專利名稱：性能改善的太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示改善的光致衰退特性的硅太陽能電池。本發(fā)明還涉及包括硅基襯底和抗反射以及鈍化層的硅太陽能電池，所述襯底包括硼、氧和碳，并且涉及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了ー種太陽能電池，包括包含硼、氧和碳的硅襯底以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的碳氮化硅(siliconcarbonitride)層，所述層具有從I到IOat. %的碳濃度、小于3at. %的氧濃度和大于14. 5at. %的氫濃度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種太陽能電池，包括包含硼、氧和碳的硅襯底以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的碳氮化硅層，所述層具有大于Iat. %的碳濃度，小于3at. %的氧濃度、大于IOat. %的氫濃度以及大于37at. %的硅濃度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種包括太陽能電池，包括包含硼、氧和碳的硅襯底以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的第一層和位于所述第一層上與所述襯底相対的第二 層；所述第一層包括碳氮化硅，具有小于IOat. %的碳濃度；并且所述第二層包括氮化硅；或碳氮化硅，該碳氮化硅具有低于在所述第一層中的所述碳濃度的碳濃度和/或高于在所述第一層中的硅濃度的硅濃度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種太陽能電池，包括包含硼、氧和碳的硅襯底以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的第一層和位于所述第一層上與所述襯底相対的第二層；所述第一層包括碳氮化硅，具有小于IOat. %的碳濃度以及小于14. 5at. %的氫濃度；以及所述第二層是含氫娃基膜。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種太陽能電池，包括包含硼、氧和碳的硅襯底以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的第一層和位于所述第一層上與所述襯底相對第二層；所述第一層包括碳氮化硅，具有小于IOat. %的碳濃度；以及所述第二層包括碳化硅、碳氮化硅、氧碳化硅或氧碳氮化硅，在所述第二層中的所述碳濃度大于在所述第一層中的所述碳濃度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種太陽能電池，包括包含硼、氧和碳的硅襯底以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的碳氮化硅層，所述碳氮化硅層具有漸變碳濃度，碳濃度隨著與發(fā)射極的距離的増加而增加，所述第一層在鄰近所述襯底的第一 30nm內(nèi)具有小于IOat. %的平均碳濃度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了包ー種太陽能電池，包括包含硼、氧和碳的硅基襯底以及ー個(gè)或多個(gè)含碳抗反射和鈍化層，所述襯底具有兩個(gè)主表面以及所述ー個(gè)或多個(gè)抗反射和鈍化層與所述兩個(gè)主表面中的ー個(gè)或兩個(gè)鄰近，以及在所述襯底中在鄰近所述抗反射和鈍化層的所述主表面處的碳濃度大于在所述襯底內(nèi)的與兩個(gè)主表面等距的深度處的碳濃度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于減少具有襯底的太陽能電池的光致衰退的方法，所述方法包括在所述襯底上提供包含碳的抗反射涂層(ARC)并且允許碳從所述ARC向所述襯底擴(kuò)散。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于形成太陽能電池的抗反射涂層的方法，所述方法包括將包括硅烷和有機(jī)硅烷的氣態(tài)前體混合物沉積到太陽能電池襯底上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種用于制備包括碳摻雜硅襯底的硅太陽能電池的方法，所述方法包括在所述硅襯底上沉積包括硅和碳的抗反射涂層和鈍化層，以便碳從所述層向所述襯底中擴(kuò)散。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種具有包括硼、氧和碳的硅襯底的太陽能電池，在約1000W/m2下照射所述太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到IOOOnm之間的任意給定波長處顯示不大于約5%的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種具有包括硼、氧和碳的硅襯底的太陽能電池，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到IOOOnm之間的任意給定波長處顯示不大于約2%的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種具有包括硼、氧和碳的硅襯底的太陽能電池，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到900nm之間的任意給定波長處顯示不大于約2%的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種具有包括硼、氧和碳的硅襯底的太陽能電池，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到900nm之間的任意給定波長處顯示初始內(nèi)量子效率(IQE)基本沒有減少。結(jié)合通過實(shí)例示出本發(fā)明的實(shí)施例的附圖的下述描述，將明白本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


參考后面的附圖討論
具體實(shí)施例方式·圖Ia到Ig示出了在變化照射時(shí)長后測量的SiCxNy和SiNx太陽能電池的Voc、Jsc、填充因子、Rs、理想因子以及效率。圖2a示出了在變化照射時(shí)長后測量的在0. 9 Ω . cm的硅襯底上的SiCxNy和SiNx太陽能電池的效率。圖2b示出了在照射前和照射后在0. 9 Ω . cm的硅襯底上的SiCxNy和SiNx太陽能電池的光譜響應(yīng)。圖3a示出了在變化照射時(shí)長后測量的在2 Ω . cm的硅襯底上的SiCxNy和SiNx太陽能電池的效率。圖3b示出了在照射前和照射后在2 Ω . cm的硅襯底上的SiCxNy和SiNx太陽能電池的光譜響應(yīng)。圖4a和4b示出了 SiCxNy和SiNx太陽能電池在照射前后的內(nèi)量子效率(IQE)。圖5不出了具有I Ohm. cm的體電阻的襯底、720hm/sq發(fā)射極和26. 8ppm的氧的SiCxNy和SiNx太陽能電池在照射前后的內(nèi)量子效率(IQE)。圖6示出了具有30hm. cm的體電阻的襯底、530hm/sq發(fā)射極和24. 2ppm的氧的SiCxNy和SiNx太陽能電池在照射前后的內(nèi)量子效率(IQE)。圖7示出了具有50hm. cm的體電阻的襯底、730hm/sq發(fā)射極和17. 3ppm的氧的SiCxNy和SiNx太陽能電池在照射前后的內(nèi)量子效率(IQE)。圖8示出了具有0. 960hm. cm的體電阻的襯底和650hm/sq發(fā)射極的SiCxNy和SiNx太陽能電池在照射前后的內(nèi)量子效率(IQE)。圖9示出了具有30hm. cm的體電阻的襯底和600hm/sq發(fā)射極的SiCxNy和SiNx太陽能電池在照射前后的內(nèi)量子效率(IQE)。圖10示出了用3MS前體在襯底上沉積的SiCN膜的FTIR光譜。圖11示出了具有20hm. cm的體電阻的襯底的SiCxNy和SiNx太陽能電池在照射前后的內(nèi)量子效率(IQE)。圖12示出了在發(fā)射極形成后，在第一照射或最終的太陽能電池之后，在電池的第一次加熱之后，在電池的第二照射之后和電池的第二次加熱之后，SiCN涂敷和SiN涂敷的Cz晶片的體壽命的變化。
圖13a和13b示出了在硅襯底上的SiCxNy和SiNx層的SMS測量。圖14示出了在SiCxNy和SiNx層以及在其上沉積它們的硅襯底中的碳含量的評估。圖15示出了在照射電池之后關(guān)于觀察的SiNx太陽能電池的損耗的在不同襯底上制備的SiCxNy太陽能電池的相對效率損耗。圖16示出了用不同的エ藝獲得的SiCxNy和SiNx膜的密度和折射率。圖17示出了不同硅襯底上的SiN和SiCN太陽能電池在照射后效率的絕對變化。圖18示出了不同硅襯底上的SiN和SiCN太陽能電池在照射后Voc (中間值)的絕對損耗。圖19示出了不同硅襯底上的SiN和SiCN太陽能電池在照射后Voc (全部值)的·絕對損耗。圖20示出了用不同的沉積設(shè)備制備的SiCxNy和SiNx太陽能電池的Jsc和Voc。圖21a_21d示出了用不同的沉積設(shè)備制備的SiCxNy和SiNx的表面。圖22a_22f示出了具有從三甲基硅烷制備的SiCxNy ARC的太陽能電池以及具有SiNx ARC的太陽能電池在改變照射時(shí)長之后Voc、Jsc、FF、效率、R串聯(lián)(Rseries)和R分流(Rshunt)的變化。圖23示出了從有機(jī)硅前體制備的SiCN膜中的碳濃度和氫濃度之間的關(guān)系。圖24示出了 SiN和SiCN膜的折射率與在其制備中使用的氣態(tài)前體中發(fā)現(xiàn)的硅烷對甲烷的比率之間的關(guān)系。圖25示出了具有SiN和SiCN抗反射涂層的太陽能電池的有效壽命與在其制備中使用的氣態(tài)前體中發(fā)現(xiàn)的硅烷對甲烷的比率之間的關(guān)系。圖26示出了由有機(jī)硅烷制備的SiN太陽能電池、SiCN太陽能電池和由硅烷和甲烷制備的SiCN太陽能電池(SiCN*)在照射后的Voc的損耗。圖27示出了由有機(jī)硅烷制備的SiN太陽能電池、SiCN太陽能電池和由硅烷和甲烷制備的SiCN太陽能電池(SiCN*)在照射后效率的損耗。圖28a_d分別示出了具有由四甲基硅烷或硅烷制備的單層抗反射涂層的太陽能電池以及由四甲基硅烷和PDMS制備的雙層抗反射涂層的太陽能電池的效率、Voc、Jsc和FF。圖29a_d分別示出了具有由四甲基硅烷、由PDMS或由硅烷制備的單層抗反射涂層的太陽能電池以及由四甲基硅烷和PDMS制備的雙層抗反射涂層的太陽能電池的效率、Voc、Jsc 和 FF0圖29e提供了在燒制エ藝之前和之后具有由硅烷或四甲基硅烷制備的抗反射涂層的太陽能電池的Joe測量的比較。圖30a-d分別不出了具有由四甲基娃燒、由PDMS、由娃燒或者由娃燒和四甲基娃烷的混合物制備的單層抗反射涂層的太陽能電池以及由四甲基硅烷和PDMS制備的雙層抗反射涂層的太陽能電池的效率、Voc、Jsc和FF。圖31a_f分別示出了具有由硅烷制備的單層抗反射涂層的太陽能電池以及由四甲基硅烷和PDMS制備的雙層抗反射涂層的太陽能電池的效率、Voc、Jsc、FF、R串聯(lián)和R分流。
圖32示出了通過由硅烷制備的單層抗反射涂層制備的太陽能電池以及由四甲基硅烷(層I)和硅烷(層2)，四甲基硅烷/甲烷(層I)和硅烷(層2)或硅烷(層I)和四甲基硅烷(層2)制備的雙層抗反射涂層的太陽能電池的效率、Voc、Jsc、FF、R串聯(lián)和R分流。圖33a_c分別示出了在不同硅襯底上制備的包括由硅烷制備的單層抗反射涂層或由四甲基硅烷(層I)和硅烷(層2)、四甲基硅烷/甲烷(層I)和硅烷(層2)或硅烷(層I)和四甲基硅烷(層2)制備的雙層抗反射涂層的太陽能電池的Voc、Jsc和效率。圖34a_d示出了在SC30硅襯底上制備的具有有硅烷制備的單層抗反射涂層或由四甲基硅烷(層I)和硅烷(層2)、四甲基硅烷/甲烷(層I)和硅烷(層2)，或硅烷(層I)和四甲基硅烷(層2)制備的雙層抗反射涂層的太陽能電池在照射期間的Voc、Jsc、效率和填充因子測量。圖35示出了在SC30硅襯底上制備的具有由硅烷制備的單層抗反射涂層或由四甲基硅烷(層I)和硅烷(層2)、四甲基硅烷/甲烷(層I)和硅烷(層2)或硅烷(層I)和四甲基硅烷(層2)制備的雙層抗反射涂層的太陽能電池在照射期間的Voc、Jsc和效率測量?！D36示出了由四甲基硅烷(4MS)、硅烷(SiN)或四甲基硅烷和硅烷的混合物(混合)制備的抗反射層的碳濃度和折射率之間的關(guān)系。圖37示出了由四甲基硅烷(4MS)，硅烷(SiN)或四甲基硅烷和硅烷的混合物(混合)制備的抗反射層的碳濃度、氫濃度與折射率之間的關(guān)系。圖38示出了由四甲基硅烷(4MS)，硅烷(SiN)或四甲基硅烷和硅烷的混合物(混合)制備的抗反射層的碳濃度和氫濃度之間的關(guān)系。圖39示出了 SiCxNy和SiNx太陽能電池的暗I-V特性。圖40a_40d示出了在具有SiCxNy和抗反射涂層的太陽能電池上形成的Ag接觸的SEM圖的橫截面。圖41示出了用于在太陽能電池上形成歐姆接觸的燒制分布。
具體實(shí)施例方式下面列出了本發(fā)明的不同實(shí)施例I、ー種具有硅襯底的太陽能電池，所述襯底包括硼、氧和碳，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到IOOOnm之間的任意給定波長處顯示不大于約5%的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少。2. ー種具有硅襯底的太陽能電池，所述襯底包括硼、氧和碳，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到IOOOnm之間的任意給定波長處顯示不大于約2%的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少。3、ー種具有硅襯底的太陽能電池，所述襯底包括硼、氧和碳，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到900nm之間的任意給定波長處顯示不大于約2%的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少。4. ー種具有硅襯底的太陽能電池，所述襯底包括硼、氧和碳，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到900nm之間的任意給定波長處顯示初始內(nèi)量子效率(IQE)基本沒有減少。5.根據(jù)實(shí)施例I到4的任意一個(gè)的太陽能電池，其中硼濃度和氧濃度導(dǎo)致在沒有碳的情況下，在以約1000W/m2照射太陽能電池后在所述襯底中將形成硼氧絡(luò)合物^complexes)。6.根據(jù)實(shí)施例5的太陽能電池，其中硼的濃度約為I X IO15原子/cm3或更高。7.根據(jù)實(shí)施例5的太陽能電池，其中硼的濃度約為I X IO16原子/cm3或更高。8.根據(jù)實(shí)施例5的太陽能電池，其中硼的濃度約為I X IO17原子/cm3或更高。
9.根據(jù)實(shí)施例5的太陽能電池，其中硼的濃度約為2. 5X1017原子/cm3或更高。10.根據(jù)實(shí)施例5到9的任意一個(gè)的太陽能電池,其中可移動(dòng)碳(mobile carbon)的量足夠基本上減少在照射太陽能電池后在襯底中形成的硼氧絡(luò)合物。11.根據(jù)實(shí)施例5到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中基于在沒有碳時(shí)將形成的絡(luò)合物的量，可移動(dòng)碳的量足夠?qū)⒃谡丈涮柲茈姵睾笤谝r底中形成的硼氧絡(luò)合物基本上減少50%或更多。12.根據(jù)實(shí)施例5到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中基于在沒有碳時(shí)將形成的絡(luò)合物的量，可移動(dòng)碳的量足夠?qū)⒃谡丈涮柲茈姵睾笤谝r底中形成的硼氧絡(luò)合物基本上減少60%或更多。13.根據(jù)實(shí)施例5到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中基于在沒有碳時(shí)將形成的絡(luò)合物的量，可移動(dòng)碳的量足夠?qū)⒃谡丈涮柲茈姵睾?，在襯底中形成的硼氧絡(luò)合物基本上減少75%或更多。14.根據(jù)實(shí)施例5到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中可移動(dòng)碳的量足夠基本上避免在照射太陽能電池后在襯底中形成硼氧絡(luò)合物。15.根據(jù)實(shí)施例I到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中可移動(dòng)碳的濃度基本上等于或大于在襯底中的硼濃度的一半。16.根據(jù)實(shí)施例I到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中可移動(dòng)碳的濃度基本上等于或大于在襯底中的硼濃度。17.根據(jù)實(shí)施例I到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中的碳的濃度為5 X IO15原子/cm3或更高。18.根據(jù)實(shí)施例I到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中的碳的濃度為5 X IO16原子/cm3或更高。19.根據(jù)實(shí)施例I到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中的碳的濃度為I X IO17原子/Cm3或更高。20.根據(jù)實(shí)施例I到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中的碳的濃度為I X IO18原子/Cm3或更高。21.根據(jù)實(shí)施例I到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有兩個(gè)主表面，并且其中所述碳的濃度隨著在襯底中的深度的增加而變化。22.根據(jù)實(shí)施例I到9的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有兩個(gè)主表面，并且其中所述碳的濃度從所述主表面中的至少ー個(gè)隨著襯底中的深度增加而減小。23.根據(jù)實(shí)施例21或22的太陽能電池，其中對于至少第一 50nm，隨著襯底中遠(yuǎn)離主表面中的至少ー個(gè)的深度的增加，在襯底中的所述碳的濃度逐漸減小。24.根據(jù)實(shí)施例21的太陽能電池，其中在所述兩個(gè)主表面的ー個(gè)或兩個(gè)處，襯底中的碳濃度為IX IO18原子/cm3或更高。
25.根據(jù)實(shí)施例21或22的太陽能電池，其中在所述兩個(gè)主表面的一個(gè)或兩個(gè)處，襯底中的碳濃度為IX IO19原子/cm3或更高。26.根據(jù)實(shí)施例21或22的太陽能電池，其中在所述兩個(gè)主表面的ー個(gè)或兩處，襯底中的碳濃度為IX 102°原子/cm3或更高。27.根據(jù)實(shí)施例21到26的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在距離所述兩個(gè)主表面的至少ー個(gè)的300nm的深度處,襯底中的碳濃度大于5 X IO16原子/cm3。28.根據(jù)實(shí)施例21到26的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在距離所述兩個(gè)主表面的至少ー個(gè)200nm的深度處,襯底中的碳濃度大于5 X IO16原子/cm3。29.根據(jù)實(shí)施例21到26的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在距離所述兩個(gè)主表面的 至少ー個(gè)60nm的深度處,碳濃度大于5 X IO16原子/cm3。30.根據(jù)實(shí)施例I到29的任意一個(gè)的太陽能電池，其中還包括抗反射和鈍化層，所述層包括碳氮化硅。31.根據(jù)實(shí)施例30的太陽能電池，其中所述碳氮化硅包括從O. 5到15%的碳。32.根據(jù)實(shí)施例30的太陽能電池，其中所述碳氮化硅包括從5到10%的碳。33.根據(jù)實(shí)施例30的太陽能電池，其中所述碳氮化硅包括從6到8%的碳。34.根據(jù)實(shí)施例30的太陽能電池，其中所述抗反射和鈍化層至少包括第一碳氮化
硅層和第二碳氮化硅層，所述第一碳氮化硅層與所述襯底鄰近并具有小于10at%的碳的碳濃度，以及所述第二碳氮化硅層在所述第一碳氮化硅層頂部并且具有大于所述第一碳氮化硅層的碳濃度的碳濃度。35.根據(jù)實(shí)施例34的太陽能電池，其中所述第一層具有小于約IOOnm的厚度，例如小于約30nm的厚度和/或所述第二層具有從約IOnm到約IOOnm的厚度,例如約50nm的厚度。36.根據(jù)實(shí)施例34或35的太陽能電池，其中通過三甲基硅烷或四甲基硅烷的PECVD沉積所述第一碳氮化硅層。37.根據(jù)實(shí)施例I到36的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底沒有損傷。38.根據(jù)實(shí)施例I到36的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底沒有離子注入損傷。39.根據(jù)實(shí)施例I到38的任意一個(gè)的太陽能電池,其中通過Czochralski法制備所述襯底。40.根據(jù)實(shí)施例I到38的任意一個(gè)的太陽能電池,其中所述襯底是多晶娃娃襯底。41.根據(jù)實(shí)施例I到38的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底是升級冶金級硅襯底。42.根據(jù)實(shí)施例I到41的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有從2到6Ω · cm的體電阻率。43.根據(jù)實(shí)施例I到41的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有小于2 Ω -cm的體電阻率。44.根據(jù)實(shí)施例I到41的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有小于約I. 5 Ω · cm的體電阻率。
45.根據(jù)實(shí)施例I到41的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有小于約1Ω * cm的體電阻率。46.根據(jù)實(shí)施例I到41的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有從約
O.I Ω · cm到約I Ω · cm之間的體電阻率。47.根據(jù)實(shí)施例30到46的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述抗反射和鈍化層具有大于2. 4g/cm3的密度。48.根據(jù)實(shí)施例47的太陽能電池，其中所述抗反射和鈍化層具有大于2. 8g/cm3的
山I又O49.根據(jù)實(shí)施例47的太陽能電池，其中所述抗反射和鈍化層具有從2. 4到3. Og/cm3的密度?！?0、ー種太陽能電池，所述電池包括硅基襯底，包括硼、氧和碳，以及ー個(gè)或多個(gè)含碳抗反射和鈍化層，所述襯底具有兩個(gè)主表面并且所述ー個(gè)或多個(gè)抗反射和鈍化層與所述兩個(gè)主表面的ー個(gè)或兩個(gè)鄰近，并且在所述襯底中在鄰近所述抗反射和鈍化層的主表面處的碳濃度大于在襯底內(nèi)的與主表面等距的深度處的碳濃度。51.根據(jù)實(shí)施例50的太陽能電池，其中在所述抗反射和鈍化層中與所述抗反射和鈍化層和所述襯底之間的邊界相距預(yù)定距離處的所述碳的濃度等于或超過所述襯底中的與所述邊界相距相同距離處的所述碳的濃度并且其中隨著距離所述邊界的深度的増加在襯底中的所述碳濃度逐漸減小。52.根據(jù)實(shí)施例50或51的太陽能電池，其中對于至少第一 50nm，隨著在所述襯底中離開鄰近所述抗反射和鈍化層的所述主表面的深度的増加，在襯底中的所述碳的濃度逐漸減小。53.根據(jù)實(shí)施例50到52的任意一個(gè)的太陽能電池，其中硼濃度和氧濃度導(dǎo)致在沒有碳的情況下，在以約1000W/m2照射太陽能電池后在所述襯底中將形成硼氧絡(luò)合物。54.根據(jù)實(shí)施例53的太陽能電池，其中硼的濃度約為I X IO15原子/cm3或更高。55.根據(jù)實(shí)施例53的太陽能電池，其中硼的濃度約為I X IO16原子/cm3或更高。56.根據(jù)實(shí)施例53的太陽能電池，其中硼的濃度約為I X IO17原子/cm3或更高。57.根據(jù)實(shí)施例53的太陽能電池，其中硼的濃度約為2. 5 X IO17原子/cm3或更高。58.根據(jù)實(shí)施例53到57的任意一個(gè)的太陽能電池，其中可移動(dòng)碳的量足夠基本上減少在照射太陽能電池后在襯底中形成的硼氧絡(luò)合物。59.根據(jù)實(shí)施例53到57的任意一個(gè)的太陽能電池，其中基于在沒有碳時(shí)將形成的絡(luò)合物的量，可移動(dòng)碳的量足夠?qū)⒃谡丈涮柲茈姵睾蟮囊r底中形成的硼氧絡(luò)合物基本上減少50%或更多，。60.根據(jù)實(shí)施例53到57的任意一個(gè)的太陽能電池，其中基于在沒有碳時(shí)將形成的絡(luò)合物的量，可移動(dòng)碳的量足夠?qū)⒃谡丈涮柲茈姵睾蟮囊r底中形成的硼氧絡(luò)合物基本上減少60%或更多。61.根據(jù)實(shí)施例53到57的任意一個(gè)的太陽能電池，其中基于在沒有碳時(shí)將形成的絡(luò)合物的量，可移動(dòng)碳的量足夠?qū)⒃谡丈涮柲茈姵睾蟮囊r底中形成的硼氧絡(luò)合物基本上減少75%或更多。
62.根據(jù)實(shí)施例53到57的任意一個(gè)的太陽能電池，其中可移動(dòng)碳的量足夠基本上避免在照射太陽能電池后在襯底中形成硼氧絡(luò)合物。63.根據(jù)實(shí)施例50到62的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中可移動(dòng)碳的濃度在50nm深度處基本上等于或大于在襯底中的硼的濃度。64.根據(jù)實(shí)施例50到63的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中在30nm的深度處的碳的濃度為5X IO17原子/cm3或更大。65.根據(jù)實(shí)施例50到63的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中在30nm的深度處的碳的濃度為I X IO18原子/cm3或更大。 66.根據(jù)實(shí)施例50到65的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中鄰近所述抗反射和鈍化層的所述碳濃度為I X IO18原子/cm3或更大。67.根據(jù)實(shí)施例50到65的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中鄰近所述抗反射和鈍化層的所述碳濃度為I X IO19原子/cm3或更大。68.根據(jù)實(shí)施例50到65的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在襯底中鄰近所述抗反射和鈍化層的所述碳濃度為I X IO20原子/cm3或更大。69.根據(jù)實(shí)施例50到68的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底沒有損傷。70.根據(jù)實(shí)施例50到68的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底沒有離子注入損傷。71.根據(jù)實(shí)施例50到70的任意一個(gè)的太陽能電池,其中通過Czochralski法制備所述襯底。72.根據(jù)實(shí)施例50到70的任意一個(gè)的太陽能電池,其中所述襯底是多晶娃娃襯/ 。73.根據(jù)實(shí)施例50到70的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底是升級冶金級硅襯底。74.根據(jù)實(shí)施例50到73的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有從2到6Ω · cm的體電阻率。75.根據(jù)實(shí)施例50到73的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有小于2Ω * cm的體電阻率。76.根據(jù)實(shí)施例50到73的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有小于約
I.5 Ω · cm的體電阻率。77.根據(jù)實(shí)施例50到73的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有小于約1Ω * cm的體電阻率。78.根據(jù)實(shí)施例50到73的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底具有從約O. I Ω · cm到約I Ω · cm之間的體電阻率。79.根據(jù)實(shí)施例50到78的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述碳氮化硅包括從O. 5到15%的碳。80.根據(jù)實(shí)施例50到78的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述碳氮化硅包括從5到10%的碳。81.根據(jù)實(shí)施例50到78的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述碳氮化硅包括從6到8%的碳。
82.根據(jù)實(shí)施例50到78的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述抗反射和鈍化層至少
包括第一碳氮化娃層和第二碳氮化娃層，所述第一碳氮化硅層鄰近所述襯底并具有小于10at%的碳的碳濃度，以及所述第二碳氮化硅層在所述第一碳氮化硅層頂部并具有大于所述第一碳氮化硅層的碳濃度的碳濃度。83.根據(jù)實(shí)施例82的太陽能電池，其中所述第一層具有小于約IOOnm的厚度，例如小于約30nm的厚度和/或所述第二層具有從約IOnm到約IOOnm的厚度,例如約50nm的厚度。84.根據(jù)實(shí)施例82或83的太陽能電池，其中通過三甲基硅烷或四甲基硅烷的 PECVD沉積所述第一碳氮化硅層。85.根據(jù)實(shí)施例50到84的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述抗反射和鈍化層具有大于2. 4g/cm3的密度。86.根據(jù)實(shí)施例85的太陽能電池，其中所述抗反射和鈍化層具有大于2. 8g/cm3的
山/又ο87.根據(jù)實(shí)施例85的太陽能電池，其中所述抗反射和鈍化層具有從2. 4到3. Og/cm3的密度。88.根據(jù)實(shí)施例50到87的任意一個(gè)的太陽能電池，其包括來自具有在約450°C和約850°C之間的，例如在約525°C和約725°C之間的有效燒制溫度的漿糊(paste)的一個(gè)或多個(gè)金屬接觸。89. 一種用于制備包括碳摻雜的娃襯底的娃太陽能電池的方法,所述方法包括在所述硅襯底上沉積包括硅和碳的抗反射和鈍化層，以便碳從所述層向所述襯底中擴(kuò)散。90.根據(jù)實(shí)施例89的方法，其中所述抗反射和鈍化層還包括氧、氮或氧和氮兩者。91.根據(jù)實(shí)施例89或90的方法，其中所述硅襯底包括硼和氧。92.根據(jù)實(shí)施例91的方法，其中硼濃度和氧濃度導(dǎo)致在沒有碳的情況下，在以約1000W/m2照射太陽能電池后在所述襯底中將形成硼氧絡(luò)合物。93.根據(jù)實(shí)施例91的方法，其中硼的濃度約為IX IO15原子/cm3或更高。94.根據(jù)實(shí)施例91的方法，其中硼的濃度約為IX IO16原子/cm3或更高。95.根據(jù)實(shí)施例91的方法，其中硼的濃度約為IX IO17原子/cm3或更高。96.根據(jù)實(shí)施例91的方法，其中硼的濃度約為2. 5X1017原子/cm3或更高。97.根據(jù)實(shí)施例91到96的任意一個(gè)的方法，其中擴(kuò)散進(jìn)入襯底的碳的量足夠減少在以約1000W/m2照射所述襯底后在襯底中的硼氧絡(luò)合物的形成。98.根據(jù)實(shí)施例91到96的任意一個(gè)的方法，其中擴(kuò)散進(jìn)入襯底的移動(dòng)碳的量足夠減少在以約1000W/m2照射所述襯底后在襯底中的硼氧絡(luò)合物的形成。99.根據(jù)實(shí)施例91到96的任意一個(gè)的方法，其中基于在沒有碳時(shí)將形成的絡(luò)合物的量，擴(kuò)散的碳的量足夠?qū)⒃谡丈涮柲茈姵睾蟮囊r底中形成的硼氧絡(luò)合物基本上減少50%或更多。100.根據(jù)實(shí)施例91到96的任意一個(gè)的方法，其中基于在沒有碳時(shí)將形成的絡(luò)合物的量，擴(kuò)散的碳的量足夠?qū)⒃谡丈涮柲茈姵睾蟮囊r底中形成的硼氧絡(luò)合物基本上減少60%或更多。
101.根據(jù)實(shí)施例91到96的任意一個(gè)的方法，其中基于在沒有碳時(shí)將形成的絡(luò)合物的量，擴(kuò)散的碳的量足夠?qū)⒃谡丈涮柲茈姵睾蟮囊r底中形成的硼氧絡(luò)合物基本上減少75%或更多。102.根據(jù)實(shí)施例89到101的任意一個(gè)的方法,其中通過Czochralski法制備所述襯底。103.根據(jù)實(shí)施例89到101的任意一個(gè)的方法，其中所述襯底是多晶硅硅襯底。104.根據(jù)實(shí)施例89到101的任意一個(gè)的方法，其中所述襯底是升級冶金級硅襯
。105.根據(jù)實(shí)施例89到104的任意一個(gè)的方法，其中碳在所述摻雜襯底中的分布是不對稱的，在鄰近在所述襯底和所述抗反射和鈍化層之間的所述界面的所述襯底的表面附 近的碳濃度較高。106.根據(jù)實(shí)施例105的方法,其中對于至少第一 50nm,隨著在襯底中遠(yuǎn)離所述襯底和所述抗反射和鈍化層之間的界面的深度的增加，在襯底中的所述碳的濃度逐漸減小。107.根據(jù)實(shí)施例89到106的任意一個(gè)的方法，其中在摻雜襯底中的碳濃度在遠(yuǎn)離所述襯底和所述抗反射和鈍化層之間的界面的50nm深度處基本上等于或大于在襯底中的硼的濃度。108.根據(jù)實(shí)施例89到106的任意一個(gè)的方法，其中在摻雜襯底中的碳濃度在遠(yuǎn)離所述襯底和所述抗反射和鈍化層之間的界面的30nm深度處為5X IO17原子/cm3或更大。109.根據(jù)實(shí)施例89到106的任意一個(gè)的方法，其中在摻雜襯底中的碳濃度在遠(yuǎn)離所述襯底和所述抗反射和鈍化層之間的界面的30nm深度處為I X IO18原子/cm3或更大。110.根據(jù)實(shí)施例89到20的任意一個(gè)的方法，其中在摻雜襯底中鄰近所述襯底和所述抗反射和鈍化層之間的界面的碳濃度為I X IO18原子/Cm3或更大。111.根據(jù)實(shí)施例89到110的任意一個(gè)的方法，其中在摻雜襯底中鄰近所述襯底和所述抗反射和鈍化層之間的界面的碳濃度為I X IO19原子/Cm3或更大。112.根據(jù)實(shí)施例89到110的任意一個(gè)的方法，其中在摻雜襯底中鄰近所述襯底和所述抗反射和鈍化層之間的界面的擴(kuò)散碳的濃度為I X IO20原子/Cm3或更大。113.根據(jù)實(shí)施例89到112的任意一個(gè)的方法，其中所述襯底具有從2到6 Ω -cm的體電阻率。114.根據(jù)實(shí)施例89到112的任意一個(gè)的方法，其中所述襯底具有小于2 Ω *cm的體電阻率。115.根據(jù)實(shí)施例89到112的任意一個(gè)的方法，其中所述襯底具有小于約I Ω ·αιι的體電阻率。116.根據(jù)實(shí)施例89到112的任意一個(gè)的方法，其中所述襯底具有從約O. I Ω *cm到約1Ω · cm之間的體電阻率。117.根據(jù)實(shí)施例89到112的任意一個(gè)的方法，其中所述抗反射和鈍化層包括碳氮化硅。118.根據(jù)實(shí)施例117的方法，其中所述抗反射和鈍化層包括從O. 5到15%的碳。119.根據(jù)實(shí)施例117的方法，其中所述抗反射和鈍化層包括從5到10%的碳。120.根據(jù)實(shí)施例117的方法，其中所述抗反射和鈍化層包括從6到8%的碳。
121.根據(jù)實(shí)施例117到120的任意一個(gè)的方法，其中所述抗反射和鈍化層至少包
括第一碳氮化娃層和第二碳氮化娃層，所述第一碳氮化硅層鄰近所述襯底并且具有小于10at%的碳的碳濃度，以及所述第二碳氮化硅層在所述第一碳氮化硅層頂部并且具有大于所述第一碳氮化硅層的碳濃度的碳濃度。122.根據(jù)實(shí)施例121的方法，其中所述第一層具有小于約IOOnm的厚度，例如小于約30nm的厚度和/或所述第二層具有從約IOnm到約IOOnm的厚度，例如約50nm的厚度。123.根據(jù)實(shí)施例121或122的方法，其中通過三甲基硅烷或四甲基硅烷的PECVD 沉積所述第一碳氮化硅層。124.根據(jù)實(shí)施例121或123的方法，其中所述抗反射和鈍化層具有大于2. 4g/cm3的密度。125.根據(jù)實(shí)施例121或124的方法，其中所述抗反射和鈍化層具有大于2. 8g/cm3的密度。126.根據(jù)實(shí)施例121或124的方法，其中所述抗反射和鈍化層具有從2. 4到3. Og/cm3的密度。127.根據(jù)實(shí)施例117或120的任意一個(gè)的方法，其中通過例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD )的化學(xué)氣相沉積(CVD )沉積所述層。128.根據(jù)實(shí)施例117或120的任意一個(gè)的方法,其中通過熱絲(hot-wire)化學(xué)氣相沉積技術(shù)沉積所述層。129.根據(jù)實(shí)施例117或120的任意一個(gè)的方法，其中通過包括a)—種或多種氣態(tài)單硅有機(jī)硅烷和b)含氮?dú)怏w的氣態(tài)混合物的PECVD沉積所述層。130.根據(jù)實(shí)施例129的方法,其中一種或多種氣態(tài)單娃有機(jī)娃燒是甲基娃燒。131.根據(jù)實(shí)施例129的方法，其中一種或多種氣態(tài)單硅有機(jī)硅烷是二甲基硅烷。132.根據(jù)實(shí)施例129的方法,其中一種或多種氣態(tài)單娃有機(jī)娃燒是三甲基娃燒。133.根據(jù)實(shí)施例129的方法,其中一種或多種氣態(tài)單娃有機(jī)娃燒是四甲基娃燒。134.根據(jù)實(shí)施例129的方法,其中一種或多種氣態(tài)單娃有機(jī)娃燒包括甲基娃燒、二甲基硅烷、三甲基硅烷和四甲基硅烷中的兩個(gè)或更多的混合物。135.根據(jù)實(shí)施例129的方法，其中氣態(tài)混合物包括從I到5wt%的甲基硅烷，從40到70wt%的二甲基硅烷，從I到5wt%的三甲基硅烷，從30到70wt%的氫以及從5到15wt%的甲烷。136.根據(jù)實(shí)施例135的方法，其中所述氣態(tài)混合物還包括四甲基硅烷。137.根據(jù)實(shí)施例134、135或136的方法，其中所述氣態(tài)混合物還包括氣態(tài)有機(jī)二娃物種(di-silicon species)。138.根據(jù)實(shí)施例129到137的的任意一個(gè)的方法，其中通過固體有機(jī)硅烷源的熱解獲得所述一種或多種氣態(tài)單娃有機(jī)娃燒。139.根據(jù)實(shí)施例138的方法，其中所述固體有機(jī)硅烷源是聚二甲基硅烷、聚羧甲基娃燒、三苯基娃燒或九甲基三娃氮燒(nonamethyltris i Iazane )。140.根據(jù)實(shí)施例129到139的的任意一個(gè)的方法，其中所述含氮?dú)鈿怏w是NH3或N2。
141.根據(jù)實(shí)施例129到140的的任意一個(gè)的方法，其中所述氣態(tài)混合物通過以流量比(a:b)為10:1到1:50 (例如從1:5至Ij 1:15或從1:6.6到1:15)組合(a)—種或多種氣態(tài)單硅有機(jī)硅烷和(b)含氮?dú)怏w而形成。142.根據(jù)實(shí)施例129到141的的任意一個(gè)的方法，還包括在沉積前組合氣態(tài)混合物與反應(yīng)氣體的步驟。143.根據(jù)實(shí)施例142的方法，其中所述反應(yīng)氣體是02、O3> CO、CO2或其組合。144.根據(jù)實(shí)施例129到141的的任意一個(gè)的方法，其中所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積是射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(RF-PECVD)、低頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(LF-PECVD)、電子回旋共振等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(ECR-PECVD)、感應(yīng)耦合等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(ICP-PECVD)、等離子束源等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PBS-PECVD)、低、中或高頻平行板化學(xué)氣相沉積、熱膨脹化學(xué)氣相沉積、微波激發(fā)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積或其組合?！?br> 145.根據(jù)實(shí)施例89到144的的任意一個(gè)的方法，其中通過加熱所述襯底以及所述抗反射和鈍化層到從約450°C到約1000°C (例如從約450°C到約850°C )的溫度實(shí)現(xiàn)所述擴(kuò)散。146.根據(jù)實(shí)施例145的方法，其中所述加熱保持至少I分鐘，例如從約I到3分鐘。147.根據(jù)實(shí)施例89到144的的任意一個(gè)的方法，其中所述太陽能電池還包括一個(gè)或多個(gè)金屬接觸，并且其中一個(gè)或多個(gè)金屬接觸的形成和從所述抗反射和鈍化層向所述襯底的碳擴(kuò)散在單個(gè)步驟中發(fā)生。148.根據(jù)實(shí)施例147的方法，在從約450°C到約850°C，例如從約575°C到約725°C的溫度下形成金屬接觸。149.根據(jù)實(shí)施例147或148的方法，其中使用包括鋁或銀與可選的鉛的漿糊形成所述接觸。150. 一種用于減少具有襯底的太陽能電池的光致衰退的方法，所述方法包括在所述襯底上提供包含碳并且允許碳從所述ARC向所述襯底擴(kuò)散的抗反射涂層(ARC)。151.根據(jù)實(shí)施例150的方法，其中所述襯底包括硅、硼和氧。152. 一種太陽能電池，所述電池包括硅襯底，包括硼、氧和碳，以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的碳氮化硅層，所述層具有從I到IOat. %的碳濃度，小于3at. %的氧濃度和大于14. 5at. %的氫濃度。153.根據(jù)實(shí)施例152的太陽能電池，其中所述碳氮化硅層具有小于7at.%，小于5at. %或4at. %的碳濃度；和/或大于15at. %，大于15. 5at. %或大于16at. %的氫濃度；和/或大于30at. %，大于35at. %或大于37at. %的硅濃度。154. 一種太陽能電池，所述電池包括硅襯底，包括硼、氧和碳，以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的碳氮化硅層，所述層具有大于lat. %的碳濃度，小于3at. %的氧濃度和大于IOat. %的氫濃度以及大于37at. %的硅濃度。155.根據(jù)實(shí)施例154的太陽能電池,其中所述碳氮化娃層具有小于50at. %,小于40at. %，小于 30at. %，小于 20at. %，小于 IOat. %，小于 7at. %，小于 5at. %，小于 4at. % 的碳濃度；和/或大于12at. %,大于14at. %,大于14. 5at. %,大于15at. %,大于15. 5at. %,大于16at. %的氫濃度。156. 一種太陽能電池，所述電池包括硅襯底，包括硼、氧和碳，以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的第一層和位于所述第一層上與所述襯底相對的第二層；
所述第一層包括碳氮化硅，具有小于IOat. %的碳濃度；以及所述第二層包括氮化硅；或碳氮化硅，所述碳氮化硅具有低于在所述第一層中的所述碳濃度的碳濃度和/或高于在所述第一層中的硅濃度的硅濃度。157.根據(jù)實(shí)施例156的太陽能電池，其中所述第一層具有小于7at. %，小于5at. %或小于4at. %的碳濃度；和/或大于IOat. %,大于 12at. %,大于 14at. %,大于 14. 5at. %,大于 15at. %,大于 15. 5at. % 或大于16at. %的氫濃度，和/或大于30at. %，大于35at. %或大于37at. %的硅濃度，以及所述第二層包括氮化硅或碳氮化硅，該碳氮化硅具有小于7at. %，小于5at. %或小于4at. %的碳濃度；和/或大于IOat. %,大于12at. %,大于14at. %,大于14. 5at. %,大于15at. %,大于15. 5at. %或大于16at. %的氧濃度；和/或大于30at. %,大于35at. %或大于37at. %的硅濃度。158. 一種太陽能電池，所述電池包括硅襯底，包括硼、氧和碳，以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的第一層和位于所述第一層上與所述襯底相對的第二層；所述第一層包括碳氮化娃，具有小于IOat. %的碳濃度和小于14. 5at. %的氫濃度；以及所述第二層是含氫硅基膜。159.根據(jù)實(shí)施例158的太陽能電池，其中所述第一層具有小于7at. %,小于5at. %或小于4at. %的碳濃度；從IOat. %到14at. %的氫濃度；和/或大于30at. %，大于35at. %或大于37at. %的硅濃度。160.根據(jù)實(shí)施例158或159的太陽能電池，其中所述第二層包括，氮化硅、碳化硅、
碳氮化硅、氧碳化硅、氧碳氮化硅或氧氮化硅。161.根據(jù)實(shí)施例158到160的任意一個(gè)的太陽能電池，其中在所述第二層中的所述氫濃度大于在所述第一層中的所述氫濃度。162. 一種太陽能電池，所述電池包括硅襯底，包括硼、氧和碳，以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的第一層和位于所述第一層上與所述襯底相對的第二層；所述第一層包括碳氮化硅，具有小于IOat. %的碳濃度；以及
所述第二層包括碳化硅，或碳氮化硅，氧碳化硅或氧碳氮化硅，在所述第二層中的碳濃度大于在所述第一層中的碳濃度。163.根據(jù)實(shí)施例162的太陽能電池，其中所述第一層具有小于7at. %，小于5at. %或小于4at. %的碳濃度；和/或大于IOat. %,大于 12at. %,大于 14at. %,大于 14. 5at. %,大于 15at. %,大于 15. 5at. % 或大于16at. %的氫濃度；和/或大于30at. %，大于35at. %或大于37at. %的硅濃度，以及所述第二層具有小于50at. %，小于40at. %，小于30at. %，小于20at. %，小于IOat. %，小于7at. %，小于5at. %，小于4at. %的碳濃度；和/或大于IOat. %，大于12at. %，大于14at. %,大于14. 5at. %,大于15at. %,大于15. 5at. %或大于16at. %的氧濃度；和/或大于30at. %，大于35at. %或大于37at. %的硅濃度。164.根據(jù)實(shí)施例152到155的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述抗反射涂層具有 從10到lOOnm，從10到80nm，從20到80nm或從30到80的厚度。165.根據(jù)實(shí)施例156到163的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述第一層具有從10到50nm，從20到40nm或約30nm的厚度；并且所述第二層具有從10到lOOnm，從20到90nm，從30到70nm，從40到60nm或約50nm的厚度。166. 一種太陽能電池，所述電池包括硅襯底，包括硼、氧和碳，以及前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的碳氮化硅層，所述碳氮化硅層具有漸變碳濃度，碳濃度隨著與發(fā)射極的距離的增加而增加，所述第一層在鄰近襯底的第一 30nm內(nèi)具有小于IOat. %的平均碳濃度。167.根據(jù)實(shí)施例152到166的任意一個(gè)的太陽能電池，其中所述襯底包括在其表面處的鄰近所述抗反射涂層的界面匹配層，。168.根據(jù)實(shí)施例167的太陽能電池，其中所述界面匹配層具有約5nm或更小的厚
度并且由氧化鋁、氧化硅、氮化硅或其組合構(gòu)成。169. 一種用于形成太陽能電池的抗反射涂層的方法，所述方法包括將包括硅烷和有機(jī)硅烷的氣態(tài)前體混合物的沉積到太陽能電池襯底上。170.根據(jù)實(shí)施例169的方法,其中基于體積流量的娃燒與有機(jī)娃燒的比率為大于4:1，大于9:1或約19 1.171.根據(jù)實(shí)施例169或170的方法，其中所述氣態(tài)前體還包括氮源，例如氨或N2。172.根據(jù)實(shí)施例169到171的任意一個(gè)的方法，其中所述有機(jī)硅烷包括甲基硅烷、
二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷或其組合。173.根據(jù)實(shí)施例169到171的任意一個(gè)的方法，其中所述氣態(tài)前體混合物包括硅燒、四甲基娃燒和氣。174.根據(jù)實(shí)施例169到173的任意一個(gè)的方法，其中通過化學(xué)氣相沉積或通過基于等離子體的化學(xué)氣相沉積進(jìn)行所述沉積。175.根據(jù)實(shí)施例174的方法，其中所述基于等離子體的化學(xué)氣相沉積是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD )、射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(RF-PECVD )、電子回旋共振等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(ECR-PECVD)、感應(yīng)耦合等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(ICP-PECVD)、等離子束源等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PBS-PECVD)或其組合。
下面將進(jìn)一步描述本發(fā)明的這些和其它實(shí)施例。光致衰退太陽能電池的光致衰退(LID)指的是載流子壽命在照射太陽能電池后的衰退，此衰退導(dǎo)致電池性能的損耗。在包括包含硼和氧原子的硅襯底的太陽能電池中經(jīng)常觀察到LID0雖然沒有從理論上界定，但是相信壽命衰退不是源于由光子直接產(chǎn)生的缺陷，而是因?yàn)樵谡丈湎麻g隙硼氧化物絡(luò)合物的形成(參見，例如Schmidt等人的Physical Review B69,024107 (2004))。因此LID被認(rèn)為與材料中的硼和氧的濃度相關(guān)。如本申請所述，改善的光致衰退特性表現(xiàn)為照射后電池性能損耗的減小。硅襯底的電阻率與在其上制備的太陽能電池性能有聯(lián)系。Brody等人(BulkResistivity Optimization for Low-Bulk-Iifetime Silicon Solar Cell, Prog.Photovolt:Res. AppI. 2001; 9:273-285)通過模擬不出，Czochralski 法(Cz)娃的理想滲雜 是0.2Ω .cm。對于通過Cz法制備的單晶硅襯底，增加硼的濃度通常用來獲得更低的電阻率。然而，因?yàn)樵诰w生長過程期間硅坩鍋的部分溶解，襯底中的大的氧濃度(例如，從約5X IO17到約5X IO18)實(shí)際上是不可避免的。作為結(jié)果，獲得低電阻率所要的硼原子的濃度為當(dāng)氧原子同樣存在于襯底中時(shí)，在照射制造的太陽能電池時(shí)發(fā)生顯著的光致衰退?；谏鲜隼斫?，推薦幾種用于降低Cz-Si太陽能電池的壽命衰退的方法，最有希望的是(i)用如Ga的其它摻雜元素替代B，(ii)降低Cz材料中的氧濃度以及(iii)降低B摻雜的濃度。然而，一般地Ga摻雜Si太陽能電池顯示比B摻雜Si太陽能電池更加欠穩(wěn)定的效率，而降低的氧濃度(可以通過使用磁性生長的MCz-Si獲得)要求更高的能量消耗。因此，太陽能電池產(chǎn)品經(jīng)常使用更高電阻的Cz晶片(2-6Ω * cm)(即，降低的硼濃度)以減輕制備的太陽能電池的LID。這里公開的硅太陽能電池顯示增強(qiáng)的LID特性，該增強(qiáng)不涉及從硅襯底減少或消除硼和/或氧。相信在硅襯底中存在碳可以降低硼氧絡(luò)合物的形成，從而降低照射時(shí)太陽能電池的退化。雖然沒有從理論上界定，但是相信這樣的過程通過碳和氧的絡(luò)合導(dǎo)致了碳/氧絡(luò)合物和硼氧絡(luò)合物的形成之間的直接競爭。通過光暴露驅(qū)動(dòng)氧二聚物在硅晶格中擴(kuò)散并且被碳或硼兩者俘獲產(chǎn)生Cs-O2JP B-O2^S合物。前者不是復(fù)合中心，而后者是。因此在存在碳時(shí)，Cs-O2i的形成降低了 B-O2i亞穩(wěn)態(tài)絡(luò)合物的形成，因?yàn)檠鹾渴枪潭ǖ?。因?yàn)镃s-O2i的形成與限制壽命的B-O2i絡(luò)合物的形成直接競爭，SiCxNy涂敷的Si太陽能電池與SiNx涂敷的電池比較降低了 LID。另外，相信在硅襯底中的碳的性質(zhì)可以影響碳與氧絡(luò)合的能力，因此降低B-O絡(luò)合物的形成。當(dāng)從制造工藝開始在襯底中存在碳時(shí)，這些碳傾向于是替位的，即替位硅原子的四價(jià)化合的碳。此類型的碳不足以在襯底中移動(dòng)以基本上減少B-O絡(luò)合物的形成。然而，在之后是接觸燒制(即峰值溫度在約750-850°C)的PECVD SiCxNy膜的沉積(B卩，在400-500°C時(shí))期間，期望在SiCxNy膜中的碳原子擴(kuò)散到Si太陽能電池的界面(發(fā)射極區(qū)域)并且進(jìn)入體(基極區(qū)域)。碳向硅擴(kuò)散可以使用間隙機(jī)制(參見，Scholz等人的，APPLIED PHYSICS LETTERSVOLUME 74, NUMBER3, 18 JANUARY 1999)，但是擴(kuò)散依賴于空位濃度。注意，在參考文獻(xiàn)中，除非有競爭過程，間隙碳原子的擴(kuò)散可以很快，并且在存在硼的時(shí)候觀察到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和間隙擴(kuò)散模型之間的明顯差異，該差異要求建?？瘴坏拇嬖?Frank-Turnbul I機(jī)制)。雖然沒有從理論上界定，但是相信為了獲得改善的LID，不需要高濃度的碳，因?yàn)槠鋬H必須主要與結(jié)區(qū)域中的剩余間隙氧競爭，此處主要產(chǎn)生少子的大多數(shù)，即碳可以在襯底中擴(kuò)散的更深，但是在表面附近其影響可能更高。根據(jù)這里提供的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在襯底上的含碳的抗反射和鈍化涂層(這里指簡寫為“ARC”)的存在減少了最終的太陽能電池的LID。確認(rèn)沒有外部的碳從由硅烷和氨生長的常規(guī)SiNx膜擴(kuò)散進(jìn)入硅襯底很重要。因此本申請，一方面涉及在襯底中包括碳的太陽能電池，該碳是可移動(dòng)的，即在硅襯底的晶格中未受到較強(qiáng)的束縛。在一個(gè)實(shí)施例中，通過將碳擴(kuò)散到襯底中來提供該可移動(dòng)碳，例如通過在硅襯底上沉積含碳膜的方式。可以通過適當(dāng)選擇含碳膜增強(qiáng)這樣的碳擴(kuò)散，以便膜含有足夠濃度的碳原子，在用于沉積膜的加熱條件下和隨后制造太陽能電池的燒制步驟下能夠擴(kuò)散。改善的光致衰退的特性·關(guān)于各種電池性能參數(shù)定義增強(qiáng)的光致衰退的特性。在一個(gè)實(shí)施例中，關(guān)于內(nèi)量子效率(IQE)、外量子效率(IQE), Voc比率、Jsc, Jo、JoE和填充因子中的一個(gè)或多個(gè)來定義改善的光致衰退的特性。由于在本質(zhì)上比較改善的光致衰退的特性，即他們指從照射前到照射后，變量的變化的減小，對“初始”參數(shù)例如“初始IQE”的引用指在構(gòu)建太陽能電池時(shí)測量的所關(guān)注的參數(shù)的值。下面描述硅太陽能電池的性能參數(shù)的選擇?；n轉(zhuǎn)換效率太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率是指當(dāng)太陽能電池與電路連接后，轉(zhuǎn)換的(從吸收的光到電能)并收集的功率的百分比。標(biāo)準(zhǔn)測試條件(STC)指定溫度為25°c并且具有氣體質(zhì)量I. 5 (AM1.5)光譜的輻射為1000W/m2。此對應(yīng)于在晴天時(shí)入射的太陽光的光譜，其中入射在面向太陽的37°傾斜表面上,太陽在地平線之上的41. 81°的角度處。此條件近似代表在大陸美國的春夏之交附近中午時(shí)的太陽，電池的表面指向太陽。因此，在這些條件下，期望在IOOcm2 (O. Olm2)的表面區(qū)域上的效率為12%的太陽能電池產(chǎn)生約I. 2瓦特的功率。太陽能電池的損耗可以分解為反射損耗、熱力學(xué)效率、復(fù)合損耗和電阻損耗?？偟男适敲恳粋€(gè)分立損耗的乘積。因?yàn)橹苯訙y量這些參數(shù)很困難，代之以其它參數(shù)，例如量子效率、Voc比率、Jsc, Jo、L和填充因子。反射損耗是在“外量子效率”下的量子效率的一部分。復(fù)合損耗構(gòu)成量子效率、Voc比率和填充因子(FF)的一部分。電阻損耗主要?dú)w到填充因子下，但是還構(gòu)成量子效率和Voc比率一小部分。在本申請的一個(gè)實(shí)施例中，太陽能電池具有14%或更大，15%或更大，16%或更大或者17%或更大的效率。量子效率當(dāng)光子被太陽能電池吸收時(shí)，其轉(zhuǎn)化為電子空穴對。然后，此電子空穴對遷移到太陽能電池的表面并且對電池產(chǎn)生的電流做出貢獻(xiàn)；這樣的載流子被收集?？蛇x地，載流子釋放能量并且再次變?yōu)榕c太陽能電池中的原子結(jié)合而沒有到達(dá)表面；這稱為復(fù)合，并且復(fù)合的載流子不對電流的產(chǎn)生做出貢獻(xiàn)。量子效率指當(dāng)電池在短路條件下操作時(shí)，轉(zhuǎn)化為電流的光子的百分比(B卩，被收集的載流子)。量子效率可以通過下述方程量化
量子效率=Jsc· Voc · FF/Pin外量子效率是入射光子轉(zhuǎn)化為電流的部分，而內(nèi)量子效率是吸收的光子轉(zhuǎn)化為電流的部分。數(shù)學(xué)上，內(nèi)量子效率與外量子效率通過太陽能電池的反射關(guān)聯(lián)；假定完美的抗反射涂層，他們兩者相同。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的太陽能電池的增強(qiáng)的LID表現(xiàn)為，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后在400到IOOOnm之間的任意給定波長處的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少不大于約5%。在另一個(gè)實(shí)施例中，增強(qiáng)的LID表現(xiàn)為，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后的在400到IOOOnm之間的任意給定波長處的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少不大于約2%。在另一個(gè)實(shí)施例中，增強(qiáng)的LID表現(xiàn)為在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后的在400到900nm之間的任意給定波長處的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少不大于約2%。在另一個(gè)實(shí)施例中，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后，增強(qiáng)的LID表現(xiàn)為基 本上沒有觀察到在400到900nm之間的任意給定波長處的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少。Voc 比率Voc依賴于Jsc和Jm，其中Jsc是短路電流密度，Joe是發(fā)射極飽和電流密度。特定地，Voc= (KT/q) · In (Jsc/J0E+l)o Ie依賴于俄歇復(fù)合損耗、缺陷相關(guān)復(fù)合損耗和發(fā)射極的摻雜水平。因?yàn)閺?fù)合，電池的開路電壓(Voc)低于電池的帶隙電壓(Vg)。因?yàn)楣庾拥哪芰勘仨毺幱诨蚋哂趲兑援a(chǎn)生載流子對，低于帶隙電壓的電池電壓表示損耗。此損耗表示為Voc與Vg的比率。最大功率點(diǎn)太陽能電池可以在寬電壓(V)和電流(I)范圍內(nèi)操作。通過將被輻射的電池的阻性負(fù)載從零(短路)連續(xù)增加到很高的值(開路)，可以確定最大功率點(diǎn)，最大VXI的點(diǎn)；gp，在此輻射水平處電池可以輸出最大電功率的負(fù)載(在短路和開路極端情況下輸出功率都為零)。填充因子和R分流在太陽能電池的整體特性的另一限定術(shù)語是填充因子(FF)。填充因子是實(shí)際獲得的功率(最大功率點(diǎn))與理論獲得的功率(基于開率電壓(Voc)和短路電流(Isc))的比值。因此填充因子定義為(VmpImp)/ (Voc/Isc)其中Imp和Vmp表示在最大功率點(diǎn)處的電流密度和電壓。同樣指示電池性能，因?yàn)楫?dāng)分流電阻降低時(shí)，對于給定水平的結(jié)電壓，經(jīng)分流電阻轉(zhuǎn)移的電流增加，導(dǎo)致端子電流I的顯著下降和Voc輕微下降。很低的Rsh的值將使Voc明顯下降。與在高串聯(lián)電阻的情況下相似，未良好分流的太陽能電池將呈現(xiàn)類似于電阻器的操作特性。當(dāng)組合太陽能電池形成模塊時(shí)，在模塊中的分立電池的低電池分流電阻(shunt resistance)引起場中的整個(gè)模塊的衰退。一般地,具有更高分流電阻電池的模塊性能好于常規(guī)模塊特別是在低照射和有云條件下。高填充因子值和高值一起表示太陽能電池上形成的接觸的質(zhì)量高。雖然接觸的質(zhì)量還部分地依賴于其它因素，例如P-η結(jié)發(fā)射極的特性和用于形成接觸的工藝，填充因子的主要貢獻(xiàn)者是抗反射涂層的特性，必須通過其制造接觸。作為估計(jì)，填充因子O. 5%的改善導(dǎo)致電池效率增加 O. 1%，并且效率的這種增加可以等同于太陽能電池產(chǎn)率收益的實(shí)質(zhì)增加。
理想因子在方程中Ι=Γ Q(eqv/nkT-l)，η表示“理想因子”。此參數(shù)隨著電流水平的改變與Γ。一樣。特定地，η從低電流下的2下降到高電流下的I。在附加的區(qū)域，當(dāng)在器件中的一些區(qū)域中少子的濃度達(dá)到多數(shù)載流子的濃度時(shí)，η可以在高電流下再次達(dá)到2。鈍化在長期暴露于太陽光下時(shí)太陽能電池的表面鈍化性能不衰退，有益于太陽能電池的效率的長期穩(wěn)定。因此，ARC應(yīng)該能夠鈍化源于早先的處理步驟(例如，鋸損傷；蝕刻損傷，懸空鍵等等....)的在太陽能電池表面中和近表面區(qū)域中的缺陷。差的鈍化表面減小短路電流(Isc)、開路電壓(Voc)和內(nèi)量子效率，這隨即降低太陽能電池的效率。ARC膜可 以減少電荷載流子在硅表面(表面鈍化)的復(fù)合，這對于高效率和薄太陽能電池(例如，具有〈200 μ m的厚度的電池)尤為重要。體鈍化對于多晶太陽能電池同樣重要，并且相信在ARC膜中高的氫含量可導(dǎo)致在多晶硅(me)體材料中的各種內(nèi)建電子缺陷(雜質(zhì)，晶界等等)的體鈍化。在一個(gè)實(shí)施例中，這里描述的SiCxNy膜基本上包括束縛和間隙氫原子，并且他們顯示好的鈍化特性。 暗I-V (電流-電壓)特性太陽能電池的暗I-V特性(S卩，當(dāng)電池沒有被照射時(shí)測量的電流和電壓)與光I-V特性同樣重要。對于系統(tǒng)應(yīng)用，一般地串聯(lián)組裝太陽能電池，然后組成模塊。如果串聯(lián)的電池串的個(gè)別太陽能電池有陰影，而電池串的剩余部分被照射，光電流必須仍能流過被遮蓋的光電池。關(guān)于這點(diǎn)，注意，從被照射太陽能電池輸出的光電流對于當(dāng)沒有被照射時(shí)的太陽能電池二極管是在“反向”方向。當(dāng)電流被迫穿過被遮蔽的太陽能電池時(shí)，可以達(dá)到反向擊穿點(diǎn)，經(jīng)常導(dǎo)致隨后其性能的下降。太陽能電池暗I-V反向特性與具有高反向(泄漏)電流的二極管相似，在制造期間不好控制。然而，當(dāng)電池被太陽能電池模塊驅(qū)動(dòng)進(jìn)入反向時(shí)，這些特征可能很重要，如上所述，其產(chǎn)生足夠的功率以將其過加熱。在一些情況下這被稱為太陽能電池模塊的“熱點(diǎn)”。為了抑制熱點(diǎn)損傷，太陽能電池的暗I-V特征很重要。一個(gè)這樣的特征是反向飽和(或泄漏)電流。另外，低反向泄漏電流可以改善低光模塊性能。在本申請的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種太陽能電池在-12V的負(fù)偏壓下具有小于I. 5A暗反向飽和電流。太陽能電池成分太陽能電池，如這里敘述的，指通過光伏效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的寬面積電子器件，該器件包括由硅制成的大面積P-η結(jié)。該電池還包括在太陽能電池的η型和P型側(cè)制造的歐姆金屬半導(dǎo)體接觸以及用作鈍化和抗反射涂層的一個(gè)或多個(gè)層。硅太陽能電池的實(shí)例包括非晶硅電池、單晶硅電池、多晶硅電池，非晶多晶硅串列電池、硅-硅/鍺串列電池、線帶電池、EFG電池、PESC (鈍化發(fā)射極太陽能電池)、PERC (鈍化發(fā)射極背面電池)電池和PERL (鈍化發(fā)射極背面局域擴(kuò)散電池)電池。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還涉及包括硅基襯底和抗反射和鈍化層的硅太陽能電池，該襯底包括硼、氧和非均勻分布的碳，并且涉及其制備方法。在一個(gè)實(shí)施例中，添加到襯底的至少部分碳是可移動(dòng)的以便其可以與氧原子絡(luò)合(與硼原子競爭)以在照射后減少在襯底中形成的硼氧絡(luò)合物。硅襯底在一個(gè)實(shí)施例中，硅襯底基本上可以是單晶硅或多晶硅?？梢酝ㄟ^例如Czochralski法工藝制備單晶硅襯底。硅襯底還可以是升級的冶金級硅襯底。該襯底可以具有例如從O. I到6 Ω · cm的體電阻率，從2到6 Ω · cm的體電阻率，從3到6 Ω · cm的體電阻率,從2到3 Ω · cm的體電阻率,小于2 Ω · cm的體電阻率,小于約I. 5 Ω · cm的體電阻率，約I Ω · cm的體電阻率，在約O. I Ω · cm到約I Ω · cm之間的體電阻率。在另一個(gè)實(shí)施例中，硼濃度和氧濃度導(dǎo)致在沒有碳的情況下，在以約1000W/m2照射太陽能電池后在所述襯底中將形成硼氧絡(luò)合物。仍在另一個(gè)實(shí)施例中，硼濃度可以約為I X IO15原子/cm3或更高、約I X IO17原子/cm3或更高、約2. 5X IO17原子/cm3。氧濃度可以·是例如約I X IO16原子/cm3到約I X IO18原子/cm3或約8 X IO17原子/cm3到約I X IO18原子
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/cm ο 在一個(gè)實(shí)施例中，在襯底中的碳的量和特性足夠基本上減少在照射太陽能電池后在襯底中形成硼氧絡(luò)合物。例如，基于在沒有碳時(shí)形成的絡(luò)合物的量，碳的量和特性足夠?qū)⒃谡丈涮柲茈姵睾笤谝r底中形成的硼氧絡(luò)合物減少50%或更多，60%或更多或者75%或更多。在另一個(gè)實(shí)施例中，在襯底中的碳的量和特性足夠基本上避免在照射太陽能電池后在襯底中形成的硼氧絡(luò)合物。在另一個(gè)實(shí)施例中，在襯底中的可移動(dòng)碳的濃度等于或大于在襯底中的硼的濃度的一半，或者基本上等于或大于在襯底中的硼的濃度。在另一實(shí)施例中，在襯底中的碳的濃度是5 X IO15原子/cm3或更高、5 X IO16原子/cm3或更高、I X IO17原子/cm3或更高或者I X IO18原子/cm3或更高。碳在襯底中的分布可以基本上均勻或者該分布可以不均勻。在一個(gè)實(shí)施例中，碳的濃度隨著在襯底中的深度的增加而變化。在另一個(gè)實(shí)施例中，襯底具有兩個(gè)主表面，并且隨著在襯底中距離至少一個(gè)主表面的深度的增加碳的濃度降低。仍在另一個(gè)實(shí)施例中，對于至少第一 50nm，隨著襯底中遠(yuǎn)離至少一個(gè)所述主表面的深度的增加，在襯底中的所述碳的濃度逐漸減小。逐漸降低意味著在規(guī)定距離上碳濃度以連續(xù)方式逐漸降低。在另一個(gè)實(shí)施例中，在兩個(gè)主表面的一個(gè)或兩個(gè)處在襯底中的碳濃度為I X IO18原子/cm3或更高、I X IO19原子/cm3或更高、I X IO20原子/cm3或更高。在又一個(gè)實(shí)施例中，在襯底中的距離兩個(gè)主表面中的至少一個(gè)的60、200或300nm的深度處碳濃度大于5 X IO16原子/cm3。在一個(gè)實(shí)施例中，太陽能電池包括硅基襯底，該襯底包括硼、氧和碳以及一個(gè)或多個(gè)含碳抗反射和鈍化層，所述襯底具有兩個(gè)主表面并且所述一個(gè)或多個(gè)抗反射和鈍化層鄰近兩個(gè)主表面的一個(gè)或兩個(gè)，并且在鄰近所述抗反射和鈍化層的主表面處的所述襯底中的碳濃度大于在襯底中與兩個(gè)主表面等距離的深度處的碳濃度。在另一個(gè)實(shí)施例中，在所述抗反射和鈍化層中與所述抗反射和鈍化層和所述襯底之間的邊界相距預(yù)定距離處的所述碳的濃度等于或超過襯底中與所述邊界相距相同距離處的所述碳的濃度，并且其中隨著距離所述邊界的深度的增加在襯底中的所述碳濃度逐漸減小。仍在另一個(gè)實(shí)施例中，對于至少第一 50nm，隨著在所述襯底中離開鄰近所述抗反射和鈍化層的所述主表面的深度的增加，在襯底中的所述碳的濃度逐漸減小。仍在另一個(gè)實(shí)施例中，在襯底中的擴(kuò)散的碳濃度，在50nm深度處基本等于或大于在襯底中的硼濃度。在另一個(gè)實(shí)施例中，在30nm深度處在襯底中的擴(kuò)散的碳濃度為5 X IO17原子/cm3或更高或者IX IO18原子/cm3或更高。在另一個(gè)實(shí)施例中，在襯底中的擴(kuò)散的碳濃度代表氧濃度的相當(dāng)一部分。由于B-O絡(luò)合物濃度對氧濃度的二次依賴(Fraunhofer),碳替位少量的氧對太陽能電池的光致衰退有實(shí)質(zhì)性影響?？狗瓷浜外g化涂層一般地認(rèn)為，在抗反射涂層中存在的碳對太陽能電池的性能有害。更特定地說，包含碳被認(rèn)為會(huì)導(dǎo)致缺陷密度的增加并且降低質(zhì)量密度，分別導(dǎo)致差的表面和體鈍化。包含碳還被認(rèn)為會(huì)導(dǎo)致在Si表面上折射率從理想值2. I下降而導(dǎo)致差的ARC性能[Y. Hatanaka等人的 Proc. 6th Int. conf. Silicon Carbide &Related Materials, Kyoto, 1995 (Ι0Ρ, Bristol, 1996) Conf. Ser. Vo. 142. P. 1055]。對于SiCN抗反射涂層，已經(jīng)被報(bào)道[Kang等人的Journal of the electrochemical society, 156 (6) pp495_449, (2009)]在與 SiN 抗反射涂層比較時(shí)，在控制表面鈍化和太陽能電池性能中起重要作用的表面電荷密度Qfb變低。此參考還注意到表面電荷密度依賴于SiCN中的碳濃度，更低的碳濃度產(chǎn)生Qfb的降低。同 樣是這個(gè)參考還顯示與SiNARC相比當(dāng)使用SiCN ARC時(shí)界面陷阱密度(Dit)增加，雖然在SiCN ARC中更低的碳濃度提供更低的Dit。在本說明中，說明了 Si、C、N、H和O的各種濃度。除非另外說明，Si、C、N和O的濃度是通過俄歇電子譜(這里簡稱為“俄歇”)測量的原子％，意味著該濃度基于在樣品中的Si、C、N和O原子的總含量。另一方面，氫值指通過彈性反沖檢測(ERD)測量的氫濃度，意味著這些濃度值基于在樣品中的Si、C、N、H和O原子總含量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，鈍化和抗反射涂層包括非晶碳氮化硅。非晶碳氮化硅這里指SiCxNy或SiCN，所有的術(shù)語均可互換使用。類似地，這里的術(shù)語氮化硅，SiNx和SiN可互換使用。應(yīng)該明白變量X和y不旨在限制Si、C和N的比率，而是旨在這些比率的變化被理解并包括在本申請的范圍內(nèi)。碳氮化硅和氮化硅還包括束縛或間隙氫原子，在術(shù)語SiCxNy或SiNx中理解束縛或間隙氫原子的出現(xiàn)。即使沒有特別指出，非晶碳氮化硅還包括氧。在此情況下，氧濃度被認(rèn)為是低的，例如小于3原子％。在一個(gè)實(shí)施例中，在SiCN ARC中的碳的量是0. 5原子％或更高，例如從0. 5到15原子％，從I到10原子％，從5到10原子％，從I到7原子％，從I到5原子％，從I到4原子％，或從6到8原子％。如上所注意的，在涂層中的碳的性質(zhì)同樣影響從涂層擴(kuò)散進(jìn)入襯底的碳的量。在一個(gè)實(shí)施例中，涂層中的能夠擴(kuò)散的碳的濃度有足夠高，實(shí)質(zhì)上減少了在照射產(chǎn)生的太陽能電池后的B-O絡(luò)合物的形成。在一個(gè)實(shí)施例中，Si在SiCxNy ARC中的原子％范圍從約25%到約70%，例如從約30%到約60%,從約37%到約50%,從約37%到約40%,從約30%到約37%,從約30%到約35%,或者從約31%到約34%。 在另一個(gè)實(shí)施例中，H在SiCxNy ARC中的原子％范圍從約10%到約40%，例如從約10%到約35%,從約10%到約14. 5%,從約14. 5%到約35%,從約15%到約35%,從約20%到約30%,或者從約22%到約28%。在另一個(gè)實(shí)施例中，N在SiCxNy ARC中的原子％范圍可高至約70%，例如從約10%到約60%，從約20%到約40%，或者從約25%到約35%。在另一個(gè)實(shí)施例中，該膜還包括其他原子成分作為摻雜劑。例如，摻雜的膜可以包括 F、Al、B、Ge、Ga、P、As、O、In、Sb、S、Se、Te、In、Sb 或其組合?？梢曰谥苽涞腁RC的所期望的光學(xué)或物理特性來選擇膜的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，選擇厚度以便在約600-650nm波長的光處獲得最小的反射。例如，對于一些應(yīng)用，雖然厚度的輕微改變不會(huì)對透射率造成巨大影響，當(dāng)76nm的厚度時(shí)的2. 05的折射率被認(rèn)為最優(yōu)。在一個(gè)實(shí)施例中，SiCxNy ARC具有從約10到160nm的厚度，例如從約50到約120nm，從約10到約IOOnm,從約10到約80nm,從約20到約80nm,從約30到約80nm,從約50到約IOOnm或者從約70到約80nm。在一個(gè)實(shí)施例中，鄰近硅襯底的抗反射涂層僅包括SiCxNy層。在另一個(gè)實(shí)施例中，抗反射涂層包括多層，至少一層是SiCxNy層，如這里所描述的。在另一個(gè)實(shí)施例中，抗反射涂層包括SiCxNy層，如這里所描述的，該層通過其厚度顯示漸變透射率。在一個(gè)實(shí)施例中，鄰近硅襯底的抗反射涂層包括SiCN并且具有從I到IOat. %的 碳濃度，小于3at. %的氧濃度和大于14. 5at. %的氣濃度。例如，該層可以具有小于7at. %，小于5at. %或者小于4at. %的碳濃度；和/或大于15at. %,大于15. 5at. %,或者大于16at. %的氫濃度；和/或大于30at. %，大于35at. %，或者大于37at. %的硅濃度。在另一個(gè)實(shí)施例中，鄰近硅襯底的抗反射涂層包括SiCN并且具有大于Iat. %的碳濃度，小于3at. %的氧濃度和大于IOat. %的氫濃度以及大于37at. %硅濃度。例如，SiCN具有小于50at. %，小于40at. %，小于30at. %，小于20at. %，小于IOat. %，小于7at. %，小于5at. %或者小于4at. %的碳濃度和/或大于12at. %,大于14at. %,大于14. 5at. %,大于15at. %,大于15. 5at. %或者大于16at. %的氧濃度。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，ARC可以包括多個(gè)層，鄰近硅襯底的第一層包括碳。因此第一層提供向硅襯底擴(kuò)散的碳以增強(qiáng)LID特性，而第二層用于克服具有鄰近襯底且碳濃度足以獲得LID益處的含碳層的太陽能電池所固有的缺點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一層具有從10到50nm，從20到40nm或者約30nm的厚度；并且第二層具有從10到lOOnm，從20到90nm，從30到70nm，從40到60nm或者約50nm的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，抗反射涂層可以至少包括鄰近襯底的第一層和位于第一層上與襯底相對的第二層。第一層包括具有小于IOat. %的碳濃度的碳氮化硅；并且第二層包括氮化娃或者碳氮化娃，該碳氮化娃具有低于在第一層中的碳濃度的碳濃度和/或高于第一層中的娃濃度的娃濃度。例如，第一層可以具有小于7at. %,小于5at. %或者小于4at. %的碳濃度；和/或大于IOat. %,大于12at. %,大于14at. %,大于14. 5at. %,大于15at. %,大于15. 5at. %或者大于16at. %的氫濃度；和/或大于30at. %,大于35at. %,或者大于37at. %的硅濃度；并且第二層可以包括氮化硅或者碳氮化硅，該碳氮化硅具有小于7at. %，小于5at. %或者小于4at. %的碳濃度；和/或大于IOat. %,大于12at. %,大于14at. %,大于14. 5at. %,大于15at. %,大于15. 5at. %或者大于16at. %的氧濃度；和/或大于30at. %,大于35at. %,或者大于37at. %的娃濃度。包括氮化娃的第二層的使用可以證明光學(xué)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)镾iN具有高于SiCN的折射率，如在下面的實(shí)例中所示。SiN的使用還提供電子優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槿鏚ang (supra)注意到的，SiN提供比SiCN更高的表面電荷密度。因此，如果第一層薄，例如約10-15nm，那么在第二層中的SiN提供增強(qiáng)的有效QFB。包括具有更高硅濃度的SiCN的第二層的使用是有利的，原因類似于使用SiN，即為了提供更高的折射率并且可能增強(qiáng)Qfb。最后，使用包括具有更低的碳濃度的SiCN的第二層是有利的，因?yàn)榫哂休^低的碳濃度的SiCN可以提供更大的透明度。在另一個(gè)實(shí)施例中，抗反射涂層可以至少包括鄰近襯底的第一層和位于第一層上與襯底相對的第二層。第一層包括碳氮化娃，具有小于IOat. %的碳濃度和小于14. 5at. %的氫濃度并且第二層是含氫娃基涂層。例如，第一層可以具有小于7at. %,小于5at. %或者小于4at. %的碳濃度；從IOat. %到14at. %的氫濃度；和/或大于30at. %，大于35at. %，或者大于37at. %的硅濃度；并且第二層可以包括氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、氧碳化硅，氧碳氮化硅或氧氮化硅。如在下面的實(shí)例中所示，對于具有更高氫濃度的抗反射涂層的太陽能電池可以觀察到有利的I-V特性，這可能源于更多的氫擴(kuò)散到襯底中導(dǎo)致的鈍化改善。存在含氫的第二層是有利的，其提供更大的可以擴(kuò)散到襯底中用于鈍化目的的氫庫存。在第二層中的氫濃度可以小于、等于或大于在第一層中的氫濃度。仍在另一個(gè)實(shí)施例中，抗反射涂層可以至少包括鄰近襯底的第一層和位于第一層上與襯底相對的第二層。第一層包括具有小于IOat. %的碳濃度的碳氮化娃；并且第二層可以包括碳化硅、碳氮化硅、氧碳化硅或氧碳氮化硅，第二層中的碳濃度大于第一層中的碳 濃度。例如，第一層可以具有小于7at. %，小于5at. %或者小于4at. %的碳濃度；和/或大于IOat. %，大于12at. %，大于14at. %，大于14. 5at. %，大于15at. %，大于15. 5at. %或者大于16at. %的氫濃度；和/或大于30at. %，大于35at. %，或者大于37at. %的硅濃度；并且第二層可以具有小于50at. %，小于40at. %，小于30at. %，小于20at. %，小于IOat. %，小于7at. %，小于5at. %或者小于4at. %的碳濃度和/或大于IOat. %,大于12at. %,大于14at. %,大于14. 5at. %，大于15at. %，大于15. 5at. %或者大于16at. %的氫濃度；和/或大于30at. %，大于35at. %，或者大于37at. %的硅濃度。在第二層中存在具有增加的碳濃度的SiCN被證明是有利的，因?yàn)槿缦旅娴膶?shí)例中所示，在SiCN中更大的碳濃度提供更大的折射率。該實(shí)例還示出了碳濃度的增加通常還伴隨著提供更好的襯底鈍化的氫濃度的增加。最后，如Kang(supra)指出的，SiCN ARC的表面電荷密度隨著碳濃度的增加而增加，意味著在第一層較薄(例如，從約10-15nm)的那些實(shí)施例中，在第二層中存在更高的碳濃度可以提供更有效的Qfb。在另一個(gè)實(shí)施例中，抗反射和鈍化涂層可以包括至少兩個(gè)碳氮化硅層，第一碳氮化硅層鄰近襯底并且具有小于約IOat. %的碳濃度(例如從約3到約8at. %的碳)，第二碳氮化娃層位于第一氮化碳層上并且具有的碳濃度大于第一碳氮化娃層的碳濃度，例如從約10到約 25at. %。在一個(gè)實(shí)施例中，包括碳抗反射和鈍化涂層直接沉積到硅襯底上。在另一個(gè)實(shí)施例中，在含碳抗反射和鈍化涂層與硅襯底之間存在不包括碳或者包括不足以擴(kuò)散進(jìn)入硅襯底的量的碳的一個(gè)或多個(gè)中間層(即，膜)，只要這些中間層的性質(zhì)和厚度仍能夠在加熱后讓碳從含碳抗反射和鈍化涂層充分?jǐn)U散到硅襯底中，以便減少照射后在襯底中形成的B-O絡(luò)合物。襯底還可以包括在其表面上鄰近抗反射涂層的中間匹配層。這里不認(rèn)為中間匹配層形成與襯底分離的膜，而是襯底的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，中間匹配層具有約5nm或更小的厚度。在另一個(gè)實(shí)施例中，中間匹配層可以包括自然地或化學(xué)誘導(dǎo)的氧，并且可以是例如氧化鋁、氧化硅或其組合。在一個(gè)實(shí)施例中，SiCxNy ARC在630nm的波長處具有I. 8到2. 3的折射率，例如2. 05的折射率，以及在300nm處的小于0. 01的消光系數(shù)，例如小于0. 001。在一個(gè)實(shí)施例中，抗反射和鈍化層具有大于2. 4g/cm3的密度，例如大于2. 8g/cm3的密度或者從2. 4到3. Og/cm3的密度。對于如在本申請中描述的太陽能電池，抗反射和鈍化涂層的密度可以通過基于X-射線的技術(shù)測量。通過適當(dāng)選擇為制造SiCxNy膜選出的氣體的混合物、PECVD平臺(tái)(間接/間接/低頻/RF頻率/微波)和工藝參數(shù)(襯底溫度/功率/氣體流量/壓力)可以獲得這樣的高密度(即，大于2. 4g/cm3)。在一個(gè)實(shí)施例中，在沉積期間襯底溫度升高到450°C或更高。當(dāng)膜自身包含氫(例如廣10%氫)時(shí)，高密度膜對太陽能涂層是有用的，并且該氫的一部分沒有被接合到膜中的N或Si(或C)。在一個(gè)實(shí)施例中，在接觸形成期間，氫原子擴(kuò)散進(jìn)入太陽能電池的體(在一些實(shí)施例中在 80(TC處，氫迅速擴(kuò)散)并且鈍化太陽能電池的體中的任何缺陷/懸掛鍵。此工藝改善了硅中少子的壽命并因此改善了太陽能電池的效率。為了促進(jìn)氫向硅的擴(kuò)散并且減少氫進(jìn)入電池之上的區(qū)域的耗散，SiCN層本身可被 制成對氫擴(kuò)散相對不可滲透，即SiCN層可以作為氫源和利于向娃擴(kuò)散氫的冒蓋(cap)。涂層的較高密度促進(jìn)了這樣的“冒蓋”用作抗反射和鈍化涂層?？狗瓷渫繉舆€包括與襯底相對的分離帽蓋層以進(jìn)一步減少氫進(jìn)入電池上部區(qū)域的損耗。因?yàn)樯鲜鲈?，這樣的層應(yīng)該是致密的，并且例如可以包括碳化硅(SiC)。金屬接觸在一個(gè)實(shí)施例中，向太陽能電池的n-型和P-型側(cè)制造歐姆金屬半導(dǎo)體接觸。例如，可以通過絲網(wǎng)印刷金屬漿糊并且通過燒制沉積的漿糊形成接觸。燒制的溫度和持續(xù)時(shí)間依賴于使用的漿糊的特性和太陽能電池的特性，例如抗反射和鈍化涂層的特性和厚度。在一些實(shí)施例中，如填充因子的特定太陽能電池參數(shù)依賴于使用的漿糊的性質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，絲網(wǎng)印刷的Ag漿糊金屬化被用于前側(cè)接觸的形成。絲網(wǎng)印刷Ag漿糊可以包括，例如Ag粉、玻璃熔料(glass frit)、粘接劑、溶劑以及其它添加劑。雖然沒有從理論上界定，但是相信在接觸燒制期間，玻璃熔料融化向下蝕刻穿過ARC層并且與Si表面反應(yīng)，這使得Ag晶粒在薄玻璃/Si界面處成核，與Si發(fā)射極形成歐姆接觸。適合的漿糊的實(shí)例包括Five star Technologies 出售的(例如以商品名Electrospere 出售的 Ag 和 Al 衆(zhòng)糊，例如 Electrospere S-系列衆(zhòng)糊，包括 S-540 (Ag)、s-546 (Ag)、s-570 (Ag)和 s-680 (Al)漿糊，以及;Ferro(y I 售的(例如，Al 漿糊，例如產(chǎn)品CN53-101)。在一些實(shí)施例中，漿糊還可以包括鉛，其可以提供更高質(zhì)量的接觸形成。SiCxNy ARC 的制備在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過包括S、C、N和H原子的氣態(tài)物種的沉積制備SiCxNy抗反射和鈍化涂層。雖然可以在單氣態(tài)物種中組合所有要求的S、C、N和H原子，整體包括所要求的原子物種的兩種或更多氣體可被組合并反應(yīng)以形成涂層。在一個(gè)實(shí)施例中，在分離的氣體中包含所要求的C和Si原子，而在另一個(gè)實(shí)施例中，在單氣態(tài)核素中包含C和Si原子。例如，可以從SiH4、氮的氣態(tài)源(例如，NH3、N2*NC13)和氣態(tài)烴(例如，甲烷、乙炔、丙烷、丁烷等等....)或其它含碳化合物(例如甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷或其組合)的混合物制備SiCxNy ARC。還可以使用31114和氣態(tài)甲胺(例如CH3NH2、(CH3) 2NH、(CH3) 3N等…)的混合物。
可選地,氣態(tài)有機(jī)娃化合物(例如,一種或多種有機(jī)娃燒和/或有機(jī)聚碳娃燒，例如甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、六甲基二硅氮烷、三(二甲基氨基)硅烷、三(二甲基氨基)甲基硅烷、四(二甲基氨基)硅烷，Si (N (CH3) 2)4和/或聚甲基硅氮烷、二甲基氨基三甲基硅烷)與氣態(tài)氮源(例如，NH3或N2)混合并沉積以產(chǎn)生SiCxNy ARC?？梢砸詺怏w形式商業(yè)獲得氣態(tài)有機(jī)硅烷化合物(如果需要，進(jìn)行混合)它們可以以液體形式和揮發(fā)獲得，或者它們可以從固體前體制備(可選地，原位制備)。在一個(gè)實(shí)施例中，要沉積的氣態(tài)混合物通過以10:1到1:50，例如從1:5到1:15或從1:6. 6到1:15的流量比(a:b)組合(a) —種或多種氣態(tài)有機(jī)硅烷化合物以及(b)的含氮?dú)怏w而形成。來自固體前體的氣態(tài)有機(jī)硅烷化合物在一個(gè)實(shí)施例中，可以從固體有機(jī)硅烷源的熱分解/重排(即，熱解)或揮發(fā)獲得氣態(tài)有機(jī)硅烷和/或有機(jī)聚碳硅烷。固體有機(jī)硅烷源可以是任意包括Si、C和H原子并且在室溫和常壓下是固體的化合物。在一個(gè)實(shí)施例中，固體有機(jī)硅烷源是包括在加熱室中的加熱期間熱力學(xué)穩(wěn)定的 Si-C鍵的硅基聚合物。在一個(gè)實(shí)施例中，硅基聚合物具有包括至少一個(gè)硅原子和兩個(gè)或更多碳原子的單體單元(monomeric unit)。單體單元還可以包括附加的元素,例如N、0、F或其組合。在另一個(gè)實(shí)施例中，聚合物源是聚硅烷或聚碳硅烷。聚硅烷化合物可以是當(dāng)熱解時(shí)，即通過在基本沒有分子氧的氣氛中加熱來化學(xué)分解固體聚硅烷時(shí)，產(chǎn)生氣態(tài)有機(jī)硅烷化合物的任意固體聚硅烷化合物。在一個(gè)實(shí)施例中，固體聚硅烷化合物包括直線或分支聚硅烷鏈(可選地環(huán)狀形式)，其中每個(gè)硅都被一個(gè)或多個(gè)氫原子替位，C1-C6烷基基團(tuán)、苯基基團(tuán)或-NH3基團(tuán)。在另一個(gè)實(shí)施例中，直線或分支聚硅烷鏈具有至少一個(gè)包括至少一個(gè)硅原子和一個(gè)或多個(gè)碳原子的單體單元。在另一個(gè)實(shí)施例中，直線或分支聚硅烷鏈具有至少一個(gè)包括至少一個(gè)硅原子和兩個(gè)或更多碳原子的單體單
J Li o固體有機(jī)硅烷緣的實(shí)例包括硅基聚合物，例如聚二甲基硅烷(PDMS)和聚碳甲基硅烷(PCMS)以及其它非聚合物物種，例如三苯基硅烷或九甲基三硅氮烷。PCMS可以商業(yè)獲得(Sigma-Aldrich)并且其可以具有，例如從約800道爾頓到約2，000道爾頓的平均分子重量。PDMS 也可以商業(yè)獲得(Gelest,Morrisvilie,P. A.和 Strem Chemical,等Newburyport,M.A.)并且其可以具有，例如從約1，100道爾頓到約1，700道爾頓的平均分子重量。使用PDMS作為源化合物是有利的，因?yàn)?a)在儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移過程中其處理很安全(b)其對空氣和濕氣穩(wěn)定，當(dāng)在工業(yè)環(huán)境中大量使用化合物時(shí)期望的特性，(c)在PDMS被暴露到CVD工藝條件導(dǎo)致的出流(effluent stream)中沒有腐蝕性成分產(chǎn)生，以及(d) PDMS通過其氫取代基提供其自身的氫供給。在另一個(gè)實(shí)施例中，固體有機(jī)硅烷源可以具有至少一個(gè)標(biāo)簽成分，其類型、比例和濃度可以用于在獲得的膜中創(chuàng)建化學(xué)“指紋”，該指紋可以容易地通過標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室分析工具測量，例如二次離子質(zhì)譜(SMS)、俄歇電子能譜(AES)、x_射線光電子能譜(XPS)。在一個(gè)實(shí)施例中，固體有機(jī)硅烷源可以包含同位素標(biāo)簽，即包括在固體有機(jī)硅烷源中的至少一種相對量自然界不豐富的原子物種的同位素，例如C13或C14。這里稱為同位素的合成率。固體前體的熱解/揮發(fā)在一個(gè)實(shí)施例中，氣態(tài)有機(jī)娃燒物種由固體有機(jī)娃燒源在加熱室內(nèi)熱解形成。固體源可以作為粉末、顆粒、棒或其它固體形式以批次或連續(xù)方式添加到加熱室。可選地，固體有機(jī)硅烷源可以在加熱室中與第二固體聚合物混合。在批次添加中，固體有機(jī)硅烷源化合物可以例如以從Img到IOkg的量添加，雖然還可以使用更大的量。在一個(gè)實(shí)施例中，在添加固體有機(jī)硅烷源后，加熱室可選地在真空下被凈化(purged)，用如氬或氦的惰性氣體替代反應(yīng)室中的氣體。在加熱前凈化反應(yīng)室或者在凈化期間或之前前升高反應(yīng)室中的溫度。凈化期間反應(yīng)室中的溫度應(yīng)該保持在氣體物種的演化(evolution)開始的溫度以下，以便最小化產(chǎn)品損耗。熱解步驟可以包含在固體中的一個(gè)或多個(gè)不同類型的反應(yīng)。不同類型的反應(yīng)可以包括，例如依賴于固體有機(jī)硅烷源的性質(zhì)，固體有機(jī)硅烷分解/重排為新的氣態(tài)和/或液體有機(jī)硅烷物種，并且可以通過為熱解步驟選擇的溫度來促進(jìn)這些反應(yīng)。控制上述參數(shù)還可以獲得固體有機(jī)硅烷源的部分或完全揮發(fā)而不是熱解(即，替代有機(jī)硅烷源的分解/重排)。這里使用的術(shù)語“熱解”旨在獲得這樣的部分或完全揮發(fā)。對于固體有機(jī)硅烷源是聚 硅烷的實(shí)施例，可以通過在2007年11月27日提交的美國臨時(shí)專利申請S/N 60/990, 447中描述的工藝獲得氣態(tài)物種，這里引用其整個(gè)內(nèi)容作為參考。在加熱室中，可以通過電加熱、UV輻射、IR輻射、微波輻射、X-射線輻射、電子束、激光束、感應(yīng)加熱等等進(jìn)行固體有機(jī)硅烷源的加熱。加熱室的溫度被加熱到如下范圍，例如，從約50到約700°C，從約100到約700°C，從約150到約700°C，從約200到約700°C，從約250到約700°C，從約300到約700°C，從約350到約700 0C，從約400到約700 V，從約450到約700 V，從約500到約700 V，從約550到約700°C，從約600到約700°C，從約650到約700°C，從約50到約650°C，從約50到約600°C，從約50到約550°C，從約50到約500°C，從約50到約450°C，從約50到約400°C，從約50到約350°C，從約50到約300°C，從約50到約250°C，從約50到約200°C，從約50到約150°C，從約50到約100°C，從約100到約650°C，從約150到約600°C，從約200到約550 0C，從約250到約500 0C，從約300到約450 °C，從約350到約400 °C，從約475到約500 °C，約 50°C，約 100°C，約 150°C，約 200°C，約 250°C，約 300°C，約 350°C，約 400°C，約 450°C，約500°C，約550°C，約600°C，約650°C，約700°C。更高的溫度可以增加從固體有機(jī)硅烷源產(chǎn)生的氣態(tài)化合物的速率。在一個(gè)實(shí)施例中，加熱室被以高達(dá)150°C每小時(shí)的速率加熱直到到達(dá)期望的溫度，在此溫度處保持反應(yīng)室的溫度。在另一個(gè)實(shí)施例中，溫度升高到發(fā)生熱解的第一值，然后溫度在一個(gè)或多個(gè)場合變化，例如，為了改變氣態(tài)化合物的混合物的產(chǎn)生速率或者改變反應(yīng)室中的壓力。 在一個(gè)實(shí)施例中，控制加熱室中的溫度和壓力并且可以通過減小壓力，通過加熱有機(jī)硅烷源，或通過其組合來驅(qū)動(dòng)氣態(tài)物種的產(chǎn)生。為加熱室選擇特定的溫度和壓力值也被用作控制獲得的氣態(tài)物種的性質(zhì)。在固體有機(jī)硅烷源是聚硅烷的實(shí)施例中，一種可能的熱解反應(yīng)導(dǎo)致在固體聚硅烷中Si-Si交聯(lián)的形成，該反應(yīng)通常在約375°C下發(fā)生。另一個(gè)可能的反應(yīng)稱作Kumada重排，典型地在約225°C到約350°C之間的溫度下發(fā)生，其中Si-Si主鏈變?yōu)镾i-C-Si主鏈。雖然此類型的反應(yīng)通常用于生產(chǎn)非揮發(fā)性產(chǎn)品，Kumada重排可以生產(chǎn)揮發(fā)性聚碳硅烷低聚物、硅烷和/或甲基硅烷。雖然通過Kumada重排方法生產(chǎn)的氣態(tài)物種的量與非揮發(fā)性固體或液體聚碳硅烷的產(chǎn)生競爭，這樣的物種的生產(chǎn)(當(dāng)不利于整體產(chǎn)率時(shí))證明了氣體放出過程的有用方面，留在加熱室中的任意材料、液體或固體在一些實(shí)施例中轉(zhuǎn)化為無害并且安全的陶瓷材料，導(dǎo)致一旦過程停止可以安全地處理材料。來自液體前體的氣態(tài)有機(jī)硅烷化合物在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過如四甲基硅烷的液體有機(jī)硅烷前體的揮發(fā)獲得氣態(tài)有機(jī)硅烷。可以通過一個(gè)或多個(gè)蒸發(fā)器揮發(fā)或者可以通過2010年6月17日提交的美國專利申請No. 61/368，857描述的裝置提供液體前體，在此引入其整個(gè)內(nèi)容作為參考。氣態(tài)有機(jī)娃燒物種—般地，由固體有機(jī)娃燒制備的氣態(tài)有機(jī)娃物種包括有機(jī)娃燒的揮發(fā)部分的混合物。在固體有機(jī)硅烷源是聚硅烷的實(shí)施例中，氣態(tài)物種是氣態(tài)有機(jī)硅化合物的混合物。
在一個(gè)實(shí)施例中，氣態(tài)有機(jī)硅化合物的混合物基本包括一種或多種氣態(tài)硅烷(即，包括單個(gè)硅原子的氣態(tài)化合物)。其還被稱作氣態(tài)單硅有機(jī)硅烷，其實(shí)例包括甲基硅烷、二甲基娃燒、二甲基娃燒和四甲基娃燒。在一個(gè)實(shí)施例中，可選地，氣態(tài)混合物還包括少量(例如，小于10%)的氣態(tài)多硅物種，例如氣態(tài)聚硅烷，或氣態(tài)聚碳硅烷。氣態(tài)聚硅烷意味著包括兩個(gè)或更多硅原子的化合物，其中硅原子共價(jià)鍵連接(例如，Si-Si)，并且氣態(tài)聚碳硅烷意味著包括兩個(gè)或更多硅原子的化合物，其中至少兩個(gè)硅原子通過非硅原子連接(例如，Si-CH2-SiX氣態(tài)聚碳硅烷的實(shí)例可以具有如下化學(xué)式Si (CH3)n (H) m-[ (CH2)-Si (CH3)p (H)Jx-Si (CH3)n. (H)m,其中n、m、n’和m’分別表示從0到3的整數(shù),滿足條件n+m=3和n’+m’=3 ;p和q分別表示從0到2的整數(shù)，對每個(gè)硅原子滿足條件p+q=2 ;x是從0到3的整數(shù)。氣態(tài)聚碳硅烷的另外的實(shí)例包括[Si (CH3) (H)2]-CH2-[Si (CH3)2 (H)]、[Si (CH3) 2 ⑶]-CH2-[Si (CH3) 2 (H)]、[Si (CH3) 3] -CH2- [Si (CH3) 2 (H) ]、[Si (CH3) 2 (H) ] -CH2- [Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3) 3]、[Si (CH3)(H) 2] -CH2- [Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3) (H) 2]、[Si (CH3) (H) 2] -CH2- [Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3) 2 (H) ]、[Si (CH3) 2 (H) ] -CH2- [Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3) 2 (H) ]、[Si (CH3) 2 (H) ] -CH2- [Si (CH3) 2] -CH2-[Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3) 2 (H) ]、[Si (CH3) (H) 2] -CH2- [Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3) 2 (H) ]、[Si (CH3)⑶ 2] -CH2- [Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3)⑶ 2]以及[Si ⑶ 3]-CH2- [Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3) 2] -CH2- [Si (CH3) 2 (H) 2]。 如上指出，氣態(tài)有機(jī)硅物種還可以直接以氣態(tài)形式獲得，和/或可以通過如四甲基硅烷的液體前體的揮發(fā)來制備。這些氣態(tài)有機(jī)硅物種可以單獨(dú)使用(即，沒有與其它有機(jī)硅物種混合)或者它們可以與其它氣態(tài)有機(jī)硅物種組合。另外，含硅氣態(tài)物種(單獨(dú)或者組合)可以通過其本身沉積，或者它們可以與其它氣態(tài)成分混合。這樣的另外的氣態(tài)成分的實(shí)例包括氫和烴，例如甲烷、乙烷等等。在一個(gè)實(shí)施例中，氣態(tài)物種是混合物，作為含硅物種，包括從20到45wt. %的甲基硅烷，從35到65wt. %的二甲基硅烷，從5到15wt. %的三甲基硅烷，和可選地高達(dá)IOwt. %的氣態(tài)碳娃燒物種。在另一個(gè)實(shí)施例中，氣態(tài)物種僅包括四甲基娃燒作為含娃物種，優(yōu)選也存在如甲燒、乙燒、丙燒等的燒經(jīng)和/或氧氣。在另一個(gè)實(shí)施例中，氣態(tài)混合物包括從I到5wt. %的甲基硅烷，從40到70wt. %的二甲基硅烷，從I到15wt. %的三甲基硅烷，從30到70wt. %的氫和從5到15wt. %的甲烷。仍在另一個(gè)實(shí)施例中，氣態(tài)混合物包括約3vol. %的甲基娃燒、約36vol. %的_■甲基娃燒、約2vol. %的二甲基娃燒、約12vol. %的甲燒、和氣。在另一個(gè)實(shí)施例中，沉積的氣態(tài)如體可以是包括娃燒和有機(jī)娃燒的混合物。有機(jī)硅烷可以包括例如甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷或其組合。氣態(tài)前體還可以包括氣態(tài)氮源，例如氨或N2。在一個(gè)特定實(shí)施例中，氣態(tài)前體包括硅烷、四甲基硅烷和氨。在一個(gè)實(shí)施例中，基于體積流量(在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下一定時(shí)間內(nèi)的體積的比率)，在氣態(tài)前體中的硅烷對有機(jī)硅烷的比率大于約4:1，大于約9:1或約19:1。在另一個(gè)實(shí)施例中，含硅氣體(即，硅烷和有機(jī)硅烷)與氣態(tài)氮源(例如氨)的比率可以從1:1到1:50，例如從1:4到1:20或從1:4到1:9。反應(yīng)氣體的添加用于形成SiCxNy的氣態(tài)物種可以在沉積室中通過氣體混合單元與反應(yīng)氣體混合，或者當(dāng)熱解用于獲得氣態(tài)物種時(shí)在加熱室中混合。在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)氣體可以是商業(yè)獲得的氣體，并且該氣體直接向系統(tǒng)提供。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過加熱包括如0、F或其組合的任意數(shù)目的元素的固體或液體源來獲得反應(yīng)氣體?！ぴ谝粋€(gè)實(shí)例中，反應(yīng)氣體可以是如CO、02、O3> CO2或其組合的氧基氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，為了獲得摻雜SiCxNy膜，反應(yīng)氣體還可以包括F、Al、B、Ge、Ga、P、As、In、Sb、S、Se、Te、In、Sb。沉積室當(dāng)期望形成膜時(shí)，將襯底放入被抽致足夠低的壓力的沉積室，并且連續(xù)或脈沖式引入氣態(tài)物種和可選的載氣。只要為選擇進(jìn)行沉積的能量源可以在選擇的壓力下使用，則可以選擇任意壓力。例如，當(dāng)?shù)入x子體被用作能量源時(shí)，可以形成等離子體的任意壓力都適合。在本發(fā)明的實(shí)施例中，壓力可以從約50到約4000mTorr,從約100到約500mTorr,從約150到約500mTorr，從約200到約500mTorr，從約200到約500mTorr，從約250到約 500mTorr,從約 300 到約 500mTorr,從約 350 到約 500mTorr,從約 400 到約 500mTor;r,從約450到約500mTor;r,從約50到約450mTor;r,從約50到約400mTor;r,從約50到約350mTorr,從約 50 到約 300mTorr，從約 50 到約 250mTorr，從約 50 到約 200mTorr，從約 50到約150mTorr,從約50到約IOOmTorr,從約100到約450mTorr,從約150到約400mTorr,從約 200 到約 350mTorr,從約 250 到約 300mTorr,從約 50mTorr 到約 5Torr,從約 50mTorr 到約 4Torr,從約 50mTorr 到約 3Torr,從約 50mTorr 到約 2Torr,從約 50mTorr 到約 ITorr,約50mTorr,約 IOOmTorr,約 150mTorr,約 200mTorr,約 250mTorr,約 300mTorr,約 350mTor;r，約 400mTor;r,約 450mTor;r,約 500mTor;r,約 ITorr,約 2Torr,約 3Torr,約 4Torr,約 5Torr。襯底的溫度被保持在如下范圍，例如，從約25到約500 V，從約50到約500 V，從約100到約500°C，從約150到約500°C，從約200到約500°C，從約250到約500°C，從約300到約500 0C，從約350到約500 0C，從約400到約500 °C，從約450到約500 °C，從約25到約4500C，從約25到約400°C，從約25到約350°C，從約25到約300°C，從約25到約250°C，從約25到約200°C，從約25到約150°C，從約25到約100°C，從約25到約50°C，從約50到約4500C，從約100到約400°C，從約150到約350°C，從約200到約300°C，約25°C，約50°C，約IOO0C，約 150°C，約 200°C，約 250°C，約 300°C，約 350°C，約 400°C，約 450°C，約 500°C。執(zhí)行化學(xué)氣相沉積(CVD)的任意系統(tǒng)可以用于本發(fā)明的方法，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到其它適合的設(shè)備。在True Blue, Photon international, 2006年3月，頁90-99中包含可以發(fā)現(xiàn)典型的設(shè)備、氣體流量要求和用于商業(yè)涂層太陽能電池的各種沉積工具的其它沉積設(shè)定，在此引入其整個(gè)內(nèi)容作為參考?？梢酝ㄟ^常壓CVD實(shí)現(xiàn)沉積，或在沉積室內(nèi)的能量源為例如電加熱、熱絲工藝、UV輻射、IR輻射、微波輻射、X-射線輻射、電子束、激光束、等離子體或RF。在優(yōu)選實(shí)施例中，能量源是等離子體，并且合適的等離子體沉積技術(shù)的實(shí)例包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(RF-PECVD)、低頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(LF-PECVD )、電子回旋共振等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(ECR-PECVD )、感應(yīng)耦合等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(ICP-PECVD)、等離子束源等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PBS-PECVD)、低、中或高頻平行板化學(xué)氣相沉積、熱膨脹化學(xué)氣相沉積、微波激發(fā)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積或其組合。另外，也可以使用適合用于制造集成電路或基于半導(dǎo)體的器件的其它類型的合適的沉積技術(shù)。對在沉積期間使用的能量是等離子體的實(shí)施例,例如對PE-CVD ,可以通過適當(dāng)選擇如下條件控制獲得的膜的特性(I)等離子體的產(chǎn)生，(2)襯底的溫度，(3)反應(yīng)器的功率和頻率以及(4)引入沉積室的氣態(tài)物種的類型和量。 加熱和沉積室的配置在從固體源的熱解或液體源的揮發(fā)獲得氣態(tài)有機(jī)硅物種的那些實(shí)施例中，該工藝可以用各種系統(tǒng)配置執(zhí)行，例如加熱室和沉積室；加熱室、氣體混合單元和沉積室；加熱室、氣體混合單元和多個(gè)沉積室；或者多個(gè)加熱室、氣體混合單元和至少一個(gè)沉積室。在優(yōu)選實(shí)施例中，沉積室在反應(yīng)器中并且加熱室在反應(yīng)器外。對高產(chǎn)量配置，可以集成多個(gè)加熱室單元。在多單元配置中，每個(gè)加熱室可以具有相對小的尺寸以便使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單可靠。向所有的加熱室提供公共氣體傳送、排出和控制系統(tǒng)以便成本類似于具有相同產(chǎn)量的大的常規(guī)反應(yīng)器。理論上，對可以集成進(jìn)一個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng)器的數(shù)目沒有限制。該工藝還可以利用常規(guī)質(zhì)量流量或壓力控制器以更精確地傳送適合工藝要求的流量。氣態(tài)物種可以以連續(xù)流量或脈沖流量傳送到沉積室。在一些實(shí)施例中，該工藝?yán)貌恍枰獙ｉT加熱管道的常規(guī)管道，但在許多液體源CVD工藝中，加熱管道線路是必須的以消除源氣體凝結(jié)或源的過早分解。硅襯底的碳摻雜在一個(gè)實(shí)施例中，通過在硅襯底上沉積包括硅和碳的抗反射和鈍化層以便碳從該層向襯底擴(kuò)散，來制備包括碳摻雜的娃襯底的娃太陽能電池?？梢酝ㄟ^例如在襯底上沉積該層后加熱襯底以及抗反射和鈍化層，執(zhí)行碳從該層向襯底的擴(kuò)散。執(zhí)行加熱的溫度和保持加熱的時(shí)間支配碳的擴(kuò)散。因此，合適的溫度和持續(xù)時(shí)間能夠決定碳擴(kuò)散的期望水平。在一個(gè)實(shí)施例中，通過將溫度加熱到從約450°C到約1000°C，例如從約450°C到約850°C或從約700°C到約1000°C獲得擴(kuò)散。在一個(gè)實(shí)施例中，雖然保持特定溫度的時(shí)間可以為小于I分鐘，當(dāng)加熱保持至少I分鐘，例如從I到3分鐘。在一些實(shí)施例中，通過施加不同的溫度持續(xù)不同的時(shí)間獲得擴(kuò)散，即通過根據(jù)時(shí)間/溫度分布的加熱來發(fā)生擴(kuò)散。通過抗反射層將碳擴(kuò)散進(jìn)入襯底可以避免期望用于向襯底中引入碳的其它方法的缺點(diǎn)，例如通過離子注入步驟將碳引入會(huì)發(fā)生襯底損傷，雖然這樣的離子注入過程也包括在本發(fā)明的實(shí)施例中。在另一個(gè)實(shí)施例中，太陽能電池包括一個(gè)或多個(gè)金屬接觸，并且在單個(gè)步驟中發(fā)生一個(gè)或多個(gè)金屬接觸的形成和碳從抗反射和鈍化層向襯底的擴(kuò)散。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，將碳從SiCN膜擴(kuò)散所需的時(shí)間-溫度分布在太陽能電池制造金屬接觸的工藝要求中(參見，例如圖41)。在例如從約450°C到約850°C，例如約450°C到約800°C，或從約575°C到約800°C的溫度下發(fā)生組合的接觸的形成和碳擴(kuò)散。實(shí)魁提供下面的實(shí)例以說明本發(fā)明。然而，應(yīng)該明白在選擇的每個(gè)實(shí)例中給出的細(xì)節(jié)是為了說明目的，而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的范圍。一般地，除非指出，在相似的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。除非另外說明，使用Pacific Western制造的“Coyote” PECVD系統(tǒng)沉積抗反射涂 層。在425°C到475°C的襯底溫度、2Torr的壓力、100到300W之間的功率和50kHz的RF功率頻率下進(jìn)行PECVD沉積。氣態(tài)有機(jī)硅化合物進(jìn)入PECVD裝置的流量保持在300sCCm (硅烷等價(jià)質(zhì)量流量條件)并且氨的流量保持在1500-4500SCCm之間。通過光譜橢圓儀(Woollam Co.)表征介質(zhì)膜的光學(xué)性能。通過XPS (x_射線光電子能譜)、俄歇電子能譜(俄歇)或者彈性反沖分析(ERD)分析介質(zhì)膜的成分。通過在氫氧化鉀(KOH)溶液中蝕刻移除在切割后的晶片上的鋸損傷，接著在KOH和異丙醇(IPA)的混合物中進(jìn)行各向異性蝕刻用于織構(gòu)化(texturing)。織構(gòu)化后的硅晶片在2:1:1 H2OiH2O2 =H2SO4和2:1:1 H2OIH2O2:HCl溶液中清潔，接著在石英管中磷擴(kuò)散以形成發(fā)射極。為了比較目的，還制備了常規(guī)SiNx AR涂層。除非另外說明，SiNx層的厚度為約75nm，并且具有 2. 05的折射率。SiNx涂層同樣在低頻(50kHz) PECVD反應(yīng)器(Coyote)中沉積。在SiH4INH3比率為300:3000sccm下進(jìn)行SiNx的沉積。除非另外說明，使用氨和從固體聚二甲基硅烷(PDMS)源產(chǎn)生的氣體制備來自PDMS的碳氮化硅膜。在密封壓力容器中加熱固體源。從PDMS釋放的氣體通過標(biāo)準(zhǔn)硅烷質(zhì)量流量控制器(MFC)提供給PECVD反應(yīng)器，并且控制呈現(xiàn)與硅烷相同的修正因子的流量。使用Sinton的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)(QSSPC)工具測量在晶片中的載流子壽命和擴(kuò)散發(fā)射極的發(fā)射極飽和電流密度(U。使用SemiTest SCA-2500表面電荷分析儀測量介質(zhì)中的電荷密度，該儀器允許非接觸和非損傷測量感興趣的介質(zhì)中的平帶等價(jià)電荷密度(Qfb，在平帶條件下的總電荷密度)。通過絲網(wǎng)印刷合適的漿糊接著在IR金屬熔爐中燒制形成前和后接觸。通過彈性反沖檢測(ERD)測量在SiCxNy膜中的氫濃度。使用商業(yè)制造的I-V系統(tǒng)，在l，000W/m2下照射太陽能電池測量太陽能電池的效率。電池保持25°C。用從美國能源部的國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(National RenewableEnergy Laboratory)獲得的太陽能電池校準(zhǔn)設(shè)備。實(shí)例I在具有600hm/sq n+P0CL發(fā)射極的織構(gòu)5” 2 Q cm硼摻雜的p_型CZ(Czochralski)單晶Si太陽能電池(I. I X IO1Vcm3的氧濃度)上沉積SiCxNy前側(cè)鈍化和抗反射涂層(ARC)。用SiH4-基SiNx涂層制備單獨(dú)的電池用于比較目的。用商業(yè)獲得的銀漿糊(Five star S546B)制備用于電池的前側(cè)接觸。
在表I中列出了沉積條件和膜性能，并且在表2和圖la-g中示出了電池參數(shù)。用從PDMS (300sccm)的熱分解獲得的前體氣體和NH3 (3750sccm)在475°C下沉積SiCN (3)八1 (，并且用硅烷(3008(3011)和順3 (3000sccm)在 425°C下沉積 SiNx。以約 80nm的厚度沉積這些ARC。在空氣中，SiCxNy和SiNx涂敷的電池暴露于間隔6英寸的300W的鹵素?zé)粝?，以用約100mW/cm2的光強(qiáng)度進(jìn)行照射。暴露電池66小時(shí)。在66小時(shí)照射后，對于SiNx涂敷的電池，Voc (開路電壓)的衰退約為3. 4mV，而對于沉積SiCN的太陽能電池，Voc僅衰退I. 3到I. 7mV。在66小時(shí)照射后，對于SiNx涂敷的電池，Jsc (短路電流)的衰退約為0. 35mA/cm2,而對于沉積SiCN的太陽能電池，Jsc僅衰退0. 07到0. 18mA/cm2。
在66小時(shí)照射期間，對于SiNx涂敷的電池，觀察到了 FF (填充因子)的逐漸衰退，而對于沉積SiCN的太陽能電池，F(xiàn)F基本沒有衰退。對于SiNx和SiCxNy涂敷的電池，在照射后兩者的理想因子(n_因子)都顯示增力口。然而,對SiCxNy涂敷的電池n-因子的相對變化小于SiNx涂敷的電池。SiNx涂敷的電池的更高的n因子值表明照射后光致衰退引起的更高的結(jié)復(fù)合。在66小時(shí)照射后，對于SiNx涂敷的電池，太陽能電池效率的衰退為約0. 34%，而對于沉積SiCN的太陽能電池，效率的衰退僅為約0. 04到0. 13%對于具有更高密度和更低碳成分的SiCxNy涂層，還觀察到了更好的LID性能。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，包括 硅襯底，包括硼、氧和碳，以及 前側(cè)抗反射涂層， 所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的碳氮化硅層，所述層具有從I到IOat. %的碳濃度、小于3at. %的氧濃度和大于14. 5at. %的氫濃度。
2.一種太陽能電池，包括 硅襯底，包括硼、氧和碳，以及 前側(cè)抗反射涂層， 所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的碳氮化硅層，所述層具有大于Iat. %的碳濃度、小于3at. %的氧濃度、大于IOat. %的氫濃度以及大于37at. %的硅濃度。
3.一種太陽能電池，包括 硅襯底，包括硼、氧和碳，以及 前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的第一層和位于所述第一層上與所述襯底相對的第二層； 所述第一層包括碳氮化硅，具有小于IOat. %的碳濃度；以及 所述第二層包括氮化硅；或碳氮化硅，該碳氮化硅具有低于在所述第一層中的所述碳濃度的碳濃度和/或高于在所述第一層中的硅濃度的硅濃度。
4.一種太陽能電池，包括 硅襯底，包括硼、氧和碳，以及 前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的第一層和位于所述第一層上與所述襯底相對的第二層； 所述第一層包括碳氮化娃，具有小于IOat. %的碳濃度以及小于14. 5at. %的氫濃度，以及 所述第二層是含氫硅基膜。
5.一種太陽能電池,包括 硅襯底，包括硼、氧和碳，以及 前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的第一層和位于所述第一層上與所述襯底相對的第二層； 所述第一層包括碳氮化硅，具有小于IOat. %的碳濃度；以及 所述第二層包括碳化硅、碳氮化硅、氧碳化硅或氧碳氮化硅，在所述第二層中的所述碳濃度大于在所述第一層中的所述碳濃度。
6.一種太陽能電池,包括 硅襯底，包括硼、氧和碳，以及 前側(cè)抗反射涂層，所述前側(cè)抗反射涂層至少包括鄰近所述襯底的碳氮化硅層， 所述碳氮化硅層具有漸變碳濃度，碳濃度隨著與發(fā)射極的距離的增加而增加，所述第一層在鄰近所述襯底的第一 30nm內(nèi)具有小于IOat. %的平均碳濃度。
7.一種太陽能電池，包括 硅基襯底，包括硼、氧和碳，以及 一個(gè)或多個(gè)含碳抗反射和鈍化層，所述襯底具有兩個(gè)主表面以及所述一個(gè)或多個(gè)抗反射和鈍化層與所述兩個(gè)主表面中的一個(gè)或兩個(gè)鄰近，以及在所述襯底中在鄰近所述抗反射和鈍化層的所述主表面處的碳濃度大于在所述襯底內(nèi)的與兩個(gè)主表面等距的深度處的碳濃度。
8.一種用于減少具有襯底的太陽能電池的光致衰退的方法，所述方法包括在所述襯底上提供包含碳的抗反射涂層(ARC)并且允許碳從所述ARC向所述襯底擴(kuò)散。
9.一種用于形成太陽能電池的抗反射涂層的方法，所述方法包括將包括硅烷和有機(jī)硅烷的氣態(tài)前體混合物沉積到太陽能電池襯底上。
10.一種用于制備包括碳摻雜的娃襯底的娃太陽能電池的方法，所述方法包括在所述硅襯底上沉積包括硅和碳的抗反射和鈍化層，以便碳從所述層向所述襯底中擴(kuò)散。
11.一種具有包括硼、氧和碳的硅襯底的太陽能電池，在約1000W/m2下照射所述太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到IOOOnm之間的任意給定波長處顯示不大于約5%的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少。
12.—種具有包括硼、氧和碳的硅襯底的太陽能電池，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到IOOOnm之間的任意給定波長處顯示不大于約2%的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少。
13.一種具有包括硼、氧和碳的硅襯底的太陽能電池，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后，所述太陽能電池在400到900nm之間的任意給定波長處顯示不大于約2%的初始內(nèi)量子效率(IQE)的減少。
14.一種具有包括硼、氧和碳的硅襯底的太陽能電池，在約1000W/m2下照射太陽能電池72小時(shí)后,所述太陽能電池在400到900nm之間的任意給定波長處顯示初始內(nèi)量子效率(IQE)基本沒有減少。
全文摘要
本申請公開了光致衰退特性明顯改善的硅太陽能電池。本申請還公開了具有包括硼、氧和碳的硅基襯底以及包括鄰近襯底的至少一個(gè)含碳層的抗反射涂層(ARC)的太陽能電池。還公開了用于制備太陽能電池的方法。
文檔編號H01L31/18GK102834933SQ201080051987
公開日2012年12月19日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者M·戴維斯, J·洪, G·雅庫博夫斯卡-奧孔涅夫斯基, S·納瓦拉, X·楊, A·羅哈吉, M·H·康, A·U·埃邦, B·C·朗薩維爾 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司