使用n型掺杂硅纳米粒子制造太阳能电池的发射极区域的制作方法_2

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纳米粒子102区域时的加热不同的工艺操作来进行的。在一个实施例中,如上文简要描述的那样,从N型掺杂硅纳米粒子106区域扩散N型掺杂剂的步骤还包括从掺杂硅纳米粒子106扩散一定量的P型掺杂剂。如此一来,对应的N型扩散区域108最终会包括一定量的P型掺杂剂。
[0021]参见图1E,在一个实施例中,基板100的第一表面101是太阳能电池的背表面,基板100的第二表面120是太阳能电池的光接收表面,并且该方法还包括形成至N型扩散区域108和P型扩散区域110的金属触点112。在一个此类实施例中,触点112形成于绝缘层114的开口中,并穿过含P型掺杂剂层104和区域106的剩下部分,如图1E所示。然而,在另一个实施例中,参见图1E’,先移除含P型掺杂剂层104和区域106的剩余部分,再在绝缘层114的开口中形成触点112。在一个具体的此类实施例中,采用干式蚀刻工艺移除含P型掺杂剂层104和区域106的剩余部分。在另一个具体的此类实施例中,采用湿式蚀刻工艺移除含P型掺杂剂层104和区域106的剩余部分。在一个实施例中,干式或湿式蚀刻方法是机械辅助的方法。在一个实施例中,导电触点112由金属构成并通过沉积、平版印刷和蚀刻方法形成。
[0022]在第二方面,一个或多个具体实施例涉及在不规则纹理化(rantex)操作之前提供底部氮化硅(SiNx)抗反射涂层(bARC)沉积。在此类方法中,SiNx层可在不规则纹理化蚀刻期间用作耐蚀剂。一般来讲,在开发用于块状基板太阳能电池制造的可丝网印刷掺杂剂时,一项技术问题涉及使掺杂剂源材料在不规则纹理化蚀刻后完好无缺,从而使其存在于后续的掺杂剂驱动(例如,P驱动)扩散操作中。早期的尝试包括使用厚APCVD USG层以防止蚀刻,以及将纹理蚀刻移动至单面蚀刻,放在破坏性蚀刻后。其他用于掺杂剂源抗蚀刻性的方法包括重新制定材料的配方以添加抗蚀刻性、在APCVD沉积之前对薄膜进行致密化,以及使用单面不规则纹理化技术。然而,开发这些方法需要时间并且其中一些方法需要新的工具,因此无法调整用于现有工厂,不是理想选择。
[0023]更具体地讲,第二方面的一个或多个实施例解决了提高掺杂剂膜叠堆不规则纹理化抗性的需要。在一个具体的实施例中,由于该层在(例如)Κ0Η中具有较低的(不可测的)蚀刻速度,因此使用了等离子增强化学气相沉积(PECVD)氮化硅。此外,由于PECVD SiNx可用作基于块状基板的太阳能电池的bARC层,所以可以保持现有的成套工具和体系结构,同时通过在大气压化学气相沉积法(APCVD)之后、在不规则纹理化之前移动bARC沉积来提高膜叠堆的抗蚀刻性。所得的提高的抗蚀刻性对于在KOH中易于蚀刻的掺杂剂材料膜叠堆可能尤为重要。此外,SiNx层可以为形成的APCVD层提供缺陷填补的额外优势,在APCVD层中存在的缺陷被SiNx层覆盖并密封。
[0024]例如,虽然APCVD形成的无掺杂的硅酸盐玻璃(USG)层具有比硅低的蚀刻速率,但接近2000埃的USG通常在不规则纹理化过程中被蚀刻。由于在膜叠堆的顶部上有SiNx,因此可减少USG层的厚度(以及操作成本)。SiNx层的添加也可为标准膜叠堆添加一定程度的稳健性。在一个实施例中,使操作得以减少的当前加工修改形式还可包括通过PECVD而非APCVD来沉积掺杂层(例如,BSG或PSG)。另一个选项是使用掺杂的SiNx = B层或SiNx = P层作为扩散掺杂源。由于SiNx在KOH中的蚀刻速率较低,这些层可形成得更薄,同时排除了有助于使用PECVD BARC工具的APCVD工具。在一个此类实施例中,可以连同其他方法来实施PECVD SiNx层,以增加不规则纹理化抗性,如掺杂剂薄膜致密化。
[0025]例如,图2A-2G示出根据本发明的另一个实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的横截面图。
[0026]参见图2A,制造太阳能电池发射极区域的方法包括在太阳能电池基板200的第一表面201上形成多个N型掺杂硅纳米粒子202区域。在一个实施例中,基板200为块状硅基板,诸如块状单晶N型掺杂硅基板。然而,应当理解,基板200可以是设置在整个太阳能电池基板上的层,例如多晶硅层。
[0027]在一个实施例中,通过在基板200的第一表面201上印刷或旋涂掺杂磷的硅纳米粒子来形成多个N型掺杂硅纳米粒子202区域。在一个此类实施例中,掺杂磷的硅纳米粒子具有大约在5-100纳米的范围内的平均粒度和大约在10-50%的范围内的孔隙率。在一个具体的此类实施例中,在存在载体溶剂或流体(随后可蒸发或燃尽)的情况下输送掺杂磷的硅纳米粒子。在一个实施例中,当使用喷墨方法时,由于使用高粘度的液体可导致渗色,从而使限定区域的分辨率降低,因此可优选地为多孔层使用具有低粘度的液体源。
[0028]参见图2B,该方法还包括在所述多个N型掺杂硅纳米粒子202区域上以及在基板200的第一表面201上的N型掺杂硅纳米粒子202区域之间形成含P型掺杂剂层204。在一个实施例中,含P型掺杂剂层204是一层硼硅酸盐玻璃(BSG)。
[0029]参见图2C,该方法还包括在含P型掺杂剂层204上形成耐蚀层206。在一个实施例中,耐蚀层206是氮化硅层。
[0030]参见图2D,该方法还包括蚀刻基板200与第一表面201相对的第二表面220,从而得到基板200的纹理化第二表面222。纹理化表面可为具有规则或不规则形状的表面,其用于散射入射光、减少从太阳能电池的光接收表面反射离开的光量。在一个实施例中,通过使用湿式蚀刻方法(例如基于氢氧化钾的碱性蚀刻)进行蚀刻。在一个实施例中,耐蚀层206在蚀刻期间保护含P型掺杂剂层204。
[0031]参见图2E,在一个实施例中,该方法还包括在形成含P型掺杂剂层204后加热基板200,从而从N型掺杂硅纳米粒子202区域以及基板200中对应的N型扩散区域208扩散N型掺杂剂。另外,从含P型掺杂剂层204扩散P型掺杂剂,在基板200中的N型扩散区域208之间形成对应的P型扩散区域210。
[0032]在一个实施例中,在大约850-1100摄氏度范围内的温度下持续加热大约1_100分钟。在一个此类实施例中,在提供基板200的纹理化第二表面222的蚀刻之后进行加热,如图2D和图2E所示。
[0033]参见图2F,在一个实施例中,该方法还包括,在蚀刻基板200的第二表面之后,在基板200的纹理化第二表面222上形成抗反射涂层230。
[0034]参见图2G,在一个实施例中,基板200的第一表面201是太阳能电池的背表面,基板200的纹理化第二表面222是太阳能电池的光接收表面,并且该方法还包括形成至N型扩散区域208和P型扩散区域210的金属触点212。在一个此类实施例中,触点212形成于绝缘层214的开口中,并穿过N型掺杂硅纳米粒子202、含P型掺杂剂层204,以及耐蚀层206的剩余部分,如图2G所示。在一个实施例中,导电触点212由金属构成并通过沉积、平版印刷和蚀刻方法形成。
[0035]在另一个实施例(未示出)中,先移除N型掺杂硅纳米粒子202、含P型掺杂剂层204,以及耐蚀层206的剩余部分,再在绝缘层214的开口中形成触点212。在一个具体的此类实施例中,采用干式蚀刻方法移除N型掺杂硅纳米粒子202、含P型掺杂剂层204,以及耐蚀层206的剩余部分。在另一个具体的此类实施例中,采用湿式蚀刻方法移除N型掺杂硅纳米粒子202、含P型掺杂剂层204,以及耐蚀层206的剩余部分。在一个实施例中,干式或湿式蚀刻方法是机械辅助的方法。
[0036]再次参见图2G,制成的太阳能电池250可包括由设置在太阳能电池250的基板200的第一表面201上的N型掺杂硅纳米粒子202区域构成的发射极区域。在基板200中设置有对应的N型扩散区域208。含P型掺杂剂层204被设置在N型掺杂硅纳米粒子202区域上以及在邻近N型掺杂硅纳米粒子202区域的基板200的第一表面201上。在基板200中邻近N型扩散区域208处设置了对应的P型扩散区域210。在含P型掺杂剂层204上设置有耐蚀层206。第一金属触点212A被设置成穿过耐蚀层206、含P型掺杂剂层204和N型掺杂硅纳米粒子202区域,并且到达N型扩散区域208。第二金属触点212B被设置成穿过耐蚀层206和含P型掺杂剂层204,并且到达P型扩散区域210。
[0037]在一个实施例中,太阳能电池250还包括基板200的纹理化第二表面222 (与第一表面201相对)。在一个此类实施例中,基板200的第一表面201是太阳能电池250的背表面,基板200的第二表面222是太阳能电池250的光接收表面。在一个实施例中,太阳能电池还包括设置在基板200的纹理化第二表面222上的抗反射涂层230。在一个实施例中,N型掺杂硅纳米粒子202区域由平均粒度大约在5-100纳米范围内的掺杂磷的硅纳米粒子构成。在一个实施例中,含P型掺杂剂层204是一层硼硅酸盐玻璃(BSG)。在一个实施例中,耐蚀层206是氮化硅层。在一个实施例中,基板20
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