[發(fā)明專利]雙面接觸的太陽能電池及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080015331.2
• 申請日: 2010-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN102379043A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 菲利普·格拉內(nèi)克;丹尼爾·克賴;庫諾·邁爾;莫尼卡·阿萊曼;西比爾·霍普曼
• 申請（專利權(quán)）人: 弗蘭霍菲爾運(yùn)輸應(yīng)用研究公司
• 主分類號(hào): H01L31/0224
• 分類號(hào): H01L31/0224;H01L31/18;H01L31/068;B23K26/14;B23K26/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造雙面接觸的太陽能電池的方法，該方法基于具有介電層的晶圓的微結(jié)構(gòu)化和被微結(jié)構(gòu)化的區(qū)域的摻雜。隨后實(shí)現(xiàn)含金屬的成核層的沉積以及接觸的電鍍加固。本發(fā)明還涉及能夠以這種方式制造的太陽能電池。

背景技術(shù)

太陽能電池的制造與用于精密加工晶圓的大量工序相關(guān)聯(lián)。這里包括發(fā)射極擴(kuò)散、介電層的施加及其微結(jié)構(gòu)化、晶圓的摻雜、接觸、成核層的施加及其加厚。

關(guān)于正面接觸的微結(jié)構(gòu)化，目前常見的應(yīng)用是薄氮化硅層(SiN_x)的微結(jié)構(gòu)化。這些層就商業(yè)電池而言目前形成標(biāo)準(zhǔn)減反射涂層。由于該減反射涂層還部分地起到太陽能電池的正面鈍化作用，并且該層在正面金屬化之前被施加，因此必須通過相應(yīng)的微結(jié)構(gòu)化使此非導(dǎo)電層局部開口，以便將金屬接觸直接施加到硅襯底上。

因此，現(xiàn)有技術(shù)是利用含玻璃粉的金屬膏印刷SiN_x層。首先進(jìn)行干燥以驅(qū)除有機(jī)溶劑，然后在高溫下(大約900℃)燒成。由此玻璃粉破壞SiN_x層，使SiN_x層局部溶解，因此能夠形成硅-金屬接觸。這種方法的缺陷是由玻璃粉產(chǎn)生的高接觸電阻(＞10^-3Ωcm²)以及能夠降低鈍化層質(zhì)量和硅襯底質(zhì)量的必需的高工藝溫度。

用于使SiN_x層局部開口的已知的溫和方法是應(yīng)用光刻法結(jié)合濕化學(xué)蝕刻工藝。首先，將光刻膠層施加在晶圓上，并且經(jīng)由UV曝光和顯影使該光刻膠層結(jié)構(gòu)化。隨后，在含氫氟酸或含磷酸的化學(xué)體系中執(zhí)行濕化學(xué)蝕刻步驟，以去除在光刻膠的已開口位置處的SiN_x。這種方法的一個(gè)很大的缺陷是極大的復(fù)雜性以及與此相關(guān)的成本。此外，利用該方法制造太陽能電池不能實(shí)現(xiàn)足夠的生產(chǎn)量。就某些氮化物而言，由于蝕刻速率太低，因此不能再應(yīng)用此處描述的方法。

此外，根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展水平已知，借助激光束，完全通過熱燒蝕(干式激光燒蝕)去除由SiN_x制成的鈍化層。

關(guān)于晶圓摻雜，在微電子學(xué)中，通過外延生長的SiO₂掩模的光刻結(jié)構(gòu)化以及隨后在擴(kuò)散爐內(nèi)的全表面擴(kuò)散來進(jìn)行局部摻雜是目前的技術(shù)發(fā)展水平。通過在光刻限定的抗蝕劑掩模上真空蒸發(fā)以及隨后在有機(jī)溶劑內(nèi)溶解抗蝕劑實(shí)現(xiàn)金屬化。該方法的缺陷是具有非常大的復(fù)雜性、時(shí)間長和成本要求高，并且整個(gè)表面加熱元件，這還會(huì)改變可能存在的擴(kuò)散層并且也能損壞襯底的電學(xué)性質(zhì)。

通過自摻雜(如含鋁的)金屬膏的絲網(wǎng)印刷以及隨后在約900℃的溫度下干燥和燒成也可以實(shí)現(xiàn)局部摻雜。該方法的缺陷是元件的高機(jī)械負(fù)荷、昂貴的耗材以及整個(gè)元件經(jīng)受的高溫。此外，僅大于100μm的結(jié)構(gòu)寬度在此是可以使用的。

另一種方法(“埋入式基極接觸”)使用全表面SiNx層，利用激光輻射使該層局部開口，然后在擴(kuò)散爐中擴(kuò)散摻雜層。由于SiNx層的遮蔽，僅在被激光開口的區(qū)域形成高度摻雜區(qū)。在對產(chǎn)生的磷硅酸鹽玻璃(PSG)進(jìn)行再蝕刻之后，通過在含金屬的液體內(nèi)無電流沉積形成金屬化。該方法的缺陷是激光所造成的損傷以及去除PSG所需的蝕刻步驟。此外，該方法包括一些單獨(dú)的步驟，這些單獨(dú)的步驟又需要很多處理步驟。

發(fā)明內(nèi)容

由此，本發(fā)明的目的是提供一種制造太陽能電池的更加有效的方法，該方法可以減少工序的數(shù)量且在本質(zhì)上可以無需昂貴的平板印刷步驟。另外，也設(shè)法減少用于接觸的金屬的量。

通過具有權(quán)利要求1的特性的方法和據(jù)此制造的具有權(quán)利要求18的特性的太陽能電池實(shí)現(xiàn)該目的。進(jìn)一步的多個(gè)從屬權(quán)利要求揭示了一些優(yōu)勢發(fā)展。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制造雙面接觸的太陽能電池的方法，其中：

a)晶圓的正面和背面的至少一些區(qū)域內(nèi)涂敷至少一個(gè)介電層；

b)實(shí)現(xiàn)所述至少一個(gè)介電層的微結(jié)構(gòu)化；

c)通過引導(dǎo)至少一個(gè)液體射流在待摻雜表面的一些區(qū)域上方，實(shí)現(xiàn)被微結(jié)構(gòu)化的表面區(qū)域的摻雜，該至少一個(gè)液體射流指向?qū)嶓w的表面且包括至少一種摻雜劑，并利用激光束提前或同時(shí)局部加熱該待摻雜表面；

d)在該晶圓的背面上的至少一些區(qū)域內(nèi)沉積含金屬的成核層；以及

e)為了該晶圓的雙面接觸，實(shí)現(xiàn)在晶圓的正面和背面上金屬化的至少一些區(qū)域內(nèi)的電鍍沉積。