专利名称：制造接触的方法、接触和包括接触的太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造用于硅太阳能电池背表面的接触的方法。本发明还涉及一种通过这种方法制造的接触和包括这种接触的太阳能电池。
背景技术：
削减每个能量单位的制造成本是太阳能电池工业的主要目标。有三种方式可实现该目的。一种是降低制造成本，另一种是提高生产效率，第三个是同时采用上述两种方式。提高太阳能电池效率的一种方式是能够使其俘获更多的光。在标准多晶硅太阳能电池中，太阳能电池的整个背面一般用金属覆盖，通常用铝。这种结构的一个缺点是在铝/ 硅界面上铝的钝化性能相对差，这会导致过多的电荷载流子复合，由此降低集流效率。创建局部的背面接触可以避免上面提到的实现整体金属化的太阳能电池背表面的缺点。允许接触之间的区域用钝化层覆盖，由此提高了集流效率。另外，局部的背面接触还允许制造背面接触太阳能电池，这避免了前面金属接触的遮挡。背面接触要求P-Si接触和n-Si接触分开。为了实现上述的全部目的，创建局部的接触要求进行构图，并且最常见的背面接触电池设计制造昂贵，是因为需要采用和去除昂贵的掩模，或使用昂贵的金属分离技术。通过提供结构化的硅表面，这里所有非硅表面可以成为接触分离区域，同时硅表面将成为金属导体的基底，本发明设法解决了上面提到的难题。
现有技术专利申请WO 2008/039078 A2描述了一种背接触硅太阳能电池的成本低廉的方法。在该方法中，铝背面接触施加在整个背表面上，并且之后通过适当的方法使接触分开。专利申请W02006/110048 Al描述了一种使用钝化层结构的方法，该钝化层结构由非晶硅的硅碳底层和非晶氮化硅顶层组成。
发明内容
根据本发明，提供了一种制造用于硅太阳能电池的接触的方法，其中该方法包括采用具有交替的P型和η型导电性的掺杂区域的硅衬底或具有P型或η型导电性的硅衬底。 该方法包括如下步骤 a)将钝化层沉积到该硅衬底上，b)提供至少一个接触部位，c)提供构图的暴露的硅表面，d)非选择性地沉积金属层，e)对该结构进行退火以形成金属硅化物，f)在步骤e)之后可选地去除多余的金属，g)将金属施加到该硅化物上，以形成至少一个接触。
根据本发明，提供了一种用于包括硅衬底的太阳能电池背表面的接触，其中在该硅衬底上施加钝化层，并且在要形成接触的区域中部分地去除钝化层。此外，该接触包括在硅衬底上或在硅衬底中的硅化物区域。发明目的本发明的主要目的是提供一种以创建至少一个接触这样的方式处理太阳能电池背表面的成本低廉的方法。本发明的目的可以通过如在下文的描述和附加的权利要求以及附图中所阐述的特征来实现。发明描述本发明涉及一种通过利用低温硅化物形成物来在硅太阳能电池的背表面上制造背面接触和可能的通过湿法化学蚀刻步骤分开接触的方法。本发明的方法可以使用还具有前侧接触的太阳能电池的背面上的背面接触，或者本发明可使用以在背面上具有所有接触部位的方式制造的太阳能电池。本发明可以使用任意的硅晶片或薄膜作为吸收材料。由此该吸收材料将被称为 “衬底”。该衬底包括单晶硅、微晶硅和多晶硅的晶片或薄层或膜，以及任意已知的和可想得到的P和η掺杂区域的结构。这包括但不限于如下结构-其中与η型Si的接触位于前面且通过另外的方法接触，而与ρ型Si的接触位于太阳能电池的背面，并且用本发明中描述的方法制成，或者-其中与ρ型Si的接触位于前面且通过另外的方法接触，而与η型Si的接触位于太阳能电池的背面，并且用本发明中描述的方法制成，或者-其中与η型Si的接触和与ρ型Si的接触都位于太阳能电池的背面，并且都由本发明描述的方法制成。术语“前表面”指的是直接暴露于太阳光的太阳能电池的表面。术语“背表面”是与前表面相对的一侧。术语“背面接触”指位于太阳能电池的背表面上的与太阳能电池的电接触。术语“背面接触式太阳能电池”指所有接触部位都处于太阳能电池的背表面上。术语“P掺杂区”指的是衬底的一个表面区域，在该区域造成正电荷载流子数目增加的掺杂材料加入到该表面下方一定距离内的硅材料中，形成具有P型导电性表面层的衬底区域。术语“η掺杂区”指的是衬底的一个表面区域，在该区域造成负电荷载流子(迁移电子)数目增加的掺杂材料加入到该表面下方一定距离内的硅材料中，形成具有η型导电性表面层的衬底区域。术语“前面接触式太阳能电池”指的是在前表面和背表面上具有接触的太阳能电池。所述的掺杂区域可以通过下面的任一工艺或下面工艺的组合来制成-掺杂材料从衬底的表面向内扩散到衬底表面下面一定距离内的衬底中，-适当掺杂的非晶硅、微晶硅、纳米晶硅或晶体硅的沉积。通过“适当掺杂的”，指的是掺杂剂浓度可以随着厚度变化，且具有从OcnT3至1 X IO21CnT3的值。-通过加速的掺杂剂物质轰击的方式注入掺杂材料，之后进行适当温度的热处理， 以电激活硅材料中的掺杂物质。
术语“硅材料”指的是将要以在适当的热处理时沉积的金属层来形成金属硅化物的任意含硅材料。这包括晶体硅、非晶硅、微晶硅和纳米晶硅。硅材料可以包括0-40%原子百分比的氢。术语“接触部位”在这里指的是太阳能电池要被接触的衬底表面上的区域。这里所说的区域可位于η掺杂区、ρ掺杂区、η型硅材料或ρ型硅材料。术语“提供接触部位”指的是以在接触部位和要沉积的金属层之间仅在接触部位顶部上存在硅材料的方式处理该结构。重点是不管之前的步骤，仅应该在接触部位处留存有硅材料。术语“硅化物”指的是硅与多个带正电的元素在一起的化合物。这些元素一般可以是，例如镍、钯、钛、银、金、铝、铜、钨、钒、铬。术语“暴露的硅表面”指的是暴露于环境的硅材料。术语“结构”指的是在任一处理步骤处的器件。用于背面接触式太阳能电池的衬底在其背面上应具有每个类型导电性ρ和η的至少一个区域，但在交指型图案中一般存在具有交替导电性的几个掺杂区。本发明提供了一种用于制造至少一个用于太阳能电池的背面接触的方法，而不管在应用该文件中描述的方法之前的前表面处理如何。本发明进一步涉及一种背面接触和包括该背面接触的太阳能电池。以太阳能电池的前表面面向页面的底部而背表面面向页面的顶部这样的方式绘制了附图。附图是示意性的且未按比例绘制。在图中绘图如它们一般处于背面接触式太阳能电池中的形式示出了接触部位。附图示出了本发明的实施例。
参考示出了本发明实施例的公开的附图，下面将详细地描述本发明，其中图la-f示意性示出了本发明方法的第一实施例的截面；图加-d示意性示出了本发明方法的第二实施例的截面；图3a_e示意性示出了本发明方法的第三实施例的截面；图如-g示意性示出了本发明方法的第四实施例的截面；图fe-e示意性示出了本发明方法的第五实施例的截面。
具体实施例方式更详细地，本发明涉及一种制造用于硅太阳能电池的背表面的至少一个接触的方法。如图Ia所示，该方法包括采用具有掺杂区域的硅衬底2，然后将钝化层3沉积到该硅衬底2上。在该文件中，钝化层3指的是单个钝化层或钝化叠层。由本发明中的方法制造的背面接触结构1包括沉积在硅衬底2上的钝化层3。该钝化层3优选包括氢化非晶硅(a-Si:H)层4和氢化非晶氮化硅(a-S^^H)层5。在沉积钝化层3之后，通过以在接触部位和要沉积的金属之间仅存在硅材料这样的方式处理该结构，来提供接触部位。一般这包括去除位于界定为接触部位的区域中的任意非硅材料，例如a-SiNx:H。一般，该步骤会产生将要形成接触的开口 7的图案。至少一个开口 7位于将要创建至少一个接触的位置。在形成至少一个开口 7之后，通过非选择性方法将金属层8沉积到结构1上。非选择性金属沉积方法可以包括溅镀或蒸镀，意思是将金属沉积在所有暴露的表面上。也能够用非选择性方式进行镀敷。在沉积了金属层8之后，对结构1进行退火处理(温度处理)。根据使用的金属， 一般可以在从175°C至550°C、更优选225°C至500°C、最优选275°C至450°C范围内的温度下持续5至60秒制造硅化物。该热处理可以包括随着时间线性或非线性变化的温度分布。 该温度处理步骤可以通过例如快速热退火进行。开口 7中的金属层8与硅材料反应，产生了硅化物区域9。通过选择性蚀刻去除非硅化物金属，如本发明实施例1所说明的。电镀或化学镀硅化物区域9以减小接触的电阻。 所镀的金属例如可以是铜。本发明还提供一种太阳能电池，包括由根据本发明的方法制造的背面接触结构。钝化层3的作用是通过增强的表面钝化来增强硅结构的集流性能。对于一些应用，希望增加背表面反射，同时钝化层3不仅仅用作穿过硅衬底2的光的最佳背面反射体。 在这种情况下，反射层6布置在钝化层3的顶部上，并用来增大返回到硅结构中的光子的背面反射系数，由此增强了硅结构1的电流产生性能，如实施例2、3、4和5中所说明的。附图示出了制造两个接触的方法。然而，应该强调，该方法包括一个或多个接触的制造。在本发明的第一实施例中，包括非晶硅底层和氮化硅顶层的钝化层3首先沉积在硅衬底2上。随后，通过去除区域A中的氮化硅层5来提供接触部位，在至少一个特定掺杂的区域13上方的区域中的氮化硅层5中创建了至少一个开口 7。在该工艺中，在至少一个开口 7中还可以去除一些或全部的底层非晶硅层4，如图Ib所示。通过这种方式提供了接触部位。另外，同时还提供了构图的暴露的硅表面。所述的去除至少一个开口 7中的非晶硅层4 可以在与所述去除至少一个开口 7中的氮化硅层5相同的步骤中进行，或者在分开的步骤中进行。随后，将金属层8沉积到钝化层3上，至少填充至少一个开口 7，如图Ic所示。通过填充指的是用金属8覆盖了开口 7中的全部或大部分的暴露的硅。然后，对硅结构1进行适当的退火处理(温度处理)，以便在金属8与硅材料接触的区域中形成金属硅化物9， 如图Id所示。随后，通过将金属暴露于选择性蚀刻来隔开接触，所述选择性蚀刻去除了没有形成硅化物9的金属8，如图Ie所示。钝化层3—般可以包括氢化非晶硅(a-Si:H)层或氢化非晶氮化硅(a_S^:H)层。 在其它实施例中，钝化层3可以包括a-Si H层4和a-SiNx H层5。在另外的实施例中，钝化层3由a-Si:H层、a-SiNx:H层和a-Si:H层(从硅衬底向上)组成。本发明并不限于这些材料。在制造背面接触的方法的第二实施例中，将构图的反射层6沉积到钝化层3上，具有界定应形成接触的位置的至少一个开口 7，如图加所示。去除全部或大部分的在开口 7 中暴露的钝化层3，如图2b所示，并且将在下面更详细地说明。必须去除暴露到区域A中的至少一个开口 7中的环境的整个氮化硅层5和整个非晶硅层4。通过这种方式，创建了接触部位。另外，还同时提供了构图的暴露的硅表面。接下来的步骤包括非选择性沉积金属层 8。然后，对结构1进行退火，以在至少一个开口 7所处的硅结构2的表面上或下方形成硅化物区9。随后通过将该金属暴露于选择性蚀刻来隔开接触，所述选择性蚀刻去除了没有形成硅化物9的金属。这示于图2c中。通常，为了减小电阻，可以将高导电性的金属施加到硅化物区域9以加厚接触10。这示于图2d中。图3a示意性地示出了用于制造至少一个背面接触的方法的第三实施例，这里根据由反射层6定义的图案去除了 a-SiNx:H层5。图北示出了具有金属层的硅结构，根据由反射层6定义的图案，以覆盖反射层6并填充开口 7的方式施加金属层。图3c示意性地示出了退火步骤后的同一硅结构，该步骤导致形成硅化物9。图3d示出了去除没有形成硅化物的金属8之后的硅结构。图!Be示意性地示出了下一个步骤，在该步骤中施加金属来形成与硅化物区连接的接触。图如示意性地示出了用于制造至少一个背面接触的方法的第四实施例，其中钝化层3包括a-Si :H层4，在a-Si :H层4上沉积了 a_SiNx:H层5，在a_SiNx:H层5上沉积了 a-Si:H层11。图4b示出了，在开口 7中去除至少一些钝化层3，达到去除了 a_Si:H层 11和a-SiNx:H层4并且至少一些a-Si:H层3保留在开口 7中的程度之后，的同一硅结构 1，如下面所说明的。通过这种方式提供了接触部位。该步骤一般可以通过激光烧蚀或喷墨蚀刻来实现。图4c示出了同一结构，其中反射层已经施加到a-Si :H层11上，至少覆盖了没有制成开口 7的一些区域。通过这种方式，提供了构图的暴露的硅表面。图4d示出了在沉积了金属层、至少填充开口 7之后的结构1。图如示出了在退火步骤导致在金属层8与 a_Si:H接触的区域中形成硅化物9之后的同一结构1。图4f示出了在一般通过选择性蚀刻去除了没有形成硅化物9的金属层8之后的同一结构1。然后将金属施加于硅化物9以形成接触10。图如示意性地示出了用于制造至少一个背面接触的方法的第五实施例，其中钝化层3包括a-Si :H层3。在钝化层3上沉积了具有在其中将形成至少一个接触的至少一个开口 7的构图的反射层6，由此提供了构图的暴露的硅表面。利用随后的温度处理在结构1 上沉积金属层8 (图恥)，造成金属层8与暴露的硅表面反应以形成至少一个硅化物区9 (图 5c)。随后，通过选择性蚀刻去除没有反应的金属8，保持硅化物区完好，如图5d所示。最后，在至少一个硅化物区9上沉积金属10。本发明的实施例这些实施例涉及的是只处理太阳能电池的背面且假设完全处理了前面。本发明的方法不以任何方式受限于这种假设且还将涵盖在该发明中描述的背面处理之后处理前面或在该发明描述的步骤同时或期间进行前面处理步骤的情形。实施例涉及制造一个以上的接触，但本发明的方法涉及的是制造至少一个接触。第一实施例本发明的方法的第一实施例具有硅衬底2作为起点，其一般具有带掺杂区13的背表面并且已经受到了完全的前面处理。掺杂区13可以是相同类型的导电性或交替的ρ型和η型导电性。掺杂区13可以具有与衬底相同或不同的掺杂浓度。硅结构1可以由单晶硅晶片、多晶硅晶片或硅基薄膜制造。例如通过湿法化学或等离子体处理，背表面可以是平坦的或有纹理的。首先例如通过暴露于H2SO4和H2A的混合物，HCl、H2O2和H2O的混合物，或ΝΗ40Η、 H2O2和H2O的混合物中来清洗背表面，之后例如用稀释的HF去除氧化物。
将一 /多层钝化层3施加在硅衬底2的背表面上。钝化层3包括氢化非晶硅 (a-Si:H)层4和氢化非晶氮化硅(a-SiNx:H)层5，如专利W02006/110048 Al中描述的。 可以利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或适合于此目的的其它沉积技术如热丝 CVD(HWCVD)、膨胀热等离子体(ETP)、电子回旋共振(ECR)、溅镀或类似技术来施加钝化层。 关于这一点的结构示于图Ia中。钝化层3的作用是增强在硅衬底2的表面和整体的电荷载流子传输性能以及因此增加其集流能力。a-Si:H层4的厚度一般为5-200nm，优选10-60nm。a_SiNx:H的厚度为 10-150nm，优选 20_100nm。在下一步骤中以与掺杂区13对准的方式在钝化层3中创建了至少一个开口 7，由此构成随后应形成接触的区域。这示于图Ib中。通过“开口”意思是至少去除a-SiNx:H层 5，同时去除a-Si :H层4或至少部分完好。图Ib示出了至少一部分a-Si :H层4保持完好的方法。该工序包括在组成所述开口 7的区域中提供接触部位。通过但不限于下面的技术，可以创建钝化层3中的至少一个开口 7 -喷墨蚀刻-激光烧蚀-采用构图的蚀刻抗蚀剂掩模，(通过湿法化学或等离子体蚀刻)蚀刻钝化层3， 并随后去除该掩模-丝网印刷蚀刻在形成至少一个开口 7之后，以金属至少填充该至少一个开口 7的方式非选择性沉积金属层8，如图Ic所示。例如可以通过但不限于蒸镀或溅镀来施加金属层8。用于蒸镀和随后硅化物形成的合适的金属包括镍、钯、钛、银、金、铝、铜、钨、钒、铬或这些金属的任意组合。形成背面硅化物的相关金属是镍。在硅化物形成期间，单一硅化物(NiSi)是优选的，因为这种合金具有最低的镍硅化物电阻。为此，该工艺必须为硅和硅化物之间的最小接触电阻而进行优化。在施加了金属层8之后，对结构1进行适当的退火步骤，以便于在金属层8与硅材料接触的位置形成硅化物9 (图Id)。在至少一个开口 7中的金属与硅材料反应，产生至少一个硅化物区9。取决于所使用的金属，一般可以在从175°C到5500C、更优选225°C到500°C、 最优选275°C到450°C范围的温度下持续5到60秒来形成硅化物。该热处理可以包括随着时间线性或非线性变化的温度分布。该温度处理步骤可以通过例如快速热退火进行。由于钝化层3优化和硅化物9形成退火步骤所需的温度和时间之间可能不匹配， 所以在施加金属层8之前对钝化层4和5退火是有益的。如果本发明的方法应用在前面接触式太阳能电池的背面上，那么可以不需要接触分离。然而，如果本发明的方法应用到背面接触式电池的背面，那么一般具有一个以上的接触，因此这些接触需要分离，如图Ie所示。去除没有反应形成硅化物9的金属8的相关方法是通过选择蚀刻，使用蚀刻硅化物9比金属8慢得多的蚀刻溶液。这可以通过暴露于例如HNO3或HNO3和HCl的混合物来实现。
可选地，接触可以通过激光烧蚀、丝网印刷蚀刻或喷墨蚀刻来分离。随后，通过电镀或化学镀加厚接触，得到具有更低电阻的更大的接触10。第二实施例本发明的方法的第二实施例以硅衬底2作为开始点，一般硅衬底2具有带交替的ρ 型和η型导电性的掺杂区的背表面，并且已经受到了整个前面处理。该硅结构可以由单晶硅晶片、多晶硅晶片或硅基薄膜制成。例如通过湿法化学或等离子体处理，背表面可以是平坦的或有纹理的。首先例如通过暴露于H2SO4和H2A的混合物，HCl、H2O2和H2O的混合物或ΝΗ40Η、 H2O2和H2O的混合物来对背表面进行清洗，之后例如在稀释的HF中进行氧化物去除。一层/多层钝化层3施加在硅衬底2的背表面上。钝化层3包括氢化非晶硅(a-Si:H)层4和氢化非晶氮化硅a-SiNx:H层5，如专利W02006/110048 Al中所描述的。可以利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或适合该目的的其它沉积技术如热丝 CVD(HWCVD)、膨胀热等离子体(ETP)、电子回旋共振(ECR)、溅镀或类似的技术，来施加钝化层。钝化层3的作用是增强硅衬底2的表面和整体的电荷载流子传输性能，并因此增强集流能力。a-Si:H层4的厚度一般为5-200nm，优选10-60nm。a-SiNx:H的厚度为 10-150nm，优选20-100nm。各层厚度可以单独调节，以最佳化背面反射，同时保持钝化性能。一般通过喷墨在钝化层3顶部上施加构图的反射层6，在反射层6中留下与至少一个接触部位13对准的至少一个开口 7。这可以在图加中看出。可选地，可以施加反射层 6，覆盖大部分或全部的钝化层3，随后去除一些反射层6以界定至少一个开口 7。这两种方法是等效的，并且由“施加具有至少一个开口 7的反射树脂层6”的措辞所涵盖。反射层6材料可以包括树脂，其又包括反射增强添加剂。在本实施例中反射层的目的是-定义钝化层的开口7的图案，-用作随后蚀刻步骤中钝化层的保护掩模，-确保在硅衬底2中未被吸收的光子的增强的背面反射。反射层6中的开口 7定义了用于钝化层3将要朝向硅衬底2开口的图案。用适当的溶液蚀刻钝化层3，溶液去除全部或大部分的钝化层3，即a-SiNx:H层5和a-Si :H层4， 如图2b所示。适当的溶液可以是但不限于稀释的、浓缩的或缓冲的HF溶液，或者稀释的或浓缩的KOH溶液，或者稀释的或浓缩的NaOH溶液，或者包括HF、HNO3和CH3COOH的混合物，或者它们的组合。对于获得开口的方法的选择并不重要。重要的特征是必须局部去除钝化层 3，以暴露下面的硅材料。通过这种方式，提供了接触部位。在以由反射层6定义的图案对钝化层3开口之后，用适当的方法将金属层8施加在反射层6顶部上，填充钝化层3中的开口 7达到金属层8与硅衬底2接触的程度。该方法可以由金属蒸镀、溅镀或化学镀组成，其将导致硅结构2背面上的全面覆盖，即，金属层8的非选择性沉积。用于蒸镀和随后硅化物形成的合适金属包括镍、钯、钛、银、金、铝、铜、钨、钒、铬或这些金属的任意组合。
用于背面硅化物形成的相关金属是镍。在硅化物形成期间，单一硅化物(NiSi)是优选的，因为这种合金具有最低的镍硅化物电阻。为此，该工艺必须为硅和硅化物之间的最小接触电阻而进行优化。取决于使用的金属，一般可以在从175°C至550°C、更优选225°C 至500°C、最优选275°C至450°C范围的温度下持续5至60秒来制成硅化物。该热处理可以包括随着时间线性或非线性变换的温度分布。该温度处理步骤可以通过例如快速热退火进行。在施加了金属层8之后，对结构1进行适当的退火步骤，以便于在金属层8与在至少一个开口 7中的暴露的硅表面接触的位置形成硅化物9。取决于所使用的金属，一般可以在从175°C到550°C、更优选225°C到500°C、最优选275°C到450°C范围的温度下进行5到 60秒来形成硅化物。该热处理可以包括随着时间线性或非线性变化的温度分布。该温度处理步骤可以通过例如快速热退火进行。由于用于钝化层3优化和硅化物9形成退火步骤所需的温度和时间之间可能失配，在施加反射层之前对钝化层4和5退火是有利。未形成硅化物的金属可以通过选择性蚀刻来去除，如实施例1所描述的和图2c所示出的。随后，将通过电镀或化学镀来加厚接触(图2d)，得到具有更小电阻的更大接触 10。第三实施例在图3a至!Be中示出了根据本发明的方法的第三实施例。第一步骤与第二实施例中的第一步骤一样。该方法以硅衬底2开始，其一般具有带交替的P型和η型导电性的掺杂区的背面，且已经受到整个前面处理。该硅结构可以由单晶硅晶片、多晶硅晶片或硅基薄膜制造。通过湿法化学或等离子体处理，该背表面可以是平坦的或有纹理的。该背面一般用与第一实施例相同的方式清洗。将钝化叠层3施加到硅衬底2上。钝化叠层3包括氢化非晶硅(a_Si:H)层4以及在其顶部上的氢化非晶氮化硅层(a-SiNx:H)层5。用与第一实施例相同的方式沉积层4、 5。钝化层4、5的作用是增强在硅衬底2的表面和整体的电荷载流子传输性能并因此增加了其集流能力。a-Si:H层4的厚度一般为5-200nm，优选10-60nm。a_SiNx:H的厚度为10-150nm，优选20-100nm。单独调节各层的厚度以优化背面反射，同时保持钝化性能。在下一步骤中用与第一实施例相同的方式将构图的反射层6施加到层5上。一般通过喷墨沉积反射层6，在反射层6中留下与接触部位13对准的至少一个开口 7。可选地， 可以施加反射层6覆盖大部分的或全部的钝化层5，随后去除一些反射层6以定义具有开口 7的图案。这些方法是等效的，且由“施加具有由图案定义的至少一个开口 7的反射树脂层 6”的措辞所涵盖。反射层材料可以包括树脂，其又包括反射增强添加剂。施加反射树脂的目的是-定义钝化层的开口7的图案，-在随后的蚀刻步骤中用作钝化层的保护掩模，以及-确保在硅衬底2未被吸收的光子的增强的背面反射。反射层6中的开口 7定义了将暴露钝化层5的图案。
图3a示出了下一步骤，在该步骤中去除了 a-SiNx:H层5未被反射层6覆盖的部分，保持a-Si :H层4至少部分完好。这一般通过暴露于稀释的HF溶液来实现。图北示出了下一步骤，在该步骤中在反射层6的顶部上非选择性施加金属层8并且穿过由反射树脂层6界定的开口 7使沉积的金属与a-Si:H层4接触。用与第一实施例相同的方式施加金属。合适的金属也与第一实施例中的合适的金属相同。在施加了金属层8之后，对结构1进行适当的退火步骤，以便于在金属层8与在至少一个开口 7中暴露的硅表面接触的位置上形成硅化物9(图3c)。取决于所使用的金属， 一般可以在从175°C到550°C、更优选225°C到500°C、最优选275°C到450°C范围的温度下进行5到60秒来形成硅化物。该热处理可以包括随着时间线性或非线性变化的温度分布。 该温度处理步骤可以通过例如快速热退火进行。与第二实施例由于在晶体硅中形成硅化物所需的更高的温度相比，该实施例中的硅化物形成一般可以在更低的温度下进行。这导致主要在a-Si :H/硅衬底2界面处停止的硅化物形成。这示于图3c中。由于用于钝化层3优化和硅化物9形成退火步骤所需的温度和时间之间可能的失配，在施加反射树脂层之前对钝化层4和5退火是有利的。如果在接触隔离不是必必须的前面接触式太阳能电池的背面上实施本发明的方法，则可以没有进一步的处理步骤。然而，如果将本发明的方法应用到背面接触式电池的背面，则一般将具有一个以上的接触，因此需要隔开这些接触，如图3e所示。相关的方法是通过仅去除残留的金属8 的选择性蚀刻来去除未反应形成硅化物9的金属8。这可以通过暴露于例如HNO3或HNO3和 HCl的混合物来实现。可选地，接触可以通过激光烧蚀、丝网印刷蚀刻或喷墨蚀刻隔开。随后，通过电镀或化学镀来加厚接触(图3f)，得到具有更小电阻的更大接触10。第四实施例在图如至4f中示出了根据本发明的方法的第四实施例。该方法以具有钝化层3沉积其上的衬底2开始。在本发明的该实施例中，钝化层3 包括底部非晶硅层4，其上面沉积了非晶氮化硅层4，在非晶氮化硅层4上面沉积了非晶硅层11。该钝化叠层示于图如中。可以通过本发明的第一实施例中提到的技术来施加钝化层。然后，至少去除顶部非晶硅层11和非晶氮化硅层5，留下至少一些非晶硅层4完好的开口 7。该去除步骤示于图4b中且示出了至少一个开口 7与至少一个接触部位13对准。参见图4b。该去除步骤可以包括利用喷墨蚀亥IJ、丝网印刷蚀亥IJ、激光烧蚀、应用光刻掩模随后蚀刻并去除掩模或者其它合适的技术。在随后的不想要硅化物形成物的区域中，在剩余的钝化层3的顶部上施加反射层 6。这示于图4c中。进行两个最后步骤的顺序并不重要。以反射层6完全覆盖整个钝化层3也是可以的，并且在下一步骤中，去除反射层、顶部的a-Si:H层和a-SiNx:H层用于产生开口 7。去除上述提到的材料层可以通过例如激光烧蚀来进行。在图4d中示出了下一步骤，其中非选择性施加金属层8，至少填充没有用反射树脂层6覆盖的区域。可以通过蒸镀、溅镀或其它适当的技术施加金属层。用于蒸镀和随后的硅化物形成合适的金属包括镍、钯、钛、银、金、铝、铜、钨、钒、铬或这些金属的任意组合。本发明不局限于金属的这些选择，可以采用在ρ和η型硅上形成高导电性硅化物或硅合金的任何材料来应用本发明。在施加了金属层8之后，对结构1进行适当的退火步骤，以便于在金属层8与在至少一个开口 7中暴露的硅表面接触的位置形成硅化物9(图4e)。取决于所使用的金属，一般可以在从175°C到550°C、更优选225°C到500°C、最优选275°C到450°C范围的温度下进行5到60秒来形成硅化物。该热处理可以包括随着时间线性或非线性变化的温度分布。该温度处理步骤可以通过例如快速热退火进行。该工艺在金属与层4或层11中的非晶硅接触的区域中形成硅化物9。因此，在反射层6顶部上的金属没有形成硅化物。在形成的接触需要分离的情况下，如在背面接触式太阳能电池中，可以通过选择性蚀刻去除未形成硅化物的金属，如实施例1中提到的。对于还在电池前面上相接触的电池的两侧接触式太阳能电池上作为背面接触的应用来说，可以不必去除未形成硅化物的金属。随后，通过电镀或化学镀来加厚接触，得到具有更小电阻的更大接触10。第五实施例在图中示出了本发明的第五实施例。该方法以具有钝化层3沉积其上的衬底2开始。在本发明的该实施例中钝化层3 包括非晶硅(a_Si:H)层4。一般通过喷墨在钝化层3的顶部上施加构图的反射层6，在反射层6中留下与至少一个接触部位13对准的至少一个开口 7。这可以在图如中看到。可选地，可以施加反射层 6覆盖大部分的或全部的钝化层3，随后去除一些反射层6以界定至少一个开口 7。这两种方法是等效的且由“施加具有至少一个开口 7的反射树脂层6”的措辞所涵盖。在这个步骤之后通过蒸镀或溅镀将金属层非选择性地施加到整个结构1上，如图 5b所示。用于蒸镀和随后的硅化物形成的合适的金属包括镍、钯、钛、银、金、铝、铜、钨、钒、 铬或这些金属的任意组合。在施加了金属层8之后，对结构1进行适当的退火步骤，以便于在金属层8与在至少一个开口 7中暴露的硅表面接触的位置形成硅化物9(图5c)。取决于所使用的金属，一般可以在从175°C到550°C、更优选225°C到500°C、最优选275°C到450°C范围的温度下进行5到60秒来形成硅化物。该热处理可以包括随着时间线性或非线性变化的温度分布。该温度处理步骤可以通过例如快速热退火进行。该工艺在金属与层4中的非晶硅接触的区域中形成硅化物9，如图5c所示。因此，在反射层6顶部上的金属没有形成硅化物。在形成的接触需要分离的情况下，如在背面接触式太阳能电池中，可以通过选择性蚀刻去除未形成硅化物的金属，如实施例1中提到的和图5d中所示的。对于还在电池前面上相接触的电池的两侧接触式太阳能电池上作为背面接触的应用来说，不必去除未形成硅化物的金属。随后，通过电镀或化学镀来加厚接触，得到具有更小电阻的更大接触10，如图k 所示。
权利要求
1.用于提供一种结构(1)的方法，所述结构在包括硅衬底O)、至少一个掺杂区(13) 的太阳能电池的背表面上具有至少一个接触，其中所述方法包括以下步骤a)将钝化层( 沉积到所述硅衬底O)的所述背表面上，b)提供至少一个接触部位，c)提供构图的暴露的硅表面，d)非选择性地沉积金属层(8)，e)对所述结构(1)退火以形成金属硅化物(9)，f)在步骤e)之后去除多余的金属(8)，g)将金属施加到所述硅化物(9)上以形成至少一个接触(10)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b)和c)能够同时进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于能够在步骤b)之前执行步骤C)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b)进一步包括沉积具有至少一个开口(7)的反射层(6)，以及随后在所述至少一个开口(7)中提供所述接触部位。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c)进一步包括将反射层(6)沉积到所述钝化层C3)上。
6.根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于步骤a)包括沉积a-Si :H层(4)。
7.根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于步骤a)包括沉积a_Si:H层以及然后在所述a_Si:H层的顶部上沉积 a_SiNx:H 层(5)。
8.根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于步骤a)包括沉积a_Si:H层G)，然后在所述a_Si:H层的顶部上沉积 a-SiNx:H层(5)，以及然后在所述a-SiNx:H层(5)的顶部上沉积a_Si :H层(11)。
9.根据权利要求4-5所述的方法，其特征在于所述反射层(6)是反射树脂层。
10.根据权利要求4-5所述的方法，其特征在于所述反射层(6)是反射增强聚合物或反射增强环氧树脂。
11.根据权利要求4、5、9和10所述的方法，其特征在于所述反射层(6)是通过喷墨或喷涂沉积的。
12.根据权利要求1至11所述的方法，其特征在于步骤d)中金属层(8)中的金属是镍。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于通过蒸镀或溅镀执行步骤d)中的金属的施加。
14.一种用于太阳能电池的背表面的接触(10)，包括硅衬底O)、沉积到所述硅衬底 (2)上的非晶硅层(3)、沉积到所述非晶硅层(3)上的具有至少一个开口(7)的反射层(6)， 在所述至少一个开口(7)中留存有硅化物(9)，用额外的金属覆盖所述硅化物(9)。
15.一种太阳能电池，包括背表面，所述背表面包括接触，其特征在于，通过如权利要求 1-13中之一所述的方法在所述太阳能电池的所述背表面上提供所述接触(10)。
16.一种太阳能电池，包括背表面，所述背表面包括根据权利要求14所述的接触。
17.用于提供结构(1)的方法，所述结构在包括具有至少一个掺杂区(13)的硅衬底 (2)的太阳能电池的背表面上具有至少一个接触，其中所述方法包括以下步骤a)将钝化层( 沉积到所述硅衬底( 上，b)提供至少一个接触部位，c)提供构图的暴露的硅表面，d)非选择性地沉积金属层(8)，e)对所述结构(1)退火以形成金属硅化物(9)，f)将金属施加到所述硅化物(9)上以形成至少一个接触(10)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于步骤b)和c)能够同时进行。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于步骤c)能够在步骤b)之前执行。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于步骤b)进一步包括沉积具有至少一个开口(7)的反射层(6)，以及随后在所述至少一个开口(7)中提供接触部位。
21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于步骤c)进一步包括将反射层(6)沉积到所述钝化层C3)上。
22.根据权利要求17-19所述的方法，其特征在于步骤a)包括沉积a_Si:H层0)。
23.根据权利要求17-19所述的方法，其特征在于步骤a)包括沉积a_Si:H层以及然后在所述a_Si:H层的顶部上沉积 a_SiNx:H 层(5)。
24.根据权利要求17-19所述的方法，其特征在于步骤a)包括沉积a_Si:H层G)，然后在所述a_Si:H层的顶部上沉积a-SiNx:H层(5)，以及然后在所述a-SiNx:H层(5)的顶部上沉积a_Si :H层(11)。
25.根据权利要求20-22所述的方法，其特征在于所述反射层(6)是反射树脂层。
26.根据权利要求20-22所述的方法，其特征在于所述反射层(6)是反射增强聚合物或反射增强环氧树脂。
27.根据权利要求20、21、25和沈所述的方法，其特征在于所述反射层(6)是通过喷墨或喷涂沉积的。
28.根据权利要求17-27所述的方法，其特征在于步骤d)中金属层(8)中的金属是镍。
29.根据权利要求17至观中任一项所述的方法，其特征在于通过电镀或化学镀执行步骤f)中的金属的施加。
30.一种太阳能电池，包括背表面，所述背表面包括接触，其特征在于通过如权利要求17-29中之一所述的方法在所述太阳能电池的所述背表面上提供所述接触(10)。
全文摘要
用于在包括硅衬底(2)的太阳能电池的背表面上提供至少一个接触的方法，包括将钝化层(3)沉积到硅衬底(2)上，其后提供至少一个接触部位，以及进一步提供构图的暴露的硅表面。然后沉积金属层(8)并对该结构(1)进行退火以形成金属硅化物(9)。其后该工艺包括可选地去除多余的金属(8)和最后将金属施加到硅化物(9)上以形成至少一个接触(10)。一种太阳能电池，包括背表面，该背表面包括通过上述的方法制造的接触。一种用于太阳能电池的背表面的接触(10)，包括硅衬底(2)，沉积到硅衬底(2)上的非晶硅层(3)，沉积到非晶硅层(3)上的具有至少一个开口(7)的反射层(6)，在至少一个开口(7)中留下硅化物(9)，额外的金属覆盖该硅化物(9)。
文档编号H01L31/06GK102356466SQ201080006317
公开日2012年2月15日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年1月30日
发明者卡尔·伊娃·伦达尔, 埃里克·萨乌尔, 安德烈亚斯·本特森 申请人:可再生能源公司