[發明專利]用于硅太陽能電池的改善的金屬化方法

有效

• 申請號: 201080048559.1
• 申請日: 2010-10-25
• 公開（公告）號: CN102612735A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 斯圖爾特·羅斯·文哈姆;布迪·桑托索·特亞赫約諾;妮科爾·比安卡·奎伯;艾利森·瓊·雷諾
• 申請（專利權）人: 新南創新私人有限公司
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306;H01L31/18
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李丙林;張英

版權通知

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技術領域

本發明總體上涉及太陽能電池制造領域，特別是，涉及用于硅太陽能電池的改善的金屬化方法。

背景技術

為了從太陽能電池中汲取電流，必須對裝置(器件)的n型和p型材料兩者形成金屬接觸部。一種用于形成這些金屬接觸部的常用方法為金屬電鍍(金屬鍍覆)。對于形成金屬接觸部至太陽能電池，這是一種具有吸引力的方法，因為它潛在的低成本，并且與用于大多數商業生產的硅太陽能電池的絲網印刷的銀相比它用于形成窄細。BP?Solar在制造Saturn硅太陽能電池時，成功地使用鎳并且然后是銅的無電電鍍(無電鍍敷，化學鍍)。

金屬電鍍涉及從溶液中還原金屬離子以在太陽能電池上形成金屬沉積物。典型地，金屬沉積物形成在電池上的陰極區(即，存在電子源的位置)。在稱作無電電鍍的工藝中，該電子源可由鍍覆溶液(電鍍液)中的還原劑提供，或者在稱作“光引發鍍覆”(LIP)或光鍍覆的工藝中，當太陽能電池暴露于光時，至少部分地由通過光伏效應產生的電子提供。

典型地，在通過介電層(二氧化硅或氮化硅)形成金屬化開口(例如凹槽)以暴露n型硅區域之前。利用激光劃線或其它圖案化技術(如光刻)可形成開口，并且可以涉及暴露在凹槽底部的硅的原位(in-situ)摻雜或后續的熔爐摻雜以在凹槽底部造成重摻雜的硅區域。在凹槽底部的這種重摻雜使得歐姆接觸在沉積金屬與硅之間形成。當金屬電鍍時，圖案化的介電層(假定它具有足夠高的質量)充當用于金屬沉積的掩模，其中在理想情況下，金屬僅鍍覆至由圖案化過程所暴露的硅區域(例如，凹槽的底部)。

然而，在商業生產中，考慮成本、簡單、產量以及避免高溫，這樣的介電層經常不具有足夠好的質量以充當鍍覆掩模，在除了需要金屬接觸部之外的區域中導致不想要的局部化假性鍍覆的區域。例如，在使用氮化硅介電掩模層(屏蔽層)的硅太陽能電池的金屬電鍍(特別是其中該氮化硅以遠程等離子體強化的化學氣相沉積(PECVD)沉積)中所遇到的常見問題是除了金屬沉積在凹槽中之外，還在介電層的上方形成假性不想要的金屬沉積物。該現象通常稱作“重影鍍覆(ghost?plating)”。除了增加對于太陽能電池的有效遮蔽之外，“重影鍍覆”因為會造成分流(尤其是當金屬化工藝包括金屬燒結步驟以進一步降低金屬接觸部的接觸電阻時)也是不期望的。

在某種程度上，“重影鍍覆”問題可以通過在沉積氮化硅層之前在擴散的硅上生長薄(10-15nm)二氧化硅層而被解決。雖然，該方法在去除“重影鍍覆”上可以是有效的，但是它具有許多缺點。首先，它典型地需要額外的高溫工藝，這對于許多低質量的硅基板(襯底)是不期望的，因為暴露于高溫的時間增加會降低載體壽命。此外，由于增加的晶片處理，所以它增加制造工藝的總成本。第二，它限制了來自氮化硅層的氫可被用來鈍化硅基板中缺陷的程度。后一點尤其與多晶晶片相關，多晶晶片由于晶片中晶粒邊界的存在而呈現出許多缺陷。由于其低價格，多晶質晶片是常用的商業基板，因此該第二個限制是特別相關的。

發明內容

根據第一個方面，本發明在于一種在硅太陽能電池的表面發射極(emitter)上形成接觸部(觸點，接觸)的方法，該方法包括：

n型擴散表面以形成具有10-40Ω/□的薄層電阻(薄膜電阻，方塊電阻，片電阻，sheet?resistance)的經摻雜的發射極表面層；

回蝕刻(回蝕刻刻，etching?back)該發射極表面層以增加該發射極表面層的薄層電阻；以及

選擇性鍍覆該表面

可通過形成鍍覆掩模并且通過掩模鍍覆而實現選擇性鍍覆。可替換地，可通過形成比該表面的其余部分更高度摻雜的需要鍍覆的發射極表面區域，并且鍍覆該表面，由此在該更高度摻雜的區域上選擇地形成鍍覆，來實現該選擇性鍍覆。

該回蝕刻步驟可以導致在100-150Ω/□范圍內的發射極表面層電阻率。

可以使用在擴散爐中的POCl₃擴散流程來實現該發射極摻雜步驟，并且在將晶片加載到擴散爐中之前，該晶片被背對背地放置以使背表面的摻雜最小化。在一個實例中，重度前表面擴散可以通過下述方式來實現：

(i)在890℃下進行預氧化擴散5分鐘；以及