具有防潮层的外延硅太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本文所述主题的实施例整体涉及太阳能电池。更具体地讲，所述主题的实施例涉及太阳能电池制造工艺和结构。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是为人们所熟知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。太阳能电池具有正面和与正面相对的背面，所述正面在正常操作期间面向太阳以收集太阳辐射。照射在太阳能电池上的太阳辐射产生可用于为外部电路(诸如负载)供电的电荷。为与其他能源竞争，需要以低成本和高可靠性来制造太阳能电池。
【发明内容】
[0003]在一个实施例中，一种薄外延硅太阳能电池在背面上包括一个或多个掺杂氧化物层。用作防潮层的氮化硅层形成在所述一个或多个掺杂氧化物层上。所述掺杂氧化物提供掺杂剂以用于在外延硅层中形成掺杂区。金属触点通过氮化硅层以及一个或多个掺杂氧化物层电耦接至所述掺杂区。
[0004]本领域的技术人员在阅读包括附图和权利要求书的本公开全文之后，本公开的这些和其他特征对于他们而言将是显而易见的。
【附图说明】
[0005]当结合以下附图考虑时，通过参见【具体实施方式】和权利要求书可以更完全地理解所述主题，其中在所有附图中，类似的附图标记是指类似的元件。附图未按比例绘制。
[0006]图1至图10示出剖视图，这些剖视图示意性地示出了根据本发明实施例的太阳能电池的制造。
[0007]图11和12示出了根据本发明实施例的制造太阳能电池的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0008]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“作为例子、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施未必理解为相比其它实施是优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、【背景技术】、
【发明内容】
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。
[0009]本说明书包括对“ 一个实施例”或“实施例”的提及。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。
[0010]如本文所用的“第一”、“第二”等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，空间的、时间的和逻辑的等)。例如，提及“第一”掺杂氧化物层并不一定暗示该掺杂氧化物层是某序列中的第一个掺杂氧化物层；相反，术语“第一”用于区分该掺杂氧化物层与另一个掺杂氧化物层(例如“第二”掺杂氧化物层)。
[0011]“基于”。如本文所用，该术语用于描述影响确定结果的一个或多个因素。该术语并不排除可影响确定结果的额外因素。也就是说，确定结果可以仅基于那些因素或至少部分地基于那些因素。考虑短语“基于B确定A”。尽管B可以是影响A的确定结果的因素，但这样的短语并不排除A的确定结果还基于C。在其他实例中，可以仅基于B来确定A。
[0012]“耦接以下描述是指“耦接”在一起的元件或节点或特征。如本文所用，除非另外明确指明，否则“親接”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。
[0013]图1至图10示出了剖视图，这些剖视图示意性地示出根据本发明实施例的太阳能电池的制造。在图1至图10的例子中，所制造的太阳能电池是薄外延硅完全背接触式太阳能电池，即，该太阳能电池的P型掺杂区和N型掺杂区以及电耦接至P型掺杂区和N型掺杂区的金属触点在太阳能电池的背面上。所制造的太阳能电池的基板是外延硅层，而非体硅晶片。太阳能电池具有多个P型掺杂区和N型掺杂区，但附图中仅示出了 P型掺杂区和N型掺杂区中的一些。为了图示清晰起见，并未示出其他的P型掺杂区和N型掺杂区以及太阳能电池的其他特征。
[0014]在图1至图10中，所制造的太阳能电池的背面在附图的顶部(参见图1，箭头123)，并且所制造的太阳能电池的正面在附图的底部(参见图1，箭头124)。太阳能电池的正面也被称为“向日面”，因为它在正常工作期间朝向太阳以收集太阳辐射。太阳能电池的背面与正面相对。
[0015]首先参见图1，在源硅晶片100的背侧表面上形成牺牲硅层101。源硅晶片100可以包括纯硅晶片、掺杂硅晶片或化合物硅晶片。源硅晶片100可提供用于生长外延硅层102并便于在加工太阳能电池的背面上的器件元件期间处理太阳能电池的模板，诸如后续形成的P型掺杂区和N型掺杂区以及通往P型掺杂区和N型掺杂区的金属触点。源硅晶片100不是太阳能电池的基板，并且在后续剥离工艺中与太阳能电池分离。
[0016]牺牲层101可包括多孔硅，多孔硅可通过将源硅晶片100的背面在偏压下浸入到氢氟酸浴中而形成。牺牲层101还可包括例如掺锗和/或掺碳的硅，这两种硅中的任一者可例如通过外延沉积或化学气相沉积(CVD)工艺来形成。牺牲层101相对薄，例如接近约700微米，以便于后续将源硅晶片100从太阳能电池剥离。可以理解，牺牲层101的厚度和组成可随太阳能电池制造工艺的细节而变化。例如，在一些实施例中，牺牲层101可薄至10微米。
[0017]可通过例如无切缝式外延生长工艺在牺牲层101的背侧表面上直接生长呈外延硅层102形式的薄硅膜。外延硅层102还可通过其他沉积工艺形成。外延硅层102可被称为薄硅膜，因为它相较于体硅晶片而言相对较薄。例如，外延硅层102可生长至约20 μπι至150 μm(例如，50 μπι)的厚度。使用外延娃层能够降低太阳能电池的制造成本，但是也会带来许多问题，这些问题可由所公开的技术解决。
[0018]图2示出了在太阳能电池的背面上的外延硅层102上形成的一层氧化物Ρ型掺杂剂源103。顾名思义，氧化物Ρ型掺杂剂源103包括具有Ρ型掺杂剂(例如，硼)的氧化物。如在下文将更显而易见的，来自氧化物Ρ型掺杂剂源103的Ρ型掺杂剂可被扩散到外延硅层102中，以在太阳能电池的背面上形成P型掺杂区。在一个实施例中，氧化物P型掺杂剂源103包括硼硅酸盐玻璃(BSG)。氧化物P型掺杂剂源103还可包括其他P型掺杂氧化物。例如，可通过大气压力化学气相沉积(APCVD)使氧化物P型掺杂剂源103形成为约1000埃的厚度。
[0019]在图3中，氧化物P型掺杂剂源103被图案化以暴露出外延硅层102的某些部分(参见121)。例如，在一个实施例中，可通过光刻(例如，掩蔽和蚀刻)将氧化物P型掺杂剂源103图案化。也可以形成已经具有其图案的氧化物P型掺杂剂源103。例如，不同于P型掺杂剂源103的毯覆式沉积和图案化，可采用暴露出外延硅层102某些部分的图案来将P型掺杂剂源103施加(例如，印刷)在外延硅层102上，如图3所示。
[0020]图4示出了在氧化物P型掺杂剂源103上及外延硅层102的介于氧化物P型掺杂剂源103的区段之间的暴露部分上形成的氧化物N型掺杂剂源104。顾名思义，氧化物N型掺杂剂源104包括具有N型掺杂剂(例如，磷)的氧化物。来自氧化物N型掺杂剂源104的N型掺杂剂可被扩散到外延硅层102中，以在太阳能电池的背面上形成N型掺杂区。在一个实施例中，氧化物N型掺杂剂源104包括磷硅酸盐玻璃(PSG)。氧化物N型掺杂剂源104还可包括其他N型掺杂氧化物。例如，可通过APCVD使氧化物N型掺杂剂源104形成为约1000埃的厚度。
[0021]图5示出了在太阳能电池的背面上形成的P型掺杂区和N型掺杂区(标记为“P”和“N”)。在图5的图示实施例中，可以将来自氧化物P型掺杂剂源103的P型掺杂剂扩散到外延硅层102中，以在外延硅层102中形成P型掺杂区。类似地，可以将来自氧化物N型掺杂剂源104的N型掺杂剂扩散到外延硅层102中，以在外延硅层102中形成N型掺杂区。例如，在一个实施例中，分别将P型掺杂剂和N型掺杂剂扩散以形成P型掺杂区和N型掺杂区可同时或基本上同时原位执行，例如在扩散炉中同一次加载太阳能电池时执行。
[0022]图6示出了呈氮化硅105形式的防潮层，该防潮层形成于太阳能电池的背面上，更具体地讲形成在包括氧化物N型掺杂剂源104和氧化物P型掺杂剂源103的氧化物叠堆122上。渗透穿过氧化物的水分使得表面钝化劣化，在硼掺杂的表面上尤其如此。这种水分引发的劣化不利地影响可靠性和生产率，这种影响会随P型掺杂区的覆盖率增加或随外延硅层表面上的掺杂浓度降低而变得更为显著。在图5的例子中，氮化硅105防止水分扩散通过氧化物叠堆122并阻止氧化物P型掺杂剂源103与外延硅层102之间界面上的钝化劣化(参见图6，箭头125)。例如，可通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)使氮化硅105形成为约200至1000埃的厚度。氮化硅可有效防止水分扩散通过硼掺杂的氧化物，诸如BSG。
[0023]在图6的例子中，氮化硅105直接形成在氧化物叠堆122的背侧表面上，即，直接形成在太阳能电池的背面上的氧化物N型掺杂剂源104上。可以理解，氮化硅105还可直接形成在氧化物P型掺杂剂源103上，当氧化物叠堆122由单层P型掺杂氧化物构成时尤其如此。
[0024]图7示出了暴露出P型掺杂区和N型掺杂区的接触开口 107 (即，107-1，107-2)。在图7的例子中，形成了穿过氮化硅105和氧化物N型掺杂剂源104的接触开口 107-1以暴露出N型掺杂区。形成了穿过氮化硅105、氧化物N型掺杂剂源104和氧化物P型掺杂剂源103的接触开口 107-2以暴露出P型掺杂区。可通过光刻、激光烧蚀和/或其他蚀刻/移除工艺来形成接触开口 107。
[0025]图8示出了形成在太阳能电池的背面上以电连接至P型掺杂区和N型掺杂区的金属触点108 (即，108-1，10