光伏器件的制作方法

光伏器件的制作方法
【专利摘要】提供了性能改善的诸如太阳能电池的光伏器件。在一个实施例中，所述光伏器件包括位于半导体衬底的正侧表面的暴露部分上的多金属半导体合金层。所述多金属半导体合金层包括与半导体材料形成合金的至少一种第一元素金属、以及不同于所述第一元素金属并且在与第一元素金属相同的温度下不与半导体材料形成合金的至少一种第二元素金属。所述光伏器件还包括位于所述多金属半导体合金层顶上的含铜层。
【专利说明】光伏器件
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光伏器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]光伏器件是将入射光子的能量转换为电动势(e.m.f)的器件。典型的光伏器件包括太阳能电池，这些电池被配置为将来自太阳的电磁辐射中的能量转换为电能。每个光子的能量由公式E=h V给出，其中能量E等于普朗克常数h和与光子相关联的电磁辐射的频率V的乘积。
[0003]能量大于物质的电子束缚能的光子可以与该物质相互作用并且使该物质中的电子自由。尽管每个光子与每个原子相互作用的概率是概率性的，但是可以建立具有足够厚度的结构以使得光子与该结构以闻概率相互作用。当光子将电子从原子碰撞出来时，光子的能量被转化成电子、原子和/或包括该原子的晶格的动能和静电能量。电子不需要有足够的能量从电离的原子逃逸。在具有带结构的材料的情况下，电子可以仅仅进行向不同的带的跃迁以便吸收来自光子的能量。
[0004]电离的原子的正电荷可以保持局域化在该电离的原子上、或者可以在包含该原子的晶格中共享。当该正电荷被整个晶格共享而由此变成非局域化的电荷时，该电荷被描述为包含该原子的晶格的价带中的空穴。类似地，电子可以是非局域化的并且被晶格中的所有原子共享。这种情况发生在半导体材料中，并且被称为电子-空穴对的光生成。电子-空穴对的形成以及光生成的效率取决于受辐射材料的能带结构和光子的能量。在受辐射材料是半导体材料的情况下，当光子的能量超过带隙能量(即，导带和价带的能量差)时发生光生成。
[0005]带电粒子(S卩，电子和空穴)在受辐射材料中行进的方向是足够随机的(称为载流子“扩散”)。因此，在没有电场的情况下，电子-空穴对的光生成仅仅导致受辐射材料的发热。然而，电场可以破坏带电粒子行进的空间方向从而利用通过光生成而形成的电子和空穴。
[0006]提供电场的一个示例性方法是在受辐射材料周围形成p-n或p-1-n结。由于与n-掺杂材料相比P-掺杂材料中电子的势能更高(对应于空穴的势能更低)，因此在P-n结附近产生的电子和空穴将分别向n-掺杂区域和P-掺杂区域漂移。因此，电子-空穴对被系统地收集以在P-掺杂区域提供正电荷并且在n-掺杂区域提供负电荷。p-n或p-1-n结形成这种类型的光伏电池的核心，其提供的电动势可以为连接到P-掺杂区域处的正节点以及n-掺杂区域处的负节点的装置供电。
[0007]当前制造的大多数太阳能电池基于硅晶片，其中丝网印刷的金属糊膏(metalpaste)作为电接触。丝网印刷由于其加工简单且生产能力高而有吸引力；然而高接触电阻、高的糊膏成本、宽导电线导致的遮挡、高温处理和机械成品率损失是甚至在三十多年的研究和开发之后仍然未被克服的缺点。
[0008]对于实验室中的先进的实验性高效率太阳能电池，可以使用基于真空的金属化工艺，其不可避免地成本高且生产量低。
[0009]最近，已经报道了具有镀铜格子(grid)的金属化。然而，所镀的铜可容易地扩散到硅太阳能电池中并且损坏太阳能电池性能。为了防止这种有害效应，已经采用了诸如镍硅化物和/或镍的扩散阻挡物(barrier)。镍硅化物可以提供与硅的良好接触电阻并且同时在一定程度上防止铜扩散。镍层可以用于改善粘附或扩散特性。然而，即使在存在这些扩散阻挡物的情况下，太阳能电池性能仍可能在特定的升高的温度下或在特定长度的操作时间之后劣化。
[0010]此外，通常利用电镀实现铜金属化。电镀的Ni层必须被聚结(coalescent)以形成连续的Ni硅化物层。因此通过电镀形成的Ni层通常是厚的层。此外，镀敷的Ni层的厚度可能有差异(variation)。因此，当镀敷的Ni层在娃化处理期间被完全转化成Ni娃化物时，形成相当厚的Ni硅化物或者具有相当大厚度差异的Ni硅化物层。当通过控制硅化工艺(例如，温度)使得镀敷的Ni仅部分地被转化成Ni硅化物时，当太阳能电池衬底的特性有差异时Ni硅化物的厚度可具有大的差异，导致在某些不同位置没有硅化物和厚Ni硅化物。这种厚的Ni硅化物可比太阳能电池中的p-n结更厚，并且因此厚Ni硅化物的形成可能损坏电池。
[0011]因此，需要在金属和半导体衬底之间具有良好接触电阻以及进一步提高的太阳能电池寿命的铜金属化太阳能电池结构。
[0012]此外，需要制造具有均匀金属硅化物层的铜金属化太阳能电池的方法。对于具有特性差异大的半导体衬底的太阳能电池，尤其需要这种方法。

【发明内容】

[0013]从第一方面看,本发明提供了一种形成包含多金属(multimetal)半导体合金层的光伏器件的方法。该方法包括:提供包括P-n结的半导体衬底，所述半导体衬底具有一个在另一个顶上的P型半导体部分和n型半导体部分，其中所述半导体部分中的一者的上部暴露表面代表所述半导体衬底的正侧表面。在所述半导体衬底的所述正侧表面上形成构图的(patterned)抗反射涂层，以在所述正侧表面上提供格子图形。所述格子图形包括所述半导体衬底的所述正侧表面的暴露部分。然后在所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分上形成多金属半导体合金层。所述多金属半导体合金层包括在第一退火温度下形成半导体合金的至少一种第一元素金属、以及不同于所述第一元素金属并且在所述第一退火温度下不形成金属半导体合金的至少一种第二元素金属。然后可以在所述金属半导体合金层上电沉积可选的金属扩散阻挡层，并且之后在所述多金属半导体合金层或所述可选的金属扩散阻挡层顶上电沉积含铜层。
[0014]从第二方面看，本发明提供了一种形成包含由多金属层形成的单金属半导体合金层的光伏器件的方法。本发明的该方面与上文中提及的方面相似，只是在所述半导体合金中不存在所述第二元素金属。替代地，形成实质上由所述第一元素金属和半导体成分构成的单金属半导体合金层。本发明的该方面的目的在于提供一种光伏器件，在该光伏器件中金属半导体合金的均匀性得到改善。该方面的方法包括在半导体衬底的正侧表面的暴露部分上形成多金属层的步骤。所述多金属层包括在第一退火温度下形成半导体合金的至少一种第一元素金属、以及不同于所述第一元素金属并且在所述第一退火温度下不形成金属半导体合金的至少一种第二元素金属。该方面的方法还包括如下步骤:将所述多金属层转化成实质上由所述第一元素金属以及半导体成分构成的单金属半导体合金层。然后可以在所述单金属半导体合金层顶上电沉积含铜层。
[0015]从第三方面看，本发明提供了一种光伏器件。该光伏器件包括:包括p-n结的半导体衬底，所述半导体衬底具有一个在另一个顶上的P型半导体部分和n型半导体部分，其中所述半导体部分中的一者的上部暴露表面代表所述半导体衬底的正侧表面。该器件还包括:在所述半导体衬底的所述正侧表面上的构图的抗反射涂层，其中所述构图的抗反射涂层保护所述半导体衬底的所述正侧表面的一些部分，而使得所述半导体衬底的所述正侧表面的其它部分暴露。被暴露的所述半导体衬底的所述正侧表面的所述其它部分在所述正侧表面上形成格子图形。该器件还包括:位于被暴露的所述半导体衬底的所述正侧表面的所述其它部分上的多金属半导体合金层。根据本发明的该方面，所述多金属半导体合金层包括与半导体材料形成合金的至少一种第一元素金属、以及不同于所述第一元素金属并且在与第一元素金属相同的温度下不与所述半导体材料形成合金的至少一种第二元素金属。所述光伏器件也可以包括位于所述金属半导体合金层上的可选金属扩散阻挡层、以及位于所述多金属半导体合金层或所述可选的金属扩散阻挡层顶上的含铜层。
[0016]提供了旨在具有改善的性能的诸如太阳能电池的光伏器件及其形成方法。在本发明的一个实施例中，多金属半导体合金层被形成在半导体衬底的正侧表面的暴露部分上。所述多金属半导体合金层包括与半导体材料形成合金的至少一种第一元素金属、以及不同于所述第一元素金属并且在与所述第一元素金属相同的温度下不与半导体材料形成合金的第二元素金属。可以在所述多金属半导体合金层上形成可选的另外的金属扩散阻挡层，并且可以在所述多金属半导体合金层或所述可选的金属扩散阻挡层顶上形成含铜层。
[0017]本发明的该实施例的多金属半导体合金层旨在得到这样的光伏器件:与不包含所述多金属半导体合金层的等效器件相比，该光伏器件在更容易的控制下具有更佳的金属半导体合金厚度均匀性。此外，本发明的该实施例的多金属半导体合金层旨在得到这样的光伏器件:与不包含所述多金属半导体合金层的等效器件相比，该光伏器件具有更长的寿命。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]现在将参考以下附图仅通过举例的方式详细描述本发明的实施例，在附图中:
[0019]图1是(通过横截面视图)示例出能够在根据本发明的一个实施例中使用的初始结构的图示；
[0020]图2是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在初始结构的正侧表面上形成毯式抗反射涂层之后的、图1的初始结构的图示；
[0021]图3是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在对毯式抗反射涂层进行构图形成具有一个或多个开口格子图形的多个构图的抗反射涂层之后的、图2的结构的图示；
[0022]图4是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在将多金属半导体合金层形成到所述开口格子图形中之后的、图3的结构的图示；
[0023]图5是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在所述多金属半导体合金层上电沉积(即，电镀)可选的金属扩散阻挡层之后的、图4的结构的图示；[0024]图6是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在所述可选的金属扩散阻挡层的上表面上电沉积含铜层之后的、图5的结构的图示；
[0025]图7是在300°C下在N2中退火之后的包含Si/NiSi/Ni/Cu的现有技术太阳能电池的电流I (mAmpS/cm2)与电势E (V)的关系的图；并且
[0026]图8是在300°C下在N2中退火之后的包含Si/NiXCoySi/Ni/Cu的根据本发明实施例的太阳能电池的电流I (mAmps/cm2)与电势E (V)的关系的图。
【具体实施方式】
[0027]在优选实施例中，本发明涉及光伏器件及其制造方法。更具体地，本发明的实施例涉及包括多金属半导体合金层的诸如太阳能电池的光伏器件。本发明的实施例也提供了用于形成所述光伏器件的方法。本发明的实施例也提供了用于形成包含由多金属层形成的单金属半导体合金层的光伏器件的方法。
[0028]现在将通过参考下面的讨论和本申请的附图，更详细地描述本发明的实施例，本发明的实施例提供了性能(尤其是寿命)被提高的诸如太阳能电池的光伏器件以及形成这种器件的方法。注意，本申请的附图仅为了示例的目的而提供，因此这些图未按比例绘制。
[0029]在下面的描述中，阐述了大量的特定细节，例如具体的结构、部件、材料、尺寸、处理步骤和技术，以便提供对本发明的一些方面的理解。然而，本领域普通技术人员将理解，本发明的各种实施例可以在没有这些特定细节的情况下实践。在其它情况下，未详细描述公知的结构或处理步骤，以免使本申请的各种实施例模糊不清。
[0030]将理解，当诸如层、区域或衬底的要素被称为在另一要素“上”或“上方”时，它可以直接在该另一要素上，或者也可以存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接在”另一要素“上”或者“上方”时，不存在中间要素。还应当理解，当一个要素被称为在另一要素“下”或“下方”时，它可以直接在该另一要素下或下方，或者也可以存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接在”另一要素“下”或者“下方”时，不存在中间要素。
[0031]现在参考图1，示例出了能够在本发明的一个实施例中使用的初始结构8。该初始结构8包括具有正侧表面12和与所述正侧表面12相反的背侧表面13的半导体衬底10。
[0032]半导体衬底10可以包括任何半导体材料，包括但不限于:S1、Ge、SiGe, SiC、SiGeC、GaAs、GaN、InAs、InP、CdTe、CuInSe2'Cu (InGa) Se2 以及其它 III/V.1I/VI 或 1/111/VI化合物半导体。在本发明的一个实施例中，半导体衬底10由硅构成。在另一个实施例中，半导体衬底10由单晶(single crystalline)半导体材料构成。在另一个实施例中，半导体衬底10由多晶体(multicrystalline)半导体材料构成。在又一实施例中，半导体衬底10由多层不同的半导体材料(例如具有不同能带隙的半导体材料)构成。
[0033]图1所示例的半导体衬底10包括包含p型掺杂剂的p型半导体部分IOA和上覆的包含n型掺杂剂的n型半导体部分10B。在一些实施例(未示出)中，衬底的p型半导体部分覆盖在n型半导体部分上。在这种实施例中，半导体部分IOA和IOB的顺序将与所示的相反，即，P型半导体部分IOA将位于n型半导体部分IOB顶上。此外，在这种实施例中，P型半导体部分IOA的暴露表面将用作半导体衬底10的正侧表面。在本发明的一个实施例中，半导体部分IOA和IOB具有均匀的厚度。在另一个实施例中，半导体部分IOA和IOB在不同位置具有各种厚度。[0034]贯穿本说明书使用术语“n型掺杂剂”表示来自元素周期表的VA族的原子，包括例如P、As和/或Sb。贯穿本公开使用术语“p型掺杂剂”表示来自元素周期表的IIIA族的原子，包括例如B、Al、Ga和/或In。
[0035]半导体材料内的掺杂剂的浓度可以根据半导体衬底的最终用途和所采用的掺杂剂原子的类型而变化。半导体衬底10的p型半导体部分IOA典型地具有lel5原子/cm3到lel7原子/cm3的p型掺杂剂浓度，其中5el5原子/cm3到5el6原子/cm3的p型掺杂剂浓度更典型。半导体衬底10的n型半导体部分IOB典型地具有lel6原子/cm3到le22原子/cm3的n型掺杂剂浓度，其中lel9原子/cm3到le21原子/cm3的n型掺杂剂浓度更典型。n型半导体部分IOB的薄层电阻典型地大于50ohm/sq,其中60ohm/sq到200ohm/sq的n型半导体部分IOB的薄层电阻范围更典型。
[0036]可以使用本领域技术人员公知的技术将掺杂剂(n型和/或p型)引入到初始的掺杂或未掺杂的半导体材料中。例如，可以通过离子注入、气相掺杂、激光掺杂、液体溶液喷涂/喷雾掺杂、和/或从上覆的(overlying)牺牲掺杂剂材料层向外扩散掺杂剂原子,将n型和/或P型掺杂剂引入到半导体材料中，所述牺牲掺杂剂材料层可以形成在所述衬底上并且在向外扩散工艺之后被去除。在本发明的一些实施例中，可以在半导体衬底10的形成期间向其中引入(一种或多种)掺杂剂。例如，可以使用原位外延生长工艺来形成掺杂的半导体衬底10。
[0037]半导体衬底10的正侧表面12可以是未被纹理化的(non-textured)或纹理化的。在太阳能电池应用中使用纹理化(即，特别地粗糙化的)表面以提高光吸收效率。相对于透射到电池中的入射光的部分，纹理化的表面减少了因反射而损失的入射光的部分，这是因为在有角度的特征的侧面入射的光子将被反射到相邻的有角度的特征的侧面并且因此有另一个被吸收的机会。此外，纹理化的表面增加了内部吸收，这是因为入射到有角度的硅表面上的光通常将被偏转从而以斜角穿过衬底传播，由此增加了到达衬底背侧表面所要行经的路径的长度，也使得从衬底背侧表面反射的光子更有可能以与全内反射和光捕获兼容的角度照射到正面上。可以利用本领域中公知的常规技术，进行对半导体衬底10的正侧表面12的纹理化。在一个实施例中，可以使用基于KOH的溶液来纹理化单晶硅半导体衬底的正侧表面12。在另一个实施例中，可以使用HN03/HF溶液来纹理化多晶体硅晶片表面。在又一个实施例中，可以通过利用反应离子蚀刻(RIE)和包括密堆积的自组装聚合物球的掩模实现纹理化。
[0038]尽管以下的图和描述示例了对半导体衬底10的n型半导体部分IOB的处理，但是在P型半导体部分IOA位于n型半导体部分IOB顶上的实施例中，以下的描述也可以应用于对半导体衬底10的p型半导体部分IOA的处理。
[0039]现在参考图2，示例出了在半导体衬底10的n型半导体部分IOB的正侧表面12上形成毯式抗反射涂层(ARC) 14之后的图1的结构。尽管描述和示例出了单个涂层，但是在本发明的实施例中采用的ARC14可以包括不止一个涂层。可以在本发明的实施例中采用的毯式ARC层14包括常规ARC材料，诸如例如无机ARC或有机ARC。在本发明的一个实施例中，ARC材料包括氮化硅。可以利用本领域技术人员公知的沉积技术形成所述毯式ARC层
14。例如，可以利用常规沉积工艺将ARC组合物施加到半导体衬底10的正侧表面12 (BP,直接施加到n型半导体部分IOB的暴露上表面上)，所述沉积工艺包括例如:旋涂、浸溃涂布、蒸镀、化学溶液沉积、化学气相沉积(CVD)以及等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。在ARC组合物(特别地，来自液相的那些ARC组合物)的施加之后，通常采用沉积后烘烤步骤来去除不想要的成分(例如溶剂)并实现交联。ARC组合物的沉积后烘烤步骤通常，但不必总是，在80°C到300°C的温度下进行，其中120°C到200°C的烘烤温度更典型。
[0040]在一些实施例中，可以对所沉积的ARC组合物进行沉积后处理以提高ARC的整个层或表面的特性。所述沉积后处理可以选自热处理、电磁波(例如紫外光)照射、粒子束(例如，电子束或离子束)、等离子体处理、通过气相或液相的化学处理(例如，施加单层表面改性剂)或其任何组合。该沉积后处理可以是毪式的或者是图形式的(pattern-wise)。
[0041]在本发明的实施例的此点，可以对半导体衬底10的p型半导体部分IOA的背侧表面13进行加工以形成金属背侧表面电接触(未示出)。当衬底10包括在n型半导体部分顶上的P型半导体部分时，n型半导体部分的最底面将代表该衬底的将被加工成包括金属背侧表面电接触的背侧表面。在一个实施例中，可以通过向半导体衬底10的背侧表面13施加诸如Al糊膏、Ag糊膏或AlAg糊膏的金属糊膏而形成所述金属背侧表面电接触。在施加所述金属糊膏之后，在升高的温度(典型地，700°C到900°C )下加热所施加的金属糊膏，所述温度使得所述金属糊膏流动并且形成所述结构的金属背表面场，即背侧表面电接触。
[0042]现在参考图3，示例出了在对毯式ARC层14进行构图而形成具有位于其中的开口格子图形16的多个构图的抗反射涂层(ARC) 14’之后的图2的结构。尽管该横截面图示出了存在形成在毯式ARC层14中的单个开口，但是将形成多个这种开口，为半导体衬底10的正侧表面12提供格子图形。在一个实施例中，可以通过光刻和蚀刻形成所述多个构图的ARC14'。光刻工艺包括对毯式ARC层14的上表面施加光致抗蚀剂(未示出)、将光致抗蚀剂曝光于期望图形的辐射以及利用常规抗蚀剂显影剂显影经曝光的光致抗蚀剂。由此提供构图的光致抗蚀剂。利用诸如例如干法蚀刻或化学湿法蚀刻的蚀刻工艺，将光致抗蚀剂中的图形转移到毯式ARC层14。在将图形从构图的光致抗蚀剂转移到下伏的毯式ARC层14之后，典型地利用诸如灰化的常规蚀刻剂剥离工艺从所述结构去除构图的光致抗蚀剂。在另一个实施例中，可以利用喷墨印刷或激光烧蚀来对毯式ARC层14进行构图。在又一实施例中，可以进一步处理开口格子图形16中的暴露的正侧表面12以增加掺杂水平。在这些情况下，顶部半导体材料部分在正侧表面12的暴露区域下方较厚或者具有较高的掺杂剂浓度。
[0043]现在参考图4，示例出了在开口格子图形16中(S卩，在没有被构图的ARC层14’覆盖的半导体衬底10的n型半导体部分IOB的暴露部分顶上)形成多金属半导体合金层18之后的图3的结构。
[0044]尽管下面的图和描述将多金属半导体合金层18不例为具有两种金属兀素和一种半导体元素的半导体合金层，但是下文的描述也可以应用于包含具有不止两种金属元素(例如，三种、四种、五种等)和一种半导体元素的半导体合金层的结构和工艺。
[0045]还应当注意，下文的描述也可以用于其中单金属半导体合金由多金属层形成的实施例。在这种实施例中，仅第一元素金属存在于半导体合金中。当形成单金属半导体合金层时，该单金属半导体合金层实质上由第一元素金属和半导体成分构成；在形成所述金属半导体合金之后从所述结构去除第二元素金属。本文中提供的附图也可适用于其中形成单金属半导体合金的情况。在这种情况下，要素18也用于代表所形成的单金属半导体合金。
[0046]在本发明的实施例中，多金属半导体合金层18包括在第一温度下与半导体材料形成合金的至少一种第一元素金属以及不同于所述第一元素金属并且在第一温度下不与半导体材料形成合金的至少一种第二兀素金属。第二兀素金属可以在高于第一温度的第二温度下与半导体材料形成合金，或者第二元素金属不与半导体材料形成合金。取决于多金属半导体合金的形成条件，所述多金属半导体合金可以是具有那两种金属元素和半导体的同质单一合金、以不同组成具有那两种金属元素的不同金属半导体合金的混合物、或者作为第一金属兀素和第二兀素金属的金属半导体合金的混合物。因此，在本发明的一些实施例中，多金属半导体合金层18由此可以被称为第一金属半导体合金,该第一金属半导体合金还包括不与半导体材料形成合金的第二元素金属。以不同的术语表述，多金属半导体合金层18可以被称为在金属半导体合金的基质内包含非合金化的第二兀素金属的金属半导体合金(第一兀素金属与半导体材料形成合金)。因此，存在于多金属半导体合金层中的第二元素金属可以被认为是存在于第一元素金属半导体合金的基质中的掺杂剂或添加剂。
[0047]在本发明的一个实施例中，以上描述中的第二元素金属包括不同于第一金属并且在与第一金属相同的温度下不形成半导体合金的一种第二元素金属。在另一个实施例中，第二元素金属可以包括不同于第一金属并且在与第一元素金属相同的温度下不形成半导体合金的两种或更多种第二元素金属。
[0048]通过在不受构图的ARC层14’保护的半导体衬底10的n型半导体部分IOB的暴
露部分上设置多金属层(未示出)并且然后在与第一温度相同的温度或者高于第一温度的温度下对该结构进行退火，形成多金属半导体合金层18。所述多金属层包括在第一温度下与半导体材料形成合金的至少一种第一元素金属以及在第一温度下不与半导体材料形成合金的至少一种第二元素金属。在一个实施例中，第二元素金属可以在第二温度下与半导体材料形成合金，该第二温度高于所述第一温度。在另一个实施例中，第二兀素金属不与半导体材料形成任何合金。
[0049]在本发明的一个实施例中，多金属层(未示出)中的在第一温度下与半导体材料形成合金的第一元素金属与在第一温度下不与半导体材料形成合金的第二元素金属的比率为10000:1到1:100。在本发明的另一个实施例中，在第一温度下与半导体材料形成合金的第一元素金属与在第一温度下不与半导体材料形成合金的第二元素金属的比率为100:1到1:100。在本发明的又一个实施例中，在第一温度下与半导体材料形成合金的第一元素金属与在第一温度下不与半导体材料形成合金的第二元素金属的比率为10:1到1:10。
[0050]在一个实施例中，第一元素金属与来自下伏的(underlying) n型半导体部分IOB的半导体原子反应，形成金属半导体合金，而第二元素金属不与半导体原子反应但是扩散到第一元素金属的金属半导体合金的基质中，得到具有第一元素金属的金属半导体合金和在其基质内的第二元素金属的多金属半导体合金18。
[0051]在另一个实施例中，第一元素金属和第二元素金属都与来自下伏的n型半导体部分10B的半导体原子反应，形成具有与半导体元素合金化的第一和第二元素金属的多金属半导体合金18。在一个实施例中，多金属半导体合金层18包括既含有第一元素金属也含有第二元素金属的单一同质多金属半导体合金。在另一个实施例中，多金属半导体合金层18包括含有第一和第二元素金属的金属半导体合金的混合物。在一个实施例中，多金属半导体合金层18包括多金属硅化物。在另一个实施例中，多金属半导体合金层18包括多金属锗化物。[0052]存在于多金属层中的第一元素金属包括但不限于N1、Co、Fe、Mo、Pt和Pd。在一个实施例中，第一兀素金属是Ni。在另一个实施例中，第一兀素金属是Co。存在于多金属层中的第二元素金属包括但不限于Co、Fe、Mo、Pt、Pd、Ru、W、Zn、Sn和Ag。
[0053]可以使用的多金属层的例子由此包括但不限于NiCo、NiPt, NiPd, CoPd, NiRu,CoRu、NiW和CoW。可以使用的包括不止一种第二元素金属的多金属层的例子包括但不限于NiCoPt, NiCoPd, NiRuPd 和 NiCoW。
[0054]在一些实施例中，并且在多金属层18的电沉积之前，可以使用本领域技术人员公知的常规清洁工艺清洁半导体衬底10的正侧表面12的(一个或多个)暴露表面，所述清洁工艺能够从半导体材料的(一个或多个)暴露表面去除表面氧化物或其它污染物。例如，可以使用稀释的HF溶液来清洁半导体衬底10的暴露的正侧表面12。
[0055]所述多金属层(未示出)可以通过电沉积形成。用于形成多金属层的电沉积方法包括使用本领域技术人员公知的任何常规电镀设备。电沉积，即电镀，是通过电场使溶液中的金属离子移动来涂敷电极的镀敷工艺。该工艺使用电流从溶液还原期望材料的阳离子并且使用诸如金属的材料的薄层涂敷导电物体。在电沉积(即电镀)中，要镀敷的部分是电路的阴极。在本发明的实施例中，将半导体衬底10的正侧表面12的暴露部分(即，如果n型半导体部分位于P型半导体部分的顶上，则为n型半导体部分10B，或者如果p型半导体部分位于n型半导体部分的顶上，则为p型半导体部分)用作电路的阴极。在电沉积工艺中采用的阳极可以由或不由与要镀敷的金属相同的金属制成。在本发明的实施例中，图3所示的结构被浸没在包含阳极和两种溶解的金属盐(在本申请的下文中将进一步限定)以及允许电流动的其它离子的电镀浴(electroplating bath)(例如，电解质)中。电源为阳极提供直流电流，并且在阴极(即，半导体衬底的暴露的正侧表面12)处发生镀敷。
[0056]可以用于本发明实施例中的电镀浴包括用于镀敷多金属层的两种或更多种金属离子。金属离子源提供包括但不限于N1、Co、Fe、Mo、Pt、Pd、W、Zn、Sn、Ag和Ru的金属离子。在一个实施例中，选择Ni作为要从电镀浴镀敷的第一元素金属，并且选择Co、Pt、Pd、W、Mo或Ru作为要从电镀浴镀敷的第二元素金属。在另一个实施例中，选择Ni作为要从电镀浴镀敷的第一元素金属，并且选择CoPt、CoPd、CoW、CoMo或CoRu作为要从电镀浴镀敷的第二元素金属。
[0057]可以存在于电镀浴中的所述一种或多种金属离子源包括金属盐。可以使用的金属盐包括，但不限于:金属齒化物、金属硝酸盐、金属硫酸盐、金属氨基磺酸盐、金属焦磷酸盐、金属烧基磺酸盐、金属烧醇磺酸盐(metal aIkanoI sulfonate)、金属氰化物、金属乙酸盐或金属柠檬酸盐。
[0058]现在将更详细地描述可以用于本发明实施例的各种类型的金属盐中的一些。
[0059]可以在电镀浴中使用的镍(Ni)盐包括但不限于:氯化镍、氨基磺酸镍、乙酸镍、硫酸镍铵和硫酸镍中的一种或多种。
[0060]可以在电镀浴中使用的钯(Pd)盐包括但不限于:氯化钯、硝酸钯、硫酸钯和氯钯酸钠中的一种或多种。
[0061]可以使用的钼(Pt)盐包括但不限于:四氯化钼、硫酸钼和氯钼酸钠中的一种或多种。
[0062]钴(Co)离子源包括但不限于:钴齒化物、钴硝酸盐、钴硫酸盐、钴氨基磺酸盐、钴烷基磺酸盐、钴烷醇磺酸盐、钴焦磷酸盐、钴氰化物、钴乙酸盐和钴柠檬酸盐中的一种或多种。
[0063]铁(Fe)离子源包括但不限于铁卤化物、铁硫酸盐、铁氨基磺酸盐、铁烷基磺酸盐、铁烷醇磺酸盐、铁焦磷酸盐、铁氰化物、铁乙酸盐和铁柠檬酸盐中的一种或多种。
[0064]钨(W)离子源包括但不限于:钨酸钠和钨酸钾中的一种或多种。
[0065]钥(Mo)离子源包括但不限于:钥酸钠、钥酸铵中的一种或多种。
[0066]锌(Zn)离子源包括但不限于:锌氧化物、锌卤化物、锌硫酸盐、锌氨基磺酸盐、锌烷基磺酸盐、锌烷醇磺酸盐、锌焦磷酸盐、锌氰化物、锌乙酸盐和锌柠檬酸盐中的一种或多种。
[0067]锡(Sn)离子源包括但不限于:锡氧化物、锡卤化物、锡硫酸盐、锡氨基磺酸盐、锡烷基磺酸盐、锡烷醇磺酸盐、锡焦磷酸盐、锡氰化物、锡乙酸盐和锡柠檬酸盐中的一种或多种。
[0068]银(Ag)离子源包括但不限于:银硝酸盐、银硫酸盐、银乙酸盐和银氰化物中的一种或多种。
[0069]钌(Ru)离子源包括但不限于:钌卤化物、钌硫酸盐和钌硝基卤化物(rutheniumnitrohalides)。
[0070]通常，金属盐被包含在电镀浴中，使得金属离子的浓度范围为0.01g/L到200g/L，或者例如0.5g/L到150g/L,或者例如lg/L到100g/L,或者例如，5g/L到50g/L。典型地，所包含的金属盐的量使得金属离子浓度范围为0.01到100g/L，更典型地0.lg/L到60g/L。
[0071]可以使用的电镀浴可以包括一种或多种常规稀释剂。典型地，电镀浴是含水的；然而，如果需要，可以使用常规的有机稀释剂。也可以包含可选的常规电镀浴添加剂。这些添加剂包括但不限于络合剂、光亮剂、抑制剂、表面活性剂、PH调节化合物中的一种或多种。这些添加剂可以是无机或有机化合物。
[0072]可以包含在电镀浴中的碱金属盐包括但不限于:钠和钾的卤素盐，例如氯化物、氟化物和溴化物。典型地使用氯化物。以常规的量使用这样的碱金属盐。
[0073]除了上述，所述电镀浴还可以包含硬化剂、展性(malleability)、延性(ductility)和沉积改性剂等。
[0074]所述电镀浴的所测量的pH的范围可以为-1到14，或例如0到12。典型地，所述电镀浴的pH的范围可以为0到5、或8到12，更典型地，0到3、或9到12。可以包含常规缓冲化合物以控制电镀浴的pH。
[0075]所述电镀浴典型地保持在20°C到110°C的温度范围内，其中20°C到50°C的温度更典型。镀敷温度可以根据要镀敷的金属而变化。
[0076]用于形成多金属层的电沉积工艺使用本领域技术人员公知的电流波形。在一个实施例中，所述电流波形最初可以包括高电流密度，并且在一段预定时间之后，电流密度可以降低到较低的电流密度。在另一个实施例中，所述电流波形最初可以包括低电流密度，并且在一段预定时间之后，电流密度可以升高到较高的电流密度。在又一个实施例中，可以采用单个波形来镀敷所述多金属层。
[0077]“低电流密度”是指在ImAmps/cm2到20mAmps/cm2的范围内的镀敷密度。“高电流密度”是指大于20mAmps/cm2(高电流密度域的一般范围是从高于20mAmps/cm2到200mAmps/cm2)的镀敷密度。从低电流密度域到高电流密度域的增加或者从高电流密度域到低电流密度域的降低可以包括连续斜坡，或者其可以包括各种斜坡和包含一连串恒定电流平台的浸泡周期(soak cycle)。
[0078]在本发明的一些实施例中，在电沉积工艺期间可以使用光照射来提高金属成核和生长。特别地，可以在要制造太阳能或光伏电池的实施例中使用光照射，以产生可以在电沉积工艺期间使用的自由电子。当在电沉积工艺期间采用光照射时，可以使用任何常规光源。所采用的光的强度可以变化，并且典型地大于10W/m2，其中从lOOW/m2到500W/m2的光强度更典型。前述波形和光照射的组合使得技术人员能够在太阳能电池应用中使用的半导体衬底的表面上提供金属膜的完全覆盖。
[0079]所形成的用于形成多金属半导体合金层18的多金属层的厚度典型地在20nm到500nm的范围内，其中IOOnm到300nm的厚度更典型。在本申请中也可以采用高于或低于上述厚度范围的其它厚度。
[0080]在形成所述多金属层之后，如上所述，进行退火，该退火引起所述多金属层的金属原子与来自下伏的半导体衬底10的半导体原子反应，形成多金属半导体合金层18。在本发明的实施例中，在与第一温度相同或高于第一温度的温度下进行所述退火，在所述第一温度下第一元素金属与下伏的半导体材料形成合金。所述退火可以在单个步骤中进行或者可以使用多步退火工艺。在一个实施例中，在约250°C或更高的温度下进行退火。在一个实施例中，在300°C到700°C的温度下进行退火。可以在空气、形成气体(forming gas)、He、Ar、Ne、Kr、N2或它们的组合中进行退火。所述退火包括炉退火、快速热退火、尖峰退火、微波退火或激光退火。典型地，所述退火是快速热退火、带式炉退火或烘箱退火(oven anneal),其中退火时间大约典型地小于60分钟。在最终的退火步骤之后，利用从所述结构选择性地去除未反应的金属的蚀刻工艺从所述结构去除任何未反应的金属层。
[0081]在退火之后所形成的多金属半导体合金层18的厚度典型地为IOnm到300nm,其中IOnm到150nm的厚度更典型。高于或低于前述范围的其它厚度也是可能的,这取决于所述多金属层的初始厚度、所述多金属层中第一和第二元素金属的比率以及用于将所述多金属层转换成本发明的实施例的多金属半导体合金层18的退火的条件。
[0082]在一些实施例中，如图4所示，所述多金属半导体合金层18是连续的层。“连续的”意思是所形成的多金属半导体合金层18在其所形成在上面的衬底的整个长度上没有中断。
[0083]在一些实施例中，退火条件、多金属层的初始厚度以及多金属层中第一和第二元素金属的比率使得多金属层中的所有第一元素金属完全与半导体反应，第二元素金属的一些部分扩散进入第一金属的半导体合金中，并且第二元素金属的未反应部分在退火之后被去除。
[0084]在一些实施例中，退火条件、多金属层的初始厚度以及多金属层中第一和第二元素金属的比率使得多金属层中的第一元素金属的仅一些部分与半导体反应，第二元素金属的一些部分扩散进入第一金属的半导体合金中，并且第一元素金属的未反应部分以及第二元素金属的未反应部分在退火之后被去除。
[0085]在一些其它实施例中，退火条件、多金属层的初始厚度以及多金属层中第一和第二元素金属的比率使得多金属层中的所有第一元素金属以及第二元素金属的一些部分与半导体反应，并且第二元素金属的未反应部分在退火之后被去除。
[0086]在一些其它实施例中，退火条件、多金属层的初始厚度以及多金属层中第一和第二元素金属的比率使得多金属层中的第一元素金属的一些部分以及第二元素金属的一些部分与半导体反应，并且第一元素金属的未反应部分和第二元素金属的未反应部分在退火之后被去除。
[0087]多金属半导体合金层18中第一和第二元素金属的比率取决于退火条件、多金属层的初始厚度以及多金属层中第一和第二元素金属的比率。在本发明的一个实施例中，第一和第二元素金属的比率为10000:1到1:100。在本发明的另一个实施例中，第一和第二元素金属的比率为100:1到1:10。在本发明的又一个实施例中，第一和第二元素金属的比率为 10:1 到 1:10。
[0088]如上所述，在本发明的一些实施例中，退火条件、多金属层的初始厚度以及多金属层中第一和第二元素金属的比率使得多金属层中的仅第一元素金属与半导体反应，第二元素金属不存在于金属半导体合金中，并且所述半导体合金是单金属半导体合金。
[0089]现在参考图5，示例出了在所述格子图形内以及多金属半导体合金层18的暴露表面上形成可选的金属扩散阻挡层20之后的图4的结构。在一些实施例中，可以从所述结构省略可选的金属扩散阻挡层。通过电沉积，即电镀，形成可选的金属扩散阻挡层20。在本发明的实施例中，所述可选的金属扩散阻挡层20用于阻碍铜从随后要形成的上覆的含铜层扩散。
[0090]所形成的所述可选的金属扩散阻挡层20包括除了铜或铜合金之外的金属或金属合金。在本申请的一个实施例中，可选的金属扩散阻挡层20可以由N1、Co、Zn、Pt、Ag、Pd、Sn、Fe、P、S、As、Sb、Mo、W、In或其合金构成。在另一个实施例中，可选的金属扩散阻挡层20可以由N1、Co、Zn、Pt、Fe或其合金构成。在本发明的又一实施例中，可选的金属扩散阻挡层20可以由Ni或Ni合金构成。在本发明的再一实施例中，可选的金属扩散阻挡层20可以由Co或Co合金构成。在任何上述实施例中，可选的金属扩散阻挡层20本身不包括铜或铜合金。
[0091]用于形成可选的金属扩散阻挡层20的电沉积方法与上述的形成所述多金属层的电沉积方法相同。可以用于本发明实施例的电镀浴包括一种或多种金属离子源以便镀敷可选的金属扩散阻挡层20。所述一种或多种金属离子源提供包括但不限于N1、Co、Zn、Pt、Ag、Pd、Sn、Fe、P、S、As、Sb、Mo、W和In的金属离子。可以被电沉积(或镀敷)的合金包括但不限于:前述金属的二元和三元合金。在一个实施例中，从电镀浴镀敷选自N1、Co、Zn、Pt和Fe的金属。在另一个实施例中，从电镀浴镀敷Ni或Ni合金。在又一个实施例中，从电镀浴镀敷Co或Co合金。
[0092]可以存在于电镀浴中的所述一种或多种金属离子源包括金属盐。可以使用的金属盐包括，但不限于:金属齒化物、金属硝酸盐、金属硫酸盐、金属氨基磺酸盐、金属烷基磺酸盐、金属烷醇磺酸盐、金属氰化物、金属乙酸盐或金属柠檬酸盐。
[0093]可用于本发明实施例的各种类型的金属盐中的一些与上面的描述相同。
[0094]用于形成可选的金属扩散阻挡层20的电镀浴中的金属离子的浓度在上述范围内。用于形成可选的金属扩散阻挡层20的电镀浴可以包括也在上文中针对多金属层的镀敷提及的稀释剂(含水的或有机的)、添加剂以及改性剂。[0095]可用于形成可选的金属扩散阻挡层20的电沉积的条件(即，浴温、电流密度和可选的光照射)与上文中针对多金属层的形成提及的相同。
[0096]电沉积的可选金属扩散阻挡层20的厚度可以根据被电沉积的金属源的类型、所采用的电镀浴的类型以及电沉积工艺本身的持续时间而变化。典型地，所形成的可选的金属扩散阻挡层20具有IOnm到IOOOnm的厚度，其中50nm到300nm的厚度更典型。
[0097]现在参考图6，示例出了在可选的金属扩散阻挡层20顶上电沉积含铜层22之后的图5的结构。在从所述结构省略了可选的扩散阻挡层20的实施例中，含铜层22将形成在多金属半导体合金层18的上部暴露表面上。所形成的含铜层22包含铜或铜合金。
[0098]含铜层22在多金属半导体合金层18或可选的金属扩散阻挡层20顶上的电沉积与上文中描述的多金属层的电沉积相同，只是在用于形成含铜层22的浴中存在铜源。
[0099]可以在用于形成含铜层22的电镀浴中存在的一种或多种铜离子源包括诸如下述但不限于下述的铜盐:铜齒化物、硝铜酸盐、铜硫酸盐、铜氨基磺酸盐、铜烷基磺酸盐、铜烷醇磺酸盐、铜焦磷酸盐、铜氰化物、铜乙酸盐和铜柠檬酸盐。
[0100]铜盐被包含在电镀浴中，使得铜离子的浓度范围为0.01g/L到200g/L，或者例如
0.5g/L到150g/L，或者例如lg/L到100g/L，或者例如5g/L到50g/L。典型地，所包含的铜盐的量使得铜离子浓度范围为0.lg/L到100g/L，更典型地lg/L到60g/L。
[0101]可用于形成含铜层22的铜电镀浴可以包括一种或多种常规添加剂。这些添加剂包括但不限于如下添加剂中的一种或多种:光亮剂、抑制剂、表面活性剂、匀平剂(leveler)、无机酸、有机酸、光亮剂离解抑制化合物、碱金属盐和pH调节化合物。
[0102]抑制剂包括但不限于诸如下述的含氧高分子量化合物中的一种或多种:羧甲基纤维素、壬基酚聚乙二醇醚、辛二醇双_(聚烷撑二醇醚)、辛醇聚烷撑二醇醚、油酸聚乙二醇酯、聚乙丙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇二甲醚、聚氧丙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸聚乙二醇酯和十八烷醇聚乙二醇醚。典型地，使用聚(烷氧基化的)乙二醇。这种抑制剂可以以常规量(例如，0.01g/L到10g/L、或者例如0.5g/l到5g/L)包含在电镀浴中。
[0103]在一些实施例中，含铜层22的电沉积也可以包括光照射(如上所述)以提高电沉积期间的金属成核和生长。
[0104]被电镀在顶上的含铜层22的厚度通常大于金属扩散阻挡层20的厚度。在一个实施例中，含铜层22具有100nm-50000nm的厚度。在另一个实施例中，含铜层22具有lOOOnm-lOOOOnm 的厚度。
[0105]在形成含铜层22之后，可以进一步处理含铜层22以包含诸如但不限于扩散阻挡层和/或钝化层的其它材料层。
[0106]注意，与不包含多金属半导体合金层18的等效器件相比，包含本发明实施例的多金属半导体合金层18的光伏器件具有更好的金属半导体合金厚度均匀性，同时控制更容易。“厚度均匀性”是指具有格子开口的半导体合金层的厚度差异在+/_30nm以内。
[0107]通过退火形成的金属半导体合金的厚度取决于退火温度、初始多金属层的厚度、初始多金属层和半导体的特性以及其杂质。对于在特定半导体材料上镀敷的第一元素金属的单金属层，之后形成的金属半导体合金的厚度可取决于该金属层和半导体的特性以及厚度的局部差异。在本发明的实施例中，所镀敷的初始多金属层不仅包含在第一温度下形成半导体合金的第一元素金属，还包含在第一温度下不形成半导体合金的至少一种第二元素金属。在初始多金属层中第一元素金属的量的差异小于金属的总量的差异。换言之，可用于形成金属半导体合金的第一元素金属的量具有比所镀敷的金属的总量小得多的差异。因此，在第二元素金属不形成金属半导体合金的温度下，由多金属层形成的金属半导体合金层的厚度具有比仅由第一元素金属的初始金属层形成的金属半导体合金小的厚度差异。
[0108]在本发明的一个实施例中，初始多金属层中的第一元素金属与下伏的半导体材料完全反应。
[0109]在本发明的另一个实施例中，初始多金属层中的第一元素金属与下伏的半导体材料部分反应。
[0110]在本发明的一个实施例中，初始多金属层中的一种或多种第二元素金属与下伏的半导体材料不反应。
[0111]在本发明的一个实施例中，初始多金属层中的一种或多种第二元素金属与下伏的半导体材料反应，得到具有至少两种金属的金属半导体合金。包含具有至少两种金属元素的多金属半导体合金层18的光伏器件具有比不包含所述多金属半导体合金层18的等效器件更佳的Cu扩散特性。
[0112]除了上述，与不包含所述多金属半导体合金层18的等效器件相比，在光伏器件中所述多金属半导体合金层18的存在提高了器件寿命。这在例如在图7和8中示出。具体地，图7是在300°C下在N2中退火之后的包含Si/NiSi/Ni/Cu的现有技术太阳能电池的电流
I(11^1^8/0112)与电势￡(￥)的关系的图，而图8是在300°C下在N2中退火之后的包含Si/NixCoySi/Ni/Cu的根据本发明实施例的太阳能电池的电流I (mAmpS/cm2)%%#E(V)的关系的图。观察到图7中示出的太阳能电池在退火之后显示出显著的分路，而图8中示出的太阳能电池未显示出器件性能的劣化。
[0113]现在参考以下实例 ，该实例证明了与包含单金属半导体合金层的太阳能电池相t匕，通过在太阳能电池中形成本发明实施例的多金属半导体合金层而能够获得的一些优点。
[0114]实例
[0115]如上所述，该实例比较了包含根据本发明实施例的多金属半导体合金层的太阳能电池与包含单金属半导体合金层的太阳能电池。每个太阳能电池都包含具有覆盖在P型Si部分上的n型Si部分的Si衬底。因此，每个太阳能电池的正侧表面是Si衬底的n型Si部分的暴露的上表面。如在本文中上面描述的，在所述正侧表面上形成格子图形。在半导体衬底的正侧表面上形成格子图形之后，在一些情况下通过电沉积Ni层然后退火，在暴露的正侧表面上形成单金属半导体合金，即Ni硅化物。在其他情况下，通过电沉积Ni和Co的双金属层并且然后退火，在暴露的正侧表面上形成双金属半导体合金，即NiCo娃化物。在这些情况下，第一元素金属是Ni，并且第二元素金属是Co。用于镀敷Ni以及Ni和Co的双金属层的条件包括16mA/cm2的电流密度持续50秒。为了比较，也镀敷和退火单金属层，即Co。
[0116]在该实例中，双金属层中的Ni和Co的含量如下表所示变化。下表也示出了以上述方式制造的各种太阳能电池的退火条件和薄层电阻Rs(ohm/sq.)。在形成单金属半导体合金层或多金属半导体合金层之后，如上所述在其上形成含铜层。
[0117]表[0118]
【权利要求】
1.一种形成光伏器件的方法，包括: 提供包括P-n结的半导体衬底，所述半导体衬底具有一个在另一个顶上的p型半导体部分和n型半导体部分，其中所述半导体部分中的一者的上部暴露表面代表所述半导体衬底的正侧表面； 在所述半导体衬底的所述正侧表面上形成构图的抗反射涂层，以在所述正侧表面上提供格子图形，所述格子图形包括所述半导体衬底的所述正侧表面的暴露部分； 在所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分上形成多金属半导体合金层，其中所述多金属半导体合金层包括在第一退火温度下形成半导体合金的至少一种第一元素金属、以及不同于所述第一元素金属并且在所述第一退火温度下不形成金属半导体合金的至少一种第二元素金属；以及 在所述多金属半导体合金层顶上电沉积含铜层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分上形成多金属半导体合金层包括:电沉积包含所述第一和第二元素金属的多金属层、以及在与所述第一退火温度相同或者高于所述第一退火温度的温度下进行退火。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一元素金属是Ni，并且所述第二元素金属是 Co、Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn 或 Ru。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一元素金属是Co，并且所述第二元素金属是 Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn 或 Ru。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述多金属半导体合金层的所述第一元素金属与所述第二元素金属的比率为10000:1到1:100。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多金属半导体合金层的所述第一元素金属与所述第二元素金属的比率为100:1到1:10。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括:在电沉积所述含铜层之前，在所述多金属半导体合金层的上部暴露表面上电沉积金属扩散阻挡层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述金属扩散阻挡层包含N1、Co、P、S及其任何组合。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述n型半导体部分覆盖在所述p型半导体部分上。
10.根据权利要求2-9中任一项所述的方法，其中，所述退火的所述温度为约250°C或更高。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其中，所述多金属半导体合金层包含Ni作为所述第一元素金属以及Co、Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn或Ru作为所述第二元素金属，所述金属扩散阻挡层包含镍，并且所述含铜层包含铜。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二元素金属是Co。
13.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其中，所述多金属半导体合金层包含Ni作为所述第一元素金属以及Co、Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn或Ru作为所述第二元素金属，所述金属扩散阻挡层包含钴，并且所述含铜层包含铜。
14.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其中，所述多金属半导体合金层包含Co作为所述第一元素金属以及Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn或Ru作为所述第二元素金属,所述金属扩散阻挡层包含Ni或Co，并且所述含铜层包含铜。
15.一种形成光伏器件的方法，包括: 提供包括P-n结的半导体衬底，所述半导体衬底具有一个在另一个顶上的p型半导体部分和n型半导体部分，其中所述半导体部分中的一者的上部暴露表面代表所述半导体衬底的正侧表面； 在所述半导体衬底的所述正侧表面上形成构图的抗反射涂层，以在所述正侧表面上提供格子图形，所述格子图形包括所述半导体衬底的所述正侧表面的暴露部分； 在所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分上形成多金属层，其中所述多金属层包括在第一退火温度下形成半导体合金的至少一种第一元素金属、以及不同于所述第一元素金属并且在所述第一退火温度下不形成金属半导体合金的至少一种第二元素金属；以及 将所述多金属层转化成由所述第一元素金属和半导体成分构成的单金属半导体合金层；以及 在所述单金属半导体合金层顶上电沉积含铜层。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多金属层的所述第一元素金属与所述第二元素金属的比率为100:1到1:100。
17.—种光伏器件,包括: 包括p-n结的半导体衬底，所述半导体衬底具有一个在另一个顶上的p型半导体部分和n型半导体部分，其中所述半导体部分中的一者的上部暴露表面代表所述半导体衬底的正侧表面；` 构图的抗反射涂层，其位于所述半导体衬底的所述正侧表面上，其中所述构图的抗反射涂层保护所述半导体衬底的所述正侧表面的一些部分，而使得所述半导体衬底的所述正侧表面的其它部分暴露，被暴露的所述半导体衬底的所述正侧表面的所述其它部分在所述正侧表面上形成格子图形； 多金属半导体合金层，其位于被暴露的所述半导体衬底的所述正侧表面的所述其它部分上，其中所述多金属半导体合金包括在第一退火温度下与半导体材料形成合金的至少一种第一元素金属、以及不同于所述第一元素金属并且在所述第一退火温度下不与半导体材料形成合金的至少一种第二元素金属；以及 含铜层，其位于所述多金属半导体合金层顶上。
18.根据权利要求17所述的光伏器件，其中，所述n型半导体部分覆盖在所述p型半导体部分上。
19.根据权利要求17或18所述的光伏器件，还包括:位于所述多金属半导体合金层与所述含铜层之间的金属扩散阻挡物。
20.根据权利要求19所述的光伏器件，其中，所述金属扩散阻挡层包含N1、Co、P或S及其组合，并且所述含铜层包含铜。
21.根据权利要求17-20中任一项所述的光伏器件，其中，所述第一元素金属是Ni，并且所述第二元素金属是Co、Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn或Ru。
22.根据权利要求17-20中任一项所述的光伏器件，其中，所述第一元素金属是Co，并且所述第二元素金属是Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn或Ru。
23.根据权利要求17-22中任一项所述的光伏器件，其中，所述多金属半导体合金层的所述第一元素金属与所述第二元素金属的比率为10000:1到1:100。
24.根据权利要求19-21中任一项所述的光伏器件，其中，所述多金属半导体合金层包含Ni作为所述第一元素金属以及Co、Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn或Ru作为所述第二元素金属，所述金属扩散阻挡层包含镍，并且所述含铜层包含铜。
25.根据权利要求24所述的光伏器件，其中，所述第一元素金属是Ni，所述第二元素金属是Co，所述扩散阻挡层是Ni。
26.根据权利要求19所述的光伏器件，其中，所述第一元素金属是Ni，所述第二元素金属是Co，所述扩散阻挡层是NiCo合金。
27.根据权利要求19或20所述的光伏器件，其中，所述多金属半导体合金层包含Ni作为所述第一元素金属以及Co、Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn或Ru作为所述第二元素金属，所述金属扩散阻挡层包含钴，并且所述含铜层包含铜。
28.根据权利要求19或20所述的光伏器件，其中，所述多金属半导体合金层包含Co作为所述第一元素金属以及Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn或Ru作为所述第二元素金属，所述金属扩散阻挡层包含镍，并且所述含铜层包含铜。
29.根据权利要求19或20所述的光伏器件，其中，所述多金属半导体合金层包含Co作为所述第一元素金属以及Fe、Pt、Pd、W、Mo、Ag、Sn、Zn或Ru作为所述第二元素金属，所述金属扩散阻挡层包含钴，并且所述含铜层包含铜。
30.根据权利 要求17-29中任一项所述的光伏器件，其中，所述半导体衬底是太阳能电池的部件。
【文档编号】H01L31/0224GK103797589SQ201280044231
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2011年9月14日
【发明者】黄强 申请人:国际商业机器公司