專利名稱：：用于生產(chǎn)衰減lid現(xiàn)象的太陽能電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)對LID(“光致衰退”)現(xiàn)象敏感度低的光電池，LID即當(dāng)電池第一次曝露于光時(shí)產(chǎn)生的光伏轉(zhuǎn)換效率的衰退。
背景技術(shù)：
：光伏技術(shù)發(fā)展的一個(gè)目標(biāo)是降低制造成本并結(jié)合著提高效率。由于硅襯底代表著大約40%的電池成本，因此研究針對著光伏質(zhì)量的硅的低成本生產(chǎn)線的發(fā)展，光伏質(zhì)量即處于在電子工業(yè)中使用的極高質(zhì)量的硅(電子產(chǎn)品質(zhì)量的高純度硅)與在冶金工業(yè)中使用的質(zhì)量要求較低的硅(冶金質(zhì)量的硅)之間的質(zhì)量。因此光伏質(zhì)量的晶體(單晶或多晶)硅在金屬雜質(zhì)(鈷、銅、鐵等等)中、在摻雜雜質(zhì)(例如磷、砷和硼)以及在氧方面，比在電子產(chǎn)品質(zhì)量的晶體硅中豐富。該生產(chǎn)線的主要目的為能夠生產(chǎn)并不是很貴但具有有利的轉(zhuǎn)換效率的電池。這是可行的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)線發(fā)展的條件之一。然而，眾所周知，半導(dǎo)體的電子特性(載荷子的壽命、擴(kuò)散長度)受在原子結(jié)構(gòu)中點(diǎn)缺陷或擴(kuò)展缺陷的存在的影響。具體來說，低成本的硅襯底對LID現(xiàn)象是非常敏感的，該LID現(xiàn)象與在光照下被激活的硼和氧復(fù)合物的形成是相關(guān)聯(lián)的。這些現(xiàn)象導(dǎo)致在第一次使用電池時(shí)其光伏轉(zhuǎn)換效率(在電池的輸出處提供的電功率與接收的光功率的比率)的衰退。當(dāng)在硅襯底中的氧和/或硼的水平高時(shí)，這種衰退是相當(dāng)高的，盡管其他因素也導(dǎo)致了轉(zhuǎn)換效率的衰退，例如在生產(chǎn)結(jié)束時(shí)電池的質(zhì)量(電池的初始性能越差，在光照下的衰退就越嚴(yán)重)和其他雜質(zhì)的存在(尤其是磷、碳、鋁)。標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)線使用摻雜硼的硅。尤其是，在用于光電池的低成本的硅襯底中，通常硼和氧的水平分別超過3.1O15CnT3和1017cm_3。其中的LID現(xiàn)象特別敏感，相對于曝光前的電池的轉(zhuǎn)換效率具有大約8%的轉(zhuǎn)換效率的衰退。在低成本硅生產(chǎn)線的背景下，因此出現(xiàn)了找到降低該衰退程度的解決方案的必要?，F(xiàn)已提出了各種技術(shù)。尤其是，已經(jīng)提出了在350°C到500°C之間的退火以俘獲熱施主形式的氧，例如在JanSchmidt和KarstenBothe的文章"Structureandtransformationofthemetastableboron—andoxygen-relateddefectcenterincrystallinesilicon"(publicationdu22janvier2004-PhysicalReview,B69,024107:1-8)(“亞穩(wěn)態(tài)硼的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換和以晶體硅為中心的氧相關(guān)缺陷”(2004年I月22日公開一物理綜述，B69,024107:1-8))的B部分“Longtermannealingatlowtemperature”(“在低溫的長時(shí)間退火”)中所描述的。然而，相關(guān)聯(lián)的動(dòng)力學(xué)是非常緩慢的，其與用于大量生產(chǎn)的低成本生產(chǎn)線是不匹配的。應(yīng)用于多晶硅的另一種解決方案使用快速退火，如在JiYounLee等人的文章〃Improvementofchargeminority-carrierlifetimeinp(boron)-typeCzochralskisiliconbyrapidthermalannealing"(ProgressinPhotovoltaics:ResearchandApplications,2001;9:417-424)(“通過快速加溫退火提高在P(硼)型切克勞斯基法生長硅中的少數(shù)載荷子的壽命”(光電壓進(jìn)展:研究與應(yīng)用，2001；9:417-424))中所描述的。該解決方案能夠引入影響材料的電特性的其他缺陷，尤其是將初始沉淀的雜質(zhì)引入解決方案。光致“再生”技術(shù)也是已知的，其存在于光照下進(jìn)行的在80°C到200°C之間的退火中，其效果將是“溶解”硼一氧缺陷。然而，實(shí)際上得到的再生效果將暫時(shí)證明:在一定時(shí)間后，轉(zhuǎn)換效率再次衰退。此外，該現(xiàn)象因太慢而無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。因此存在著真實(shí)的需要去尋找用于限制LID現(xiàn)象的技術(shù)方案，其在轉(zhuǎn)換效率上產(chǎn)生可靠并持久的效果，并且完全集成到大量生產(chǎn)的光伏生產(chǎn)線上去。這即是本發(fā)明的目的。本發(fā)明是基于對硼一氧缺陷的激活機(jī)制的更好認(rèn)識(shí)。由V.V.Voronkov和R.Falster最近發(fā)表的〃Latentcomplexesofinterstitialboronandoxygendimersasareasonfordegradationofsilicon-basedsolarcells〃-JournalofAppliedPhysicsl07,053509(2010)(“作為硅基電陽能電池的衰退原因的間隙硼和氧二聚物的潛在復(fù)合物”(應(yīng)用物理雜志107,053509(2010)))，證明了LID現(xiàn)象的主要機(jī)制，所述機(jī)制為在光照效應(yīng)下激活結(jié)合間隙硼和氧的復(fù)合物的機(jī)制。更精確地說，光照將引起B(yǎng)iOi2復(fù)合物(間隙硼加間隙氧的二聚物)的電激活。這些復(fù)合物將深度能量水平引入硅的禁帶，允許自由電荷的重新結(jié)合，這導(dǎo)致載流子壽命降低，并且因此導(dǎo)致電池的光伏轉(zhuǎn)換效率降低。關(guān)于有關(guān)在光照下激活BiOi2復(fù)合物的機(jī)制的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，可有效地參考出版物。在本發(fā)明中，試圖利用對在LID現(xiàn)象中的硼和間隙氧的主要作用的這種證明。在本發(fā)明中，試圖尋找侵蝕衰退源的上游技術(shù)方案，即以完全集成到制作不影響晶體硅(單晶或多晶)的電特性的硅化物流程的方式，防止或避免責(zé)任BiOi2復(fù)合物的激活。應(yīng)當(dāng)記起，在摻雜的晶體硅襯底中，摻雜物，并且尤其是在此處特別感興趣的硼，為在晶格中的取代位置上最重要的部分。如在前述出版物中更詳細(xì)解釋的，在硅的原子結(jié)構(gòu)中的間隙位置上硼的存在將與氧的沉淀有關(guān)。這種機(jī)制將為:在硅的結(jié)晶化期間(冷卻步驟)，氧沉淀。隨著它們的形成，氧沉淀驅(qū)逐自間隙(間隙硅)。之后這些自間隙與在被稱為驅(qū)逐機(jī)制形成的取代位置Bs上的硼原子相互作用:在間隙位置Bi上獲得硼原子。這些間隙硼通過與氧二聚物(其濃度取決于間隙氧的水平)重新結(jié)合，形成引起轉(zhuǎn)換效率衰退的重組體BiOi2復(fù)合物。本發(fā)明的目的為提供一種可以降低間隙硼和/或間隙氧的濃度的方法，以降低形成責(zé)任BiOi2復(fù)合物的可能性，并且因此降低在具有低成本晶體硅的電池中的LID現(xiàn)象的程度。
發(fā)明內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明提出一種使空隙受控注入光電池的硅襯底的原子結(jié)構(gòu)中的方法。應(yīng)當(dāng)記起，空隙是在硅的原子結(jié)構(gòu)中的空位(此處本應(yīng)是硅原子但卻什么也沒有:此位為空)?？障兜淖⑷刖哂写龠M(jìn)空隙一氧的復(fù)合物(以VO表示)的形成的技術(shù)效果。這些VO復(fù)合物為Oi原子的阱。因此該方法可以降低間隙氧Oi的水平?？障兜淖⑷刖哂薪档驮诠璧脑咏Y(jié)構(gòu)中自間隙數(shù)量的進(jìn)一步技術(shù)效果，并且因此可以限制通過驅(qū)逐形成間隙硼的過程。本發(fā)明也涉及用于由硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其特征在于其包括至少一個(gè)使空隙受控引入硅襯底的步驟。將空隙引入晶體硅的步驟包括下列步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟:硅化、滲氮、離子注入、激光輻射、將機(jī)械彎曲應(yīng)力施加在硅襯底的一個(gè)面上，并與促進(jìn)空隙形成的溫度相結(jié)口ο通過閱讀以下的參考附圖做出的具體描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯,其中:圖1示意性地表示標(biāo)準(zhǔn)光電池的結(jié)構(gòu)；以及圖2顯示利用本發(fā)明的對作為注入空隙的溫度的函數(shù)的轉(zhuǎn)換效率的衰退的限制。具體實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)光電池的方法包括將空隙受控引入晶體硅的步驟，目的在于限制LID現(xiàn)象。通過VO復(fù)合物的擴(kuò)散效應(yīng)和氧的沉淀效應(yīng)，在襯底中過度注入空隙可以降低間隙氧的水平?？障兜囊刖哂薪档妥蚤g隙水平的進(jìn)一步效果，并且因此限制了間隙硼的形成。由間隙硼和氧的二聚物的BiOi2復(fù)合物的激活產(chǎn)生的LID現(xiàn)象因此受到了限制。更具體地說，第一效果是氧單體的擴(kuò)散系數(shù)的增加。在空隙“豐富”的硅中，發(fā)生空隙一氧的復(fù)合物的形成。這些復(fù)合物由V-O表示:V表示空隙并且O表示氧單體。這些V-O復(fù)合物具有大于氧單體自身的擴(kuò)散系數(shù)。通常，間隙氧的擴(kuò)散的激活能量為2.5eV,而VO復(fù)合物的擴(kuò)散的激活能量約為1.7eV。加速氧的擴(kuò)散的現(xiàn)象可以加速氧的沉淀效應(yīng)(或簡單的凝聚效應(yīng))。該沉淀效應(yīng)在多晶硅中特別顯著，在所述多晶硅中該沉淀效應(yīng)沿?cái)U(kuò)展的結(jié)晶缺陷(位錯(cuò)、雙晶、晶界)發(fā)生，但也通過氧原子的凝聚(內(nèi)在的或在雜質(zhì)附近)在單晶硅中發(fā)生。這有助于降低間隙氧的水平，并因此降低氧的二聚物的水平。第二效果是硅的自間隙水平的降低。可以看出，自間隙促成從晶格中的替代位置上到間隙位置上的硼的通道。因此空隙的注入可以降低間隙硼的水平。這兩個(gè)效果相結(jié)合，可以限制形成BiOi2復(fù)合物的可能性，并且因此降低了其在曝露于光照的硅中的濃度。例如，對于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)流程由具有硼含量為4.1O16CnT3和初始間隙氧含量為7.1O17Cm-3的Cz(直拉)單晶硅襯底生產(chǎn)的光電池，當(dāng)使用對本領(lǐng)域技術(shù)人員有效的行為建模軟件(例如PClD軟件(“PC1D版本5:在個(gè)人計(jì)算機(jī)上建模的32比特的太陽能電池”，作者:DonaldA.Clugston和PaulA.Basore,1997年10月)),能夠預(yù)期下面的效率值:在曝露于光前為17.3%;在第一次曝露于光后為16.1%，即由于LID現(xiàn)象產(chǎn)生的效率損耗的絕對項(xiàng)為1.2%(相對項(xiàng)接近7%)。利用由相同的Cz硅襯底生產(chǎn)，具有相同初始硼和間隙氧水平，但通過包括根據(jù)本發(fā)明的空隙引入步驟的流程生產(chǎn)的光電池，通過仿真，在任意第一次曝露于光照后的轉(zhuǎn)換效率被估計(jì)為17.2%，即由于LID現(xiàn)象產(chǎn)生的效率損耗的絕對項(xiàng)僅為0.1%(相對值項(xiàng)近0.6%)=LID效應(yīng)的程度被降低了10倍。獲得的增益實(shí)際上取決于引入空隙步驟的控制參數(shù)，尤其是溫度，但也有其他的衰退因子，例如那些由包含在襯底中的金屬雜質(zhì)、硅的結(jié)晶生長模式等等引起的衰退因子。在具體描述根據(jù)本發(fā)明的空隙引入步驟之前，將回顧用于生產(chǎn)光電池的方法的主要步驟，假定最常見的包含硼的P型晶體硅的情況，其也對應(yīng)于由于較高的硼濃度而引入的LID現(xiàn)象最嚴(yán)重的情況。用于生產(chǎn)光伏太陽能電池的標(biāo)準(zhǔn)流程包括以下主要步驟:一沉淀包含硼的p型晶體硅。一通過n型摻雜物(通常為磷)在大約一微米的深度上擴(kuò)散而形成射極(半導(dǎo)體結(jié)的形成)。通常，由n擴(kuò)散區(qū)域形成射極，而由p摻雜的襯底形成基極。一形成基極與射極的金屬接觸，包括在背面上的鋁層和正面(射極側(cè))上的銀層的絲網(wǎng)印刷沉積，以及在例如接近800°C的高溫下的快速退火(通常在連續(xù)的紅外光爐中)，以在每個(gè)面上產(chǎn)生硅一金屬接觸。退火條件，更具體地為溫度和持續(xù)時(shí)間，受廣泛使用的銀的特性的指示。尤其是，退火的溫度應(yīng)當(dāng)不超過900°C并且退火的持續(xù)時(shí)間大約為10秒。標(biāo)準(zhǔn)方法可包括可以提高電池性能的其他步驟。尤其是，可以包括硅襯底的表面的紋理化處理，通過表面粗糙的產(chǎn)生可以提高由材料吸收的光量，也可以包括在正面的至少一個(gè)防反射層(硅層、氮化硅SiN層)的沉淀，該防反射層在正面的金屬層之前，用以限制由反射引起的損耗。圖1很示意性地顯示相應(yīng)的光電池結(jié)構(gòu),從正面開始,具有正面金屬接觸1、防反射層2、射極3、基極4和背面金屬接觸5。存在著其他的光電池結(jié)構(gòu)。尤其是，可以包括背端接觸電池，其中在背面上產(chǎn)生基極和射極接觸，通常以交叉指梳狀的形式，或者可以包括多射極電池等等。本發(fā)明通常應(yīng)用于所有的這些晶體硅電池，并且更特別地應(yīng)用于具有也包含氧的硼摻雜晶體硅的電池，以降低在這些電池中LID現(xiàn)象的程度。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)步驟包括使空隙受控注入硅中的步驟?？障妒芸刈⑷牍璧脑摬襟E能夠以各種方式執(zhí)行，其可以相互結(jié)合以獲得期望的效果。在第一實(shí)施方案中，空隙受控引入晶體硅襯底應(yīng)用了使用在促進(jìn)在襯底中的空隙形成的溫度下與襯底的一個(gè)面上的硅反應(yīng)的物質(zhì)的步驟。該步驟可以是形成硅化物的步驟，或者是滲氮的步驟。形成硅化物的步驟通常包括:一通過任何對本領(lǐng)域技術(shù)人員有效的技術(shù)(例如，并且不限制于，通過絲網(wǎng)印刷、真空蒸發(fā)、陰極濺射、噴墨、浸潰或電沉積)，將金屬層沉積在襯底的一個(gè)面上的步驟。一退火以形成硅化物的步驟，該步驟可以要么在空氣中執(zhí)行，要么在受控的氣氛中執(zhí)行。相關(guān)聯(lián)的空隙形成機(jī)制能夠通過壓縮機(jī)械應(yīng)力的現(xiàn)象來解釋，該機(jī)械應(yīng)力由與受退火溫度促進(jìn)的空隙的擴(kuò)散相結(jié)合的硅化物層來施加。更精確地，通過硅化物形成空隙可以遵循兩個(gè)機(jī)制，這取決于使用的金屬的特性。應(yīng)用于諸如銀、金或鋁的金屬的形成空隙的第一機(jī)制，伴隨液相中發(fā)生的合金的形成，這可以通過在硅化物形成期間的負(fù)體積變化(即收縮)來解釋。應(yīng)用于諸如鈦、鈀、鈷、鐵、鎳或鉬的金屬的形成空隙的第二機(jī)制，伴隨發(fā)生固相合金的形成，這可以通過硅原子擴(kuò)散以在硅和金屬之間的界面上形成硅化物來解釋。這種進(jìn)入娃化物的娃的流動(dòng)產(chǎn)生了相反的進(jìn)入娃的空隙的流動(dòng)。這就是柯肯特爾(Kirkendall)效應(yīng)。在所有的情況中，退火的參數(shù)，并且主要是溫度，應(yīng)當(dāng)允許硅化和空隙的形成。該溫度根據(jù)選擇的金屬而變化，但它高于銀能夠承受的溫度，這事實(shí)上使得有必要在銀金屬化的形成之前執(zhí)行通過硅化形成空隙的任意步驟。退火的持續(xù)時(shí)間可以控制作為在所選擇的溫度下引起的流的函數(shù)的注入的空隙量?？紤]到這些各種限制的這種硅化步驟的各個(gè)示例性實(shí)施方案如下所述。第一示例通過硅化引入空隙的步驟包括產(chǎn)生至少一個(gè)犧牲硅化物層的步驟，所述犧牲硅化物層即僅為了在硅襯底中形成空隙的目的，并且隨后被移除的層。形成和移除犧牲硅化物層的步驟在形成金屬接觸前執(zhí)行。通過任意適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，例如通過化學(xué)侵蝕、通過等離子體，或者通過機(jī)械拋光，在重新開始標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程之前移除犧牲硅化物層。犧牲硅化物層可以由上面提及的金屬中的一個(gè)，或者多個(gè)金屬的合成物形成。在第一改進(jìn)中，引入空隙的步驟包括兩個(gè)犧牲硅化物層的連續(xù)形成，每一個(gè)都在促進(jìn)一個(gè)和/或其他的空隙形成機(jī)制(液相、固相)的條件下。因此擴(kuò)寬了所注入的空隙的流動(dòng)的控制范圍(不同的金屬，每種金屬不同的溫度和/或持續(xù)時(shí)間)。通常，引入空隙的步驟包括在重新開始標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程的進(jìn)程之前，在襯底的一個(gè)面上形成第一犧牲硅化物層，在產(chǎn)生第二犧牲硅化物層之前移除該層，該第二犧牲硅化物層之后也被移除。通過硅化形成空隙的這個(gè)步驟可有利地在襯底的面的紋理化處理之前執(zhí)行，因此使得移除犧牲硅化物層更為容易。優(yōu)選地，在襯底的背面上產(chǎn)生犧牲層，以避免電池的正面上任何多余的污染物。有利地，形成犧牲硅化物層的這個(gè)步驟在磷擴(kuò)散進(jìn)入硅的步驟之前執(zhí)行。這是因?yàn)橥ǔＴ?00°C到900°C之間的高溫?zé)崽幚?，可以使磷擴(kuò)散進(jìn)入硅(形成射極)，其具有通過隔離包含在硅中的金屬雜質(zhì)而作為外部吸收劑的額外已知效果。通過選擇金屬(例如鎳)而得到可以形成富硅硅化物層的額外效果。之后選擇金屬和退火溫度，以促進(jìn)相比于硅較小的金屬晶粒的形成。金屬晶粒的尺寸也取決于持續(xù)時(shí)間和溫度增加和減少的條件。之后鎳將沉積為在沉積的持續(xù)時(shí)間與金屬種類的可用性之間折衷的厚度(例如大約為I微米)，并且考慮到在大約900°C的溫度下得到小尺寸的鎳晶粒，將在該溫度執(zhí)行退火，使得能夠形成促進(jìn)NiSi2耦合而不是NiSi耦合的鎳一娃的硅化物。第二示例在該示例中，通過將形成鋁金屬接觸的步驟應(yīng)用于允許空隙形成的退火控制參數(shù)中，該步驟被有利地作為用于引入空隙的硅化步驟，所述控制參數(shù)即高于通常在銀和鋁金屬接觸共用的退火步驟中使用的溫度和/或更長的退火持續(xù)時(shí)間(例如用I小時(shí)替代10秒)。通過硅化引入空隙的這個(gè)步驟之后以下列方式集成于生產(chǎn)流程:一沉積鋁層，并且在高于577°C的溫度進(jìn)行退火，使得能夠形成在硅中的鋁硅化物和空隙。退火的持續(xù)時(shí)間被選擇為空隙的注入流的函數(shù)，其取決于鋁的特性、應(yīng)用的退火溫度，以及氧沉淀或凝聚時(shí)間。其多于I分鐘。一沉積銀層，并且在通常為800°C到850°C之間的高溫下迅速退火，持續(xù)幾秒，以形成銀金屬化。形成鋁金屬化以引入空隙的步驟的使用提供了額外的優(yōu)勢。特別是，在應(yīng)用于本發(fā)明的鋁硅化物退火條件下，并且具體在至少577°C的退火溫度時(shí)，鋁將在背面局部地?fù)诫s在硅中，其效果為形成了在背面上的用于光生載流子的排斥場。此外，已經(jīng)知道鋁一娃合金的形成發(fā)生在液相時(shí)。通過經(jīng)由外部吸收劑效應(yīng)的隔離，這種液相可以俘獲包含在硅中的金屬雜質(zhì)。金屬雜質(zhì)的隔離有助于提高電池的轉(zhuǎn)換效率。形成阻力場和吸收劑效應(yīng)的這些額外的效果有助于獲得光電池的更好性能。利用一種金屬或不同的金屬，結(jié)合各個(gè)顯示的示例性實(shí)施方案，可以提供多個(gè)通過硅化使空隙受控注入的步驟。這使控制參數(shù)(金屬、溫度、持續(xù)時(shí)間)的范圍變寬，使得能夠精確地控制打算注入的空隙的流動(dòng)和量。為了使空隙受控引入硅，利用材料與硅的反應(yīng)，也可以利用在硅中滲氮。例如，在1100°c的溫度下在氮中執(zhí)行硅滲氮步驟。該實(shí)施方案特別好地適用于Cz硅。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案，通過在促進(jìn)在硅中形成空隙的溫度下的退火期間，將宏觀的機(jī)械應(yīng)力(通常為變曲應(yīng)力)施加在硅襯底上來執(zhí)行空隙的受控引入襯底，例如在閃光燈下退火，例如從900°C到1000°C持續(xù)10到30秒。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案，通過跟隨有退火的氦或氫的離子注入執(zhí)行空隙的受控引入襯底。該離子注入步驟優(yōu)選等離子體離子注入，其執(zhí)行起來比較便宜。氫或氦的離子注入步驟促進(jìn)了在硅表面的納米腔的產(chǎn)生。隨后的退火的效果為允許這些納米腔的空隙擴(kuò)散進(jìn)入材料的主體。因此通過離子注入引入空隙的這個(gè)步驟的控制參數(shù)為離子種類(氦或氫)、它的流動(dòng)、溫度，以及退火的持續(xù)時(shí)間。在等離子體注入的情況下，這些控制參數(shù)為離子種類(氦或氫)、它的濃度、溫度和退火的持續(xù)時(shí)間。例如，可以使用下面的控制參數(shù):(氫或氦)的濃度:在250keV為3.1O15原子/cm3，跟隨有在氬流中在750°C下持續(xù)一小時(shí)的退火。由于離子注入產(chǎn)生了表面缺陷，將優(yōu)選在硅的背面上執(zhí)行該離子注入，以免降低電池的性能。通過離子注入和退火引入空隙的這個(gè)步驟可以在電池的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)過程中的任意時(shí)間執(zhí)行，但至少在銀金屬接觸的退火步驟前，這是由于在注入后退火的溫度條件與銀的低溫退火限制不相容。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，在磷的擴(kuò)散步驟之后在襯底的背面上執(zhí)行離子注入步驟，并且跟隨有在背面上的鋁層的沉積，之后進(jìn)行持續(xù)時(shí)間多于I分鐘的退火，該退火因此使得能夠在硅上重建鋁接觸并注入空隙。之后從銀層的沉積和相關(guān)聯(lián)的低溫退火重新開始標(biāo)準(zhǔn)流程。然而，優(yōu)選地，將在磷的擴(kuò)散之前執(zhí)行該流程，這樣在退火的控制參數(shù)對(溫度、時(shí)間)的選擇上能夠具有更大的彈性。通過優(yōu)選氫離子注入而不是氦離子注入可以得到額外的優(yōu)勢，因?yàn)樽⑷氲臍湓泳哂性诠枰r底中出現(xiàn)電鈍化缺陷(擴(kuò)展的和點(diǎn))的效果。等離子體輔助的氫離子注入可有利地使工作成本降低。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案，通過跟隨有隨后的退火的激光輻照執(zhí)行空隙在襯底中的受控引入。激光輻照的效果為在硅的表面上產(chǎn)生擴(kuò)展的晶格缺陷。在接下來的退火過程中，空隙從這些缺陷擴(kuò)散進(jìn)硅的主體中。與上面的離子注入相同，由于輻照產(chǎn)生表面缺陷，優(yōu)選僅輻照電池的背面。通過激光輻照和退火引入空隙的這個(gè)步驟可以在電池的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)過程中的任意時(shí)間執(zhí)行，但是要在形成電池的正面和背面金屬接觸的步驟之前，這是由于在注入之后退火的溫度條件與銀的退火限制不相容。優(yōu)選在磷的擴(kuò)散步驟之前執(zhí)行該步驟，這使得在退火的控制參數(shù)對(溫度、時(shí)間)的選擇上能夠具有更大的彈性。也可以設(shè)想執(zhí)行磷擴(kuò)散晶片的背面的激光輻照來沉積鋁層，并且因此同時(shí)執(zhí)行退火，使得能夠形成背面接觸以注入空隙。之后從在正面上的銀層沉積和用于形成正面金屬接觸的相關(guān)聯(lián)的退火來重新開始標(biāo)準(zhǔn)流程。引入空隙的步驟的各個(gè)示例性實(shí)施方案和它們的可選實(shí)施方案可在后續(xù)的步驟中結(jié)合使用。在適用于每個(gè)變型的改進(jìn)中，退火步驟使得能夠在光照下執(zhí)行注入空隙，其效果為促進(jìn)了點(diǎn)缺陷的擴(kuò)散:這兩個(gè)效果順利地結(jié)合以俘獲間隙氧并限制間隙硼的形成。此外，已知?dú)涞拇嬖诩铀賄O復(fù)合物的擴(kuò)散。優(yōu)選在可以使電池的主體氫化的處理后執(zhí)行前述步驟。其可以是方法中作為標(biāo)準(zhǔn)提供的氫化步驟，例如以形成富氫氮化硅(SiN-H)的防反射層為標(biāo)準(zhǔn)的步驟。因此剛剛描述的本發(fā)明可以限制LID效應(yīng)產(chǎn)生的衰退的幅度。實(shí)際上，不可能給出該限制的精確值，這是因?yàn)樗ネ说倪@個(gè)幅度也取決于其他因素:如上所見，包含在所涉及的硅中的其他雜質(zhì)。電池的質(zhì)量，即它的生產(chǎn)后性能，也有一定的影響。從一個(gè)結(jié)晶化方法到另一個(gè)結(jié)晶化方法，從一個(gè)類型的硅分批處理到另一個(gè)類型的硅分批處理，以及從一個(gè)電池結(jié)構(gòu)到另一個(gè)電池結(jié)構(gòu)，LID效應(yīng)的幅度也是變化的。然而，在給定溫度，可以給出用于根據(jù)本發(fā)明的空隙引入步驟的大約的幅度。根據(jù)沒有實(shí)施本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)方法，以由重?fù)诫s硼([B]=4XIO16CnT3)的Cz單晶硅襯底形成的電池為例，其間隙氧的濃度為7X1017cnT3。通常通過在溫度下的霍爾效應(yīng)，或者通過質(zhì)譜分析技術(shù)(GDMS、ICP-MS)來測量這種硼的濃度。通常通過傅立葉變換紅外(FTIR)光譜法來測量間隙氧的濃度。對于這些濃度，根據(jù)已知的對Cz硅的建模，少數(shù)載荷子的壽命在LID效應(yīng)產(chǎn)生衰退前為80μS。因此在衰退前電池的相應(yīng)效率為17.3%。依然是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在衰退以后，并且通過仿真，電池的相應(yīng)效率為16.1%。因此存在著相對項(xiàng)為7%的效率損耗。根據(jù)本發(fā)明的空隙引入步驟，可以加速氧的擴(kuò)散，更精確地說是VO復(fù)合物的擴(kuò)散。這種擴(kuò)散引起了氧沉淀的加速，直到達(dá)到了氧在硅中的溶解極限。這些氧的擴(kuò)散和沉淀動(dòng)力學(xué)取決于執(zhí)行該擴(kuò)散的溫度，即應(yīng)用于空隙的形成的溫度。由于氧的溶解極限為溫度的函數(shù)是眾所周知的，因此對于應(yīng)用于引入空隙的步驟的給定溫度，如何確定間隙氧的剩余水平是已知的，并且因此如何確定在LID效應(yīng)產(chǎn)生的衰退之后少數(shù)載流子的壽命值是已知的。例如，在初始包含7.1O17原子/cm3的氧的硅中，在950°C的空隙擴(kuò)散步驟之后，間隙氧的剩余水平為IO7原子/cm3。因此可以確定在衰退之后的轉(zhuǎn)換效率。這是由圖2中的曲線6所表示的，其顯示了在衰退之后的轉(zhuǎn)換效率的值(利用本發(fā)明獲得)，該轉(zhuǎn)換效率的值作為執(zhí)行形成空隙時(shí)的溫度的函數(shù)。在衰退之前的值(上面的虛線)被估計(jì)為17.3%，并且也顯示了當(dāng)沒有實(shí)施本發(fā)明時(shí)，在衰退之后的值(下面的曲線)被估計(jì)為16.1%。可見，利用用于形成空隙的950°C的退火溫度，絕對效率損耗為0.1%(17.3-17.2)，而當(dāng)不實(shí)施本發(fā)明時(shí)為1.2%(即相對項(xiàng)為0.6%)。在該示例中，由于衰退而產(chǎn)生的損耗因此被限制了接近10倍。不考慮使用的空隙形成方法，可比較的結(jié)果作為控制參數(shù)并且尤其為溫度和/或持續(xù)時(shí)間的函數(shù)而獲得。權(quán)利要求1.一種用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其特征在于它包括至少一個(gè)使空隙受控引入娃襯底的步驟。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中引入空隙的步驟包括在下列步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟:硅化、滲氮、離子注入、激光輻照、將機(jī)械彎曲應(yīng)力施加在所述硅襯底的一個(gè)面上，并與促進(jìn)空隙在所述襯底中的形成的溫度相結(jié)合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中引入空隙的步驟為在促進(jìn)空隙在所述襯底中的形成的溫度下，使用與所述襯底的一個(gè)面上的硅反應(yīng)的材料的步驟。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中使用與硅反應(yīng)的材料的所述步驟為在促進(jìn)空隙在所述襯底中的形成的溫度下的滲氮步驟。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中使用與硅反應(yīng)的材料的所述步驟為形成至少一個(gè)硅化物層的步驟，包括跟隨有在促進(jìn)空隙在所述襯底中的形成的溫度下的退火的金屬層的沉積。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中所述步驟包括至少一個(gè)犧牲娃化物層的形成。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于由晶體娃襯底生產(chǎn)光電池的方法,其中在所述襯底的背面上產(chǎn)生犧牲硅化物層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于由晶體娃襯底生產(chǎn)光電池的方法,其中所述娃化物的金屬為鎳，并且在大約為900°C的溫度下執(zhí)行退火。9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中的一項(xiàng)所述的用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中在移除所述犧牲硅化物層之后，執(zhí)行磷在所述襯底中的擴(kuò)散，以形成射極。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中引入空隙的步驟包括在促進(jìn)空隙在所述襯底中的形成的溫度下將宏觀的機(jī)械應(yīng)力施加在所述襯底上的步驟。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中使空隙受控引入所述硅襯底的步驟包括跟隨有在促進(jìn)空隙在所述襯底中的形成的溫度下的退火的激光輻照步驟。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中使空隙受控引入所述硅襯底的步驟包括跟隨有在促進(jìn)空隙在所述襯底中的形成的溫度下的退火的氦或氫離子注入步驟。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于由晶體硅襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中所述離子注入步驟為氫的等離子體輔助注入步驟。14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的用于由晶體娃襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中在引入空隙步驟之前執(zhí)行氫化步驟。15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的用于由晶體娃襯底生產(chǎn)光電池的方法，其中在所述電池的光照下執(zhí)行引入空隙步驟。全文摘要為了降低晶體硅太陽能電池由于LID效應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換效率的衰退，應(yīng)用包括使空隙受控引入硅的一個(gè)或多個(gè)步驟，其中通過從下列步驟中選擇一個(gè)或多個(gè)步驟的方式來執(zhí)行所述引入硅化、滲氮、離子注入、激光輻照、通過彎曲施加機(jī)械應(yīng)力于硅襯底的表面，并與促進(jìn)空隙形成的溫度相結(jié)合。借助于VO復(fù)合物的擴(kuò)散效應(yīng)和氧的沉淀效應(yīng)，所述空隙可以降低間隙氧的含量?？障兜囊脒€具有降低自間隙含量的效果，并且因此限制了間隙硼的形成。因此限制了由BiOi2復(fù)合物的激活產(chǎn)生的LID現(xiàn)象。特別地，本發(fā)明能夠應(yīng)用于具有較高硼和氧濃度的單晶硅或多晶硅太陽能電池。文檔編號H01L31/04GK103201857SQ201180052656公開日2013年7月10日申請日期2011年10月28日優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日發(fā)明者P·波謝,S·迪布瓦申請人:原子能和能源替代品委員會(huì)