[發(fā)明專(zhuān)利]用于在非正方形襯底上生成網(wǎng)格線的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310052363.5
• 申請(qǐng)日: 2013-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103247717A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C.L.科布;S.E.索爾伯格
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 帕洛阿爾托研究中心公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/18
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/18;H01L31/0224
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張懿;王忠忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于晶片的電子器件的制造，并且更具體地涉及在H圖案(H-pattern)太陽(yáng)能電池上使用微擠出技術(shù)產(chǎn)生前側(cè)金屬化。

背景技術(shù)

圖15是示出通過(guò)光電效應(yīng)將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電力的示例性常規(guī)H圖案接觸太陽(yáng)能電池40H的簡(jiǎn)圖。太陽(yáng)能電池40H被形成在半導(dǎo)體(例如多晶硅或單晶硅)襯底41H上，所述襯底41H使用已知技術(shù)被處理以包括n型摻雜的上區(qū)域41U和p型摻雜的下區(qū)域41L，使得pn結(jié)在襯底41H的中心附近被形成。置于半導(dǎo)體襯底41H的前側(cè)表面42H上的是被電連接到n型區(qū)域41U的一系列平行金屬網(wǎng)格線(手指)44H(在端視圖中示出)。大體上實(shí)心的導(dǎo)電層46被形成在襯底41H的背側(cè)表面43上，并且被電連接到p型區(qū)域41L。抗反射涂層47典型地被形成在襯底41H的上表面42上方。當(dāng)來(lái)自太陽(yáng)光束L1的光子穿過(guò)上表面42進(jìn)入襯底41H并且用大于半導(dǎo)體帶隙的能量撞擊半導(dǎo)體材料原子時(shí)，太陽(yáng)能電池40H產(chǎn)生電力，所述撞擊將把價(jià)帶中的電子(“-”)激發(fā)到導(dǎo)電帶，允許電子和關(guān)聯(lián)的空穴(“+”)在襯底41H內(nèi)流動(dòng)。將n型區(qū)域41U和p型區(qū)域41L隔開(kāi)的pn結(jié)被用于阻止所激發(fā)的電子與空穴的再結(jié)合，由此產(chǎn)生電勢(shì)差，該電勢(shì)差能夠經(jīng)由網(wǎng)格線44H和導(dǎo)電層46被施加于負(fù)載，如圖15所指示的那樣。

圖16(A)和16(B)是示出太陽(yáng)能電池40P和40M的前側(cè)接觸圖案的透視圖，所述圖案分別被形成在正方形(或矩形)多晶硅(“多硅”)襯底41P和八邊形(或其他非正方形)單晶硅(單硅)襯底41M上。太陽(yáng)能電池40P和40M兩者都具有前側(cè)接觸圖案，該前側(cè)接觸圖案包括：平行的窄網(wǎng)格線44P/44M的陣列以及與網(wǎng)格線44P/44M垂直地延伸的一個(gè)或多個(gè)更寬的收集線(匯流條)45，網(wǎng)格線44P/44M和匯流條45兩者分別被置于襯底41P和41M的上表面42上。在這兩種情況下，網(wǎng)格線44P/44M從如在上文中所描述的襯底41P/41M收集電子(電流)，而匯流條45聚集來(lái)自網(wǎng)格線44P/44M的電流。在光電模塊中，匯流條45變成金屬帶(未示出)典型地通過(guò)焊接附接到其的點(diǎn)，所述帶被用于在太陽(yáng)能板(即被布置在公共平臺(tái)上的、串聯(lián)或并聯(lián)接線的太陽(yáng)能電池40P/40M的陣列)中將一個(gè)電池電連接到另一個(gè)電池。對(duì)于這兩種類(lèi)型的太陽(yáng)能電池40P和40M，背側(cè)接觸圖案(未示出)包括大體上連續(xù)的背表面場(chǎng)(BSF)金屬化層和多個(gè)(例如三個(gè))間隔開(kāi)的焊墊金屬化結(jié)構(gòu)，該焊墊金屬化結(jié)構(gòu)以與匯流條45相似的方式起作用，并且還被連接到用于將一個(gè)電池電連接到另一個(gè)電池的關(guān)聯(lián)金屬帶(未示出)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，制造形成在多硅襯底41P上的太陽(yáng)能電池40P與制造形成在單硅襯底41M上的太陽(yáng)能電池40M相比通常沒(méi)有那么貴，但太陽(yáng)能電池40M在將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電力方面比太陽(yáng)能電池40P更高效，由此抵消更高的生產(chǎn)成本中的一些。制造多硅襯底41P與制造單晶襯底41M相比沒(méi)有那么貴，這是因?yàn)橛糜谥圃於喙杈墓に囃ǔ８?jiǎn)單并且因此比制造單晶晶片便宜。典型地，使用鑄造法將多晶晶片形成為正方形晶錠，其中熔融硅被灌入模具中并且進(jìn)而相對(duì)快地被冷卻，而然后正方形晶錠被切割成晶片。然而，多硅晶片以由于大量晶粒邊界而導(dǎo)致的不完美表面為特征，其妨礙太陽(yáng)光到電池中的透射，這減少了太陽(yáng)能吸收并且導(dǎo)致較低的太陽(yáng)能電池效率(即每單位面積較少的電力)。也就是說(shuō)，為了產(chǎn)生相同的瓦數(shù)，多硅電池與它們的單晶等同物相比將需要更大的表面面積，這在有限陣列空間可用時(shí)是重要的。與此相反，單晶襯底(晶片)從單晶體生長(zhǎng)，以使用相對(duì)慢(長(zhǎng))的冷卻過(guò)程來(lái)形成圓柱形晶錠。與太陽(yáng)能電池40M關(guān)聯(lián)的較高制造成本也部分地歸因于制造單晶晶片41M的較高成本，這涉及將圓柱形晶錠切割成圓盤(pán)形狀的晶片，并且進(jìn)而將圓形晶片切割成具有均勻表面的‘偽’正方形(多邊形)(例如圖16(B)所示的八邊形)，這對(duì)于到面板上的組裝而言是高效的。注意，形成這些‘偽’正方形襯底涉及切掉圓形晶片的外圍部分，這產(chǎn)生了硅的大量浪費(fèi)。然而，因?yàn)閱喂枰r底41M包括單晶體結(jié)構(gòu)，其太陽(yáng)光透射優(yōu)于多硅襯底41P的太陽(yáng)光透射，這有助于其更高的操作效率。

用于制造H圖案太陽(yáng)能電池的常規(guī)方法包括絲網(wǎng)印刷和微擠出。絲網(wǎng)印刷技術(shù)首先被用在太陽(yáng)能電池的大規(guī)模制造中，但是其缺點(diǎn)在于它需要與半導(dǎo)體襯底的物理接觸，導(dǎo)致相對(duì)低的產(chǎn)品良率。為了滿(mǎn)足對(duì)于低成本大面積半導(dǎo)體的需求，微擠出方法新近被開(kāi)發(fā)，并且其包括使用微擠出印刷頭將導(dǎo)電的“網(wǎng)格線”材料擠出到半導(dǎo)體襯底的表面上。