[发明专利]生产具有层叠沉积层的基材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产具有层叠沉积层的基材，特别是光电池的方法及其装置。本发明还涉及用于在基材的表面上原子层沉积的方法。

背景技术

使用层叠沉积层对于c-Si太阳能电池的表面钝化是非常有利的。例如，最近的公开物显示了使用SiO₂-Al₂O₃的层叠层。需要低温SiO₂沉积过程以防止掺杂的c-Si的劣化，但是目前为止低温沉积的SiO₂的质量不够好。

原子层沉积是一种用多种不同的目标材料沉积超薄层的方法。例如，原子层沉积与化学气相沉积不同，这是由于通过原子层沉积，交替地或者空间分开地供入所使用的前驱体气体。在第一处理步骤期间或者所谓的半循环期间，供入前驱体气体，该第一前驱体气体以自限方式与基材表面反应而产生第一目标材料(即，铝)的沉积。在第二半循环期间，供入第二前驱体气体，该第二前驱体气体以自限方式与新形成的表面反应而沉积第二目标材料(即，氧)。一个完整的原子层沉积循环会产生目标材料(即，氧化铝)的一个沉积(亚)单层。由于每一次原子层沉积(ALD)半循环的自限生长行为，可实现最终控制目标层厚度的优点。

WO2011014070公开了一种用于沉积原子层的装置。该装置公开了气体承载效应，使得基材盘旋在注入头的上方。在生产具有可变的的层叠组成和厚度的光电池的多层叠沉积层中存在挑战。

发明内容

因此，本发明的目标是，根据本发明的一个方面提供了一种用于生产具有层叠沉积层的基材的方法。根据本发明的一个方面，通过包括以下步骤的方法来生产基材：

a)提供包括气体承载压力器件的注入头装置；

b)从气体承载压力器件朝向基材的相对的表面注入承载气体，以在所述注入头装置中在输送平面内使基材无支撑地平衡；

以及重复进行以下步骤：

c)分别使用来自第一前驱体源的第一前驱体气体和来自第二前驱体源的第二前驱体气体与基材的相对的表面接触，第一前驱体气体和第二前驱体气体供应到设置为相对和面向基材的相应侧面的第一沉积空间和第二沉积空间内；

d)在输送平面内建立沉积空间和基材之间的相对运动，以将基材输送到设置在注入头装置内的相对且面向基材的相应侧面的反应空间中；以及

e)在任一个反应空间中或在两个反应空间中提供反应气体、等离子体、激光致辐射，和/或紫外线辐射中的至少一种用以在基材的至少一部分上沉积之后使第一前驱体气体和第二前驱体气体中的任一个反应，以在基材表面的每一个相对侧面上均获得原子层；

f)其中，在至少一次重复中在基材的相对表面上同时提供第一前驱体气体和第二前驱体气体。

附图说明

现在参照附图以非限制的方式来描述本发明，其中：

图1显示了光电池的第一实施方式；

图2显示了光电池的第二实施方式；

图3显示了根据本发明的实施方式的示意性侧视图；

图4显示了另一实施方式的示意性平面图；

图5显示了另一实施方式的示意性侧视图。

除非另外说明，在所有附图中，相同的标号指代相似的部件。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的方法生产的光电池的第一实施方式，其作为具有在基材的相对表面上具有层叠沉积层的基材的特定的实施例。电池包括由块状材料例如p-Si形成的光电材料100，在边缘具有薄的相反掺杂的Si层，发射体200e。覆盖层200具有钝化层100e-200ar界面，该界面包括：提供为减少Si的表面缺陷密度的金属氧化物，防反射涂层200ar以增强光的捕获，以及由金属氧化物组成的保护层201以保护电池。光电池可以典型性地以下述步骤来生产，由c-Si材料得到钝化的发射体和背部的电池类型。

首先打磨基材以移除可见损伤、织构，以及施加n-型掺杂以生产发射层100e，例如，通过使磷扩散进入晶片基材中，用氢氟酸浸渍(HF-dip)来移除过量的磷。作为替代的发射材料可以是硼氧化物(BOx)。取决于n-型掺杂步骤，可以通过HF/HNO₃打磨步骤来移除背侧发射体。另外，可以通过a-SiNx:H沉积(70-80nm)来施加前侧防反射涂层200ar和前侧以及块体钝化。包括金属氧化物的覆盖层201可以形成在防反射涂层200ar上。防反射涂层和覆盖层的结合可以大幅降低表面重组速度，这对于增强光电池的内部量子效率至关重要。