专利名称：具有前表面电极的半导体太阳能电池及其形成方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池及其形成方法，更具体地，涉及半导体太阳能电 池及其形成方法。
背景技术：
太阳能电池是将太阳能(例如阳光)转换成电的装置。太阳能电池具有 许多应用。单个电池可以用于给小型装置供能，而大阵列的电池(例如，光 伏阵列)可以用于产生一种可再生能，该可再生能在不能得到来自电网
(power grid)的电能的情况下尤其有用。太阳能电池阵列现在也被发展用 于基于网才各的电力系统(grid-based electrical system )。
太阳能电池通过响应入射到基板的光子的吸收在基板(例如半导体基 板)中产生电子-空穴对来工作。当光子被吸收时，它的能量传给基板的晶 格中的电子。通常，该电子在晶格的价带中并紧紧地束缚在相邻原子之间的 共价键中。由光子传给电子的能量可以足够用来将电子激发到晶格的导带 中，然后在导带中该电子变得在基板内自由移动。之前电子是其一部分的共 价键现在少了一个电子，其被称为"空穴"。缺少的共价键的存在允许来自 相邻原子的束縛电子移入该"空穴，，，后面留下另一个空穴，以这种方式空 穴可以在整个晶格移动。然后电子和空穴在基板内的该移动可以用于建立经 过连接到太阳能电池的负载的直流电压。
具体地，产生在p-n结中的内建电场可以足够来引起电子-空穴对中的电 子和空穴分别向n型半导体区和p型半导体区移动。使用p-n结和在半导体 基板的相对表面上的电极对的太阳能电池的 一 个示例在美国专利 Nos .4726850和4748130中被披露。太阳能电池的另 一示例在Gee等人、名 称为"Buried-Contact Solar Cell With Self-Doping Contacts(具有自掺杂接触的 掩埋接触太阳能电池)"的美国专利No. 7335555中被披露
发明内容
根据本发明实施例的太阳能电池包括基板，该基板具有在其上的光收集
表面和在基板内的P-N整流结。P-N整流结包括第一导电型(例如p型) 的基区以及在基区与光收集表面之间延伸的第二导电型的半导体层。还设置 延伸通过半导体层并进入基区中的沟槽。第一电极和第二电极邻近光收集表 面设置。第一电极电耦接到半导体层，第二电极在邻近沟槽底部的位置处电 耦才矣到基区。
根据本发明的附加实施例，太阳能电池还可以包括沟槽侧壁上的电绝缘 沟槽侧壁间隔物，其在第二电极和第二导电型的半导体层之间延伸并提供两 者之间的电隔离。此外，第二导电型的半导体层可以是相对于单晶硅具有不 同带隙的非晶硅层。具体地，第二导电型的半导体层可以是形成基板中异质 结的非晶硅层。根据这些实施例的太阳能电池还可以包括第二导电型的边界 层，其在第二导电型的半导体层与基区之间延伸。第二导电型的边界层可以 与第二导电型的半导体层形成非整流异质结并与基区形成P-N整流结。
本发明的实施例还包括在光收集表面上的抗反射层。光收集表面可以构 造为具有带局域化的峰和谷的非均匀表面轮廓。具体地，非整流异质结可以 具有非平面结轮廓，光收集表面可以具有接近于非整流异质结的非平面结轮 廓的非均匀表面轮廓。而且，非整流异质结可以具有第一非平面结轮廓，在 边界层和基区之间的整流结可以具有接近于第 一非平面结轮廓的形状的第 二非平面结轮廓。
本发明的附加实施例包括形成太阳能电池的方法。这些方法中的一些包 括在半导体基板(其中具有第一导电型(例如p型)的基区)上形成第二导 电型(例如n型)的半导体层。还形成第一沟槽，其延伸通过第二导电型的 半导体层并进入基区中。形成第一沟槽的步骤可以在第二导电型的半导体层 上形成抗反射层的步骤之后。沟槽侧壁间隔物形成在第一沟槽的侧壁上。还 形成第二沟槽，其延伸通过第一沟槽底部并进一步进入基区中。第一沟槽和 第二沟槽可以是延伸经过基板的条状沟槽。第二沟槽用第一电极填充，第一 电极电耦接到基区。填充第二沟槽的步骤可以在将第一导电型掺杂剂注入到 第二沟槽的底部和侧壁中之后。第二电极还可以形成为与第二导电型的半导 体层接触。第二电极可以形成在第 一沟槽的外部和/或内部。
根据这些方法实施例中的 一些，形成第 一沟槽的步骤可以在基区中形成 第二导电型的边界层的步骤之后。边界层可以通过将来自半导体层的足够量的第二导电型掺杂剂扩散到基区中从而将基区的一部分从第一导电型转变 成净第二导电型。边界层可以与半导体层形成非整流异质结，该半导体层可
以包括非晶硅。半导体层可以通过在基板的表面上沉积原位掺杂的非晶硅层 来形成。该表面可以具有非均匀的表面轮廓(其中带有局域化的峰和谷)。
根据本发明附加实施例的形成太阳能电池的方法包括使具有第 一导电
型的基区的硅晶片的表面紋理化(texturize)以在表面中产生局域化的峰和 谷。在表面已经紋理化后，第二导电型原位掺杂的非晶硅层可以沉积到紋理 化的表面上，从而定义具有该表面的紋理化的非整流异质结。非晶硅层可以 在其中具有在约1 x 10"cn^到约1 x 10"cm^范围内的掺杂浓度。然后，通 过将来自非晶硅层的足够量的第二导电型掺杂剂扩散到基区中从而将基区 的一部分从净第一导电型转变成净第二导电型，第二导电型的边界层形成在 基区中。然后形成沟槽，该沟槽延伸通过非晶硅层和边界层并进入基区中。 还形成第一电极和第二电极。第一电极电耦接到非晶硅层，第二电极邻近沟 槽底部电耦接到基区。在本发明的这些实施例中的一些，形成第一电极和第 二电极的步骤包括在沟槽的底部沉积第二电极以及在用电绝缘间隔层覆盖 第二电极之后邻近沟槽顶部沉积第 一 电极。
根据本发明这些实施例中的一些，紋理化的步骤包括通过将硅晶片的表 面暴露到导致在该表面上形成残留物的蚀刻剂来蚀刻该表面，其用作进一步 蚀刻的局域化蚀刻掩模。具体地，使表面紋理化的步骤可以包括将表面暴露 到含有氯和氟的千蚀刻剂。具体地，干蚀刻剂可以通过将氯气(Cl2)、氧气 (02)和SF6源气体在低压处理室中混合而形成。
根据本发明的附加实施例，形成边界层的步骤包括通过将第二导电型的 非晶硅层在约500。C到约卯(TC之间的范围内的温度退火而形成具有在从约 500A到约2000A范围内的优选厚度的边界层。而且，形成沟槽的步骤可以 包括通过在硅晶片的表面中形成多个十字交叉(criss-crossing)凹槽来形成 网格状沟槽。网格状沟槽还可以包括邻近硅晶片外围的最外环形沟槽。还可 以在形成第一电极的步骤之后，选择性去除环形沟槽中第一电极的一部分和 下面的电绝缘间隔层的一部分，从而暴露第二电极。
图1是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的截面图；图2是图1的太阳能电池的突出部分的放大截面图3-9是居间结构的截面图，其与图1结合示出形成根据本发明实施例
的集成电路太阳能电池的方法；
图10A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图IOB是图IOA的集成电路太阳能电池沿线I-I，剖取的截面图11是图10B的太阳能电池的突出部分的放大截面图12A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图12B是图12A的集成电路太阳能电池的沿线I-I，剖取的截面图12C是图12A的集成电路太阳能电池的沿线I-I，的备选截面图13A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图13B是图13A的集成电路太阳能电池的沿线I-I，剖取的截面图14A-20A是居间结构的平面图，其示出形成根据本发明实施例的集成
电路太阳能电池的方法；
图14B-20B是图14A-20A的居间结构的沿线I-I'剖取的截面图21A-23A是居间结构的平面图，其示出形成根据本发明实施例的由图
12A和12C示出的集成电路太阳能电池的各个方法；
图21B-23B是图21A-23A的居间结构的沿线I-I，剖取的截面图24A-25A是居间结构的平面图，其示出形成根据本发明实施例的集成
电路太阳能电池的各个方法；
图24B-25B是图24A-25A的居间结构的沿线I-I，剖取的截面图26是能够使用根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的光伏系统
的框图27A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图； 图27B是图27A的太阳能电池实施例的沿线I-I，剖取的截面图。 图28A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图； 图28B是图28A的太阳能电池实施例的沿线I-I，剖取的截面图； 图29A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的截面图； 图29B是图29A的太阳能电池实施例的沿线I-I'剖取的截面图； 图30A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图； 图30B是图30A的太阳能电池实施例的沿线I-I，剖取的截面图； 图31A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图；图31B是图31A的太阳能电池实施例的沿线I-I，剖取的截面图； 图32A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面； 图32B是图32A的太阳能电池实施例的沿线I-I，剖取的截面图； 图33是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图； 图34A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图； 图34B是图34A的太阳能电池实施例的沿线I-I，剖取的截面图； 图34C是图34A的太阳能电池实施例的沿线n-II，剖取的截面图； 图35是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图； 图36A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图； 图36B是图36A的太阳能电池实施例的沿线I-I，剖取的截面图； 图37A是根据本发明实施例的集成电路太阳能电池的平面图； 图37B是图37A的太阳能电池实施例的沿线I-I，剖取的截面图。
具体实施例方式
现在将参照附图对本发明进行更充分的描述，附图中示出了本发明的优 选实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施而不应净皮解释为限于此 处所述的示例实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整， 并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。相同的附图标记始终指代相 同的元件，信号线以及其上的信号可以用相同的参考符号来表示。
应当理解的是，在说明书中当称层(或膜)"在，，另一层或基板"上" 时，它可以直接在另一层或基板上，或者还可以存在插入的层。而且，在附 图中，为了清晰地示出，层和区域的尺寸可以被夸大。此外，像"第一"、"第 二"和"第三"的词语用于描述本发明不同实施例中不同的区域和层，这些 区域和层不限于这些词语。这些词语仅用于将一个区域或层与另一区域或层 区别开。因此，在一个实施例中被称为"第一层，，的层可以在另一实施例中 称为"第二层"。
现在参照图1-2,根据本发明实施例的太阳能电池可以包括具有上表面 和底表面的基板，上表面表示光收集表面，底表面与上表面相对地延伸。基 板示出为包括半导体基板区110,其可以用第一导电型掺杂剂(例如p型掺 杂剂)掺杂。具体地，基板区110可以初始为p型单晶硅晶片，其可以经受 由将在下面描述的图3-9示出的半导体处理步骤。基板还可以包括在基板区110上延伸的第二导电型(例如n型)的半导体层120。第二导电型的半导 体层120的上表面可以用作光收集表面，抗反射层131可以形成在光收集表 面上。抗反射层131的目的可以是通过减少入射光远离光收集表面的反射来 提供增大的光收集效率等。
如图2 (其突出了由图1示出的区域"A")具体示出，基板区110包括 净第一导电型(例如p型)的基区(base region) 110b和净第二导电型的边 界层110a，边界层110a与基区110b形成P-N整流结。如下面更充分地描述， 该边界层110a可以通过将足够量的掺杂剂(例如n型掺杂剂)从第二导电 型的半导体层120扩散到基区110b中来形成，从而将基区110b的一部分从 第一导电型转变成净第二导电型。
边界层110a和第二导电型的半导体层120可以共同形成第二导电型的 导电区122。此外，第二导电型的半导体层120可以形成为非晶硅层，其与 边界层H0a形成非整流异质结。通过增大能够被俘获从而在P-N结附近产 生电子-空穴对的波长范围，相对于同质结该异质结可以有利于支持较高的 光收集效率。半导体层120可以是相对高的掺杂层，例如其可以形成为具有 第二导电型(例如磷)的原位掺杂半导体层，其中掺杂浓度在约10"cn^到 约1021cm-3范围内。边界层110a的厚度选择为通过减少在P-N结附近不期 望的电子-空穴复合来增大太阳能电池效率。尽管不希望被任何理论约束， 但不够厚的边界层110a会与相对高程度的电子-空穴复合相关，该电子-空穴 复合由边界层110a与第二导电型的半导体层120之间的异质结处的界面缺 陷引起。可选地，过厚的边界层110a会被相对高的电子-空穴复合限制，该 电子-空穴复合由过量的载流子漂移(也就是迁移)经过围绕P-N结的宽耗 尽区所引起。基于这些考虑，对于给定的半导体材料，具有在从约500A到 约2000A范围内的厚度的边界层110a可以通过减少其中的电子-空穴复合来 支持高程度的光收集效率。
抗发射层131 (其可以沉积在第二导电型的半导体层120上)可以具有 约A/4的厚度从而增大光吸收效率，其中X是太阳能电池工作期间要入射在 光收集表面上的期望光的波长。而且，抗反射层131可以形成为多层结构， 例如包括硅氧化物层和硅氮化物层的层。除了增大太阳能电池的光收集效 率，抗反射层131还可以用于保护并提供电钝化(electrical passivation)到 太阳能电池的下面的光收集表面。还参照图2，光收集表面(其示出为第二导电型的半导体层120与抗反 射层131之间的界面)可以构造为具有非均匀的表面轮廓，在表面轮廓中具 有局域化的峰和谷。此非均勻表面轮廓可以表现为在抗反射层131的表面中 示出的多个间隔开的金字塔形状的突起。具体地，在第二导电型的半导体层 120和边界层110a之间的非整流异质结可以具有非平面结轮廓，光收集表面 可以具有接近于非整流异质结的非平面结轮廓的非均匀表面轮廓。而且，非 整流异质结可以具有第一非平面结轮廓，在边界层110a与基区110b之间的 整流结可以具有接近于第一非平面结轮廓的形状的第二非平面结轮廓。
图1的太阳能电池还包括设置在光收集表面上的电极对。该电极对示出 为第一电极141 (其电耦接到基区110b)和第二电极143 (其电耦接到第二 导电型的半导体层120)。这些电极可以是具有相对窄宽度的条状电极，其减 少了在光收集表面处的阴影(shading)损失。第一电极141和第二电极143 可以由选自由铝(Al )、铜(Cu )、镍(Ni )、钨(W )、钛(Ti )、氮化钛(TiN )、 氮化鴒(WN)组成的组的至少一种金属形成。电极141和143还可以包括 金属硅化物层和/或多层导体例如Ti/TiN/Al或Ti/TiN/W。
还可以设置沟槽116,其延伸通过第二导电型的半导体层120并进入基 区110b。如下面更充分地解释，沟槽116可以由上条状沟槽113和下条状沟 槽114形成，该下条形沟槽114延伸通过上沟槽113的底部。下沟槽114可 以具有例如在从约0.3微米到约1微米范围内的宽度，并具有延伸经过基板 的条状或类似形状。上沟槽113的侧壁可以装衬有电绝缘侧壁间隔物115， 其可以例如形成为氧化物和/或氮化物绝缘层。这些侧壁间隔物115起到将第 一电极141电绝缘于第二导电型的半导体层120的作用。而且，第一导电型 的相对高#^杂的杂质区117可以形成在下沟槽114的侧壁和底部中以减少基 区110b与下沟槽114内的第一电极141之间的 串联电阻。杂质区117可以 例如具有约0.3微米的厚度。如图所示，相对浅的沟槽/凹槽118还可以形成 在半导体层120内并用第二电极143填充。
图3-9示出了本发明的其它实施例，其包括形成图l-2的太阳能电池的 方法。如图3所示，这些方法可以包括在第一导电型(例如P型晶片)的半 导体基板110中形成第一导电型(例如P型)的背表面场(BSF)区111的 可选步骤，第一导电型的背表面场(BSF)区111的形成是通过将第一导电 型掺杂剂(例如硼(B))注入基板110的相对的前表面和背表面，然后热处理基板110从而推进注入的掺杂剂。此后，如图4所示，基板110的前表面 可以通过在其中产生多个峰和谷而变得不平。前表面中的这些峰被示出为具 有金字塔或类似结构112，并可以使用传统技术形成，例如等离子体蚀刻、
机械刻图(mechanical scribing)、光刻和化学蚀刻。例如，氧化层(未示出) 可以形成为基板110的前表面上的牺牲层，然后使用图案化的光致抗蚀剂层
(未示出)作为蚀刻掩模来光刻图案化。然后基板110的前表面可以使用图 案化的牺牲层作为蚀刻掩模来被蚀刻。在该工艺期间，在基板110的前表面 上的任何BSF区111典型地^L去除。
现在参照图5，非晶半导体层120形成在基板110的不平的前表面上。 该非晶半导体层120可以是净第二导电型(例如N型)高掺杂(例如原位掺 杂)层。具体地，非晶半导体层120中的第二导电型掺杂浓度可以在从约1 x 1019^11-3到约1 x 10"cn^范围内。非晶半导体层120 (其可以具有从约几 百埃到约IOOOA范围内的厚度，典型地为约600A)可以使用各种技术被沉 积。这些技术包括使用硅烷和氢气的等离子体增强化学气相沉积(PECVD) 或低压CVD。具体地，原位掺杂的非晶半导体层120可以通过化学气相沉 积使用硅烷(SiH4)、磷化氢(PH3)和氢气形成。
还参照图5，第二导电型的边界层110a通过将第二导电型掺杂剂从非晶 半导体层120扩散到基板110中来形成，从而定义边界层UOa，边界层110a 与第一导电型的基区110b形成P-N整流结。第二导电型掺杂剂的这种扩散 可以通过对基板110退火来进行。为了通过减少在P-N整流结附近不期望的 电子-空穴复合来增大太阳能电池效率，退火可以在足够的温度进行足够的 持续时间以产生具有在从约500A到约2000A范围内的厚度的边界层110a。 根据本发明的某些实施例，非晶半导体层120的表面的不平坦性还可以通过 在非晶半导体层120上生长半球硅晶粒(HSG)层而增大，从而增加太阳能 电池的光收集效率。可选地，具有粗糙表面结构的导电透光层(例如ZnO 层)可以沉积在非晶半导体层120上。
如图6-7所示，然后，抗反射层131形成在非晶半导体层120上。抗反 射层131可以通过使用传统沉积工艺(例如等离子体化学气相沉积
(PECVD))将一个或多个电绝缘层(例如二氧化硅、硅氮化物)沉积在非 晶半导体层120的上表面上来形成。为了增大光吸收效率，抗反射层131可 以具有约A74的厚度，其中人是在太阳能电池工作期间入射在光收集表面上的期望光的波长。然后，可以进行光刻定义蚀刻步骤(例如干法蚀刻)以定
义相对窄的条状第一沟槽113，第一沟槽113延伸通过非晶半导体层120和 边界层110a并进入基区U0b。根据本发明的部分这些实施例中，条状第一 沟槽113可以具有约lpm或更小的宽度。例如，条状沟槽可以具有约0.3pm 的宽度。
侧壁绝缘间隔物115形成在第一沟槽113的侧壁上。这些侧壁绝缘间隔 物115可以形成为二氧化硅层或硅氮化物层或者形成为多个绝缘层的复合 物。侧壁绝缘间隔物115可以通过将电绝缘层共形沉积到第一沟槽113中然 后各向异性回蚀(etch back)所沉积的层直到第一沟槽113的底部被暴露来 形成。共形沉积电绝缘层的此步骤可以包括在基板110的底表面上沉积保护 绝缘层132。
现在参照图8,使用第一掩才莫(未示出)和侧壁绝缘间隔物115作为蚀 刻掩模进一步蚀刻第一沟槽113的底部。此蚀刻步骤导致延伸沟槽114的形 成，延伸沟槽114可以实质上延伸到基区110b中。第一沟槽和延伸沟槽114 共同形成具有被侧壁绝缘间隔物115覆盖的上侧壁的多级沟槽116。形成延 伸沟槽114的步骤可以接着通过选择性注入第一导电型掺杂剂(例如P型掺 杂剂)到延伸沟槽114的底部和侧壁中来形成相对高掺杂杂质区117的步骤。 其后，如图9所示，然后进行选择性蚀刻步骤以蚀刻相对浅的第二沟槽118， 第二沟槽118延伸通过抗反射层131并进入非晶硅层120。第二沟槽118形 成为比P-N整流结更浅。然后，多级沟槽116和第二沟槽118分别用第一电 极141和第二电极143填充，如图1所示。这些第一电极141和第二电极143 可以通过沉积然后图案化金属层来形成。金属层可以由从铝(Al)、铜(Cu)、 镍(Ni)、鴒(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钨(WN)和这些金属的 硅化物组成的组中选出的至少一种金属形成。具体地，根据本发明的某些实 施例，金属层可以是Ti/TiN/Al或Ti/TiN/W层。在形成这些第一电极141和 第二电极143之后，可以进行在含氢气氛中对电极退火的步骤。此氢退火可 以起到激活基板内N型掺杂剂的作用，从而改善电子迁移率，还可以消除基 板表面中的缺陷，从而降低工作期间的泄露电流。
现在参照图10A-10B和图11，根据本发明附加实施例的太阳能电池示 出为形成在半导体基板1110 (例如单晶半导体(例如硅)晶片)中，半导体 基板1110在其中具有第一导电型(例如P型)的基区1111。如图10B和图11中的区域"A，，突出显示的，基板1110可以包括紋理化表面，其被构造
为通过减少远离基板1110的上光收集表面的入射光反射来增强太阳能电池 的光收集效率。具有不平坦轮廓的P-N整流结设置在基区1111和第二导电 型(例如N型)的边界层1113之间。边界层1113 (其可以在其中具有从约 lxlo"cm-s到约1 x 10"cn^范围内的净N型掺杂浓度)可以通过使来自相 对高掺杂的半导体层1114 (例如N+非晶硅层)的第二导电型掺杂剂(例如 磷(P))扩散而形成在基区1111内。边界层1113的厚度可以选择为通过减 少P-N结附近不期望的电子-空穴复合来增大太阳能电池效率。
尽管不希望受到任何理论约束，不够厚的边界层1113会与相对高程度 的电子-空穴复合相关，该电子-空穴复合由边界层1113与第二导电型的半导 体层1114之间的异质结处的界面缺陷引起。可选地，过厚的边界层1113会 被相对高的电子-空穴复合限制，该电子-空穴复合由经过围绕P-N结的宽耗 尽区的过量的载流子漂移(也就是迁移)引起。基于这些考虑，具有在从约 500A到约2000A范围内的厚度的边界层1113可以通过减少其中的电子-空 穴复合来支持高程度的光收集效率。
而且，通过增大能够被俘获从而在P-N结附近产生电子-空穴对的波长 的范围，在边界层1113与第二导电型的半导体层1114之间的异质结可以相 对于同质结有利于支持更高的光收集效率。图10A-10B和图ll还示出了在 第二导电型的半导体层1114上包括抗反射层1141。如上文解释的，抗反射 层1141可以具有与入射光的波长成比例的厚度。例如，抗反射层1141可以 具有约X/4的厚度从而增大光吸收效率，其中X是要入射在太阳能电池的光 收集表面上的期望光的波长。抗反射层1141 (抗反射层1141可以形成为氧 化硅层、氮化硅层或其的多层)还可以为太阳能电地4是供电的和物理的钝化 以及保护。
沟槽1120(其包括二维阵列的十字交叉的沟槽1121和1123以及外环状 "边缘，，沟槽1125)形成在基板1110中。如图10B (其表示图10A的太阳 能电池沿线I-I，剖取的截面图)所示，沟槽1120延伸完全通过抗反射层1141、 第二导电型的半导体层1114和边界层1113。沟槽1121和1123可以具有约 lpm或更小(例如0.3pm)的宽度"W，，以减少入射光的阴影损失，但是"边 缘，，沟槽1125可以足够宽(如图所示，例如"Wa，， 〉 "W，，)以支持低电阻 接触和引线接合。沟槽1121和1123应当比边界层1113和基区1111之间的
14P-N整流结略微较深，从而足够低的电阻接触可以制作在沟槽电极1131、 1131a与基区1111之间。
如图IOB最好地示出，第一导电型杂质区1115可以使用选择注入和掺 杂剂推进(drive-in)技术的结合而设置在沟槽1120的底部和下侧壁处。杂 质区1115典型地在其中具有超过基区1111中第一导电型掺杂浓度的净第一 导电型掺杂浓度。本领域技术人员应该理解的是，杂质区1115可以起到增 强来自基区1111的电流收集的背表面场(BSF)区的作用。
图10A-10B还示出在太阳能电池的前表面(也就是光收集表面)上包括 第一电极和第二电极。第一电极1131、 1131a示出为邻近沟槽1120的底部 延伸，并与杂质区1115和/或基区llll欧姆接触。如图所示，电绝缘层1135 (例如二氧化硅)设置在第一电极1131、 1131a上且在沟槽1120内，第二 电极1133、 1133a设置在电绝缘层1135上。第二电极1133、 1133a可以形成 为与第二导电型的半导体层1114欧姆接触，并可以延伸到抗反射层1141的 上表面上。第二电极1133的宽度W2可以大于沟槽1121、 1123的宽度"W"。 电绝缘层1135的上表面在边界层1113与第二导电型的半导体层1114之间 的界面以下，如图11所示。
如图IOA所示，可以在邻近半导体基板1110的边缘开口 1119处的外围 制作到第一电极1131a的电接触(例如通过引线接合)，并可以制作到第二 电极1133a (延伸为围绕外围的弧形段)的电接触。具体地，弧形开口可以 形成在第二电极1133a和下面的电绝缘层1135内，从而暴露第一电极1131a 的与环形"边缘"沟槽1125的底部相邻的上表面。
根据本发明的某些实施例，第一电极1131、 113la和第二电极1133、 1133a 可以由从铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、鴒(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、 氮化鴒(WN)和金属硅化物以及这些导电材料的组合组成的組中选出的材 料形成。例如，在本发明的某些实施例中，第一电极1131、 1131a和第二电 极1133 、 1133a可以形成为Ti/TiN/Al或Ti/TiN/W的复合物。可选地，第一 电极1131、 1131a可以形成为P型半导体电极，第二电极1133、 1133a可以 形成为N型半导体电极。
根据本发明进一步的实施例的太阳能电池由图12A-12C示出。具体地， 图12A-12B的太阳能电池实施例类似于图10A-10B的太阳能电池实施例， 但是修改了图10A-10B的抗反射层1141相对于第二电极1133的位置。具体地，如图12A-12B所示，抗反射层1141可以形成为毯式层(blanket layer) 以覆盖第二电极1133 (和边界层1113)的相对于基板1110的外围边缘在内 部的部分。可选地，图12C示出本发明的实施例，其具有设置在抗反射层 1141与边界层1113之间的透光导电层1137,且透光导电层1137设置在半 导体层1114上。在此实施例中，第二电极1133图案化为直接延伸在透光导 电层1137的上表面上。以此方式，透光导电层U37可以用作促进其中电流 均匀扩展的低电阻层，该电流流经第二电极1133和边界层1113之间(经由 第二导电型的半导体层1114,未示出)。透光导电层1137可以形成为铟锡氧 化物(ITO)层或氧化锌(ZnO)层，然而还可以使用其它的透光材料。透 光导电层1137的表面紋理还可以是相对粗糙的，从而提高太阳能电池的光 收集效率。
根据本发明的其它实施例，图10A-10C的太阳能电池实施例可以被进一 步修改，如图13A-13B的太阳能电池实施例所示。具体地，图13A-13B的 太阳能电池实施例包括修改图案化的第二电极1133，使得第二电极1133的 上表面与抗反射层1141在同一平面上。此平面表面轮廓可以通过平坦化第 二电极1133使其与抗反射层1141共平面来实现。而且，第二电极1133的 边缘部分设置为环形延伸1133b。延伸1133b定义了在半导体基板1110的外 围处的圆形第二边缘区1119b，圆形第二边缘区1119b暴露下面的第一电极 1131b的表面。圓形第二边缘区1119b具有小于宽度"Wa"的宽度。环形延 伸1133b以及下面的第 一电极1131 b的暴露表面为外部电极(例如51线接合， 未示出)提供接触点，该外部电极将太阳产生的电流供应到负载(未示出) 或光伏系统(见，例如图26)。
形成根据本发明附加实施例的太阳能电池的方法由图14A-20A和图 14B-20B示出,图14B-20B示出沿线I-I，剖取的图14A-20A的居间结构的截 面图。具体地，图14A-14B示出边界层U13形成在第一导电型(例如P型) 的基区1111上以及在某些实施例中第二导电型(例如N型)的边界层1113 与第二导电型的半导体层1114 (例如高掺杂的非晶硅层，未示出)的组合形 成在第一导电型(例如P型)的基区1111上。边界层1113和第二导电型的 半导体层1114可以相对于图10A-10B和图11如上述形成，从而定义P-N整 流结。如图11所示，半导体基板1110的主表面可以具有紋理化的表面轮廓。
现在参照图15A-15B，抗反射层1141形成在边界层1113上，从而增大太阳能电池的光收集效率。抗反射层1141 (其可以是氧化硅层、氮化硅层或
它们的组合)可以使用例如等离子体增强化学气相沉积(PECVD )的处理工 艺来形成。抗反射层1141还可以使用常规抗反射涂布(ARC)层来形成。 图16A-16B示出光致抗蚀剂层1143沉积在抗反射层1141上。光致抗蚀剂层 1143可以被光刻图案化以定义其中的开口 1143a和1143b。这些开口可以定 义交叉开口 (intersecting opening)的十字网才各，如图16A所示。光致抗蚀 剂层1143还可以被图案化以定义环形边缘开口 1119。
现在参照图17A-17B，使用图案化光致抗蚀剂层1143作为蚀刻掩模进 行选择蚀刻步骤以定义半导体基板1110内的沟槽阵列和环形边缘沟槽1125。 这些沟槽共同示出为二维网格沟槽1120。具体地，多个第一沟槽1121和多 个第二沟槽1123 (其共同形成沟槽的十字阵列(也就是二维网格))形成为 完全延伸通过抗反射层1141和边界层1113,并进一步延伸到第一导电型的 基区1111中。根据本发明的某些实施例，沟槽的深度可以为半导体基板1110 的厚度的约三分之二。如上关于图10B所述，这些沟槽1121和1123可以具 有约l|_mi的最大宽度，但典型具有例如约0.3pm的较窄的宽度。
图18A-18B示出了与沟槽1121、 1123和1125的底部邻近的第一导电型 杂质区1115的形成。这些杂质区1115可以通过使用抗反射层1141和/或图 案化的光致抗蚀剂层1143作为注入掩模将第一导电型掺杂剂(例如硼)注 入网格沟槽1120的下侧壁和底部来形成。根据本发明的某些实施例，第一 导电型掺杂剂的注入可以以足够的能量和剂量来进行，以在其中产生相对于 基区1111具有更高的第一导电型掺杂剂浓度的杂质区1115。接着此注入步 骤，毯式导电层(未示出)可以沉积在抗反射层1141上且在网格沟槽1120 中。此毯式导电层可以由从铝(Al )、铜(Cu )、镍(Ni )、钨(W )、钛(Ti )、 氮化钛(TiN)、氮化钨(WN)和金属硅化物以及这些导电材料的组合组成 的组中选出的材料形成。具体地，毯式导电层可以形成为Ti/TiN/Al或 Ti/TiN/W的复合物。然后此毯式层被图案化以定义邻近沟槽1121、 1123和 1125的底部的第一电极1131。毯式层的此图案化可以作为各向异性蚀刻步 骤进行，该蚀刻步骤起到选择性回蚀部分毯式层的作用。在各向异性蚀刻步 骤期间，抗反射层1141可以用作蚀刻终止层。如图所示，第一电极1131可 以具有比基区1111与边界层1113之间的P-N结界面更低的上表面(在网格 沟槽1120内)。还参照图18A-18B,毯式绝缘层(未示出)可以沉积在抗反射层1141 上且在网格沟槽1120中。然后此慈式绝缘层(其可以由从例如二氧化硅的 层间电介质材料形成)被选择性回蚀以定义网格沟槽1120内的绝缘层1135。 此回蚀步骤可以无需光刻而进行。例如，各向异性蚀刻步骤可以使用抗反射 层1141作为蚀刻终止层来进行。如图所示，回蚀之后，绝缘层1135的顶表 面低于边界层1113的顶表面。
现在参照图19A-19B，另一导电层(未示出)作为毯式层共形地沉积在 抗反射层1141上和绝缘层1135上。如上所述，此导电层可以由从铝(Al)、 铜(Cu)、镍(M)、鹤(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化鴒(WN)和
剂层(未示出)可以沉积在导电层上，然后被图案化以定义光致抗蚀剂i务才莫 1144。然后在蚀刻步骤期间使用光致抗蚀剂掩模1144来定义第二电极1133。 抗反射层1141可以再次用作蚀刻终止层。在形成第二电极1133的工艺期间， 至少一部分边缘区1119可以用硬掩模1146覆盖，以便定义邻近基板1110 的外围的第二电极1133a，如图IOA所示。如图19B所示，绝缘层1135在 边缘区1119内的部分可以被光致抗蚀剂掩模1144和硬掩模1146暴露。
现在参照图20A-20B,光致抗蚀剂掩模1144和硬掩模1M6可以被去除， 另一光致抗蚀剂层(未示出)可以被形成。然后，此光致抗蚀剂层可以被图 案化(例如使用湿法蚀刻)以定义另一光致抗蚀剂掩才莫1145,其暴露第一边 缘区1119a。然后，可以进行干法蚀刻步骤以选择性去除绝缘层1135的暴露 部分，从而暴露第一电极1131a的邻近半导体基板1110的外围延伸的下部。 第一电极1131a的这些暴露的下部可以用作外部引线(例如引线接合)连接 的接触点。
本发明的另一方法实施例由图21A-23A和图21B-23B示出。具体地， 图21A-21B示出在边界层1113上包括透光导电层1137。此后，如图22A-23A、 图22B-23B、图12A和图12C所示，抗反射层1141可以共形地沉积在基板 lllO上。如图23A-23B所示，图案化的光致抗蚀剂层1147形成在抗反射层 1141上。然后，图案化的光致抗蚀剂层1147在选择性回蚀抗反射层1141和 透光导电层1137的暴露部分的步骤期间用作掩模，从而暴露第一电极1131a 的与基板1110的外围相邻的相应下部。然后图案化的光致抗蚀剂层1147被 去除，如图12C所示。
18根据本发明的附加实施例，图13A-13B的太阳能电池实施例可以使用由 图24A-25A、图24B-25B示出的步骤形成。例如，形成太阳能电池的方法可 以包括图案化第二电极1133的修改步骤，从而第二电极1133的上表面与抗 反射层1141共平面。此平面表面轮廓可以通过使第二电极1133平坦化以与 抗反射层1141共平面来实现，如图24B所示。
第二电极1133的边缘部分设置为环形延伸1133b。延伸1133b (其由图 13B示出)在半导体基板1110的外围处定义了圓形第二边缘区1119b (其暴 露下面的第一电极1131b的表面)。圆形第二边缘区1119b具有比图10中的 宽度"Wa，，更小的宽度。圆形第二边缘区1119b可以通过在第二电极1133 和抗反射层1141的平坦化表面上形成图案化的光致抗蚀剂层1149来定义， 如图25A-25B所示。其后，如图13A-13B所示，第二电极1133的暴露部分 和下面的绝缘层1135的部分被选择性去除，从而第一电极1131b的较窄的 上表面可以被暴露。通过增大第二电极1133、 1133b和边界层1113之间的 总的接触面积，图13A-13B的太阳能电池实施例潜在地提供了较高的效率 (相对于图10A-10B的太阳能电池实施例)。
现在参照图26,上文描述的本发明的太阳能电池实施例可以被用于功率 控制网络4000中，功率控制网络4000接收来自太阳能电池阵列3000的功 率。如示出的，每个太阳能电池阵列3000可以构造为多个太阳能电池模块 2000,每个模块包括太阳能电池1000的阵列。这样，由每个太阳能电池1000 提供的较低的电压和/或电流可以与由其它的太阳能电池1000提供的电压和 /或电流结合，从而产生相对大的功率源。功率控制网络4000示出为包括输 出装置4100、功率存储装置4200、充电/放电控制器4300和系统控制器4400, 系统控制器4400控制功率存储装置4200、充电/放电控制器4300、功率调节 系统(PCS) 4120以及网格连接系统4140。输出装置4100可以包括功率调 节系统(PCS) 4120和网格连接系统4140。 PCS 4120可以是用于将来自太 阳能电池阵列3000的直流电(DC)转变成交流电(AC)的换流器。网格连 接系统4140可以连接到外部功率系统5000。当由太阳能电池阵列3000产生 的输出超过输出到外部功率系统5000的功率时，充电/放电控制器4300用于 将多余的能量转移到功率存储装置4200。可选地，当由太阳能电池阵列3000 产生的输出不足以满足外部功率系统5000的需求时，充电/放电控制器4300 用于将能量从功率存储装置4200取回。本发明的上述实施例可以被制造为具有不同的电极构造和图案，它们响 应在太阳能电池的主表面上接收的入射光而支持电荷载流子的高效收集。例
如，图27A是根据本发明附加实施例的集成电路太阳能电池2700的平面图， 图27B是图27A的太阳能电池2700的沿线I-I，剖取的截面图。如这些附图 所示，太阳能电池2700包4舌#皮顶表面电才及2708围绕的第二导电型区2710 (示出为方形区)的二维阵列，第二导电型区2710可以具有N型导电性。 每个第二导电型区2710与基板区2702 (其可以具有P型导电性)形成各自 的P-N整流结。如图27B所示，可以通过沟槽基电极2704 (其位于网状沟 槽的底部处)制作到P型基板区2702的电接触。网状顶表面电极2708通过 插入的沟槽基电绝缘层2706 (例如二氧化硅)与下面的沟槽基电极2704电 隔离，沟槽基电绝缘层2706的上表面可以与基板区2702的上表面共平面， 顶表面电极2708和N型区2710形成在基板区2702上。
图28A是根据本发明附加实施例的集成电路太阳能电池2800的平面图， 图28B是图28A的太阳能电池2800的沿线I-r剖取的截面图。如图28A的 平面图所示，太阳能电池2800类似于图27A的太阳能电池2700，然而，沟 槽基电极2804 (见，例如图28B)示出为向上延伸到太阳能电池2800的最 上面的光接受表面。具体地，图28B示出具有多个N型区2810形成在其上 的P型基板区2802,多个N型区2810分别与基板区2802形成P-N整流结。 使用多个顶表面电极2808制作到N型区2810的电接触，通过沟槽基电极 2804制作到P型基板区2802的电接触，沟槽基电极2804示出为平行地延 伸经过太阳能电池2800的条状电极。如图28B进一步示出，沟槽基电极2804 和顶表面电极2808通过电绝缘层2806彼此电隔离，电绝缘层2806邻近太 阳能电池2800的光接受表面延伸。顶表面电极2808也通过电绝缘间隔物 2809与下面的基板区2802电隔离，电绝缘间隔物2809 i殳置在顶表面电极 2808下面。
图29A是根据本发明附加实施例的集成电路太阳能电池2900的平面图， 图29B是图29A的太阳能电池2900的沿线I-I，剖取的截面图。如图29A-29B 所示，太阳能电池2900类似于图28A-28B的太阳能电池实施例，然而，电 绝缘层2906移入基板区2902中并在沟槽基电极2904的上部的相对侧。顶 表面电极2908设置在电绝缘层2906的上表面上，这能够使图29B中的N 型区2910比图28B中的N型区2810更大。从而，图29A-29B的太阳能电池实施例可以具有比图28A-28B的太阳能电池实施例更大的光收集效率。如 图所示，图29A-29B的太阳能电池实施例还可以包括共形地沉积在N型区 2910上并且在相邻电极2908之间的间隔中的透光绝缘层2912，使得平面表 面轮廓邻近太阳能电池2900的光收集表面设置。
图30A是根据本发明附加实施例的集成电路太阳能电池3000的平面图， 图30B是图30A的太阳能电池3000的沿线I-I，剖取的截面图。如图30A-30B 所示，沟槽基电极3004延伸为越过太阳能电池3000的光接收表面的平行条 形。这些沟槽基电极3004中的每个电连接到基板区3002，并通过各个绝缘 间隔物3006与N型区3010电隔离。这些N型区3010与下面的基^反区3002 分别形成P-N结，并电接触顶表面电极3008。电绝纟彖间隔物3009还设置在 顶表面电极3008下面，从而将这些电极3008与下面的基板区3002隔离。
图31A是根据本发明附加实施例的集成电路太阳能电池3100的平面图， 图31B是图31A的太阳能电池3100的沿线I-I，剖取的截面图。太阳能电池 3100示出为包括其上具有二维阵列的方形N型区3110的基板区3102,方形 N型区3110被网状顶表面电极3108围绕。如图所示，顶表面电极3108通 过电绝缘间隔物3109与基板区3102分隔并隔离。如图31B所示，条状沟槽 基电极3104邻近各个沟槽的底部设置。这些沟槽基电极3104电连接到基板 区3102。电绝缘间隔物3106也设置在沟槽基电极3104与N型区3110之间。 可以使用引线接合(在图31A-31B中未示出)制作到沟槽基电极3104的外 部控制，引线接合连接到基板区3102 (例如硅晶片)的外围。
图32A是根据本发明附加实施例的集成电^各太阳能电池3200的平面图， 图32B是图32A的太阳能电池3200的沿线I-I，剖取的截面图。太阳能电池 3200示出为包括在其上具有二维阵列的方形N型区3210的基板区3202，方 形N型区3210分别与基板区3202形成P-N结。多个平行条状沟槽基电极 3208设置在各个沟槽中。如图所示，这些沟槽基电极3208电连接到上面的 N型区3210,但通过电绝缘衬层3209与围绕的基板区3202电隔离，电绝缘 衬层3209沿沟槽的底部和侧壁延伸。如图所示，多个平行条状沟槽电极3204 (其电耦接到基板区3202)也设置在相应沟槽中。这些电极3204 (其邻近 太阳能电池3200的光接收表面延伸)通过电绝缘间隔物3206 (例如氧化物 间隔物)与N型区3210的阵列电隔离。
图33是根据本发明另 一实施例的集成电路太阳能电池3300的平面图，其类似于图31A-31B的实施例3100。太阳能电池3300示出为包括在其上的 二维阵列的方形N型区3310，方形N型区3310被网状顶表面电极3308围 绕。平行条状沟槽基电极3304也邻近各个沟槽(在图33中未示出)的底部 设置。但是，与图31A-31B的太阳能电池3100相反，平行条状沟槽基电极 3304以相对于图31A-31B的电极3104成一角度延伸。
图34A是根据本发明附加实施例的集成电路太阳能电池3400的平面图， 图34B是图34A的太阳能电池实施例的沿线I-I，剖取的截面图，图34C是图 34A的太阳能电池实施例的沿线II-II，剖取的截面图。这样，如图34B-34C 所示，十字交叉网格的沟槽基电极3404埋在P型基板区3402内。P型基板 区3402分别与方形N型区3410的阵列形成P-N整流结。还i殳置了网状电 极3408,其电连接到N型区3410。网状电极3408通过电绝缘间隔物3409
(例如二氧化硅间隔物)与基板区3402电隔离。图35是根据本发明附加实 施例的集成电路太阳能电池3500的平面图，其类似于图34A-34C的实施例。 如图所示，倾斜的十字交叉网格的沟槽基电极3504埋在P型基板区内，P 型基板区分别与方形N型区3510的阵列形成P-N整流结。还设置了网状电 极3508，其电连4妻到N型区3510。
图36A是4艮据本发明附加实施例的太阳能电池3600的平面图，图36B 是图36A的太阳能电池3600的沿线I-I，剖取的截面图。如图36A-36B所示， 多个相对薄的条状电极3608设置在太阳能电池3600的光接收表面上且与多 个条状N型区3610并排(alongside),多个条状N型区3610与下面的基板 区3602(例如P型)分别形成P-N结。这些电极3608通过电绝缘间隔物3609
(例如氧化物间隔物)与下面的基板区3602电隔离。图36A-36B还示出平 行于N型区3610和条状电极3608延伸的沟槽基电极3604。这些电极3604
(其电连接到基板区3602)通过电绝缘间隔物3606与邻近的N型区3610 电隔离。
图37A是根据本发明附加实施例的太阳能电池3700的平面图，图37B 是图37A的太阳能电池3700的沿线I-I，剖取的截面图。如图37A-37B所示, 多个相对薄的条状电极3708设置在太阳能电池3700的光接收表面上，每个 电极3708夹在一对条状N型区3710之间，条状N型区3710分别与下面的 基板区3702(例如P型)形成P-N结。这些电极3708通过电绝缘间隔物3709 (例如氧化物间隔物)与下面的基板区3702电隔离。图37A-37B还示出平行于N型区3710和条状电极3708延伸的沟槽基电极3704。这些电极3704 (其电连接到基板区3702)通过电绝缘间隔物3706与邻近的N型区3710
电隔离。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型优选实施例，尽管特定的 术语被使用，但它们仅以一般和描述性的意义使用而不是为了限制，本发明 的范围由附加的权利要求书阐述。
本发明要求于2008年5月19日提交的美国临时申请No.61/054，233、于 2008年6月3日提交的美国临时申请No.61/058,322、于2008年5月13日 提交的韩国专利申请No.2008-44062以及于2008年5月28日提交的韩国专 利申请No.2008-49772的优先权，并将这些公开以参考方式合并在此。
权利要求
1.一种太阳能电池，包括基板，具有在所述基板上的光收集表面和在所述基板中的P-N整流结，所述P-N整流结包括在所述基板中的第一导电型的基区和在所述基区与所述光收集表面之间延伸的第二导电型的半导体层；第一电极，电耦接到所述半导体层；沟槽，延伸通过所述半导体层并进入所述基区；以及第二电极，邻近所述沟槽的底部电耦接到所述基区。
2. 如权利要求1所述的太阳能电池，还包括电绝缘沟槽侧壁间隔物，所 述电绝缘沟槽侧壁间隔物在所述第二电极和第二导电型的所述半导体层之 间延伸。
3. 如权利要求1所述的太阳能电池，其中第二导电型的所述半导体层包 括非晶硅。
4. 如权利要求3所述的太阳能电池，其中第二导电型的所述半导体层在 所述基板内形成异质结。
5. 如权利要求4所述的太阳能电池，还包括第二导电型的边界层，所述 边界层在第二导电型的所述半导体层和所述基区之间延伸。
6. 如权利要求5所述的太阳能电池，其中第二导电型的所述边界层与第 二导电型的所述半导体层形成非整流异质结。
7. 如权利要求1所述的太阳能电池，还包括在所述光收集表面上的抗反 射层。
8. 如权利要求1所述的太阳能电池，其中所述光收集表面具有非均匀的 表面轮廓，所述表面轮廓中具有局域化的峰和谷。
9. 如权利要求6所述的太阳能电池，其中所述非整流异质结具有非平面结轮廓。
10. 如权利要求9所述的太阳能电池，其中所述光收集表面的非均匀表 面轮廓接近于所述非整流异质结的非平面结轮廓。
11. 如权利要求5所述的太阳能电池，其中所述边界层与所述基区形成 整流结，并与第二导电型的所述半导体层形成非整流异质结；并且其中所述 非整流异质结具有第 一非平面结轮廓，所述整流结的第二非平面结轮廓接近于所述第一非平面结轮廓的形状。
12. 如权利要求1所述的太阳能电池，其中所述基板是硅晶片；并且其 中所述沟槽包括环形沟槽，所述环形沟槽围绕所述硅晶片的外围的至少一部分延伸。
13. 如权利要求12所述的太阳能电池，其中所述第二电极包括在所述硅 晶片的外围处的暴露弧形部分。
14. 如权利要求12所述的太阳能电池，其中所述第二电极包括暴露的环 形部分，所述暴露的环形部分围绕所述硅晶片的整个外围延伸。
15. —种形成太阳能电池的方法，包括在半导体基板上形成第二导电型的半导体层，其中在所述半导体基板中 具有第一导电型的基区；形成延伸通过第二导电型的所述半导体层并进入所述基区的第一沟槽；在所述第一沟槽的侧壁上形成沟槽侧壁间隔物；形成延伸通过所述第一沟槽的底部并进一步进入所述基区的第二沟槽；以及用第 一电极填充所述第二沟槽，所述第一电极电耦接到所述基区。
16. 如权利要求15所述的方法，其中在形成第一沟槽前在所述基区中形 成第二导电型的边界层，所述边界层的形成通过将足够量的第二导电型掺杂 剂从所述半导体层扩散到所述基区中从而使所述基区的一部分转变成第二 导电型来实现。
17. 如权利要求15所述的方法，其中在填充所述第二沟槽前将第一导电 型掺杂剂注入到所述第二沟槽的底部中。
18. 如权利要求15所述的方法，还包括形成与第二导电型的所述半导体 层接触的第二电极。
19. 如权利要求15所述的方法，其中第二导电型的所述半导体层与所述 半导体基板形成异质结。
20. 如权利要求16所述的方法，其中第二导电型的所述半导体层与所述 边界层形成异质结。
21. 如权利要求15所述的方法，其中在形成第一沟槽前在第二导电型的 所述半导体层上形成抗反射层。
22. 如权利要求15所述的方法，其中形成第二导电型的半导体层包括在所述半导体基板的具有带局域化的峰和谷的非均匀表面轮廓的表面上形成 第二导电型的半导体层。
23. 如权利要求15所述的方法，其中形成第二导电型的半导体层包括在 所述半导体基板的具有带局域化的峰和谷的非均匀表面轮廓的表面上形成 第二导电型的非晶硅层。
24. 如权利要求23所述的方法，其中在形成第一沟槽之前在所述基区中 形成第二导电型的边界层，所述边界层的形成通过将足够量的第二导电型掺 杂剂从所述半导体层扩散到所述基区中从而使所述基区的一部分从第一导 电型转变成第二导电型来实现。
全文摘要
本发明提供一种具有前表面电极的半导体太阳能电池及其形成方法。太阳能电池包括基板，该基板具有在其上的光收集表面以及在该基板内的P-N整流结。P-N整流结包括第一导电型(例如p型)的基区和第二导电型的半导体层，该半导体层在基区和光收集表面之间延伸。还设置延伸通过半导体层并进入基区中的沟槽。第一电极和第二电极邻近光收集表面设置。第一电极电耦接到半导体层，第二电极在邻近沟槽的底部的位置处电耦接到基区。
文档编号H01L31/042GK101593780SQ200910139390
公开日2009年12月2日 申请日期2009年5月13日 优先权日2008年5月13日
发明者李斗烈, 金允基, 金相澔 申请人:三星电子株式会社