光伏器件的制作方法

光伏器件的制作方法
【专利摘要】提供了性能改善的诸如太阳能电池的光伏器件。该光伏器件包括含铜层，该含铜层中包含的杂质量足以阻碍铜扩散进入下伏的半导体衬底中。所述含铜层位于形成在半导体衬底的正侧表面上的格子图形中，包括位于至少一个金属扩散阻挡层顶上的具有200ppm或更高的杂质水平的电镀含铜材料。
【专利说明】光伏器件
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光伏器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]光伏器件是将入射光子的能量转换为电动势(e.m.f)的器件。典型的光伏器件包括太阳能电池，这些电池被配置为将来自太阳的电磁辐射中的能量转换为电能。每个光子的能量由公式E=hv给出，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(即，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n-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n-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n-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n-掺杂区域处的负节点的装置供电。
[0007]当前制造的大多数太阳能电池基于硅晶片，其中丝网印刷的金属糊膏(metalpaste)作为电接触。丝网印刷由于其加工简单且生产能力高而有吸引力；然而高接触电阻、高的糊膏成本、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。
[0008]对于实验室中的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，其不可避免地成本高且生产量低。
[0009]最近，已经报道了具有镀铜格子(grid)的金属化。然而，所镀的铜可容易地扩散到硅太阳能电池中并且损坏太阳能电池性能。为了防止这种有害效应，已经采用了诸如镍硅化物和镍的扩散阻挡物(barrier)。然而，即使在存在这些扩散阻挡物的情况下，仍可能在特定的升高的温度下或在特定长度的操作时间之后发生铜扩散。

【发明内容】

[0010]从第一方面看，本发明提供了一种形成光伏器件的方法。具体地，提供了一种方法，该方法包括:提供包括p-n结的半导体衬底，所述半导体衬底具有一个在另一个顶上的P型半导体部分和n型半导体部分，其中所述半导体部分中的一者的上部暴露表面代表所述半导体衬底的正侧表面。接下来，在所述半导体衬底的所述正侧表面上形成构图的(patterned)抗反射涂层，以在所述正侧表面上提供格子图形。所述格子图形包括所述半导体衬底的所述正侧表面的暴露部分。然后在所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分上形成至少一个不包含铜或铜合金的金属扩散阻挡层。在形成所述至少一个金属扩散阻挡层之后，在所述至少一个金属扩散阻挡层顶上电沉积具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层。
[0011]在一个实施例中，所述n型半导体部分覆盖在所述p型半导体部分上。在另一个实施例中，所述P型半导体部分覆盖在所述n型半导体部分上。
[0012]在本发明的一些实施例中，所述至少一个金属扩散阻挡层可以包括金属半导体合金层作为多层叠层(multilayered stack)的最底层,该金属半导体合金层可以通过对所述半导体衬底的所述正侧表面上的金属层进行退火而在所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分上形成。
[0013]从第二方面看，本发明提供了一种光伏器件，该光伏器件包括:包括p-n结的半导体衬底，所述半导体衬底具有一个在另一个顶上的P型半导体部分和n型半导体部分，其中所述半导体部分中的一者的上部暴露表面代表所述半导体衬底的正侧表面。所述光伏器件还包括:所述半导体衬底的所述正侧表面上的构图的抗反射涂层，其中所述构图的抗反射涂层保护所述半导体衬底的所述正侧表面的一些部分，而使得所述半导体衬底的所述正侧表面的其它部分暴露，被暴露的所述半导体衬底的所述正侧表面的所述其它部分在所述正侧表面上形成格子图形。所述光伏器件另外还包括:位于被暴露的所述半导体衬底的所述正侧表面的所述其它部分上的至少一个金属扩散阻挡层；以及位于所述至少一个金属扩散阻挡层顶上的具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层。根据本公开，所述至少一个金属扩散阻挡层不包括铜或铜合金。
[0014]在一个实施例中，所述n型半导体部分覆盖在所述p型半导体部分上。在另一个实施例中，所述P型半导体部分覆盖在所述n型半导体部分上。
[0015]在本公开的一些实施例中，所述至少一个金属扩散阻挡层可以包括金属半导体合金层作为多层叠层的最底层，所述金属半导体合金层可以通过对所述半导体衬底的所述正侧表面上的金属层进行退火而在所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分上形成。
[0016]提供了旨在具有改善的性能(尤其在其寿命方面)的诸如太阳能电池的光伏器件。本公开的光伏器件包括含铜层，该含铜层中包含的杂质量足以阻碍铜扩散进入下伏的(underlying)半导体衬底中。位于形成在半导体衬底的正侧表面上的格子图形中的本公开的含铜层包括位于至少一个金属扩散阻挡层顶上的具有200ppm或更高的杂质水平的电镀含铜材料。所述至少一个金属扩散阻挡层抗铜扩散，并且因此包含与含铜材料层不同的金属或金属合金。即，所述至少一个金属扩散阻挡层中不包括铜或铜合金。所述至少一个金属扩散阻挡层也可以提供其它功能，例如，半导体衬底与含铜层之间的粘附层。所述至少一个金属扩散阻挡层可以是金属、包含多余一种金属元素的金属合金、或者包含一种或多种金属元素以及非金属元素的金属合金。还提供了一种形成这种结构的方法。
[0017]已经确定了含铜格子内的杂质水平能够影响光伏器件的性能，尤其是寿命。具体地，已经确定了:与其杂质水平低于200ppm的含铜层相比，包括具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层作为格子金属化层的光伏器件提供了寿命上的改进。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]现在将参考以下附图仅通过举例的方式详细描述本发明的实施例，在附图中:
[0019]图1是(通过横截面视图)示例出能够在根据本发明的一个实施例中使用的初始结构的图示；
[0020]图2是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在初始结构的正侧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；
[0021]图3是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在对毯式抗反射涂层进行构图形成具有一个或多个开口格子图形的多个构图的抗反射涂层之后的、图2的结构的图示；
[0022]图4是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在将至少一个金属扩散阻挡层形成到所述开口格子图形中之后的、图3的结构的图示；
[0023]图5是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在所述至少一个金属扩散阻挡层的上表面上电沉积具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层之后的、图4的结构的图示；
[0024]图6是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在将金属半导体合金层形成到所述开口格子图形中之后的、图3的结构的图示；
[0025]图7是(通过横截面视图)示例出根据本发明的实施例、在金属半导体合金层上形成至少一个金属扩散阻挡层之后的、图6的结构的图示；
[0026]图8是(通过横截面视图)示例出在所述至少一个金属扩散阻挡层的上表面上电沉积具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层之后的、图7的结构的图示；
[0027]图9是对于根据本发明实施例的包含杂质水平为200ppm的含铜层的光伏器件，电流I (mAmps/cm2)与电势E (V)的关系的图；并且
[0028]图10-12是对于不根据本发明实施例的包含低于200ppm的杂质水平的含铜层的光伏器件，电流I (mAmps/cm2)与电势E (V)的关系的图。
【具体实施方式】
[0029]在优选实施例中，本发明涉及诸如太阳能电池的光伏器件，所述光伏器件具有含铜层，所述含铜层中包含的杂质量足以阻碍铜扩散到半导体衬底中并且由此提高器件性能。在另一优选实施例中，本发明也提供了一种形成所述光伏器件的方法。
[0030]现在将通过参考下面的讨论和本申请的附图，更详细地描述本发明的实施例，本发明的实施例提供了性能(尤其是寿命)被提高的诸如太阳能电池的光伏器件以及形成这种器件的方法。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。
[0031]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，以便提供对本发明的一些方面的理解。然而，本领域普通技术人员将理解，本发明的各种实施例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，以免使本申请的各种实施例模糊不清。
[0032]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。
[0033]现在参考图1，示例出了能够在本发明的一个实施例中使用的初始结构8。该初始结构8包括具有正侧表面12和与所述正侧表面12相反的背侧表面13的半导体衬底10。
[0034]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.1I/VI 或 1/111/VI化合物半导体。在本发明的一个实施例中，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(single crystalline)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。
[0035]图1所示例的半导体衬底10包括包含p型掺杂剂的p型半导体部分IOA和上覆的包含n型掺杂剂的n型半导·体部分10B。在一些实施例(未示出)中，衬底的p型半导体部分覆盖在n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。此外，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。
[0036]贯穿本说明书使用术语“n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。
[0037]半导体材料内的掺杂剂的浓度可以根据半导体衬底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p型掺杂剂浓度，其中5el5原子/cm3到5el6原子/cm3的p型掺杂剂浓度更典型。半导体衬底10的n型半导体部分IOB典型地具有lel6原子/cm3到le22原子/cm3的n型掺杂剂浓度，其中lel9原子/cm3到le21原子/cm3的n型掺杂剂浓度更典型。n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n型半导体部分IOB的薄层电阻范围更典型。
[0038]可以使用技术人员公知的技术将掺杂剂(n型和/或p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、激光掺杂、和/或从上覆的(overlying)牺牲掺杂剂材料层向外扩散掺杂剂原子,将n型和/或P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。在本说明书的一些实施例中，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。
[0039]半导体衬底10的正侧表面12可以是未被纹理化的(non-textured)或纹理化的。在太阳能电池应用中使用纹理化(即，特别地粗糙化的)表面以提高光吸收效率。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硅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，进行对半导体衬底10的正侧表面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正侧表面
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。
[0040]尽管以下的图和描述示例了对半导体衬底10的n型半导体部分IOB的处理，但是在P型半导体部分位于n型半导体部分顶上的实施例中，以下的描述也可以应用于对半导体衬底10的p型半导体部分的处理。
[0041]现在参考图2，示例出了在半导体衬底10的n型半导体部分IOB的正侧表面12上形成毯式抗反射涂层(ARC) 14之后的图1的结构。尽管描述和示例出了单个涂层，但是在本发明的实施例中采用的ARC14可以包括不止一个涂层。可以在本发明的实施例中采用的毯式ARC层14包括常规ARC材料，诸如例如无机ARC或有机ARC。在本发明的一个实施例中，ARC材料包括氮化硅。可以 利用本领域技术人员公知的沉积技术形成所述毯式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的正侧表面12 (BP,直接施加到n型半导体部分IOB的暴露上表面上)，所述沉积工艺包括例如:旋涂、浸溃涂布、蒸镀、化学溶液沉积、化学气相沉积(CVD)以及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。
[0042]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)。
[0043]在本发明的此点，可以对半导体衬底10的p型半导体部分IOA的背侧表面13进行加工以形成金属背侧表面电接触(未示出)。当衬底10包括在n型半导体部分顶上的p型半导体部分时，n型半导体部分的最底面将代表该衬底的将被加工成包括金属背侧表面电接触的背侧表面。在一个实施例中，可以通过向半导体衬底10的背侧表面13施加诸如Al糊膏、Ag糊膏或AlAg糊膏的金属糊膏而形成所述金属背侧表面电接触。在施加所述金属糊膏之后，在升高的温度(典型地，700°C到900°C )下加热所施加的金属糊膏，所述温度使得所述金属糊膏流动并且形成所述结构的金属背表面场，即背侧表面电接触。
[0044]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格子图形16的多个构图的抗反射涂层(ARC) 14’之后的图2的结构。尽管该横截面图示出了存在形成在毯式ARC层14中的单个开口，但是将形成多个这种开口，为半导体衬底10的正侧表面12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伏的毯式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ARC14的图形区域16中的暴露的半导体表面12以提高掺杂水平。在这些情况下，顶部半导体材料IOB在暴露区域16下方较厚或者具有较高的掺杂剂浓度。 [0045]现在参考图4，示例出了在所述结构的格子图形内(即在半导体衬底10的暴露的正侧表面12上)形成至少一个金属扩散阻挡层18之后的图3的结构。在本发明的该实施例中，所述至少一个金属扩散阻挡层18用于阻碍铜从随后要形成的上覆的含铜层扩散。
[0046]所形成的所述至少一个金属扩散阻挡层18包括除了铜或铜合金之外的金属或金属合金。在本申请的一个实施例中，所述至少一个金属扩散阻挡层18可以由N1、Co、Zn、Pt、Ag、Pd、Sn、Fe、In或其合金构成。在另一个实施例中,所述至少一个金属扩散阻挡层18可以由N1、Co、Zn、Pt、Fe或其合金构成。在本发明的再一实施例中，所述至少一个金属扩散阻挡层18可以由Ni或Ni合金构成。在本发明的又一实施例中，所述至少一个金属扩散阻挡层18可以由Co或Co合金构成。在任何上述实施例中，所述至少一个金属扩散阻挡层18本身不包括铜或铜合金。
[0047]在本发明的一个实施例中，所述至少一个扩散阻挡层18由金属或含有多于两种金属元素的金属合金构成。在另一实施例中，所述至少一个扩散阻挡层18可以包括具有至少一种金属元素和至少一种非金属元素的金属合金。在再一个实施例中，所述至少一个扩散阻挡层18由N1、Co、P、S、As、Sb、O、N、和/或C构成。
[0048]所述至少一个扩散阻挡层18可以通过电镀、无电镀、物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积和其它沉积工艺形成。在本发明的一个实施例中，所述至少一个扩散阻挡层18通过在半导体衬底10的暴露的正侧表面12上电沉积而形成。在另一个实施例中，所述至少一个扩散阻挡层18通过在暴露的正侧表面12上以及所述多个构图的抗反射涂层(ARC)14’上物理气相沉积、随后去除形成在所述构图的抗反射涂层(ARC)14’上的所述至少一个扩散阻挡层而形成。
[0049]在一些实施例中，并且在所述至少一个金属扩散阻挡层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处理来清洁半导体衬底10的正侧表面12的(一个或多个)暴露表面，所述清洁处理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的暴露的正侧表面。
[0050]用于形成所述至少一个金属扩散阻挡层18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。在本发明的实施例中，将半导体衬底10的正侧表面12的暴露部分(即，如果n型半导体部分位于P型半导体部分顶上，则n型半导体部分10B，或者如果p型半导体部分位于n型半导体部分顶上，则P型半导体部分10A)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。在本发明的实施例中，图3所示的结构被浸没在包含阳极和一种或多种溶解的金属盐(将在本申请的下文中进一步限定)以及允许电流流动的其它离子的电镀浴(electroplating bath)(例如，电解质)中。电源为阳极提供直流电流并且在阴极(SP，半导体衬底的暴露的正侧表面12)处发生镀敷。
[0051]可以用于本发明实施例的电镀浴包括一种或多种金属离子源以镀敷所述至少一种金属扩散阻挡层18。所述一种或多种金属离子源提供包括但不限于下述的金属离子:N1、Co、Zn、Pt、Ag、Pd、Sn、Fe、In、As、Sb、S、P、O、N 和 C。可以被电沉积(或镀敷)的合金包括但不限于:前述金属的二元和三元合金。在一个实施例中，可以从电镀浴镀敷选自N1、Co、Zn、Pt和Fe的金属。在另一个实施例中，从电镀浴镀敷Ni或Ni合金。在再一个实施例中，从电镀浴镀敷Co或Co合金。
[0052]可以存在于电镀浴中的所述一种或多种金属离子源包括金属盐。可以使用的金属盐包括，但不限于:金属卤化物、金属硝酸盐、金属硫酸盐、金属氨基磺酸盐、金属烷基磺酸盐、金属烧醇磺酸盐(metal aIkanoI sulfonate)、金属氰化物、金属乙酸盐或金属柠檬酸盐。
[0053]现在将更详细地描述可以用于本发明实施例的各种类型的金属盐中的一些。
[0054]可以用于电镀浴的锡(Sn)盐包括但不限于:锡硫酸盐、锡卤化物、锡烷基磺酸盐(例如锡甲磺酸盐、锡乙磺酸盐和锡丙磺酸盐)、锡芳基磺酸(例如锡苯磺酸盐和锡甲苯磺酸盐)以及锡烧醇磺酸盐(tin aIkanoI sulfonate)中的一种或多种。典型地在电镀浴中使用硫酸锡或烷基磺酸锡。
[0055]可以在电镀浴中使用的金(Au)盐包括但不限于:三氯化金、三溴化金、氰化金、氯化钾金、氰化钾金、氯化钠金和氰化钠金中的一种或多种。
[0056]可以在电镀浴中使用的银(Ag)盐包括但不限于:硝酸银、氯化银、乙酸银和溴酸银中的一种或多种。典型地，在电镀浴中使用硝酸银。
[0057]可以在电镀浴中使用的镍(Ni)盐包括但不限于:氯化镍、氨基磺酸镍、乙酸镍、硫酸镍铵和硫酸镍中的一种或多种。
[0058]可以在电镀浴中使用的钯(Pd)盐包括但不限于:氯化钯、硝酸钯、氯化钯钾和氯化钯钾中的一种或多种。
[0059]可以使用的钼(Pt)盐包括但不限于:四氯化钼、硫酸钼和氯钼酸钠中的一种或多种。
[0060]可以使用的铟(In)盐包括但不限于:链烷磺酸和芳族磺酸(例如，甲磺酸、乙磺酸、丁磺酸、苯磺酸和甲苯磺酸)的铟盐、铟的氨基磺酸盐、硫酸盐、氯化物和溴化物盐、硝酸盐、氢氧化物盐、铟氧化物、氟硼酸盐、铟的羧酸(例如，柠檬酸、乙酰乙酸、二羟乙酸、丙酮酸、乙醇酸、丙二酸、异羟肟酸、亚氨基二乙酸、水杨酸、甘油酸、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、羟丁酸)盐、铟的氨基酸(例如，精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)盐中的一种或多种。
[0061]钴(Co)离子源包括但不限于:硫酸钴铵、乙酸钴、硫酸钴和氯化钴中的一种或多种。锌(Zn)离子源包括但不限于:溴酸锌、氯化锌、硝酸锌和硫酸锌的一种或多种。铁(Fe)离子源包括但不限于:氯化铁或氯化亚铁、硝酸铁、硫酸铁、乙酸铁和硫酸铁中的一种或多种。砷(As)源包括但不限于:砷酸钠、氧化砷和砷酸中的一种或多种。锑(Sb)源包括但不限于:氧化锑、锑化钠、氯化锑和硫酸锑中的一种或多种。硫(S)源包括但不限于:糖精、硫脲、磺酸、亚磺酸、磺酸盐和氨基磺酸中的一种或多种。磷(P)源包括但不限于:次磷酸盐、亚磷酸和连二磷酸盐中的一种或多种。
[0062]通常，金属盐被包含在电镀浴中，使得金属离子的浓度范围为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，所包含的金属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。
[0063]可以使用的电镀浴可以包括一种或多种常规稀释剂。典型地，电镀浴是含水的；然而，如果需要，可以使用常规的有机稀释剂。也可以包含可选的常规电镀浴添加剂。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。
[0064]抑制剂包括但不限于诸如下述的含氧高分子量化合物中的一种或多种:羧甲基纤维素、壬基酚聚乙二醇醚、辛二醇双_(聚烷撑二醇醚)、辛醇聚烷撑二醇醚、油酸聚乙二醇酯、聚乙丙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇二甲醚、聚氧丙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸聚乙二醇酯和十八烷醇聚乙二醇醚。典型地，使用聚(烷氧基化的)乙二醇。这种抑制剂可以以常规量(例如，0.01g/L到10g/L、或者例如0.5g/l到5g/L)包含在电镀浴中。
[0065]可以使用一种或多种常规表面活性剂。典型地，表面活性剂包括但不限于诸如烷基苯氧基聚乙氧基乙醇(alkyl phenoxy polyethoxyethanol)的表面活性剂。也可以使用包含多个氧乙烯基团的其它适 当的表面活性剂。这种表面活性剂包括具有多达20-7500个重复单元的聚氧乙烯聚合物。这样的化合物也可以用作抑制剂。也包含在聚合物类中的是聚氧乙烯(EO)和聚氧丙烯(PO)的嵌段和随机共聚物。表面活性剂可以以常规量(例如，
0.5g/L到20g/L、或者例如5g/L到10g/L)添加。
[0066]常规匀平剂(Ieveler)包括但不限于烷基化聚亚烷基亚胺和有机磺基磺酸盐中的一种或多种。这种化合物的例子包括:1-(2-羟乙基)-2-咪唑烷硫酮(HIT)、4-巯基吡啶、2-巯基噻唑啉、亚乙基硫脲、硫脲、1-(2-羟乙基)-2-咪唑烷硫酮(HIT)和烷基化聚亚烷基亚胺。以常规量包含这种匀平剂。典型地，以Ippb到lg/L、或者例如IOppb到500ppm的量包含这种匀平剂。
[0067]在所述电镀浴中也可以包含一种或多种无机和有机酸以增加基质的溶液传导率并且也调整镀敷成分的pH。无机酸包括但不限于:硫酸、盐酸、硝酸和磷酸。有机酸包括但不限于诸如甲磺酸的链烷磺酸。以常规的量在所述电镀浴中包含酸。
[0068]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。以常规的量使用这样的碱金属盐。
[0069]除了上述，所述电镀浴还可以包含硬化剂、展性(malleability)、延性(ductility)和沉积改性剂等。[0070]所述电镀浴的所测量的pH的范围可以为-1到14，或例如-1到8。典型地，所述电镀浴的pH的范围可以为-1到5，更典型地，0到3。可以包含常规缓冲化合物以控制电镀浴的pH。
[0071]所述电镀浴典型地保持在20°C到110°C的温度范围内，其中20°C到50°C的温度更典型。镀敷温度可以根据要镀敷的金属而变化。
[0072]用于形成所述至少一个金属扩散阻挡层18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所述至少一个金属扩散阻挡层18。
[0073]“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)。
[0074]在本发明的一些实施例中，在电沉积工艺期间可以使用光照射来提高金属成核和生长。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金属膜的完全覆盖。
[0075]所形成的所述至少一个金属扩散阻挡层18的厚度可以根据层18内存在的扩散阻挡材料层的数目以及形成所述层所使用的技术而变化。典型地，所形成的所述至少一个金属扩散阻挡层18具有IOnm`到1000nm的厚度，其中50nm到300nm的厚度更典型。
[0076]现在参考图5，示例出了在所述至少一个金属扩散阻挡层18顶上电沉积含铜层20之后的图4的结构。形成在所述至少一个金属扩散阻挡层18顶上的含铜层20包含铜或铜合金以及至少一种杂质。所述至少一种杂质以200ppm或更多的量存在。在一个实施例中，含铜层20具有200ppm到1000Oppm的杂质水平。在本发明的另一个实施例中，含铜层20具有200ppm到1000ppm的杂质水平。
[0077]如上所述，与杂质水平低于200ppm的含铜层相比，包括具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层20作为网格金属化层的光伏器件提供了性能(尤其是寿命)上的改进。在一些实施例中，对于包括具有200ppm或更高杂质水平的含铜层的光伏器件，与包括杂质水平低于200ppm的含铜层的类似光伏器件相比，观察到寿命的约10-500%(更典型地，25-200%)的提闻。
[0078]在一些实施例中，在含铜层20内的杂质可以包括碳、氯化物、氧和/或硫作为杂质。包括但不限于B、P、Sb、As、Se、Te、Br、F、I和H的其它杂质也可以存在于含铜层20中。
[0079]在其中含铜层20内的杂质包括碳的实施例中，碳杂质典型地以60ppm到1000Oppm的量存在于含铜层20中，其中从IOOppm到1000ppm的量更典型。
[0080]在其中含铜层20内的杂质包括氯化物的实施例中，氯化物杂质典型地以60ppm到1000Oppm的量存在于含铜层20中，其中从IOOppm到1000ppm的量更典型。
[0081]在其中含铜层20内的杂质包括氧的实施例中，氧杂质典型地以IOppm到1000Oppm的量存在于含铜层20中，其中从20ppm到1000ppm的量更典型。
[0082]在其中含铜层20内的杂质包括硫的实施例中，硫杂质典型地以IOppm到1000Oppm的量存在于含铜层20中，其中从20ppm到1000ppm的量更典型。
[0083]具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层20在所述至少一个金属扩散阻挡层18顶上的电沉积与上文中描述的所述至少一个金属扩散阻挡层18的电沉积相同，但在用于形成含铜层20的浴中存在铜源。在一个实施例中，铜源本身在其中包含杂质。在另一个实施例中，至少一种杂质源可以与铜源相结合地用于提供具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层20。
[0084]可以存在于电镀浴中以形成含铜层20的一个或多个铜离子源包括铜盐，所述铜盐例如是但不限于:铜的卤化物、铜硝酸盐、铜硫酸盐、铜氨基磺酸盐、铜烷基磺酸盐、铜烷醇磺酸盐、铜焦磷酸盐、铜氰化物、铜乙酸盐和铜柠檬酸盐。用于镀敷具有高于200ppm的杂质水平的含铜层20的浴也可以包含上文提及的用于形成所述至少一个金属扩散阻挡层18的金属离子源中的一种或多种。
[0085]当采用单独的碳杂质源时，该单独的碳杂质源可以包括任何含碳材料，例如但不限于:聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸盐、硫脲、糖精、抗坏血酸、烟鲁绿B和烷基磺酸盐。
[0086]当采用单独的 氯化物杂质源时，该单独的氯化物杂质源可以包括任何含氯化物的材料，例如但不限于:盐酸、氯化钠、以及有机聚合物的氯化物衍生物。
[0087]当采用单独的氧杂质源时，该单独的氧杂质源可以包括任何含氧材料，例如但不限于:聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸盐、糖精、抗坏血酸、葡糖酸盐、醇和烷基磺酸盐。
[0088]当采用单独的硫杂质源时，该单独的硫杂质源可以包括任何含硫材料，例如但不限于:糖精、硫脲、烷基磺酸盐、巯丙基磺酸和氨基磺酸。
[0089]铜盐被包含在电镀浴中，使得铜离子的浓度范围为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100g/L。典型地，所包含的铜盐的量使得铜离子浓度范围为lg/L到100g/L，更典型地10g/L到100g/L。当采用单独的杂质源时，包含在所述浴中的所述单独的杂质源具有以上针对铜离子提及的范围内的浓度。
[0090]在一些实施例中，具有200ppm或更高的杂质浓度的含铜层20的电沉积也可以包括光照射(如上所述)以提高电沉积工艺期间的金属成核和生长。
[0091]被电镀在所述至少一个金属扩散阻挡层18顶上的具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层20的厚度通常大于所述至少一个金属扩散阻挡层18的厚度。在一个实施例中，具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层20具有IOOnm到50000nm的厚度。在另一个实施例中，含铜层20具有1000nm到20000nm的厚度。
[0092]在所述至少一个金属扩散阻挡层顶上形成具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层20之后，可以进一步处理具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层20以包括诸如但不限于盖层和/或钝化层的其它材料层。
[0093]现在参考图6-8，其示例出了本发明的另一实施例。在该实施例中，在半导体衬底10的n型半导体部分IOB的暴露部分与上覆的金属扩散阻挡层18之间插入形成金属半导体合金17。在该实施例中，金属半导体合金层17代表多层扩散阻挡叠层的最底层；该多层扩散阻挡叠层的上部包括所述一个或多个金属扩散阻挡层18。在一些实施例(未示出)中，当所述衬底包含位于n型半导体部分顶上的p型半导体部分时，金属半导体合金可以形成为夹置在所述P型半导体部分的暴露部分之间。 [0094]具体地，图6示例出了在开口格子图形16中(即，在未被构图的ARC层14’覆盖的半导体衬底10的n型半导体部分IOB的暴露部分内和顶上)形成金属半导体合金层17之后的图3的结构。通过在不受构图的ARC层14’保护的半导体衬底10的n型半导体部分IOB的暴露部分上提供金属层(未示出)并且然后对该结构进行退火，形成金属半导体合金层17。在退火期间，来自金属层的金属原子与来自下伏的n型半导体部分IOB的半导体原子反应，形成金属半导体合金17。因此，金属半导体合金17由金属和半导体构成。在一个实施例中，金属半导体合金层17包括诸如例如NiSi或CoSi的金属硅化物。在另一个实施例中，金属半导体合金层17包括诸如例如锗化Ni或锗化Co的金属锗化物。
[0095]所述金属层(未示出)可以通过电沉积形成。所述电沉积工艺与前述形成金属扩散阻挡层18时使用的相同。如上所述的光照射也可以与电沉积结合使用以形成所述金属层。用于形成金属半导体合金层17的金属层可以通过除了电沉积之外的其它沉积工艺形成，所述其它沉积工艺包括上述在形成所述至少一个金属扩散阻挡层18中的那些沉积工艺。
[0096]在本发明的一个实施例中，用于形成金属半导体合金层17的金属层包括Ni层。在另一个实施例中，用于形成金属半导体合金层17的金属层包括Co层。在其它实施例中，用于形成金属半导体合金层17的金属层包括Zn、Pt、Ag、Pd、Sn、Fe、In、S、P和N之一。
[0097]所形成的用于形成金属半导体合金层17的金属层的厚度典型地在20nm到500nm的范围内，其中IOOnm到300nm的厚度更典型。在本申请中也可以采用在高于或低于上述厚度范围的其它厚度。
[0098]在形成所述金属层之后，如上所述，进行退火，该退火引起来自所述金属层的金属原子与来自下伏的半导体衬底10中的半导体原子反应，形成金属半导体合金层17。所述退火可以在单个步骤中进行或者可以使用两步退火工艺。在一个实施例中，在约250°C或更高的温度下进行退火。在一个实施例中，在300°C到700°C的温度下进行退火。可以在空气、形成气体(forming gas)、He、Ar或N2中进行退火。所述退火包括炉退火、快速热退火、尖峰退火、微波退火或激光退火。典型地，所述退火是快速热退火或带式炉退火，其中退火时间大约典型地小于60分钟，并且更典型地小于10分钟。在另一个实施例中，所述金属半导体合金通过激光加热处理形成。在形成所述金属半导体合金之后，可选地，利用从所述结构选择性地去除未反应的金属的蚀刻工艺从所述结构去除任何未反应的金属层。
[0099]在退火之后形成的金属半导体合金层17的厚度典型地为20nm到300nm,其中50nm到150nm的厚度更典型。高于或低于前述范围的其它厚度也是可能的，这取决于金属层的初始厚度和用于将金属层转化成金属半导体合金层17的退火条件。
[0100]在一些实施例中，如图6所示，金属半导体合金层17是连续的层。“连续的”意思是所形成的金属半导体合金层17在其所形成在上面的衬底的整个长度上没有中断。在另一个实施例中，金属半导体合金层17是不连续的，即，在金属半导体合金层17中有至少一个中断，使得下伏的衬底的整个表面不完全被金属半导体合金层17覆盖。注意，在本发明的实施例中连续的金属半导体合金层17是可选的，这是因为所述至少一个金属扩散阻挡层18 (随后要形成在金属半导体合金层17上)用作所公开的光伏器件中的扩散阻挡层。
[0101]现在参考图7，示例出了在金属半导体合金层17上形成至少一个金属扩散阻挡层18之后的图6的结构。在本发明的该实施例中采用的所述至少一个金属扩散阻挡层18与上述的相同。此外，形成所述至少一个金属扩散阻挡层18时描述的方法也可以用于该实施例中。
[0102]现在参考图8，示例出了在所述至少一个金属扩散阻挡层18的上表面上电沉积具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层20之后的图7的结构。在本发明的该实施例中采用的具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层20与上述的相同。此外，形成具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层20时描述的电沉积方法也可以用于该实施例中。
[0103]提供以下的实例来示例本发明的实施例的光伏器件相比于现有技术光伏器件的一些优点。
[0104]实例
[0105]在该实例中，所制备的每个太阳能电池均包括在硅衬底的n型硅部分的暴露表面顶上的Ni硅化物层；p型硅部分位于n型硅部分下方。在每个器件中，如上所述地制备用于金属半导体合金层17的Ni硅化物层。接下来，使用前述的用于形成金属扩散阻挡层18的方法在每个器件的Ni硅化物层顶上形成Ni扩散阻挡层。接下来，在Ni扩散阻挡层顶上形成含铜层。每一个所述含铜层都包括碳、氧、硫和氯化物作为杂质。在一种情况下，实例1，杂质水平大于200ppm。在另外三种情况下，CE1、CE2、CE3，杂质水平低于200ppm。因此，CE 1、CE2和CE3在本发明实施例的范围之外，而实例I是根据本发明的实施例。铜层中的不同杂质水平是通过改 变含碳、含硫、含氧和/或含氯化物的添加剂或者通过改变上述杂质的浓度而实现的。
[0106]通过在上文中针对含铜层20描述的电沉积，制备每个含铜层。下表示例出每个器件内的杂质和杂质水平。
[0107]
杂质 I实例 I Eei [ce2 [ce3
碳107.5ppm 49.3ppm 9.9ppm 3.6ppm
氧14.7ppm 5.7ppm 2.1ppm 1.6ppm
硫 20.3ppm 9.6ppm 2ppm 0.2ppm
氯化物 105.6ppm 46.9ppm 11.2ppm 0.4ppm
[0108]然后测试实例1、CEU CE2和CE3中的器件，以确定在没有退火(刚完成的(asbuilt))之后、在He中200°C下退火2.5小时之后、以及在He中200°C下退火15小时之后每个器件的寿命。图9 (实例I的器件的示例)、图10 (CEl器件的示例)、图11 (CE2器件的示例)和图12 (CE3器件的示例)示例出电流I (mAmps/cm2)与电势E(V)的关系的图。从每个图可以看出，对于所有情况，刚完成的器件和被退火了 2.5小时的器件具有几乎相同的I对E特性，表明对于所有情况，寿命长于2.5小时。如图9所示，包含具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层的实例I的器件在15小时之后显示出与刚完成的器件近乎相同的I对E特性，暗示着寿命长于10小时。然而，如图10-12中所示的具有不到200ppm的杂质的器件在I对E特性中显示出显著的下降，暗示着短于15小时的寿命。
[0109] 尽管关于本发明的优选实施例具体示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以做出前述和其它形式和细节上的变化。因此本发明并非旨在限于所描述和·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，所述半导体衬底具有一个在另一个顶上的p型半导体部分和n型半导体部分，其中所述半导体部分中的一者的上部暴露表面代表所述半导体衬底的正侧表面； 在所述半导体衬底的所述正侧表面上形成构图的抗反射涂层，以在所述正侧表面上提供格子图形，所述格子图形包括所述半导体衬底的所述正侧表面的暴露部分； 在所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分上形成至少一个金属扩散阻挡层；以及 在所述至少一个金属扩散阻挡层顶上电沉积具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个金属扩散阻挡层的最底层是形成在所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分上的金属半导体合金层，其中所述形成所述金属半导体合金层包括提供金属层和退火。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，具有所述200ppm或更高的杂质水平的所述含铜层包含铜或铜合金以及至少一种杂质。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少一种杂质包含碳、氧、氯化物、硫或它们的任何组合。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少一种杂质包括碳、氧、氯化物和硫的组口 o
6.根据权利要求5所述的方法,其中，所述碳杂质以60ppm到1000Oppm的量存在,所述氧杂质以IOppm到1000Oppm的量存在,所述氯化物杂质以60ppm到1000Oppm的量存在,并且所述硫杂质以IOppm到1000Oppm的量存在。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电沉积所述含铜层还包括光照射。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电沉积所述含铜层包括提供镀敷浴，所述镀敷浴包含至少一种金属盐作为铜离子源，所述金属盐还包括选自碳、氧、氯化物和硫的至少一种杂质。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述电沉积所述含铜层包括提供镀敷浴，所述镀敷浴包含至少一种金属盐作为铜离子源以及单独的杂质源，所述单独的杂质源包括选自碳、氧、氯化物和硫的至少一种杂质。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述n型半导体部分覆盖在所述p型半导体部分上。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述至少一个金属扩散阻挡层包含镍层，并且所述含铜层包含铜以及作为杂质的碳、氧、氯化物和硫的组合，并且其中，所述镍层与所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分直接接触。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述至少一个金属扩散阻挡层包含钴层，并且所述含铜层包含铜以及作为杂质的碳、氧、氯化物和硫的组合，并且其中，所述钴层与所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分直接接触。
13.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述至少一个金属扩散阻挡层包含镍层，并且所述含铜层包含铜以及作为杂质的碳、氧、氯化物和硫的组合，并且其中，所述镍层通过硅化镍层至少部分地与所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分分隔开。
14.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述至少一个金属扩散阻挡层包含钴层，并且所述含铜层包含铜以及作为杂质的碳、氧、氯化物和硫的组合，并且其中，所述钴层通过硅化镍层至少部分地与所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分分隔开。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，包含具有200ppm或更高的杂质水平的所述含铜层的所述光伏器件的寿命比包括具有低于200ppm的杂质水平的含铜层的等效光伏器件高25%到200%。
16.—种光伏器件,包括: 包括p_n结的半导体衬底，所述半导体衬底具有一个在另一个顶上的p型半导体部分和n型半导体部分，其中所述半导体部分中的一者的上部暴露表面代表所述半导体衬底的正侧表面； 构图的抗反射涂层，其位于所述半导体衬底的所述正侧表面上，其中所述构图的抗反射涂层保护所述半导体衬底的所述正侧表面的一些部分，而使得所述半导体衬底的所述正侧表面的其它部分暴露，被暴露的所述半导体衬底的所述正侧表面的所述其它部分在所述正侧表面上形成格子图形； 至少一个金属扩散阻挡层，其位于被暴露的所述半导体衬底的所述正侧表面的所述其它部分上；以及具有200ppm或更高的杂质水平的含铜层，其位于所述至少一个金属扩散阻挡层顶上。
17.根据权利要求16所述的光伏器件，其中，所述至少一个金属扩散阻挡层包括由金属半导体合金构成的最底层。
18.根据权利要求16或17所述的光伏器件，其中，具有所述200ppm或更高的杂质水平的所述含铜层包含铜或铜合金以及`至少一种杂质。
19.根据权利要求18所述的光伏器件，其中，所述至少一种杂质包含碳、氧、氯化物、硫或它们的任何组合。
20.根据权利要求19所述的光伏器件，其中，所述至少一种杂质包括碳、氧、氯化物和硫的组合。
21.根据权利要求20所述的光伏器件，其中，所述碳杂质以60ppm到1000Oppm的量存在，所述氧杂质以IOppm到1000Oppm的量存在,所述氯化物杂质以60ppm到1000Oppm的量存在，并且所述硫杂质以IOppm到1000Oppm的量存在。
22.根据权利要求16-21中任一项所述的光伏器件，其中，所述n型半导体部分覆盖在所述P型半导体部分上。
23.根据权利要求16-22中任一项所述的光伏器件，其中，所述至少一个金属扩散阻挡层包含镍层，并且所述含铜层包含铜以及作为杂质的碳、氧、氯化物和硫的组合，并且其中，所述镍层与所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分直接接触。
24.根据权利要求16-22中任一项所述的光伏器件，其中，所述至少一个金属扩散阻挡层包含钴层，并且所述含铜层包含铜以及作为杂质的碳、氧、氯化物和硫的组合，并且其中，所述钴层与所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分直接接触。
25.根据权利要求16-22中任一项所述的光伏器件,其中,所述至少一个金属扩散阻挡层包含镍层，并且所述含铜层包含铜以及作为杂质的碳、氧、氯化物和硫的组合，并且其中，所述镍层通过硅化镍层至少部分地与所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分分隔开。
26.根据权利要求16-22中任一项所述的光伏器件,其中,所述至少一个金属扩散阻挡层包含钴层，并且所述含铜层包含铜以及作为杂质的碳、氧、氯化物和硫的组合，并且其中，所述钴层通过硅化镍层至少部分地与所述半导体衬底的所述正侧表面的所述暴露部分分隔开。
27.根据权利要求16-26中任一项所述的光伏器件，其中，所述半导体衬底是太阳能电池的部件。
28.根据权利要求16-27中任一项所述的光伏器件，其中，包含具有200ppm或更高的杂质水平的所述含铜层的所述光伏器件的寿命比包括具有低于200ppm的杂质水平的含铜层的等效光伏器件高 25%到200%。
【文档编号】H01L31/18GK103797162SQ201280044219
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年9月10日 优先权日:2011年9月14日
【发明者】黄强, B·C·贝克-奥尼尔 申请人:国际商业机器公司