用于制造具有选择性掺杂的背面的光伏电池的方法_2

文档序号:8435998阅读:来源:国知局
R.Monna,"Selectiveemitterformationwithasinglescreen-printedp-doped pastedepositionusingout-diffusioninanRTP-step",Sol.Mat.Sol.Cells 74(2002)71-75;和M.Edwards、J.Bocking、J.E.Cotter和N.Bennet,"Screen-Print SelectiveDiffusionsforHighEfficiencyIndustrialSiliconSolarCells",Prog. 化otovolt;Res.Appl. 16 ;31-45(2008)]中。棚自渗杂已经从重渗杂外延娃层中观察到,所 述层充当相邻娃晶片的渗杂源区域[M.J.Binns、S.Kommu、M.R.Seacrist、R.W.Standi巧、 R.Wise、D.J.Myers、D.Tisserand和D.Doyle,""TheConholofBoronAutodoping duringDeviceProcessingforp/p+EpiWaferswithnoBack-SurfaceOxideSeal", Proceedingsfrom9化Int.Symp.SiliconMaterialsScience&Technology(2002)]。
[0022] 图2示意性地示出与经受热驱入处理的图案化渗杂源相关联的自渗杂。图3示 意性地示出使用图案化渗杂源和阻隔Si〇2层实现不含自渗杂的局部渗杂的方法。图2A示 出代表在石英炉内部处理晶片时所用的典型取向的彼此竖直平行的两个娃晶片(301)和 (303)。晶片(301)的背面(302)与晶片(303)的正面(304)相邻。图2A还示出可W为棚 浆料或磯浆料的图案化渗杂源区域(305)。当经受高温处理时,渗杂源区域旨在形成下方娃 基板的局部渗杂,即渗杂剂原子将仅在渗杂源正下方的区域中被引入基板中。
[002引图2B示出对图2A所示的晶片进行高温处理的效果。晶片(301)和(30扣经受高 温驱入步骤,通常800°C或更高,W便将渗杂剂原子从渗杂浆料驱入下面的娃基板中,从而 在渗杂源正下方形成渗杂区(307)。在该些升高的温度下,渗杂剂物质(306)从渗杂源区域 (305)转移到下面晶片(301)的背面(302)上W及转移到相邻晶片(303)的正面(304)上。 渗杂剂物质(306)的转移导致被称为自渗杂的非预期渗杂,从而在下面晶片的背面(302) 上形成渗杂层(308),W及在相邻晶片(303)的正面上形成渗杂层(309)。自渗杂导致局部 渗杂的损失。
[0024] 保持局部渗杂并消除自渗杂可通过在施加图案化渗杂源层之前在娃晶片表面上 引入Si〇2保护层。
[002引图3示出与图2A中的晶片相同构造的两个娃晶片(301)和(303),但其中每个晶 片的所有表面均覆盖有Si化层(310)。晶片(301)的背面(302)与晶片(303)的正面(304) 相邻。图3A中也示出了图案化渗杂源区域(305),所述区域由Si02层(310)与正面(302) 分开。渗杂源(305)可W为棚浆料或磯浆料。
[0026] 图3B示出对图3A所示的晶片进行高温处理的效果。晶片(301)和(30扣经受高 温驱入步骤,通常为800°C或更高。渗杂源区域(图3A中标记为(305))与下面的Si〇2局 部反应,从而形成新的渗杂源层(305')。渗杂源层(305')与下面的娃晶片表面接触。将 渗杂剂原子从渗杂源层(305')驱入下面的晶片中,形成局部渗杂区(307)。
[0027] 在该些升高的温度下,渗杂剂物质(306)从渗杂源区域(305')转移到覆盖下面晶 片(301)的背面(302)的Si〇2层(310)上,W及转移到覆盖相邻晶片(303)的正面(304) 的Si化层(310)上。SiO2层(310)充当未覆盖有渗杂剂源层(305')的区域的阻隔,其避 免渗杂剂物质(306)到达下面晶片(301)的正面(302)W及到达相邻晶片(303)的背面 (304)上。Si化层(310)能够局部渗杂并消除自渗杂。
[0028] 用于结合通过氧化物渗杂方法来制造IBC太阳能电池的实施例示于图4A-4I中。
[0029] 制造方法可由纹理化n型娃晶片(401)开始,如图4A所示。然后对娃晶片进行磯 扩散处理,如在POCI3、馬和〇2环境中在加热的石英管式炉中进行的P0C13扩散处理,从而 在晶片表面附近形成n+层(402),如图4B所示。来自磯扩散的残余表面磯娃酸盐玻璃可通 过将晶片浸没在稀HF溶液中除去。
[0030] 背面磯扩散层可使用单面湿化学蚀刻工艺使用氨氣酸、硝酸和硫酸混合物除去, 留下N型背面(403),如图4C所示。然后对晶片进行氧化处理,其在晶片的表面上生长Si〇2 层(404),如图4D所示。可使用热氧化处理,其通常利用带有氧化环境的加热的石英管式 炉。该高温氧化步骤将同时使现有正面n+层(如图4C中的(402)所示)中的磯原子更深 地进入晶片中,因此形成改性的n+层,如图4D中的(402')所示。在将棚渗杂的基板用作 基板(401)的情况下,渗杂有与基板401的渗杂剂相同的渗杂剂的渗杂层(图4C中的402) 可W为P+层。
[0031] 另选地,氧化物层(404)可由其它方法形成,诸如(i)热氧化,(ii)印刷并干燥包 含二氧化娃颗粒的组合物,(iii)化学气相沉积,(iv)化学氧化,(V)蒸汽氧化,(Vi)印刷并 氧化包含娃颗粒的组合物W及(Vii)生长并氧化多孔娃层。在生长化学氧化物或生长并氧 化多孔娃层的情况下,现有正面n+层(如图4C中的(402)所示)的顶部重渗杂部分(最 靠近晶片表面)可被蚀刻掉,从而形成类似于使用热驱入处理所实现的改性的n+层(如图 4D中的(402')所示)。在一个实施例中,Si化层的厚度为lOnm至100。
[0032] 就下一步而言,如图4E所示,将含磯浆料丝网印刷到氧化的背面上,之后进行低 温赔烧,W便从浆料中驱除溶剂,从而形成图案化的含磯浆料区(405)。然后,将含棚渗杂浆 料丝网印刷到氧化的背面上,之后进行低温赔烧,W便驱除溶剂,从而形成图案化的含棚浆 料区(406)。沉积渗杂浆料的顺序是可互换的。在一个实施例中,同时印刷两种浆料。其 它方法可代替丝网印刷用于沉积浆料。在一个实施例中,含磯浆料和含棚浆料可一起赔烧。 棚和磯印刷物将形成交叉图案,其在热驱入处理之后将形成棚发射极和磯BSF。
[0033] 在一个实施例中,氧化的背面不包含能够使浆料与基板的背面(403)直接接触的 任何通路或任何通孔。如图4F所示,含棚浆料和含磯浆料沉积在Si化层上,并且棚和磯在 W下驱入处理中扩散入娃晶片中。
[0034] 下一步为高温驱入处理。在一个实施例中,所述处理在馬环境中,在石英管式炉 中进行。在该高温步骤期间,棚浆料和磯浆料两者与氧化物层局部反应,形成新的棚源层 (406')和新的磯源层(405'),所述层到达下面的娃晶片并局部渗杂W形成棚发射极(408) 和磯BSF(407),如图4F所示。
[0035] 在一个实施例中,驱入处理的温度为850°C至1000°C。在一个实施例中,驱入处理 的时间段为20分钟至2小时。
[0036] 在一个实施例中,该高温驱入步骤可同时将现有正面n+层(如图4D和4E中的 (402')所示)中的磯原子更深地驱入晶片中,从而形成改性的n+层,如图4F中的(402") 所示。该改性的n+层(402")为FSF。下一步是除去氧化层和残余浆料层,使正面上的 FSF(402")和背面上的棚发射极(408)和磯BSF(407)暴露,如图4G所示。氧化物层可通 过将晶片
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