳米范围内且持续时间在约1秒至1天范围内的紫外辐射；
在形成所述抗反射涂层之后并且在将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射之前，在大约200摄氏度至500摄氏度的范围内的温度下加热；以及
在增加所述饱和电流密度之后，对所述抗反射涂层进行热退火。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抗反射涂层包括氢。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述抗反射涂层暴露于紫外辐射以及对所述抗反射涂层进行热退火减少了所述抗反射涂层与所述钝化介电层之间的界面处的氢键。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，暴露于紫外辐射的所述抗反射涂层包括氮化硅、氧化铝或氧化铟锡。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钝化介电层包括氧化物。
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