太阳能电池及其制造方法

太阳能电池及其制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种太阳能电池及其制造方法。太阳能电池的制造方法包括形成光电转换单元以及形成连接到光电转换单元的电极。形成电极的步骤包括形成连接到光电转换单元的晶种形成层，在晶种形成层上形成抗氧化层，执行热处理使得晶种形成层的材料和光电转换单元的材料彼此反应以在晶种形成层和光电转换单元彼此相邻的部分处形成化学结合层，在掩模被用在晶种形成层上的状态下在晶种形成层上形成导电层和覆盖层，以及使用导电层或覆盖层作为掩模来对晶种形成层进行图案化。
【专利说明】太阳能电池及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年6月5日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2013-0064788的优先权，通过引用将其整体并入这里，如在此完全阐述一样。

【技术领域】
[0003]本申请涉及一种太阳能电池及其制造方法，并且更具体地，涉及一种太阳能电池及其制造方法，该太阳能电池具有电极，每个电极包括多个金属层。

【背景技术】
[0004]近来，由于诸如油和煤炭的现有的能源的耗尽，对于替代现有能源的替代能源的兴趣正在增加。最重要的是，太阳能电池是流行的下一代电池，其将太阳光转换为电能。
[0005]这些太阳能电池可以经由具有可选的设计的各种层和电极的形成来制造。各种层和电极的设计可以确定太阳能电池的效果。必须克服太阳能电池的低效率以便于使得太阳能电池商业化。因此，需要将太阳能电池的各层和电极设计为使得太阳能电池的特性和效率最大化。


【发明内容】

[0006]本公开的目的在于提供一种具有改进的特性和效率的太阳能电池及其制造方法。
[0007]根据本发明的一方面，通过提供太阳能电池的制造方法来完成上述和其它目的，该制造方法包括形成光电转换单元以及形成连接到光电转换单元的电极。形成电极的步骤包括形成连接到光电转换单元的晶种形成层，在晶种形成层上形成抗氧化层以防止晶种形成层的氧化，执行热处理使得晶种形成层的材料和光电转换单元的材料彼此反应以在晶种形成层和光电转换单元彼此相邻的部分处形成化学结合层，在掩模被布置在晶种形成层上的状态下在晶种形成层上形成导电层和覆盖层，以及使用从导电层和覆盖层中选择的一个作为掩模来对晶种形成层进行图案化。
[0008]根据本发明的另一方面，提供了一种太阳能电池，其包括光电转换单元；电极，该电极包括与光电转换单元相邻的化学结合层、形成在化学结合层上的晶种层、形成在晶种层上的导电层以及形成在导电层上的覆盖层；以及抗氧化层，其被布置在化学结合层与导电层之间以防止晶种层的氧化。抗氧化层包括下述中的至少一种:钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、钥(Mo)、铬(Cr)、锌(Zn)、包含上述中的至少一种的合金以及包含上述中的至少一种的氮化物中的至少一种。

【专利附图】

【附图说明】
[0009]结合附图，根据下面的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和其它优点能够得到更清楚的理解，在附图中:
[0010]图1是示出根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池的截面图；
[0011]图2A至图2F是示出根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池的制造方法的截面图；以及
[0012]图3A至图3F是示出根据本发明的示例性实施方式的形成太阳能电池的第一电极和第二电极的方法的截面图。

【具体实施方式】
[0013]现在参考本发明的优选实施方式，在附图中示出了其示例。然而，将理解的是，本发明不应限于这些实施方式并且可以以各种方式来修改。
[0014]在附图中，为了清楚而简要地描述本发明，省略了与描述无关的元件的示出，并且在说明书中由相同的附图标记标识相同或极度相似的元件。另外，在附图中，为了更清楚地描述，元件的诸如厚度、宽度等等的尺寸被夸大或减小，并且因此，本发明的厚度、宽度等等不限于附图所示。
[0015]在整个说明书中，当元件被称为“包括”另一元件时，该元件不应被理解为不包括其它元件，除非有特别的冲突的描述，并且该元件可以包括至少一个其它元件。另外，将理解的是，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为“在另一元件之上”时，其可能直接地位于另一元件上或者也可以存在中间元件。另一方面，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为“直接在另一元件之上”时，这表示在其间不存在中间元件。
[0016]下面，将参考附图详细描述根据本发明的实施方式的太阳能电池及其制造方法。
[0017]图1是示出根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池的截面图。
[0018]参考图1，根据本发明的实施方式的太阳能电池100包括半导体基板10和光电转换单元，该光电转换单元包括分别形成在半导体基板10处的第一导电区域22和第二导电区域24。太阳能电池100可以进一步包括分别连接到光电转换单元(更具体地，第一导电区域22和第二导电区域24)的第一电极42和第二电极44。另外，太阳能电池100可以进一步包括钝化膜32、前表面场层50和抗反射膜60。将在下面更详细地描述太阳能电池100的这些组件。
[0019]更具体地，半导体基板10可以包括基底区域110，其掺杂有相对较低浓度的掺杂物。基底区域110可以包括各种半导体材料。例如，基底区域110可以包括包含第二导电掺杂物的硅。硅可以是单晶硅或多晶硅。第二导电掺杂物可以例如为η型掺杂物。S卩，基底区域110可以由单晶或多晶硅形成，该单晶或多晶硅包括V族元素，例如，磷(P)、砷(As)、铋(Bi)或锑(Sb)。然而，本发明不限于此。例如，基底区域110可以是P型。
[0020]半导体基板10的前表面可以是设置有凹凸形状(例如，金字塔形状)的纹理化表面。设置有凹凸形状的半导体基板10的纹理化前表面可以获得增大的表面粗糙度，其可以减少入射光在半导体基板10的前表面上的反射。因此，到达由基底区域110和第二导电区域22形成的隧道结的光的量可以增加，从而可以使得太阳能电池100的光损失最小。
[0021]半导体基板10的背表面可以是通过镜面打磨而相对光滑且平坦的表面，其具有低于半导体基板10的前表面的表面粗糙度。结果，透射通过半导体基板10并且朝向半导体基板10的背表面的光可以由半导体基板10的背表面反射，从而光被导向会半导体基板
10。为此，半导体基板10的背表面没有被纹理化。即，在半导体基板10的背表面处没有形成凹凸形状。然而，本发明不限于此。各种其它修改都是可能的。
[0022]同时，前表面场层50可以形成在半导体基板10的前表面处。前表面场层50是掺杂有浓度高于基底区域110的掺杂物的区域。前表面场层50具有与通常的背表面场(BSF)层类似的功能。即，前表面场层50防止了半导体基板10的前表面处由于入射的太阳光而彼此分离的电子和空穴的复合和消失。
[0023]抗反射膜60可以形成在前表面场层50上。抗反射膜60可以形成在半导体基板10的整个前表面上。抗反射膜60减少了半导体基板10的前表面上的入射光的反射并且用于钝化在前表面场层50的表面或块体中存在的缺陷。
[0024]通过减少半导体基板10的前表面上的入射光的反射，增加了到达p-n结的光的量。结果，太阳能电池100的短路电流Isc可以增力卩。另外，缺陷的钝化可以移除少数载流子的复合位置，这可以增加太阳能电池100的开路电压Voc。以该方式，抗反射膜60可以增加太阳能电池100的开路电压和短路电流，从而改进太阳能电池100的转换效率。
[0025]抗反射膜60可以由各种材料形成。例如，抗反射膜60可以具有由选自由氮化硅、包含氢的氮化硅、二氧化硅、氧氮化硅、MgF2, ZnS, T12和CeO2构成的组中的至少一个形成的单膜结构或多层膜结构。然而，本发明不限于此。例如，抗反射膜60可以由各种其它材料形成。
[0026]包含不同导电掺杂物的P型第一导电区域22和η型第二导电区域24形成在半导体基板10的背表面处。第一导电区域22和第二导电区域24可以在其间布置有隔离区域36的状态下被布置为彼此隔开以防止在第一导电区域22和第二导电区域24之间发生分流(shunt)。第一导电区域22和第二导电区域24可以由于隔离区域36而彼此隔开预定距离(例如，几十Pm至几百μπι)。然而，本发明不限于此。例如，第一导电区域22和第二导电区域24可以彼此接触。另外，第一导电区域22和第二导电区域24可以具有相同的厚度或不同的厚度。本发明不限于第一导电区域22和第二导电区域24之间的上述距离以及第一导电区域22和第二导电区域24的上述厚度。
[0027]第一导电区域22可以通过掺杂第一导电掺杂物(例如，P型掺杂物)来形成。另一方面，第二导电区域24可以通过掺杂第二导电掺杂物(例如，η型掺杂物)来形成。可以使用III族元素(例如，硼⑶、镓(Ga)或铟(In))作为P型掺杂物。另一方面，可以使用V族元素(例如，磷⑵、砷(As)或锑(Sb))作为η型掺杂物。可以使用各种方法(例如，离子注入和热扩散)来执行掺杂。
[0028]在该实施方式中，通过掺杂来形成第一导电区域22和第二导电区域24。然而，本发明不限于此。例如，由包含P型掺杂物的非晶硅形成的层和由包含η型掺杂物的非晶硅形成的层可以形成在半导体基板10的背面板处以形成第一导电区域22和第二导电区域24。另外，第一导电区域22和第二导电区域24可以使用各种其它方法来形成。
[0029]作为P型区域的第一导电区域22的面积可以大于作为η型区域的第二导电区域24的面积。在该实施方式中，仅在半导体基板10的背表面处收集载流子。结果，水平方向上的半导体基板10的长度大于半导体基板10的厚度。然而，空穴移动速度慢于电子。考虑该性质，因此，作为P型区域的第一导电区域22的面积可以大于作为η型区域的第二导电区域24的面积。
[0030]钝化膜32可以形成在半导体基板10的背表面处，并且同时覆盖第一导电区域22和第二导电区域24。例如，钝化膜32可以包括选自由二氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化铝、二氧化铪、氧化锆、MgF2、ZnS, T12和CeO2构成的组中的至少一个。
[0031 ] 第一电极42可以经由形成为穿过钝化膜32的第一接触孔32a连接到第一导电区域22。另一方面，第二电极44可以经由形成为穿过钝化膜32的第二接触孔34a连接到第二导电区域24。第一电极42和第二电极44中的每一个可以通过堆叠多个层来形成，从而能够改进第一电极42和第二电极44的各种特性。将在下面详细地描述第一电极42和第二电极44的堆叠结构。
[0032]参考图1，第一电极42可以包括顺序地形成在光电转换单元(更具体地，第一导电区域22)上的化学结合层422a、晶种层422、导电层424和覆盖层426。另一方面，第二电极44可以包括顺序地形成在光电转换单元(更具体地，第二导电区域24)上的化学结合层442a、晶种层442、导电层444和覆盖层446。在晶种层422和442与导电层424和444之间可以布置有抗氧化层400以防止晶种层422和442的氧化。
[0033]化学结合层422a和442a分别与第一导电区域22和第二导电区域24接触。化学结合层422a和442a可以包括由于构成晶种层422和442的金属与构成第一导电区域22和第二导电区域24的半导体材料之间的反应而形成的化合物。例如，当晶种层422和442的材料或元素被应用于半导体基板10并且执行热处理时，第一导电区域22和第二导电区域24的半导体材料与晶种层422和442的材料或元素彼此反应以形成化合物。结果，化学结合层422a和442a由该化合物形成。
[0034]例如，晶种层422和442可以包括金属，例如镍(Ni)。化学结合层422a和442a可以包括由于晶种层422和442的金属与半导体基板10的Si之间的反应而形成的镍硅化物(NiSi)。因此，能够使用化学结合层422a和442a的NiSi的良好的特性。
[0035]包括NiSi的化学结合层422a和442a具有2.8至2.95 Ω/□的针对硅的低接触电阻。另外，化学结合层422a和442a具有低的热应力并且因此具有良好的热稳定性和高接触力。另外，当形成硅化物时，消耗的硅的量较小，并且可以控制表面粗糙度和反射率。
[0036]包括Ni的晶种层422和442覆盖化学结合层422a和442a以防止发生当没有形成化学结合层422a和442a时可能引起的问题。即，在制造处理期间，化学结合层422a和442a会由于错误而在没有化学结合层422a和442a处形成有部分或者具有小厚度。接触电阻可以在该部分处增加或者导电层424和444的材料可以朝向半导体基板10扩散。结果，电气特性会较低，或者可以根据情况发生分流。在该实施方式中，晶种层422和442形成为覆盖化学结合层422a和442a以防止发生由于接触电阻的增大、金属扩散等等而导致的问题。
[0037]另外，化学结合层422a和442a以及晶种层422和442具有晶格错配。而且，晶种层422和442与导电层424和444(例如，铜(Cu))之间的结合能很高。当导电层424和444的金属经由晶种层422和442以及化学结合层422a和442a导向半导体基板10时,可以形成双势垒。即，化学结合层422a和442a以及导电层424和444形成双扩散防止结构以有效地防止导电层424和444的金属向半导体基板10的扩散。
[0038]在该实施方式中，形成包括Ni的层并且执行热处理以在其下部形成包括NiSi的化学结合层422a和442a而包括Ni的晶种层422和442被布置在化学结合层422a和442a上。因此，不需要执行额外的处理以在化学结合层422a和442a上形成晶种层422和442。结果，能够通过简化的处理形成包括NiSi的化学结合层422a和442a以及包括Ni的晶种层 422 和 442。
[0039]例如，化学结合层422a和442a可以厚于晶种层422和442。当化学结合层422a和442a形成为如上所述具有较大厚度时，由于低接触电阻、优异的热稳定性、高接触力等等而能够改进第一电极42的结特性。然而，本发明不限于此。例如，晶种层422和442可以厚于化学结合层422a和442a。
[0040]形成在晶种层422和442上的抗氧化层400可以用作牺牲氧化物以在通过热处理形成化学结合层422a和442a时防止晶种层422和442的氧化。另外，抗氧化层400可以用作扩散阻挡层，用于在形成导电层424和444以及覆盖层426和446时防止金属扩散到晶种层422和442中。例如，抗氧化层400可以包括金属或者包含金属元素的氮化物。金属可以在氧化状态下提供。例如，抗氧化层400可以包括钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、钥(Mo)、铬(Cr)、锌(Zn)、包含上述中的至少一种的合金或者包含上述中的至少一种的氮化物或氧化物。在其中抗氧化层400由金属形成的情况下，第一电极42和第二电极44可以在没有降低第一电极42和第二电极44的导电性的情况下通过普通的制造工艺(例如，溅射)来形成。
[0041]形成在抗氧化层400上的导电层424和444可以由具有高导电性的金属材料来形成。导电层424和444是第一电极42的最厚的部分(即，导电层424和444厚于化学结合层422a和442a、晶种层422和442和覆盖层426和446)。因此，导电层424和444可以包括展现出高导电性并且廉价的材料。例如，导电层424和444可以包括铜(Cu)。然而，本发明不限于此。例如，导电层424和444可以包括银(Ag)或金(Au)。
[0042]提供形成在导电层424和444上的覆盖层426和446以利用肋等等来改进结特性，并且保护导电层424和444。覆盖层426和446可以包括锡(Sn)或氮化钽(TaN)。另夕卜，在该实施方式中，覆盖层426和446可以在选择性地蚀刻晶种层422和442、化学结合层422a和442a以及抗氧化层400时用作掩模，将在下面更详细地描述该蚀刻。
[0043]在图中，导电层424和444和覆盖层426和446被示出为均包括形成在晶种层422和442上的单层。替选地，导电层424和444和/或覆盖层426和446可以均包括两个或更多层。另外，导电层424和444和覆盖层426和446可以构成包括相同材料的单层。以该方式，可以在晶种层422和442上提供至少一个金属层。
[0044]将在下面参考图2A至图2F和图3A至图3F更详细地描述形成具有上述构造的第一电极42和第二电极44的方法以及制造包括这样的第一和第二电极的太阳能电池100的方法。下面，将省略重复的描述并且将仅描述差异。
[0045]图2A至图2F是示出根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池的制造方法的截面图并且图3A至图3F是示出根据本发明的示例性实施方式的形成太阳能电池的第一电极和第二电极的方法的截面图。
[0046]首先，如图2A中所示，制备包括包含第一导电掺杂物的基底区域110的半导体基板10。在该实施方式中，半导体基板10可以由包含N型掺杂物的硅形成。可以使用诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)或锑(Sb)的V族元素作为η型掺杂物。
[0047]这时，半导体基板10的前表面可以被纹理化使得半导体基板10的前表面具有凹凸形状。半导体基板10的背表面可以被镜面打磨以具有低于半导体基板10的前表面的表面粗糙度。可以使用湿法纹理化或干法纹理化来对半导体基板10的前表面进行纹理化。在湿法纹理化中，半导体基板10被浸泡在纹理化溶液中。湿法纹理化具有处理时间短的优点。另一方面，在干法纹理化中，使用金刚石烤具或激光来切割半导体基板10的表面。在干法纹理化中，均匀地形成凹凸形状。然而，处理时间较长并且半导体基板10可能被损坏。替选地，可以使用反应离子蚀刻(RIE)等等来对半导体基板10进行纹理化。以该方式，可以使用各种方法来对半导体基板10进行纹理化。另外，可以通过镜面打磨来处理半导体基板10的背表面。
[0048]接下来，如图2B中所示，半导体基板10可以被掺杂有η型掺杂物以形成第二导电区域24和前表面场层50。更具体地，η型掺杂物可以被离子注入到半导体基板10的前表面中以形成前表面场层50，并且可以使用第一掩模112将η型掺杂物离子注入到半导体基板10的背表面的一部分中以形成第二导电区域24。
[0049]然而，本发明不限于此。例如，可以使用相同的方法或不同的方法来分离地执行形成第二导电区域24的步骤和形成前表面场层50的步骤。另外，可以使用除了离子注入之外的方法来形成第二导电区域24和/或前表面场层50。
[0050]接下来，如图2C中所示，半导体基板10可以被掺杂有P型掺杂物以在没有形成第二导电区域24的部分处形成第一导电区域22。更具体地，在对应于第一导电区域22的部分处开口的第二掩模114被布置在半导体基板10的背表面处的状态下，可以将P型掺杂物离子注入到半导体基板10的背表面中以形成第一导电区域22。
[0051]然而，本发明不限于此。例如，可以使用除了离子注入之外的方法来形成第一导电区域22。
[0052]当如本实施方式中那样使用第一掩模112和第二掩模114通过离子注入形成第一导电区域22和第二导电区域24时，能够使用简单的工艺准确地形成具有特定图案的第一导电区域22和第二导电区域24。这时，可以在真空状态下通过直列处理来形成第一导电区域22和第二导电区域24，以防止注入任何不需要的掺杂物。然而，本发明不限于此。
[0053]接下来，如图2D中所示，形成抗反射膜60和钝化膜32。更具体地，抗反射膜60形成在半导体基板10的整个前表面上并且钝化膜32形成在半导体基板10的整个背表面上。当如上所述同时形成钝化膜32和抗反射膜60时，可以简化工艺并且可以提高产率。
[0054]然而，本发明不限于此。例如，可以使用相同的方法或不同的方法来分别地执行形成抗反射膜60的步骤和形成钝化膜32的步骤。
[0055]可以使用诸如真空沉积、化学气相沉积、旋涂、丝网印刷和喷涂的各种方法来形成抗反射膜60和钝化膜32。
[0056]接下来，如图2Ε中所示，贯穿钝化膜32形成第一接触孔32a和第二接触孔34a。
[0057]接下来，如图2F中所示，形成连接到第一导电区域22和第二导电区域24的第一电极42和第二电极44。将在下面参考图3A至图3F更详细地描述形成第一电极42和第二电极44的方法。
[0058]首先，如图3A中所示，在钝化膜32上形成晶种形成层402以覆盖通过钝化膜32的接触孔32a和34a暴露的半导体基板10 (更具体地，形成在半导体基板10处的第一导电区域22和第二导电区域24)。晶种形成层402是用于形成本实施方式的晶种层422和442以及化学结合层422a和442a (参见图1)的层。
[0059]可以通过电解(例如，光有机镀或者使用电解质的电解镀)、非电解镀或沉积(例如，诸如溅射的物理气相沉积或者化学气相沉积)来形成晶种形成层402。这时，晶种形成层402可以形成在钝化膜32的整体上以及通过接触孔32a和34a暴露的半导体基板10的部分。可以在没有额外的图案化的情况下形成晶种形成层402以简化制造工艺。晶种形成层402可以包括可以与构成半导体基板10的材料或元素反应以形成化合物的各种金属。例如，晶种形成层402可以包括Ni。
[0060]晶种形成层402可以具有各种厚度。例如，晶种形成层402可以具有大约1nm至大约I μ m的厚度。如果晶种形成层402的厚度小于大约10nm，则化学结合层422a和442a可能没有充分地形成或者晶种形成层402可能无法用作晶种层。另一方面，如果晶种形成层402的厚度大于大约I μ m，则处理时间和开销会增加。然而，本发明不限于此。
[0061]接下来，如图3B中所示，抗氧化层400形成在晶种形成层402上。抗氧化层400是用于防止晶种形成层402的氧化的层。抗氧化层400可以包括钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、钥(Mo)、铬(Cr)、锌(Zn)、包含上述中的至少一种的合金或者包含上述中的至少一种的氮化物。抗氧化层400可以在没有额外的图案化的情况下形成在晶种形成层402的整体上以防止晶种形成层402的整体的氧化。
[0062]对于抗氧化层400来说具有防止晶种形成层402的氧化的厚度就是足够的。为此，抗氧化层400可以具有小于晶种形成层402的厚度。因此，能够减少制造时间和开销。这时，晶种形成层402的厚度与抗氧化层400的厚度的比率可以为大约2:1至大约200:1。如果晶种形成层402的厚度与抗氧化层400的厚度的比率小于大约2:1，则抗氧化层400的厚度会过度地增加。另一方面，如果晶种形成层402的厚度与抗氧化层400的厚度的比率大于大约200:1，则抗氧化层400的抗氧化效果可能会不足。为了进一步改进抗氧化层400的抗氧化效果，晶种形成层402的厚度与抗氧化层400的厚度的比率可以为大约2:1至大约10:1。然而，本发明不限于此。
[0063]例如，抗氧化层400可以具有大约5nm至大约10nm的厚度。如果抗氧化层400的厚度小于大约5nm，则抗氧化层400的抗氧化效果可能会不足。另一方面，如果抗氧化层400的厚度大于大约lOOnm，则形成和移除抗氧化层400所需要的时间和开销可能会增加。然而，本发明不限于此。
[0064]接下来，如图3C中所示，执行热处理以在接触孔32a和34a中形成化学结合层422a 和 442a。
[0065]例如，热处理温度可以为大约350°C至大约450°C。如果热处理温度小于大约350°C，则化学结合层422a和442a会形成得不令人满意。另一方面，如果热处理温度大于大约450 V，则化学结合层422a和442a会过度地形成并且处理开销会由于这样的高温处理而增加。另外，晶种形成层402可以在上述热处理温度范围内令人满意地塑化。
[0066]同时,热处理时间可以是大约5分钟至大约I小时。如果热处理时间小于大约5分钟，则化学结合层422a和442a可以没有令人满意地形成。另一方面，如果热处理时间大于大约I小时，则处理开销会增加。另外，晶种形成层402可以在上述定义的热处理时间范围内令人满意地塑化。
[0067]在通过热处理塑化晶种形成层402时，在晶种形成层402与半导体基板10接触的部分处形成化学结合层422a和442a。另外，在晶种形成层402与半导体基板10接触的部分处，晶种形成层402的材料或元素与构成半导体基板10的材料或元素彼此反应以形成化合物。结果，在晶种形成层402与半导体基板10相邻的部分处(更具体地，在形成在半导体基板10处的第一导电区域22和第二导电区域24处)形成包括硅化物的化学结合层422a和442a。在晶种形成层402包括Ni的情况下，化学结合层422a和442a可以包括NiSi。
[0068]这时，在该实施方式中，晶种形成层402在抗氧化层400布置在晶种形成层402上的状态下塑化以形成化学结合层422a和442a。结果，能够防止化学结合层422a和442a和晶种层422和442的特性由于热处理期间的晶种形成层402的氧化而导致的劣化。即，晶种形成层402在热处理期间会由于热处理时间而容易地氧化。在晶种形成层402被氧化的情况下，化学结合层422a和442a可能没有令人满意地形成或者化学结合层422a和442a的特性可能会降低。结果，晶种层422和442的特性也会降低。在如本实施方式中那样，晶种形成层402在抗氧化层400被布置在晶种形成层402上的状态下塑化的情况下，能够有效地防止晶种形成层402的氧化。结果，能够防止化学结合层422a和442a和晶种层422和442的特性的劣化。
[0069]另外，晶种形成层402在导电层424和444以及覆盖层426和446形成之前塑化。因此，能够防止导电层424和444的材料在导电层424和444以及覆盖层426和446形成时扩散到晶种形成层402 (或晶种层422和442)中。
[0070]接下来，如图3D中所示，导电层424和444和覆盖层426和446在掩模(例如，荫罩式掩模)116掩蔽在晶种形成层402上的状态下顺序地形成在晶种形成层402上。可以使用各种方法来形成导电层424和444和覆盖层426和446。例如，可以通过沉积、溅射等等来形成导电层424和444和覆盖层426和446。导电层424和444和覆盖层426和446仅形成在晶种形成层402的对应于掩模116的开口 116a的部分处。结果,导电层424和444和覆盖层426和446在晶种形成层402上被图案化。
[0071]在图3D中，掩模116被示出为正在使用。然而，本发明不限于此。例如，掩模116可以包括通过光刻形成在晶种形成层402上的抗蚀剂层。在掩模116包括抗蚀剂层的情况下，可以使用诸如沉积、溅射、电解镀和非电解镀的各种方法来形成导电层424和444和覆盖层426和446。在该情况下，掩模116可以在形成了导电层424和444和覆盖层426和446之后利用蚀刻等等来移除。
[0072]例如，导电层424和444可以包括Cu并且覆盖层426和446可以包括Sn或TaN。然而，本发明不限于此。导电层424和444和覆盖层426和446可以包括各种其它材料。
[0073]导电层424和444可以包括Cu并且覆盖层426和446可以厚于晶种形成层402。另外，导电层424和444可以具有大于覆盖层426和446的厚度。例如，导电层424和444可以具有大约20 μ m至大约30 μ m的厚度，并且覆盖层426和446可以具有大约I μ m至大约1ym的厚度。设置这些厚度范围以最小化工艺开销和时间，而导电层424和444可以包括Cu并且覆盖层426和446充分地发挥作用。
[0074]接下来，如图3E中所示，使用导电层424和444和覆盖层426和446作为掩模选择性地蚀刻在第一电极42和第二电极44的导电层424和444与覆盖层426和446之间暴露的抗氧化层400。这时，由于导电层424和444和覆盖层426和446用作掩模，因此能够在没有额外的掩模的情况下容易地选择性地蚀刻抗氧化层400。
[0075]可以使用能够仅蚀刻抗氧化层400而没有蚀刻导电层424和444和覆盖层426和446的各种溶液作为蚀刻溶液。蚀刻溶液可以包括基于抗氧化层400的材料的各种材料。例如，在抗氧化层400包括钛(Ti)的情况下，可以使用氢氟酸、硝酸和超纯水的混合溶液或者氢氟酸、过氧化氢和超纯水的混合溶液作为蚀刻溶液。在抗氧化层400包括钽(Ta)的情况下，可以使用氢氟酸和硝酸的混合溶液作为蚀刻溶液。在抗氧化层400包括钨(W)的情况下，可以使用包括硫酸的蚀刻溶液或者氨水和过氧化氢的混合溶液作为蚀刻溶液。在抗氧化层400包括铬(Cr)或钥(Mo)的情况下，可以使用盐酸和过氧化氢的混合溶液作为蚀刻溶液。在抗氧化层400包括锌(Zn)的情况下，可以使用盐酸和水的混合溶液或者硝酸和水的混合溶液作为蚀刻溶液。
[0076]接下来，如图3F中所示，使用导电层424和444和覆盖层426和446作为掩模选择性地蚀刻在第一电极42和第二电极44的导电层424和444与覆盖层426和446之间暴露的晶种形成层402 (参见图3E)。这时，由于导电层424和444与覆盖层426和446用作掩模，因此能够在没有额外的掩模的情况下，容易地选择性地蚀刻晶种形成层402。
[0077]可以使用仅蚀刻晶种形成层402而没有蚀刻导电层424和444与覆盖层426和446的各种溶液作为蚀刻溶液。例如,可以使用硝酸、盐酸和水的混合溶液作为蚀刻溶液。
[0078]在该实施方式中，晶种形成层402在抗氧化层400在形成导电层424和444与覆盖层426和446之前存在的状态下塑化以形成晶种层422和442和化学结合层422a和442a。结果，能够防止晶种层422和442和化学结合层422a和442a在形成导电层424和444与覆盖层426和446时的变形或污染。另外，能够防止晶种形成层402在晶种形成层402塑化时的氧化，从而改进了与导电层424和444和覆盖层426和446的结合特性。即，第一电极42和第二电极44可以具有优异的电气特性，从而改进了太阳能电池100的特性。
[0079]另外，使用导电层424和444和覆盖层426和446作为掩模来选择性地图案化抗氧化层400和晶种形成层402。因此，能够在没有使用额外的掩模的情况下将抗氧化层400和晶种形成层402蚀刻为想要的形状。
[0080]在上述描述中，已经借助于示例描述了其中第一电极42和第二电极44被布置在半导体基板10的背表面处的背表面电极类型结构。在背表面电极类型结构中，由于第一电极42和第二电极44被布置在半导体基板10的背表面处，因此能够最大化入射在第一表面上的光的量。结果，能够改进太阳能电池100的效率。然而，本发明不限于此。例如，第一导电区域22和第二导电区域24中的一个可以被布置在半导体基板10的前表面处，并且因此，第一电极42和第二电极44中的一个可以布置在半导体基板10的前表面处。
[0081]另外，在该实施方式中，已经借助于示例描述了光电转换单元应用于硅太阳能电池的结构。然而，本发明不限于此。例如，本实施方式的第一电极42和第二电极44的结构可以应用于包括具有另外的已知结构的光电转换单元的太阳能电池(例如，薄膜太阳能电池)的电极结构。这处于本发明的范围内。
[0082]上述特征、构造、效果等等包括在本发明的实施方式中的至少一个中，并且不应仅限于一个实施方式。另外，每个实施方式中示出的特征、构造、效果等等可以彼此组合地或者由本领域技术人员修改以对于其它实施方式来实施。因此，这些组合和修改相关的内容应该被理解为包括在辅所附权利要求中公开的本发明的范围和精神中。
【权利要求】
1.一种太阳能电池的制造方法，所述制造方法包括: 形成光电转换单元；以及 形成连接到所述光电转换单元的电极，其中，形成所述电极的步骤包括: 形成连接到所述光电转换单元的晶种形成层； 在所述晶种形成层上形成抗氧化层以防止所述晶种形成层的氧化； 执行热处理使得所述晶种形成层的材料与所述光电转换单元的材料彼此反应以在所述晶种形成层和所述光电转换单元彼此相邻的部分处形成化学结合层； 在掩模被布置在所述晶种形成层上的状态下在所述晶种形成层上形成导电层和覆盖层；以及 使用从所述导电层和所述覆盖层中选择的一个作为掩模来对所述晶种形成层进行图案化。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述抗氧化层包括金属。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其中，所述抗氧化层包括钛T1、钽Ta、钨W、钥Mo、铬Cr、锌Zn、包含上述中的至少一种的合金以及包含上述中的至少一种的氮化物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述晶种形成层具有大约1nm至大约Iμ m的厚度。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述抗氧化层具有小于所述晶种形成层的厚度。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，所述晶种形成层的厚度与所述抗氧化层的厚度的比率为大约2:1至大约200:1。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其中，所述晶种形成层的厚度与所述抗氧化层的厚度的比率为大约2:1至大约10:1。
8.根据权利要求5所述的制造方法，其中，所述抗氧化层的厚度为大约5nm至大约10nm0
9.根据权利要求1所述的制造方法，其中，执行所述热处理的步骤包括在大约350°C至大约450°C的热处理温度执行所述热处理。
10.根据权利要求1所述的制造方法，其中，执行所述热处理的步骤包括以大约5分钟至大约I小时的热处理时间执行所述热处理。
11.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述导电层具有大约20μ m至大约30 μ m的厚度，并且所述覆盖层具有大约I μ m至大约10 μ m的厚度。
12.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述晶种形成层包括镍Ni，并且所述化学结合层包括硅化镍NiSi。
13.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述导电层包括铜Cu，并且所述覆盖层包括锡Sn。
14.根据权利要求1所述的制造方法，其中，对所述晶种形成层进行图案化的步骤包括使用蚀刻溶液选择性地蚀刻所述晶种形成层来对所述晶种形成层进行图案化。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其中，所述蚀刻溶液包括硝酸和盐酸。
16.根据权利要求1所述的制造方法，所述制造方法进一步包括在形成所述导电层和所述覆盖层的步骤与对所述晶种形成层进行图案化的步骤之间，使用从所述导电层和所述覆盖层中选择的一个作为掩模来对所述抗氧化层进行图案化。
17.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括: 光电转换单元； 电极，所述电极包括与所述光电转换单元相邻的化学结合层、形成在所述化学结合层上的晶种层、形成在所述晶种层上的导电层以及形成在所述导电层上的覆盖层；以及 抗氧化层，所述抗氧化层被布置在所述化学结合层与所述导电层之间以防止所述晶种层的氧化， 其中，所述抗氧化层包括钛T1、钽Ta、钨W、钥Mo、铬Cr、锌Zn、包含上述中的至少一种的合金以及包含上述中的至少一种的氮化物中的至少一种。
18.根据权利要求17所述的太阳能电池，其中，所述抗氧化层具有大约5nm至大约10nm的厚度。
19.根据权利要求17所述的太阳能电池，其中，所述晶种层包括镍Ni，并且所述化学结合层包括硅化镍NiSi。
20.根据权利要求17所述的太阳能电池，其中，所述导电层包括铜Cu，并且所述覆盖层包括锡Sn。
【文档编号】H01L31/0224GK104241443SQ201410246711
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】白荷妍, 崔正薰, 沈玖奂 申请人:Lg电子株式会社