用于基于箔的太阳能电池金属化的压痕法的制作方法

本公开的实施例属于可再生能源领域，具体地，包括基于箔的太阳能电池金属化的压痕法以及所得的太阳能电池。

背景技术：

光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射直接转换为电能的装置。一般来讲，使用半导体加工技术在半导体基板的表面附近形成p-n结，从而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板块体中形成电子和空穴对。所述电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区和n掺杂区，从而在掺杂区之间产生电压差。将掺杂区连接至太阳能电池上的导电区，以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。

效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制造太阳能电池效率的技术是普遍需要的。本公开的一些实施例允许通过提供制造太阳能电池结构的新工艺而提高太阳能电池的制造效率。

附图说明

图1a-1c示出根据本公开的实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中各个阶段的成角度视图。

图2示出根据本公开的实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中的阶段的平面图。

图3示出根据本公开的实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中所用的辊的剖视图，所述辊具有包括多个凸起特征结构的圆柱形基部。

图4示出根据本公开的实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中所用的模切机的平面图。

图5a-5c示出根据本公开的实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中各个阶段的剖视图。

图6为根据本公开的实施例的流程图，该流程图列出了与图5a-5c相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。

图7a-7c示出根据本公开的另一个实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中各个阶段的剖视图。

图8为根据本公开的实施例的流程图，该流程图列出了与图7a-7c相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。

图9为根据本公开的另一个实施例的流程图，该流程图列出了制造太阳能电池的另一方法中的操作。

具体实施方式

以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作示例、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施方式未必理解为相比其它实施方式是优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、

技术实现要素：
或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。

本说明书包括提及“一个实施例”或“实施例”。短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式加以组合。

术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中术语的定义和/或语境：

“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除其它结构或步骤。

“配置为”。各个单元或部件可被描述或声明成“配置为”执行一项或多项任务。在此类语境下，“配置为”用于通过指示所述单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此，可以说是将所述单元/部件配置成即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时也可执行任务。详述某一单元/电路/部件“配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援引35u.s.c.§112第六段。

“第一”、“第二”等。如本文所用，这些术语用作其之后的名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑等)。例如，提及“第一”太阳能电池并不一定暗示该太阳能电池为某一序列中的第一个太阳能电池；相反，术语“第一”用于区分该太阳能电池与另一个太阳能电池(例如，“第二”太阳能电池)。

“耦接”–以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/特征直接或间接连接至另一个元件/节点/特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械连接。

此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上方”和“下方”之类的术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”之类的术语描述部件的某些部分在一致但任意的参照系内的取向和/或位置，通过参考描述所讨论的部件的文字和相关的附图可以清楚地了解所述取向和/或位置。此类术语可包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。

“阻止”–如本文所用，“阻止”用于描述减小影响或使影响降至最低。当组件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时，它完全可以彻底地防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、性能和/或效应。因此，当组件、元件或特征被称为阻止结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。

本文描述了用于基于箔的太阳能电池金属化的压痕法以及所得的太阳能电池。在下面的描述中，阐述了诸如具体的工艺流程操作的许多具体细节，以便提供对本公开实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。在其它情况中，没有详细地描述熟知的制造技术，诸如发射极区域制造技术，以避免不必要地使本公开的实施方案难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的展示并且未必按比例绘制。

本文公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施例中，一种制造太阳能电池的方法包括在基板中或基板上方形成多个交替的n型半导体区域和p型半导体区域。该方法还包括将金属箔定位于所述交替的n型半导体区域和p型半导体区域上方。该方法还包括形成仅穿过金属箔的一部分的多个压痕，所述多个压痕形成于与交替的n型半导体区域和p型半导体区域之间的位置相对应的区域。该方法还包括在形成所述多个压痕之后隔离剩余金属箔中与交替的n型半导体区域和p型半导体区域相对应的区域。

在另一个实施例中，一种制造太阳能电池的方法包括在基板中或基板上方形成多个交替的n型半导体区域和p型半导体区域。该方法还包括将金属箔定位于所述交替的n型半导体区域和p型半导体区域上方。该方法还包括在金属箔上形成掩模层。该方法还包括形成穿过掩模层并且仅穿过金属箔的一部分的多个压痕，所述多个压痕形成于与交替的n型半导体区域和p型半导体区域之间的位置相对应的区域。该方法还包括在形成所述多个压痕之后隔离剩余金属箔中与交替的n型半导体区域和p型半导体区域相对应的区域，所述隔离通过蚀刻剩余金属箔中介于交替的n型半导体区域和p型半导体区域之间的位置来实现，其中掩模层在蚀刻过程中保护与交替的n型半导体区域和p型半导体区域相对应的剩余金属箔。

在另一个实施例中，一种制造太阳能电池的方法包括将金属箔定位于在基板中或基板上方形成的交替的n型半导体区域和p型半导体区域上方。金属箔具有仅穿过金属箔的一部分所形成的多个压痕。该方法还包括将所述多个压痕与对应于交替的n型半导体区域和p型半导体区域之间的位置的区域对准。该方法还包括在对准所述多个压痕之后隔离剩余金属箔中与交替的n型半导体区域和p型半导体区域相对应的区域。

本文所述的一个或多个实施例提供了对结合到太阳能电池的金属箔(诸如铝箔)进行图案化的技术。在一个实施例中，描述了一种用于叉指背接触(ibc)太阳能电池的金属化结构。该金属化结构为基于箔的并且需要被构造成彼此电分离的部件，并且能够在不采用许多工艺操作的情况下实现。下文所述的一些实施例提供了基于热压接合的金属化技术与基于金属箔诸如铝(al)箔的结构的制造的自然组合。

为提供语境，太阳能电池的金属化可占太阳能电池制造成本的很大一部分，或者受材料成本(诸如目前主流的金属银浆印刷)或大量工艺操作及相关资本支出的影响。铝有助于降低材料成本，但是在诸如通过物理气相沉积(pvd；例如，蒸镀、溅镀等)沉积全表面al膜时，结构化技术可能是困难或繁琐的。铝浆印刷和印刷的固有结构化在原理上是可行的，但在实施过程中，铝浆印刷不适用于接触n型材料，并且al浆的焙烧过程可能破坏n型和p型表面掺杂结构，该表面掺杂结构通常通过掺杂物的热扩散在硅晶片中实现。

因此研究了其它方法，诸如使用al箔的方法。al箔可提供具有相对较高导电率的易得的金属片，其可以直接附接到太阳能电池。已经研究了将al箔附接到太阳能电池的激光焊接法，该太阳能电池可具有薄的(因此经济有效的)第一pvd沉积金属化层。而这种方法仍然存在挑战，一个特定的挑战在于以经济有效的方式将这种技术应用于叉指背接触(ibc)太阳能电池。这些太阳能电池在太阳能电池的后面具有两种类型的触点，因此金属化层(箔)必须分离(结构化)为两部分而不发生电流连接。

在激光焊接之后，也考虑将al箔热压接合到薄金属化太阳能电池上。热压接合涉及仅使用适度的温度和压力(并且可能使用一定的剪切力)将al箔与薄al晶种结合，该al晶种可溅镀到太阳能电池上。可实施该方法以将非结构化的al箔连接至硅晶片。即，在ibc太阳能电池中使用时，可能需要对al箔进行结构化操作，并且理想地同时对毯覆式晶种层进行结构化操作。

考虑采用激光烧蚀法以及掩模与化学蚀刻相结合的方案使al箔结构化。迄今为止，没有一种方法能够仅使用激光烧蚀将al箔完全分成两个单独的接触结构件而不导致太阳能电池损坏。因此，通常需要附加的蚀刻。相似地，蚀刻还用于“掩模与蚀刻”方法中，该方法可涉及使用印制的蚀刻掩模将al箔蚀刻到未被掩模覆盖的区域中并且提离掩模。

纯粹的“掩模与蚀刻”方法将蚀刻整个al箔，该al箔的厚度通常例如大于30微米。从制造角度来看，该过程可能昂贵且困难。应当理解，在蚀刻之前利用激光烧蚀在铝箔上形成凹槽的事实可减少蚀刻的量。然而，激光凹槽不得穿透过深，以避免激光损坏太阳能电池。因此，激光切槽仅适度地促进了通过蚀刻分离al箔，但是它需要使用附加的昂贵设备(即，激光系统)。相似地，可将蚀刻掩模和激光烧蚀相结合以利用激光烧蚀此类蚀刻掩模的能力使其结构化，但是所得的工艺仍然复杂且需要附加工序和设备。

为解决上述问题中的一者或多者，根据本公开的实施例，使用了一种表面结构件，其中涉及将凹槽压印到最终用于太阳能电池的金属化的al箔中。由于该工艺涉及使al箔与太阳能电池的机械接触和压力，因此实施例可提供一种自然的方式将al热压接合到太阳能电池上。在热压接合过程中，或者至少作为最后一步操作，可将表面结构件(例如，压模)或具有结构化(非平坦)表面形貌的辊压入al箔中以形成凹槽，并且可能在al箔上那些位置处的保护涂层上打孔，其中辊、压模或其它工具的表面特征相当深地透入铝箔中。可实现实施例以在合适的接合温度下利用al箔的可变形性，以便在将al接合到晶片上的相同工艺过程中在al箔中形成结构(例如，凹槽、深压痕)。

更具体地，一个实施例涉及首先将金属层(例如，厚100纳米的铝)沉积到经历了太阳能电池工艺中的“前端”加工的硅晶片上。例如，特别是在ibc太阳能电池的实施中。随后，将al箔布置于硅太阳能电池的顶部，并且执行热压接合。作为该热压接合操作的一部分或作为热压接合结束时的附加操作，利用诸如压模或辊等工具通过将表面结构压入al箔中以便在这些位置处形成凹槽或穿孔。该工艺需要与第一金属层下硅晶片内存在的n型区域和p型区域对准。在深压痕区域中，箔大幅变薄。因此，将al箔暴露于蚀刻槽中以提供蚀刻，其首先清除锯齿状凹槽区域中的材料，并且能够使al箔结构化。此外，下面的薄al晶种层可接受相同的蚀刻，并且在一个实施例中，在同一操作中实现结构化。

在另一个或另外的实施例中，al箔首先接收表面上最终由压痕结构化的保护涂层。可实施保护涂层以在其与用于清除锯齿状凹槽中的al的蚀刻接触时保护或充分减慢al的蚀刻。保护涂层可能在由压痕形成的凹槽区域中被破坏或穿孔。这可以通过使用脆性材料作为涂层或通过使用在施加压痕变形时易于破碎的足够薄的涂层来实现。如果实现保护涂层的此类破坏，则可大大增强待蚀刻的区域(凹槽)与剩余al箔区域之间的蚀刻选择性。

本公开的实施例可首先涉及金属箔装在和/或定位于太阳能电池的表面上。金属箔可针对太阳能电池预先设定成适当的尺寸，或者可首先接合为较大的片材，随后将其切割成形。在预先设定尺寸的箔的示例中，图1a-1c示出根据本公开的一个实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中各个阶段的成角度视图。

参见图1a和图1b，金属箔108布置在晶片102上，该晶片102具有置于基板106上或基板106上方的多个发射极区域104(其可以包括金属晶种区域)。在一个实施例中，晶片102的金属化表面包括交替的n型半导体区域和p型半导体区域以及处于交替的n型半导体区域和p型半导体区域中的每一个上的毯覆式晶种层或多个金属晶种材料区域，如下文结合例如图5a-5c所详述。在一个实施例中，金属箔108为具有在约5-100微米范围内的厚度的铝(al)箔。在一个实施例中，al箔为包含铝和第二元素(诸如但不限于铜、锰、硅、镁、锌、锡、锂或它们的组合)的铝合金箔。在一个实施例中，al箔为回火级(tempergrade)箔，诸如但不限于f级(自由状态)、o级(全软)、h级(应变硬化)或t级(热处理)。在一个实施例中，铝箔为阳极氧化铝箔。金属箔108被定位在或装在晶片102的金属化表面上，如图1b所示。

参见图1c，多个焊点114形成于金属箔108和晶片102的金属化表面之间。在一个实施例中，焊点114通过激光工艺112形成，如图1c所示。在其它实施例中，焊点114使用定位焊工艺形成，该定位焊工艺涉及由点接触力驱动的热压接合。在另一个实施例中，形成连续接合点而非形成焊点。

在一个实施例中，在连接金属箔108和基板102时，金属箔108具有的表面积远远大于太阳能电池的晶片102的表面积。在一个此类实施例中，在使金属箔108与晶片102的金属化表面电接触之后，切割金属箔以提供具有的表面积基本上等于太阳能电池的晶片102的表面积的金属箔108。然而，在另一个实施例中，在将金属箔108布置于太阳能电池的晶片102的金属化表面上之前，切割大片箔以提供具有的表面积基本上等于太阳能电池的晶片102的表面积的金属箔108，如图1a所示。

在一个实施例中，由上文结合图1a-1c所述的工艺得到的结构经受箔压痕工艺。例如，图2示出根据本公开的实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中的阶段的平面图。

参见图2,从上方示出图1c的结构，其中在电池102和箔108之间可以看到焊点114，该结构一起被示出单层以确保透明。压痕线沿线200形成，其可以在晶片102上在具有交替导电类型的发射极区域之间延伸。

可使用辊沿图2的方向200制造压痕。例如，图3示出根据本公开的实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中所用的辊的剖视图，该辊具有包括多个凸起特征结构的圆柱形基部。

参见图3，辊300包括圆柱形基部302，该圆柱形基部302具有形成于其上的多个凸起特征结构306。应当理解，在一个实施例中，当辊300沿太阳能电池滚压时，凸起特征结构306可环绕圆柱形基部302的整个圆周(即，朝向页面内和朝向页面外)以便提供沿方向200的连续压痕。还应当理解，此类辊300还可包括柄部或夹持器304，如图3所示。

相反，可使用模切机沿图2的方向200制造压痕。例如，图4示出根据本公开的实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中所用的模切机的平面图。参见图4，模切机400包括框架402并且包括其中的凸起特征结构404，该凸起特征结构404用于将压痕压印到金属箔中。在一个实施例中，模切机400为平模切机或旋转模切机。

可实施上述压痕法以减小金属箔在具有交替的导电类型的发射极区域之间的位置的厚度。例如，图5a-5c示出根据本公开的实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中各个阶段的剖视图。图6为根据本公开的实施例的流程图，该流程图列出了与图5a-5c相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。

参见流程图600的操作602及对应的图5a，制造太阳能电池的方法包括在基板中或基板上方形成(或以其它方式提供)多个交替的n型半导体区域和p型半导体区域。具体地，基板500上方设置有设置在薄介电材料502上的n型半导体区域504和p型半导体区域506，其中薄介电材料502作为n型半导体区域504或p型半导体区域506各自与基板500之间的居间材料。基板500具有与背表面相对的光接收表面501，n型半导体区域504和p型半导体区域506在所述背表面上方形成。

在一个实施例中，基板500为单晶硅基板，诸如块体单晶n型掺杂硅基板。然而，应当理解，基板500可以是设置在整个太阳能电池基板上的层，诸如多晶硅层。在一个实施例中，薄电介质层502为厚约2纳米或更小的隧道氧化硅层。在一个此类实施例中，术语“隧穿介电层”是指非常薄的介电层，通过该介电层可实现电传导。传导可由于量子隧穿和/或通过介电层中的薄点直接物理连接的较小区域的存在而造成。在一个实施例中，隧穿介电层为薄氧化硅层或包括薄氧化硅层。

在一个实施例中，交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506分别为成形的多晶硅，该多晶硅通过例如采用等离子体增强化学气相沉积(pecvd)法形成。在一个此类实施例中，n型多晶硅发射极区域504掺有n型杂质，诸如磷。p型多晶硅发射极区域506掺有p型杂质，诸如硼。如图5a所示，交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506可具有形成于两者之间的沟槽508，该沟槽508部分地延伸到基板500中。另外，在一个实施例中，在交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506上形成底部抗反射涂层(barc)材料510或其它保护层(例如非晶硅层)，如图5a所示。

在一个实施例中，光接收表面501是纹理化光接收表面，如图5a所示。在一个实施例中，采用基于氢氧化物的湿式蚀刻剂对基板500的光接收表面501进行纹理化处理，并且也可对沟槽508表面进行纹理化处理，同样如图5a所示。应当理解，将光接收表面纹理化的时间安排可以变化。例如，可在薄介电层502形成之前或之后进行纹理化处理。在一个实施例中，纹理化表面可为具有规则或不规则形状的表面，该表面用于散射入射光，从而减少从太阳能电池的光接收表面501反射离开的光量。再次参见图5a，附加实施例可包括在光接收表面501上形成钝化层和/或抗反射涂层(arc)(共同示为层512)。应当理解，形成钝化层和/或arc层的时间安排可以变化。

再次参见图5a，形成多个金属晶种材料区域514，从而分别在交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506中的每一个上提供金属晶种材料区域。金属晶种材料区域514与交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506直接接触。应当理解，尽管图中所示为各个晶种材料区域，但是也可形成毯覆式晶种层。在一个实施例中，金属晶种区域514为铝区。在一个此类实施例中，铝区各自具有大约在0.1微米至20微米范围内的厚度，并且包含的铝含量大于约97％，硅含量大约在0-2％范围内。在其它实施例中，金属晶种区域514包含金属，该金属诸如但不限于镍、银、钴或钨。任选地，多个金属晶种材料区域514上可包括保护层。在一个具体实施例中，绝缘层516形成于多个金属晶种材料区域514上。然而，其它实施例不包括此类绝缘层516的使用。在一个实施例中，绝缘层516为氮化硅或氧氮化硅材料层。在另一个实施例中，在该阶段的加工中使用未经图案化的毯覆式金属晶种层替代金属晶种区域514。在该实施例中，毯覆式金属晶种层可在后续的蚀刻工艺诸如基于氢氧化物的湿式蚀刻工艺中图案化。

参见流程图600的操作604并且再次参见对应的图5a，制造太阳能电池的方法还包括将金属箔定位于交替的n型半导体区域和p型半导体区域上方。具体地，将金属箔518粘附至交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506。金属箔518可按照结合图1a-1c所述的方式定位在或装在基板500上。在一个实施例中，通过使金属箔518的部分与金属晶种材料区域514中每一个的对应部分直接耦接，将金属箔518粘附至交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506。在一个此类实施例中，将金属箔518的部分与金属晶种材料区域514中每一个的对应部分直接耦接涉及在这些位置中的每一个处形成金属焊接520，如图5a所示。在其它实施例中，在连续晶种层和连续箔层之间形成连续热压接合点。

在一个实施例中，金属箔518为具有在约5-100微米范围内的厚度的铝(al)箔。在一个实施例中，al箔为包含铝和第二元素(诸如但不限于铜、锰、硅、镁、锌、锡、锂或它们的组合)的铝合金箔。在一个实施例中，al箔为回火级(tempergrade)箔，诸如但不限于f级(自由状态)、o级(全软)、h级(应变硬化)或t级(热处理)。在一个实施例中，铝箔为阳极氧化铝箔。在一个实施例中，通过使用诸如但不限于激光焊接工艺、热压缩工艺或超声波粘合工艺的技术，将金属箔518直接粘附至多个金属晶种材料区域514。在一个实施例中，包括任选的绝缘层516，并且将金属箔518粘附至多个金属晶种材料区域514涉及穿透绝缘层516的区域，如图5a所示。

应当理解，根据本公开的另一个实施例，可实施无晶种方法。在此类方法中，不形成金属晶种材料区域514，并且将金属箔518直接粘附至交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506的材料。例如，在一个实施例中，将金属箔518直接粘附至交替的n型多晶硅区域和p型多晶硅区域。在任一种情况下，该工艺都可以被描述为将金属箔粘附至太阳能电池的金属化表面。

参见流程图600的操作606及对应的图5b，制造太阳能电池的方法还包括形成仅穿过金属箔的一部分的多个压痕，所述多个压痕形成于与交替的n型半导体区域和p型半导体区域之间的位置相对应的区域。具体地，压痕530形成于金属箔518中与交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506之间的位置相对应的区域，例如形成于沟槽508位置上方，如图5b所示。在一个实施例中，压痕530形成为仅通过金属箔518的一部分，即部分延伸到金属箔518中而非全部延伸穿过金属箔518，如图5b所示。在一个实施例中，使压痕530形成至一定深度，该深度大约在金属箔518的总厚度的75％-90％范围内。导电区域540保留在压痕530中的每二者之间。

在一个实施例中，形成仅穿过金属箔518的一部分的多个压痕530涉及用具有圆柱形基部的辊在金属箔上滚压，所述圆柱形基部上具有多个凸起特征结构(如结合图2和图3所述)，所述凸起特征结构形成压痕。在一个此类实施例中，用辊滚压涉及使用由辊的圆柱形基部所施加的压力将金属箔518热压接合到交替的n型半导体区域和p型半导体区域。在另一个实施例中，形成仅穿过金属箔518的一部分的多个压痕530涉及用平模切机或旋转模切机对金属箔518进行压印(如结合图2和图4所述)。在一个实施例中，在约350–550摄氏度范围内的工艺温度下形成多个压痕530。

参见流程图600的操作608及对应的图5c，制造太阳能电池的方法还包括在形成多个压痕530之后，隔离剩余金属箔中与交替的n型半导体区域和p型半导体区域相对应的区域540。即，图5b的压痕530用于将导电区域540隔离为用于下面的发射极区域的金属化结构。例如，参见图5c，压痕530延伸以在导电区域540之间提供间隙532。在一个实施例中，对图案化金属箔518进行蚀刻以隔离金属箔518的部分540。在一个此类实施例中，图5b的结构被暴露于湿式蚀刻剂。尽管湿式蚀刻剂蚀刻金属箔518的全部暴露部分，但是采用小心定时的蚀刻工艺可在不显著减少金属箔518的无压痕区域540厚度的情况下穿透压痕530的底部，如图5c所示。在一个具体实施例中，使用基于氢氧化物的蚀刻剂，诸如但不限于氢氧化钠、氢氧化钾(koh)或四甲基氢氧化铵(tmah)。

在另一个实施例中(未示出)，随后在图5b的剩余金属箔518的暴露表面上对其进行阳极化处理，以隔离剩余金属箔518中与交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506相对应的区域540。具体地，对金属箔518的暴露表面(包括压痕530的表面)进行阳极化处理以形成氧化涂层。在与交替的n型半导体区域504和p型半导体区域506相对应的位置处，例如在沟槽508上方位置处的压痕530中，对金属箔518的整个剩余厚度进行阳极化处理，以隔离金属箔518在n型半导体区域504和p型半导体区域506中每一个的上方剩余的区域540。

掩模层可包括在上述工艺方案中。例如，图7a-7c示出根据本公开的另一个实施例采用基于箔的金属化的太阳能电池制造中各个阶段的剖视图。图8为根据本公开的实施例的流程图，该流程图列出了与图7a-7c相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。

参见流程图800的操作802及对应的图7a，制造太阳能电池的方法包括在基板中或基板上方形成(或以其它方式提供)多个交替的n型半导体区域和p型半导体区域。具体地，基板700上方设置有设置在薄介电材料702上的n型半导体区域704和p型半导体区域706，其中薄介电材料702作为n型半导体区域704或p型半导体区域706各自与基板700之间的居间材料。基板700具有与背表面相对的光接收表面701，n型半导体区域704和p型半导体区域706在所述背表面上方形成。

在一个实施例中，基板700为单晶硅基板，诸如块体单晶n型掺杂硅基板。然而，应当理解，基板700可以是设置在整个太阳能电池基板上的层，诸如多晶硅层。在一个实施例中，薄电介质层702为厚约2纳米或更小的隧道氧化硅层。在一个此类实施例中，术语“隧穿介电层”是指非常薄的介电层，通过该介电层可实现电传导。传导可由于量子隧穿和/或通过介电层中的薄点直接物理连接的较小区域的存在而造成。在一个实施例中，隧穿介电层为薄氧化硅层或包括薄氧化硅层。

在一个实施例中，交替的n型半导体区域704和p型半导体区域706分别为成形的多晶硅，该多晶硅通过例如采用等离子体增强化学气相沉积(pecvd)法形成。在一个此类实施例中，n型多晶硅发射极区域704掺有n型杂质，诸如磷。p型多晶硅发射极区域706掺有p型杂质，诸如硼。如图7a所示，交替的n型半导体区域704和p型半导体区域706可具有形成于两者之间的沟槽708，所述沟槽708部分延伸到基板700中。另外，在一个实施例中，在交替的n型半导体区域704和p型半导体区域706上形成底部抗反射涂层(barc)材料710或其它保护层(例如非晶硅层)，如图7a所示。

在一个实施例中，光接收表面701是纹理化光接收表面，如图7a所示。在一个实施例中，采用基于氢氧化物的湿式蚀刻剂对基板700的光接收表面701进行纹理化处理，并且也可对沟槽708表面进行纹理化处理，同样如图7a所示。应当理解，将光接收表面纹理化的时间安排可以变化。例如，可在薄介电层702形成之前或之后进行纹理化处理。在一个实施例中，纹理化表面可为具有规则或不规则形状的表面，该表面用于散射入射光，从而减少从太阳能电池的光接收表面701反射离开的光量。再次参见图7a，附加实施例可包括在光接收表面701上形成钝化层和/或抗反射涂层(arc)(共同示为层712)。应当理解，形成钝化层和/或arc层的时间安排可以变化。

再次参见图7a，形成多个金属晶种材料区域714，从而分别在交替的n型半导体区域704和p型半导体区域706中的每一个上提供金属晶种材料区域。金属晶种材料区域714与交替的n型半导体区域704和p型半导体区域706直接接触。在一个实施例中，金属晶种区域714为铝区。在一个此类实施例中，铝区各自具有大约在0.1微米至20微米范围内的厚度，并且包含的铝含量大于约97％，硅含量大约在0-2％范围内。在其它实施例中，金属晶种区域714包含金属，该金属诸如但不限于镍、银、钴或钨。任选地，多个金属晶种材料区域714上可包括保护层。在一个具体实施例中，绝缘层716形成于多个金属晶种材料区域714上。在一个实施例中，绝缘层716为氮化硅或氧氮化硅材料层。在另一个实施例中，在该阶段的加工中使用未经图案化的毯覆式金属晶种层替代金属晶种区域714。在该实施例中，毯覆式金属晶种层可在后续的蚀刻工艺诸如基于氢氧化物的湿式蚀刻工艺中图案化。

参见流程图800的操作804并且再次参见对应的图7a，制造太阳能电池的方法还包括将金属箔定位于交替的n型半导体区域和p型半导体区域上方。具体地，将金属箔718粘附至交替的n型半导体区域704和p型半导体区域706。金属箔718可按照结合图1a-1c所述的方式定位在或装在基板700上。在一个实施例中，通过使金属箔718的部分与金属晶种材料区域714中每一个的对应部分直接耦接，将金属箔718粘附至交替的n型半导体区域704和p型半导体区域706。在一个此类实施例中，将金属箔718的部分与金属晶种材料区域714中每一个的对应部分直接耦接涉及在这些位置中的每一个处形成金属焊接点720，如图7a所示。

在一个此类实施例中，金属箔718为具有约在5-100微米范围内的厚度的铝(al)箔。在一个实施例中，al箔为包含铝和第二元素(诸如但不限于铜、锰、硅、镁、锌、锡、锂或它们的组合)的铝合金箔。在一个实施例中，al箔为回火级(tempergrade)箔，诸如但不限于f级(自由状态)、o级(全软)、h级(应变硬化)或t级(热处理)。在一个实施例中，铝箔为阳极氧化铝箔。在一个实施例中，通过使用诸如但不限于激光焊接工艺、热压缩工艺或超声波粘合工艺的技术，将金属箔718直接粘附至多个金属晶种材料区域714。在一个实施例中，包括任选的绝缘层716，并且将金属箔718粘附至多个金属晶种材料区域714涉及穿透绝缘层716的区域，如图7a所示。

应当理解，根据本公开的另一个实施例，可实施无晶种方法。在此类方法中，不形成金属晶种材料区域714，并且将金属箔718直接粘附至交替的n型半导体区域704和p型半导体区域706的材料。例如，在一个实施例中，将金属箔718直接粘附至交替的n型多晶硅区域和p型多晶硅区域。在任一种情况下，该工艺都可以被描述为将金属箔粘附至太阳能电池的金属化表面。

参见流程图800的操作806并且再次参见对应的图7a，制造太阳能电池的方法还包括在金属箔上形成掩模层。具体地，在金属箔718上形成掩模层790。在一个实施例中，将金属箔718定位在或装在基板700上之前，在金属箔718上形成掩模层790。在另一个实施例中，将金属箔718定位在或装在基板700上之后，在金属箔718上形成掩模层790。在一个实施例中，掩模层790为氮化硅层。

参见流程图800的操作808及对应的图7b，制造太阳能电池的方法还包括形成穿过掩模层并且仅穿过金属箔的一部分的多个压痕，所述多个压痕形成于与交替的n型半导体区域和p型半导体区域之间的位置相对应的区域。具体地，压痕730穿过掩模层790并且形成于金属箔718中与交替的n型半导体区域704和p型半导体区域706之间的位置相对应的区域，例如形成于沟槽708位置上方，如图7b所示。在一个实施例中，压痕730仅形成于金属箔718的一部分中，即部分延伸到金属箔718中而非全部延伸穿过金属箔718，如图7b所示。在一个实施例中，使压痕730形成至一定深度，该深度大约在金属箔718的总厚度的75％-90％范围内。其上具有剩余掩模层790的部分的导电区域740保留在压痕730中的每二者之间。

在一个实施例中，形成仅穿过金属箔718的一部分的多个压痕730涉及用具有圆柱形基部的辊在金属箔上滚压，所述圆柱形基部上具有多个凸起特征结构(如结合图2和图3所述)，所述凸起特征结构形成压痕。在一个此类实施例中，用辊滚压涉及使用由辊的圆柱形基部所施加的压力将金属箔718热压接合到交替的n型半导体区域和p型半导体区域。在另一个实施例中，形成仅穿过金属箔718的一部分的多个压痕730涉及用平模切机或旋转模切机对金属箔718进行压印(如结合图2和图4所述)。在一个实施例中，在约350–550摄氏度范围内的工艺温度下形成多个压痕730。

参见流程图800的操作810及对应的图7c，制造太阳能电池的方法还包括在形成多个压痕730之后，隔离剩余金属箔中与交替的n型半导体区域和p型半导体区域相对应的区域740。即，图7b的压痕730用于将导电区域740隔离为用于下面的发射极区域的金属化结构。例如，参见图7c，压痕730延伸以在导电区域740之间提供间隙732。在一个实施例中，对图案化金属箔718进行蚀刻以隔离金属箔518的部分540。在一个此类实施例中，图7b的结构被暴露于湿式蚀刻剂。在一个实施例中，掩模层790在蚀刻过程中保护剩余的金属箔部分740。在一个具体实施例中，使用基于氢氧化物的蚀刻剂，诸如但不限于氢氧化钠、氢氧化钾(koh)或四甲基氢氧化铵(tmah)。在一个实施例中，在执行蚀刻加工之后，将掩模层790从金属箔区域740移除。

在第二方面，将金属箔与太阳能电池耦接之前，在金属箔中形成压痕。与第二方面一致，图9为根据本公开的另一个实施例的流程图，该流程图列出制造太阳能电池的另一方法中的操作。

参见流程图900的操作902，制造太阳能电池的方法包括将金属箔定位于在基板中或基板上方形成的交替的n型半导体区域和p型半导体区域上方。金属箔具有仅穿过金属箔的一部分所形成的多个压痕。在一个实施例中，使所述多个压痕形成至一定深度，该深度大约在金属箔的总厚度的75％-90％范围内。

参见流程图900的操作904，制造太阳能电池的方法还包括将所述多个压痕与对应于交替的n型半导体区域和p型半导体区域之间的位置的区域对准。在一个实施例中，将所述多个压痕与对应于交替的n型半导体区域和p型半导体区域之间的位置的区域对准和在执行操作902中将金属箔定位在交替的n型半导体区域和p型半导体区域上方同时执行。在一个实施例中，将金属箔定位于交替的n型半导体区域和p型半导体区域上方和对准所述多个压痕还包括使用诸如但不限于激光焊接工艺、热压缩工艺或超声波接合工艺等技术将金属箔粘附至交替的n型半导体区域和p型半导体区域。

参见流程图900的操作906，制造太阳能电池的方法还包括在对准所述多个压痕之后，隔离剩余金属箔中与交替的n型半导体区域和p型半导体区域相对应的区域。在一个实施例中，隔离剩余金属箔的区域涉及蚀刻剩余金属箔中介于交替的n型半导体区域和p型半导体区域之间的位置。在一个实施例中，隔离剩余金属箔的区域涉及对该剩余金属箔进行阳极化处理。

虽然参考上述实施例具体描述了某些材料，但是在此类实施例中，可用其它材料来容易地取代其中的一些材料，这些实施例仍然在本公开实施例的精神和范围内。例如，在一个实施例中，可使用不同材料的基板，诸如iii-v族材料的基板，来代替硅基板。另外，虽然主要提及背接触太阳能电池布置，但应当理解，本文所述的方法也可应用于前接触电极太阳能电池。在其它实施例中，上述方法可适用于太阳能电池以外的制造。例如，发光二极管(led)的制造可受益于本文所述的方法。

因此，已公开了基于箔的太阳能电池金属化压痕法以及所得的太阳能电池。

尽管上面已经描述了具体实施例，但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施例，这些实施例也并非旨在限制本公开的范围。除非另有说明，否则本公开中所提供的特征的示例旨在为例证性的而非限制性的。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。

本公开的范围包括本文所公开的任何特征或特征组合(明示或暗示)，或其任何概括，不管它是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此，可以在本申请(或要求其优先权的申请)的审查过程期间针对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地，参考所附权利要求书，来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合，来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合，而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。