用于制造太阳能电池的方法

用于制造太阳能电池的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法能够大大减少在湿蚀刻工艺期间产生的废水的量和改善太阳能电池的效率。根据本发明的方法包括：通过用纹理化装置蚀刻半导体基板表面来进行纹理化，以在一个半导体基板表面上形成不平坦结构；在半导体基板表面的上部形成临时层，以围绕在纹理化期间形成在半导体基板表面的预设区域处的第一副产物层；和使用掺杂装置以预定的掺杂剂掺杂半导体基板表面，以便形成第一半导体层和第二半导体层，第二半导体层设置在第一半导体层上方且具有与第一半导体层不同的极性。第一副产物层和临时层被同时去除。
【专利说明】用于制造太阳能电池的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于制造太阳能电池的方法，且尤其涉及一种用于制造太阳能电 池以大幅减少在湿蚀刻期间排放的废水的量且改善太阳能电池的效率的方法。

【背景技术】
[0002] 太阳能电池是一种利用半导体特性将光转换成电能的装置。
[0003] 太阳能电池具有PN结结构，在PN结结构中正（p)型半导体与负（η)型半导体形 成结。当阳光入射到具有这种结构的太阳能电池上时，由入射的阳光能量在半导体中产生 空穴和电子。此时，由于由ΡΝ结产生的电场，空穴（+)移动到ρ型半导体且电子（_)移动 到η型半导体，因此引起电势的出现且从而产生功率。
[0004] 这样的太阳能电池可分类为薄膜型太阳能电池和基板型太阳能电池。
[0005] 薄膜型太阳能电池是通过在诸如玻璃之类的基板上形成薄膜形式的半导体来制 造的，而基板型太阳能电池是使用诸如硅之类的半导体材料作为基板来制造的。
[0006] 与薄膜型太阳能电池相比，基板型太阳能电池具有厚度大和使用昂贵材料的缺 点，但是具有高电池效率的优点。
[0007] 以下，将参考附图来描述常规基板型太阳能电池。
[0008] 图1是示出常规基板型太阳能电池的示意截面图。
[0009] 如图1所示，常规基板型太阳能电池包括ρ型半导体层10、η型半导体层20、抗反 射层30、前电极40、ρ+型半导体层50和背电极60。
[0010] Ρ型半导体层1〇和形成在Ρ型半导体层1〇上的η型半导体层20形成太阳能电池 的ΡΝ结。
[0011] 抗反射层30形成在η型半导体层20上以防止阳光的反射。
[0012] ρ+型半导体层50形成在ρ型半导体层10下面，以防止由阳光形成的载流子的复 合和衰减。
[0013] 前电极40从抗反射层30延伸至η型半导体层20,且背电极60形成在Ρ+型半导 体层50的下面。
[0014] 根据常规基板型太阳能电池，当阳光入射到常规基板型太阳能电池上时，产生电 子和空穴，产生的电子穿过η型半导体层20移动至前电极40,且产生的空穴穿过ρ+型半导 体层50移动至背电极60。常规基板型太阳能电池是通过以下工艺制造的。
[0015] 图2Α至2Η是示出用于制造常规基板型太阳能电池的工艺的截面图。
[0016] 首先，如图2Α所示，制备ρ型半导体基板10a。
[0017] 然后，如图2B所示，蚀刻半导体基板10a的一个表面以在半导体基板10a的一个 表面上形成粗糙结构。
[0018] 可使用反应离子蚀刻（RIE)进行半导体基板10a的一个表面的蚀刻。反应离子蚀 刻是使用在高压等离子体状态中的预设的反应气体的蚀刻工艺。
[0019] 同时，如附图所示，当使用反应离子蚀刻来蚀刻半导体基板10a的一个表面时，留 下了损伤层和/或第一副产物层，损伤层通过高压等离子体形成在半导体基板l〇a的一个 表面上，第一副产物层包括含基于SiOx或Si-0-F-S的物质且形成在粗糙结构的尖端上的 反应产物14。
[0020] 然后，如图2C所示，去除形成在半导体基板10a的一个表面上的第一副产物层。
[0021] 通过湿蚀刻使用蚀刻剂来进行第一副产物层14的去除。
[0022] 然后，如图2D所示，以η型掺杂剂掺杂半导体基板10a的一个表面以形成PN结。 艮P，由于以η型掺杂剂掺杂半导体基板10a的一个表面，因此顺序地形成了未掺有所述掺杂 剂的P型半导体层10和掺有所述掺杂剂的η型半导体层20以构成PN结。
[0023] 其间，在高温下进行用于掺杂η型掺杂剂的工艺。由于掺杂工艺，在η型半导体 层20上形成了诸如磷娃酸盐玻璃（phosphor-silicate glass) (PSG)之类的第二副产物层 22〇
[0024] 然后，如图2E所示，去除了第二副产物层22。
[0025] 通过湿蚀刻使用蚀刻剂来进行第二副产物层22的去除。
[0026] 然后，如图2F所示，在η型半导体层20上形成抗反射层30。
[0027] 然后，如图2G所示，将前电极材料40a施加至抗反射层30的上表面且将背电极材 料60a施加至p型半导体层10的下表面。
[0028] 然后，如图2H所示，在高温下烧制（fire)生成的结构以完成图1所示的基板型太 阳能电池的制造。
[0029] 也就是说，由于在高温下烧制，前电极材料40a通过抗反射层30且延伸至η型半 导体层20以形成前电极40,并且背电极材料60a渗入到ρ型半导体层10的下表面内以在 P型半导体层10的下表面上形成P+型半导体层50,且在p+型半导体层50的下表面上形 成背电极60。
[0030] 为了实施制造常规基板型太阳能电池的工艺，用于制造常规基板型太阳能电池的 系统具有以下配置。
[0031] 图3是示意性示出用于制造太阳能电池的常规系统的方块图。
[0032] 如图3所示，用于制造基板型太阳能电池的常规系统包括纹理化装置91、第一湿 蚀刻装置92、掺杂装置93、第二湿蚀刻装置（S卩，去除磷硅酸盐玻璃（PSG)的装置）94、抗反 射涂层（ARC)形成装置95、金属电极涂覆装置96和烧制装置97。
[0033] 纹理化装置（例如，反应离子蚀刻（RIE)装置）91执行图2B所示的工艺。第一湿 蚀刻装置92执行图2C所示的工艺。掺杂装置93执行图2D所示的工艺。第二湿蚀刻装置 94执行图2E所示的工艺。抗反射涂层形成装置95执行图2F所示的工艺。金属电极涂覆 装置96执行图2G所示的工艺。烧制装置97执行图2H所示的工艺。


【发明内容】

[0034] 技术问题
[0035] 因此，用于制造基板型太阳能电池的常规工艺需要用于去除第一副产物层的第一 湿蚀刻装置，第一副产物层是在纹理化工艺期间形成的反应产物层。在用于制造太阳能电 池的整个工艺期间因湿蚀刻而排放大量的废水，因此不利地造成环境污染。此外，常规方法 具有一些问题，因为通过湿蚀刻不容易从半导体基板去除第一副产物层，且第一副产物层 留在半导体基板上，从而妨碍用于制造太阳能电池的工艺，或者降低制造的太阳能电池的 效率。
[0036] 技术方案
[0037] 因此，本发明涉及基本上避免了由于现有技术的局限和缺陷导致的一个或多个问 题的用于制造太阳能电池的方法。
[0038] 本发明的一个目的是提供一种用于制造太阳能电池的方法。
[0039] 更具体地说，本发明的一个目的是提供这样一种用于制造太阳能电池的方法，所 述方法包括在干纹理化之后去除第一副产物层（即，反应副产物和/或损伤层）而无需湿 蚀刻。
[0040] 本发明的另一目的是提供这样一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法能够容 易地且完全地去除第一副产物层（即，反应产物和/或损伤层）。
[0041] 本发明额外的优点、目的和特征一部分将在下面的描述中列出，一部分对具有本 领域普通技术的人员来说在查阅下文后将变得显而易见，或者可通过实施本发明而知晓本 发明。可通过本说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得本发明的这 些目的以及其它优点。
[0042] 为了获得这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如此处具体和概括地描 述的那样，一种用于制造太阳能电池的方法包括下列步骤：在纹理化装置中将半导体基板 的表面纹理化，以蚀刻半导体基板的所述表面，且从而在基板的所述表面上形成粗糙结构； 在半导体基板的所述表面上形成临时层，以使临时层围绕第一副产物层，第一副产物层在 纹理化步骤期间形成于半导体基板的所述表面上的预设区域中；和在掺杂装置中以掺杂剂 掺杂半导体基板的所述表面，以形成第一半导体层和第二半导体层，第二半导体层设置在 第一半导体层上且具有与第一半导体层的极性不同的极性，且其中第一副产物层和临时层 被同时去除。
[0043] 可通过干蚀刻进行纹理化步骤。
[0044] 在完成纹理化步骤之后，可在纹理化装置中连续执行形成临时层的步骤。
[0045] 形成临时层的步骤可包括下列步骤：在纹理化步骤之后将半导体基板载入纹理化 装置；将氮（N)基气体、氢（H)基气体、氧（0)基气体、氟（F)基气体和上述气体的混合物中 的至少一种注入纹理化装置内；施加等离子体至纹理化装置；和将纹理化装置的内部温度 调整到预设的第一温度。
[0046] 预设的第一温度可为100°C或更低。
[0047] 可在附属装置中执行形成临时层的步骤，附属装置提供在纹理化装置与掺杂装置 之间。
[0048] 形成临时层的步骤可包括下列步骤：将半导体基板载入附属装置；将氮（N)基气 体、氢（H)基气体、氧（0)基气体、氟（F)基气体和上述气体的混合物中的至少一种注入附 属装置内；施加等离子体至附属装置；和将附属装置的内部温度调整到预设的第一温度。
[0049] 预设的第一温度可为100°C或更低。
[0050] 第一副产物层和临时层的同时去除可包括下列步骤：将半导体基板载入掺杂装 置；将掺杂装置的内部温度提升至比掺杂温度低的预设的第二温度；和蒸发第一副产物层 和临时层。
[0051] 可在蒸发第一副产物层和临时层的步骤之后进行掺杂，且然后将留在掺杂装置中 的气体排出。
[0052] 第一副产物层和临时层的同时去除可包括下列步骤：将半导体基板载入设置在纹 理化装置与掺杂装置之间的高温腔室；将高温腔室的内部温度提升至预设的第二温度；和 蒸发第一副产物层和临时层。
[0053] 预设的第二温度可为150°C或更高。
[0054] 在本发明的另一方面中，一种用于制造太阳能电池的方法包括下列步骤：在纹理 化装置中将半导体基板的表面纹理化，以蚀刻半导体基板的所述表面，且从而在基板的所 述表面上形成粗糙结构；在掺杂装置中以掺杂剂掺杂半导体基板的所述表面，以形成第一 半导体层和第二半导体层，第二半导体层设置在第一半导体层上且具有与第一半导体层的 极性不同的极性；和去除在掺杂步骤期间形成在第二半导体层上的第二副产物层，其中临 时层在纹理化步骤期间形成于半导体基板的所述表面上，以致临时层围绕第一副产物层， 第一副产物层形成于半导体基板的所述表面上的预设区域中，且第一副产物层和临时层被 同时去除。
[0055] 临时层可为第二副产物层。
[0056] 可进行掺杂步骤，以使第二副产物层围绕第一副产物层和半导体基板的上表面。
[0057] 可在去除第二副产物的步骤期间去除第一副产物层和临时层。
[0058] 可通过湿蚀刻执行去除第二副产物的步骤。
[0059] 在本发明的另一方面中，一种用于制造太阳能电池的方法包括下列步骤：通过反 应离子蚀刻法将半导体基板的表面纹理化以蚀刻半导体基板的所述表面，且从而在基板的 所述表面上形成粗糙结构；和通过反应离子蚀刻去除第一副产物层，第一副产物层包括在 半导体基板的表面上形成的损伤层和反应产物，其中执行去除第一副产物层的步骤，以使 粗糙结构的尖端呈圆形。
[0060] 圆形的粗糙结构可具有100nm至500nm的宽度（L)和50nm至400nm的高度（H)。
[0061] 可使用SF6和Cl2的混合气体进行去除第一副产物层的步骤，且SF 6和Cl2的混合 比（seem)为 SF6 :C12 = 3 : (1 至 3)。
[0062] 可在7Kw至15Kw的射频（RF)功率和0. 2托（torr)至0. 5托的腔室内部压强下 进行去除第一副产物层的步骤。
[0063] 可在同一反应离子蚀刻设备中连续执行纹理化步骤和去除第一副产物层的步骤。
[0064] 应该理解的是，本发明的前述概括描述和下面的详细描述是示例性的和说明性 的，且旨在对要求保护的发明提供进一步的说明。
[0065] 有益效果
[0066] 如上文所述，根据本发明，能在干纹理化之后形成第一副产物层而无需湿蚀刻。为 此，根据本发明，第一湿蚀刻设备是不必要的，因此与需要两个湿蚀刻装置的常规方法相比 降低了制造太阳能电池所需的成本且大幅减少了湿蚀刻期间排放的废水的量。
[0067] 使用反应离子蚀刻来进行基板的一个表面的蚀刻和去除形成于基板的一个表面 上的损伤层和反应产物，因此与常规方法相比消除了在真空与大气压条件之间转移基板的 需要，且简化了整个工艺。
[0068] 另外，由于使用反应离子蚀刻来连续地执行蚀刻半导体基板的一个表面和去除形 成于半导体基板的一个表面上的损伤层和反应产物，所以本发明有效地减少所需设备的量 且因此降低了对应于所需设备的成本。
[0069] 从前述内容明显地看到，根据本发明，能在干纹理化之后形成第一副产物层而无 需湿蚀刻。为此，根据本发明，第一湿蚀刻设备是不必要的，因此与需要两个湿蚀刻装置的 常规方法相比，降低了制造太阳能电池所需的成本且大幅减少在湿蚀刻期间排放的废水。
[0070] 使用反应离子蚀刻进行基板的一个表面的蚀刻和去除形成于基板的一个表面上 的损伤层和反应产物，因此与常规方法相比，消除了在真空与大气压条件之间转移基板的 需要，且简化了整个工艺。
[0071] 另外，由于使用反应离子蚀刻来连续地执行蚀刻半导体基板的一个表面和去除形 成于半导体基板的一个表面上的损伤层和反应产物，所以本发明有效地减少所需设备的 量，且因此降低了对应于所需设备的成本。

【专利附图】

【附图说明】
[0072] 附图被包括在内以对本发明提供进一步的理解，它们被并入并构成本申请的一部 分；附图示出本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
[0073] 图1是示出常规基板型太阳能电池的示意截面图；
[0074] 图2A至2H是示出用于制造常规基板型太阳能电池的工艺的截面图；
[0075] 图3是示意性示出用于制造太阳能电池的常规系统的方块图；
[0076] 图4A至41是示出根据本发明第一实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面 图；
[0077] 图5是示意性示出根据本发明第一实施方式的用于制造太阳能电池的系统的方 块图；
[0078] 图6是示意性示出根据本发明第一实施方式的修改的实施方式的用于制造太阳 能电池的系统的方块图；
[0079] 图7是示意性示出根据本发明第一实施方式的另一修改的实施方式的用于制造 太阳能电池的系统的方块图；
[0080] 图8是示意性示出根据本发明第一实施方式的又一修改的实施方式的用于制造 太阳能电池的系统的方块图；
[0081] 图9A至9G是示出根据本发明第二实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面 图；
[0082] 图10是示意性示出根据本发明第二实施方式的用于制造太阳能电池的系统的方 块图；和
[0083] 图11A至11G是示出根据本发明一个实施方式的制造太阳能电池的工艺的截面 图。

【具体实施方式】
[0084] 现在将详细参考本发明的优选实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出。然 而，本发明并不限制于在此描述的和如其他实施方式具体呈现的实施方式。提供实施方式 以完全理解本发明，且使本领域技术人员知晓本发明的技术理念。在各图中将尽可能使用 相同的标记数字以表示相同或相似部件。
[0085] 图4A至41是示出根据本发明第一实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面 图。
[0086] 首先，如图4A所示，制备半导体基板110a。
[0087] 通过下面的步骤执行半导体基板ll〇a的制备：使用金刚石型锅切机（a diamond type sawing machine)或楽料型锅切机将娃锭形成晶片形状的半导体基板110a,并且去除 由晶片锯切机产生的形成于半导体基板ll〇a的表面上的锯切损伤。可通过湿蚀刻来去除 锯切损伤。
[0088] 半导体基板110a可为娃基板，例如，p型娃基板。
[0089] 硅基板可采用单晶硅或多晶硅。单晶硅因高纯度和低晶体缺陷密度而表现出高太 阳能电池效率，但因非常高的价格而不利地具有低的经济效益。多晶硅具有相对低的效率， 但因低成本材料和工艺的使用而具有低的制造成本，因此多晶硅适合大量生产。
[0090] 然后，如图4B所示，使用纹理化装置191来蚀刻半导体基板110a的一个表面，以 在半导体基板ll〇a上形成粗糙结构。即，使半导体基板ll〇a的一个表面经过纹理化。
[0091] 通过干蚀刻进行纹理化。
[0092] 具体地说，优选地，可使用反应离子蚀刻（RIE)来进行纹理化。
[0093] 可使用(：12、5?6、即3、耶1'或两种或更多种上述气体的混合物作为主气体，且41'、0 2、 N2、He或两种或更多种上述气体的混合物作为添加气体来进行反应离子蚀刻。
[0094] 这样，当使用反应离子蚀刻来蚀刻半导体基板110a后，第一副产物层114可因高 压等离子体而留在半导体基板ll〇a的一个表面上，且第一副产物层包括形成于半导体基 板的一个表面上的损伤层，和/或形成于粗糙结构的尖端上的诸如SiO x之类的反应产物或 含基于Si-0-F-S的物质的反应产物。为了更清楚的描述，依照根据本发明的用于制造太阳 能电池的方法，第一副产物层包括形成于粗糙结构的尖端上的诸如SiO x之类的反应产物或 含基于Si-0-F-S的物质的反应产物。以下，基于用于去除反应产物的工艺进行根据实施方 式的描述。
[0095] 第一副产物层114由Si基物质制成且半导体基板110a也由Si制成。为此，第一 副产物层114牢固地结合至半导体基板110a。
[0096] 然后，如图4C所示，在半导体基板110a的一个表面的顶部上形成临时层T，以致临 时层T覆盖在纹理化期间产生的第一副产物层114的顶部和/或半导体基板110a的顶部。 艮P，临时层T形成在半导体基板110a上以便围绕第一副产物层114(或包住第一副产物层 114)。
[0097] 在一个实施方式中，可在纹理化步骤之后，在纹理化装置191中将临时层T连续地 形成于半导体基板ll〇a的顶部上。
[0098] 具体地说，在纹理化步骤之后，纹理化装置191中存在的剩余气体被排出而半导 体基板ll〇a留在纹理化装置191中。然后，将氮（N)基气体、氢⑶基气体、氧（0)基气 体、氟（F)基气体或上述气体的混合物中的至少一种注入纹理化装置191内且向纹理化装 置191施加等离子体（即，施加射频（RF)功率）。此时，施加等离子体直到纹理化装置191 的内部温度达到预设的第一温度（即，向纹理化装置191施加射频（RF)功率直到纹理化装 置191的温度达到预设的第一温度）。
[0099] 在另一实施方式中，可在纹理化装置191与掺杂装置194之间进一步提供附属装 置192,且可在附属装置192中形成临时层T。即，可在单独的装置中而不是纹理化装置192 中形成临时层T。
[0100] 在这种情况下，与上面的实施方式类似，在纹理化步骤之后，将纹理化装置191中 的半导体基板ll〇a载入附属装置192。然后，将氮（N)基气体、氢（H)基气体、氧（0)基气 体、氟（F)基气体或上述气体的混合物中的至少一种注入附属装置192且施加等离子体至 附属装置192。此时，施加等离子体直到附属装置192的内部温度达到预设的第一温度。
[0101] 优选地，预设的第一温度可为100°c或更低。
[0102] 结果，由基于N-H-Si-F-0-S的物质制成的临时层T例如形成在第一副产物层114 的顶部上和/或半导体基板ll〇a的顶部上。这里，可通过吸收来自第一副产物层114和/ 或半导体基板ll〇a的Si组分或使所述Si组分扩散来得到临时层T的Si组分。为此，第 一副产物层114使存在于其内的Si组分扩散到临时层T内，从而降低第一副产物层114的 Si组分的浓度且大幅减弱第一副产物层114与半导体基板110a之间的结合。即，临时层T 的形成使第一副产物层114能够容易地剥落。
[0103] 然后，如图4D所示，留在半导体基板110a的一个表面上的第一副产物层114和围 绕第一副产物层114的临时层T被同时去除。
[0104] 在一个实施方式中，可在纹理化装置191与掺杂装置194之间或在附属装置192 与掺杂装置194之间提供高温腔室193,以将半导体基板110a的温度升高至预设的第二温 度。在这种情况下，在形成临时层T之后，将半导体基板110a插入到高温腔室193内，且将 高温腔室193的内部温度提升到预设的第二温度，从而使第一副产物层114和临时层T从 半导体基板ll〇a分离，且这些层被蒸发。
[0105] 此时，优选地，预设的第二温度可为150°C或更高。
[0106] 如上文对临时层T的形成的描述，由于Si组分被从第一副产物层114吸收到临时 层T，因此第一副产物层114内的Si组分的浓度降低或第一副产物层114内的Si组分被稀 释，从而第一副产物层114容易从半导体基板110a分离，第一副产物层114熔点降低，因此 容易被蒸发。
[0107] 在单独的高温腔室193内的容易分离和蒸发掉的第一副产物层114的蒸发能够完 全且容易地去除第一副产物层114而没有在用于制造太阳能电池的其他装置（例如，掺杂 装置194)内蒸发的第一副产物层114和临时层T的污染。此外，能够仅使用比湿蚀刻装置 便宜得多的高温腔室193来去除第一副产物层114而不需使用湿蚀刻工艺和用于去除第一 副产物层114的装置，与需要两个湿蚀刻装置的常规方法相比，能够降低用于制造太阳能 电池的设备的成本且能够大幅减少在湿蚀刻期间排放的废水的量。
[0108] 在另一实施方式中，可在掺杂装置194内同时去除第一副产物层114和临时层T 而无需使用单独的高温腔室193。将在下面的掺杂工艺中详细描述此工艺。
[0109] 然后，如图4E所示，以掺杂剂掺杂半导体基板110a的一个表面，以形成包括第一 半导体层110和第二半导体层120的PN结层，第二半导体层120设置在第一半导体层110 上且具有与第一半导体层110的极性不同的极性。即，当半导体基板ll〇a的一个表面掺杂 有所述掺杂剂时，未掺杂的第一半导体层110和掺杂的第二半导体层120被顺序地形成以 形成PN结。
[0110] 例如，当半导体基板110a表现为p型半导体层时，能通过掺杂η型掺杂剂来在第 一半导体层110的一个表面上形成由Ρ型半导体层形成的第一半导体层110和由η型半导 体层形成的第二半导体层120。
[0111] 如上所述，可在掺杂装置194中同时去除第一副产物层114和临时层Τ而无需使 用单独的高温腔室193。具体地说，可通过将半导体基板110a载入掺杂装置194且将掺杂 装置194的内部温度提升至比掺杂温度低的预设的第二温度以蒸发第一副产物层114和临 时层T，来同时去除第一副产物层114和临时层T。然后，第一副产物层114和临时层T蒸 发以排出留在掺杂装置194内的气体，且可通过高温扩散或等离子体离子掺杂来对存在于 掺杂装置194内的半导体基板110a进行掺杂。此时，优选地，预设的第二温度为150°C或更 高。这样，由于通过蒸发而无需使用单独的高温腔室193来同时去除第一副产物层114和 临时层T，与需要两个湿蚀刻装置的常规方法相比，能降低制造太阳能电池所需的设备成本 且能大幅减少在湿蚀刻期间排放的废水的量。
[0112] 更具体地说，可使用高温扩散或等离子体离子掺杂进行掺杂工艺。
[0113] 使用高温扩散来掺杂η型掺杂剂的工艺包括将半导体基板110a载入在800°C或更 高的高温下的扩散反应器，和将诸如P〇Cl 3或PH3之类的η型掺杂剂气体供给到扩散反应器 以使η型掺杂剂扩散进入半导体基板110a的表面内。
[0114] 使用等离子体离子掺杂来掺杂η型掺杂剂的工艺可包括将半导体基板110a载入 等离子体发生器，且将诸如P〇Cl 3或PH3之类的η型掺杂剂气体供给到等离子体发生器以产 生等离子体。当产生等离子体时，存在于等离子体内的磷（Ρ)离子被RF电场加速且入射到 半导体基板ll〇a的一个表面上以进行离子掺杂。
[0115] 在等离子体离子掺杂之后，优选在合适的温度下进行加热的退火工艺。进行退火 的原因为，如果不进行退火工艺，则掺杂的离子充当单纯的杂质，但是当进行退火工艺时， 掺杂的离子与Si结合且因此被激活。
[0116] 其间，用于掺杂η型掺杂剂的工艺是在高温下进行的。在掺杂工艺期间，在第二半 导体层120上形成诸如磷硅酸盐玻璃（PSG)之类的第二副产物层122。第二副产物层122 可形成在第二半导体层120上。
[0117] 然后，如图4F所示，去除了第二副产物层122。
[0118] 通过湿蚀刻蚀刻剂来进行去除副产物层的工艺。
[0119] 然后，如图4G所示，在第二半导体层120上形成抗反射层130。
[0120] 因为第二半导体层120的上表面具有粗糙结构，因此抗反射层130也具有粗糙结 构。
[0121] 抗反射层130通过等离子体CVD由氮化硅或氧化硅形成。
[0122] 然后，如图4Η所示，抗反射层130被涂覆有第一电极材料140a且第一半导体层 110被涂覆有第二电极材料160a。更具体地说，除第二半导体层120之外的抗反射层130 的上表面被涂覆有第一电极材料140a，且除第二半导体层120之外的第一半导体层110的 下表面被涂覆有第二电极材料160a。
[0123] 用于涂覆第一电极材料140a和第二电极材料160a的工艺可包括使用膏体的印刷 工艺，所述膏体含八8、八1、]\%、]\111、513、211、]\1〇、附、(]11、或上述材料的两种或更多种的合金或两 种或更多种类型的混合物。
[0124] 因为第一电极材料140a形成在阳光入射的表面上，所以第一电极材料140a并不 形成在抗反射层130的整个表面之上，而是形成在预设的图案中。
[0125] 因为第二电极材料160a形成在与阳光入射的表面相对的表面上，所以第二电极 材料160a可形成在第一半导体层110的整个表面之上。若需要，为了使反射的阳光入射到 太阳能电池上，可将第二电极材料160a形成在预设的图案中。
[0126] 其间，虽然未图示，但在图4H所示的工艺之前，可对抗反射层130和第二半导体层 120进行边缘隔离（edge isolation)以隔离边缘区域。
[0127] 然后，如图41所示，通过在高温下烧制所生成的结构来完成根据本发明一个实施 方式的太阳能电池的制造。
[0128] 当在高温下烧制所生成的结构时，第一电极材料140a通过抗反射层130而渗入到 第二半导体层120内，以形成接触第二半导体层120的第一电极140。
[0129] 同样，由于在高温下烧制，第二电极材料160a渗入到第一半导体层110的下表面 内，而且在第一半导体层110的下表面上形成第三半导体层150,第三半导体层150的掺杂 浓度比第一半导体层110的掺杂浓度高，且在第三半导体层150的下表面上形成第二电极 160。例如，当第一半导体层110由p型半导体形成时，则第三半导体层150是由p+型半导 体层形成的。
[0130] 将详细描述根据本发明一个实施方式的用于实施制造太阳能电池工艺的制造系 统。
[0131] 图5是示意性示出根据本发明第一实施方式的用于制造太阳能电池的系统的方 块图。
[0132] 如图5所示，根据实施方式的用于制造太阳能电池的系统包括纹理化装置191、掺 杂装置194、第二副产物层去除装置195、抗反射涂层形成装置196、金属电极涂覆装置197 和烧制装置198。
[0133] 纹理化装置191优选为反应离子蚀刻（RIE)装置。此时，反应离子蚀刻（RIE)装 置执行图4B所示的工艺（S卩，纹理化）和图4C所示的工艺（S卩，临时层T的形成）。
[0134] 也就是说，RIE装置将半导体基板110a纹理化且排出在纹理化期间产生的留在反 应离子蚀刻装置中的气体。然后，向RIE装置注入氮（N)基气体、氢（H)基气体、氧（0)基 气体、氟（F)基气体或上述气体的混合物中的至少一种，且向RIE装置施加等离子体以在 l〇〇°C或更低的装置内部温度下在第一副产物层114上形成临时层T。
[0135] 反应离子蚀刻装置可选自使用在等离子体气氛下的反应气体的本领域熟知的装 置。
[0136] 掺杂装置执行图4E所示的工艺，且可选自本领域熟知的装置，所述装置能够通过 供给在等离子体气氛下的掺杂剂气体并将掺杂剂气体供给至高温扩散反应器来进行掺杂。
[0137] 另外，掺杂装置194可用来执行图4D所示的工艺。即，在掺杂之前，掺杂装置194 接收提供有临时层T的半导体基板110a，且然后将掺杂装置194的内部温度提升至150°C， 该温度比掺杂温度低，并且蒸发第一副产物层114和临时层T，从而同时去除第一副产物层 114和临时层T。
[0138] 第二副产物层去除装置195执行图4F所示的工艺，且可为本领域熟知的湿蚀刻装 置。
[0139] 抗反射涂层形成装置196执行图4G所示的工艺，且可使用本领域熟知的等离子体 增强化学气相沉积（PECVD)装置。
[0140] 金属电极涂覆装置197执行图4H所示的工艺，且可选自诸如网版印刷装置之类的 本领域熟知的各种印刷装置。
[0141] 烧制装置执行图41所示的工艺，且可选自本领域熟知的各种烧制装置。
[0142] 如上所述，本发明能去除第一副产物层114而无需湿蚀刻。为此，本发明不需要第 一湿蚀刻装置（即，去除第一副产物层114的湿蚀刻装置），因此与需要两个湿蚀刻装置的 常规方法相比，降低了制造太阳能电池所需的设备成本且大幅减少在湿蚀刻期间排放的废 水的量。
[0143] 另外，根据本发明，形成包括第一副产物层114的临时层T以降低第一副产物层 114结合至半导体基板110a的结合力，去除第一副产物层114,从而容易地且完全地去除第 一副产物层114。因此，本发明防止由第一副产物层114引起的太阳能电池效率的退化。
[0144] 图6是示意性示出根据本发明第一实施方式的修改的实施方式的用于制造太阳 能电池的系统的方块图。图7是示意性示出根据本发明第一实施方式的另一修改的实施方 式的用于制造太阳能电池的系统的方块图。图8是示意性示出根据本发明第一实施方式的 又一修改的实施方式的用于制造太阳能电池的系统的方块图。
[0145] 如图6至8所示，根据本发明第一实施方式的用于制造太阳能电池的系统还可包 括附属装置192和高温腔室193至少之一，附属装置192是单独的装置以形成临时层T，高 温腔室193是单独的装置以去除临时层T和第一副产物层114。
[0146] 这里，附属装置192包括气体入口、气体出口和等离子体施加器，气体入口供给 气体以形成临时层T，气体出口排出剩余气体，等离子体施加器施加等离子体至附属装置 192,且高温腔室193包括气体出口和温度控制器（即，加热器），气体出口排出蒸发的临时 层T和第一副产物层114的气体，温度控制器控制高温腔室193的内部温度。
[0147] 具体地说，如图6所示，根据本发明的用于制造太阳能电池的系统可包括纹理化 装置191、附属装置192、掺杂装置194、第二副产物层去除装置195、抗反射涂层形成装置 196、金属电极涂覆装置197和烧制装置198。
[0148] 另外，如图7所示，根据本发明的用于制造太阳能电池的系统依照制造工艺顺序 包括纹理化装置191、高温腔室193、掺杂装置、第二副产物层去除装置195、抗反射涂层形 成装置196、金属电极涂覆装置197和烧制装置198。
[0149] 另外，如图8所示，用于制造太阳能电池的系统依照制造工艺顺序包括纹理化装 置191、附属装置192、高温腔室193、掺杂装置194、第二副产物层去除装置195、抗反射涂层 形成装置196、金属电极涂覆装置197和烧制装置198。
[0150] 图9A至9G是示出根据本发明第二实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面 图。
[0151] 首先，如图9A所示，制备半导体基板110a。
[0152] 通过下面的步骤来进行半导体基板110a的制备：使用金刚石型锯切机或浆料型 锯切机将硅锭形成晶片形状的半导体基板ll〇a，并且去除由晶片锯切机产生的形成于半导 体基板ll〇a的表面上的锯切损伤。可通过湿蚀刻来去除锯切损伤。
[0153] 半导体基板110a可为娃基板，例如，p型娃基板。
[0154] 硅基板可采用单晶硅或多晶硅。单晶硅因高纯度和低晶体缺陷密度而表现出高太 阳能电池效率，但因非常高的价格而不利地具有低的经济效益。多晶硅具有相对低的效率， 但因低成本材料和工艺的使用而具有低的制造成本，因此多晶硅适合大量生产。
[0155] 然后，如图9B所示，使用纹理化装置191蚀刻半导体基板110a的一个表面以在半 导体基板ll〇a上形成粗糙结构。即，使半导体基板ll〇a的一个表面经过纹理化。
[0156] 通过干蚀刻进行纹理化。
[0157] 具体地说，优选地，可使用反应离子蚀刻（RIE)来进行纹理化。
[0158] 可使用(：12、5?6、即3、耶1'或两种或更多种上述气体的混合物作为主气体，且41'、0 2、 N2、He或两种或更多种上述气体的混合物作为添加气体来进行反应离子蚀刻。
[0159] 这样，当使用反应离子蚀刻来蚀刻半导体基板110a时，第一副产物层114可因高 压等离子体而留在半导体基板ll〇a的一个表面上，且第一副产物层包括形成于半导体基 板的一个表面上的损伤层，和/或形成于粗糙结构的尖端上的诸如SiO x之类的反应产物或 含基于Si-0-F-S的物质的反应产物。为了更清楚的描述，依照根据本发明的用于制造太阳 能电池的方法，第一副产物层包含形成于粗糙结构的尖端上的诸如SiO x之类的反应产物或 含基于Si-0-F-S的物质的反应产物。以下，基于用于去除反应产物的工艺进行根据实施方 式的描述。
[0160] 第一副产物层114由Si基物质制成，且半导体基板110a也由Si制成。为此，第 一副产物层114牢固地结合至半导体基板110a。
[0161] 为了去除第一副产物层114,根据本发明，在半导体基板110a的一个表面上形成 临时层T以使临时层T围绕第一副产物层114,且同时去除第一副产物层114和临时层T。 这是在如下所述的掺杂步骤期间进行的。
[0162] 然后，如图9C所不，以掺杂剂掺杂半导体基板110a的一个表面，以形成包括第一 半导体层110和第二半导体层120的PN结层，第二半导体层120设置在第一半导体层110 上且具有与第一半导体层110的极性不同的极性。即，当半导体基板ll〇a的一个表面掺杂 有掺杂剂时，顺序地形成未掺杂有所述掺杂剂的第一半导体层110和掺杂有掺杂剂的第二 半导体层120以构成PN结。
[0163] 例如，当半导体基板ll〇a表现为p型半导体层时，能通过掺杂η型掺杂剂来在第 一半导体层110的一个表面上形成由Ρ型半导体层形成的第一半导体层110和由η型半导 体层形成的第二半导体层120。
[0164] 更具体地说，可使用高温扩散或等离子体离子掺杂进行掺杂工艺。
[0165] 使用高温扩散来掺杂η型掺杂剂的工艺包括将半导体基板110a载入800°C或更高 的高温下的扩散反应器，和将诸如P〇Cl 3或PH3之类的η型掺杂剂气体供给到扩散反应器以 使η型掺杂剂扩散进入半导体基板110a的表面内。
[0166] 使用等离子体离子掺杂来掺杂η型掺杂剂的工艺可包括将半导体基板110a载入 等离子体发生器且将诸如P〇Cl 3或PH3之类的η型掺杂剂气体供给到等离子体发生器以产 生等离子体。当产生等离子体时，存在于等离子体中的磷（Ρ)离子被RF电场加速且入射到 半导体基板ll〇a的一个表面上以进行离子掺杂。
[0167] 在等离子体离子掺杂之后，优选在合适的温度下进行加热的退火工艺。进行退火 的原因为，如果不进行退火工艺，则掺杂的离子充当单纯的杂质，但是当进行退火工艺时， 掺杂的离子与Si结合且因此被激活。
[0168] 进行掺杂工艺以致形成包括第一半导体层110和第二半导体层120的PN结，且利 用在高温下在第二半导体层120上掺杂η型掺杂剂的工艺在第一副产物层114上和第二半 导体层120上形成诸如磷硅酸盐玻璃（PSG)之类的第二副产物层122达预定的厚度。艮Ρ， 进行掺杂工艺以致第二副产物层122围绕第一副产物层114和半导体基板110a的上表面。
[0169] 也就是说，在本实施方式中，第二副产物层122变成与第一副产物层114 一起去除 的临时层T。
[0170] 优选地，可进行掺杂工艺直到第二副产物层122生长成足够包住第一副产物层 114。
[0171] 通过进行掺杂使得诸如PSG之类的第二副产物层122包住或围绕第一副产物层 114,第一副产物层114和/或半导体基板110a的Si组分能够并入或扩散为第二副产物层 122的Si组分。为此，第一副产物层114使Si组分扩散进入第二副产物层122,从而降低 第一副产物层114的Si组分浓度且大幅减小半导体基板110a与第一副产物层114之间的 结合力。S卩，第二副产物层122促进第一副产物层114的剥落。
[0172] 然后，如图9D所示，第一副产物层114和形成在第一副产物层114上的第二副产 物层122被同时去除。
[0173] 通过使用第二湿蚀刻装置使用湿蚀刻来进行第二副产物层122的去除。
[0174] 这样，在不使用单独的湿蚀刻和湿蚀刻装置来去除第一副产物层114的情况下， 能使用第二湿蚀刻装置容易地且完全地去除第一副产物层114。因此，本发明不需要第一湿 蚀刻装置，从而与需要两个湿蚀刻装置的常规方法相比，降低了制造太阳能电池所需的设 备成本并且大幅减少在湿蚀刻期间排放的废水的量。
[0175] 然后，如图9E所示，在第二半导体层120上形成抗反射层130。
[0176] 由于第二半导体层120的上表面具有粗糙结构，因此抗反射层130也具有粗糙结 构。
[0177] 抗反射层130通过等离子体CVD由氮化硅或氧化硅形成。
[0178] 然后，如图9F所示，抗反射层130被涂覆有第一电极材料140a且第一半导体层 110被涂覆有第二电极材料160a。更具体地说，除第二半导体层120之外的抗反射层130 的上表面被涂覆有第一电极材料140a，且除第二半导体层120之外的第一半导体层110的 下表面被涂覆有第二电极材料160a。
[0179] 用于涂覆第一电极材料140a和第二电极材料160a的工艺可包括使用膏体的印刷 工艺，所述膏体含Ag、Al、Mg、Mn、Sb、Zn、Mo、Ni、Cu，或上述材料的两种或更多种的合金，或 两种或更多种类型的混合物。
[0180] 因为第一电极材料140a形成在阳光入射的表面上，所以第一电极材料140a并不 形成在抗反射层130的整个表面之上，而是形成在预设的图案中。
[0181] 因为第二电极材料160a形成在与阳光入射的表面相对的表面上，所以第二电极 材料160a可形成在第一半导体层110的整个表面之上。若需要，为了使反射的阳光入射到 太阳能电池上，可将第二电极材料160a形成在预设的图案中。
[0182] 其间，虽然未图示，但在图9F所示的工艺之前，可对抗反射层130和第二半导体层 120进行边缘隔离（edge isolation)以隔离边缘区域。
[0183] 然后，如图9G所示，通过在高温下烧制所生成的结构来完成制造根据本发明一个 实施方式的太阳能电池。
[0184] 当在高温下烧制所生成的结构时，第一电极材料140a通过抗反射层130而渗入到 第二半导体层120内，以形成接触第二半导体层120的第一电极140。
[0185] 同样，由于在高温下烧制，第二电极材料160a渗入到第一半导体层110的下表面 内，而且在第一半导体层110的下表面上形成第三半导体层150,第三半导体层150的掺杂 浓度比第一半导体层110的掺杂浓度高，且第二电极160形成在第三半导体层150的下表 面上。例如，当第一半导体层110由P型半导体形成时，则第三半导体层150是由p+型半 导体层形成的。
[0186] 如上所述，根据本发明，在干纹理化之后能去除第一副产物层114而无需湿蚀刻。 为此，本发明不需要第一湿蚀刻装置，因此与需要两个湿蚀刻装置的常规方法相比，降低了 制造太阳能电池所需的设备成本且大幅减少在湿蚀刻期间排放的废水的量。
[0187] 另外，根据本发明，形成包住第一副产物层114的临时层T以降低第一副产物层 114结合至半导体基板110a的结合力，去除第一副产物层114,且容易地和完全地去除第一 副产物层114。因此，本发明防止由第一副产物层114引起的太阳能电池效率的退化。
[0188] 将详细描述根据本发明第二实施方式的用于执行制造太阳能电池工艺的制造系 统。
[0189] 图10是示意性示出根据本发明第二实施方式的用于制造太阳能电池的系统的方 块图。
[0190] 如图10所示，根据实施方式的用于制造太阳能电池的系统包括纹理化装置191、 掺杂装置194、第二副产物层去除装置195、抗反射涂层形成装置196、金属电极涂覆装置 197和烧制装置198。
[0191] 纹理化装置191优选为反应离子蚀刻（RIE)装置。此时，反应离子蚀刻（RIE)装 置执行图4B所示的工艺（S卩，纹理化）。
[0192] 也就是说，RIE装置将半导体基板110a纹理化且排出在纹理化期间产生的留在反 应离子蚀刻装置内的气体。然后，RIE装置注入氮（N)基气体、氢（H)基气体、氧（0)基气体、 氟（F)基气体和上述气体的混合物中的至少一种且向RIE装置施加等离子体，以在100°C或 更低的装置内部温度下在第一副产物层114上形成临时层T。
[0193] 另外，掺杂装置可用于执行图9C所示的工艺，且可选自本领域熟知的装置，所述 装置能够通过在等离子体气氛下供给掺杂剂气体和将掺杂剂气体供给至高温扩散反应器 来进行掺杂。
[0194] 第二副产物层去除装置195执行图9D所示的工艺且可为本领域熟知的湿蚀刻装 置。如上所述，第二副产物层去除装置195同时去除第一副产物层114和第二副产物层122， 第二副产物层122是形成在第一副产物层114上的临时层T。
[0195] 抗反射涂层形成装置196执行图9E所示的工艺，且可为本领域熟知的等离子体增 强化学气相沉积（PECVD)装置。
[0196] 金属电极涂覆装置197执行图9F所示的工艺，且可选自诸如网版印刷装置之类的 本领域熟知的各种印刷装置。
[0197] 烧制装置198执行图9G所示的工艺，且可选自本领域熟知的各种烧制装置。
[0198] 如上所述，本发明能去除第一副产物层114而无需湿蚀刻。为此，本发明不需要第 一蚀刻装置（即，去除第一副产物层114的湿蚀刻装置），因此与需要两个湿蚀刻装置的常 规方法相比，降低了制造太阳能电池所需的设备成本，且大幅减少在湿蚀刻期间排放的废 水的量。
[0199] 同样，根据本发明，形成包住第一副产物层114的临时层T以减小第一副产物层 114结合至半导体基板110a的结合力，去除第一副产物层114,和容易地且完全地去除第一 副产物层114。为此，本发明防止由第一副产物层114引起的太阳能电池效率的退化。
[0200] 虽然未图示，但在修改的实施方式中，本发明包括两次形成临时层。即，根据修改 的实施方式的制造太阳能电池的方法包括临时层的形成和掺杂工艺（即，形成第二副产物 层作为临时层），所述临时层的形成包括在根据第一实施方式的用于制造太阳能电池的方 法中，所述掺杂工艺包括在根据第二实施方式的用于制造太阳能电池的方法中。
[0201] 具体地说，执行形成临时层并同时去除第一副产物层和临时层（包括在根据第一 实施方式的制造太阳能电池的方法中）和在留下的第一副产物层上形成第二副产物层且 去除第二副产物层（包括在根据第二实施方式的制造太阳能电池的方法中）。
[0202] 本发明包括两个形成临时层的工艺和两个去除临时层与第一副产物层的工艺，因 此能够完全去除第一副产物层。这种情况不需要根据常规方法的第一蚀刻装置，因此与常 规方法相比，降低了设备成本且大幅减少由使用湿蚀刻装置而产生的废水。
[0203] 图11A至11G是示出根据本发明一个实施方式的制造太阳能电池的工艺的截面 图。
[0204] 首先，如图11A所示，制备半导体基板110a。
[0205] 半导体基板110a可为娃基板，例如，p型娃基板。
[0206] 硅基板可采用单晶硅或多晶硅。单晶硅因高纯度和低晶体缺陷密度而表现出高太 阳能电池效率，但因非常高的价格而不利地具有低的经济效益。多晶硅具有相对低的效率， 但因低成本材料和工艺的使用而具有低的制造成本，因此多晶硅适合大量生产。
[0207] 然后，如图11B所示，通过对半导体基板110a的一个表面进行蚀刻来在半导体基 板110a的一个表面上形成粗糙结构。虽然未图不，但能通过对半导体基板110a的一个表面 和另一表面都进行蚀刻来在半导体基板ll〇a的一个表面和另一表面上都形成粗糙结构。
[0208] 使用反应离子蚀刻（RIE)执行半导体基板110a的一个表面的蚀刻。
[0209] 可使用(：12、5?6、即3、耶1'或两种或更多种上述气体的混合物作为主气体，且41'、0 2、 N2、He或两种或更多种上述气体的混合物作为添加气体来进行反应离子蚀刻。具体地说，使 用SF6、0 2和Cl2的混合气体进行反应离子蚀刻。
[0210] 当使用反应离子蚀刻时，RF功率优选为15kw至30kw且腔室的内部压强为0. 15托 至0.5托。
[0211] 当RF功率低于15kw时，半导体基板110a的一个表面可能不会被蚀刻，而当RF功 率超过30kw时，半导体基板110a的一个表面可能会被过度地蚀刻且可能不会形成期望的 粗糙结构。
[0212] 当腔室的内部压强低于0. 15托时，等离子体状态可能不利地变得不稳定，而当腔 室的内部压强超过〇. 5托时，可能不利地减小蚀刻速率。
[0213] 另外，当使用SF6、02和Cl2的混合气体执行反应离子蚀刻时，混合气体的混合比优 选为 SF6 :02 :C12 = (0· 5 至 1· 5) :1 : (0· 5 至 1)。
[0214] SF6用作为主蚀刻气体来蚀刻半导体基板110a的一个表面。当SF6的含量低于以 上限定的范围时，可能不会顺利地执行蚀刻半导体基板ll〇a的一个表面，而当SF 6的含量 超过以上限定的范围时，可能不会获得所期望的粗糙结构。
[0215] 02用作为掩模来阻止蚀刻且能够使半导体基板110a的一个表面被选择性地蚀刻。 当〇 2的含量在这个范围之外时，可能不会获得所期望的粗糙结构。
[0216] Cl2起促进半导体基板110a的一个表面的蚀刻的作用。当Cl2的含量小于以上限 定的范围时，可能减慢蚀刻且可能形成过分尖锐的粗糙结构，且当Cl 2的含量超过以上限定 的范围时，可能因过度蚀刻而不会获得粗糙结构。
[0217] 当使用反应离子蚀刻在以上描述的反应条件下蚀刻半导体基板110a时，在半导 体基板ll〇a的一个表面上形成粗糙结构。粗糙结构具有尖锐的尖端和约llOnm至约150nm 的宽度。另外，粗糙结构的高度相当于粗糙结构的宽度的〇. 8至1. 2倍。
[0218] 这样，当使用反应离子蚀刻来蚀刻半导体基板110a的一个表面时，第一副产物层 114由于高压等离子体而留在半导体基板110a的一个表面上，且第一副产物层114包括形 成在半导体基板的一个表面上的损伤层114b，和/或形成在粗糙结构的尖端上的诸如SiO x 之类的反应产物114a或含基于Si-0-F-S的物质的反应产物114a。为更清楚的描述，依照根 据本发明的用于制造太阳能电池的方法，第一副产物层包括形成在粗糙结构的尖端上的诸 如SiO x之类的反应产物114a或含基于Si-0-F-S的物质的反应产物114a，和损伤层114b。 以下，基于去除反应产物和损伤层的工艺进行根据实施方式的描述。
[0219] 然后，如图11C所示，包括形成在半导体基板110a的一个表面上的损伤层114b和 反应产物114a的第一副产物层114被去除。即，形成在半导体基板110a的一个表面上的 损伤层114b和反应产物114a被同时去除。
[0220] 使用反应离子蚀刻（RIE)进行形成在半导体基板110a的一个表面上的第一副产 物层的去除（S卩，损伤层114b和反应产物114a的同时去除），如同图11B所示的工艺。
[0221] 此时，可使用SF6和Cl2的混合气体进行反应离子蚀刻。
[0222] 在这种情况下，优选的，RF功率为7kw至15kw且腔室的内部压强为0. 2托至0. 5 托。
[0223] 当RF功率低于7kw时，损伤层114b和反应产物114a可能不会被蚀刻，而当RF功 率超过15kw时，半导体基板110a的一个表面可能会被过度地蚀刻。
[0224] 当腔室的内部压强低于0. 2托时，等离子体状态可能不利地变得不稳定，而当腔 室的内部压强超过〇. 5托时，可能不利地减小蚀刻速率。
[0225] 另外，当使用SF6和Cl2的混合气体执行反应离子蚀刻时，气体的混合比（seem)优 选为 SF6 :C12 = 3 : (1 至 3)。
[0226] 当SF6的含量低于以上限定的范围时，可能不会顺利地蚀刻损伤层114b和反应产 物114a，而当SF 6的含量超过以上限定的范围时，所形成的粗糙结构可能大大地变形。
[0227] 当Cl2的含量小于以上限定的范围时，可能减慢蚀刻，而当Cl2的含量超过以上限 定的范围时，可能因过度蚀刻而不会获得粗糙结构。
[0228] 可通过仅改变诸如工艺气体之类的工艺条件来在与如图11B所示的工艺相同的 设备内连续地执行图lie所示的工艺。因此，不会出现工艺或工艺设备的实质添加。
[0229] 当在以上描述的条件下使用反应离子蚀刻同时去除损伤层114b和反应产物114a 时，可改变在图11B所示的工艺期间产生的粗糙结构。
[0230] S卩，粗糙结构的尖端改变成具有圆形横截面。最终获得的粗糙结构可具有约llOnm 至约150nm的宽度（L)且粗糙结构可具有约50nm至约140nm的高度⑶。
[0231] 然后，如图11D所示，以掺杂剂掺杂半导体基板110a的一个表面，以形成包括第一 半导体层110和第二半导体层120的PN结层，第二半导体层120设置在第一半导体层110 上且具有与第一半导体层110不同的极性。即，当以掺杂剂掺杂半导体基板ll〇a的一个表 面时，顺序地形成未掺杂有所述掺杂剂的第一半导体层110和掺杂有所述掺杂剂的第二半 导体层120以构成PN结。
[0232] 例如，当半导体基板ll〇a表现为p型半导体层时，能通过掺杂η型掺杂剂来在第 一半导体层110的一个表面上形成由Ρ型半导体层形成的第一半导体层110和由η型半导 体层形成的第二半导体层120。
[0233] 第二半导体层120的一个表面，具体地说，第二半导体层120的上表面包括以上描 述的粗糙结构；第一半导体层110的一个表面，具体地说，第一半导体层110的上表面也包 括类似的粗糙结构。根据掺杂的掺杂剂的扩散水平可在第一半导体层110的上表面上形成 与包括在第二半导体层120内的粗糙结构不同的粗糙结构。
[0234] 可使用高温扩散或等离子体离子掺杂来进行用于掺杂掺杂剂的工艺。
[0235] 使用高温扩散来掺杂η型掺杂剂的工艺包括将半导体基板110a载入800°C或更高 的高温下的扩散反应器，和将诸如P〇Cl 3或PH3之类的η型掺杂剂气体供给到扩散反应器以 使η型掺杂剂扩散进入半导体基板110a的表面内。
[0236] 使用等离子体离子掺杂来掺杂η型掺杂剂的工艺可包括将半导体基板110a载入 等离子体发生器且将诸如P〇Cl 3或PH3之类的η型掺杂剂气体供给到等离子体发生器以产 生等离子体。当产生等离子体时，存在于等离子体中的磷（Ρ)离子被RF电场加速且入射到 半导体基板ll〇a的一个表面上以进行离子掺杂。
[0237] 在等离子体离子掺杂之后，优选在合适的温度下执行加热的退火工艺。执行退火 的原因为，如果不执行退火工艺，则掺杂的离子充当单纯的杂质，但是当执行退火工艺时， 掺杂的离子结合至Si且因此被激活。
[0238] 其间，在高温下掺杂η型掺杂剂。在这个掺杂工艺中，可在第二半导体层120上形 成诸如磷硅酸盐玻璃（PSG)之类的第二副产物层。因此，为了去除第二副产物层，可进一步 执行诸如湿蚀刻之类的蚀刻。
[0239] 然后，如图11Ε所示，在第二半导体层120上形成抗反射层130。
[0240] 由于第二半导体层120的上表面具有粗糙结构，因此抗反射层130也具有类似的 粗糙结构。
[0241] 可使用等离子体CVD由氮化硅或氧化硅形成抗反射层130。
[0242] 然后，如图11F所示，抗反射层130被涂覆有第一电极材料140a且第一半导体层 110被涂覆有第二电极材料160a。更具体地说，除第二半导体层120之外的抗反射层130 的上表面被涂覆有第一电极材料140a，且除第二半导体层120之外的第一半导体层110的 下表面被涂覆有第二电极材料160a。
[0243] 用于涂覆第一电极材料140a和第二电极材料160a的工艺可包括使用膏体的印刷 工艺，所述膏体含Ag、Al、Ti、Mo、Ni、Cu、或上述材料的两种或更多种类型的混合物或上述 材料的两种或更多种的合金。
[0244] 因为第一电极材料140a形成在阳光入射的表面上，所以第一电极材料140a并不 形成在抗反射层130的整个表面之上，而是形成在预设的图案中。
[0245] 因为第二电极材料160a形成在与阳光入射的表面相对的表面上，所以第二电极 材料160a可形成在第一半导体层110的整个表面之上。若需要，为了使反射的阳光入射到 太阳能电池上，可将第二电极材料160a形成在预设的图案中。
[0246] 然后，如图11G所示，通过在高温下烧制所生成的结构来完全制造出根据本发明 的一个实施方式的太阳能电池。
[0247] 当在高温下烧制所生成的结构时，第一电极材料140a通过抗反射层130而渗入到 第二半导体层120内，以形成接触第二半导体层120的第一电极140。
[0248] 同样，由于在高温下烧制，第二电极材料160a渗入到第一半导体层110的下表面 内，而且在第一半导体层110的下表面上形成第三半导体层150,第三半导体层150的掺杂 浓度比第一半导体层110的掺杂浓度高，且第二电极160形成在第三半导体层150的下表 面上。例如，当第一半导体层110由P型半导体形成时，则第三半导体层150是由p+型半 导体层形成的。
[0249] 对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神或范围的情况下， 能在本发明中作出各种修改和变化。因此，旨在使本发明覆盖本发明的这些修改和变化，只 要这些修改和变化落在所附权利要求书及其等同物的范围内。
【权利要求】
1. 一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法包括下列步骤： 在纹理化装置中将半导体基板的表面纹理化，以在所述纹理化装置中蚀刻所述半导体 基板的所述表面，且从而在所述基板的所述表面上形成粗糙结构； 在所述半导体基板的所述表面上形成临时层，以使所述临时层围绕第一副产物层，所 述第一副产物层在纹理化步骤期间形成在所述半导体基板的所述表面上的预设区域中；和 在掺杂装置中以掺杂剂掺杂所述半导体基板的所述表面，以形成第一半导体层和第二 半导体层，所述第二半导体层设置在所述第一半导体层上且具有与所述第一半导体层不同 的极性，且 其中所述第一副产物层和所述临时层被同时去除。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中通过干蚀刻进行所述纹理化步骤。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中在完成所述纹理化步骤之后，在所述纹理化装置 中连续执行形成所述临时层的步骤。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中形成所述临时层的步骤包括下列步骤： 在所述纹理化步骤之后将所述半导体基板载入所述纹理化装置； 将氮（N)基气体、氢（H)基气体、氧（0)基气体、氟（F)基气体和上述气体的混合物中 至少一种注入所述纹理化装置； 施加等离子体至所述纹理化装置；和 将所述纹理化装置的内部温度调整到预设的第一温度。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中所述预设的第一温度为100°C或更低。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中在附属装置中执行形成所述临时层的步骤，所述 附属装置提供在所述纹理化装置与所述掺杂装置之间。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中形成所述临时层包括下列步骤： 将所述半导体基板载入所述附属装置； 将氮（N)基气体、氢（H)基气体、氧（0)基气体、氟（F)基气体和上述气体的混合物中 的至少一种注入所述附属装置； 施加等离子体至所述附属装置；和 将所述附属装置的内部温度调整到预设的第一温度。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述预设的第一温度为100°C或更低。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中同时去除所述第一副产物层和所述临时层包括下 列步骤： 将所述半导体基板载入所述掺杂装置； 将所述掺杂装置的内部温度提升至比掺杂温度低的预设的第二温度；和 蒸发所述第一副产物层和所述临时层。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中在蒸发所述第一副产物层和所述临时层的步骤 之后执行掺杂步骤，且然后排出在所述掺杂装置中留下的气体。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中同时去除所述第一副产物层和所述临时层包括 下列步骤： 将所述半导体基板载入设置在所述纹理化装置与所述掺杂装置之间的高温腔室； 将所述高温腔室的内部温度提升至预设的第二温度；和 蒸发所述第一副产物层和所述临时层。
12. 根据权利要求9或11所述的方法，其中所述预设的第二温度为150°C或更高。
13. -种用于制造太阳能电池的方法，所述方法包括下列步骤： 在纹理化装置中将半导体基板的表面纹理化，以蚀刻所述半导体基板的所述表面，且 从而在所述基板的所述表面上形成粗糙结构； 在掺杂装置中以掺杂剂掺杂所述半导体基板的所述表面，以形成第一半导体层和第二 半导体层，所述第二半导体层设置在所述第一半导体层上且具有与所述第一半导体层不同 的极性；和 去除在掺杂步骤期间形成在所述第二半导体层上的第二副产物层， 其中临时层形成在所述半导体基板的所述表面上，以致所述临时层围绕第一副产物 层，所述第一副产物层在纹理化步骤期间形成在所述半导体基板的所述表面上的预定的区 域中，且所述第一副产物层和所述临时层被同时去除。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述临时层为所述第二副产物层。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中进行所述掺杂步骤以使所述第二副产物层围绕 所述第一副产物层和所述半导体基板的上表面。
16. 根据权利要求14所述的方法，其中所述第一副产物层和所述临时层在去除所述第 二副产物层的步骤期间都被去除。
17. 根据权利要求13所述的方法，其中通过湿蚀刻进行去除所述第二副产物层的步 骤。
18. -种用于制造太阳能电池的方法，所述方法包括下列步骤： 通过反应离子蚀刻使半导体基板的表面纹理化以蚀刻所述半导体基板的所述表面，且 从而在所述基板的所述表面上形成粗糙结构；和 通过所述反应离子蚀刻去除形成在所述半导体基板的所述表面上的第一副产物层，所 述第一副产物层包括损伤层和反应产物， 其中进行去除所述第一副产物层的步骤以使所述粗糙结构的尖端呈圆形。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中所述圆形粗糙结构具有lOOnm至500nm的宽度 (L)和5〇nm至400nm的高度⑶。
20. 根据权利要求18所述的方法，其中使用SF6和Cl2的混合气体进行去除所述第一 副产物层的步骤，且SF 6和Cl2的混合比（seem)为SF6 :C12 = 3 : (1至3)。
21. 根据权利要求18所述的方法，其中在7Kw至15Kw的射频功率和0. 2托至0. 5托的 内部压强下进行去除所述第一副产物层的步骤。
22. 根据权利要求18所述的方法，其中所述纹理化步骤和去除所述第一副产物层的步 骤是在同一反应离子蚀刻设备内连续执行的。
【文档编号】H01L31/18GK104126233SQ201280062164
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2011年12月16日
【发明者】李相斗, 金桢植, 安正浩, 郑来旭, 郑炳旭, 陈法锺 申请人:周星工程股份有限公司