[发明专利]用于减少太阳能电池的光致衰退的方法及设备

说明书

技术领域

本发明是有关用于处理太阳能电池晶圆的设备及方法，并且更特别是有关用于减少光致衰退(LightInducedDegradation)(在此称为LID)的系统，其是在金属化烧结之前或是之后，通过硼或是一含硼的化合物或成分已经被施加到的被加热的(多个)晶圆表面(也以钝化(passivating)的硼被施加到一晶圆的至少一表面著称)的高强度的全光谱的光辐射(High-Intensityfull-spectrumLightRadiation)(在此称为HILR)的使用。该晶圆表面的HILR处理可以在一高强度的光区域(High-IntensityLightZone)(在此称为HILZ)中，在环境大气中、或者较佳的是在一例如是一种在一氮载体气体中包括从2到90％H₂的成形气体(forminggas)的受控的大气中，在大量(批次)处理中或是在一连续的生产线中加以完成。该HILR/热处理是在该HILZ中，在从约100℃到约350℃的范围中的温度下加以达成。该HILR是经由一例如是发光电浆(LightEmittingPlasma，LEP)或氙灯源的增强型光源(EnhancedLightSource)(在此称为ELS)而被施加，其较佳的是被容置在一包含至少一ELS的模组中，并且在该晶圆表面处产生从3到10Sol(Sun)的全光谱的辐射(可见光、IR及UV)，并且可以是连续的或是断续的。一或多个ELS模组可被用在一生产线系统中的个别的位置处、或是可以在该生产线设备系统中被设置成彼此相邻的，而为在一连续的区域(亦即，该HILZ)中被排列的一系列的ELS模组。该HILR/热处理的HILZ接着可以是一温度受控的加热区域，其是作用以在卸下以用于进一步的制造步骤来将其聚集成为太阳能板之前，先退火该些经处理的晶圆。

背景技术

太阳能板是包含多个太阳能电池，其是包括电连接成一阵列的太阳能晶圆，该阵列是接着被密封在玻璃片之间。目前高效率的太阳能板是具有一个20-22％电池效率(太阳能转换成电力)的数量级的最初的输出，但是在约2周之后，其下降超过10％而变成为一个17-18％的典型范围。然而，在美国制造的普通的太阳能板是具有峰值最初在13％左右的效率，并且在被投入服务使用之后下降成远低于该值。此效率的下降现象被称为光致衰退(LID)。尽管并未精确地知道该机制，但是研究是指出硼含量与LID的相关性，假定的是具有不确定的经验化学式的硼-氧复合物(BOC)是在曝露到太阳光之际被形成在该些晶圆中。这些在硅中的复合物是大致被描述特征为由于制造后的在服务使用中曝露到光所造成的B_sO_2i。

在最高的最初太阳能电池转换效率中的是掺杂硼的磁性柴氏法(MagneticCzochralski，MCz)硅晶圆。通常，硼是被掺杂到硅表面中，该硅表面之后是由于将其涂覆(印刷)含银化合物的膏，而接着在一金属化炉中被烧制以形成银背面接触层，而变成背面接触表面。然而，该金属化在几天至数周的服务之后并未避免硼的LID，此导致效率的下降。到目前为止，尚未有用于防止太阳能电池的硼-氧复合物LID的制程、也没有用于其永久的再生回到原始的效率的制程。

非晶硅(α-Si)晶圆在其使用中的使用寿命的前6个月是遭受到数量级10-15％的LID。晶态硅(c-Si)晶圆是遭受到数量级3-7％的LID。在α-Si中，LID也以史坦伯-劳斯基效应(Staebler-Wronskieffect,SWE)著称的，其可以在约6个月的曝露到太阳光的使用中的服务之后稳定化在较低的太阳能转换效率(SCE)位准。在单晶态硅电池中，该LID效应的主要原因是一重组活性的硼-氧复合物。这些复合物影响到载子的寿命(该些载子再结合所在的速率)。在晶圆中B-O复合物(BOC)越多，则载子再结合越快，此是降低输出。实验已经报告太阳能电池晶圆曝露到在1Sol强度的光数小时，以尝试降低LID效应。此种曝光的实验尚未应用至产业的线上式晶圆处理炉系统。迄今为止，该些结果尚未是满足需要的。

在太阳能晶圆处理领域中，产生并不会在安装为太阳能晶圆以作为被投入在现场服务的太阳能板中的电池的后呈现效率劣化(LID)、或是呈现LID的量或速率的显著减低的晶圆有着未解决的需求。此外，任何可以降低或避免LID、或是处理该晶圆以在金属化之后将其再生回到一稳定的最初的效率状态的制程，都必须在能够以在经济上可行的制造速率及良率下被改型到现有的晶圆处理炉装置中的背景下来加以解决的。

发明内容