專利名稱：包括晶體硅襯底的表面制備的光伏電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造至少一個光伏電池的方法，包括以下相繼步驟-各向異性蝕刻晶體硅襯底的表面；以及-各向同性蝕刻處理所述表面，所述處理包括形成氧化硅和去除所述氧化硅。
背景技術(shù)：
光伏電池由多層疊層制成，這使得可將接收的光子直接轉(zhuǎn)換成電信號。例如，這種光伏電池可以是光伏異質(zhì)結(jié)電池。具體地，所述異質(zhì)結(jié)由具有給定摻雜類型(η型或P型)的晶體硅襯底和具有與襯底相反的類型的非晶硅層形成。此外，中間層(稱為“鈍化”層)通常布置在形成異質(zhì)結(jié)的兩個元件之間，以改善異質(zhì)結(jié)的界面特性，進(jìn)而 改善轉(zhuǎn)換效率。如專利申請US2001/0029978中所述，此中間層一般是本征非晶硅層。作為示例，圖I示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光伏異質(zhì)結(jié)電池的具體實施例，如專利申請US2001/0029978中所述。光伏異質(zhì)結(jié)電池包括晶體硅襯底1，例如，晶體硅襯底I為η型摻雜的并且包括前面Ia,前面Ia均勻且順次覆蓋有-本征非晶硅層2，-非晶硅層3，例如，P型摻雜的非晶硅層3，以與襯底I形成異質(zhì)結(jié)，-電極4，例如，由氧化銦錫(或ΙΤ0)制成，以及-集流體5,例如呈梳狀形式。此外，襯底I的前面Ia被織構(gòu)化(或結(jié)構(gòu)化)，以增加電池的光學(xué)限制(opticalconfinement)。在圖I中，襯底I的背面Ib是平坦的并且覆蓋有電極6。然而，在其它情況下，背面Ib可以被織構(gòu)化并且覆蓋有多層疊層，如圖2中所示。因此，在此實施例中，襯底I的背面Ib均勻且順次覆蓋有-本征非晶硅層7，-非晶硅層8，例如極重η型摻雜的，-電極9，例如由ITO制成，以及_集流體10,呈梳狀形式。因此，諸如圖I和圖2所示的光伏異質(zhì)結(jié)電池的光伏電池需要在至少一個面被織構(gòu)化的襯底上均勻沉積多個超精細(xì)的層(從約幾納米至幾十納米)。薄層的均勻沉積(也稱為保形沉積)應(yīng)理解為厚度實質(zhì)上不變的薄層的沉積，以遵循其上沉積有薄層的面的形貌。然而，在至少一個面上織構(gòu)化襯底的步驟不便于這些層的良好保形(或者均勻分布)。此外，在光伏電池的領(lǐng)域中，通常是將襯底的至少一個面織構(gòu)化為金字塔的形式，如圖I和圖2所示。然而，獲得的金字塔的側(cè)面通常非常粗糙，并且金字塔的頂和谷是陡峭的(曲率半徑<30nm)，這不利于順次沉積在織構(gòu)化面上的層的良好保形。一般而言，通過采用堿性溶液的各向異性蝕刻的至少一個步驟有利地執(zhí)行織構(gòu)化，所述堿性溶液例如為氫氧化鉀或者氫氧化鈉(NaOH)。為了限制粗糙現(xiàn)象，還提出了將諸如異丙醇(IPA)的活性界面劑(active interface agent)添加到堿性溶液中。作為示例，在專利申請US2001/0029978中，襯底I的織構(gòu)化是通過清洗其表面，然后將清洗的襯底浸入可能添加了異丙醇(IPA)的諸如NaOH的堿性溶液中，以執(zhí)行所述各向異性蝕刻。為了避免由于各向異性蝕刻引起的某些問題，專利申請US2001/0029978還提出在各向異性蝕刻的步驟之后執(zhí)行圓化步驟，所述圓化步驟使各向異性蝕刻步驟期間形成的兩個金字塔之間的區(qū)域(圖I中的區(qū)域“b”)圓化。為此，在進(jìn)行各向同性蝕刻步驟(通過將襯底浸入到包含1:20的比例的氫氟酸(HF)和硝酸(HNO3)的水性溶液中約30秒)之前，對襯底執(zhí)行一系列的清洗步驟。于是，對襯底執(zhí)行清洗步驟(去離子水(也稱為水DI )，然后HF+水，然后水DI)。有此，利用HF和HNO3的混合物的各向同性蝕刻的步驟允許由于硝酸的氧化作用而以已知的方式形成氧化硅，以及由于氫氟酸的侵蝕作用而 通過蝕刻工藝去除所述氧化硅。根據(jù)專利申請US2001/0029978中提及的可替換方案，水性混合物也可以包含CH3COOH。然而，在專利申請US2001/0029978中提出的濕法各向同性蝕刻太重(大約2μ或更大)。從而，使得不能獲得納米級的平滑的金字塔側(cè)面，也不能圓化金字塔的頂。在專利申請US2001/0029978中，還提出以采用氣體耦合體(gas couple)CF3/02的干法蝕刻取代利用HF和HNO3的濕法各向同性蝕刻。然而，這種蝕刻操作通過在表面上甚至在表面下產(chǎn)生晶體干擾而破壞這樣處理的表面質(zhì)量，從而導(dǎo)致鈍化的問題。在專利申請W0-A-2009/120631中，光伏電池的制造包括表面織構(gòu)化的步驟，以形成例如具有金字塔形式的圖案。此外，在專利申請W0-A-2009/120631中所述的方法也可包括蝕刻操作之后的后清洗步驟，所述后清洗步驟通過表面氧化操作來執(zhí)行。通過浸入液體溶液(諸如包含Ippm至30ppm之間的臭氧以及可選的1%體積的HCl的去離子水浴)，化學(xué)地執(zhí)行氧化操作。此化學(xué)氧化操作于是產(chǎn)生非常精細(xì)的氧化物，其厚度在要處理的織構(gòu)化表面上是不均勻的。通過蝕刻這種氧化物的去除足以清潔表面，但是仍然不足以使織構(gòu)平滑化，使織構(gòu)平滑化的目的是圓化或者軟化織構(gòu)角度。這就是專利申請W0-A-2009/120631中在需要圓化或者軟化獲得的織構(gòu)的角度時，在此后清洗步驟之前特別地執(zhí)行特定的平滑化步驟的原因。如在專利申請US2001/0029978中，此可能的平滑化步驟通過濕法工藝來執(zhí)行，具有上述的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出用于制造至少一個光伏電池的方法的各向同性蝕刻處理，相比于現(xiàn)有技術(shù)中提出的各向同性蝕刻處理，該各向同性蝕刻處理使得能夠改善晶體硅襯底的表面的質(zhì)量，一旦該表面被各向異性蝕刻過。具體而言，對于以金字塔形式織構(gòu)化的襯底表面，本發(fā)明的目的是使頂和兩個金字塔之間的區(qū)域圓化，以及使所述金字塔的側(cè)面平滑。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過一種制造至少一個光伏電池的方法實現(xiàn)，所述方法包括以下相繼步驟-各向異性蝕刻晶體硅襯底的表面，以及-各向同性蝕刻處理所述表面，所述處理包括形成氧化硅和去除所述氧化硅，
其特征在于，所述表面的各向同性蝕刻處理包括兩個相繼操作，分別在于通過熱活化干氧化在所述襯底的所述表面上形成厚度在2nm至500nm之間的氧化硅薄膜以及去除所述氧化硅薄膜。根據(jù)本發(fā)明的開發(fā)，所述兩個相繼步驟構(gòu)成在各向同性蝕刻處理期間重復(fù)至少一次的操作循環(huán)。


本發(fā)明的其它優(yōu)點和特性將從以下具體實施例的說明而更為清楚，具體實施例作為非限制性示例給出并且在附圖中示出，在附圖中-圖I和圖2分別以示意圖和截面圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光伏電池的第一和第二實施例；
-圖3至圖9示出根據(jù)本發(fā)明的制造至少一個光伏電池的具體方法的不同步驟；-圖10至圖15示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的替換方案。
具體實施例方式圖3至圖9中示出了至少一個光伏電池的具體實施例的各個步驟，所述光伏電池例如為光伏異質(zhì)結(jié)電池。例如η摻雜的晶體硅襯底I的實質(zhì)上平坦的前面Ia被初始地經(jīng)受各向異性蝕刻操作。具體而言，在圖3和圖4中，襯底I的前面Ia的各向異性蝕刻使得能夠以金字塔的形式結(jié)構(gòu)化(或織構(gòu)化)前面la。例如，通過將襯底I的前面Ia浸入包含氫氧化鉀(KOH)和異丙醇(IPA)的水性各向異性蝕刻溶液中30分鐘且溫度為80°C，執(zhí)行所述蝕刻。此外，如圖3和圖4所示，當(dāng)僅織構(gòu)化襯底I的前面Ia時，背面Ib以保護(hù)掩模(例如，SiO2或者Si3N4)覆蓋，保護(hù)掩模對利用含KOH的水性溶液的各向異性蝕刻具有抗蝕性，從而保護(hù)所述背面lb。對于具有垂直于其表面取向的晶軸(100)的娃襯底,獲得的金字塔的側(cè)面“f” 一般與面Ia的主平面“P”(B卩，在面Ia被織構(gòu)化之前的面Ia的平面)成54. 7°的角度。此夕卜，根據(jù)水性溶液的濃度和蝕刻時間，金字塔的寬度在O. I μ m與40 μ m之間的范圍內(nèi)，并且有利地在I μ m與30 μ m之間的范圍內(nèi)。如襯底I的前面Ia的一部分的放大A所示，在各向異性蝕刻操作之后，所述面Ia的表面質(zhì)量，具體的，金字塔的側(cè)面“f”(其由圖5中的虛線示意性示出)是粗糙的，并且金字塔的頂“s”，正如兩個金字塔之間的區(qū)域“b”，是陡峭的(具體地，曲率半徑低于30nm)。為了改善各向異性蝕刻操作之后前面Ia的表面質(zhì)量，尤其是為了平滑化有利地產(chǎn)生的金字塔的側(cè)面“f”并且圓化兩個金字塔之間的稱為“b”的區(qū)域以及所述金字塔的頂峰“S”，提出執(zhí)行各向同性蝕刻處理，其包括至少兩個相繼操作，分別在于形成厚度受控的氧化硅薄膜以及去除由此形成的所述薄膜，優(yōu)選以均勻的方式進(jìn)行。此外，氧化硅薄膜的厚度在2nm至500nm之間，并且優(yōu)選至少在金字塔的側(cè)面“f”上是均勻的，有利地在所有處理表面上是均勻的。通過熱活化干氧化操作(S卩，通過借助非液體氧化劑氧化襯底的面，同時保持所述面處于高于環(huán)境溫度的溫度)來執(zhí)行在襯底I的前面Ia上的氧化硅薄膜的形成。所述氧化劑尤其可具有氣態(tài)形式或者包含在等離子體中。例如，所述氧化劑可以是單獨(dú)的或混合的氧氣、臭氧、水。更具體地，干氧化的熱活化在于通過施加熱預(yù)算(thermal budget)而提供能量至襯底的面，熱預(yù)算由高于環(huán)境溫度(有利地高于或等于40°C)的至少一個溫度限定。此外，這種熱預(yù)算有利地用于使得能夠獲得一種折衷，該折衷是用以產(chǎn)生氧化硅薄膜的快速且足夠高的升溫與用以避免硅襯底的表面或者體積特性劣化的不太高的最終溫度之間的折衷。事實上，形成具有特定且受控厚度的氧化硅薄膜然后將其去除，使得能夠-有力降低襯底的織構(gòu)面的表面粗糙度從而確保在與旨在直接沉積在所述襯底面上的薄層的界面處的能態(tài)密度的最小水平，-以及，圓化結(jié)構(gòu)(金字塔的頂“s”和區(qū)域“b”)的角度，使得能夠獲得后面沉積的薄層的更好保形。
此外，所述處理還使得能夠消除大部分的微粒污染，微粒污染在織構(gòu)化的硅襯底上尤為危險。更具體地，各向同性蝕刻處理能夠以各種方式執(zhí)行。具體而言，熱活化干氧化操作可以是熱氧化，即借助氣體形式或者包含在等離子體中的至少一種氧化劑并且對襯底的面施加高于環(huán)境溫度(有利地高于或等于40°C)的溫度的氧化。具體而言，施加的溫度低于1100°C。更具體地，這種操作是通過快速處理工藝，也稱為“快速熱處理工藝”或者“RTP”來執(zhí)行，從而獲得各向同性氧化。因此，干氧化操作優(yōu)選以極快升溫(例如，IOO0C /s至200°C /s之間)的方式執(zhí)行。另一方面，在此升溫結(jié)束時獲得的最終溫度優(yōu)選是適中的，從而避免破壞處理后的表面質(zhì)量以及襯底的體積特性。通過施加波長范圍在O. 15 μ m至O. 4 μ m (有利地約254nm至約185nm)的紫外線輻射也可以輔助或獲得熱活化干氧化操作。同樣地，熱活化干氧化操作也可通過例如由射頻、微波或者超高頻活化的等離子體處理而被輔助或者獲得。等離子體可以例如為諸如誘導(dǎo)等離子體(inductive plasma)或者反應(yīng)離子蝕刻(RIE)等離子體的等離子體。氧化劑可以是包含氧氣、臭氧、水蒸氣的氣體或者氣體混合物，或者氧化劑可以是另外的氧化氣體物種，單獨(dú)的或者組合的，呈分子、離子、游離基或者原子形式。氧化操作期間的總壓可以是任何類型其可以是大氣壓、亞大氣壓或者超大氣壓。也可根據(jù)總壓改變構(gòu)成氧化劑的每個物種的分壓。具體而言，每個物種的分壓可以根據(jù)所需的氧化速率而調(diào)整。根據(jù)第一示例，氧化操作可以是在約400°C的溫度利用氧氣和臭氧(具體地，O3相對于O2為3%至4%)的氣體混合物執(zhí)行的熱氧化。這種操作使得能夠獲得氧化硅薄膜，氧化硅薄膜具有足夠的厚度以改善表面質(zhì)量，一旦所述膜被去除?？梢杂欣剡x擇高于IOnm的厚度，其例如可在450°C的溫度3小時的期間獲得。通過升高溫度和/或增加處理時間可獲得更大的厚度。例如，可在550°C的溫度4小時的期間獲得25nm的氧化硅膜。為了增加各向同性蝕刻處理的操作期間產(chǎn)生的氧化硅膜的厚度，也可以重復(fù)執(zhí)行由相繼的氧化和去除操作形成的操作循環(huán)，如后面將詳細(xì)說明的。相比于在相同的溫度下僅利用氧氣進(jìn)行氧化獲得的膜，氧化硅的厚度乘以四。根據(jù)第二示例，氧化操作可以是在700°C與800°C之間由UV射線輔助在氧氣和臭氧(O3相對于O2約為2ppm)的氣體混合物中執(zhí)行的熱氧化。這種操作使得能夠獲得氧化硅薄膜，一旦所述膜被去除，所述氧化硅薄膜具有足夠的厚度以改善表面質(zhì)量。相比于通過僅利用氧氣的氧化獲得的膜，氧化硅的厚度增加50%至100%。產(chǎn)生的氧化硅膜的厚度有利地選擇為高于10nm。例如,在800°C氧化140分鐘,可獲得大約25nm厚度的氧化娃膜。對于相同的時間，在900 0C獲得60nm厚度的膜，在700 °C獲得5nm厚度的膜。在各向同性蝕刻處理的操作期間產(chǎn)生的氧化硅的厚度也可以通過由氧化和去除操作形成的操作循環(huán)而增加，如后面將詳細(xì)說明的。根據(jù)第三示例，氧化操作可以是通過由微波(2. 45GHz)活化且由DC磁控管極化(100V)輔助以及氧氣分壓為約IOOmT的等離子體處理獲得的氧化。在此情況下，在一個小時的氧化期間，在其表面溫度保持在約600°C的硅板的表面上形成的氧化物薄膜具有約400nm的厚度。直接在氧化操作之后，可執(zhí)行去除氧化硅薄膜的操作 ，通過干法(例如，通過反應(yīng)離子蝕刻(RIE))或者通過濕法(例如，通過將襯底I的面Ia浸入到包含鹽酸(HCl)和氫氟酸(HF )的液體溶液，可以是緩沖的(BHF ))來執(zhí)行。去除操作也可以通過在還原介質(zhì)中的處理來執(zhí)行，例如通過在氫的氣氛下執(zhí)行熱處理。去除步驟的這些示例已知為均勻的去除步驟，即，在表面下方以恒定的去除速率去除，而不管織構(gòu)。此外，有利地，兩個相繼操作構(gòu)成一個操作循環(huán)，該操作循環(huán)可重復(fù)執(zhí)行至少一次。這種重復(fù)尤其在形成約2nm的厚度的氧化硅薄膜時可以是有利的。氧化和去除氧化硅薄膜的兩個相繼操作的重復(fù)使得能夠最佳化所述方法，并且尤其能夠節(jié)約時間。另外，在此實施例中，在各向同性蝕刻處理期間形成的氧化硅的總厚度(或者累積厚度)有利地高于10nm，并且優(yōu)選高于20nm。在本實施例中，氧化硅的總厚度理解為在處理期間相繼形成的氧化硅薄膜的厚度總和，更準(zhǔn)確地其對應(yīng)于各個相繼氧化操作全體在假定其不會被去除操作中斷的情況下形成的氧化硅膜的厚度。如果操作循環(huán)不需要重復(fù)，在處理的單次熱活化干氧化操作期間形成的氧化硅薄膜的厚度也有利地高于10nm，并且優(yōu)選高于20nm。通過類推可以說出同樣在此情況下各向同性蝕刻處理期間形成的氧化硅的總厚度。通過平滑化金字塔的側(cè)面并且通過不僅改變金字塔的頂?shù)膸缀涡螤疃腋淖兘鹱炙g的區(qū)域的幾何形狀，執(zhí)行一次或者多次操作循環(huán)涉及非常少的硅蝕刻，而使織構(gòu)的光學(xué)抑制保持在非常良好的水平。例如，在圖6和圖8中示出了襯底I的面Ia的各向同性蝕刻處理。圖6中的箭頭F表示在襯底I的面Ia上形成氧化硅薄膜11并且使金字塔的頂“s”和金字塔之間的谷區(qū)域“b”圓化的熱活化干氧化操作。一旦完成操作，就去除氧化硅薄膜11 (圖7)。圖8中所示的放大A’示出一旦薄膜11被去除，金字塔的頂“s”和金字塔之間的谷區(qū)域“b”的這種圓化以及側(cè)面“f”的平滑化(圖8中以實線示出)。然后，如圖9所示，各向同性蝕刻操作之后，可以在所述表面上形成多層疊層，多層疊層順次包括-在圖9中形成鈍化層的本征非晶硅薄層2，-非晶硅薄層4，其摻雜類型與晶體硅襯底的摻雜類型相反，-電極4，以及-集流體5。
此外，晶體硅襯底I的前面Ia可以在各向同性蝕刻處理之后和形成多層疊層之前經(jīng)受至少一個清洗步驟和一個干燥步驟。因此，作為示例，襯底I的面Ia可以經(jīng)受利用低HF含量的氫氟酸和鹽酸(HF/HC1)的混合物的處理，從而避免新的表面污染。清洗處理也可以利用氫氟酸(HF)蒸氣執(zhí)行,然后利用不具有游離氧(free oxygen)的脫氧水(deaeratedwater)與HCl的混合物進(jìn)行清洗工藝，從而避免氧氣對表面的任何污染。此污染可能涉及對于表面的良好鈍化不利的天然氧化物的過早形成。此外，隨后可進(jìn)行干燥操作，從而避免金字塔上的任何污染沉積。例如，可利用蒸發(fā)的異丙醇(IPA)，或者在具有弱表面張力的液體中，或者通過浸入諸如脫氧水的液體溶液中然后浸入(優(yōu)選加熱的)IPA溶液中,執(zhí)行干燥操作。有利地，例如，在干燥工藝之后，則通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)執(zhí)行多層疊層的形成達(dá)到半個小時，而不降低獲得的光伏電池的輸出。如在圖I和圖2所示的實施例中，襯底I的背面Ib可有利地被至少一個薄層覆蓋。例如，其可被諸如圖I中所示的電極6或者諸如圖2所示的多層疊層所覆蓋。此外，本發(fā)明不限于上述實施例，尤其是關(guān)于襯底I以及非晶硅層3和8的摻雜類型。因此，本發(fā)明不限于包括η型摻雜的晶體硅襯底以及分別為P型摻雜和η型摻雜的非 晶硅層3和8的實施例。非晶硅層3具有與襯底I的摻雜類型相反的摻雜類型，從而形成光伏電池的異質(zhì)結(jié)，而在襯底I的背面Ib的側(cè)面上的非晶硅層8具體地具有與襯底的摻雜類型相同的摻雜類型。此外，薄層3和8也可以由微晶硅制成而不是由非晶硅制成。同樣地，上述實施例示出了襯底I的前面Ia的各向異性蝕刻和各向同性蝕刻處理。然而，這些蝕刻不僅可在襯底I的前面Ia上使用，而且可在襯底I的背面Ib上使用，或者甚至在除了襯底I的前面Ia之外還在襯底I的背面Ib上使用。在這種情況下，背面Ib上的多層疊層的非晶硅或微晶硅薄層8具有與晶體硅襯底I的摻雜類型相同的摻雜類型。另外，根據(jù)實施例的可替換方案，在各向異性蝕刻步驟與各向同性蝕刻處理之間，可以執(zhí)行材料層的沉積步驟，所述材料層的本性和/或晶體結(jié)構(gòu)和/或形貌不同于襯底I的本性和/或晶體結(jié)構(gòu)和/或形貌。這樣的層可以通過非晶硅或多晶硅形成，或者通過氧化硅或具有高介電常數(shù)(高k)的氧化物(諸如HfO2或Al2O3或ZrO2)形成。例如，其可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)在適當(dāng)?shù)臏囟认?例如，100°C至800°C)沉積。因此，作為示例，在圖10至圖12中，在各向異性蝕刻步驟與各向同性蝕刻處理之間，由非晶或多晶硅形成的層12a沉積到襯底I的前面Ia上。在此情況下，熱活化干氧化操作使得能夠在氧化襯底的其上沉積有所述層12的面Ia的同時氧化硅層12a，以形成氧化硅薄膜11。在圖13至圖15中，一旦所述面被織構(gòu)化，由氧化硅形成的層12b沉積到襯底I的前面Ia上。在此情況下，熱活化干氧化操作使得能夠穿過層12b氧化襯底I的前面，從而在襯底I與層12b之間形成氧化硅薄膜11。在所有的情況下并且如圖12和圖15所示，在去除氧化硅薄膜11的操作期間去除層12a或12b。此外，此層12a或12b必須足夠厚，例如約上百個納米。這旨在支持通過各向同性蝕刻處理的表面的表面質(zhì)量的改善。具體而言，在此層的沉積期間，在金字塔的頂峰“s”以及在金字塔之間的區(qū)域“b”中形成圓化。因此，能夠區(qū)分側(cè)面“f”的氧化與區(qū)域“b”和頂“s”相對于金字塔的側(cè)面“f”的氧化，改善側(cè)面“f”的平滑化以及區(qū)域“b”和頂“s”的圓化。
作為示例，初始具有垂直于其表面取向的晶軸〈100〉的襯底被織構(gòu)化，從而在表面上形成具有頂“s”的金字塔和金字塔之間的谷“b”，每個金字塔具有典型為30nm的平均曲率半徑。其可以是襯底。在從500°C至620°C的溫度范圍內(nèi)，通過LPCVD在所述表面上沉積厚度約為IOOnm的硅層12a。如此沉積的硅則為非晶或多晶的。此外，根據(jù)需要，此層12a可以被摻雜。應(yīng)注意，在沉積層12a之后，層12a形成的頂“s”和谷“b”被圓化。此圓化使得能夠獲得符合金字塔的谷的約200nm的曲率半徑。此外，根據(jù)用戶的需要，能夠依據(jù)所需的曲率半徑調(diào)整層12a的厚度。然后，此層被熱氧化，例如通過在950°C的蒸汽(“蒸汽模式”)下的氧化而消耗其所有厚度。在氧化期間，硅層12a的表面上的圓化的存在誘導(dǎo)初始硅襯底的表面上的圓化，該圓化在金字塔的頂和谷處具有符合金字塔之間的谷的約200nm至300nm的曲率半徑。在氧化去除之后，維持此圓化形式。根據(jù)另一個實施例的可替換方案，圖9中由本征非晶硅薄層2形成的鈍化層可以至少由在預(yù)先通過各向同性蝕刻處理的襯底的表面上直接沉積的晶體氧化硅薄層形成。所述晶體氧化硅薄層有利地通過襯底(I)的表面的游離基表面氧化(例如借助從氧氣和/或臭氧和/或水所獲得的氧化游離基)而獲得，并且其沒有被去除。所述晶體氧化硅薄層有利 地具有低于或者等于2nm的厚度，并且其可以被非晶氧化硅覆蓋。作為示例，襯底I的表面部分的氧化可以通過氧氣和160nm至400nm的波長范圍內(nèi)的紫外線輻射來執(zhí)行。例如，采用的紫外線輻射的波長為約185nm至約254nm。在此具體實施例中，在紫外線輻射的作用之下，氧氣分解成游離基O和臭氧，并且所述游離基是硅的表面氧化并且至少形成晶體氧化娃薄層。此外，在另一個實施例的可替換方案中，鈍化層可通過晶體氧化硅薄層以及本征非晶硅薄層形成，所述薄層沉積在晶體氧化硅薄層與非晶或微晶硅薄層之間。最后，上述實施例涉及光伏異質(zhì)結(jié)電池。然而，在這些不同實施例中披露的各向同性蝕刻處理可應(yīng)用于預(yù)先經(jīng)受了各向異性蝕刻步驟的晶體硅襯底的表面，以制造任何類型的光伏電池，尤其是制造光伏異質(zhì)結(jié)電池。
權(quán)利要求
1.制造至少一個光伏電池的方法，包括以下相繼步驟 -各向異性蝕刻晶體娃襯底(I)的表面(la, Ib),以及 -所述表面(la, Ib)的各向同性蝕刻處理，所述處理包括形成氧化硅和去除所述氧化硅， 其特征在于，所述表面(I)的各向同性蝕刻處理包括兩個相繼操作，分別在于通過熱活化干氧化在所述襯底(I)的所述 表面(la, Ib)上形成厚度范圍在2nm至500nm之間的氧化硅薄膜(11)以及去除所述氧化硅薄膜(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述熱活化干氧化操作包括對所述襯底(I)的所述表面(la，Ib)施加高于環(huán)境溫度的溫度以及采用氣體形式或者包含在等離子體中的氧化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述熱活化干氧化操作包括對所述襯底(I)的所述表面(la,Ib)施加紫外線輻射。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述熱活化干氧化操作包括由微波、射頻或者超高頻活化的等離子體處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4的任一項所述的方法，其特征在于所述去除所述氧化硅薄膜(II)的操作通過干法執(zhí)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4的任一項所述的方法，其特征在于所述去除所述氧化硅薄膜(11)的操作通過濕法執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4的任一項所述的方法，其特征在于所述去除所述氧化硅薄膜(11)的操作通過在還原介質(zhì)中的處理執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7的任一項所述的方法，其特征在于所述兩個相繼操作構(gòu)成一個操作循環(huán)，所述操作循環(huán)在所述各向同性蝕刻處理期間重復(fù)至少一次。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8的任一項所述的方法，其特征在于在所述各向同性蝕刻處理期間形成的所述氧化硅具有高于IOnm的總厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9的任一項所述的方法，其特征在于一旦所述表面被各向同性蝕刻處理，所述襯底(I)的所述表面(la，lb)至少部分地被多層疊層所覆蓋，所述多層疊層順次包括 -鈍化層(2)， -非晶或微晶硅薄層(3，8)，具有預(yù)定摻雜類型， -電極(4)，以及 -集流體(5)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述非晶或微晶硅薄層(3)的摻雜類型與所述晶體硅襯底(I)的摻雜類型相反。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述非晶或微晶硅薄層(8)的摻雜類型與所述晶體硅襯底(I)的摻雜類型相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12的任一項所述的方法，其特征在于所述方法包括沉積層(12a，12b)的步驟，所述層(12a，12b)的形成材料的本性和/或晶體結(jié)構(gòu)和/或形貌不同于所述襯底(I)的本性和/或晶體結(jié)構(gòu)和/或形貌，所述步驟在所述表面(la，lb)的所述各向異性蝕刻與所述各向同性蝕刻處理之間執(zhí)行，并且所述層在去除所述氧化硅薄膜(11)的操作期間被去除。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13的任一項所述的方法，其特征在于所述鈍化層(2)由至少一個本征非晶硅薄層(2)形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14的任一項所述的方法，其特征在于所述鈍化層(2)由至少一個晶體氧化硅薄層形成，所述晶體氧化硅薄層與所述襯底(I)的所述表面(la, Ib)直接接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造至少一個光伏電池的方法，所述方法相繼地包括各向異性蝕刻晶體硅襯底(1)的表面(1a)以及借助各向同性蝕刻處理所述表面(1a)。借助各向同性蝕刻的處理包括至少兩個相繼操作，所述操作分別涉及形成具有10nm與500nm之間的受控平均厚度的氧化硅薄膜(11)，以及去除該有此形成的薄膜。涉及在襯底(1)的表面(1a)上形成氧化硅薄膜(11)的操作借助熱活化干氧化執(zhí)行。這種方法使得能夠改善襯底(1)的表面(1a)的表面條件，一旦該表面被各向異性蝕刻過。
文檔編號H01L31/075GK102725869SQ201180007626
公開日2012年10月10日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者H.莫里塞厄, P.穆爾, P-J.里貝農(nóng) 申請人:原子能和代替能源委員會