СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА С N+-P-P+ СТРУКТУРОЙ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА С N+-P-P+ СТРУКТУРОЙ


RU (11) 2139601 (13) C1

(51) 6 H01L31/18 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 13.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 98121561/28 
(22) Дата подачи заявки: 1998.12.04 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.12.04 
(45) Опубликовано: 1999.10.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: F.Recart et al.Screen printed bifacial solar cells on CZ substrates. The Materials of the Second World Conf. on Photoelectricity. Viena, 6-10 Yul, 1998. US 4377901 A, 29.03.83. SU 1686983 A1, 27.06.98. RU 1708115 C, 10.01.95. WO 8900342 A1, 12.01.89. FR 2505556 A1, 12.11.82. WO 9701189 A1, 09.01.97. 
(71) Заявитель(и): ООО Научно-производственная фирма "Кварк" 
(72) Автор(ы): Закс М.Б.; Коломоец Г.Ю.; Пинов А.Б.; Ситников А.М.; Солодуха О.И. 
(73) Патентообладатель(и): ООО Научно-производственная фирма "Кварк" 
Адрес для переписки: 350000, Краснодар, ул.Базовская, 69, ООО Научно- производственная фирма "Кварк" 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА С N+-P-P+ СТРУКТУРОЙ 

Использование: технология изготовления оптоэлектронных приборов, в частности солнечных элементов (СЭ). Сущность изобретения: изготовление СЭ с n+-p-p+ структурой проводят в следующей последовательности: осуществляют одновременную диффузию бора и фосфора из нанесенных на тыльную и лицевую поверхности боросиликатной и фосфоросиликатной пленок соответственно; производят химическое удаление окисных пленок с обеих сторон подложки; текстурируют лицевую поверхность СЭ; создают n+-слой; формируют токосъемные контакты. В результате получают СЭ с эффективностью 16,6%, обладающие двухсторонней чувствительностью. Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости изготовления СЭ при одновременном повышении его эффективности. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области изготовления оптоэлектронных приборов, в частности фотоэлектрических солнечных элементов (СЭ).

Известен способ изготовления СЭ (Screen printed bifacial solar cells on CZ substrates, F. Recart, G. Bueno, R. Gutierrez, F. Hernando, J.C. Jimeno. Материалы 2-й всемирной конференции по фотоэлектричеству. Вена, 6-10 июля, 1998), включающий: текстурирование кремниевой подложки; диффузию бора из газовой фазы; окисление обеих поверхностей подложки; нанесение маскирующего слоя на тыльную поверхность; химическое удаление окисла и поверхностного слоя кремния с лицевой стороны; текстурирование лицевой поверхности СЭ; создание n+-слоя; формирование контактов.

В результате получают СЭ с параметрами:

Voc = 592 mV, Isc = 29,8 мА/см2, КПД = 13,2%.

К недостаткам известного способа следует отнести необходимость проведения вспомогательной высокотемпературной операции окисления, которая приводит к ухудшению рекомбинационных параметров подложки и как следствие - к уменьшению эффективности СЭ; а также формирования маскирующего слоя и проведения операции двух раздельных процессов текстурирования.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение количества технологических операций и повышение эффективности СЭ.

В результате использования предлагаемого способа существенно сокращается количество технологических операций и повышается эффективность СЭ.

Вышеуказанный результат достигается тем, что изготовление СЭ с n+-p-p+ структурой проводят в следующей последовательности:

1) осуществляют одновременную диффузию бора и фосфора из нанесенных на тыльную и лицевую поверхности боросиликатной и фосфоросиликатной пленок соответственно;

2) проводят химическое удаление окисных пленок с обеих сторон подложки;

3) текстурируют лицевую поверхность СЭ;

4) создают n-слой;

5) формируют токосъемные контакты.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежом, на котором схематично изображена последовательность технологических операций.

Предлагаемый способ не только не содержит дополнительной высокотемпературной операции окисления, что в известном способе приводит к уменьшению эффективности, но и сокращает общее число технологических операций, что указывает на его преимущество по отношению к прототипу.

Процесс одновременной диффузии бора и фосфора из легирующих источников широко применяется в производстве n+-p-p+ и p+-n-n+ СЭ с полированной химически или механически поверхностью. Этот процесс обеспечивает полное сохранение или увеличение диффузионной длины неосновных носителей заряда в подложке. В предлагаемом способе он используется для формирования только p+-слоя при сохранении рекомбинационных параметров подложки. Наименьшее дефектообразование в объеме подложки происходит именно при одновременной диффузии бора (при соотношении содержания окись кремния/окись бора не менее 1) и фосфора. Образующийся же n+-слой стравливают в растворе, содержащем щелочь при последующем текстурировании. При этом образуется структура, имеющая одну полированную сторону со сформированным p+-слоем и текстурированную поверхность с другой стороны подложки. Далее формируют n+-слой при пониженной температуре для обеспечения высокой коротковолновой чувствительности.

Предлагаемый способ не только сокращает количество технологических операций при изготовлении СЭ, но и выявляет совершенно новое качество у изготовленных по этому способу СЭ. Речь идет о появлении нового эффекта - появления повышенной чувствительности СЭ в длиноволновой области спектра. В результате плотность тока короткого замыкания изготовленных по предлагаемому способу СЭ достигает рекордных значений до 40 мА/см2 на фотоактивную поверхность, а эффективность СЭ достигает 16,6%.

Следовательно, за счет указанной в предлагаемом способе совокупности и последовательности операций достигается не только упрощение технологического процесса, но и повышение качества СЭ.

Дополнительного преимущества можно достичь тем, что формирование на лицевой стороне СЭ n+-слоя производят путем диффузии фосфора из нанесенного источника, содержащего по меньшей мере окись кремния и окись фосфора в соотношении, не меньшем чем 1:3. При этом образуется сложное нестехиометрическое кремнефосфорокислородное соединение, обладающее коэффициентом преломления 1,7-1,8, что дает возможность использовать образующуюся пленку в качестве просветляющего покрытия на текстурированной лицевой поверхности СЭ. Формирование просветляющего покрытия одновременно с диффузией фосфора обеспечивает дополнительное снижение трудоемкости предлагаемого способа.

Пример конкретного выполнения

Использовались подложки монокристаллического кремния p-типа проводимости ЭКДБ-15 с ориентацией (100). После удаления нарушенного после резки слоя путем травления в растворе гидроокиси натрия с концентрацией 25%, подложки отмывались в перекисно-аммиачном растворе. На лицевую сторону подложки наносилась пленка двуокиси кремния, содержащая 15% (весовых) пятиокиси фосфора, на тыльную - 50% (весовых) окиси бора. Диффузия проводилась в атмосфере азота при температуре 1000oC в течение 20 минут. Образовавшийся p+-слой имел слоевое сопротивление 35 Ом и глубину около 1 мкм. После диффузии в 10% растворе плавиковой кислоты удалялись образовавшиеся окисные слои. Затем в растворе, содержащем 2% гидроокиси натрия и 4% изопропилового спирта при температуре 80oC в течение 12 минут осуществлялось удаление n+-слоя и текстурирование лицевой поверхности СЭ. Вторая диффузия фосфора проводилась из нанесенной пленки фосфоросиликатного стекла, содержащего 75% P2O5 при температуре 830oC в течение 40 минут. Слоевое сопротивление было 70 Ом, глубина около 0,3 мкм. После обтравливания торцов на обе стороны подложки методом трафаретной печати серебряной пастой ППС-7 был нанесен контактный рисунок. Вжигание пасты проводилось в конвейерной печи ПЭК-8 при температуре 700oC.

Получены при этом следующие параметры

Voc = 628 mV, Isc = 36,1 мА/см2, КПД = 16,6%.

Приведенные результаты, по мнению авторов, демонстрируют несомненные преимущества предлагаемого способа. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ изготовления солнечного элемента с n+-p-p+ структурой, включающий операции создания на тыльной поверхности подложки p+-слоя, легированного бором, удаления слоя кремния и формирование на лицевой стороне n+-слоя, легированного фосфором, текстурирования и формирования контактов, отличающийся тем, что создание на тыльной поверхности p+-слоя производят путем термообработки подложки с нанесенными на лицевую и тыльную поверхности фосфоросиликатной и боросиликатной пленками соответственно, а удаление слоя кремния и текстурирование на лицевой поверхности осуществляют в одном технологическом процессе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование n+-слоя, легированного фосфором, на лицевой стороне солнечного элемента осуществляют за счет диффузии фосфора из нанесенного источника, содержащего по меньшей мере окись кремния и окись фосфора в соотношении не меньшем чем 1 : 3.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru