过减小在光接收表面上的掺杂浓度，大幅提高对短波长光的响应，确保非常 接近该表面的所有载流子能够有助于装置光生电流。与传统的丝网印刷电池相比，这造成 短路电流大幅提尚，通常大约是5_10%。
[0131] 2、通过减小在硅与和硅接触的任何金属之间的界面面积，减少了装置暗饱和电 流，因此，增大开路电压，并且确保在这些区域内非常重地掺杂硅。由于衬底厚度继续减小， 并且从而装置电压越来越多受到表面复合的限制，所以这变得越来越重要。
[0132] 3、通过在电池表面上去除母线敷金属，并且完全消除在该表面上的电池敷金属或 者非常窄的电镀金属区域以及小部分金属覆盖，减少金属屏蔽损耗。这相当于装置的更高 短路电流。
[0133] 4、提尚在与传统的丝网印刷太阳能电池相关联的尚温下劣化的一些衬底材料的 后处理少数载流子使用期。对于这种装置，来自更低的处理温度的改进的后处理材料质量 使得电流和电压提高。
[0134] 5、由于在装置的边缘内具有在前后金属接触之间产生不需要的传导路径的更少 的不需要的扩散，所以提高了边缘结隔离。
[0135] 6、通过去除焊接的互连工艺，减小在硅衬底上的热应力。
[0136] 通过以下方式，所描述的结构降低了装置成本：
[0137] 1、避免了与正面丝网印刷敷金属相关联的处理步骤和成本，并且去除了昂贵的银 厚膜膏的成本；
[0138] 2、避免或大幅减少了昂贵金属的使用，例如，银和铜；
[0139] 3、在需要电池表面上的电镀的敷金属的情况下，去除了对镍烧结、硅化物势皇层 或保护的包覆层的形成的需要，这是因为不使用铜，该铜可以扩散到太阳能电池内造成缺 陷或者扩散到模块材料内造成劣化。
[0140] 通过简化选择性发射极太阳能电池的互连工艺，确保垂直的互连母线12和任何 电镀的电池敷金属25自动对准，并且将任何电镀的电池敷金属的厚度限制为~1-3微米， 这确保在硅表面与敷金属之间具有良好的粘合性，从保留高产率。而且，通过消除基于铅的 焊料并且大幅减少使用或消除含铅厚膜丝网印刷膏，获得环境效益。
[0141] 所提出的结构的实现方法
[0142] 虽然可以使用各种已知的热扩散工艺，但是在优选的制备序列中，通过使用含磷 化合物涂覆晶圆表面，然后，使用激光加热要形成导电通道的区域，可以形成重掺杂的导体 通道11。选择激光功率，以便熔化（而不大幅烧蚀）底层硅，从而允许大量磷原子释放到熔 融硅内，随后，熔融硅再结晶为重掺杂的n++硅。还可以使用其他局部加热设备代替激光。 含磷化合物可以选自：
[0143] i)大量市售旋涂式或溅射式扩散源中的一个；
[0144] ii)在更高的温度下将P205运送到晶圆表面上的市售固体源；
[0145] iii)由传统技术应用的P0C13液体扩散源；
[0146] iv)通过将磷植入该层中的方式沉积的介电层，例如，由PECVD等沉积的氮化硅 等；或者
[0147] V)合适的含磷化合物，例如，磷酸。
[0148] 通常，有利地使用相同的含磷化合物来首先将晶圆顶面轻度扩散为大约200欧姆 /平方，然后，使用上述激光加热局部区域，从而产生重掺杂的半导体通道。根据所使用的激 光光学和激光类型，这种通道的宽度通常在5-30微米的范围内。首先进行顶面扩散的优点 在于，对于一些含磷化合物，热处理用于调节层，使得随后在由激光熔化硅时，更有效地释 放磷。在没有这种合适的调节/干燥的情况下，在将充足的磷释放到硅内之前，一些含磷化 合物烧蚀。
[0149] 替换地，磷掺杂源可以是轻度扩散的发射极本身，其中，通过局部激光熔化，重新 分布磷掺杂剂原子，从而产生高度导电的通道。
[0150] 在这个步骤中的激光处理的另一个重要方面在于，可以通过这种方式损坏表面钝 化和含磷化合物层，以便露出硅表面的区域，或者至少减小在一些区域内的表面钝化和含 磷化合物层的厚度。如果在半导体通道11与垂直的母线12之间需要界面金属层，那么这 促进了在半导体通道11与垂直的母线12之间的后续接触，并且还允许将非常薄（~1-3 微米）的层的金属25自动对准电镀到硅表面中。
[0151] 伸用本发明的制备工艺的实例
[0152] 1)通过蚀刻晶圆16的表面，进行锯切损坏去除（标准的商业过程）；
[0153] 2)使晶圆16的表面具有纹理（标准的商业过程）；
[0154] 3)清洗晶圆16的表面（标准的商业过程）；
[0155] 4)使用内联带式炉工艺或石英管式炉，在晶圆16的顶面（即，正面）上将发射极 层13扩散为大约200欧姆/平方（标准的商业过程）；
[0156] 5)磷硅玻璃去除和边缘结隔离（标准的商业过程）；
[0157] 6)沉积氮化硅钝化和抗反射层14 (标准的商业过程）；
[0158] 7)丝网印刷背面铝金属接触15并且干燥（标准的商业过程）；
[0159] 8)烧制背面接触15 (标准的商业过程）；
[0160] 9)在正面上涂布含磷化合物，用作选择性掺杂源（未示出）；
[0161] 10)通过激光18熔化本地硅区域，以便跨在晶圆16的整个正面之上激光掺杂相隔 大约1_的重掺杂的半导体通道11 ;
[0162] 11)连接与通道11垂直定向的母线互连电线12,以使一个通道与下一个通道互 连，并且提供连接点用于使电池与相邻的电池互连。
[0163] 如上所述，11个处理步骤中的8个处理步骤与制备商在制备传统的丝网印刷的太 阳能电池时使用的标准商业过程非常相似。然而，可以很多变化，这些变化可以用于实现所 提出的结构。降低成本的一种共同变化是在步骤9中消除掺杂源，或者使用抗反射涂层代 替该掺杂源，例如，氮化硅，其沉积为含磷，以能够使其用作扩散源，或者沉积在薄含磷化合 物/层上，例如，P 2〇5。随后，在任一种情况下，使用以上所描述的步骤10,以形成半导体通 道。与掺杂源无关，在步骤10中，重要的是，由激光或其他热源将硅加热为高于大约1400°C 的硅熔化温度。这不仅促进了更多的磷掺杂剂深入穿透到硅内，而且还损坏了覆盖的介电 层，从而在硅内在母线12与半导体通道11之间促进更好的后续电接触。
[0164] 图1示出了纹理硅晶圆16的表面的细节，该晶圆轻度扩散为200欧姆/平方，以 形成发射极13,然后涂有介电钝化/抗反射层14。然后，半导体通道11使用激光或其他局 部加热方法形成为彼此平行，具有大约1_的间距。垂直母线12在穿过半导体通道11的 位置与硅形成接触，但是在表面介电层14依然完整的所有其他表面区域中与硅保持相对 隔离。
[0165] 参照图7,如果在硅内在垂直母线12与半导体通道11之间应需要非常薄的电镀 金属25的界面层，为了可靠性或更小的接触电阻的原因，那么施加金属层25的步骤可以在 以上实例制备工艺中插在步骤10和11之间。这个中间层可以由（例如）镍、银、锡、或低 熔化温度合金、或这些金属的层状组合构成。如果中间金属层25由低熔化温度合金构成， 那么可以熔化，以去除其自然氧化物，然后，在高于低熔化温度合金的熔化温度的温度下回 流，该温度优选地在20°C到50°C的范围内。中间金属层25的功能仅仅是提供从导电母线 12到半导体通道11的低电阻欧姆接触，从而可以非常薄。由于具有短电镀时间并且在半 导体通道11与中间层25之间并且在中间层25与导电母线12之间提供良好的粘合性，所 以大约1-3微米的厚度可取。替换地，中间金属25可以在硅晶圆的表面上形成导电通道， 如图12中所示，而非重掺杂半导体通道11。这在以上处理序列中消除了步骤9。虽然中间 层25现在也必须用作电荷输送层，但是电电镀依然可以非常薄，这是因为与最近的垂直母 线相距的距离非常短（几毫米）。在电镀任何中间金属层25时，避免使用铜，不需要形成势 皇层或烧结的硅化物。
[0166] 参照图13,在传统的丝网印刷电池上的另一个可能的变化在于，还将相同的接触 技术应用于晶圆的背面中，以便提高有效的背面钝化，同时还能够生产可以接收进入背面 的光的两面电池。在将所提出的接触结构应用于晶圆的背面中时，用于背面接触重掺杂半 导体区域28的激光掺杂的掺杂剂的极性与用于正面重掺杂半导体区域11的极性相反。扩 散的背面场层26的使用为可选。在图13中，可以看出，通过应用p型掺杂源层，通过与上 面为正面情况描述的方式相似的方式，熔化底层硅，从而可以形成导电通道、点、虚线或者 圆圈28。这避免了重掺杂整个背面，同时提供进入背面垂直母线29的高导电性路径，并且 通过钝化层27的正确选择提供良好钝化，这还可以用作掺杂源。如果重掺杂半导体区域28 成形为细长通道（即，其结构与在图7中显示的正面接触相似）或者断续性短通道（或者 "虚线"，见图15)，那么母线29通常与通道28大体上垂直。因此背面不完全覆盖在金属中， 能够具有电池的背面照明的可能性。
[0167] 参照图14,背面接触的重掺杂半导体区域28可以具有点接触的形状（方形垫）， 如图所示。还可以通过与参照图7描述的正面实施方式相似的方式，使用金属垫30来电镀 重掺杂半导体区域28。金属垫30可以包括（例如）镍、银、锡、或低熔化温度合金、或这些 金属的层状组合，优选地具有低熔化温度合金的最终层。替换地，关于正面接触金属25直 接沉积在发射极13 (见图12)上的情况，重掺杂半导体区域28可被免除并且金属垫可以直 接形成在衬底16(未显示）的半导体材料上。同样，还可以使用与图1的正面接触结构相 似的背面接触结构，其中，省略金属层30,并且电线29在重掺杂区域28上直接接触。与发 射极接触实例一样，通过蚀刻在介电层27内的开口的图案，可以露出衬底16,通过这些开 口，掺杂衬底16,以形成重掺杂区域28和/或在衬底16或重掺杂区域28上电镀。具有足 够低的熔化温度的金属或金属合金的实例包括锡和诸如铟或铋等元素的合金。通过选择与 共晶成分对应的金属成分比率，可以尽可能减小合金的熔化温度，在该共晶成分下，合金具 有最低的熔化温度。如果使用低熔化温度，那么可以熔化，以去除其自然氧化物，然后，在高 于低熔化温度合金的熔化温度的温度下回流，该温度优选地在20°C到50°C的范围内，以提 供良好的电接触和粘合性。
[0168] 图15与图16示出了不同形状的接触结构的背面接触的实施方式。图15示出了 与在图14中显示的接触的结构相似的结构，除了接触区域成形为断续性短通道以外。图13 示出了与在图14中显示的接触的结构相似的结构，除了接触区域是圆圈形以外。
[0169] 具有除了所示的那些意外的接触结构的其他组合的与图14、图15和图16的形状 和结构相似的背面接触形状和结构（即，具有或没有表面敷金属并且具有或没有重掺杂的 通道）也是可行的。
[0170] 正面接触形状和结构的其他排列，例如，与图1、图7和图12的结构相似的结构组 合到诸如在图14、图15和图16中所示的背面接触的接触形状也是可行的。
[0171] 描述了上面的新型电池设计，用于n型发射极和p型衬底。可以使用p型衬底16 以及硼掺杂的P型发射极13、p型正面重掺杂的半导体通道11以及n型发背面半导体通道 28,在相反极性中同样适当地实现接触结构。
[0172] 参照图17,在传统的丝网印刷电池上的另一个可能的变化在于，还将相似的接触 技术用于与晶圆的背面的负和正接触，以便提高有效背面钝化并且在正面上消除屏蔽损 耗。在将所提出的接触结构应用于晶圆的背面中时，用于背面P型接触重掺杂半导体区域 28的激光掺杂的掺杂剂的极性与用于背面n型重掺杂半导体区域11的极性相反。扩散的 背面发射极层13的使用为可选。可以看出，通过应用n型掺杂源层，通过与上面为正面情 况描述的方式相似的方式，熔化底层硅，从而可以形成导电通道、点、虚线或者圆圈11。这 避免了重掺杂整个背面，同时提供从发射极13到背面垂直母线12的高导电性路径，并且通 过钝化层27的正确选择提供良好钝化。同样，通过应用p型掺杂源层，通过与上面为正面 情况描述的方式相似的方式，熔化底层硅，从而可以形成导电通道、点、虚线或者圆圈28,其 中，所产生的P型掺杂区域穿透发射极层13,并且提供从基底衬底16到背面垂直母线29的 高导电性路径。通过与上面描述的实施方式相似的方式，重掺杂n型半导体区域11也通过 金属垫25来电镀，并且重掺杂p型半导体区域28也通过金属垫30来电镀。正面涂有介电 钝化/抗反射层14。正面浮动结层31的使用为可选。
[0173] 图18示出了串联连接的多个电池，其中，每个电池的接触都在与在图17中显示的 构造类似的构造中的背面（在图18中朝着页面的外面）上。通过使n型和p型接触交替， 并且具有彼此相同数量的行和列，能够每隔一个电池旋转，使得一个电池40的n型接触25 与相邻电池41的p型接触对准，以便一系列笔直的平行电线42分别用作互连的电线12和 29 (如图17中所示），以在每个电池内提供接触的互连，并且通过连接一个电池40的n型 接触和相邻电池41的p型接触，还在电池之间提供串联连接。
[0174] 本领域的技术人员要理解的是，在不背离本公开的概括性范围的情况下，可以对 上述实施方式进行多种变形和/或修改。因此，本实施方式在各方面被视为说明性的且非 限制性的。
【主权项】
1. 一种在太阳能电池上形成接触结构的方法，所述太阳能电池具有p-n结形成在第一 掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半 导体区域之间，所述方法包括： 将包含具有小于150°C的熔化温度的低熔化温度金属的金属垫电镀在位于所述太阳能 电池的暴露的半导体表面上的多个点上，以形多个第一接触点， 据此，所述第一接触点提供与所述第一半导体区域的电连接。2. 根据权利要求1所述的方法，包括：通过在暴露的所述第一半导体区域上仅电镀一 层具有低于150°C的熔点的所述低熔化温度金属，来形成每个所电镀的金属垫。3. 根据权利要求1所述的方法，包括：通过电镀一层或多层的镍、银和/或锡，并且在 所述一层或多层的镍、银和/或锡上电镀一层具有低于150°C的熔点的所述低熔化温度金 属，来形成每个所电镀的金属垫。4. 根据权利要求3所述的方法，包括：加热所电镀的金属垫以在所述多层的镍、银和/ 或锡的边缘上回流所述低熔化温度金属的层。5. 根据权利要求1到4中任一项所述的方法，进一步包括：将所电镀的金属垫加热至 高于低熔点金属的熔化温度的温度20°C到50°C，以回流所述低熔化温度金属。6. 根据权利要求4或5所述的方法，进一步包括：在回流所述低熔化温度金属之前，熔 解所电镀的金属垫以去除自然金属氧化物。7. 根据权利要求1到6中任一项所述的方法，包括：从锡与铟和/或铋的合金中选择 具有低于150°C的熔点的所述低熔化温度金属。8. 根据权利要求7所述的方法，包括：从锡与铟和/或铋的共晶成分中选择所述合金。9. 根据权利要求1到8中任一项所述的方法，包括：形成具有80到200欧姆/平方的 片电阻的所述第一半导体区域。10. 根据权利要求1到9中任一项所述的方法，包括：将所述第一半导体区域形成为n 型区域并且使用光诱导电镀来电镀所述金属垫。11. 根据权利要求1到9中任一项所述的方法，包括：将所述第一半导体区域形成为p 型区域并且使用场诱导电镀来电镀所述金属垫。12. 根据权利要求1到11中任一项所述的方法，包括：将所述金属垫电