制造光伏器件的方法和系统的制作方法

专利名称：制造光伏器件的方法和系统的制作方法
技术领域：
本申请通常涉及光伏器件制造领域，更具体地涉及制造光伏器件的方法和系统。
背景技术：
当前，多数光伏模块由基于硅晶片的光伏器件(例如，太阳能电池)制成。通过增 加硅电池的效率和通过使用较薄的晶片来降低成本是极其重要的。基于硅晶片的光伏器件 的制造工艺的步骤之一是通过丝网印刷方法使接触金属化。然而，随着光伏器件制造商通 过提高电池效率和减薄晶片来寻求更低的成本，丝网印刷工艺正在变成一种限制。例如，丝 网印刷接触技术至少导致如下缺点(a)由宽的线宽(100-200 μ m)引起的高遮蔽损失将导 致产生较低效率的太阳能电池；以及(b)在丝网印刷过程中施加的机械压力将使得薄晶片 (厚度小于200 μ m)的产率损失增加。此外，对于125x125mm的晶片来说，光伏器件生产是大约每小时1400个晶片的高
生产量过程。任何新工艺、系统或方法都需要满足光伏器件制造的高生产量要求。

发明内容
在一个方面，提出了一种用于制造包括半导体晶片的光伏器件的系统。该系统包 括激光装置，被配置为产生激光束；以及激光扫描装置，被配置为在晶片上扫描激光束， 以局部加热晶片表面。在另一方面，提出了一种用于制造光伏器件的方法。该光伏器件包括半导体晶片， 该半导体晶片具有半导体衬底、形成于半导体衬底表面上的发射层和覆盖在发射层表面上 的介质层。该方法包括在介质层的表面上形成掺杂剂源材料层；通过激光束局部加热晶 片表面，以限定穿过介质层的多个开口并熔化位于介质层下方的衬底表面，使得包含在掺 杂剂源材料层内的掺杂剂通过开口扩散到熔化的衬底内，从而形成重掺杂区；以及将导体 沉积在重掺杂区上。在又一方面，提出了一种用于通过激光扫描加工晶片的方法。该方法包括将晶片 划分为至少两个具有相等大小的区域；以及通过一个或多个激光束分别扫描所述区域。在又一方面，提出了一种用于通过激光扫描加工晶片的方法。该方法包括以恒定 的速度沿一个方向移动晶片；以及沿领结形图样的扫描路径操纵激光束，以在晶片上形成 直线图样，其中，激光束在晶片移动方向的扫描范围受限于扫描路径的节距。


图1是图示了根据本申请一个实施方式的、用于制造光伏器件的方法的流程图；图2A-2D是图示了根据本申请一个实施方式的、用于制造光伏器件的步骤的示意 图；图3图示了激光束强度与被加工的晶片表面材料之间相互作用的范围；图4是图示了根据本申请一个具体实施方式
的、用于制造光伏器件的系统的示意图；图5是图示了根据本申请另一具体实施方式
的、用于制造光伏器件的系统的示意 图；图6A-6D是图示了根据本申请另一实施方式的、用于通过激光扫描加工晶片的方 法的示意图；图6E是图示了根据本申请又一实施方式的、用于通过激光扫描加工晶片的方法 的示意图；图6F是图示了根据本申请又一实施方式的、用于通过激光扫描加工晶片的方法 的示意图；图7A-7C是图示了根据本申请一个可选实施方式的、用于通过激光扫描加工晶片 的编接方法的示意图；以及图8A-8B是示出了根据本申请另一可选实施方式的、用于通过激光扫描加工晶片 的方法的示意图。
具体实施例方式参照图1和图2A-2D，根据本发明的一个方面，提出了一种制造光伏器件的方法。 根据本方法，提供了具有衬底100和发射层105的半导体(例如，硅)晶片，其中发射层105 是通过将掺杂剂轻掺杂到衬底100中形成的。该掺杂剂的极性与在衬底中使用的掺杂剂的 极性相反，从而在发射层105与衬底100之间形成pn结。然后，在发射层105的上表面形 成介质层101，介质层101可以是由氧化硅和/或氮化硅制成的钝化层并且可以作为减反射 膜(ARC)。形成发射层105和介质层101的工艺可通过任何可用的已知技术实现。然后，在介质层101的上表面上形成掺杂剂源材料层104(参见图1中的框20)。 包含在层104内的掺杂剂的极性与发射层105的极性相同。然后，如图2B所示，通过激光 束加工晶片表面以熔化介质层101和即将形成金属接触的局部区域内的衬底。具体地，介 质层101被打开以限定多个开口，使得包含在层104内的掺杂剂能够通过这些开口扩散到 衬底内。随着熔化的衬底冷却和再结晶，该掺杂剂将被留在衬底内，从而在衬底内形成多个 重掺杂区域。在激光加工步骤之后，通过在能够仅溶解掺杂剂源材料层而不损坏介质层101的 溶液中清洗晶片来去除掺杂剂源材料层104，如图2C所示。然后，根据图2D，通过例如电镀 或化学镀、或者通过使用含金属的膏体并加热膏体以形成金属接触的方法，将导体107沉 积到衬底的暴露的重掺杂区(例如，沉积银、镍和/或铜等)，来执行形成金属半导体接触的 金属化步骤(图1中的框40)。在金属化步骤中，通过利用局部熔化区域(金属接触将在此 形成)的开口，介质层101可起到触点金属化的自对准掩模的作用。本领域的技术人员能够理解，在形成掺杂剂源材料层104之前和之后都需要使晶 片尽可能保持洁净，这是因为污染物、尤其尺寸大于几微米的污染物能够分散和吸收激光 能量，降低激光熔化材料的效率并且在金属与衬底之间的界面处产生较高的阻抗。为此，建 议使掺杂剂源材料层形成步骤与激光加工步骤之间的时间间隔最小以防止污染物落在晶 片上。根据本发明的一个实施方式，聚焦在晶片表面上的激光束的强度应该被保持为足够高，以使得衬底表面被熔化并且仅产生极少的汽化。衬底表面的熔化将在晶片上产生很 少或不产生附加的缺陷。与常规激光槽掩埋接触(LGBC)方法相比，根据本实施方式的激光 加工不在晶片表面形成显著的沟槽。根据一个具体的实施方式，通过本申请的方法形成的 重掺杂区域的表面掺杂浓度可以是IO19CnT3或更大，同时基本并未使晶片增加新的缺陷。图3示出了假设衬底材料是硅时，激光束强度与被加工的材料之间的相互作用。 硅的熔点大约为1414°C并且其汽化温度大约为3217°C。硅的熔化阈值和汽化阈值将激光 束强度曲线分为范围112、113和114。范围112是加热范围，其中晶片表面被照射至低于熔 化阈值的温度。因此，硅保持在其固体状态，而介质层101被部分破坏，晶片表面上形成不 期望的热影响区(HAZ)。范围113是熔化范围，其中晶片表面被加热至高于熔化阈值但低于 汽化阈值的温度。在范围113内，硅表面局部变成液态，如箭头110所指。范围114是汽化 范围，其中晶片表面被加热至高于汽化阈值的温度，硅表面局部汽化，如箭头111所指。汽 化可能减少衬底的表面掺杂浓度，在晶片表面产生缺陷，击穿掺杂层，从而引起金属接触与 衬底之间的电分流。因此，聚焦在晶片表面上的激光束的强度应被保持为能够将晶片表面 加热至高于硅熔化阈值但低于硅汽化阈值的温度。图3示出了激光束强度曲线，其中激光 束强度曲线的尾部可被截去以使HAZ效应最小，另外可使激光束强度曲线的顶部变平以防 止硅汽化。此外，当激光束被扫描以加热晶片表面时，聚焦在晶片表面上的激光束的光斑尺 寸(D)决定了介质层中每个开口的大小。为了获得小的光斑尺寸，可将激光束选择为TEMOO 模式。由此获得的开口大小通常在10到25微米的范围内。这些尺寸远小于通常能够通过 常规丝网印刷方法得到的大小。尽管上文中特别参照正面接触的制备描述了该方法，但是本文中描述的方法还可 用于以非常有效的方式形成背面接触。根据本申请的另一方面，制造光伏器件的系统包括被配置为产生激光束的激光 装置；以及被配置为在目标对象(例如，半导体晶片)的表面上扫描激光束的激光扫描装 置。根据本申请的一个实施方式，该系统可被配置为通过执行上面描述的方法制造光伏器 件。如图4所示，用于制造光伏器件的系统200包括激光装置202，被配置为产生激 光束230 ；以及激光扫描装置，包括光束分离模块205、扫描器208和透镜209。通过光束分 离模块205将激光装置202产生的激光束230分为具有基本相同强度的多个子光束。为了 便于说明，图4中以两个子光束232为例。每个子光束可由相应的扫描器208操纵，以沿在 晶片上定出的预定扫描路径进行扫描。可提供一组透镜209，以将子光束聚焦至晶片表面。 根据如图4所示的系统，可通过多个子光束233对两个或更多晶片并行加工，以实现高的系 统产量。激光装置202可以是准连续波OlCW)激光器，其脉冲重复率可为约IMHz或更高。 根据本申请的一个实施例，QCW激光器是皮秒激光器。在一个具体实施例中，所述皮秒激光 器的脉宽为约15皮秒。激光装置202也可以是连续波(CW)激光器。在示例性实施例中， 激光装置202产生具有如下特征的激光束(a)波长约为532nm或更小；(b)光束模式为 TEMOO ； (c)光束质量因子M2约为1. 3或更小；以及(d)光束输出直径至少约为1mm，优选为 2mm或更大。激光装置202可以是UV激光器或绿光激光器。
扫描器208可以是二维Q-D) XY或三维(3-D) CTZ电流计扫描器，可以以大约V = 2000至3000mm/s的速度在晶片表面上扫描激光束。3-D XH扫描器不仅可以在XY平面内 扫描激光，而且还能够以实时方式将聚焦高度Z控制在晶片表面处。透镜209可以是平场 聚焦透镜(f-theta透镜)或远心扫描透镜。扫描器208的入射光瞳处的激光束232直径 可约为8mm至16mm。对于脉冲准连续波激光器，扫描器扫描激光束以使脉冲重叠率(η)约 为75 99. 99%。通常，重复率(f,ep)应该满足关系式f > _-_， Jrep {\-η)其中D是聚焦在晶片表面上的激光束光斑尺寸。在一个示例性实施例中，光束光 斑尺寸⑶在约10 μ m到约50 μ m之间，晶片表面处的平均激光功率密度在约2MW/cm2到 约20MW/cm2之间。如上所述，为了熔化晶片表面，聚焦在晶片表面上的激光束的强度应被保持为能 够将晶片表面加热至高于衬底材料熔化阈值的温度。即，激光束的强度应该高于强度阈值 PlhresholdO然而，由于激光束230被分成多个子光束M2，如图4所示的系统200可能发生激光 功率不足的现象。已知聚焦在晶片表面上的激光束光斑尺寸(D)与透镜的焦距之间的关系 为D oc f。因此，晶片表面处的激光强度阈值PThresh。ld的特征为P
Threshold D Plhreshold f。
因此，应保持透镜209的焦距较小或Pareshtjld较低，以避免激光功率不足现象。然而，如上所 述，为了局部地将晶片表面加热至衬底材料的熔化温度，阈值不能太低。因此，为了避免激 光功率不足现象，应使得透镜209具有较小的焦距。另一方面，如果焦距太小，则系统的光 学象差可能变严重。在这种情况下，扫描质量通常随着激光束远离系统扫描场的中心区域 而降低。因此，可能由于实际的硬件限制而引起加工的一致性降低。在保持焦距小与获得 一致的加工结果之间存在平衡。根据本申请的一个实施方式，透镜的焦距在约160mm到约 300mm之间。根据本申请的一个具体实施例，透镜焦距为250mm。图5示出了根据本申请另一具体实施方式
的、用于制造光伏器件的系统。如图5 所示，除了图4所示的元件外，系统200可进一步包括光束扩展器204，被配置为扩展激光 束；以及衰减器206，被配置为将激光束的功率衰减至期望的功率级别。激光束230可在通 过光束分离模块205分离之前通过光束扩展器204扩展，并且可在通过光束分离模块205 之后通过衰减器206衰减。系统200还可包括可选择性切断激光束的安全光闸203，和/或 监测激光束功率的激光功率计207。仍然参照图5，系统200可包括被配置为限制激光束的扫描范围的激光掩模210。 激光掩模210能够防止激光束击中沿着激光束扫描路径的、不应该被熔化的晶片区域，例 如当操纵激光束从一条扫描线至下一条扫描线时沿着激光束的转向路径不应该被熔化的、 晶片上的外围区域。激光掩模210可以是简单的长方形开口或更复杂的设计。根据一个示 例性实施例，掩模被安装为充分接近晶片，以清楚地限定扫描线的端部。掩模与晶片之间的 垂直距离可小于5mm。晶片211可通过真空吸盘装载在工作台220上，以使晶片211基本变 平从而进行晶片加工。工作台220可以是可移动台，例如X-台和/或Y台和/或Z台和/ 或旋转工作台。尽管在图5中未示出，但系统200的元件(例如，除了激光掩模210以外的 激光装置202、扫描器208等)可被安装在同一个刚性和热稳定性板(例如，MIC-6铝板或 花岗岩板)上。
为了说明起见，光束分离模块205和系统200中置于光束分离模块205上游的元 件被称为主光束处理部分，系统200中置于光束分离模块205下游的元件被称为子光束处 理部分。在图5的系统的另一构造中，扩展器204可包含在子光束处理部分而非主光束处 理部分中。在图5的系统的又一构造中，激光束230的扩展可在多级中实现。例如，可使用 具有相同或不同放大率的多于一个的光束扩展器。在图5的系统的又一构造中，如果使用 两级扩展器，则一个或两个扩展器级可包含在子光束处理部分而非主光束处理部分内。在 图5的系统的又一构造中，激光功率计207可置于不同的位置中。例如，激光功率计207可 置于透镜209与晶片211之间。在图5的系统的又一构造中，子光束处理部分可仅包括一 个激光功率计207。可选地，激光功率计207可在晶片加工中移出光学路径。在图5的系统 的又一构造中，衰减器206可包含在主光束处理部分而非子光束处理部分中。可采用例如 转向镜的附加光学元件来改变激光束的方向。在根据本申请的一个具体实施方式
中，激光束可分成具有相等的激光功率的三个 或更多的子光束，以实现更高的生产量。在根据本申请的另一具体实施方式
中，系统可不包括光束分离模块。在根据本申请的又一具体实施方式
中，系统中的光学路径可以是封闭的，通过洁 净干燥空气(CDA)或氮气(N2)净化以隔离环境污染物。在根据本申请的又一具体实施方式
中，该系统可包括残渣去除机构以保持系统洁 净，并且保持例如透镜209的光学元件基本没有污染物，尤其是晶片激光加工产生的污染 物。在根据本申请的又一具体实施中，该系统可包括保留和俘获机构，以从晶片211 收集和俘获多余的掺杂化学物以防止系统腐蚀。在根据本申请的又一具体实施方式
中，可通过使用光学路径中的可调节偏光器 (例如，四分之一波片或半波片)控制激光束的偏振。对于大尺寸的晶片，例如工业标准的12^cl25mm、156x156mm或210x210mm晶片，在 整个晶片上保持本发明的所需的加工窗口具有两个挑战(a)由于透镜209和扫描器208 的实际硬件限制，激光束光斑尺寸或晶片表面处的激光束强度通常随着光束远离系统的扫 描场的中心区域而降低，因此系统具有位于扫描场中心的、有限的“最佳点”区域，在此可提 供最佳的材料加工结果；以及(b)本发明的期望的短焦距(f)以及实际的硬件限制(例如， 扫描器208的有限扫描角度)的结合的使得难以通过一个扫描激光束来加工整个晶片。下 面的方法旨在解决上述两个问题，使得在大晶片的整个区域上保持本发明的加工窗口。下 面描述的方法能够与本申请的系统相结合来加工晶片。图6A-6D是图示了根据本申请又一实施方式的、用于通过激光扫描加工晶片的方 法的示意图。参照图6A-6D，大晶片被划分为大小基本相等的四个区域(区域R1、R2、R3和 R4)。图6A-6D中的区域的数量选择仅是出于说明的目的，晶片可被划分为具有基本相等大 小的其他数量的区域以进行加工。晶片可通过激光束233，在扫描场的“最佳点”区域下连 续地逐个区域地经历激光材料加工。任何必要的晶片移动可由可移动的工作台协助。可采 用掩模210以防止激光束击中沿着激光束扫描路径不应该被加工的晶片区域。图6E是图示了根据本申请又一实施方式的、用于通过激光扫描加工晶片的方法 的示意图。参照图6E，出于说明的目的，晶片仍被划分为四个区域。但晶片通过四个单独的激光束进行加工。在晶片经过全部四个单独的加工位置之后，晶片的全部四个区域被加工 完成。晶片211可被划分为具有基本相等大小的其他数量的区域以进行加工，用于晶片加 工的激光束的数量也可以是不同的。例如，晶片可被划分为具有基本相等大小的六个区域， 并且通过两个或三个或六个激光束进行加工。图6F是图示了根据本申请又一实施方式的、用于通过激光扫描加工晶片的方法 的示意图。参照图6F，出于说明的目的，每个晶片仍被划分为具有相等大小的四个区域，并 且通过旋转工作台220传送。晶片上的多个区域可通过相同数量的单独激光束加工以优化 生产量。根据图6 所示的实施例，具有六个工作位置？1、？2、？3、？4、？5和？6的旋转工作 台220能够传送晶片，从而完成晶片上四个区域Rl、R2、R3和R4的激光加工。六个工作位 置P1、P2、P3、P4、P5和P6可绕着台220的中心轴线对称且周向地定位。晶片211可分别通 过真空吸盘固定在这些工作位置上。台220可以60度的增量旋转以将晶片从一个位置移 动到下一个位置，并且在每个位置上保持一段时间的静止。当位于位置P2、P3、P4和P5上 时，晶片211被四个单独的激光束加工。下面通过参照图6F所示的实施例描述加工过程。当第一个晶片被装载在位置Pl处之后，工作台220旋转60度以将第一个晶片从 位置Pl移动至位置P2，并且停止。当工作台220静止时，第一个晶片的区域Rl被激光束 加工。同时，在位置Pl处装载第二个晶片。在第一个晶片的区域Rl加工完毕之后，工作台 220沿相同的方向再次旋转60度，从而将第一个晶片从位置P2移动至位置P3，将第二个晶 片从位置Pl移动至位置P2。由此第一个晶片的区域R2在位置P3处被激光束加工，而第二 个晶片的区域Rl在位置P2处被另一激光束加工。重复上述步骤直到第一个晶片经过了在位置P2、P3、P4和P5处通过四个单独的激 光束进行的激光加工。通过这种晶片加工方法，晶片在连续经过这些位置之后被完全加工， 并且可在位置P6处被卸载。根据图6F所示的实施例，激光束的数量等于一个晶片上待被处理的区域数量，以 优化生产量。在另一实施例中，只使用一个激光束来加工具有多个区域的晶片。在这种情 况下，需要附加的时间和运动来移动激光束或晶片，以加工整个晶片的全部区域。仍然参考图6F，晶片装载和卸载可发生在激光加工的过程中，从而避免引入额外 的延迟。此外，通过将旋转工作台220与四个单独的激光加工位置P2、P3、P4和P5相结合， 系统能够通过单个晶片的装载和卸载操作而具有高生产量。而且，位置Pl和P6可物理地 彼此相邻，从而只需要一个晶片处理装置来装载和卸载晶片，使所需的硬件最少。根据又一实施例，如果晶片处理装置快到足以在晶片加工时间内交换晶片，那么 晶片装载和卸载位置Pl和P6可被合并成一个位置。当旋转工作台220只有五个晶片位置 时，旋转步长将为72度而非60度。仍然参考图6F，四个单独激光束中的每个可分别在晶片的不同区域(R1、R2、R3和 R4)处扫描，扫描的次序可以不同于图6F所示的次序，只要晶片的所有四个区域在经过旋 转工作台220上的所有晶片位置之后被完全加工。仍然参考图6F，工作台220的旋转方向可以是顺时针方向或逆时针方向。仍然参考图6F，晶片211还可被划分为具有基本相等大小的不同数量的区域以进 行加工。用于晶片加工的激光束的数量可以不同于晶片上的区域数量。图7A-7C是示出了根据本申请一个可选实施方式的、通过激光扫描加工晶片的编接方法的示意图。参照图7A-7C，当晶片被划分为多个区域并逐个区域进行激光加工时，通 常需要编接操作来保持通过晶片上的激光扫描产生的图样(例如，金属接触图样)的连续 性。参照图7A-7C，其中示出了晶片211的正面金属接触图样和编接方法的示例性实施例。 为了建立指状线241和汇流线M2的金属接触图样，通过线243将晶片211划分为四个区 域(区域R1、R2、R3和R4)。线243还表示相邻区域之间的重叠区域，由于系统固有的未对 准误差，图样在所述重叠区域处可能不会精确地对准。根据图7B，在区域R2和R3之间，指 状线Ml以“X”的形状编接在一起。根据图7C，在区域R3与R4之间，汇流线M2以“X”的 形状编接在一起。可通过系统硬件的选择、对准和校准，使编接形状“X”的尺寸最小。编接 形状不仅限于“X”形状，也可使用其他编接形状，只要能充分解决相邻区域之间的图样的对 准误差即可。根据另一实施方式，如果相邻图样线被对准在+/-10 μ m误差内，由于金属化 加工能够允许这种小的未对准误差，则可能不需要编接加工。仍然参照图7A-7C，编接方法的一个可选实施方式是在重叠区域内编接汇流线 242而不编接指状线对1，这是因为指状线241已经具有到汇流线242的连续电路径。如果 有必要，可在晶片211上形成多于两个的汇流线M2。图8A-8B是示出了根据本申请另一可选实施方式的、用于通过激光扫描加工晶片 的方法的示意图。根据如图8A-8B所示的方法，在激光加工时间内以基本恒定的速度移动 晶片，而不是保持静止。在这种情况下，可沿着“领结形”图样的扫描路径M0A、240B、M0C 和MOD重复操纵激光束233，以在晶片211上形成直线图样。当沿着路径MOA和MOC操 纵激光束时，将在晶片211上形成线状图样，并且激光束将沿着路径MOB或MOD回到下一 条线的开始位置。沿着路径MOA或240C，除了直线扫描动作之外，操纵激光束233略微前 进使其追随晶片速度，从而在晶片211上留下直线。可采用掩模210来防止激光束沿着其 回转路径MOB和MOD移动时击中晶片。当依照“领结形”扫描图样操纵激光束以在晶片 211上建立直线时，晶片行进方向的扫描范围被限制为约为线的节距，这对具有有限“最佳 点”区域的系统是有利的。此外，如图8A-8B所示的方法并不限于用于形成线状图样。例如，可采用能够在预 设位置处阻挡激光束或使激光束通过以在晶片上写图样的掩模，从而在掩模的帮助下建立 点矩阵。此外，如图8A-8B所示的方法可与图6A-6D和图6E的方法相结合来加工晶片。例 如，将晶片划分为具有基本相等区域的多个区域，每个区域可通过图8A-8B的方法加工。在宽泛的实施方式中，本申请提供了用于生产的以高产量制造光伏器件的方法和 系统。这些方法和系统不仅可应用于在晶片上形成正面金属接触，还可应用于形成背面金 属接触。尽管通过上面描述和实施方式或实施例对本发明进行了说明，但是它不以任何限 制方式限制所附权利要求的范围。
1权利要求
1.一种用于制造光伏器件的系统，所述光伏器件包括半导体晶片，所述系统包括激光装置，被配置为产生激光束；以及激光扫描装置，被配置为在所述晶片上扫描所述激光束，以局部加热所述晶片的表面。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述晶片具有衬底和形成于所述衬底上的介质 层，所述激光扫描装置被进一步配置为加热所述晶片的表面以限定穿过所述介质层的开口 并且熔化位于所述介质层下方的所述衬底的表面。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述光伏器件还包括形成于所述介质层表面的 掺杂剂源材料层，所述激光扫描装置还被配置为加热所述晶片的表面使得包含在所述掺杂 剂源材料内的掺杂剂通过所述开口扩散到熔化的衬底内，从而在所述衬底内形成重掺杂 区。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述激光扫描装置包括 光束分离模块，被配置为将所述激光束分成具有等量激光功率的至少两个子光束；至少两个扫描器，被配置为操纵所述子光束沿着所述晶片上定义的预定扫描路径扫 描；以及至少两个透镜，被配置为将所操纵的子光束聚焦在与所述预定扫描路径一致的焦点处。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述扫描器中的每一个被配置为分别操纵所述 子光束中的一个子光束。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述透镜中的每一个被配置为分别聚焦所述子 光束中的一个子光束。
7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括激光掩模，所述激光掩模被配置为防止所 述激光束扫描所述晶片上不需要被加热的区域。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光装置是准连续波激光器或连续波激光ο
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光装置是具有IMHz或更高脉冲重复率的 准连续波激光器。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光装置是皮秒激光器。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光装置的波长约为532nm或更小。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光束的光束质量因子为1.3或更小。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述激光装置产生的所述激光束的分布为 TEMOO模式。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述激光装置产生的所述激光束的分布为 TEMOO模式，使得聚焦在所述晶片表面上的所述激光束的光斑尺寸在10 μ m到50 μ m之间。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光束的扫描速度在2000mm/s到3000mm/ s之间。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光束的平均激光功率密度在2MW/cm2到 20MW/cm2 之间。
17.根据权利要求4所述的系统，其中，聚焦在所述晶片表面上的每个子光束的强度被 保持为将所述晶片表面加热至高于所述晶片材料的熔化阈值且低于所述晶片材料的汽化阈值的温度。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述透镜的焦距被配置为足够短，以确保聚焦 在所述晶片表面的每个子光束的强度被保持为将所述晶片表面加热至高于所述晶片材料 的熔化阈值的温度。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述透镜的焦距在160mm到300mm之间。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述透镜的焦距为250mm。
21.根据权利要求4所述的系统，其中，所述晶片被划分为具有相等大小的至少两个区 域，所述激光扫描装置被配置为通过所述子光束分别扫描所述区域。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述晶片被划分为四个具有相等大小的区域。
23.根据权利要求21所述的系统，其中，所述晶片被一个子光束连续地逐个区域扫描。
24.根据权利要求21所述的系统，其中，同一晶片中的每个所述区域单独被不同的子 光束扫描。
25.根据权利要求21所述的系统，其中，所述激光扫描装置被配置为操纵所述子光束， 以对同一晶片的同一扫描路径上相邻区域间未对准的扫描线进行编接。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述扫描线在所述相邻区域之间的重叠区域 处以“X”形状被编接在一起。
27.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述晶片被所述激光束扫描时，所述晶片保 持静止。
28.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述晶片被所述激光束扫描时，所述晶片以 恒定的速度沿一个方向移动。
29.根据权利要求观所述的系统，其中，所述激光扫描装置被配置为沿着领结形图样 的扫描路径操纵所述激光束，以在所述晶片上形成直线图样。
30.根据权利要求4所述的系统，进一步包括被配置为装载晶片的工作台。
31.根据权利要求30所述的系统，其中，所述工作台是包括围绕所述工作台的中心轴 线周向设置的多个位置的旋转工作台，每个所述位置被配置为装载晶片，所述工作台被配 置为旋转以将每个相应晶片从一个位置移动至下一个位置。
32.根据权利要求31所述的系统，其中，每个所述晶片被划分为具有相等大小的至少 两个区域，单个晶片上的区域数量等于所述子光束的数量，单个晶片上的每个所述区域被 对应的子光束扫描。
33.根据权利要求32所述的系统，其中，每个晶片在开始位置被装载并且在结束位置 被卸载，当所述晶片被卸载时，所述晶片上的所有区域已被所述子光束扫描完毕。
34.根据权利要求4所述的系统，进一步包括残渣去除机构，所述残渣去除机构被配置 为保持所述系统不受污染物的污染。
35.一种用于制造光伏器件的方法，所述光伏器件包括半导体晶片，所述半导体晶片具 有半导体衬底、形成于所述半导体衬底的表面上的发射层和覆盖在所述发射层表面上的介 质层，所述方法包括在所述介质层的表面上形成掺杂剂源材料层；通过激光束局部加热所述晶片的表面，以限定多个穿过所述介质层的开口并熔化位于 所述介质层下方的所述衬底的表面，使得包含在所述掺杂剂源材料层内的掺杂剂通过所述开口扩散到熔化的衬底内，以形成重掺杂区域；以及 将导体沉积在所述重掺杂区域上。
36.根据权利要求35所述的方法，进一步包括在通过激光束局部加热所述晶片表面的 步骤之后去除所述掺杂剂源材料层的步骤。
37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述介质层被配置为还作为减反射层。
38.根据权利要求35所述的方法，其中，通过激光束局部加热所述晶片表面的步骤包 括将所述激光束的强度保持为能够将所述晶片表面加热至高于所述晶片的材料的熔化阈 值且低于所述晶片的材料的汽化阈值的温度。
39.根据权利要求35所述的方法，其中，所述重掺杂区域的表面掺杂浓度为IO19CnT3或 更高。
40.根据权利要求35所述的方法，其中，所述激光束的分布为TEMOO模式。
41.一种用于通过激光扫描加工晶片的方法，包括 将所述晶片划分为具有相等大小的至少两个区域；以及 通过一个或多个激光束分别扫描所述区域。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述晶片被一个激光束连续地逐个区域扫描。
43.根据权利要求41所述的方法，其中，单个晶片的每个所述区域被对应的激光束扫描。
44.根据权利要求41所述的方法，进一步包括在相邻区域之间的重叠区域处，对所述相邻区域的同一扫描路径上未对准的扫描图样 进行编接。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述图样在所述相邻区域之间的重叠区域处， 以“X”形状编接在一起。
46.一种用于通过激光扫描加工晶片的方法，包括 以恒定的速度沿一个方向移动所述晶片；以及以领结形图样沿扫描路径操纵激光束，以在所述晶片上形成直线图样， 其中，所述激光束在所述晶片移动方向的扫描范围被限定为扫描路径的节距。
全文摘要
一种用于制造包括半导体晶片(211)的光伏器件的系统(200)，该系统包括激光装置(202)，被配置为产生激光束(230)；以及激光扫描装置，被配置为在所述晶片(211)上扫描激光束(230)，以局部加热晶片(211)的表面。该激光扫描装置包括光束分离模块(205)，被配置为将激光束分成至少两个具有等量激光功率的子光束；至少两个扫描器(208)，被配置为操纵所述子光束(232)沿着所述晶片(211)上定义的预定扫描路径扫描；以及至少两个透镜(209)，被配置为将所操纵的子光束(232)聚焦在与所述预定扫描路径一致的焦点处。
文档编号H01L31/18GK102113137SQ200980126195
公开日2011年6月29日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年10月5日
发明者朱俊 申请人:常州雷射激光设备有限公司