[發明專利]制造太陽能電池的方法及其設備

有效

• 申請號: 201380017340.9
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN104205363B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 羅納德·科內利斯·杰拉德·納貝爾
• 申請（專利權）人: 泰姆普雷斯艾普公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/068
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 孫靜,鄭霞

技術領域

本發明涉及一種制造太陽能電池的方法，所述設備包括有著第一側和相對的第二側的半導體基板，在所述第一側，摻雜有第一導電類型的電荷載子(charge?carrier)的活性區域被選擇性界定，該方法包括采用互相不同量的電荷載子在第一側創建第一子區域和第二子區域，對此，通過離子植入將所述電荷載子引入所述基板中所述第一側上。

本發明也涉及用于包括在半導體基板的第一側的第一導電類型的電荷載子的活性區域的選擇性創建的半導體設備，所述半導體設備包括適合于以誘使半導體基板的表面非晶體化(amorphization)來界定非晶化區域的劑量水平的植入的離子植入器。

本發明進一步涉及包括有著第一側和相對的第二側的半導體基板的太陽能電池，在所述第一側處摻雜有第一導電類型的電荷載子的活性區域被選擇性界定，所述活性區域包括第一子區域和有著比第一子區域更大的電荷載子濃度的第二子區域。

背景技術

太陽能電池制造中的進步需要摻雜區域的某種圖案化，而不是現在普遍在整個太陽能行業使用的全面擴散。例如，為了在標準硅太陽能電池中有著更低的重組損失的更好的前側發射器性能，需要在金屬接觸區域下面比沒有接觸的區域中有更高的摻雜。

從WO2011/152982A2已知一種與離子植入聯合采用的用于圖案化的方法。此處，摻雜區域的圖案化是基于裝于離子植入器中的遮蔽罩的使用。這些罩能夠抑制或降低太陽能晶片的某些部分暴露于離子束。退火之后，該晶片將具有沿著晶片表面具有某種圖案的面阻輪廓(sheet?resistance?profile)。

該技術具有缺點：在植入器中遮蔽罩的安裝和控制增加機器的復雜性并因而顯著增加機器售價的價格。通過折舊，然后額外的機器復雜性增加生產的太陽能電池的成本。

另一個缺點是這些遮蔽罩在離子植入器的連續使用中升溫很快并將因此一般改變形狀到某種程度。因為這個原因，人們以這種方式制造圖案多好有限制。如果人們需要從一個罩到下一個必須具有某種對準的多個遮蔽罩，這也很重要。這種情況發生在例如當人們正在采用稱作交錯背接觸(IBC)的高效太陽能電池設計時。在該設計中，人們在晶片的后側上的復雜的相互交叉的圖案中并排地布置p和n型摻雜區域。

遮蔽罩的另一個缺點是罩本身不能隨意地形成任何形狀，因為罩需要能夠支撐自己。由于這個原因，半導體基板上形成的圖案在它們的設計中受限制。

發明內容

因而，本發明的一個目的是提供一種制造半導體設備的改進的方法，尤其太陽能電池，克服所述的缺陷。

本發明的另一個目的是提供一種制造半導體設備例如太陽能電池的方法，其中產生的圖案的分辨率(resolution)穿過其需要的設備沒有限制。

另一個目的是提供改進的半導體設備及其用途，伴隨減少的機器復雜性。

本發明的進一步的目的是提供有著合適分辨率的交錯背接觸(IBC)太陽能電池。

本發明進一步的又一目的是提供有著改善的設備性能的太陽能電池。

根據本發明的第一方面，提供一種制造半導體設備，例如太陽能電池的方法，該設備包括有著第一側和相對的第二側的半導體基板，在所述第一側處選擇性地界定了摻雜有第一導電類型的電荷載子的活性區域，該方法包括下述步驟：

在植入步驟中通過離子植入以誘使表面非晶化的劑量水平將所述電荷載子引入所述基板中所述第一側上，于是形成非晶化區域；

在所述非晶化區域的部分中選擇性再結晶材料來界定再結晶的第一子區域，所述非晶化區域的其余部分界定第二子區域；以及

至少部分去除所述第一子區域的所述再結晶材料，于是創建了選擇性界定的活性區域并且在第一子區域和第二子區域之間引入表面拓撲結構(surface?topology)。

本發明是基于以下觀點：由于離子植入而非晶化的摻雜區域的結構可以選擇性地再結晶并其后被選擇性去除。結果是，可以采用高分辨率并且根據任何需要的圖案執行選擇性再結晶。與在離子植入器中采用遮蔽罩的已知的方法對比，本發明的發明人意識到，分辨率可以至少增加10倍。首先實現了分辨率的該顯著增加是因為遮蔽罩本身不再限制分辨率。此外，就遮蔽罩在其邊上由于升溫而逐漸降級而言，現有技術需要采用誤差范圍。根據本發明，可以減少或甚至省去該誤差范圍。