太阳能电池和其制造方法

太阳能电池和其制造方法
【专利摘要】一种太阳能电池，包括在衬底上所形成的区域。该区域具有掺杂物。该区域可以是太阳能电池的选择性发射极和背面场之一。网格线被沉积在该区域的第一部分的上方。生成掺杂物分布，所述掺杂物分布在所述区域的所述第一部分的表面部分处的电活性掺杂物的浓度小于在远离所述表面部分的距离处的电活性掺杂物的浓度。在实施方式中，在所述区域的网格线外部的第二部分中的一部分掺杂物的电活性被去活化。网格线被用作用于使掺杂物去活化的掩膜。
【专利说明】太阳能电池和其制造方法
[0001] 该申请要求在2012年2月6日递交的标题为" SELF-ALIGNED HYDROGENATED SELECTIVE EMITTER FOR N-TYPE SOLAR CELLS" 的美国临时专利申请 No. 61/595, 504 的优 先权，其通过全文引用的方式并入本文。

【技术领域】
[0002] 本发明的实施方式是可再生能源的领域，尤其涉及太阳能电池和其制造方法。

【背景技术】
[0003] 通常，已知太阳能电池作为将太阳辐射转变成电能的装置。典型地，太阳能电池利 用半导体处理技术被制造在半导体衬底上，以在衬底的表面附近形成P-η结。入射在衬底 的表面上的太阳辐射在大部分衬底中产生电子和空穴对。电子和空穴对迁移到衬底中的P 型掺杂区域和η型掺杂区域，由此在掺杂区域之间生成电压差。掺杂区域被连接到太阳能 电池上的金属触点以将电流从电池导向到连接到电池的外电路。辐射转化效率是太阳能电 池的重要特征，这是由于其直接与太阳能电池产生电力的能力相关。
[0004] 图1是典型的均匀发射极太阳能电池的结构100的剖视图的说明。如图1中所示， 高掺杂的Ρ+型硅发射极102形成在η型硅衬底101上。金属网格线，例如金属网格线104， 形成在发射极102上。抗反射涂层（"AR"）103被沉积在发射极102的在网格线之间的部 分上。典型的均匀发射极，例如，发射极102，具有在网格触点下方和之间的均匀的掺杂分 布。在均匀掺杂的发射极的表面处的活性掺杂物的浓度通常是至少10 2°cnT3以形成与网格 线的欧姆接触和获得高占空因数，占空因数通常被定义成实际的最大可获得的功率与开路 电压和短路电流的乘积的比。
[0005] 在发射极的表面处的活性掺杂物的高浓度产生高的表面复合速度。高的表面复合 速度限制开路电压（Voc)和短路电流（Jsc)，其直接限制太阳能电池的转化效率。
[0006] 选择性发射极用来避免通过均匀发射极产生的限制。选择性发射极在网格线下方 具有高的掺杂浓度且在网格线之间具有低的掺杂浓度。常规的选择性发射极技术要求两个 或更多个处理步骤以实现这一点。
[0007] -个选择性发射极技术开始于轻掺杂的Si发射极。然后，高掺杂的硅浆料通过掩 膜被选择性地施加到轻掺杂的Si发射极的区域，在该区域中将放置网格线。然后，网格线 形成在高掺杂的硅浆料区域上。
[0008] 另一选择性发射极技术开始于高掺杂的Si发射极。硬掩膜沉积在高掺杂的发射 极上。高掺杂的Si发射极的部分通过硬掩膜回蚀以减小在Si发射极的在网格线之间的那 些部分中的掺杂。网格线然后沉积在发射极的未蚀刻的高掺杂区域上。
[0009] 另一选择性发射极技术利用离子注入的至少两个独立的步骤，以在网格线的下方 产生发射极的高掺杂以及在网格线之间产生发射极的低掺杂。
[0010] 所有常规的选择性发射极技术要求复杂的取向处理且通常具有低的产量。采用这 些技术实现的表面掺杂提供了大于100 Ω/sq的高的薄层电阻。这样的高的薄层电阻导致 大量的功率损耗，使得常规的选择性发射极要求比均匀发射极多多达50%的网格线。因为 网格金属化通常包含银，所以这是非常昂贵的要求。

【专利附图】

【附图说明】
[0011] 图1是典型的均匀发射极太阳能电池的结构1〇〇的剖视图的说明。
[0012] 图2是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板的俯视图的说明。
[0013] 图3是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板的一部分的剖视图的说明。
[0014] 图4是根据本发明的一个实施方式的具有网格线的太阳能电池的视图的说明。
[0015] 图5是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池的一部分的说明。
[0016] 图6A是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池的一部分的剖视图的说明。
[0017] 图6B是类似于图6A的视图，其示出根据本发明的一个实施方式的通过暴露到化 学物质而使太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化。
[0018] 图6C是类似于图6B的根据本发明的一个实施方式的在通过暴露到化学物质而使 太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化之后的视图。
[0019] 图6D是根据本发明的一个实施方式的选择性发射极太阳能电池的剖视图的说 明。
[0020] 图7示出根据本发明的一个实施方式的用于使太阳能电池的一部分中的掺杂物 去活化的设备。
[0021] 图8A是示出根据本发明的一个实施方式的活性硼的浓度相对于η型硅太阳能电 池的Ρ型掺杂区域的深度的曲线图。
[0022] 图8Β是示出根据本发明的一个实施方式的活性硼的浓度相对于从η型硅太阳能 电池的Ρ型掺杂区域的表面的深度的曲线图。
[0023] 图8C是根据本发明的一个实施方式的作为相对于深度的电活性硼的百分比的 硼-氢（"Β-Η"）去活化（"失活"）的说明。
[0024] 图9是根据本发明的一个实施方式的选择性发射极太阳能电池的剖视图的说明。
[0025] 图10是根据本发明的一个实施方式的具有在背面的网格线金属化和减小的后表 面复合速度的双面选择性发射极太阳能电池的剖视图的说明。
[0026] 图11是用于将用于制造具有选择性发射极的太阳能电池的常规技术与根据本发 明的一个实施方式的用于制造太阳能电池的方法比较的表格视图。
[0027] 图12Α是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池的一部分的剖视图的说明。
[0028] 图12Β是根据本发明的一个实施方式的类似于图12Α的在网格线被沉积在太阳能 电池的区域上之后的视图。
[0029] 图13示出根据本发明的一个实施方式的用以使在太阳能电池的一部分中的掺杂 物去活化的设备。
[0030] 图14示出根据本发明的一个实施方式的基于实验数据的初始硼分布和氢化的分 布。
[0031] 图15不出说明根据本发明的一个实施方式的相对于表面复合速度的发射极的收 集效率的曲线图。
[0032] 图16示出说明根据本发明的一个实施方式的相对于衬底温度的电阻率数据的曲 线图。
[0033] 图17示出说明根据本发明的一个实施方式的相对于退火温度的电阻率的增大的 曲线图。
[0034] 图18示出根据本发明的一个实施方式的太阳能电池。


【发明内容】

[0035] 描述了用以制造太阳能电池的方法和设备的示例性实施方式。太阳能电池包括在 衬底上所形成的区域。该区域具有掺杂物。在一个实施方式中，该区域是太阳能电池的选 择性发射极。在一个实施方式中，该区域是太阳能电池的背面场。网格线被沉积在掺杂区 域的第一部分的上方。生成掺杂物分布，该掺杂物分布在该区域的第一部分的表面部分处 的电活性掺杂物的浓度小于在远离该表面部分的距离处的电活性掺杂物的浓度。在实施方 式中，在该区域的网格线外部的第二部分中的掺杂物的电活性被去活化。网格线用作用于 使掺杂物去活化的掩膜。
[0036] 在一个实施方式中，一种用于制造太阳能电池的方法包括：通过使所述太阳能电 池的区域的第一部分中的掺杂物暴露到化学物质，使用在所述区域的第二部分上所沉积的 网格线作为掩膜，使所述第一部分中的掺杂物的电活性去活化。在该方法的一个实施方式 中，所述区域是在太阳能电池的衬底上所形成的发射极。在该方法的一个实施方式中，所述 区域是所述太阳能电池的背面场。在一个实施方式中，该方法还包括生成掺杂物分布，所述 掺杂物分布在所述区域的所述第一部分的表面部分处的活性掺杂物的浓度小于在远离所 述表面部分的距离处的活性掺杂物的浓度。在一个实施方式中，该方法还包括将钝化层沉 积在所述区域上，其中所述化学物质通过所述钝化层使所述掺杂物去活化。在该方法的一 个实施方式中，去活化包括将所述掺杂物与所述化学物质的原子元素反应；和基于所述反 应，形成非电活性的复合物。在一个实施方式中，该方法还包括将抗反射涂层沉积在所述区 域的上方，其中所述化学物质通过所述抗反射涂层使所述掺杂物去活化。在该方法的一个 实施方式中，该区域具有P型导电性。在该方法的一个实施方式中，该区域具有η型导电性。 在该方法的一个实施方式中，所述网格线是导电的。在该方法的一个实施方式中，所述区域 的在所述网格线下方的所述第二部分中的所述掺杂物的电活性基本上没有被去活化。在该 方法的一个实施方式中，在去活化之后在所述区域中的掺杂物颗粒的总数与在去活化之前 在所述区域中的掺杂物颗粒的总数相同。在该方法的一个实施方式中，所述化学物质包括 原子氢、原子氘、原子锂、原子铜或者其组合，以及去活化包括将所述区域的在所述网格线 外部的所述第一部分暴露到所述原子氢、原子氘、原子锂、原子铜或者其组合。在一个实施 方式中，该方法还包括生成在所述区域的所述第一部分的表面部分处的活性掺杂物的第一 浓度、在所述区域的所述第二部分中的活性掺杂物的第二浓度、以及在所述区域的所述第 一部分中的远离所述表面部分的深度处的活性掺杂物的第三浓度。在一个实施方式中，该 方法还包括将所述化学物质供给到置入腔室中的所述太阳能电池的所述区域的所述第一 部分；从所述化学物质生成原子元素；以及将所述区域的所述第一部分中的所述掺杂物暴 露到所述原子元素。在该方法的一个实施方式中，通过等离子体生成所述原子元素。在该 方法的一个实施方式中，通过水煮法生成所述原子元素。在该方法的一个实施方式中，通过 将气体催化地暴露到加热的灯丝，生成所述原子元素。在一个实施方式中，该方法还包括调 节所述灯丝的温度、所述灯丝的几何形状、在所述太阳能电池和所述灯丝之间的距离中的 至少一个来控制去活化。在一个实施方式中，该方法还包括调节所述气体的压力和所述腔 室中的温度中的至少一个来控制去活化。在该方法的一个实施方式中，通过腔室的几何形 状控制所述去活化。在该方法的一个实施方式中，通过时间控制所述去活化。在该方法的 一个实施方式中，所述掺杂物是硼（B)、铝（A1)、镓（Ga)、铟（In)和铊（T1)中的至少一种。 在该方法的一个实施方式中，所述掺杂物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、锑（Sb)和铋（Bi)中的 至少一种。在该方法的一个实施方式中，所述网格线防止所述化学物质到达所述太阳能电 池的所述区域的所述第二部分。在该方法的一个实施方式中，通过丝网印刷，所述网格线被 沉积在所述区域的所述第二部分上，所述丝网印刷包括将含有蚀刻剂的金属浆料置于在所 述太阳能电池的所述区域的所述第二部分上的钝化层的上方；和通过蚀刻剂向下蚀刻所述 钝化层到所述区域，以将所述金属浆料放置成与区域的所述第二部分直接接触。
[0037] 在一个实施方式中，一种用于制造太阳能电池的方法，包括：将太阳能电池置入腔 室中，所述太阳能电池包括在衬底上的第一区域上的抗反射涂层和钝化层中的至少一种， 所述第一区域具有第一掺杂物、以及在所述第一区域的第一部分上方的第一导电网格线； 将氢气通过加热的灯丝供给到所述腔室中；从所述氢气生成原子氢和原子氘中的至少一 种；将网格线用作掩膜，将所述第一区域的所述第一部分暴露到原子氢和原子氘中的至少 一种，以使所述太阳能电池的所述第一区域的所述第一部分中的所述第一掺杂物的电活性 去活化。在一个实施方式中，该方法还包括形成非电活性的复合物，所述非电活性的复合物 包括所述第一掺杂物、以及在所暴露的第一部分中的氢原子和氘原子中的至少一种。在该 方法的一个实施方式中，通过将所述氢催化暴露到所述加热的灯丝，生成所述原子氢和原 子氘中的至少一种。在该方法的一个实施方式中，在所述腔室中的压力为从约lOmTorr到 约lOTorr。在该方法的一个实施方式中，所述气体的流速大约是20sccm。在该方法的一个 实施方式中，所述灯丝被加热到从约16000C到约21000C的温度。在该方法的一个实施方 式中，所述灯丝与太阳能电池衬底的表面的距离大约是l〇cm。在一个实施方式中，该方法还 包括生成掺杂物分布，所述掺杂物分布在所述第一区域的所述第一部分的表面部分处的活 性掺杂物的浓度小于远离所述表面部分的距离处的活性掺杂物的浓度。
[0038] 在一个实施方式中，一种太阳能电池，包括：在衬底的第一侧上所形成的第一区 域，所述第一区域具有第一掺杂物；以及在所述第一区域的第一部分上方的第一网格线，其 中在所述第一区域的所述网格线外部的第二部分中的一部分第一掺杂物的电活性被去活 化。在太阳能电池的一个实施方式中，所述第一掺杂物在所述第二部分中基本上是均匀分 布的。在太阳能电池的一个实施方式中，所述一部分第一掺杂物被结合到化学物质且是非 电活性的。在太阳能电池的一个实施方式中，所述化学物质是原子氢、原子氘、原子锂和原 子铜中的至少一种。在太阳能电池的一个实施方式中，所述区域是在太阳能电池衬底上所 形成的选择性发射极。在太阳能电池的一个实施方式中，所述区域是所述太阳能电池的背 面场。在太阳能电池的一个实施方式中，在所述第一部分的表面部分处的电活性的第一掺 杂物的浓度小于在远离所述表面部分的距离处的电活性的第一掺杂物的浓度。在一个实施 方式中，该太阳能电池还包括在所述第一区域上的钝化层，其中所述网格线与所述第一区 域的所述第一部分直接接触。在一个实施方式中，该太阳能电池还包括在所述第一区域上 方的抗反射涂层。在太阳能电池的一个实施方式中，所述第一掺杂物在所述第一区域的所 述网格线下方的所述第一部分中是电活性的。在太阳能电池的一个实施方式中，该区域是P 型区域。在太阳能电池的一个实施方式中，该区域是η型区域。在太阳能电池的一个实施 方式中，所述网格线形成与所述第一区域的欧姆类接触。在太阳能电池的一个实施方式中， 所述衬底包括单晶硅和多晶硅中的至少一种。在一个实施方式中，该太阳能电池还包括：在 所述衬底的第二侧上的第二区域，所述第二区域具有第二掺杂物；以及邻近所述第二区域 的第二网格线。在太阳能电池的一个实施方式中，在所述第二区域的一部分中的所述第二 掺杂物的电活性被去活化。
[0039] 在一个实施方式中，一种太阳能电池，包括：在衬底的第一侧上的第一区域的第一 部分上的导电网格线，其中在所述第一区域的所述网格线外部的第二部分上的第一表面部 分处的活性掺杂物的浓度小于在远离所述第一表面部分的距离处的活性掺杂物的浓度。在 太阳能电池的一个实施方式中，所述掺杂物在所述第二部分中基本上均匀地分布。在太阳 能电池的一个实施方式中，在所述第一区域的所述第二部分中的一部分掺杂物被去活化。 在太阳能电池的一个实施方式中，所述第一区域是在太阳能电池的衬底上的选择性发射 极。在太阳能电池的一个实施方式中，所述第一区域是所述太阳能电池的背面场。在太阳 能电池的一个实施方式中，所述掺杂物是硼（Β)、铝（Α1)、镓（Ga)、铟（In)和铊（Τ1)中的 至少一种。在太阳能电池的一个实施方式中，所述掺杂物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、锑（Sb) 和铋（Bi)中的至少一种。在一个实施方式中，该太阳能电池还包括在所述第一区域上方的 钝化层。在太阳能电池的一个实施方式中，在所述网格线下方的所述活性掺杂物的浓度大 于在所述网格线外部的所述活性掺杂物的浓度。在太阳能电池的一个实施方式中，所述第 一区域具有P型导电性。在太阳能电池的一个实施方式中，所述第一区域具有η型导电性。 在太阳能电池的一个实施方式中，所述衬底包括单晶硅和多晶硅中的至少一种。在一个实 施方式中，该太阳能电池还包括在所述衬底的第二侧上所形成的第二区域；以及邻近所述 第二区域的第二网格线，其中在所述第二区域的一部分中的掺杂物被去活化。在太阳能电 池的一个实施方式中，所述第一表面部分包括本征半导体层。在太阳能电池的一个实施方 式中，所述第一表面部分包括轻掺杂的半导体层，所述轻掺杂的半导体层具有的活性掺杂 物的浓度小于约10 19cnT3,以及所述第二部分包括重掺杂的半导体层，所述重掺杂的半导体 层具有的活性掺杂物的浓度大于10 19cnT3。在一个实施方式中，一种选择性发射极太阳能电 池，包括：具有第一掺杂物的太阳能电池衬底，其中所述太阳能电池衬底具有前表面和背表 面；在所述衬底的所述前表面处的具有第二掺杂物的发射极；和在所述发射极上的第一导 电线，其中所述第一掺杂物和/或所述第二掺杂物的电活性被去活化。在太阳能电池的一 个实施方式中，所去活化的第一掺杂物和/或第二掺杂物被结合到化学物质且是非电活性 的。在太阳能电池的一个实施方式中，所述化学物质是原子氢、原子氘、原子锂和原子铜中 的至少一种。在太阳能电池的一个实施方式中，所述第一掺杂物是P型掺杂物，且所述第二 掺杂物是η型掺杂物。在太阳能电池的一个实施方式中，所述第一掺杂物是η型掺杂物，且 所述第二掺杂物是Ρ型掺杂物。在太阳能电池的一个实施方式中，在所述发射极的所述第 一导电线的外部的表面部分处的活性的第二掺杂物的浓度小于在远离所述发射极的所述 表面部分的距离处的所述活性的第二掺杂物的浓度。在太阳能电池的一个实施方式中，所 述第一掺杂物和所述第二掺杂物中的至少一个基本上均匀地分布。在一个实施方式中，该 太阳能电池还包括在所述衬底的所述背表面上的第二导电线，其中在所述背表面处的所述 第二导电线外部的所述第一掺杂物的浓度小于在远离所述背表面的距离处的所述第一掺 杂物的浓度。在一个实施方式中，该太阳能电池还包括在所述发射极上的钝化层。在一个 实施方式中，所述太阳能电池还包括在所述发射极上的抗反射涂层。在一个实施方式中，该 太阳能电池还包括在所述衬底的所述背表面上的钝化层。在一个实施方式中，太阳能电池 还包括在所述发射极上的第三导电线。
[0040] 在一个实施方式中，一种用于制造太阳能电池的方法，包括：生成掺杂物分布，所 述掺杂物分布在太阳能电池的区域的第一部分上的第一表面部分处的活性掺杂物的浓度 小于远离所述表面部分的距离处的活性掺杂物的浓度，其中网格线在所述太阳能电池的所 述区域的第二部分上。在该方法的一个实施方式中，所述区域是在太阳能电池的衬底上所 形成的发射极。在该方法的一个实施方式中，该区域是所述太阳能电池的背面场。在该方 法的一个实施方式中，所述第一部分具有所述第一表面部分，以及其中通过暴露到化学物 质，去活化在所述太阳能电池的所述区域的所述第一部分的所述第一表面部分处的掺杂物 的电活性，生成所述掺杂物分布。在该方法的一个实施方式中，通过在所述太阳能电池的所 述区域的所述第一部分上沉积半导体层，生成所述掺杂物分布，所述半导体层具有所述第 一表面部分，其中在所述第一表面部分处的活性掺杂物的浓度小于在所述第一部分中的活 性掺杂物的浓度。在一个实施方式中，该方法还包括在所述半导体层上沉积钝化层。在一个 实施方式中，该方法还包括蚀刻通过所述半导体层的上方的任何层（例如，钝化层、AR层、 或者两者）直到实现与网格线的接触电阻小于lohmXcm 2。
[0041] 根据附图和以下具体阐述，本发明的实施方式的其他特征将是明显的。

【具体实施方式】
[0042] 本文描述了用于制造太阳能电池的方法和设备。在以下描述中，列举了大量的具 体细节，例如，具体工艺流程操作，以便提供本发明的实施方式的透彻理解。对于本领域的 技术人员明显的是，本发明的实施方式可以被实施而无需这些具体细节。在其他情况下，熟 知的制造技术，例如，半导体沉积技术不再具体描述，以不会不必要地使本发明的实施方式 不清楚。此外，应该理解，在附图中示出的各个实施方式是说明性的视图且不必成比例绘 制。
[0043] 本文公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施方式中，一种用于制造太阳能电 池的方法包括通过暴露到化学物质，使在太阳能电池的区域的第一部分中的掺杂物的电活 性去活化。在所述区域上所沉积的网格线用作用于去活化的掩膜。通过去活化，生成掺杂 物分布。该掺杂物分布在该区域的表面部分处具有的电活性掺杂物的浓度小于在远离该表 面部分的距离处的电活性掺杂物的浓度。
[0044] 本文还公开了太阳能电池。一种太阳能电池包括形成在衬底上的区域。该区域具 有掺杂物。网格线被沉积在该区域的第一部分上。掺杂物的在该区域的网格线外部的第二 部分中的部分的电活性被去活化。网格线被用作用于使掺杂物去活化的掩膜。生成掺杂物 分布，该掺杂物分布在该区域的第一部分的表面部分处具有的电活性掺杂物的浓度小于在 远离该表面部分的距离处的电活性掺杂物的浓度。在一个实施方式中，该区域是在太阳能 电池衬底上所形成的选择性发射极。在一个实施方式中，该区域是太阳能电池的背面场。
[0045] 根据至少一些实施方式，太阳能电池是具有如本文所述的去活化区域的N型太阳 能电池和P型太阳能电池。在一些实施方式中，与常规的工艺流程相比，通过使用本文描述 的工艺流程，实现了工艺操作的绝对数量的减少。
[0046] 在实施方式中，选择性发射极太阳能电池的制造涉及一个步骤、自对准工艺，其要 求较少的耗材且实现在选择性发射极的在网格线之间的表面部分处的电活性掺杂物浓度 尽可能的低。在至少一些实施方式中，利用如本文所描述的工艺所制造的选择性发射极太 阳能电池具有仅少量增大的薄层电阻且需要与均匀的发射极太阳能电池相同或比均匀的 发射极太阳能电池少的网格线。
[0047] 图2是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板的俯视图的说明。太阳能电池 板200具有保持太阳能电池（例如，太阳能电池202)的框架201。在实施方式中，太阳能电 池具有网格线、以及利用如本文所述的工艺所制造的选择性发射极和背面场（未示出）中 的至少一种。在实施方式中，太阳能电池形成在半导体晶圆或者衬底上，该半导体晶圆或者 衬底是半导体材料的薄片，该半导体材料例如是硅或者其他半导体材料。在实施方式中，晶 圆充当用于在晶圆中和晶圆上构建的太阳能电池的衬底。
[0048] 在实施方式中，太阳能电池是具有自对准的p型选择性发射极的η型太阳能电池， 如下文更详细地描述。在实施方式中，太阳能电池是具有η型选择性发射极和自对准的ρ 型背面场的Ρ型双面太阳能电池，以吸收来自两侧的光，如下文更详细地描述。
[0049] 太阳能电池，例如太阳能电池202,安装在前玻璃板203和背板204之间。在一个 实施方式中，框架201是铝框架、钛框架、或者其他金属框架。在一个实施方式中，背板是塑 料板、金属板、或者其组合。在一个实施方式中，背板是玻璃板。在一个实施方式中，太阳能 电池板的太阳能电池电连接到彼此以产生所需的电压。前玻璃板通常由钢化玻璃制成以允 许光通过同时保护半导体晶圆免受由于例如风动的碎片、雨、冰雹等造成的磨损和冲击。在 实施方式中，太阳能电池被串联连接以产生另外的电压。在实施方式中，一个太阳能电池的 前部通过导线、带状线或者两者被串联连接到相邻电池的背部。在实施方式中，串联连接的 电池串被独立地处理。在实施方式中，太阳能电池被并联连接以产生高的电流。在实施方 式中，为了实际使用太阳产生的能量，电力利用逆变器被送至电网（并网光伏系统）。在独 立的系统中，电池用来存储不是立即需要的能量。太阳能电池板可以用来对便携式设备供 电或者再充电。在实施方式中，在太阳能电池板中的太阳能电池通过扁平的线、金属带或者 两者相互电连接。
[0050] 图3是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板300的一部分的剖视图300的 说明。在实施方式中，视图300示出如图2中所示的太阳能电池板200的一部分。如图3 中所示，金属框架301包括层叠体，该层叠体包括置于前玻璃板303和背板304之间的太阳 能电池302。在实施方式中，太阳能电池具有网格线、以及利用如本文所描述的工艺所制造 的选择性发射极和背面场（未示出）中的至少一种。密封件305被置于太阳能电池302的 前面和前玻璃板303之间。密封件306被置于太阳能电池302的背面和背板304之间。在 实施方式中，密封件305和密封件306均是聚合物密封件。
[0051] 图4是根据本发明的一个实施方式的具有网格线的太阳能电池400的视图的说 明。太阳能电池可以是如图2和图3中所示的太阳能电池202和320中的一个。在一个实 施方式中，视图400是太阳能电池的俯视图。在一个实施方式中，视图400是太阳能电池的 仰视图。太阳能电池具有网格线（例如，网格线403)、和母线，例如，在太阳能电池衬底401 上所形成的母线402。视图404是太阳能电池的一部分408的放大视图。在一个实施方式 中，网格线和母线是导线，包括银、铜、其他金属、任何其他导电材料、或者其组合。
[0052] 网格线用来收集来自太阳能电池的多个部分的电流、电压或者两者。网格线被连 接到母线。母线通常用来收集来自多个太阳能电池的电流、电压或者两者。在实施方式中， 在网格线之间的间距405大于约1. 8毫米（"mm")。在一个实施方式中，在网格线之间的间 距为从约1.5mm至约25mm。在更具体的实施方式中，在网格线之间的间距约为1.9mm。在 实施方式中，网格线的宽度406从约80微米（" μπι"）至约100 μπι。在实施方式中，母线 的宽度407从约1.5mm至约4mm。在更具体的实施方式中，母线的宽度407约为2毫米。在 实施方式中，6英寸的太阳能电池半导体衬底或者晶圆具有在其上形成的从约80个到约90 个网格线。在实施方式中，在太阳能电池衬底上的网格线的密度不超过约13个网格线/英 寸。在其他实施方式中，在太阳能电池衬底上的网格线的密度小于约10个网格线/英寸。 在实施方式中，太阳能电池衬底是半导体，例如，单晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化镉、铜铟硒化 物/硫化物、砷化镓、其他半导体、或者其组合。在实施方式中，太阳能电池衬底包括在支撑 衬底上所沉积的薄膜，例如，非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒化物、砷化镓、或者其他半导体薄膜。 在一个实施方式中，太阳能电池衬底利用自上而下的铝诱导晶化（TAIC)而至少部分地制 造。在实施方式中，太阳能电池衬底包括有机物质，例如，染料、聚合物、或者其组合。
[0053] 在实施方式中，微细的导电网格线和较宽的母线利用金属浆料被丝网印刷到半导 体衬底的表面上。在一个实施方式中，金属浆料包括银、铜浆料、其他金属、其他导电材料、 或者其组合。在一个实施方式中，金属浆料是银浆料。在一个实施方式中，太阳能电池衬底 具有在前面和背面上的网格图案触点。在一个实施方式中，太阳能电池衬底具有在前面上 的网格图案和在背面上的整个区域的金属触点（未示出）。整个区域的金属触点通常覆盖 衬底的整个背面。在实施方式中，背面整个区域的触点通过将金属浆料（例如，铝）丝网印 刷而形成。通常，浆料然后在数百摄氏度下退火以形成与硅欧姆类接触的金属电极。在制 成金属触点之后，太阳能电池通过扁平的导线或者金属带互相连接，且被装配成模块或者 太阳能电池板，例如，在图2中示出的太阳能电池板。
[0054] 利用在电子设备制造领域中的普通技术人员已知的导线沉积技术之一，导电的网 格线和母线可以被沉积在太阳能电池衬底上。
[0055] 图5是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池的一部分的说明。太阳能电池 500可以是如图2、图3和图4中所示的太阳能电池之一。太阳能电池500的一部分501包 括母线502和网格线，例如，在太阳能电池衬底506上所形成的网格线503和网格线513， 如关于图2、图3和图4在上文所述的。视图510是太阳能电池的一部分514沿着轴线A-A 的剖视图。太阳能电池包括在衬底（"基底")506上所形成的掺杂区域505。通常，太阳能 电池的类型通过基底的类型来限定。在实施方式中，太阳能电池衬底是半导体衬底，例如， 单晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化镉、铜铟硒化物/硫化物、砷化镓、其他半导体、或者其组合衬 底。
[0056] 在一个实施方式中，该区域505是利用如本文所描述的方法所制造的太阳能电池 的选择性发射极。在实施方式中，掺杂区域具有不同于衬底的导电类型的导电类型。例如， 如果衬底具有η型导电性，则掺杂区域具有p型导电性。如果衬底具有p型导电性，则掺杂 区域具有η型导电性。在实施方式中，基底区域是η型硅衬底且掺杂区域具有ρ型掺杂物， 例如，硼（B)、铝（A1)、镓（Ga)、铟（In)和铊（T1)、其他受主掺杂物，或者其组合，以提供p 型导电性。在实施方式中，基底区域是P型硅衬底，以及掺杂区域具有η型掺杂物，例如，氮 (Ν)、磷（Ρ)、砷（As)、锑（Sb)和铋（Bi)、其他施主掺杂物，或者其组合，以提供η型导电性。 在一个实施方式中，掺杂区域是Ρ+型区域，其具有至少约10 19cnT3的受主掺杂物浓度。在一 个实施方式中，掺杂区域是n+型区域，其具有至少约10 19cnT3的施主掺杂物浓度。
[0057] 在实施方式中，通过在电子设备制造领域中的普通技术人员已知的扩散法、离子 注入法、或者任何其他技术，将掺杂物引入衬底，来形成掺杂区域。在实施方式中，通过在电 子设备制造领域中的普通技术人员已知的外延技术之一，来形成掺杂区域。
[0058] 网格线513被沉积在掺杂区域505上。在实施方式中，网格线形成与掺杂区域的欧 姆类接触。在实施方式中，在形成网格线之前，钝化层504形成在掺杂区域505上以减小用 于载流子（电子和/或空穴）的表面陷阱的量。在实施方式中，在形成钝化层之前，在具有 (100)晶面方向的硅衬底上的掺杂区域主要沿着（111)晶面方向被蚀刻，以形成锥体（未示 出）从而捕获入射光。在一个实施方式中，在掺杂区域505的表面上的锥体高度大约是10 微米。在实施方式中，利用在电子设备制造领域中的普通技术人员已知的湿法蚀刻技术或 者干法蚀刻技术之一，蚀刻掺杂区域。
[0059] 在实施方式中，钝化层是在掺杂硅区域的表面上所形成的锥体上所沉积的氮化 硅。在一个实施方式中，在小于约200°C的温度下，沉积钝化层。在实施方式中，利用等离子 体增强化学气相沉积（PECVD)技术、或者在电子设备制造领域中的普通技术人员已知的其 他钝化层沉积技术之一，在掺杂区域上沉积钝化层。
[0060] 在实施方式中，抗反射（"AR"）涂层（未示出）被沉积在钝化层上以减小由于反 射带来的光损失以及将光导入太阳能电池。在实施方式中，AR涂层是多层的涂层。在实施 方式中，钝化层504是AR涂层。在实施方式中，钝化层是硅氮化物、硅氧化物、铝氧化物、或 者其组合。在一个实施方式中，利用等离子体增强化学气相沉积（PECVD)技术、或者在电子 设备制造领域中的普通技术人员已知的其他AR涂层沉积技术之一，来沉积AR涂层。在实施 方式中，在掺杂区域505的网格线513外部的部分507的表面508上，形成薄半导体层（未 示出）。在实施方式中，充当AR涂层的钝化层504形成在半导体层的顶部上，如下文关于图 12更详细地描述。在实施方式中，在部分507的表面508上所沉积的半导体层中的电活性 掺杂物的浓度比掺杂区域505中的电活性掺杂物的浓度低一个或多个数量级，如下文关于 图12更详细地描述。
[0061] 在实施方式中，将网格线沉积在掺杂区域上包括将含有蚀刻剂的金属浆料丝网印 刷在AR层、钝化层、或者两者上。在金属浆料中的蚀刻剂向下蚀刻AR层、钝化层、或者两 者到掺杂区域使得金属浆料被放置成与掺杂区域直接接触。在实施方式中，含有蚀刻剂的 金属浆料是在电子设备制造领域中的普通技术人员已知的银、铝或者任何其他金属的浆 料。在一个实施方式中，丝网印刷到硅太阳能电池衬底的掺杂区域上的银浆料被加热到约 700°C以向下蚀刻AR层、钝化层、或者两者到掺杂的硅区域。
[0062] 如图5中所示，区域505具有不被网格线513覆盖的部分507和被网格线513覆 盖的部分509。在实施方式中，通过暴露到化学物质，在掺杂区域的网格线覆盖范围的外部 的部分（例如，部分507)中掺杂物的电活性被去活化，如下文更详细地描述。
[0063] 在实施方式中，部分507在表面508处具有的电活性掺杂物的浓度小于在远离表 面508的距离516处的电活性掺杂物的浓度。在实施方式中，掺杂物在网格线513下方的 部分509中基本上没有被去活化，如下文更详细地描述。
[0064] 在一个实施方式中，掺杂区域505是利用如本文描述的方法所制造的太阳能电池 的背面场。在实施方式中，掺杂区域具有与衬底相同的导电类型。例如，如果衬底具有P型 导电性，则掺杂区域具有P型导电性。在实施方式中，在P型硅衬底上的掺杂区域具有P型 掺杂物，例如，硼（B)、铝（A1)、镓（Ga)、铟（In)和铊（T1)、其他受主掺杂物，或者其组合， 以提供P型导电性。如果衬底具有η型导电性，则掺杂区域具有η型导电性。在实施方式 中，在η型硅衬底上的掺杂区域具有η型掺杂物，例如，氮（Ν)、磷（Ρ)、砷（As)、锑（Sb)和铋 (Bi)、其他施主掺杂物，或者其组合，以提供η型导电性。
[0065] 图6Α是根据本发明的一个实施方式的处于部分制造状态的太阳能电池的一部分 的剖视图的说明。太阳能电池600的一部分可以是如图2、图3、图4和图5中所示的太阳 能电池之一。区域602形成在衬底上。在一个实施方式中，衬底包括单晶硅和多晶硅、或者 如上文描述的任何其他材料中的至少一种。区域602具有掺杂物。掺杂物通过多个电活性 掺杂物颗粒（例如，活性掺杂物颗粒603)来表示。根据实施方式，电活性掺杂物颗粒是掺 杂物的电子、空穴、原子、离子或者任何其他电活性颗粒。在一个实施方式中，掺杂区域602 是太阳能电池的选择性发射极。在一个实施方式中，该区域602的厚度616从约0. 001 μ m 至约0.5 μ m。在一个实施方式中，该区域602是太阳能电池的背面场。在一个实施方式中， 掺杂区域具有P型导电性。在一个实施方式中，掺杂区域具有η型导电性。在一个实施方 式中，掺杂物是硼（Β)、铝（Α1)、镓（Ga)、铟（In)和铊（Τ1)、其他受主掺杂物中的至少一种。 在一个实施方式中，掺杂物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、锑（Sb)和铋（Bi)、其他施主掺杂物中 的至少一种。
[0066] 区域602具有部分608和部分615。导电网格线604沉积在区域602的部分608 上。网格线形成与掺杂区域的欧姆类接触。部分615在网格线的外部。如图6A中所示，活 性掺杂物颗粒基本上均匀地分布在区域602中，区域602包括在网格线604下方的部分608 和在网格线外部的部分615。钝化层605形成在区域602的表面607上。在一个实施方式 中，钝化层的厚度从约10纳米（"nm"）到约200nm。在更具体的实施方式中，钝化层的厚 度从约70nm至约100nm。在实施方式中，钝化层605是硅氮化物。在实施方式中，钝化层 605是硅氧化物。在实施方式中，钝化层605是铝氧化物。在实施方式中，抗反射（"AR"） 涂层形成在钝化层605上，如上文所述。在实施方式中，钝化层605充当AR涂层，如上文所 述。在一个实施方式中，AR涂层的厚度从约10nm到约200nm。在一个实施方式中，AR涂层 的厚度小于约l〇〇nm。在一个实施方式中，AR涂层的厚度从约20nm到约100nm。在一个实 施方式中，钝化层和AR涂层两者的总厚度从约10nm到约400nm。在实施方式中，网格线的 厚度从约5μπι到约200μπι。在实施方式中，网格线的厚度从约5μπι到约45μπι。在实施 方式中，网格线的厚度是AR涂层和/或钝化层的厚度的至少4倍。
[0067] 图6Β是类似于图6Α的视图610,其示出根据本发明的一个实施方式的通过在暴露 到化学物质而使太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化。如图6Β中所示，太阳能电池的通 过在网格线604外部的钝化层605上的AR涂层606所覆盖的部分被暴露到化学物质614。 化学物质614包括原子元素，例如，原子元素613,和双原子元素，例如，双原子元素612。如 图6Β中所示，从来源生成的化学物质的原子元素被暴露到太阳能电池的表面。原子元素 (例如，原子氢，氘，锂，铜或者其他原子元素）可以以多种方式从化学物质（例如，氢气）中 生成，例如，利用等离子体、水煮法和将气体催化暴露到加热的灯丝。在一个实施方式中，用 于灯丝的材料是钨、钽、或者其组合。
[0068] 原子元素由丝网印刷的网格线604阻挡，但是穿过抗反射涂层606和钝化层605 以与掺杂物反应。即，网格线充当用于使掺杂物去活化的掩膜。在一个实施方式中，网格线 具有足够的厚度以防止化学物质的原子元素穿过太阳能电池的下部区域。原子元素（例 如，原子元素613)穿过AR涂层606和钝化层606,与掺杂物反应，且形成具有掺杂物的非电 活性的复合物，例如，非电活性的复合物609。在实施方式中，非电活性的复合物包括：结合 到化学物质的原子元素的掺杂物颗粒。在一个实施方式中，非电活性的复合物包括通过原 子元素捕获的与掺杂物关联的载流子（例如，空穴、电子）。
[0069] 在实施方式中，化学物质包括原子氢、原子氘、原子锂、原子铜或其他原子元素。通 过将该区域的网格线外部的部分暴露到原子氢，掺杂物被去活化。在实施方式中，对于太阳 能电池的具有暴露到原子氢化学物质的硼、或者任何其他受主掺杂物的P+型硅区域，形成 包括通过原子氢捕获的空穴的非电活性的复合物。在实施方式中，对于太阳能电池的具有 暴露到原子氢化学物质的磷、或者任何其他施主掺杂物的n+型硅区域，形成包括通过原子 氢捕获的电子的非电活性的复合物。在实施方式中，代替穿过网格线，原子氢与网格线的银 材料反应，而无需到达太阳能电池的该区域的下面的部分，例如，部分608。
[0070] 图7示出根据本发明的一个实施方式的用于使太阳能电池的一部分中的掺杂物 去活化的设备。设备700包括：真空腔室701 ;入口 708,用以供给含有化学物质（例如，氢、 氘、或其他化学物质）的气体；和电源706 ;灯丝705 ;灯组件703 ;和衬底702,用以保持太 阳能电池的一部分。如图7中所示，包括化学物质（例如，氢具有）的气体704通过入口 708被供给到太阳能电池709,太阳能电池709被放置在距离灯丝705为距离711处的衬底 702上。从该气体生成原子元素（例如，氢原子H、氘原子D、或者其他原子元素）。太阳能 电池709的该区域的没有被网格线覆盖的部分中的掺杂物被暴露到原子元素。在一个实施 方式中，灯丝的温度、灯丝的几何形状、在太阳能电池和灯丝之间的距离中的至少一个被调 整以控制去活化。在至少一些实施方式中，腔室中的气体的压力和温度中的至少一个被调 整以控制去活化。在一个实施方式中，使太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化通过腔室 的几何形状来控制。在一个实施方式中，使太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化通过暴 露时间来控制。
[0071] 在一个实施方式中，用以使太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化的氢化设备具 有不锈钢的主体，该主体具有T形的约8英寸的合并凸缘。该系统被连接到较大的腔室，该 腔室通过标准的机械泵提供对氢气的排放，如嵌件707中所示。氢通过1/4英寸的不锈钢 管从气缸被供给到质量流量控制器（MFC)(未示出）。MFC控制直接到氢化腔室（例如，腔 室701)的氢气的流速。一旦进入腔室，则通过传感器检测压力，以及在排气时采用打开或 者关闭节流阀的压力控制器控制压力。在一个实施方式中，对于氢化所用的压力范围从约 lOmTorr到约lOTorr。在一个实施方式中，氢气的流速从约10标准立方厘米/分钟（seem) 到约30标准立方厘米/分钟。在一个实施方式中，氢气的流速约是20sccm。
[0072] 在受控的压力和流速下，气体704 (例如，氢气）直接进入灯丝705 (例如，钨灯丝） 下方的腔室。在实施方式中，氢气从限制在衬底的中心的正下方的底部中心中的气体管线 进入腔室。撞击钨灯丝的氢分子（H2)离解而产生原子氢和H2的气氛。在实施方式中，根据 灯丝的温度，特定比例的H2被离解成原子氢。控制在样品表面处的原子氢流量的其他因素 是压力、灯丝的几何形状、灯丝-衬底距离和腔室的几何形状。在一个实施方式中，灯丝被 加热到在约1600°c至2KKTC的范围内的温度。在一个实施方式中，1900°C的钨灯丝距衬底 的表面大约是l〇cm。
[0073] 图13说明根据本发明的一个实施方式的用以使在太阳能电池的一部分中的掺杂 物去活化的设备1300。设备1300包括具有入口闸1302、出口闸1303和加热元件1307的 高压釜容器1301。在实施方式中，加热元件是电阻式电加热元件。去离子水1306被置于容 器1301中。在一个实施方式中，在水1306的表面的上方，一个或多个太阳能电池1304被 置于支架1305上，如图13中所示。在一个实施方式中，一个或多个太阳能电池1304被置 入水1306中。在一个实施方式中，使太阳能电池的该部分中的掺杂物去活化涉及把太阳能 电池浸入去离子水中。
[0074] 具有压力释放阀的盖1308被固定在容器1301的顶部上。在一个实施方式中，容 器中的压力大于latm。在一个实施方式中，容器中的压力大约是2atm。在一个实施方式 中，容器1301中的压力从约15磅/平方英寸（"psi"）到约30psi。在更具体的实施方式 中，腔室1301中的压力大约是15psi。加热元件1307使容器1301中的加压去离子水1304 沸腾。由于该压力，水沸点温度升高到超过100摄氏度（"°C")。在一个实施方式中，腔室 1301中的水的沸点温度为从约120°C至约150°C。原子元素，例如，化学物质（例如，氢H、 氘D、或其他化学物质）的原子元素1309和原子元素1311通过加压水煮法生成。在太阳能 电池的区域的没有通过网格线覆盖的部分中的掺杂物被暴露到原子元素，例如，原子元素 1311，如本文所述。在一个实施方式中，容器中的压力、沸水的温度、容器的几何形状、在太 阳能电池和水的表面之间的距离中的至少一个被调节以控制掺杂物的去活化。在一个实施 方式中，使在太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化通过太阳能电池暴露到原子元素的暴 露时间来控制。
[0075] 在一个实施方式中，使用如本文所述的水沸腾设备来制造太阳能电池的设备比使 用如本文所述的具有加热的灯丝的真空腔室来制造太阳能电池设备便宜约15倍。
[0076] 图6C是类似于图6B的根据本发明的一个实施方式的在通过暴露到化学物质而 使太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化之后的视图620。应该理解，图6C是说明性的示 图且不必成比例绘制，如上文关于本文描述的附图中所提出的。如图6C中所示，生成掺杂 物分布，其在该区域602的没有通过网格线604所覆盖的部分615的表面607处的表面部 分618中具有的活性掺杂物颗粒（例如，活性掺杂物颗粒611)的浓度小于在远离表面部分 618的距离628处的活性掺杂物颗粒的浓度。如图6C中所示，在该区域的网格线604下方 的部分608中的掺杂物的电活性基本上没有被去活化，在该区域中的活性掺杂物颗粒（例 如，活性掺杂物颗粒603)的浓度保持相同。在一个实施方式中，在去活化之后，该区域602 的网格线604外部的部分615中的掺杂物颗粒（包括电活性掺杂物颗粒和电去活化的掺 杂物颗粒）的总数与在去活化之前的该部分中的掺杂物颗粒的总数相同。在一个实施方 式中，在通过原子氢（氢化）使掺杂物去活化之后，在网格线外部的活性硼的浓度急剧减 小，这是因为在掺杂区域的表面（例如，表面607)处的约99%的硼被去活化。在网格线的 下方，活性硼的浓度基本上不变，这是因为原子氢被丝网印刷的网格线阻挡。如图6C中所 示，该区域602的没有被网格线604覆盖的部分615的表面部分618具有的电活性掺杂物 (例如，电活性掺杂物611)的浓度小于远离表面607的深度628处的电活性掺杂物（例如， 电活性掺杂物617)的浓度。在一个实施方式中，深度628小于0.1 μ m。在一个实施方式 中，深度628从约0. 001 μ m至约0. 1 μ m。在一个实施方式中，深度628从约0. 001 μ m至 约0. 05 μ m。该区域602的没有被网格线604覆盖的表面部分618中的电活性掺杂物的浓 度小于该区域602在网格线604下方的部分608中的电活性掺杂物（例如，电活性掺杂物 603)的浓度。在一个实施方式中，在网格线下方的电活性掺杂物浓度比太阳能电池的该区 域的网格线外部的表面部分处的电活性掺杂物浓度大多于一个数量级。在一个实施方式 中，在网格线下方的电活性掺杂物浓度为比在太阳能电池的该区域的网格线外部的表面部 分处的电活性掺杂物浓度大至少两个数量级。在一个实施方式中，在太阳能电池的该区域 的网格线外部的表面部分处的电活性掺杂物的浓度比太阳能电池的该区域的网格线外部 的远离表面部分的距离处的部分处的电活性掺杂物的浓度小一个或多个数量级。在一个实 施方式中，在太阳能电池的该区域的网格线外部的表面部分处的电活性掺杂物的浓度比太 阳能电池的该区域的网格线外部的远离该表面部分的距离处的部分处的电活性掺杂物的 浓度小至少两个数量级。在一个实施方式中，在太阳能电池的该区域的网格线外部的表面 部分（例如，表面部分618)中的99%的掺杂物是非活性的。在一个实施方式中，在网格线 下方的电活性掺杂物的浓度至少是10 2°cnT3,在太阳能电池的该区域的网格线外部的表面 部分处的电活性掺杂物的浓度从约10 17cnT3至约5X 1018cnT3,以及在太阳能电池的该区域的 网格线外部的远离该表面部分的距离处的部分处的电活性掺杂物浓度至少是10 2°cnT3。在 一个实施方式中，通过将均匀的发射极暴露到原子氢获得的氢化的选择性发射极具有在表 面部分中急剧减小的活性受主的浓度（例如，99%的掺杂物是非活性的）。这提供了低的串 联电阻和低的表面复合（能够得到较高的Voc和Jsc)，而不增大串联电阻足以需要更大的 表面金属化。
[0077] 在一个实施方式中，原子氢使在硅中的受主杂质（例如，硼、铝、和其他受主杂质） 的电活性去活化。根据原子氢浓度，将硅暴露到原子氢可以具有多个相互作用。原子氢已 经被示出成蚀刻硅、钝化悬空键缺陷、以及使受主和施主杂质去活化，尽管施主杂质失活是 较不稳定的。
[0078] 在一个实施方式中，钨灯丝采用电流被加热到约1900°C，氢气的压力大约是 ITorr，以及衬底温度小于900°C，更具体地，衬底温度从约120°C至约200°C。在一个实施方 式中，衬底温度大约是150°C。通过卤素灯加热衬底。在一个实施方式中，氢-硼去活化遵 循陷讲限制的扩散模型（trap-limited diffusion model)。陷讲限制的扩散模型对于半 导体设备制造领域中的普通技术人员来说是已知的。太阳能电池的该区域的表面部分中的 约99%的掺杂物被较快地去活化，且在持续暴露到原子氢的情况下，该水平的去活化持续 到多达数微米的深度处。在一个实施方式中，不同于传统的中断电池制造工艺的选择性发 射极，在完全制造电池之后可以出现本文描述的方法。在一个实施方式中，利用扩散、离子 注入、或者电子设备制造领域中的普通技术人员已知的其他技术，提供了如本文描述的太 阳能电池的选择性发射极的初始掺杂。
[0079] 图8A是示出根据本发明的一个实施方式的相对于η型硅太阳能电池的p型掺杂 区域的深度802的活性掺杂物的浓度801的曲线图800。深度802表示距掺杂区域的表面 的距离。在去活化之前，原始活性掺杂物的浓度分布803具有的活性掺杂物的浓度随着深 度的增大而从约5 X 102°cnT3逐渐减小。在去活化之后，改性的活性掺杂物的浓度分布804 具有的活性掺杂物浓度从在表面（〇深度）处的约5 X 1017cm_3增大至在约0. 05 μ m的深度 处的约5X 102°cnT3。在实施方式中，具有掺杂分布803和掺杂分布804的掺杂物是硼或者 如本文所描述的其他掺杂物。
[0080] 图8B是示出根据本发明的一个实施方式的相对于自η型硅太阳能电池的p型掺 杂区域的表面的深度812的活性掺杂物的浓度811的曲线图810。如本文所述，太阳能电池 815具有在钝化层816和衬底818之间的掺杂区域817。在去活性之前，原始活性掺杂物浓 度分布813具有的活性掺杂物浓度随着深度的增大而从在钝化层和Si太阳能电池衬底之 间的掺杂区域的表面处的5X 102°cnT3逐渐减小。在将太阳能电池暴露到氢气持续5分钟之 后，改性的活性掺杂物浓度分布814具有的活性掺杂物浓度从在掺杂区域的表面（0深度） 处的约2X 1018cnT3增大至在掺杂区域中约0. 05 μ m的深度处的约5X 102°cnT3。在一个实施 方式中，具有掺杂分布813和掺杂分布814的掺杂物是硼或者如本文所描述的其他掺杂物。
[0081] 如图8A和图8B中所示，改性的掺杂分布具有恰好足够的掺杂物去活性或者在太 阳能电池的其他高掺杂区域（例如，选择性发射极，背面场）的表面处的活性掺杂物的物理 缺乏以减小表面复合。与如在常规技术中的从轻掺杂发射极简单地开始不同，该发射极可 以具有低的薄层电阻，消除功率损耗和避免传统的选择性发射极的要求以增大网格线的数 量。图8A和图8B示出在表面处具有低掺杂的掺杂分布以允许通过保持低的薄层电阻的较 高掺杂之后的优异的表面钝化的示例。该构思适用于P型或者η型的太阳能电池。
[0082] 图8C是作为相对于深度822的电活性硼的百分比的硼-氢（"Β-Η"）钝化（"去 活性"）821的说明。分布Α取自重掺杂硼的硅的实验值。对于20分钟、10分钟和5分钟 的原子氢暴露，分布B、C和D分别被模拟为（例如，使用计算机）B-H分布。典型的硼扩散 小于1微米的深度。表格827不出对于暴露到氢的不同暴露时间在500nm深度处硼掺杂娃 的薄层电阻。如表格827中所示，未暴露到氢（零暴露时间）的硼掺杂硅具有约33 Ω /平 方的初始薄层电阻。如表格827中所示，对于5分钟的氢化，薄层电阻基本上不从初始薄层 电阻变化，以及不需要额外的网格线来对抗由于增大的电阻带来的功率损耗。如图8C中所 示，硼在从表面到小于约0. 1 μ m的深度处被大约100%去活化。也就是说，在表面部分中活 性掺杂物的浓度比常规的选择性发射极低多于一个数量级而不需要损失大于1〇〇 Ω/平方 的高薄层电阻（其需要达50%以上的网格线）。
[0083] 图6D是根据本发明的一个实施方式的选择性发射极太阳能电池的剖视图630的 说明。如上文所看到的，应该理解，在图6D中所示的实施方式是示例性视图且不必要成比 例绘制。太阳能电池衬底631具有前表面639和背表面640。太阳能电池衬底可以是如上 文所述的太阳能电池衬底之一。选择性发射极632邻近于衬底的前表面。选择性发射极 可以是如上文所述的选择性发射极之一。导电性网格线633形成为邻近选择性发射极632 的一部分。导电性网格线可以是如上文所述的太阳能电池衬底的导电性网格线。如上文所 述，在钝化层636上的AR涂层635被沉积在选择性发射极的网格线633外部的部分上。在 一个实施方式中，选择性发射极具有P型掺杂物，且衬底具有η型掺杂物。在一个实施方式 中，选择性发射极具有η型掺杂物，且衬底具有ρ型掺杂物。如图6D中所示，如本文所述， 在发射极632的网格线633外部的部分中掺杂物的至少一部分的电活性被去活化。如上文 所述，在发射极632的网格线633外部的该部分具有带有掺杂物634的非电活性的复合物。 如上文所述，选择性发射极632的在钝化层636下方的表面部分处的活性掺杂物的浓度小 于选择性发射极632的在远离表面部分的部分处的活性掺杂物浓度且小于发射极632的在 导电性网格线633下方的部分中的活性掺杂物的浓度。在一个实施方式中，如本文所述，掺 杂物在选择性发射极中基本上是均匀分布的。如图6C中所示，如本文所述，背面场637邻 近衬底631的背表面。在一个实施方式中，背面场具有与衬底相同类型的导电性。在一个 实施方式中，背面场具有的掺杂物浓度高于衬底的掺杂物浓度，以形成与背面触点638的 欧姆类接触。如图6C中所示，背面触点638邻近背面场637。在一个实施方式中，钝化层 (未示出）被沉积在背面场和触点638之间以减小如上文所述的表面复合。
[0084] 图9是根据本发明的一个实施方式的选择性发射极太阳能电池的剖视图900的说 明。如上文所述，太阳能电池衬底901具有前表面和背表面。如上文所述，选择性发射极 902邻近衬底901的前表面。在一个实施方式中，选择性发射极的厚度从约0. 001 μ m至约 0.5 μ m。如上文所述，导电性的网格线903形成为邻近选择性发射极902的一部分。如上 文所述，在钝化层904上的AR涂层被沉积在选择性发射极的在网格线903外部的部分上。 在一个实施方式中，如上文所述，AR涂层充当钝化层。
[0085] 如图9中所不，背面场905邻近衬底901的背表面，如本文所述。在一个实施方式 中，背面场具有与衬底相同的导电类型。如图9中所示，选择性发射极902具有η型掺杂 物，衬底901具有ρ型掺杂物，且背面场905具有ρ型掺杂物。如图9中所示，背面场905 的Ρ型掺杂物浓度（Ρ+)高于衬底901中的ρ型掺杂物浓度（ρ)，以形成与背面触点638的 欧姆类接触。在另一实施方式中，选择性发射极具有Ρ型掺杂物，且背面场的η型掺杂物浓 度（η+)高于衬底中的η型掺杂物浓度（η)。在一个实施方式中，背面场的η型掺杂物浓度 高于衬底的η型掺杂物浓度，以形成与背面触点638的欧姆类接触。
[0086] 如图9中所示，背面网格线触点906邻近背面场905。钝化层907被沉积在背面场 905上以减小表面复合，如上文所述。在一个实施方式中，AR涂层被沉积在钝化层上，如上 文所述。在一个实施方式中，AR涂层充当钝化层，如上文所述。
[0087] 如图9中所示，背面场905的邻近钝化层907且在网格线906外部的部分910中 的掺杂物的至少一部分的电活性被去活化，如本文所述。如图9中所示，背面场905的网格 线906外部的部分910具有带有掺杂物的非电活性的复合物，如上文所述。在背面场905 的邻近钝化层907的表面部分处的活性掺杂物的浓度小于在背面场905的远离表面部分的 距离908处的部分处的活性掺杂物浓度且小于在背面场905的导电性网格线906下方的部 分中的活性掺杂物的浓度，如上文所述。在一个实施方式中，掺杂物在背面场905中基本上 是均匀分布的，如本文所述。
[0088] 图10是根据本发明的一个实施方式的具有在背面的网格线金属化和减小的后表 面复合速度的双面选择性发射极太阳能电池的剖视图1000的说明。太阳能电池衬底1001 具有前表面和背表面，如上文所述。选择性发射极1002邻近邻近衬底1001的前表面，如上 文所述。导电性的网格线1003形成为邻近选择性发射极1002的一部分，如上文所述。在钝 化层1004上的AR涂层被沉积在选择性发射极的网格线1003外部的部分上，如上文所述。 在一个实施方式中，AR涂层充当钝化层，如上文所述。
[0089] 如图10中所示，背面场1005邻近衬底1001的背表面，如本文所述。在一个实施 方式中，背面场具有与衬底相同的导电类型。如图10中所示，选择性发射极1002具有η型 掺杂物，衬底1001具有Ρ型掺杂物，且背面场1005具有ρ型掺杂物。如图10中所示，背面 场1005的ρ型掺杂物浓度（ρ+)高于衬底1001中的ρ型掺杂物浓度（ρ)，以形成与背面网 格线1006的欧姆类接触。在另一实施方式中，选择性发射极具有ρ型掺杂物，且背面场的 η型掺杂物浓度（η+)高于衬底中的η型掺杂物浓度（η)，以形成与背面网格线触点1006的 欧姆类接触。在一个实施方式中，选择性发射极的厚度从约〇. 〇〇1 U m至约0. 5 μ m。在一个 实施方式中，背面场的厚度从约〇. 001 μ m至约0. 5 μ m。
[0090] 如图10中所示，背面网格线触点1006邻近背面场1005。钝化层1007被沉积在 背面场1005上以减小表面复合，如上文所述。在一个实施方式中，AR涂层被沉积在钝化层 上，如上文所述。在一个实施方式中，AR涂层充当钝化层，如上文所述。
[0091] 如图10中所示，选择性发射极1002的邻近钝化层1004且在网格线1003外部的 部分1011中的掺杂物的至少一部分的电活性以及背面场1005的邻近钝化层907且在网格 线906外部的部分1013中的掺杂物的至少一部分的电活性被去活化，如本文所述。如图10 中所示，在选择性发射极1002的网格线1003外部的部分1011具有带有η型掺杂物的非电 活性的复合物且在背面场1005的网格线1006外部的部分1013具有带有ρ型掺杂物的非 电活性的复合物，如上文所述。邻近钝化层1004的表面部分1011具有的活性掺杂物浓度 小于在远离表面部分的距离1009处的部分1012中的活性掺杂物浓度且小于在选择性发射 极1002的导电性网格线1003下方的部分中的活性掺杂物浓度。背面场1005的邻近钝化 层1007的表面部分1013小于背面场1005的远离表面部分的距离1008处的部分1014中 的活性掺杂物浓度且小于在背面场1005的导电性网格线1006下方的部分中的活性掺杂物 浓度，如上文所述。在一个实施方式中，η型掺杂物在选择性发射极中基本上是均匀分布的， 且Ρ型掺杂物在背面场中基本上是均匀分布的，如本文所述。
[0092] 图11是用于将用于制造具有选择性发射极的太阳能电池的常规技术与根据本发 明的一个实施方式的用于制造太阳能电池的方法比较的表格视图1000。图11示出相对于 如本文所述的利用钝化而制造太阳能电池的所提出的技术的一个实施方式的通过三种常 规的技术所需的额外的处理步骤（"ΕΡ"）和额外的控制步骤（"EC")。在一个实施方式中， 利用钝化而制造太阳能电池的所提出的技术是一步式工艺，其发生在完全制造太阳能电池 之后。常规的选择性发射极技术中断电池工艺流程。
[0093] 图12Α是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池的一部分的剖视图的说明。太 阳能电池1200的一部分可以是如图2、图3、图4和图5中所示的太阳能电池之一。区域 1202形成在衬底上，如上文所述。区域1202具有掺杂物。掺杂物通过多个电活性掺杂物颗 粒（例如，活性掺杂物颗粒1203)来表示，如上文所述。在一个实施方式中，该区域1202是 重掺杂的以具有大于约2X 102°cnT3的活性掺杂物的浓度。在一个实施方式中，该区域1202 是太阳能电池的选择性发射极。在一个实施方式中，该区域1202的厚度从约0. 001 μ m至 约0.5 μ m。在一个实施方式中，该区域1202是太阳能电池的背面场。在一个实施方式中， 掺杂区域具有P型导电性。在一个实施方式中，掺杂区域具有η型导电性。在一个实施方 式中，掺杂物是硼（Β)、铝（Α1)、镓（Ga)、铟（In)、铊（Τ1)和其他受主掺杂物中的至少一种。 在一个实施方式中，掺杂物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、锑（Sb)、铋（Bi)和其他施主掺杂物中 的至少一种。如图12A中所示，活性掺杂物颗粒在区域1202中被基本上均匀地分布。
[0094] 如图12A中所示，半导体层1205形成在部分1209上。在实施方式中，半导体层 1205是本征半导体层，该本征半导体层具有的活性掺杂物浓度小于约10 15cnT3。在实施方 式中，半导体层1205是轻掺杂半导体层，该轻掺杂半导体层具有的活性掺杂物浓度小于约 10 18cnT3。如图12A中所示，电活性掺杂物颗粒（例如，在半导体层1205中的电活性颗粒 1213)的浓度小于在掺杂层1202中的电活性掺杂物颗粒的浓度。在实施方式中，在半导体 层1205中的电活性掺杂物浓度比在掺杂层1202中的电活性掺杂物浓度低1个以上的数量 级。
[0095] 在实施方式中，半导体层1205是本征娃或者任何其他的本征半导体层。在实施方 式中，半导体层1205是轻掺杂的硅或者任何其他的轻掺杂半导体层。在实施方式中，在半 导体层1205中的活性掺杂物浓度小于约5 X 1017cm_3,且在掺杂区域1202中的活性掺杂物 浓度至少约2X10 2°cm_3。在一个实施方式中，半导体层1205的厚度小于约100nm。在一个 实施方式中，半导体层1205的厚度从约lnm至约50nm。
[0096] 如图12A中所示，钝化层1206被沉积在半导体层1205上。在一个实施方式中，钝 化层的厚度从约l〇nm至约200nm。在实施方式中，钝化层的厚度从约70nm至约100nm。
[0097] 在实施方式中，钝化层1206是硅氮化物。在实施方式中，钝化层1206是硅氧化 物。在实施方式中，钝化层1206是铝氧化物。在实施方式中，抗反射（"AR"）涂层（未示 出）形成在钝化层1206上，如上文所述。在实施方式中，钝化层1206充当AR涂层，如上文 所述。在实施方式中，利用例如PECVD技术或者在电子设备制造领域中的普通技术人员已 知的其他沉积技术，半导体层1205通过外延生长工艺被沉积。
[0098] 在实施方式中，在沉积钝化层和AR涂层中的至少一种之前，使用例如用于抗反射 涂层所用的相同的PECVD工具，薄的、本征外延层在太阳能电池的掺杂区域的一部分的表 面上生长。在实施方式中，本征硅层被沉积在没有被网格线覆盖的硅衬底的掺杂区域上。在 实施方式中，轻掺杂硅层被沉积在没有被网格线覆盖的硅衬底的掺杂区域上。
[0099] 图12B是类似于图12A的根据本发明的一个实施方式的在网格线被沉积在太阳能 电池的区域1202上之后的视图。如图12B中所示，该区域1202具有部分1208和部分1209。 导电性网格线1204被沉积在该区域1202的部分1208上。半导体层1205形成在没有被网 格线1204覆盖的部分1209上，如图12B中所示。钝化层被沉积在半导体层1206上，如上 文所述。在一个实施方式中，网格线1204通过钝化层1206和半导体层1205被沉积在该区 域1202的部分1208上，如本文所述。
[0100] 在实施方式中，将网格线沉积在掺杂区域1202上包括将含有蚀刻剂的金属浆料 丝网印刷到AR层、钝化层（例如，钝化层1206)或者两者上。金属浆料中的蚀刻剂向下蚀 亥IJAR层、钝化层或者两者以及半导体层1205到掺杂区域1202,使得金属浆料被放置成与掺 杂区域1202直接接触。在实施方式中，含有蚀刻剂的金属浆料是银、铝、或者在电子设备制 造领域中的普通技术人员已知的任何其他金属浆料。在一个实施方式中，被丝网印刷到硅 太阳能电池衬底的掺杂区域上的银浆料被加热到约700°C以向下蚀刻AR层、钝化层、或者 两者以及半导体层（例如，半导体层1205)到掺杂硅区域。
[0101] 在实施方式中，活性掺杂物颗粒（例如，包括半导体层1205的表面部分1211中的 活性掺杂物颗粒1213)的浓度小于该区域1202的部分1209中的活性掺杂物颗粒的浓度。 在实施方式中，没有被网格线1205覆盖的表面半导体层部分1211中的电活性掺杂物的浓 度小于该区域1202的在网格线1204下方的部分1208中的电活性掺杂物的浓度。在一个 实施方式中，在网格线下方的区域1208中的电活性掺杂物的浓度比掺杂区域1202的在网 格线1204外部的区域1209上的半导体层1205中的电活性掺杂物的浓度大多于一个数量 级。
[0102] 在一个实施方式中，沿着半导体层1205和区域1202在方向1212上的深度生成掺 杂分布，该掺杂分布沿着半导体层1205的厚度具有基本上低的活性掺杂物浓度（例如，不 大于5 X 1017cm_3)，且在该区域1202的至少表面部分1207中具有基本上高的活性掺杂物浓 度（至少 5X102°cm_3)。
[0103] 在实施方式中，沿着半导体层1205和区域1202在方向1212上的深度所生成的掺 杂分布是类似于图8A中所示的掺杂分布804的阶梯状掺杂物分布。在一个实施方式中，在 深度方向1212上的掺杂分布沿着半导体层1205的深度具有基本上低的且恒定的活性掺杂 物浓度（例如，不大于5 X1017cnT3)，且沿着该区域1202的深度在表面部分1207中具有基 本上高的活性掺杂物浓度（至少5X 102°cnT3)。在实施方式中，沿着半导体层1205和区域 1202在方向1212上的深度生成掺杂分布，其类似于图8B中所示的掺杂分布814。
[0104] 选择性发射极电池结构是用于增大工业太阳能电池效率的一个途径。基于N型电 池的技术也出于相同的目的获得相当大的关注。在实施方式中，描述了利用原子氢钝化硼 受主杂质的新型的单一步骤选择性发射极工艺。网格线充当用以氢化的掩膜，其降低了在 网格线之间的电活性硼的表面浓度。利用EDNA以模制该复杂的发射极，其示出，采用短的 低温的原子氢处理，Jsc在发射极中会以0. 94mA/cm2增大。氢化系统已经被开发，在铝掺杂 多晶薄膜上的初始实验结果显示其有效性。电池制造被开发以测试在真实太阳能电池上的 该过程以确认理论结果。将讨论特定的处理注意事项。
[0105] 选择性发射极电池结构是太阳能行业的感兴趣的主题。多个处理方式已经被提 出，例如基于激光的掺杂，发射极回蚀技术和离子注入。大多数工作自然地关注于P型电池 的选择性η型发射极。然而，关注日益移动到η型电池，纵使要废弃了铝浆料BSF/前侧金 属化火焰的美观性，以便使效率达20%以上。除了 Sanyo和Sunpower之外，采用不常规的、 高效的结构，Yingli的Panda电池是一些仅商业上可用的η型电池，其当前不采用选择性 发射极。
[0106] 在实施方式中，描述了利用原子氢来钝化硼受主杂质的新型的一个步骤的选择性 发射极。该构思是简单的：丝网印刷的网格可以产生与高掺杂硼的Ρ+发射极的欧姆类接 触。网格线在原子氢化步骤期间充当掩膜，其通过钝化硼降低了在网格线之间的薄层电阻。 氢化系统已经被开发，在铝掺杂的多晶薄膜上的初始实验结果显示其有效性。电池制造被 开发以测试在真实太阳能电池上的该过程以确认实验结果。将讨论特定的处理注意事项。
[0107] 一种新的发射极建模软件，EDNA，用来模拟硼掺杂物的氢钝化的效果。用户定义的 掺杂物分布的功能使该工作是可行的。表面复合速度的处理没有被内置到程序中且作为与 掺杂物分布无关的用户定义的参数。然而，在文献中已经报道，对于钝化的表面，η型扩散 和Ρ型扩散两者表明，表面复合速度（SRV)随着掺杂物浓度而增大。对于目前的工作，可以 认为，SRV仅受到硼掺杂物峰值密度的影响。针对硼发射极和磷发射极两者，该假设已经用 实验方法示出。为了进行理论比较，硼掺杂物分布从通过EDNA生成的硼掺杂物分布被改性 以包括针对在高掺杂材料上的真实B-H复合数据所计算的氢钝化分布。这些分布然后输入 程序的"所测量的数据（Measured Data)"部分以确定发射极的质量的效果。硼的氢钝化已 经由Herrero等表征，B-H复合物的浓度被发现在TW/iS= 150°C下仅30分钟的氢化之后在 表面附近达99%的钝化。利用OriginPro 8.6，B-H复合数据被数字化。图14示出初始的 硼分布以及基于实验数据的氢化的分布。
[0108] EDNA用来比较在图14中的两种掺杂分布的发射极特征。应该注意，该程序不考虑 从基底生成或者收集的电流。采用植入软件的AM1. 5全局数据，解释所有的模拟的发射极。
[0109] 可以是，在减小的SRV方面，氢化的发射极将不以与轻掺杂发射极相同的方式表 现。还可以是，高质量的钝化可以证实在低于200°C的温度下是困难的。因此，两个分布的 表面复合速度从250cm/s变化到lX10 6cm/s。在图15中示出了各个发射极的性能。在低 SRV处，氢化的发射极优于（out-perform)重掺杂的发射极。来自氢化的发射极的1。上的 绝对增大多达0. 94mA/cm2。该值对于选择性发射极的实验研究和理论研究是典型的。然而， 根据该模型，随着SRV的增大，氢化的发射极经历由于表面SRH复合带来的严重损失。初始 的硼分布对表面复合是较不敏感的。
[0110] 构建了采用独立衬底加热的氢化系统。氢气通过加热的钨灯丝而催化裂化。该系 统的优点是不存在等离子体损伤。在本发明的系统中，钨灯丝距衬底为l〇cm，其最小化来自 灯丝的加热。衬底通过位于衬底支架正上方的两个500W卤素灯被加热。最初的受主杂质 钝化研究通过改变衬底温度和气体压力来进行。通过自上而下的铝诱导晶化在玻璃上制备 厚度为300nm的多晶膜。膜被用来测量由于氢化处理带来的膜电阻率的增大。样品然后被 热回收到初始的电阻率值。
[0111] 图16示出对于在Tfil = 1900°C的灯丝温度下在ITorr下氢化30分钟的样品由 于改变衬底温度引起的电阻率的增大结果。初始电阻率刚超过〇.〇5Q- cm。果然，从该研 究得出的最佳衬底温度是150°C。这些样品示出电阻率的平均增长超过400%。在Tsub = 190°C处，电阻率由于在该过程结束时的冷却时间而较小，其中，对于数分钟的时段，样品在 B-H复合物开始分解的温度之上。
[0112] 在图17中示出了这些样品的电阻率随温度的热回收。随后样品从125°C至325°C 以50°C的步长退火持续30分钟，在各个加热循环之后测量电阻率直到初始电阻率被恢复。 该图指出，B-H复合物对于在超过175°C的温度下稳定大于1小时。
[0113] 太阳能电池（例如，如图18中所示）已经通过传统的扩散以及自上而下的铝诱导 晶化（TAIC)而制造。将呈现氢化的结果。基于模拟结果和氢化研究，对于电池处理必须制 定多个注意事项。第一，清楚地，钝化层必须被应用以确定原子氢处理是否可以被用作选择 性发射极技术。这对正常的选择性发射极结构适用，这是因为，如图15中所示，轻掺杂发射 极更易受到SRH表面复合的影响。第二，任一钝化层必须在低于约200°C的温度下沉积或者 快速地沉积以保持所需的分布。这假定加热和沉积时间小于1小时，其取决于沉积配置和 处理参数。例如，用于抗反射涂层的PlasmaTherm PECVD系统仅需要5分钟到达250°C的衬 底温度。重硼掺杂发射极将被制作在η型晶圆上。在金属化之后以及在表面钝化之前，将 执行各种氢化次数。
[0114] 针对重掺杂的发射极的氢化，已经基于实验数据进行了理论研究。模拟实验表明， 与用于传统的选择性发射极方案的文献中所报道的发射极相比，氢化的发射极能够增大 J s。。然而，这些改进取决于氢化的发射极的能力以表现得好像它们在表面附近轻掺杂。增 大收集效率的主要贡献源于轻掺杂的表面的能力以实现在钝化时较低的表面复合值。氢钝 化的硼杂质是否呈现相同的性能必须用实验来确定。这需要在低于约200°C的温度下的高 质量的表面钝化，以便获得在该最后的电池处理步骤期间的钝化。另外的步骤，例如，固定 和层压，必须也保持到低热预算，以使氢化的选择性发射极为可行的技术。
[0115] 在前述说明书中，参考其具体示例性实施方式已经描述了本发明的实施方式。显 而易见地，可以对其作出多个变型而不脱离本发明的实施方式的较宽的精神和范围。因此， 说明书和附图应该被视为说明性意义而不是限制性意义。
【权利要求】
1. 一种用于制造太阳能电池的方法，包括： 通过使所述太阳能电池的区域的第一部分中的掺杂物暴露到化学物质，使用在所述区 域的第二部分上所沉积的网格线作为掩膜，使所述第一部分中的掺杂物的电活性去活化。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述区域是在太阳能电池的衬底上所形成的发射 极。
3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述区域是所述太阳能电池的背面场。
4. 如权利要求1所述的方法，还包括： 生成掺杂物分布，所述掺杂物分布在所述区域的所述第一部分的表面部分处的活性掺 杂物的浓度小于在远离所述表面部分的距离处的活性掺杂物的浓度。
5. 如权利要求1所述的方法，还包括： 将钝化层沉积在所述区域上，其中所述化学物质通过所述钝化层使所述掺杂物去活 化。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，所述去活化包括： 将所述掺杂物与所述化学物质的原子元素反应；和 基于所述反应形成非电活性的复合物。
7. 如权利要求1所述的方法，还包括：将抗反射涂层沉积在所述区域的上方，其中所述 化学物质通过所述抗反射涂层使所述掺杂物去活化。
8. 如权利要求1所述的方法，其中，所述区域具有p型导电性。
9. 如权利要求1所述的方法，其中，所述区域具有η型导电性。
10. 如权利要求1所述的方法，其中，所述网格线是导电的。
11. 如权利要求1所述的方法，其中，所述区域的在所述网格线下方的所述第二部分中 的所述掺杂物的电活性基本上没有被去活化。
12. 如权利要求1所述的方法，其中，在去活化之后在所述区域中的掺杂物颗粒的总数 与在去活化之前在所述区域中的掺杂物颗粒的总数相同。
13. 如权利要求1所述的方法，其中，所述化学物质包括原子氢、原子氘、原子锂、原子 铜或者其组合，以及去活化包括： 将所述区域的在所述网格线外部的所述第一部分暴露到所述原子氢、原子氘、原子锂、 原子铜或者其组合。
14. 如权利要求1所述的方法，还包括： 生成在所述区域的所述第一部分的表面部分处的活性掺杂物的第一浓度、在所述区域 的所述第二部分中的活性掺杂物的第二浓度、以及在所述区域的所述第一部分中的远离所 述表面部分的深度处的活性掺杂物的第三浓度。
15. 如权利要求1所述的方法，还包括： 将所述化学物质供给到置入腔室中的所述太阳能电池的所述区域的所述第一部分； 从所述化学物质生成原子元素；以及 将所述区域的所述第一部分中的所述掺杂物暴露到所述原子元素。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，通过等离子体生成所述原子元素。
17. 如权利要求15所述的方法，其中，通过水煮法生成所述原子元素。
18. 如权利要求15所述的方法，其中，通过将气体催化地暴露到加热的灯丝，生成所述 原子元素。
19. 如权利要求18所述的方法，还包括： 调节所述灯丝的温度、所述灯丝的几何形状、在所述太阳能电池和所述灯丝之间的距 离中的至少一个来控制去活化。
20. 如权利要求15所述的方法，还包括： 调节所述气体的压力和所述腔室中的温度中的至少一个来控制去活化。
21. 如权利要求1所述的方法，其中，通过腔室的几何形状控制所述去活化。
22. 如权利要求1所述的方法，其中，通过时间控制所述去活化。
23. 如权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂物是硼（B)、铝（A1)、镓（Ga)、铟（In)和 铊（T1)中的至少一种。
24. 如权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、锑（Sb)和 铋（Bi)中的至少一种。
25. 如权利要求1所述的方法，其中，所述网格线防止所述化学物质到达所述太阳能电 池的所述区域的所述第二部分。
26. 如权利要求1所述的方法，其中，通过丝网印刷，所述网格线被沉积在所述区域的 所述第二部分上，所述丝网印刷包括将含有蚀刻剂的金属浆料置于在所述太阳能电池的所 述区域的所述第二部分上的钝化层的上方；和通过蚀刻剂向下蚀刻所述钝化层到所述区 域，以将所述金属浆料放置成与所述区域的所述第二部分直接接触。
27. -种用于制造太阳能电池的方法，包括： 将太阳能电池置入腔室中，所述太阳能电池包括：在衬底上的第一区域上的抗反射涂 层和钝化层中的至少一种，所述第一区域具有第一掺杂物；以及在所述第一区域的第一部 分上方的第一导电网格线； 将氢气通过加热的灯丝供给到所述腔室中； 从所述氢气生成原子氢和原子氘中的至少一种； 将网格线用作掩膜，将所述第一区域的所述第一部分暴露到原子氢和原子氘中的至少 一种，以使所述太阳能电池的所述第一区域的所述第一部分中的所述第一掺杂物的电活性 去活化。
28. 如权利要求27所述的方法，还包括： 形成非电活性的复合物，所述非电活性的复合物包括所述第一掺杂物、以及在所暴露 的第一部分中的氢原子和氘原子中的至少一种。
29. 如权利要求27所述的方法，其中，通过将所述氢催化暴露到所述加热的灯丝，生成 所述原子氢和原子氘中的至少一种。
30. 如权利要求27所述的方法，其中，在所述腔室中的压力为从约lOmTorr到约 10Torr〇
31. 如权利要求27所述的方法，其中，所述气体的流速大约是20sccm。
32. 如权利要求27所述的方法，其中，所述灯丝被加热到从约1600°C到约2100°C的温 度。
33. 如权利要求27所述的方法，其中，所述灯丝与太阳能电池的衬底的表面的距离大 约是10cm。
34. 如权利要求27所述的方法，还包括： 生成掺杂物分布，所述掺杂物分布在所述第一区域的所述第一部分的表面部分处的活 性掺杂物的浓度小于远离所述表面部分的距离处的活性掺杂物的浓度。
35. 一种太阳能电池，包括： 在衬底的第一侧上所形成的第一区域，所述第一区域具有第一掺杂物；以及 在所述第一区域的第一部分上方的第一网格线，其中在所述第一区域的所述网格线外 部的第二部分中的一部分第一掺杂物的电活性被去活化。
36. 如权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述第一掺杂物在所述第二部分中基本 上是均匀分布的。
37. 如权利要求36所述的太阳能电池，其中，所述一部分第一掺杂物被结合到化学物 质且是非电活性的。
38. 如权利要求37所述的太阳能电池，其中，所述化学物质是原子氢、原子氘、原子锂 和原子铜中的至少一种。
39. 如权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述区域是在太阳能电池的衬底上所形 成的选择性发射极。
40. 如权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述区域是所述太阳能电池的背面场。
41. 如权利要求35所述的太阳能电池，其中，在所述第一部分的表面部分处的电活性 的第一掺杂物的浓度小于在远离所述表面部分的距离处的电活性的第一掺杂物的浓度。
42. 如权利要求35所述的太阳能电池，还包括： 在所述第一区域上的钝化层，其中所述网格线与所述第一区域的所述第一部分直接接 触。
43. 如权利要求35所述的太阳能电池，还包括： 在所述第一区域上方的抗反射涂层。
44. 如权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述第一区域的在所述网格线下方的所 述第一部分中的所述第一掺杂物是电活性的。
45. 如权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述区域是p型区域。
46. 如权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述区域是η型区域。
47. 如权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述网格线形成与所述第一区域的欧姆 类接触。
48. 如权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述衬底包括单晶硅和多晶硅中的至少 一种。
49. 如权利要求35所述的太阳能电池，还包括： 在所述衬底的第二侧上的第二区域，所述第二区域具有第二掺杂物；以及邻近所述第 二区域的第二网格线。
50. 如权利要求49所述的太阳能电池，其中，在所述第二区域的一部分中的所述第二 掺杂物的电活性被去活化。
51. -种太阳能电池，包括： 在衬底的第一侧上的第一区域的第一部分上的导电网格线，其中在所述第一区域的所 述网格线外部的第二部分上的第一表面部分处的活性掺杂物的浓度小于在远离所述第一 表面部分的距离处的活性掺杂物的浓度。
52. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，所述掺杂物在所述第二部分中基本上均 匀地分布。
53. 如权利要求52所述的太阳能电池，其中，在所述第一区域的所述第二部分中的一 部分掺杂物被去活化。
54. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，所述第一区域是在所述太阳能电池的所 述衬底上的选择性发射极。
55. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，所述第一区域是所述太阳能电池的背面 场。
56. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，所述掺杂物是硼⑶、铝（A1)、镓（Ga)、铟 (In)和铊（T1)中的至少一种。
57. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，所述掺杂物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、锑 (Sb)和铋（Bi)中的至少一种。
58. 如权利要求51所述的太阳能电池，还包括： 在所述第一区域上方的钝化层。
59. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，在所述网格线下方的所述活性掺杂物的 浓度大于在所述网格线外部的所述活性掺杂物的浓度。
60. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，所述第一区域具有p型导电性。
61. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，所述第一区域具有η型导电性。
62. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，所述衬底包括单晶硅和多晶硅中的至少 一种。
63. 如权利要求51所述的太阳能电池，还包括： 在所述衬底的第二侧上所形成的第二区域；以及 邻近所述第二区域的第二网格线，其中在所述第二区域的一部分中的掺杂物被去活 化。
64. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，所述第一表面部分包括本征半导体层。
65. 如权利要求51所述的太阳能电池，其中，所述第一表面部分包括轻掺杂的半导体 层，所述轻掺杂的半导体层具有的活性掺杂物的浓度小于约10 19cnT3,以及所述第二部分包 括重掺杂的半导体层，所述重掺杂的半导体层具有的活性掺杂物的浓度大于10 19cnT3。
66. -种选择性发射极太阳能电池，包括： 具有第一掺杂物的太阳能电池衬底，其中所述太阳能电池衬底具有前表面和背表面； 在所述衬底的所述前表面处的具有第二掺杂物的发射极；和 在所述发射极上的第一导电线，其中所述第一掺杂物和/或所述第二掺杂物的电活性 被去活化。
67. 如权利要求66所述的太阳能电池，其中，所去活化的第一掺杂物和/或第二掺杂物 被结合到化学物质且是非电活性的。
68. 如权利要求67所述的太阳能电池，其中，所述化学物质是原子氢、原子氘、原子锂 和原子铜中的至少一种。
69. 如权利要求66所述的太阳能电池，其中，所述第一掺杂物是p型掺杂物，且所述第 二掺杂物是η型掺杂物。
70. 如权利要求66所述的太阳能电池，其中，所述第一掺杂物是η型掺杂物，且所述第 二掺杂物是Ρ型掺杂物。
71. 如权利要求66所述的太阳能电池，其中，在所述发射极的所述第一导电线外部的 表面部分处的活性的第二掺杂物的浓度小于在远离所述发射极的所述表面部分的距离处 的所述活性的第二掺杂物的浓度。
72. 如权利要求66所述的太阳能电池，其中，所述第一掺杂物和所述第二掺杂物中的 至少一个基本上均匀地分布。
73. 如权利要求66所述的太阳能电池，还包括： 在所述衬底的所述背表面上的第二导电线，其中在所述背表面处的所述第二导电线外 部的所述第一掺杂物的浓度小于在远离所述背表面的距离处的所述第一掺杂物的浓度。
74. 如权利要求66所述的太阳能电池，还包括： 在所述发射极上的钝化层。
75. 如权利要求66所述的太阳能电池，还包括： 在所述发射极上的抗反射涂层。
76. 如权利要求66所述的太阳能电池，还包括： 在所述衬底的所述背表面上的钝化层。
77. 如权利要求66所述的太阳能电池，还包括 在所述发射极上的第三导电线。
78. -种用于制造太阳能电池的方法，包括： 生成掺杂物分布，所述掺杂物分布在太阳能电池的区域的第一部分上的第一表面部分 处的活性掺杂物的浓度小于远离所述表面部分的距离处的活性掺杂物的浓度，其中网格线 在所述太阳能电池的所述区域的第二部分上。
79. 如权利要求78所述的方法，其中，所述区域是在所述太阳能电池的衬底上所形成 的发射极。
80. 如权利要求78所述的方法，其中，所述区域是所述太阳能电池的背面场。
81. 如权利要求78所述的方法，其中，所述第一部分具有所述第一表面部分，以及其中 通过暴露到化学物质，使在所述太阳能电池的所述区域的所述第一部分的所述第一表面部 分处的掺杂物的电活性去活化，生成所述掺杂物分布。
82. 如权利要求78所述的方法，其中，通过在所述太阳能电池的所述区域的所述第一 部分上沉积半导体层，生成所述掺杂物分布，所述半导体层具有所述第一表面部分，其中在 所述第一表面部分处的活性掺杂物的浓度小于在所述第一部分中的活性掺杂物的浓度。
83. 如权利要求82所述的方法，还包括： 蚀刻在所述半导体层的上方的任何层直到实现接触电阻小于lohmXcm2。
【文档编号】H01L31/042GK104221162SQ201380018963
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年2月5日 优先权日:2012年2月6日
【发明者】赛斯·丹尼尔·舒梅特, 道格拉斯·亚瑟·哈钦斯, 哈菲祖丁·穆罕默德 申请人:硅太阳能解决方案有限公司