用于形成高效率的背触点太阳能电池的连续和非连续的基极区域的结构和方法
【专利说明】用于形成高效率的背触点太阳能电池的连续和非连续的基 极区域的结构和方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求在2012年5月29日提交的序列号为61/658, 833、在2013年4月29 日提交的序列号为61/816, 830以及在2013年5月24日提交的序列号为61/827, 252的美 国临时申请的优先权，以上所有专利申请都通过引用全文的方式并入本文。
[0003] 本申请是2012年12月28日提交的序列号为13/807, 631的美国申请的部分延续， 该美国申请是2012年8月9日提交的PCT申请PCT/US12/00348的35U.S.C. 371国家阶段 申请并且要求在2011年8月9日提交的序列号为61/521，754以及在2011年8月9日提 交的序列号为61/521，753的美国临时专利申请的优先权，以上所有专利申请都通过引用 全文的方式并入本文。
技术领域
[0004] 本发明一般涉及光伏领域。更具体地，本发明涉及与高效背触点光伏太阳能电池 有关的方法、结构和装置。
【背景技术】
[0005] 在太阳能电池的发展和制造中，以低制作成本实现高效率的电池和模组成为关 键。在一些例子中，背触点背结太阳能电池结构（背触点/背结或者BC/BJ)能够实现非常 高的转换效率。通常，存在背触点的背结太阳能电池具有形成在非向阳侧（背侧）的图案 化发射极结和电池金属化层，并且向阳侧（前侧）不具有金属化，从而实现非阻隔的最大程 度的阳光親合。
[0006] 在典型的背触点/背结晶体硅结构（此后简称为，BC/BJ)太阳能电池中，可以在 太阳能电池背侧（非向阳侧）形成发射极结和高度掺杂的基极扩散区域，以提供与大多数 太阳能电池的作为基极的衬底体的触点。此外，在基极金属触点区域下面形成高度掺杂的 基极扩散区域以减少触点复合并且减少基极金属触点阻抗。在典型的高效率BC/BJ太阳能 电池中，通常对基极金属和发射极金属进行图案化并使其分别包含在基极和发射极扩散区 中，使得基极金属即使被氧化物分隔的时候也决不在发射极的顶部走线。此后将其称作金 属嵌套法，其中每一种金属嵌套在它的对应扩散中。这种嵌套方法的优点在于，对于向相对 极的扩散的金属分流提供免役。缺点在于，基极的最小金属宽度决定了最小的基极扩散宽 度，进而使该基极扩散成为太阳能电池的背侧的相对较大的部分，从而导致发射体部分的 减少和电气阴影的增加。这又需要硅片或者硅吸收体具有非常高的少数载流子寿命（例如 >1毫秒），以确保在基极扩散的同时，少数载流子不会在基极中复合。因此，更高品质的晶 片的更高成本导致太阳能电池的整体制造成本的增加。
【发明内容】
[0007] 因此，产生了与太阳能电池的掺杂区域和金属化有关的制作方法和设计的需求。 依照本发明的主题，提供了用于太阳能电池的非嵌套基极扩散图案和金属化的方法、结构 和装置。这些创造措施显著地减小或者消除当前发展的太阳能电池的缺点和问题。
[0008] 根据本发明主题的一个方面，描述了与太阳能电池的多级金属化有关的制作方法 和结构。在一个实施例中，背触点太阳能电池包括具有接收光的前侧表面的衬底，以及用于 形成图案化的发射极和非嵌套的基极区域的背侧表面。在晶体半导体衬底的背侧表面形成 叉指状的掺杂的发射极和基极区域。在图案化的掺杂的发射极和基极区域上形成图案化的 电绝缘层堆叠，该电绝缘层堆叠至少包括掺杂层和非掺杂覆盖层的组合。形成触点金属化 图案，该触点金属化图案包括接触发射极区域的发射极金属化电极和接触基极区域的非嵌 套基极金属化电极，其中，允许非嵌套基极金属化电极超出基极区域，从而与至少一部分的 图案化的电绝缘体重叠而不会在太阳能电池中引发电分流。
[0009] 根据此处提供的描述，本发明的这些和其它优点，以及附加的新颖特征将是显而 易见的。此概要的意图不是要做到主题的全面描述，而是提供一些主题的功能性简述。本 领域技术人员通过对以下附图及详细说明进行试验后，在此提供的其它的系统、方法、特征 和优势将会变得显而易见。其目的是将这些附加的系统、方法、特征和优势都包括在本说明 内，并落入权利要求的范围内。
【附图说明】
[0010] 根据下文的详细描述并结合附图，本发明主题的特征、特性以及优势会将会变得 更加明显，其中相同的形状表示相同的特征，并且其中：
[0011] 图1A所示为展示嵌套的基极设计的太阳能电池背侧的顶视图；
[0012] 图1B、图1A所示为展示非嵌套的基极设计的太阳能电池背侧的顶视图；
[0013] 图2A所示为展示均匀分布的连续的/非嵌套的基极设计的太阳能电池背侧的顶 视图；
[0014] 图2B所示为展示均匀分布的选择性的非连续的/非嵌套的基极设计的太阳能电 池背侧的顶视图；
[0015] 图3A所示为展示带有平行的均匀基极设计的基极图案的太阳能电池背侧的顶视 图，并且图3A'为对应的用于形成图3A的图案的丝网印刷设计；
[0016]图3B所示为展示带有错开的均匀基极设计的替代的基极图案的太阳能电池背侧 的顶视图，并且图3B'为对应的用于形成图3A的图案的丝网印刷设计；
[0017] 图3C所示为展示替代的非嵌套的基极图案的太阳能电池背侧的顶视图；
[0018]图4所示为重点突出示例性尺寸的非嵌套的基极图案的太阳能电池背侧的顶视 图；
[0019] 图5所示为分布的发射极和基极激光图案；
[0020] 图6A所示为选择性的发射极（SE)和基极的开口的照片；
[0021]图6B所示为选择性的发射极（SE)和基极的开口内部的发射极和基极的触点的照 片；
[0022] 图7A所示为在选择性的发射极开口中的激光退火损伤；
[0023] 图7B所示为在选择性的基极开口中的激光退火损伤；
[0024]图7C所示为在选择性的发射极开口中的触点中的激光退火损伤；
[0025] 图7D所示为在选择性的基极开口中的触点中的激光退火损伤；
[0026] 图8A所示为退火前的激光烧蚀斑点的拍摄图；
[0027] 图8B所示为用30纳秒的UV激光退火后的激光烧蚀斑点的照片；
[0028]图9为氧化物烧蚀后的硅衬底的少数载流子寿命（MCL)图，尤其所示为在烧蚀斑 点的激光退火后获得的MCL改进；
[0029] 图10A为多工位的衬底激光处理工具的视图，并且图10B为图10A的工具保持多 个晶片的视图；
[0030] 图11A至111所示为非晶硅掩膜工艺流程期间在处理步骤后的太阳能电池的横切 面图；
[0031] 图12为氧化物烧蚀后的硅衬底的少数载流子寿命（MCL)图，尤其所示为当非晶硅 用作硬掩膜时获得的MCL改进；
[0032] 图13A所示为一般用于形成背触点背结太阳能电池的处理流程；以及
[0033] 图13B代表性的用于形成背触点背结太阳能电池的制造处理流程。
【具体实施方式】
[0034] 下面的描述并不作为本发明的限制，而是为了对本文公开技术进行一般性描述。 本文公开技术的保护范围应由权利要求书确定。附图中所描述的为本文公开的示例性实施 例，在多幅图中，相同的数字代表相同或相应的部分。
[0035] 并且，虽然此处公开技术利用特定实施例描述，如晶体硅及其它制作材料，但是本 领域技术人员可以将本文所述的原理，应用到其他材料、技术领域、以及/或者实施例，而 无需过多的试验。
[0036] 本发明的主题提供了多种结构和高效背结/背触太阳能电池的制造方法，该太阳 能电池特别使用薄晶体半导体吸收体，比如带有电池吸收层（或衬底）的单晶半导体，优选 地，厚度范围从大约小于1微米（1ym)到约100微米（100ym)，甚至尤其地，厚度范