使用自对准注入和封盖制造太阳能电池发射极区的制作方法_4

文档序号:9872570阅读:来源:国知局
位508,以用于穿过模板掩模504在基板506上方注入掺杂物杂质原子(例如,硼或磷)。包括了第三工位510,以用于穿过模板掩模504在基板506上方形成封盖层。内嵌式工艺装置500的其他方面可包括晶片输入区512以及掩模移除和晶片输出区514。
[0057]在一个实施例中,模板掩模504和基板506至少一起移动穿过第二工位508和第三工位510。穿过内嵌式工艺装置500的晶片流动方向以箭头550示出。参见图5B,在一个实施例中,内嵌式工艺装置500使得能够穿过模板掩模504在基板506的硅层507区域上进行注入和封盖。注入区507A和封盖层509自对准,因为封盖层在与用来进行注入的相同位置使用相同掩模而形成。在一个实施例中,第一工位502用于将模板掩模504对准为接触或紧邻基板506。在一个实施例中,第二工位508包括离子注入室或等离子体浸渍注入室。在一个实施例中,第三工位510包括沉积室,诸如但不限于低压化学气相沉积(LPCVD)室、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)室、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)室或物理气相沉积(PVD)室。
[0058]在可供选择的实施例中,可使用对于硅基板可能具污染性的其他模板掩模,只要不在掩模和基板之间产生接触即可。例如,可使用石墨模板掩模。此外,在其他实施例中,模板掩模不随基板移动。作为两个替代形式的例子,图6A示意性地示出了根据本公开的实施例的图案化注入的内嵌式平台的剖视图,该图案化注入涉及移动晶片和固定模板掩模。图6B示出了根据本公开的实施例的图6A装置中穿过石墨接近掩模的注入序列。参见图6A,内嵌式平台600包括晶片输入区602、注入源604(例如,离子注入或等离子体浸渍)和输出区606。将固定模板掩模608,诸如固定石墨掩模,保持为邻近但不接触基板610以提供注入基板 612。
[0059]如结合图4简述,在一个实施例中,掩模完整性可偏向于具有减小的指状物尺寸的太阳能电池设计,例如,针对具有薄晶片接触金属的叉指背接触电极(IBC)太阳能电池。图7A以例子的形式提供,示出了根据本公开的实施例的IBC太阳能电池700A的背面的平面图,该太阳能电池具有相邻的“短指”多母线布局。图7B示出了根据本公开的实施例的IBC太阳能电池700B的背面的平面图,该太阳能电池具有铜(Cu)或铝(Al)的金属箔底板。图7C示出了根据本公开的实施例的IBC太阳能电池700C的背面的平面图,该太阳能电池具有用焊料、导电粘合剂或通过激光点焊(如,Al至Al)附接的多个接触点750。
[0060]总之,虽然上文具体描述了某些材料,但对于仍然在本发明实施例的精神和范围内的其他此类实施例,一些材料可易于被其他材料取代。例如,在一个实施例中,可使用不同材料的基板,诸如II1-V族材料的基板,来代替硅基板。此外,应当理解,在具体描述N+型掺杂和P+型掺杂的情况下,设想的其他实施例包括相反的导电类型,分别为例如P+型掺杂和N+型掺杂。
[0061]—般来讲,可实施本文所述的实施例以为制造高效率IBC型太阳能电池提供较低成本的高通量离子注入平台。具体实施例可提供用于穿过单个Si触点模板掩模生成自对准注入和封盖层的有利方法。此外,为了确保将注入区域和封盖膜自动自对准,Si模板掩模与自动应用介电封盖膜的某种工艺的组合可解决成本、污染、寿命和清洁/重复使用问题中的多个问题,而这些问题通常限制了注入技术在太阳能电池制造中的应用。除了提供自对准顶盖用作沟槽移除的蚀刻掩模之外,不破坏真空的封盖膜的沉积可减少通过空气氧化的注入区衰减。对于掺入了多晶硅或非晶硅(例如,a_S1:H)衍生发射极的太阳能电池的制造而言,实施例可为特别可用的。
[0062]因此,已公开了使用自对准注入和封盖制造太阳能电池发射极区的方法,以及所得太阳能电池。
[0063]尽管上面已经描述了具体实施例,但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施例,这些实施例也并非旨在限制本公开的范围。在本公开中所提供的特征的例子除非另有说明否则旨在为说明性的而非限制性的。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。
[0064]本公开的范围包括本文所公开的任何特征或特征组合(明示或暗示),或其任何概括,不管它是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此,可以在本申请(或对其要求优先权的申请)的审查过程期间对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地讲,参考所附权利要求书,来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合,以及来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合,而不仅限于所附权利要求中所枚举的特定的组合。
[0065]在一个实施例中,制造太阳能电池的发射极区的方法涉及在基板上方形成硅层。方法还涉及穿过模板掩模将掺杂物杂质原子注入硅层中,以形成硅层的具有相邻未注入区的注入区。方法还涉及穿过模板掩模在硅层的注入区上并与该注入区实质对准形成封盖层。方法还涉及移除硅层的未注入区,其中在移除期间,封盖层对硅层的注入区加以保护。方法还涉及对硅层的注入区进行退火,以形成掺杂多晶硅发射极区。
[0066]在一个实施例中,所述穿过模板掩模的注入涉及穿过硅模板掩模进行注入,并且硅模板掩模布置在硅层之上或紧邻硅层。
[0067]在一个实施例中,封盖层的注入和形成在内嵌式工艺装置中进行,其中模板掩模和基板一起移动穿过内嵌式工艺装置。
[0068]在一个实施例中,封盖层的注入和形成使用固定石墨模板掩模进行。
[0069]在一个实施例中,形成封盖层涉及使用选自低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)和物理气相沉积(PVD)的沉积技术。
[0070]在一个实施例中,形成封盖层涉及大约在25_400°C范围内的温度下进行沉积。
[0071]在一个实施例中,形成封盖层涉及形成选自二氧化硅(S12)、氮化硅(SiN)和氧氮化硅(S1N)的材料。
[0072]在一个实施例中,方法还涉及移除封盖层,并且在掺杂多晶硅发射极区上形成导电触点。
[0073]在一个实施例中,移除硅层的未注入区涉及使用基于氢氧化物的湿法蚀刻工艺,并且移除封盖层涉及使用基于HF的湿法蚀刻工艺。
[0074]在一个实施例中,方法还涉及在掺杂多晶硅发射极区上形成导电触点,所述导电触点包括封盖层的至少一部分。
[0075]在一个实施例中,封盖层涉及形成选自钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)或钨(W)、镍(Ni)和钴(Co)的金属。
[0076]在一个实施例中,制造太阳能电池的交替N型发射极区和P型发射极区的方法涉及在设置于单晶硅基板上的薄氧化物层上形成多晶硅层。方法还涉及穿过第一模板掩模将第一导电类型的掺杂物杂质原子注入多晶硅层中,以形成邻近未注入区的多晶硅层的第一注入区。方法还涉及穿过第一模板掩模在多晶硅层的第一注入区上并与该注入区实质对准形成第一封盖层。方法还涉及穿过第二模板掩模将第二相反导电类型的掺杂物杂质原子注入多晶硅层的未注入区的部分中,以形成多晶硅层的第二注入区并产生剩余未注入区。方法还涉及穿过第二模板掩模在多晶硅层的第二注入区上并与该第二注入区实质对准形成第二封盖层。方法还涉及移除多晶硅层的剩余未注入区,其中在移除期间,所述第一封盖层和所述第二封盖层分别保护多晶硅层的第一注入区和第二注入区。方法还涉及对多晶硅层的第一注入区和第二注入区进行退火,以形成掺杂多晶硅发射极区。
[0077]在一个实施例中,穿过第一模板掩模和第二模板掩模的所述注入涉及穿过硅模板掩模进行注入,并且所述第一硅模板掩模和所述第二硅模板掩模随后布置在多晶硅层之上或紧邻多晶硅层。
[0078]在一个实施例中,第一封盖层和第二封盖层的注入和形成在一个或多个内嵌式工艺装置中进行,其中第一模板掩模和第二模板掩模中的一者和单晶硅基板一起移动穿过一个或多个内嵌式工艺装置。
[0079]在一个实施例中,第一封盖层的注入和形成使用第一固定石墨模板掩模进行,并且其中第
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