[發明專利]處理太陽能電池裝置中的不一致的方法和由此形成的裝置

有效

• 申請號: 201810274891.8
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108695407B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: E·雷德爾
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0224
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;魏利娜

本申請公開處理太陽能電池裝置中的不一致的方法和由此形成的裝置。本公開涉及處理太陽能電池裝置的方法。該方法包括檢測其中形成有太陽能電池有源區的半導體襯底的表面處的至少一個不一致。基于該至少一個不一致的位置確定沉積圖案。根據該沉積圖案將材料選擇性地沉積于該襯底上。

技術領域

本公開涉及在包括不一致(inconsistency)的半導體襯底上進行太陽能電池布線的方法，以及涉及通過該方法形成的裝置。

背景技術

大多數太陽能電池包含用于收集由太陽能電池裝置產生的電流的正面布線/明線布線(front?wiring)。明線布線被配置成具有終止到母線(bus?bar)中的長、薄金屬網格線(grid?line)。母線收集來自網格線的大量電流且將其攜載到接觸區。上面形成有布線的太陽能電池表面中的不一致由于金屬布線與半導體層中的不一致重疊而可引起低電池性能。舉例來說，不一致可引起短路和/或使布線的電阻增大到所不希望的級別。圖1示出形成于半導體襯底10上的太陽能電池裝置8的示例。如圖2所示，半導體襯底10包含包括鍺或硅的支撐襯底10a、III/V單晶裝置層10b(例如，GaAs和/或InGaP)和明線布線12。半導體襯底10如所指示可具有不一致14和16。不一致14在半導體襯底10上，但不接觸明線布線12，且因此將對性能具有小的影響或沒有影響。然而，不一致16在網格線下方且因此可能潛在地降低太陽能電池性能。接觸明線布線12的任何部分的不一致可潛在地降低性能，所述不一致包含定位于母線18、接觸區20或網格線22下方的不一致。

圖2示出具有不一致14、16a和16b的半導體襯底10上的明線布線12。不一致可具有各種類型且由各種原因造成。一種類型的不一致16a呈粒子的形式，所述粒子例如以下粒子：已在太陽能電池材料的沉積期間落下，從而形成可潛在地增大上面形成有任何布線的電阻的高的非平面表面特征。另一不一致16b可能以在半導體襯底中呈現為孔的無生長區的形式出現，其可能潛在地增大電阻和/或引起裝置的有源區(active?region)之間的電短路，由此降低裝置性能。

已知用于制造太陽能電池裝置的明線金屬布線的各種方法。一種常見方法采用剝離(lift-off)技術來圖案化金屬線。此過程包含在半導體襯底上形成圖案化聚合物剝離掩模。使用所屬領域熟知的技術圖案化剝離掩模以形成所需太陽能電池布線配置。圖案化剝離掩模具有間隙，從而暴露襯底的下方部分。根據例如蒸發等定向過程使金屬層毯式沉積于圖案化剝離掩模以及半導體襯底的暴露區域上。接著將裝置浸泡在溶劑中，該溶劑“剝離”圖案化剝離掩模和上覆金屬層，同時使未形成于剝離掩模上的金屬留在半導體襯底上以形成布線。在用于制造明線布線的另一常規方法中，通過電解(在本文中也被稱為電鍍)將金屬選擇性地沉積于襯底的通過圖案化掩模暴露的區域中，而不是沉積于圖案化掩模自身上。接著可移除圖案化掩模且選擇性沉積的金屬保留作為導電布線。

用于形成明線布線的其它已知過程包含首先使用任何合適的過程、例如通過蒸發或電鍍來毯式沉積金屬層，且接著使用熟知的光刻技術來圖案化金屬層。此類光刻技術可包含沉積和顯影(develop)光刻膠層以在金屬層上形成圖案化光刻膠。接著可通過使用熟知的蝕刻過程移除金屬的不受圖案化光刻膠保護的區域來圖案化金屬層。在蝕刻之后，接著移除圖案化光刻膠以使圖案化金屬布線留在襯底上。

上文針對在太陽能電池上形成明線布線所描述的過程包含光刻膠圖案的形成。如所屬領域熟知的，形成這種光刻膠圖案大體上涉及使光刻膠通過光掩模暴露于輻射。此類光掩模需要過多的制造時間和費用，且被反復地用于形成基本上相同的光刻膠圖案以批量生產數千或數百萬相同的太陽能電池裝置。因為光掩模不容易被修改，所以無法輕易地修改光刻膠圖案以針對個別裝置制造不同的明線布線圖案。

可允許基于特定半導體襯底的不一致修改太陽能電池和其它膜上的明線布線的過程在所屬領域中將會是前進的寶貴步驟。

發明內容