[发明专利]用于织构化硅基板表面的工艺、结构化基板和包括结构化基板的光伏装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于织构化硅基板表面的方法、结构化基板和包括该结构化基板的光伏装置。

背景技术

在制造过程中，特别是在制造光伏电池中，广泛采用织构化基板来降低电池表面上的光反射率并且提高光的捕获，从而提高光伏电池的效率。

织构包括通过不同方法在硅表面上形成纳米级和/或微米级的结构。

已知最常形成的结构为微米级棱锥，或纳米线和纳米圆锥。

虽然这些结构的确使得光伏电池表面反射率降低，但是在其顶部堆叠其他硅层时也会引起一些问题。

另外，目前已知的方法十分昂贵，特别是湿法蚀刻工艺会引起环境问题。

文献“Martin A Green，Jianhua Zhao，Aihua Wang and Stuart R Wenham，IEE Transactions on Electronic Devices，Vol.46，No.10，pp.1940-1947(1999)”描述了利用光刻和湿法蚀刻工艺在硅基板c-Si(100)的表面上获得具有倒棱锥状的结构。

尽管反射率显著降低，但是该工艺耗时长、成本高并且有污染，因为它需要使用大量去离子水以及诸如KOH或NaOH溶液的化学溶液，这使得需要用适当的方式处理以符合环保标准。

另一已知方法例如公开在文献“J Yoo,Kyunghae Kim,M.Thamilselvan,N.Lakshminarayan,Young Kuk Kim,Jaehyeong Lee,Kwon Jong Yoo and Junsin Yi，Journal of Physics D：Applied Physics，Vol.41，pp.125205(2008)”或于2009年8月24日提交的、第0955767号法国专利PCT/FR2010/051756“Procédé de texturation de la surface d’un substrat de silicium et substrat de silicium texturé pour cellule solaire”(“用于织构化硅基板表面的方法和用于太阳能电池的织构化硅基板”)中。所描述的方法为基于利用SF₆/O₂等离子体的干法蚀刻技术，从而织构晶体硅基板的表面c-Si(100)。

尽管事实是在硅基板表面上获得了织构为多个针状或棱锥的结构以及使反射率减少，但该表面很难，甚至不可能使与其共形沉积的另一硅层之间保持良好的钝化。

另外，SF₆还造成严重的环境影响，特别被看做为温室气体。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服，至少部分克服上述的各种缺陷。

为此目的，本发明的一个主题是获得具有低反射率且具有可以用作制造太阳能电池的织构表面的硅基板的织构方法。

因此，本发明涉及用于织构化硅基板表面的方法，其特征在于包括将所述表面暴露于高密度等离子体的阶段，其中该高密度等离子体是具有功率在1.5W/cm²至6.5W/cm²范围内的Ar等离子体或Ar和H₂混合物的等离子体，并且基板的极化在100V和300V之间的范围内。

根据其他可单独或组合的特征：

根据第一变型例，该等离子体为矩阵分布式电子回旋共振(MDECR)型高密度等离子体。

根据第二变型例，该等离子体为通过电感耦合(ICP)产生的高密度等离子体。

根据第三变型例，该高密度等离子体为通过谐振电感耦合产生的等离子体，也成为螺旋等离子体。

根据第四变型例，该等离子体为膨胀热等离子体ETP。

根据第一方面，对于Ar和H₂混合物的等离子体，氢气流量低于氩气流量。

更准确地说，所期望的是氩气流量是氢气流量的三倍高。

根据第二方面，暴露阶段的工作压力为0.7帕斯卡。

根据第三方面，将表面暴露于高密度Ar等离子体或高密度Ar和H₂混合物等离子体的时间大于1分钟，特别是在1分钟至30分钟的范围内。

此外，在所述暴露于高密度Ar等离子体或高密度Ar和H₂混合物等离子体的步骤之前，提供织构化步骤以得到微米级棱锥。

根据另一方面，该硅基板由晶体硅制成，特别是由100或111取向的，处于抛光、蚀刻或粗锯状态的晶体硅制成。