具有镀铝背表面场的光伏器件及其形成方法

具有镀铝背表面场的光伏器件及其形成方法
【专利摘要】提供了一种光伏器件，其包括：包括p-n结的半导体衬底，所述p-n结具有一个在另一个的顶上的p-型半导体部分和n-型半导体部分。多个构图的抗反射涂层位于所述半导体衬底的p-型半导体表面上，其中所述半导体衬底的所述p-型半导体表面的至少一部分被暴露。铝直接位于所暴露的所述半导体衬底的所述p-型半导体表面的所述至少一部分上。
【专利说明】具有镀铝背表面场的光伏器件及其形成方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及光伏器件以及光伏器件制造。更具体地，本公开提供了具有电镀铝背侧表面场的光伏器件及其形成方法。
【背景技术】
[0002]光伏器件是将入射光子的能量转换成电动势(e.m.f.)的器件。典型的光伏器件包括太阳能电池，其被构造成将来自太阳的电磁辐射中的能量转换成电能。每个光子具有由公式E=h V给定的能量，其中能量E等于普朗克常数h和与光子相关联的电磁辐射的频率V的乘积。
[0003]能量大于物质的电子束缚能的光子可以与该物质相互作用并且使该物质中的电子自由。尽管每个光子与每个原子相互作用的概率是概率性的，但是可以建立具有足够厚度的结构以使得光子与该结构以闻概率相互作用。当光子将电子从原子碰撞出来时，光子的能量被转化成电子、原子和/或包括该原子的晶格的动能和静电能量。电子不需要有足够的能量从电离的原子逃逸。在具有带结构的材料的情况下，电子可以仅仅进行向不同的带的跃迁以便吸收来自光子的能量。
[0004]电离的原子的正电荷可以保持局域化在该电离的原子上、或者可以在包含该原子的晶格中共享。当该正电荷被整个晶格共享而由此变成非局域化的电荷时，该电荷被描述为包含该原子的晶格的价带中的空穴。类似地，电子可以是非局域化的并且被晶格中的所有原子共享。这种情况发生在半导体材料中，并且被称为电子-空穴对的光生成。电子-空穴对的形成以及光生成的效率取决于受辐射材料的能带结构和光子的能量。在受辐射材料是半导体材料的情况下，当光子的能量超过带隙能量(即，导带和价带的能量差)时发生光生成。
[0005]带电粒子(S卩，电子和空穴)在受辐射材料中行进的方向是足够随机的(称为载流子“扩散”)。因此，在没有电场的情况下，电子-空穴对的光生成仅仅导致受辐射材料的发热。然而，电场可以破坏带电粒子行进的空间方向从而利用通过光生成而形成的电子和空穴。
[0006]提供电场的一个示例性方法是在受辐射材料周围形成p-n或p-1-n结。由于与η-掺杂材料相比P-掺杂材料中电子的势能更高(对应于空穴的势能更低)，因此在P-n结附近产生的电子和空穴将分别向η-掺杂区域和P-掺杂区域漂移。因此，电子-空穴对被系统地收集以在P-掺杂区域提供正电荷并且在η-掺杂区域提供负电荷。p-n或p-1-n结形成这种类型的光伏电池的核心，其提供的电动势可以为连接到P-掺杂区域处的正节点以及η-掺杂区域处的负节点的装置供电。
[0007]要分别在η-型和P-型半导体材料处收集光生电子和空穴。然而，载流子的数量可因为在它们被收集之前彼此复合而显著减少。当存在更多的复合中心(即，更可能发生复合的位置)时，这种复合变得更加显著。主要复合之一是发生在半导体表面的表面复合。
[0008]为了提高太阳能电池的性能，需要抑制表面复合。一种抑制表面复合的方式是防止载流子到达表面。例如，在硅太阳能电池中使用铝来在P-型Si衬底的表面处形成重掺杂的P-型Si层。该重掺杂的P-型Si层产生通常称为背表面场(BSF)的电场,该电场排斥在该层附近的电子，并且因此限制表面复合。抑制表面复合的更好的方式是使用一层材料来改变半导体表面性能(所谓的钝化)，并且即使在载流子到达表面时也抑制复合。常用的例子是Si太阳能电池上的氮化硅。
[0009]大多数当前生产的太阳能电池是基于硅晶片的。通过使用氮化硅钝化层改善η-型Si上的表面复合，并且通过使用丝网印刷的毯式(blanket)铝膜形成BSF来改善P-型Si上的表面复合。此外，印刷的铝也用作P-型Si的电接触。η-型Si的电接触利用诸如丝网印刷Ag的方法通过氮化物钝化层形成。
[0010]丝网印刷由于其加工简单且生产能力强而有吸引力；然而高接触电阻、高的糊膏(paste)成本、宽导电线导致的遮挡、高温处理和机械成品率损失是甚至在三十多年的研究和开发之后仍然未被克服的缺点。
[0011]此外，由于氮化物钝化层比BSF更好地抑制表面复合，因此需要局部铝BSF接触伴随被氮化娃钝化的大部分Si表面。然而,不能穿过氮化娃进行对构图的(patterned)招的直接丝网印刷。非常期望在P-型Si上直接局部沉积铝以及在氮化硅图形中局部形成BSF。
[0012]对于先进的实验性高效率太阳能电池，使用基于真空的金属化工艺来避免丝网印刷的缺点。真空工艺的高成本和低生产能力妨碍这些工艺在单发射极太阳能电池(当前光伏产业中的大多数)中的实施。

【发明内容】

[0013]在本公开的一个实施例中，提供了一种光伏器件，其中，直接在半导体衬底的P-型半导体表面的暴露部分上电镀铝。具体地，本公开的光伏电池包括:包括p-n结的半导体衬底，所述P-n结具有一个在另一个的顶上的P-型半导体部分和η-型半导体部分。多个构图的抗反射涂层位于所述半导体衬底的P-型半导体表面上，其中所述半导体衬底的所述P-型半导体表面的至少一部分被暴露。铝直接位于所暴露的所述半导体衬底的所述P-型半导体表面的所述至少一部分上。
[0014]在本公开的另一个实施例中，提供了一种方法，其中，直接在半导体衬底的背侧表面的暴露部分上电镀铝。具体地，本公开的方法包括:提供包括P-n结的半导体衬底，所述P-n结具有一个在另一个的顶上的P-型半导体部分和η-型半导体部分。在所述半导体衬底的P-型半导体表面上形成多个构图的抗反射涂层，其中所述半导体衬底的所述P-型半导体表面的至少一部分被暴露。直接在所暴露的所述半导体衬底的所述P-型半导体表面的所述至少一部分上电沉积铝。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1是(通过横截面视图)示例出可以在本公开的一个实施例中采用的初始结构的图示，所述初始结构包括具有η-型半导体表面和P-型半导体表面的半导体衬底。
[0016]图2是(通过横截面视图)示例出在所述半导体衬底的P-型半导体表面上形成毯式抗反射涂层之后的图1的初始结构的图示。
[0017]图3是(通过横截面视图)示例出在对所述毯式抗反射涂层进行构图以暴露所述半导体衬底的P-型半导体表面的至少一部分之后的图2的结构的图示。
[0018]图4是(通过横截面视图)示例出在所述半导体衬底的P-型半导体表面的暴露部分上直接形成铝之后的图3的结构的图示。
[0019]图5是(通过横截面视图)示例出在所述半导体衬底的P-型半导体表面的暴露部分下方的P-型半导体中形成铝背表面场之后的图4的结构的图示。
[0020]图6A、6B和6C是(通过横截面视图)示例出在所述铝层上形成金属层之后的图5的结构的图示。
【具体实施方式】
[0021]现在将通过参考下面的讨论和本申请的附图，更详细地描述本公开，本公开提供了具有电镀铝背侧表面场的光伏器件及其形成方法。注意，本申请的附图仅为了示例的目的而提供，因此这些图未按比例绘制。
[0022]在下面的描述中，阐述了大量的特定细节，例如具体的结构、部件、材料、尺寸、处理步骤和技术，以便提供对本公开的一些方面的理解。然而，本领域普通技术人员将理解，本公开可以在没有这些特定细节的情况下实践。在其它情况下，未详细描述公知的结构或处理步骤，以免使本文中描述的本公开的实施例模糊不清。
[0023]将理解，当诸如层、区域或衬底的要素被称为在另一要素“上”或“上方”时，它可以直接在该另一要素上，或者也可以存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接在”另一要素“上”或者“上方”时，不存在中间要素。还应当理解，当一个要素被称为在另一要素“下”或“下方”时，它可以直接在该另一要素下或下方，或者也可以存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接在”另一要素“下”或者“下方”时，不存在中间要素。
[0024]参考图1，示例出了可以在本公开的一个实施例中使用的初始结构。该初始结构包括具有η-型半导体表面12和与η-型半导体表面12相反的ρ-型半导体表面13的半导体衬底10。在图中η-型半导体表面12是正侧表面,但是其也可以是背侧表面。在图中P-型半导体表面13是背侧表面，但是其也可以是正侧表面。
[0025]半导体衬底10可以包括任何半导体材料，包括但不限于:S1、Ge、SiGe, SiC、SiGeC、GaAs、GaN、InAs、InP、CdTe、CuInSe2'Cu (InGa) Se2 以及其它 III/V、II/VI 或 1/111/VI化合物半导体。在本公开的一个实施例中，半导体衬底10由硅构成。在另一个实施例中，半导体衬底10由单晶半导体材料构成。在另一个实施例中，半导体衬底10由多晶体(multicrystalline)半导体材料构成。在又一实施例中，半导体衬底10由多层不同的半导体材料(例如具有不同能带隙的半导体材料)构成。
[0026]图1所示例的半导体衬底10包括包含ρ-型掺杂剂的P-型半导体部分IOA和包含η-型掺杂剂的η-型半导体部分IOB。在图1中，η-型半导体部分IOB覆在ρ-型半导体部分IOA上。在一些实施例(未示出)中，衬底的P-型半导体部分覆在η-型半导体部分上。在这种实施例中，层IOA和IOB的顺序将与所示的相反，即，层IOA将位于层IOB顶上。此夕卜，在这种实施例中，层IOA的暴露表面将用作半导体衬底10的正侧表面，而层IOB的暴露表面将用作半导体衬底的背侧表面。
[0027]贯穿本公开使用术语“η-型掺杂剂”表示来自元素周期表的VA族的原子，包括例如P、As和/或Sb。贯穿本公开使用术语“P-型掺杂剂”表示来自元素周期表的IIIA族的原子，包括例如B、Al、Ga和/或In。
[0028]半导体材料内的掺杂剂的浓度可以根据半导体材料的最终用途和所采用的掺杂剂原子的类型而变化。半导体衬底10的P-型半导体部分IOA典型地具有lel5原子/cm3到lel7原子/cm3的ρ-型掺杂剂浓度，其中5el5原子/cm3到5el6原子/cm3的ρ-型掺杂剂浓度更典型。半导体衬底10的η-型半导体部分IOB典型地具有lel6原子/cm3到le22原子/cm3的η-型掺杂剂浓度，其中lel9原子/cm3到le21原子/cm3的η-型掺杂剂浓度更典型。η型半导体部分IOB的薄层电阻典型地大于50ohm/sq,其中60ohm/sq到200ohm/sq的η-型半导体部分IOB的薄层电阻范围更典型。
[0029]可以使用技术人员公知的技术将掺杂剂(η-型和/或ρ-型)引入到初始的掺杂或未掺杂的半导体材料中。例如，可以通过离子注入、气相掺杂、液体溶液喷涂/喷雾掺杂和/或从下方的牺牲掺杂剂材料层向外扩散掺杂剂原子，将η-型和/或ρ-型掺杂剂引入到半导体材料中，所述牺牲掺杂剂材料层可以形成在所述衬底上并且在向外扩散工艺之后被去除。在本公开的一些实施例中，可以在半导体衬底10的形成期间向其中引入(一种或多种)掺杂剂。例如，可以使用原位外延生长工艺来形成掺杂的半导体衬底10。
[0030]半导体衬底10的正侧表面可以是未被纹理化的或纹理化的(textured)。尽管附图和说明书示例了半导体衬底10的正面是η-型半导体的情况，但是其也可以是P-型半导体。因此，无论η-型半导体表面还是P-型半导体表面处于正面，都可以对其进行纹理化。为了示例的目的，正侧表面是η-型半导体，背侧表面是P-型半导体。在太阳能电池应用中使用纹理化的(即，特别地粗糙化的)表面以增加光吸收效率。相对于透射到电池中的入射光的部分，纹理化的表面减少了因反射而损失的入射光的部分，这是因为在有角度的特征的侧面入射的光子将被反射到相邻的有角度的特征的侧面并且因此有另一个被吸收的机会。此外，纹理化的表面增加了内部吸收，这是因为入射到有角度的半导体表面上的光通常将被偏转从而以斜角穿过衬底传播，由此增加了到达衬底背面所要行经的路径的长度，也使得从衬底背面反射的光子更有可能以与全内反射和光捕获兼容的角度照射到正面上。可以利用本领域中公知的常规技术，进行半导体衬底10的η-型半导体表面12的纹理化。在一个实施例中，可以使用基于KOH的溶液来纹理化单晶硅半导体衬底的η-型半导体表面
12。在另一个实施例中，可以使用HN03/HF溶液来纹理化多晶体硅晶片表面。在又一个实施例中，可以通过利用反应离子蚀刻(RIE)和包括密堆积的自组装聚合物球的掩模实现纹理化。
[0031]现在参考图2，示例出了在半导体衬底10的ρ-型半导体表面13上形成毯式抗反射涂层(ARC) 14之后的图1的结构。可以在本公开中采用的毯式ARC层14包括常规ARC材料，例如无机ARC或有机ARC。在本公开的一个实施例中，ARC材料包括氮化硅。可以利用本领域技术人员公知的技术形成毯式ARC层14。例如，可以利用常规沉积工艺将ARC组合物施加到半导体衬底10的ρ-型半导体表面13 (即，在图中所示例的实施例中，直接施加在P-型半导体部分IOA的暴露表面上)，所述常规沉积工艺包括例如:旋涂、浸溃涂敷、蒸发、化学溶液沉积、化学气相沉积(CVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。在ARC组合物(特别地，来自液相的那些ARC组合物)的施加之后，通常采用沉积后烘烤步骤来去除不想要的成分(例如溶剂)并实现交联。ARC组合物的沉积后烘烤步骤通常，但不必总是，在80°C到300°C的温度下进行，其中120°C到200°C的烘烤温度更典型。[0032]在一些实施例中，可以对所沉积的ARC组合物进行沉积后处理以提高ARC的整个层或表面的特性。所述沉积后处理可以选自热处理、电磁波(例如紫外光)照射、粒子束(例如，电子束或离子束)、等离子体处理、通过气相或液相的化学处理(例如，施加单层表面改性剂)或其任何组合。该沉积后处理可以是毪式的或者是图形式的(pattern-wise)。
[0033]现在参考图3，示例出了在对毯式ARC层14进行构图而形成具有位于其中的开口图形16的多个构图的抗反射涂层(ARC) 14’之后的图2的结构，所述开口图形16暴露半导体衬底10的P-型半导体表面的一些部分。典型地，开口图形16具有格子图形的形式。或者，所述开口图形也可以是不连续分布的图形，例如点、垫和线。尽管横截面图示出了形成在毯式ARC层14中的两个开口的存在，可以形成一个或多个这种开口，向半导体衬底10的背侧表面13提供格子图形。在一个实施例中，可以通过光刻和蚀刻形成所述多个构图的ARC14'。光刻工艺包括对毯式ARC层14的上表面施加光致抗蚀剂(未示出)、将光致抗蚀剂曝光于期望图形的辐射以及利用常规抗蚀剂显影剂显影经曝光的光致抗蚀剂。由此提供构图的光致抗蚀剂。利用诸如例如干法蚀刻或化学湿法蚀刻的蚀刻工艺，将光致抗蚀剂中的图形转移到毯式ARC层14。在将图形从构图的光致抗蚀剂转移到下面的毯式ARC层14之后，典型地利用诸如灰化的常规蚀刻剂剥离工艺从所述结构去除构图的光致抗蚀剂。在另一个实施例中，可以利用喷墨印刷或激光烧蚀来对毯式ARC层14进行构图。在又一实施例中，可以进一步处理开口图形16中的P-型半导体表面13的暴露部分以提高掺杂水平。在这些情况下，底部半导体材料部分可以更厚或者在由开口图形16限定的区域中可以具有更高的掺杂剂浓度。
[0034]现在参考图4，示例出了通过电沉积(B卩，电镀)，在开口图形16中在半导体衬底10的P型半导体表面13的暴露部分上形成铝层18之后的图3的结构。如图所示，每个铝层I8具有与相邻的构图的ARC14’的垂直边缘接触的垂直边缘。此外，每个铝层18的水平表面之一与半导体衬底10的ρ-型半导体表面13的暴露部分直接接触。
[0035]所形成的铝层18基本上由铝构成。在电沉积工艺期间某些微小杂质可能被引入或未引入到铝层18中。
[0036]在一些实施例中，并且在铝层18的电沉积之前，可以使用本领域技术人员公知的常规清洁工艺清洁半导体衬底10的P-型半导体表面13的(一个或多个)暴露表面，所述清洁工艺能够从半导体材料的(一个或多个)暴露表面去除表面氧化物和其它污染物。例如，可以使用稀释的HF溶液来清洁半导体衬底10的暴露的ρ-型半导体表面13。接下来，可以用去离子水清洗经清洁的P-型半导体表面13，并且之后将包括半导体衬底10的ρ-型半导体表面13的清洁后的部分的结构保持在诸如例如氦、氩和/或氮气的惰性环境中。
[0037]本申请的电沉积方法包括本领域技术人员公知的任何常规电镀设备的使用。电沉积，即电镀，是通过电场移动溶液中的金属离子来涂敷电极的镀敷过程。该过程使用电流从溶液还原期望材料的阳离子并且使用诸如金属的材料的薄层涂敷导电物体。在电沉积(即，电镀)中，要镀敷的部分是电路的阴极。在本公开中，将半导体衬底10的P-型半导体表面13的暴露部分(即，如果η-型半导体部分位于P-型半导体部分下方，则正面半导体部分，或者如果P-型半导体部分位于η-型半导体部分的下方，则背面半导体部分)用作电路的阴极。在电沉积过程中采用的阳极可以由或不由与要镀敷的相同金属制成。
[0038]在本公开中，图3所示的结构被完全或部分浸没在包含阳极、一种或多种溶解的招盐(将在本申请的下文中进一步限定)和离子液体(ionic liquid)以及允许电流流动的其它离子的电镀浴(例如，电解质)中。电源为阳极提供直流电流并且在阴极(即，半导体衬底10的暴露表面13)处发生镀敷。
[0039]可以在本公开中采用的电镀浴包括用于镀敷铝层18的一种或多种铝离子源。可以存在于电镀浴中的所述一种或多种铝离子源包括铝盐。可以使用的铝盐包括但不限于:招卤化物、招硝酸盐(aluminum nitrates)、招硫酸盐、招氨基磺酸盐、招烷基磺酸盐、招烧醇磺酸盐(aluminum aIkanoI sulfonate)、招氰化物、招乙酸盐或招柠檬酸盐。在一个实施例中，将三氯化铝(AlCl3)用作铝盐。
[0040]通常，铝盐被包含在电镀浴中，使得铝离子的浓度范围为0.01g/L到200g/L，或者例如0.5g/L到150g/L,或者例如lg/L到100g/L,或者例如，5g/L到50g/L。典型地，所包含的铝盐的量使得金属离子浓度范围为0.01到100g/L，更典型地0.lg/L到60g/L。
[0041]从水浴来电镀铝是不可行的，因此在本公开中在电沉积工艺中不采用水浴。相反，在本公开中采用的电镀浴也包括非水离子液体。贯穿本公开中使用的术语“离子液体”表示在室温(即，10°C -40°c)下熔化的盐。
[0042]可以在本公开中用于电镀浴中的离子液体的例子包括但不限于:由阳离子物类(species)以及阴离子物类构成的盐，所述阳离子物类例如是烷基咪
唑榻' (alkylimidazolium)、烷基吡唳.铕(alkylpyridinium)、烷基批咯烧鐵
(alkylpyrrolidinium)、磷鐵和铵化合物,所述阴离子物类例如为硼酸盐、卤化物、硫酸
盐、乙酸盐、磷酸盐和磺酸盐化合物。在一个实施例中，离子液体的阴离子物类可以是四氟硼酸盐、六氟磷酸盐或氟磺酸盐。可以在本公开中采用的各种类型的离子液体的一些例子
包括但不限于:氯化烷基咪唑榻'、四氟硼酸烷基咪唑榻'。在一个实施例中，可以采用氯化
1-乙基-3-甲基咪唑啉(EMImCl)作为离子液体。
[0043]在本公开的一个实施例中，离子液体以5g/L到5000g/L的量存在于电镀浴中。在本公开的另一个实施例中，离子液体以50g/L到500g/L的量存在于电镀浴中。
[0044]可以使用的电镀浴可以包括一种或多种常规电镀浴添加剂。这些添加剂包括但不限于如下添加剂中的一种或多种:光亮剂、抑制剂、表面活性剂、无机酸、有机酸、光亮剂离解抑制化合物、碱金属盐、pH调节化合物。
[0045]可以包含在电镀浴中的碱金属盐包括但不限于:钠和钾的卤素盐，例如氯化物、氟化物和溴化物。典型地使用氯化物。以常规的量使用这些碱金属盐。
[0046]所述电镀浴典型地保持在5°C到110°C的温度范围内，其中20°C到80°C的温度更典型。镀敷温度可以根据要镀敷的金属而变化。
[0047]形成铝层18时使用的电沉积工艺使用本领域技术人员公知的电流波形。在一个实施例中，所述电流波形最初可以包括高电流密度，并且在一段预定时间之后，电流密度可以降低到较低的电流密度。在另一个实施例中，所述电流波形最初可以包括低电流密度，并且在一段预定时间之后，电流密度可以升高到较高的电流密度。在又一个实施例中，可以采用单个波形来镀敷铝层18。
[0048]“低电流密度”是指在ImAmps/cm2到20mAmpS/cm2的范围内的镀敷密度。“高电流密度”是指大于20mAmps/cm2(高电流密度域的一般范围是从高于20mAmps/cm2到200mAmps/cm2)的镀敷密度。从低电流密度域到高电流密度域的增加或者从高电流密度域到低电流密度域的降低可以包括连续斜坡，或者其可以包括各种斜坡和包含一连串恒定电流平台的浸泡周期(soak cycle)。
[0049]在本公开的一些实施例中，在电沉积期间可以使用光照射来提高铝成核和生长。特别地，可以在要制造太阳能或光伏电池的实施例中使用光照射，以产生可以在电沉积工艺期间使用的自由电子。当在电沉积工艺期间采用光照射时，可以使用任何常规光源。所采用的光的强度可以变化，并且典型地大于50W/m2，其中从lOOW/m2到500W/m2的光强度更典型。前述波形和光照射的组合使得技术人员能够在太阳能电池应用中使用的半导体衬底的表面上提供铝膜的完全覆盖。
[0050]电沉积的铝层18的厚度可以根据被电沉积的铝源的类型、所采用的电镀浴的类型以及电沉积工艺本身的持续时间而变化。典型地，所形成的铝层18具有0.1到20微米的厚度，其中0.5到10微米的厚度更典型。
[0051]在一个实施例中并且如图中所不,招层18的不与ρ-型半导体表面13的暴露部分直接接触的另一水平表面与每一个构图ARC14’的暴露表面共面。在另一个实施例(图中未示出)中，铝层18的不与P-型半导体表面13的暴露部分直接接触的另一水平表面从每一个构图ARC14’的暴露表面垂直偏移(在上方或下方)。
[0052]在本公开的一些实施例中，通过电沉积形成的铝层18可以被清洁以从铝层18的上表面去除任何污染物。在一个实施例中，可以通过使通过电沉积形成的铝层18与异丙醇(IPA)接触来对该铝层18进行清洁。在IPA接触之后，可以使用去离子水清洗铝层18，并且如果需要，可以进行与IPA的第二次接触。
[0053]在本公开的一个实施例中，铝层18具有Ippm以上的纯度。在本公开的另一个实施例中，铝层18具有IOppm以上的纯度。
[0054]现在参考图5，示例出了在半导体衬底10的P-型半导体表面13上的构图的ARC14'的暴露部分16下方的ρ-型半导体部分IOA中形成重掺杂的ρ_型半导体区域20之后的图4的结构。术语“重掺杂”在指重掺杂的P-型半导体区域20时表示lel7atoms/cm3以上的ρ-型掺杂剂浓度，其中lel8原子/cm3到le22原子/cm3的ρ-型掺杂剂浓度更典型。在一个实施例中，重掺杂的P-型半导体区域20包括掺铝的硅。
[0055]重掺杂的P-型半导体区域20可以通过对图4所示的结构进行热处理而形成。在7000C以上的温度下，并且更典型地，在800°C以上的温度下进行所述处理。可以在氧气、氮气、形成气体、氦或空气的环境中进行所述处理，并且更典型地，在空气或氧气环境中进行所述处理。重掺杂的P-型半导体区域20的厚度典型地为I微米到20微米，并且更典型地为3微米到10微米。在另一个实施例中，可以通过激光处理形成重掺杂的P-型半导体区域20的形成。
[0056]在本公开的一个实施例中并且如图6A、6B和6C中所不,可以在招层18上沉积一个或多个金属层22。所述一个或多个金属层22是可选的。所述一个或多个金属层22的材料可以包括但不限于:Cu、N1、Co、Fe、Mo、Cr、T1、Ta、Au、Al、In、Ga、Ag、Pt、Pd、Rh 及其合金。可以形成在铝层18上的所述一个或多个金属层22可以通过任何常规电沉积工艺形成。所述一个或多个金属层22与铝层18电接触。在一个实施例中，并且如图6A所示，所述一个或多个金属层22不覆盖构图的ARC14’。在另一个实施例中，并且如图6B所示，所述一个或多个金属层22部分地覆盖构图的ARC14’。在又一个实施例中，并且如图6C所示，所述一个或多个金属层22完全覆盖构图的ARC14’。
[0057]尽管就本公开的优选实施例特别示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出前述和其它形式和细节上的变化。因此本公开旨在不限于所描述和示例的确切形式和细节，而是落入所附权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种光伏器件，包括: 包括p-n结的半导体衬底，所述p-n结具有一个在另一个的顶上的P-型半导体部分和n-型半导体部分； 多个构图的抗反射涂层，其位于所述半导体衬底的P-型半导体表面上，其中所述半导体衬底的所述P-型半导体表面的至少一部分被暴露；以及 铝，其直接位于所暴露的所述半导体衬底的所述P-型半导体表面的所述至少一部分上。
2.权利要求1所述的光伏器件，其中，所述半导体衬底包括硅。
3.权利要求1所述的光伏器件，其中，所述半导体衬底的所述P-型半导体部分或所述η-型半导体部分之一具有纹理化的表面。
4.权利要求1所述的光伏器件，其中，所述多个构图的抗反射涂层中的每个构图的抗反射涂层都包括氮化硅。
5.权利要求1所述的光伏器件，其中，所暴露的所述半导体衬底的所述P-型半导体表面的所述至少一部分在所述半导体衬底的所述P-型半导体表面上提供格子图形。
6.权利要求1所述的光伏器件，其中，所述光伏器件还包括位于所述铝与所暴露的所述半导体衬底的P-型半导体表面的至少一部分之间的重掺杂的P-型半导体区域。
7.权利要求1所述的光伏器件，其中，所述光伏电池还包括所述铝上的一个或多个金属层。
8.权利要求7所述的光伏器件，其中，所述一个或多个金属层包括Cu、N1、Co、Fe、Mo、Cr、T1、Ta、Au、Al、In、Ga、Ag、Pt、Pd、Rh 或其合金。
9.权利要求7所述的光伏器件，其中，所述一个或多个金属层不覆盖所述构图的抗反射涂层。
10.权利要求7所述的光伏器件，其中，所述一个或多个金属层完全或部分地覆盖所述构图的抗反射涂层。
11.一种形成光伏器件的方法，包括: 提供包括p-n结的半导体衬底，所述P-n结具有一个在另一个的顶上的P-型半导体部分和n-型半导体部分； 在所述半导体衬底的P-型半导体表面上形成多个构图的抗反射涂层，其中所述半导体衬底的所述P-型半导体表面的至少一部分被暴露；以及 直接在所暴露的所述半导体衬底的所述背侧表面的所述至少一部分上电沉积铝。
12.权利要求11所述的方法，其中，所述半导体衬底包括硅。
13.权利要求11所述的方法，其中，所述形成多个构图的抗反射涂层包括:在所述半导体衬底的所述P-型半导体表面上形成抗反射涂层材料的毯式层；以及对所述抗反射涂层材料的所述毯式层进行构图。
14.权利要求11所述的方法，其中，所述电沉积铝包括提供包含一种或多种铝离子源和离子液体的电镀浴。
15.权利要求14所述的方法，其中，所述一种或多种铝离子源包括铝盐。
16.权利要求15所述的方法，其中，所述铝盐包括如下之一:铝卤化物、铝硝酸盐、铝硫酸盐、铝氨基磺酸盐、铝烷基磺酸盐、铝烷醇磺酸盐、铝氰化物、铝乙酸盐和铝柠檬酸盐。
17.权利要求15所述的方法，其中，所述铝盐是三氯化铝。
18.权利要求14所述的方法，其中，所述离子液体在室温下是熔化的，并且由阳离子物类和阴离子物类构成，所述阳离子物类选自咪唑镥、烷基吡啶镦、烷基吡咯焼镇、磷鐵和铵化合物，所述阴离子物类选自硼酸盐、卤化物、硫酸盐、乙酸盐、磷酸盐和磺酸盐化合物。
19.权利要求18所述的方法，其中，所述离子液体是氯化1-乙基-3-甲基咪唑啉(EMImCl)0
20.权利要求11所述的方法，其中，所述电沉积铝在存在光强度大于50W/m2的光照射的条件下进行。
21.权利要求11所述的方法，还包括:在所述半导体衬底的所述P-型半导体部分中形成重掺杂的P-型半导体区域。
22.权利要求21所述的方法，其中，所述重掺杂的P-型半导体区域是通过热处理形成的。
23.权利要求21所述的方法，其中，所述重掺杂的P-型半导体是通过激光处理形成的。
24.权利要求11所述的方法，还包括:在所述铝上形成一个或多个金属层。
25.权利要求24所述的方法，其中，所述一个或多个金属层包括Cu、N1、Co、Fe、Mo、Cr、T1、Ta、Au、Al、In、Ga、Ag、Pt、Pd、Rh 或其合金。
【文档编号】H01L31/00GK103650151SQ201280034613
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年4月12日 优先权日:2011年7月14日
【发明者】K·C·费舍尔, 黄强, S·S·帕帕劳, 叶明灵 申请人:国际商业机器公司