围从约 1微米（1ym)到约50微米（ym)。提供的电池结构和制造方法还可应用于更厚的晶体半导 体衬底或吸收体，厚度范围可从大约100um到约200ym(还可包含用于更传统的CZ或者 FZ晶片的厚度范围）。晶体太阳能电池衬底可以利用化学气相沉积（CVD)方法形成，该方法 包括晶膜生长（如常压外延），还可以利用其它晶体硅材料形成技术（包括但不局限于所谓 的无切口切片或利用质子注入的剥离方法、金属应力引起的剥离或者激光技术）。由于涉及 到制造很薄晶体半导体太阳能电池衬底的各个方面，关于生产方法的多个实施例可以扩展 到其它类型的材料以及基于晶片的方法，包括无切口解理方法，如植入辅助晶片解理方法。 此处提出的多个电池实施例的核心优势包括半导体（如硅）材料消耗实质性的降低、很低 的生产成本，以及相对较高的能量输出，由此提高了太阳能光伏模块性能。特别地，这源于 公开主题的独特的电池设计结构和制造方法，造就了使用薄晶体半导体层来制造背结/背 触点太阳能电池，并且在薄晶体硅衬底上得到非常高的转换效率，以及非常低的成本。
[0037] 并且，虽然此处描述的公开内容参考了特定的实施例，比如背触点太阳能电池采 用具有厚度范围在10至200微米的单晶硅衬底及其它描述的制作材料金属化层，但是本领 域技术人员可以将本文所述的原理应用到前触点电池、其它包含替代的半导体材料（如砷 化镓、锗、多晶硅等）的制作材料、包括金属化堆叠的金属化层、技术领域和/或实施例，而 无需过多的试验。本发明形成新颖掺杂区域的实施例同时可以应用于任何结构，比如前触 点、背触点/背结或者甚至是被解除/前结太阳能电池，而这些实施例在本发明中相对于背 触点/背结晶体硅结构（此后简称为，BC/BJ)来特别说明。
[0038]本发明提供稳固的方法来实现非嵌套的基极金属设计。非嵌套的金属允许重基极 扩散小于基极金属的宽度，同时确保不存在路径用于破坏电绝缘体层，比如基极金属和下 面的发射极之间的氧化物。这是通过确保在发射极扩散中分离基极金属的绝缘堆叠摆脱 了通过绝缘体的针孔来实现，使得非嵌套的基极金属设计不会造成电器分流。在一个具体 的实施例中，这可以通过采用多个（例如至少两个）APCVD沉积掺杂的和非掺杂的（覆盖） 绝缘层。典型地，这些层是氧化硅（Si02)层，但是还可以包含氮化硅（SiNx)和/或非晶硅 (a-Si)和/或氧化铝（A1203)层（在每一种中掺杂和/或非掺杂）。通过在不同的走线中 沉积多个（至少两个）APCVD层，极大地减少了任意针孔排列穿过全部绝缘体堆叠的统计概 率。在另一个实施例中，为了进一步提供稳固性，可以在APCVD绝缘层之后、之前或者之间 增加热氧化步骤，以确保不出现分流针孔。（更多细节参见序列号为13/807, 631的美国专 利申请，其已被要求优先权并且通过全文的方式并入参考）。
[0039]非嵌套的金属化设计可以与连续的基极或者非连续的（离散的基极排列）基极扩 散一起使用。如果是连续的基极扩散，该基极可以是一系列的直线（列）。基极金属与这 些扩散重叠，同时不需要包含在扩散的内部。对于非连续的基极扩散，这些扩散可以是隔离 岛，其只是需要围绕隔离的基极触点。这些扩散可以是圆形、矩形或者其它几何形状，同时 通过基极金属线互相连接。
[0040] 非连续的基极扩散的优点在于，可以使穿过娃的基极阻抗最小，同时对于给定的 金属间距保持发射极部分不变（在相对高的级别上）。基极扩散区的减小，同时，对于BC/ BJ电池使得材料寿命得到放宽，对于给定的金属间距而增加了基极扩散之间的距离，因此， 通过增加基极阻抗引起填充系数的潜在性下降。本发明的有利的实施例放宽了这些限制并 且便于设计和制造高效率的太阳能电池。本发明允许非嵌套的基极设计结构通过更灵活的 非连续的选择/分布的基极扩散，提供有效地更低的基极阻抗。
[0041] 在一个实施例中，基极岛是孤立的（离散的基极岛），但是共线的（或者沿列配置 的），其经由单个基极金属线连接，该基极金属线周期性地通过隔离的基极岛内部的基极触 点连接到硅基极。根据需要，在发射极区的顶部（在覆盖掺杂的发射极区域的绝缘层上）， 该设计将非嵌套地作为连接的基极金属线在隔离的基极扩散岛之间走线。因此，非连续的 基极图案设计的成功是依靠对非嵌套的金属进行走线而没有对其分流。这是由前述的处理 技术来保证。在另一种情况中，在给定的基极金属线下面的分布的基极岛具有超过一个的 共线行（或列）；可以具有两个或多个带有岛位置偏移的行（或列）。一般的结构提供灵 活性以获得更好的电气性能。在以下部分描述这些非连续的情况下的方案的结构细节和优 点。
[0042] 分布的非连续的基极扩散（比如序列号为13/807, 631的美国专利申请所示的离 散基极岛，该申请已被要求优先权并且再次通过全文的方式并入这里作为参考）和触点形 成方案，在非嵌套的金属结构的情况中包括新颖的图案化和扩散方法，其中，基极金属（被 定义为与基极扩散区接触的金属）以稳固、自由分流的方式在绝缘钝化层的顶部（如果需 要的话可以调转）在发射极扩散区（被掺杂的发射极区域上的绝缘层覆盖）上自由走线。 该设计还可以称为"点中点（SIS)"。该名称起源于，隔离的和非连续的接触点在非连续的 基极扩散区内打开。将掺杂的绝缘膜图案化以形成与相对高掺杂基极（n型或p型）的类 型相同的轻微掺杂区域（n型或p型）的非连续区。以几何优化的方式来放置非连续（或 者离散岛的）高掺杂基极结构，同时还设置在基极材料的下面，从而使它们相互之间的距 离最小化，因此使得通过轻微掺杂的基极的扩散阻抗损失最小化。对于超薄太阳能电池吸 收体，这些扩散图案和优化的扩散与掺杂的绝缘膜的组合，还能够用作良好的电绝缘体以 减少太阳能电池的基极和发射极区域之间的电短路或者分流的危险。
[0043] 下面详细描述这些方面的唯一和独立的益处。我们公开了几个设计概念来说明非 嵌套和/或非连续的基极结构。还概述了本发明的益处，尤其是对于高效率晶体半导体（包 含背触点/背结的单晶硅或多晶硅硅）太阳能电池的益处。
[0044]A)在常用的结构中，将基极金属嵌套在基极扩散的内部（特别地，为了接触到轻 微掺杂基极而将其放入），从而避免电池分流。金属化嵌套的这种限制和产生的设计规则 的作用，需要由最小的基极金属宽度所决定的最小基极重扩散区。这又减小了发射极部分， 并且需要昂贵的长寿命的晶片，以确保光激发的载流子不会在长基极扩散下复合并且能够 到达发射极。非嵌套基极允许在背面设有更高的发射极部分区域，使期望的电池设计特征 用于实现高电池效率。非嵌套的金属化图案和产生的增强发射极区部分，引起非常少的少 数载流子的复合损失（正如具体地与高期望的超薄电池和/或大面积电池一样，该超薄电 池带有的吸收体厚度低于约100微米，优选低于80微米，该大面积电池带有的电池面积至 少为125_X125_，优选为156_X156mm或更大）。绝缘层给予的良好绝缘隔离提供非嵌 套的基极金属。电池设计的进展基本上受到以下的限制。基于期望的金属线阻抗的要求 并且基于用作线宽图案化的方法的可用分辨率，首先确定最小基极和发射极金属的宽度， 其中用作线宽图案化的方法是用皮秒或飞秒激光烧蚀的一种直接图案化的方法。对于给定 的电池尺寸（面积）和金属的最大厚度（受制于吸收体衬底上的成本和应力），确定最小 的金属线宽度。这是对于传统的单金属级金属化的情况。对于多层（本发明的用于多级 电池金属化的实施例为双级）的情况，甚至可以使触及电池触点的金属线更具阻抗性（因 为，在它们垂直穿过与第二级金属层或金属-2 (M2)连接的导通孔而被引出之前，并且由夹 层绝缘体或者电隔离的背板从金属-1 (Ml)分离之前，它们短距离地局部传输电流），得到 灵活性来实现更小的宽度。一旦采用前述的标准以固定金属宽度，常规的嵌套结构则需要 基极扩散更宽于靠所需的设计规则的这个金属宽度，该设计规则是由金属化对齐分辨率来 决定的，导致相对大的基极扩散区以及导致发射极区有相对的损失。这又对少数载流子的 寿命或吸收体衬底的电气品质提出严格的要求，因此使其成本更高。提出的非嵌套方法克 服了上述限