太阳能电池标记方法和太阳能电池的制作方法

专利名称：太阳能电池标记方法和太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池标记方法和太阳能电池。
背景技术：
EP 1 089 346 A2中公布了 一种太阳能电池标记方法，为了生产出具有一个 活跃区域的太阳能电池，首先准备一块带有一个基底面的基底，随即利用激光 照射在基底表面内制出至少一个凹坑。数量为至少一个的凹坑构成了用来标记 太阳能电池的标记，凹坑的制造在执行太阳能电池制造过程之前、或在此过程 中完成。但这种太阳能电池标记方法是专为所谓的"薄膜太阳能模块"的应用 而优化设计的。薄膜太阳能模块包括若干个串联为一个整体的薄膜太阳能电 池。这些薄膜太阳能电池被沉积到一块玻璃板结构的基底上。为了使通过激光 照射而刻入的标记不会对薄膜太阳能电池的功能方式造成损害，标记被定位在 玻璃板的边缘区域内，该区域在太阳能模块的电流生成中不会起到作用。
但由于这些边缘区域在太阳能电池的电流生成中不起作用，因此应当尽可 能将其设计得很小。

发明内容
本发明所需解决的任务在于，提供一种简单的太阳能电池标记工艺，该方 法能够使在电流生成中不起作用的边缘区域得以最小化。
本发明中含有如下创新设计基底被设计为带有 一个晶片表面的半导体晶 片结构；标记被定位在晶片表面上，且位于由半导体晶片构成的太阳能电池的
活跃区域内。
由于被用来作为基底的是半导体晶片，基底表面生成的太阳能电池活跃区 域被最大化，直至抵达基底边缘。生产半导体晶片太阳能电池时所采用的不同
于薄膜太阳能模块的流程步骤，使标记在太阳能电池活跃区域内的定位成为可 能，此时标记的形式为一种被装入晶片表面的、通过激光照射而生成的凹坑。 在生产半导体晶片太阳能电池的过程中，无论标记是在流程的哪一阶段被 装入晶片表面，均可以通过读取标记而对生产过程进行不同行程距离的回溯跟踪。
可作为半导体晶片的有多晶或单晶材料，尤其是天然硅，但同样也可使用
锗和其他众所周知的半导体材料。采用一种通过"String Ribbon"工艺而制造 出的半导体晶片也是可行的。
标记的读取首选从太阳能电池的制造流程的末端进行，但在流程的单个步 骤之间也可进行。也同样可以在对太阳能电池再加工(例如制造太阳能模块) 的过程中进行。排列在太阳能模块中的太阳能电池，其活跃区域具有一种定位 方向，因此射入的光线可以尽可能好地抵达这些区域。同时确保实现了以下的 附加效应，即通过凭借光学视频发生器工作的读取装置，可以使每个太阳能 模块中的太阳能电池的标记被轻易读出。这使得在整个产品寿命期间对太阳能 模块中的太阳能电池进行长时跟踪成为可能。
这种方法同时针对两种情形，其一是在一个半导体晶片上仅制造出 一个单 独的太阳能电池，其二是在一个半导体晶片上制造出多个太阳能电池。在制造 出多个太阳能电池的情况下可以生成一个或多个标记。
生成数量为至少一个的凹坑时，其深度最好能达到以下程度，即所形成 的标记在整个生产流程完成之后也可通过一台光电子读取装置读出。由此，通 过同一个凹坑，可以对半导体晶片太阳能电池的整个生产过程加以跟踪。例如， 制造时的流程步骤可以是通过层沉积方法将材料涂装到晶片表面，也可以通过 蚀刻的形式，将材料从晶片表面去除。对凹坑深度的选择取决于厚度(沉积与 蚀刻时的层厚度)和材料变化的各向同性，同时还须考虑到所应用的激光装置 方面的要求。
此工艺有一种特别有利的子方案，在生成至少一个凹坑之后安排一个蚀刻 步骤，使晶片表面处在凹坑范围内的、受到能量引入影响的区域被完全去除。 在生成凹坑时，晶片表面区域内半导体材料的微结构会受到能量引入的影响， 这一点特别会对太阳能电池的一个重要功能因素一一载流子的寿命造成影响。
通过将受到能量引入影响的晶片表面区域去除的方式，可以避免因激光照射的 能量引入而对太阳能电池造成损害。
用以去除受能量引入影响的区域的蚀刻步骤首选为如下设计对凹坑范围
内的晶片表面采用高于外部的蚀刻率。这样会进一 步加强晶片表面内凹坑的特征。
通过湿法化学抛光或干蚀、尤其是离子蚀刻方法来完成蚀刻步骤是有利的 方式。在此可应用诸多加工工艺(例如微系统技术中常见的加工工艺)来实现 对晶片表面有控制的加工。
制造工艺的一个特别有利的子方案具有如下设计通过蚀刻步骤，加装了 标记的晶片表面被另外加以组织化。通过组织化与去除受能量引入影响的区域 二者的两相结合，可使此制造工艺的应用更为经济。
此工艺的首选设计形式具有如下特点，即通过激光除离方法生成深度大 于8pm、首选大于12pm的凹坑，其中尤其以介于15pm至30)am之间为佳。
与以上所提到的有关凹坑深度的参数相关联的是，在生成凹坑时，当数量 为至少一个的凹坑的深度与直径的尺寸比例大于1: 12、首选大于1: IO时为 有利的方式，且这一比例以介于l: 7至1: 3之间为最佳。当凹坑不具有圓形 轮廓时，本发明意义上的直径特征应被理解为与凹坑边缘区域相对的最小间 距。通过以上提到的尺寸比例，确保了制造半导体晶片太阳能电池时,在所有 流程步骤的完成过程中和结束之后，标记均可以被当今常见的标记用激光装置 一一例如用于光学字符识别(OCR)的光电子扫描4义一一准确读取。
当采用了由多个凹坑构成标记的方式时，单个凹坑相互间的间距是一个重 要的方面。沿两个相邻凹坑的最小间距的方向通常延伸有一个隔片，该隔片使 两个凹坑相互隔离。为了达到读取标记时所必要的对比度，需要一个足够的隔 片宽度。生成凹坑时，应使相邻的凹坑具有大约20pm至30|am的最小间距。 同时应兼顾到为了将受激光照射影响的区域去除，通过各向同性蚀刻步骤而 生成的凹坑其间距还应进一步减小。如蚀刻步骤采取了与此相反的各向异性方 式，则两个凹坑相互间的间距大体保持相同的数值。
在一种优先选择的太阳能电池标记工艺中，太阳能电池的生产流程包括以 下几个步骤在加装了标记的晶片表面生成一个大面积的p-n过渡部分，例如
可通过掺杂材料、尤其是磷的热扩散方式来完成此步骤；使一个抗反射层沉积 到加装了标记的晶片表面，例如由氮化硅或二氧化4^构成的薄膜形式；在装有 标记、具有活跃区的晶片表面涂覆上含有金属的膏剂并加以干燥和、》段:晓，形成 带有印制导线的金属电极栅(前栅)。很明显，与上述实施例有所出入的制造 p-n过渡部分或电极栅的其他实施例也具有可行性。因此，在一个半导体晶片 上也可以形成若干个p-n过渡部分，不使用丝网印刷工艺，而是通过一种随后 加以层结构化的层沉积工艺来形成电极栅。
对于以上提到的工艺，应优先选择印制导线与标记之间相隔有 一定间距的 结构安排方式。通过这种方式，避免了在制作印制导线时，由于晶片表面存在 的凹坑而使印制导线的导电性受到损害的现象。
该工艺的另外一个有利的子方案中，对印制导线这一方面做有如下安排 印制导线相互之间等距排列。
标记工艺的另外一种子方案对印制导线的排列规定如下标记被安排在半 导体晶片的中心；印制导线的排列方式为第一条位于中心的印制导线从晶片 表面的一侧开始向标记延伸，第二条位于中心的印制导线从晶片表面相对的一 侧向标记延伸，其中第 一条中心印制导线和第二条中心印制导线在与标记的一 个接触点之前向相反的方向弯折，并分别通向相邻的印制导线。通过这种方式， 标记被定位于太阳能电池活的跃区中，其尺寸要宽于两条相邻印制导线之间的 最大间距。
由多个凹坑构成的标记首选具有如下结构方式，即标记被设计为一个数 据矩阵编码或一个条形码的形式。原则上凹坑可以具有任意形状，例如点状或 条状。通过这种方式，经过实践检验的标记系统可以被用于半导体晶片太阳能 电池。所生成的标记首选为14xl4数据矩阵码，其棱长大致为2mm x 2mm。
作为另选或叠加的方案，所生成的标记可以是一种可借助OCR方法读出 的序列码，它包括由多个数字和/或字母组成的符号，符号被设计为具有大约1 厘米的高度。
标记工艺的一种优先选择的子方案为，在晶片表面生成多个标记。通过这 种方式，半导体晶片可以例如在不同的流程阶段被装入不同的信息。
根据本发明的设计安排，太阳能电池由一个带有晶片表面的的半导体晶片
制成，在太阳能电池活跃区范围内的晶片表面中形成有标记。
太阳能电池由一个半导体晶片作为基底构造而成，通过这种方式，在基底 表面上生成的太阳能电池活跃区可以最大化至抵达基底边缘。与制造薄膜太阳 能模块相比，在制造半导体太阳能电池时不同的流程步骤使标记在太阳能活跃 区内的定位成为可能，其中标记由至少一个装入晶片表面的、通过激光照射而 生成的凹坑构成。
太阳能电池首选包括至少一个凹坑，凹坑具有一定深度，使得凹坑构成的 标记即使在整个太阳能电池生产过程完成之后也可通过一台光电子读取装置 而读出，从而可利用同一个凹坑对半导体晶片太阳能电池的整个生产流程加以
跟踪。生产流程的步骤可以是把材料装到晶片表面，例如层沉积方法；也可以 是将材料从晶片表面除离，例如蚀刻方法。所形成的凹坑的深度取决于厚度(沉 积和蚀刻时的层厚度)以及材料变化的异向各性，并须兼顾所使用的激光装置 方面的要求。
太阳能电池首选具有如下结构方式，即在数量为至少一个的凹坑内部， 相邻区域具有一个多晶或单晶微结构，该结构大体上不会受到激光能量引入的 影响。在生成凹坑时，晶片表面范围内半导体材料的微结构会受到能量引入的 影响。特别是作为太阳能电池一个重要功能因素的载流子的寿命将会受到影 响。通过将晶体表面上受到能量引入影响的区域加以除离，位于数量为至少一 个的凹坑内部的相邻区域呈现为多晶或单晶半导体结构，此结构将不会受到由 激光照射而导致的能量引入的影响。通过这种方式，太阳能电池的功能便不会 由于激光照射的能量引入而受到损害。
在太阳能电池的一个首选子方案中做有如下安排位于数量为至少一个的 凹坑内部的晶片表面被加以组织化。通过組织化处理，能够以通常方式对太阳 能电池的效率加以提高。
一种有利的设计为，太阳能电池至少含有一个深度大于8pm(首选大于 12(am、以介于15pm至30iam为最佳)的凹坑。此外，与凹坑的深度相关联的、 太阳能电池的有利设计是，将凹坑设计为如下形式数量为至少一个的凹坑的 深度与直径的尺寸比例大于1: 12，首选大于1: 10,且以介于1: 7到1: 3 之间为最佳。通过这种方式确保了以下一点，即制造半导体晶片太阳能电池
时，在所有流程步骤的完成过程中和结束之后，标记均可以被当今常见的标记 用激光装置(例如用于OCR的光电子扫描仪)准确读取。
另外一个重要方面是由多个凹坑构成标识时单个凹坑相互的间^巨。沿两个 相邻凹坑之间的最小间距的方向通常延伸有一个隔片，该隔片将两个凹坑相互 隔开。为了达到读取标记时所必需的对比度，需要有一个足够的隔片宽度。相
邻凹坑的最小间距应为大约20(am至30(im。
在太阳能电池的一个优先选择的实施形式中，朝向半导体晶片的标记一侧 含有一个大面积的p-n过渡部分，在装有标记的晶片表面上含有一个抗反射层， 在具有活跃区的、装有标记的晶片表面上含有一个金属电极栅(前栅)，该电 极栅上带有多条印制导线，这些印制导线的走向与标记之间存在间隔。特别是 在半导体晶片上p-n过渡部分的成型和定位方面，存在若干子方案，在此不做 深入描述。
一例方案为单独一个太阳能电池带有一个标记，标记的形式为排列在太 阳能活跃区正面中心的数据矩阵码。太阳能电池的前栅因此可以如下设计由 在太阳能中部区域延伸的前柵印制导线环绕该数据矩阵码标记。
太阳能电池的上述优先选择的实施形式还具有一个子方案，其中做有如下 安排标记被安装在半导体晶片的中心，印制导线的排列方式为，第一条中心 印制导线从半导体晶片的一侧出发向标记延伸，第二条中心印制导线A/v半导体 晶片的相对另 一侧出发朝向标记延伸，其中第 一条中心印制导线和第二条中心 印制导线在与标记接触的一个点之前向相反的方向弯折，分别通向相邻的印制 导线。通过这种方式，在太阳能活跃区内也可安排标记，且标记的尺寸要宽于 两条相邻印制导线之间的最大间距。
太阳能的标记首选由多个凹坑构成，并且具有序列码、数据矩阵码或条码 的形式。通过这种方式，现有技术水平下常用的各种具有优、缺点的标记系统 均可用于半导体晶片太阳能电池。
在太阳能电池的一个有利的子方案中设计如下标记被做成Mx 14数据 矩阵码，其棱长大体为2mmx2mm.作为另选方案或叠加方案的是，标记被 做成通过一台光电子读取装置可被读取的序列码，它包括由多个数字和/或字 母组成的符号，符号被设计为具有大约l厘米的高度。
在太阳能电池的另外一个子方案中，晶片表面做有多个标记，通过这种方 法，各自具有优、缺点的不同标记系统可被结合用于太阳能电池的晶片。
此外，通过对标记的尺寸设计还兼顾到以下事实情况，即做标记和读取 标记所需耗用的时间不会导致生产太阳能电池时生产量的下降。在制造和读取 方面，应将标记设计为与太阳能电池流水线生产设备常用的循环工作时间1.5 秒相匹配。这一点既适用于太阳能电池标记工艺，也适用于装有标记的太阳能 电池。


图1为太阳能电池第一例实施形式中活跃区5的一个剖面； 图2为太阳能电池第二例实施形式中活跃区5的一个与图1相比放大显示 的剖面；
图3a为通过一个尚未加工的半导体晶片表面上三个相邻排列的凹坑21的 剖面草图(非准确比例)；
图3b为图3a所示的三个相邻凹坑21在经过一个蚀刻步骤后的图示；
图3c为图3b所示的三个相邻凹坑21在经过为形成一个p-n过渡区而完 成的掺杂材料扩散步骤后的图示；
图3d为图2中的三个相邻凹坑21沿切线IIId-IIId的剖面草图(非准确比
例)；
图4为图1至图3d所示生产太阳能电池的工艺步骤的草图。
具体实施例方式
图1为太阳能电池1的活跃区5的一个剖面图。太阳能电池1具有一个安 装在晶片表面活跃区5内的数据矩阵码标记2，该标记由一个单独的凹坑21 组成。太阳能电池l由一个多晶或单晶的硅晶片制成，在太阳能电池l正式的 生产流程开始之前，已通过激光除离方法在硅晶片中生成了凹坑21.数据矩阵 码形式的标记2具有数个相邻的凹坑21，这些凹坑分别呈点状，并被安排在 一个二维循环矩阵结构中。单个的凹坑21在此构成了数据矩阵码的单个片段， 即信息单位。
此外，在数据矩阵码形式的标记2的下方，还安排有一个标记，该标记的
形式为被装入太阳能电池l晶片表面的序列码3，序列码3同样被装在太阳能 电池1活跃区5的范围内。在本实施例中，通过凹坑31的结合构成了凄t字形 式的序列码3。但也可任意结合数字和任意语言的字母作为应用方案。与形成 数据矩阵码标记2的凹坑21相同，构成序列码3的凹坑31也是通过;敫光除离 方法，在太阳能电池1正式的生产流程开始之前，在未加工的硅晶片中的某一 位置上生成的，该位置位于待制造完成的太阳能电池1的活跃区5内。序列码 3由一列相邻排列的凹坑31组成，这些凹坑分别具有数字的形式。凹^亢31首 选具有如下设计形式，即通过一台OCR读取装置(例如光电子仪器)可将 凹坑自动读出。此类OCR标记通常可以具有通过人工或机器可读取的、任意 符码构成的序列，例如字母或数字。
此外，太阳能电池1在其活跃区5内还具有印制导线4、 4a、 4b、 41a、 41b;印制导线4a、 4b、 41a、 41b大体上相互间等距排列且走向平行，用于与 太阳能电池1进行接触，并构成一个所谓的前栅电极。图1所示的实施例当中， 印制导线4a、 4b、 41a、 41b在矩阵码标记2范围内具有如下排列形式印制 导线与标记2之间具有一个充分的间距。在本实施例中，矩阵码标记2位于太 阳能电池1活跃区5的中心，覆盖大约2x2mmA2的面积。41a和41b这两条 印制导线穿过太阳能电池1活跃区5的中心，并通向矩阵码标记2，在矩阵码 标记2之前向下方或向上方即相反方向弯折，最终分别通向相邻的印制导线 4a、 4b.通过这种方式，可以与矩阵码标记2保持一个充分的间距，甚至当标 记2、 3的延伸范围超出两条相邻印制导线4的间距时，也可保持充分间距。
图2所示为第二例实施形式中太阳能电池1活跃区5的剖面图，与图1 相比呈放大显示。该太阳能电池的活跃区带有一个矩阵码标记2和一个序列码 3,后者同样被制成OCR标记，同时标记2、 3被安排在两条相邻的印制导线 4之间。矩阵码标记2由多个点状凹坑21组成，这些凹坑被装入太阳能电池1 晶片表面上的活跃区5内，共同构成了矩阵码形式的标记2，序列码3具有少 数几个由数字构成的凹坑31,这些凹坑分别通过一个与构成矩阵码标记2的 凹坑21相比面积较大的相应空隙而在太阳能电池1晶片表面上的活跃区5内 成型。
矩阵码标记2和序列码3 二者均在制造太阳能电池1的半导体晶片正式的 生产流程开始之前通过激光作用而在晶片表面生成。原则上，选择在太阳能电
池1的生产流程中间 一个较后的时间点来生成标记2、 3也可行。无论标记是 在生产流程中的何时被制造而成，通过标记2、 3在太阳能电池1活跃区5内 的定位均保证了以下一点，即甚至在太阳能电池1被装入一个太阳能模块之 后，标记也可被准确和轻易地读出。
在太能电池1的生产流程中，标记愈早地被装入晶片表面，为凹坑21、 31规定一个足够的深度和充分的直径这一点则愈加重要。其原因在于随后 的生产工序，例如蚀刻和沉积步骤等，将会改变凹坑21、 31的深度、直径和 表面光学特性，从而使标记2、 3的光学对比度受到影响，而该对比度对于读 取标记具有关键意义。
根据流程步骤的具体设计方式的不同，生成了单个的点状凹坑21或构成 序列码3的凹坑31,凹坑所具有的深度使其即使在随后制造太阳能电池的流 程步骤中也不会遭到破坏，或不会受到严重损害，这即意味着仍旧可通过机器 (例如一台用于OCR标记的光电子装置)将其读出。
以下将对在太阳能电池生产流程一一例如图3a至图3d所示的制造太阳能 电池1的流程步骤——开始时优先选择的标记措施进行说明，
图3a所示为一个并非依照实际比例而作的剖面草图，该剖面经过一个未 经加工的半导体晶片表面上的三个位置相邻的凹坑21，这几个相邻的凹坑21 分别通过具有隔片宽度S的隔片而相互间隔。在隔片上可辨别出由切割半导体 晶片而引起的粗糙度。在三个凹坑21的区域内，形成了平滑的晶片表面。其 原因在于，在激光烧蚀过程中，这些区域内的半导体材料的微结构由于能量引 入而发生了变化，但尚未汽化或直接升华。激光照射被关闭之后，晶片表面留 下了由于能量引入而导致其微结构发生了改变的半导体材料。与未受到干扰的 半导体微晶体结构相反的是，凹坑内留下了一个受到能量引入影响的区域11
(热影响区)。通过激光照射的脉冲能量、脉冲长度和强度特征，以及所釆用 的照射时长这些参数，可以对凹坑21的宽度W和深度C进行控制。通过这 些参数，受到能量引入影响的区域11的深度Z也随之受到影响。在凹坑侧翼 区域内，随着脉沖强度沿侧向下降，深度Z也相应减小。
由于受到激光照射方式等能量引入影响，所具有的微晶结构因或^皮破坏或 未被破坏，半导体具有不同的载流子寿命，因此一个以多晶或单晶半导体晶片 作为基础的太阳能电池，其物理参数会受到来自受能量引入影响的区域11的 负面影响。基于这一原因，首选通过一个随后进行的蚀刻步骤将受到能量引入 影响的区域11加以除离。
图3b所示为图3a中物体经过一个异向各性蚀刻步骤(例如湿法化学蚀刻) 后的效果。通过选择蚀刻剂的浓度、温度和作用时间，可以调节出所需的蚀刻 深度E,从而有控制地将半导体材料去除。可以看出，被蚀刻出的隔片宽度 S、与隔片宽度S相比所减小的部分大约为蚀刻深度E的两倍；相应地，被蚀刻 出的凹坑宽度W、所增长的部分为蚀刻深度E的两倍。基于异向各性蚀刻的特 性，凹坑的深度C大体保持一致。基于以上原因，还可将蚀刻深度做进一步 调节，使图3a中处于凹坑21范围内的、受到能量引入影响的区域11被完全 除离。
还可另外或同时加以湿法化学抛光，通过这种有利的方式可以对蚀刻步骤 加以构造，使晶体表面获得一种所谓的紋理组织。在此涉及到的是凹坑状或针 状的结构，其直径或间距在亚微米和微米范围内，其深度可以是若干微米。
所期望实现的表面和临界面的紋理组织，在太阳能电池中是常见和普遍 的。精细的紋理结构导致到达表面的光被多次反射，从而使更多的光被结合， 即所结合的光被更长时间地"捕捉"进吸收结构当中。通过这种方式，最终使 太阳能电池的效率得以提高。
图3c为出自图3b的剖面图。图中所示的半导体晶片的表面内，被装入了 一种用来生成p-n过渡部分的掺杂材料。整个表面上的掺杂深度D平均为0.5 pm,作为掺杂材料的磷通过热效应方式渗入一个p型导电的半导体晶片表面。 通过这种方式，形成了一个薄膜形状的n型导电掺杂区12。
图3d最终显示了通过三个相邻排列的凹坑21的、沿图2中切线IIIb-IIIb 的剖面草图(非准确比例)。与图3 c中所示不同的是，此图中还另外出现了 一个由氮化硅构成的抗反射层13，该反射层被沉积到半导体晶片的整个表面 上。
市场上可购得的Nd: YAG激光标记系统适用于凹坑21的生成。通过此系
统，可以在波长为1064 nm、脉沖持续时间为20 ns到50 ns、激光平均功率为 5W到30W的条件下，取得良好的半导体晶片标记结果。
如果通过后续的流程步骤对开始时被装入一个太阳能电池未来的活跃区 内的标记进行加工，则必须兼顾到以下一点，即尺寸和表面光学特性由此而 产生变化之后，被加工的凹坑是否适合于标记的读取。
原则上，当一个安装在活跃区内的标记被照亮时，太阳能电池的活i 夭区受 制于系统的、对可见光的高吸收率，本身会对该标记的高对比度显示产生抵制 作用。事实证明，形成宽度明显大于深度的凹坑这一点是必要的。在深度为 10至30i^m、优先选择20nm的情况下，选择100 jam作为直径被证明是适于 随后的蚀刻工序的。随后的蚀刻步骤的蚀刻深度E为5 因此通过符合上 述参数的激光脉沖的能量引入而生成的形态方面受到影响区域11 -故完全去 除。
另一个重要的方面是单个凹坑21、 31相互的间距。例如图3a中所示凹坑 21之间的宽度为S的隔片，以及图3b中所示被蚀刻的宽度为S、的隔片，对于 读取时标记2、 3的对比度具有重要意义。对于上文描述的、底面形状为圆形 的相邻凹坑21的子方案，隔片宽度S应大约为30 jam.通过蚀刻步骤，隔片 宽度的缩减部分大致等于蚀刻深度E的二倍，因此剩余了大约20 pm的被蚀 刻隔片宽度。
图4中结合一个过程图反映出了生产太阳能电池的整个标准流程的概况， 在图3a至图3d中以剖面形式对该过程进行了说明。
生产太阳能电池时所进行的第一个步骤，包括在分装设备A上对半导体 晶片进行初次分类，以便为每个晶片进入随后的工序做好准备。对即将由晶片 制成的太阳能电池所进行的激光标记，在分类(子方案Al)前进行，或在分 装设备A上所完成的初次分类之后进行(子方案A2)。相应的放大图在图3a 中有所展示。在任何情况下，晶片都会在第一个真正的生产步骤一一锯痕蚀刻 B——开始之前纟皮加以标记，且标记被定位在通过此种方式而制成的太阳能电 池的活^^区内。
图3b中所示的锯痕蚀刻B可以包含一个湿法化学抛光过程，在此过程中， 晶片正面或背面的材料被除去。由于对太阳能电池进行激光标记时釆取了如前
所述的实施方法，因此并不会使所做标记受到湿法化学抛光工序的破坏或严重 损害。在此工艺以及由此而制成的太阳能电池的一个首选子方案中，做有如下
安排通过锯痕蚀刻B这一蚀刻步骤，将图3a所示位于凹坑21内的、受到 能量引入影响的区域ll去除。
在第一个正式的流程步骤B开始之前，太阳能电池的标记在分装设备上 被加以读取，以便对太阳能电池进行识别。如果初次读取在完成标记过程后立 即进行，对激光标记单位进行功能检测也是可能的。
随后在流程步骤C至F中完成晶片的正式生产流程。通过热效应方式的 磷扩散B,生成了一个n型掺杂层，并在p型导电的半导体晶片表面产生出一 个大面积的n-p过渡部分(参见图3c)。在扩散步骤B完成之后， 一个形式为 SiN涂层D的抗反射层被沉积到晶片表面。在这一 SiN涂层上，使用含有金属 的银膏进行丝网印刷E,其目的尤其是要形成前栅电极，借助火焰炉F中的热 处理，穿过抗反射层D直至n型掺杂的半导体材料层的接触部分，该前栅电 极被"烧透"。在这一工序完成后，太阳能电池的生产流程完全结束。
为进行质量控制，随后在测试器G中对标记再次进行读if又，以便对所制 成的太阳能电池的功能进行测试，通过这一过程，能够将制造出的太阳能电池 按照测试器测出的数据进行分类。同时可以将标记无法读出的太阳能电池自动 分拣淘汰。随后依照明确定义的性能特征将太阳能电池分类为不同的质量级 别。
当然也可以在流程当中，即两个生产工序之间，对少数太阳能电池的标记 进行读取。通过此种方式，可以实现对整个生产流程进行简单而严密的反向跟 ^宗禾口"i己^。
须强调的是，本发明并不限于在此给出的示范流程。本发明也同时涵盖其 他多个生产流程，这些生产流程均采用了独立的工艺权项内容。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种太阳能电池标记工艺，含有如下工序准备一个带有一个基底表面的基底，用于制造具有一个活跃区(5)的太阳能电池(1)；运用激光照射在基底表面上生成至少一个凹坑(21、31)，数量为至少一个的凹坑(21、31)构成用来标识太阳能电池(1)的标记(2、3)，凹坑(21、31)的生成在太阳能电池的生产流程开始之前进行，或在此过程中进行，其特征在于基底由带有一个晶片表面的半导体晶片构成，晶片表面上的标记(2、3)被以如下方式定位，即标记(2、3)位于由半导体晶片构成的太阳能电池(1)的活跃区(5)内。
2. 如权利要求1所述的太阳能电池标记工艺，其特征在于，所生成的数 量为至少一个的凹坑(21、 31)具有一定深度，使由凹坑形成的标记(2、 3) 即使在整个生产流程完成之后也可通过一台光电子读取装置读出。
3. 如权利要求1或2所述的太阳能电池标记工艺，其特征在于在生成 至少一个凹坑(21、 31)之后，安排有一个蚀刻步骤，该步骤使处于凹坑(21、 31)范围的，晶片表面上受到能量引入影响的活跃区(11)被完全去除。
4. 如权利要求3所述的太阳能电池标记工艺，其特征在于所安排的蚀 刻步骤具有如下设计，即采用高于外部的蚀刻率对处于凹坑范围内的晶片表面 进行蚀刻。
5. 如权利要求3或4所述的太阳能电池标记工艺，其特征在于以湿法 化学抛光或干蚀的形式来执行蚀刻步骤。
6. 如权利要求5所述的太阳能电池标记工艺，其特征在于通过蚀刻步 骤，另外使加装有标记(2、 3)的晶片表面形成紋理结构。
7. 如权利要求1至6中任意一项所述的太阳能电池标记工艺，其特征在 于通过激光除离方法生成数量为至少一个的凹坑(21、31 ),其深度大于8 )im。
8. 如权利要求1至6中任意一项所述的太阳能电池标记工艺，其特征在 于在生成凹坑(21、 31 )时，数量为至少一个的凹坑(21、 31 )其深度与直径的尺寸比例大于1: 12。
9. 如权利要求1至6中任意一项所述的太阳能电池标记工艺，其特征在 于，太阳能电池的生产流程包括以下步骤在装有标记(2、 3)的晶片表面生成一个大面积的p-n过渡部分； 使一个抗反射层沉积到装有标记(2、 3)的晶片表面； 在装有标记(2、 3 )的晶片表面涂覆上含有金属的膏剂并加以干燥和煅烧， 形成一个带有印制导线(4)的金属电极栅。
10. 如权利要求9所述的太阳能电池标记工艺，其特征在于所安装的印 制导线(4)与标记(2、 3)之间存在间距。
11. 如权利要求10所述的太阳能电池标记工艺，其特征在于印制导线 (4)相互间等距排列。
12. 如权利要求10或11所迷的太阳能电池标记工艺，其特征在于标记 (2、 3)排布在半导体晶片的中心，印制导线(4)的排列形式为，第一条中心印制导线(41a)从晶片表面的一侧出发向标记(2)延伸，第二条中心印制 导线(41b)从晶片表面相对的另一侧出发向标记(2、 3)延伸，其中第一条 中心印制导线(41a)和第二条中心印制导线(41b)在与标记(2、 3)的一个 触点之前向相反的方向弯折，并分别通向相邻的印制导线(4a、 4b)。
13. 如权利要求1至6中任意一项所述的太阳能电池标记工艺，其特征在 于由多个凹坑(21、 31 )构造而成的标记(2、 3)形成一个序列码、 一个数 据矩阵码或 一 个条码的形式。
14. 如权利要求13所述的太阳能电池标记工艺，其特征在于所生成的 标记(2)为14 x 14数据矩阵码，其棱长大体为2mm x 2 mm。
15. 如权利要求14所述的太阳能电池标记工艺，其特征在于所生成的 标记(3)为一种可以通过OCR方法读出的序列码，它包括由多个数字和/或 字母组成的符号，符号被设计为具有大约l厘米的高度。
16. 如权利要求13至15中任意一项所述的太阳能电池标记工艺，其特征 在于在晶片表面上生成多个标记(2、 3)。
17. —种太阳能电池，具有一个光电活跃区(5)，该太阳能电池(l)包 含一个标记(2、 3)，该标记由一个通过激光除离4支术而生成的凹坑(21、 31)构成，其特征在于，太阳能电池U)由一块具有晶片表面的半导体晶片制成，处于太阳能电池活跃区(5)范围内的晶片表面内形成有标记(2、 3)。
18. 如权利要求17所述的太阳能电池，其特征在于所生成的数量为至 少一个的凹坑(2、31 )具有一定深度，使由凹坑形成的标记(2、 3)即使在 整个生产流程完成之后也可通过一台光电子读取装置而读出。
19. 如权利要求17或18的太阳能电池，其特征在于数量为至少一个的 凹坑(21、 31)内部的邻近区域(12)具有一种多晶或单晶的微结构，该结构 大致上不会受到激光能量引入的影响。
20. 如权利要求17至19中任意一项所述的太阳能电池，其特征在于处 于数量为至少一个的凹坑(21、 31)内部的晶片表面形成了紋理组织。
21. 如权利要求17至20中任意一项所述的太阳能电池，其特征在于生 成数量为至少一个的凹坑(21、 31)，其深度大于8)am。
22. 如权利要求17至21中任意一项所述的太阳能电池，其特征在于数 量为至少一个的凹坑(21、 31)具有如下结构形式，即数量为至少一个的凹坑(21、 31 )其深度与直径的尺寸比例大于1: 12。
23. 如权利要求17至22中任意一项所述的太阳能电池，它包含 一个位于半导体晶片朝向标记(2、 3)的侧面上的大面积p-n过渡部分； 一个位于装有标记(2、 3)的晶片表面上的抗反射层； 一个位于装有标记(2、 3)的晶片表面上的金属电极栅，该电极栅带有多条印制导线(4),其特征在于，印制导线(4)的走向与标记(2、 3)之间相 隔一定间距。
24. 如权利要求23所述的太阳能电池，其特征在于标记(2、 3)排布 在半导体晶片的中心，印制导线(4)的排列形式为，第一条中心印制导线(41a) 从晶片表面的一侧出发向标记(2)延伸，第二条中心印制导线(41b)从晶片 表面相对的另一侧出发向标记(2、 3)延伸，其中第一条中心印制导线(41a) 和第二条中心印制导线(41b)在与标记(2、 3)的一个触点之前向相反的方 向弯折，分别通向相邻的印制导线(4a、 4b)。
25. 如权利要求17至24中任意一项所述的太阳能电池，其特征在于由 多个凹坑(21、 31 )构造而成的标记(2、 3)形成一个序列码、 一个数据矩阵码或一个条码的形式。
26. 如权利要求25所述的太阳能电池，其特征在于所生成的标记(2) 为14 x 14数据矩阵码，其棱长大体为2 mm x 2 mm。
27. 如权利要求25所述的太阳能电池，其特征在于所生成的标记(3) 为一种可以通过光电子读取装置读出的序列码，它包括由多个数字和/或字母 组成的符号，符号被设计为具有大约l厘米的高度。
28. 如权利要求25至27中任意一项所述的太阳能电池，其特征在于在 晶片表面上生成多个标记(2、 3)。
全文摘要
本发明提供一种太阳能电池标记工艺，它含有以下工序准备一个带有一个基底表面的基底，用于制造具有一个活跃区(5)的太阳能电池(1)；运用激光照射在基底表面上生成至少一个凹坑(21、31)，数量至少为一个的凹坑(21、31)构成用来标识太阳能电池(1)的标记(2、3)，生成凹坑(21、31)的步骤在太阳能电池的生产流程开始之前完成，或在此过程中进行。此外，本发明还涉及到一种半导体晶片太阳能电池(1)，该太阳能电池的标记易于识别，标记在得以定位的同时可被准确读取，且不会由此而对太阳能电池(1)的功能造成损害。
文档编号H01L31/18GK101395724SQ200780007131
公开日2009年3月25日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者托拉夫·帕特拉夫, 裘格·慕勒 申请人:Q-细胞公司