形成背接触太阳能电池触点的方法
【专利说明】形成背接触太阳能电池触点的方法
[0001]本申请是基于申请日为2011年10月3日、申请号为201180032320.X(国际申请号为PCT/US2011/054603)、发明创造名称为“形成背接触太阳能电池触点的方法”的中国专利申请的分案申请。
[0002]本文所述的发明在政府支持下根据美国能源部授予的第DE-FC36-07G017043号合同完成。政府可享有本发明的某些权利。
技术领域
[0003]本发明的实施例属于可再生能源领域，具体地讲是形成背接触太阳能电池触点的方法。
【背景技术】
[0004]光伏电池通常称为太阳能电池，是熟知的用于将太阳辐射直接转化成电能的装置。通常在半导体晶片或基板上用半导体加工技术在基板表面附近形成P-η结来制造太阳能电池。冲击在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板主体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迀移至基底中的P掺杂区域和η掺杂区域，从而在掺杂区域之间产生电压差。将掺杂区域连接到太阳能电池上的导电区域，以将电流从电池引导至与其耦合的外部电路。
【附图说明】
[0005]图1示出了根据本发明实施例的形成背接触太阳能电池触点的方法中的操作流程图。
[0006]图2Α示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图，该阶段与图1流程图的操作102和图3流程图的操作302相对应。
[0007]图2Β示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图，该阶段与图1流程图的操作104和图3流程图的操作304相对应。
[0008]图2C示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图，该阶段与图1流程图的操作106和图3流程图的操作306相对应。
[0009]图2D示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图，该阶段与图1流程图的操作108和图3流程图的操作308相对应。
[0010]图2Ε示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图，该阶段与图3流程图的操作308和310相对应。
[0011]图2F示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图，该阶段与图1流程图的操作110和图3流程图的操作314相对应。
[0012]图2G示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图，该阶段与图1流程图的操作112和图3流程图的操作316相对应。
[0013]图2Η示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图，该阶段与图1流程图的操作114和图3流程图的操作318相对应。
[0014]图21示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图，该阶段与图1流程图的操作116和图3流程图的操作320相对应。
[0015]图2J示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图。
[0016]图2K示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图，该阶段与图1流程图的操作118和图3流程图的操作322相对应。
[0017]图2L示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中的一个阶段的剖视图。
[0018]图3示出了根据本发明实施例的形成背接触太阳能电池触点的方法中的操作流程图。
【具体实施方式】
[0019]本文描述了工艺流程形成背接触太阳能电池触点的方法。在以下的描述中，示出了许多具体细节(例如，具体处理流程操作)以提供对本发明实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是在没有这些具体细节的情况下可实施本发明的实施例。在其他情况中，没有详细地描述熟知的技术，如平版印刷和图案化技术，以避免不必要地使本发明的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的表现并且未必按比例绘制。
[0020]本文公开了形成背接触太阳能电池触点的方法。在一个实施例中，方法包括在基板上形成薄介电层。在薄介电层上形成多晶硅层。在多晶硅层上形成并图案化固态P型掺杂剂源。通过图案化使多个固态P型掺杂剂源区域之间的多晶硅层区域暴露。在多晶硅层暴露区域和多个固态P型掺杂剂源区域上形成η型掺杂剂源层。形成η型掺杂剂源包括至少部分地将掺杂剂从η型掺杂剂源层驱入多晶硅层的暴露区域，以在多个固态ρ型掺杂剂源区域之间形成多个包含η型掺杂剂的多晶硅区域。加热基板，以在多个ρ型掺杂的多晶硅区域之中提供多个η型掺杂的多晶硅区域。
[0021]在另一个实施例中，方法还包括首先在基板上形成薄介电层。在薄介电层上形成多晶硅层。在多晶硅层上形成并图案化固态ρ型掺杂剂源。通过图案化使多个固态ρ型掺杂剂源区域之间的多晶硅层区域暴露。将基板装在反应室中，并在不将基板从反应室中取出的情况下，在多晶硅层的暴露区域上和多个固态Ρ型掺杂剂源区域上形成η型掺杂剂源层。另外，至少部分地将掺杂剂从η型掺杂剂源层驱入多晶硅层的暴露区域，以在多个固态Ρ型掺杂剂源区域之间形成多个包含η型掺杂剂的多晶硅区域。从反应室中取出基板。随后，加热基板，以在多个Ρ型掺杂的多晶硅区域之中提供多个η型掺杂的多晶硅区域。
[0022]可以用激光烧蚀形成穿过抗反射涂层(ARC)的孔或开口来进行背接触太阳能电池触点的形成，其中所述抗反射涂层在太阳能电池背面上的P型和η型掺杂区域阵列上形成。然后可以在开口中形成导电触点，如金属触点，从而提供与Ρ型和η型掺杂区域阵列的电耦合。然而，为了有利于快速可靠的激光烧蚀过程，可能有利的是确保Ρ型和η型掺杂区域上的总介电厚度较薄并在Ρ型和η型掺杂区域上相对一致。总介电厚度可以包括ARC层的厚度加上在P型和η型掺杂区域上形成的任何其他介电层的厚度，如固态掺杂剂源膜，如硼硅酸盐玻璃(BSG)和(如果使用的话)磷硅酸盐玻璃(PSG)。
[0023]根据本发明的实施例，用P0C13沉积操作取代使用PSG固态掺杂剂源进行的η型掺杂区域的掺杂操作，从而在与(V混合后形成Ρ 205层。对掺杂操作的这种修改可以减少形成Ρ型和η型掺杂区域阵列所需的总工艺操作数量，并可以有助于优化驱入过程，从而确保ρ型和η型掺杂区域上的总介电厚度较薄并在ρ型和η型掺杂区域上相对一致。此外，在一个实施例中，在处理工具的单个室中只通过单次引入处理室进行掺杂源沉积和至少部分驱入。
[0024]图1示出了根据本发明实施例的形成背接触太阳能电池触点的方法中的操作流程图100。图2A-2L示出了根据本发明实施例的背接触太阳能电池制造中与流程图100的操作相对应的多个阶段的剖视图。
[0025]参见流程图100的操作102和对应的图2Α，形成背接触太阳能电池触点的方法包括在基板200上形成薄介电层202。
[0026]在一个实施例中，薄介电层202由二氧化硅构成并具有5-50埃范围内的厚度。在一个实施例中，薄介电层202用作隧穿氧化层。在一个实施例中，基板200为整体单晶基板，如η型掺杂的单晶硅基板。然而，在可供选择的实施例中，基板200包括设置在整个太阳能电池基板上的多晶硅层。
[0027]参见流程图100的操作104和对应的图2Β，形成背接触太阳能电池触点的方法还包括在薄介电层202上形成多晶硅层204。应当理解，术语多晶硅层的使用旨在还涵盖可被称为无定形娃或α娃的材料。
[0028]参见流程图100的操作106和对应的图2C，形成背接触太阳能电池触点的方法还包括在多晶硅层204上形成并图案化固态ρ型掺杂剂源206。
[0029]在一个实施例中，通过图案化在多个固态ρ型掺杂剂源区域206之间暴露多晶硅层204的区域208，如图2C所示。在一个实施例中，形成并图案化固态ρ型掺杂剂源206包括形成并图案化硼硅酸盐玻璃(BSG)层。在一个具体的实施例中，形成的BSG层为均匀的毯层，然后通过平版印刷和蚀刻处理进行图案化。在另一个具体的实施例中，沉积的BSG层已经具有图案，因此，形成和图案化同时进行。在一个这样的实施例中，图案化的BSG层通过喷墨印刷法或丝网印刷法形成。应当理解，固态ρ型掺杂剂源为包含掺杂剂杂质原子的膜层并可以沉积在基板上方。这与离子注入法相对应。
[0030]参见流程图100的操作108和对应的图2D，形成背接触太阳能电池触点的方法还包括在多晶硅层204的暴露区域208上和多个固态ρ型掺杂剂源区域206上形成η型掺杂剂源层210。
[0031]在一个实施例中，参见图2Ε，该形成包括至少部分地将掺杂剂从η型掺杂剂源层210驱入多晶硅层204的暴露区域208，从而在多个固态ρ型掺杂剂源区域206之间形成多个包含η型掺杂剂的多晶硅区域212。在一个实施例中，再次参见图2Ε，形成η型掺杂剂源层210还包括至少部分地将掺杂剂从多个固态ρ型掺杂剂源区域206驱入多晶硅层204