專利名稱：用于加工具有激光刻蝕的溝槽觸點的基件，尤其是太陽能電池的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于加工基件，尤其是太陽能電池的方法，其中在基件的 頂面上設有具有增3t層的活性層。此外，本發(fā)明ii涉及一種用于執(zhí)纟f該方法的 裝置。
背景技術：
例如，在硅晶片上制造或加工太陽能電池時，這些電池具有硅構成的活性 層，必須在活性層上涂布正面的觸點接觸。財卜，為了提高太陽能電池的效率， 還要涂上增透層。就工藝流程來說，首先應涂上增透層，然后才設置觸點接觸。
財卜，亥贈埋柵太陽能電池已經(jīng)為A^F知，艮時,激光穿過SiNx增透層產(chǎn)
生20 30 Mm深的溝槽。對溝槽進行清潔，然后重新4吏其具有t:該面更高的摻 雜7乂平。下一步用化學方^4I度上鎳，接著在大約400 C。的烘箱內將其M幾 ^H中，然后用化學或電鍍方,上銅層。這種做法的缺點是工藝成 高，再 次進行高^iM可能會引起SiNx受損，或者在硅組織結構中弓胞負面的變化， 且退^31程意1 {吏^件的鋁質背面再次承受負荷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務在于提出一種幵頭所述的方法以及一種裝置，可以將其用 來改進在基件或太陽能電池的具有增透層的活性層正面上涂布觸通材料的方 式。
該任務可通過具有權利要求1所述特征的一種方法，以及具有權利要求 16所述特征的一種裝置加以解決。本發(fā)明的優(yōu)點以及^I實施形式均為其余權 利要求的闡述內容，以下將對其進行詳細解釋，其間將參照說明內容5le表達相 關^^l」要求。以下所述特征中有一些盡管只解釋一次，但這些特征既適用于 所述的方法，也適用于所述的裝置。
根據(jù)本發(fā)明所述，在增透層內產(chǎn)生直達其下方活性層的溝槽或者通道。例如可以利用激光來產(chǎn)生這些溝槽，確切地說以脈沖的方式或者連續(xù)運行的方式， 備i^i也也可采用機械方式。然后將觸通材料置于溝槽之中，或者涂布于溝槽底
部，例如fM者銀?？梢圆捎镁_或有針對性i也涂布角M材料的方法實現(xiàn)這一 點，例如使用類似于印刷方法的噴墨法，備選地也可采用化學或電鍍法，對溝 槽內的觸通材料進行加熱或者升溫。
其間可以適當選擇激光的脈沖能量，使得可以去除增透層，但卻不會去除 位于其下面的活性層的硅，即使被激光脈沖進行多次轟擊也不會去除。激光波 長在260nm和1065nm之間，每個脈沖的單位面積功率密度在3 50J/cm2之 間，脈沖,f^賣時間在lns和200ns之間，最好在50ns禾n 100ns之間。
適宜使用Nd:YLF激光，該激光類〗以于常規(guī)的Nd:YAG激光，但有一個 略有改變的載體玻璃，該激光的基本波長為1047nm，其是261.7nm的四倍。 Nd:YAG '激光的基本波長略大于1064nm。這樣就有261nm - 1065nm的范圍 可用于進1亍激光加工。
單位面積功率指的是單位面積的功率密度。也可以放大射束，然后提高脈 沖功率，只要單位面積功率與，一樣即可。
可以按照戶;M方法形成正面觸點接觸。有利地也通過加熱減小正面觸點或
角4ffl材料與活性層之間的接觸電阻，這樣又可提高太陽能電池的性能或效率。
可以在產(chǎn)生溝槽之后，或者在置入Mffi材料之前，對^#或者活性層的頂 面進療清潔，例如進行沖洗。可對割牛頂面進行堿洗、酸洗或HF沖洗，同樣 也可以進行吹掃。這樣就可以從溝槽或者溝槽底部清除雜質以及離析物，例如 產(chǎn)生溝槽時所形成的微小碎屑。同樣也可清除所形成的氧化物層。清潔或沖 洗溝槽時最好也能略微去除一些活性材料，這樣就可更好地準備好活性層的表 面，使其有利于接著涂布MiI材料。
最好也對鄰接于溝槽或^l蟲點的活性層材料，也就是繊行摻雜。例如， 這樣有助于重新消除因刻蝕溝槽或者因激光照謝在活性層內弓l起的損傷。
在本發(fā)明所述的一種實施例中，將摻雜材料混/J蟲通材料之中，也就是將 兩者同時涂布。其優(yōu)點在于采用同一種相同的材料，也就是一種共同的角M 與摻雜材料，只要經(jīng)過一個方法步驟，就可以觸點接觸基件并且對活性層材料 進行摻雜。除了一般性的摻雜優(yōu)點之外，還可以同時形成正面觸點接觸。例 如，J參雜禾才料可以是磷，^!M與，參雜材料是NiP。 ^!成分用來在加熱或者升溫期間或者之后對活性層進行摻雜。鎳成分則構成非常好的電導體，用于形 成正面的觸點接觸。此外，鎳與硅活性層之間的接觸電阻很小。
最好在非常有限的局部范圍內對所涂布的觸點和摻雜材料進行加熱。
是僅在溝槽本身內或溝槽所在的區(qū)域內，或者在溝槽底部上進行，即在涂布有 觸點和摻雜材料地方進行加熱。根據(jù)本發(fā)明一種特別有益的方案，可以使用一
種適當?shù)募it行輻照加熱。其間可以對激光工作參fda^H周整，使其適合觸 點和 材料的特性。在激光照謝過程中，M31磷成分對活性層鄰接材料進行 摻雜。可以同時或者在隨后的第二步步驟中對觸點和摻雜材料進行再次加熱或 者升溫，以便使鎳成分J^七，形成正面觸點或者接觸軌。例如，又可以ffl31激 光照射進行加熱。由于通常要涂布多條此類接觸軌，因此會形成一種觸點圖形。 除了使用激光對所涂布的觸點和摻雜材料進行加熱之外，也可以沿著這些觸點 布置極薄且有足夠導電能力的加熱絲或類似器件，用以對觸通材料進行加熱。
JiOT5le執(zhí)纟f本方法的裝置具有至少一個帶、激光的加工站，要么多次啟動 該加工站^e加工太陽能電池，或者配置多個激光站。此外，還可配置用來將觸 點和，參雜材料涂布到溝槽之中的裝置。
本發(fā)明的特別有益之處在于，可以涂布一種既能起到觸點接觸作用，又能 起到活性層摻雜作用的材料，因此可以簡化方法步驟。
這些以及其它特征均源自于相關權利要求以及專利描述和圖，且各項特征 均可單獨實現(xiàn)，或者以本發(fā)明某一實施例次組合的形式并且在其它領域同時實 現(xiàn)多項特征，且各項所述特征均能 本專利申請要求保護的實施型式。本申 請書的分段方式以及中間標題并不限制所述內容的普遍有效性。


本發(fā)明的實施例均在附圖中加以表示，以下將對其進行詳細解釋。相關圖 如下..
圖1 6構建用于太陽能電池的晶片結構以及設置觸點接觸的不同方法 步驟。
具體實施例方式
圖1所示為一個具有硅活性層13的太陽能電池11。活性層13的頂面14上涂有增透層15，該增透層例如可以由SiNx組成。這一結構早己為專業(yè) 人士所知。
如圖1所示，禾U用激光20a對增透層15的頂面16進行照謝，在其中加 工出溝槽22。以一定間距加工多條相互平行的溝槽22，如同太陽能電池11上 已經(jīng)存在的觸點接觸一樣。從圖1中可以看出，溝槽底部23大致位于活性層 13的頂面14所在區(qū)域內。這就意味著，將在溝槽22內以該溝槽的寬度來去 除鄉(xiāng)曾透層的材料。
可以對激^it行如下設置
脈沖能量為25-80 nJ/每脈沖，焦斑直徑約22pm，單位面積功率為6.5 21 J/cm2，波長532nm，脈沖持續(xù)時間70ns。
AA^文大的圖2可以看出，在溝槽底部23所在區(qū)域的活性層13材料中形 成了損傷區(qū)域25。這里的活性材料13已在激光20a的作用下?lián)p傷，尚需將 其消除，以下將詳細說明。
此外，在溝槽底部23還有一些微粒形式的雜質。使用沖洗機構27清除 溝槽22內的這些雜質，就會現(xiàn)出圖3所示的太陽能電池11。此0t溝槽底部 23連同活性層13頂面上的損傷區(qū)域25就會露出。
此外，在圖2和3所示的步驟中，還可在沖洗或清除溝槽底部23上的雜 質時剝蝕一些硅，,從損傷區(qū)域25剝蝕。這樣就可獲得整潔的溝槽底部23， 從而有利于觸點接觸。
根據(jù)圖3所示，{^涂裝，29將涂層材料^i蟲通與摻雜材料涂布到溝 槽22之中，如前面所述的一樣。圖4所示就是結束涂布材料之后的情況。如 前所述，觸點和摻雜材料可以是NiP。以下還會對itbitfi^細說明。
然后根據(jù)圖5所示，4頓另一激光20b照謝働口熱溝槽22內的材料30。 這種加熱由此僅在溝槽22內進行，或者在材料30內進行，在加熱過程中4繊 摻雜到鄰接的活性材料13之中。其間 ^損傷區(qū)域25進行摻雜。這樣就 可修復活性層13，或者消除因加工溝槽而在活性層內引起的損傷。通過激光 20b產(chǎn)生摻雜過程所需的熱量，但也可以通過其它方法來產(chǎn)生熱量，且應當局 部施加熱量。
除了可修，損區(qū)域25之外，財卜對該區(qū)域實,強的++—雜質，還 可以使得與在圖6中端部所示的正面觸點30'的接觸電阻盡可能小。對于^A蟲特性而言，特別適合的材料慰臬，因為與硅之間的接觸電阻極小。同樣也可使
用銀。觸點和摻雜材料中的磷成分用艦活性層13的材料迸行摻雜。即使不 存在因加工溝槽22而燒損的區(qū)域25， iOT磷或另一種材料進行摻雜也有減小 與制成的觸點30'的接觸電阻的好處。
圖6所示為已經(jīng)完成的太陽能電池11，本發(fā)明所述方法就此結束。與普 遍為人所知的太陽能電池一樣，可以相隔一定的間距^S這種制成的觸點30'， 作為太陽能電池11的正面觸點接觸。
實施本發(fā)明所述方法的關鍵在于觸通材料和摻雜材料在一個步驟中或者 共同地或作為混合材料進4亍凃布。這樣就可明顯節(jié)約花費，并且能產(chǎn)生性能非 常好的太陽能電池11。
其它^M方案的簡要說明
翅方案1:
原料是作為割牛的已摻雜的硅晶片，割牛正面有增透層(SiNx)，背面有鋁
和銀或者其齢屬。禾'J用激光在正面的增透層中加工多條溝槽，通雌擇適當?shù)募す鈪?shù)，這
些溝槽通開了 SINX，但尚未打開活性層。然后可選擇iW"、激光加工的溝槽it行 離潔(酸洗或堿洗)，并且清除可能產(chǎn)生的氧化物或者類似物。
用化學或電鍍方法涂布的H作為阻擋層，用于改善接觸電阻?？蛇x掛OT 印刷方法來^^布鎳。該鎳層也可選擇性地含有一定比例的摻雜材料，例如10 %的磷。然后在溝槽中局部強烈加熱鎳層(例如《頓另一個激光)，以便使摻 雜材料或者磷擴散到硅之中。
可以選擇在溝槽的側壁idS行棱:^色緣。
鄉(xiāng)方案2:
^ffi沒有金屬化背面的晶片。利用激光在增透層中切出多條溝槽。方式 如同實施例1，與^^布觸點和摻雜材料一樣，同樣也要進行清潔。
使晶片移過另一個高溫爐(900-1100CO，對溝槽進行局部加熱，以便使磷 擴散到活性層之中。可以通過光生伏打方法(Photogalvanikverfahren)加厚正 面，然后在背面印上鋁或銀。
權利要求
1.一種加工基件，尤其是加工太陽能電池(11)的方法，所述基件在頂面(14)具有活性層(13)，且活性層上有增透層(15)，其特征在于下列步驟-在增透層(15)中加工多條溝槽(22)，該溝槽直達位于下面的活性層(13)，-在溝槽(22)中或者在溝槽底部(23)上涂布觸通材料(30)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，禾ij用激光(20a)在增透層(15)中 加工溝槽(22)。
3. 根據(jù)^l利要求1或2所述的方法，其特征在于，在增透層(13) 中加工溝槽(22)之后，對基件(11)及其增透層(13)上的頂面(14) 進療清潔(27)，，用于清除溝槽(22)中或者溝槽底部(22)上的雜質 或離析物。
4. 根據(jù)豐又利要求3所述的方法，其特征在于，采用沖洗方法iS4亍清潔， 雌是堿洗或HF沖洗。
5. 根據(jù)戰(zhàn)權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，采用電鍍方 ^S^布觸通材料，優(yōu)M31光生伏打方法進行增厚。
6. 根據(jù)權利要求1 4中任一項要求所述的方法，其特征在于以化 學方法涂布,材料。
7. 根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的方法，其特征在于，采用印刷 工藝， ^用噴墨印刷工藝來涂布液態(tài)或糊微蟲通材料。
8. 根據(jù)J^權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所涂布的觸 通材料(30)含有鎳。
9. 根據(jù)，^(利要求中任一項所述的方法，其特征在于，4OT摻雜才才 料對溝槽(22)所在區(qū)域內的活性層進行摻雜，，將摻雜材料與觸通材 料混合后作為觸通與摻雜材料(30)。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，摻雜材料含有磷，雌 就是磷，且角頓與摻雜材料(30)特別是NiP。
11. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于至少對溝槽 (22)中的觸通材料(30)進行加熱(20b)鄉(xiāng)溫，以與鄰接的活性層(13)的材料(25)結合；特別就權利要求9或10所述的m與^^材料進 行加熱，以與鄰接的活性層(13)的材料(25)結合并且摻雜。
12. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，僅在溝槽(22)的區(qū) 域內或者在其之內，,僅在溝槽底部(23)的區(qū)域內進行局部加熱(20b)。
13. 根據(jù)權利要求11或12所述的方法，其特征在于，M31激光照J寸 (20b)進行加熱(20b)。
14. 根據(jù)J:^權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所涂布的觸 通與摻雜材料(30)構成觸點(30')或者接觸軌，尤其是再次加熱材料(30) 之后，構iti:陽能電池(11)的正面觸點。
15. 根據(jù)戰(zhàn)權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使溝槽(22) 的側面棱邊絕緣，雌^il體絕緣層實現(xiàn)。
16. 用于加工割牛，尤其是加工太陽能電池(11)的驢，其特征在于， 所述裝置用來實MJl^權利要求中任一項所述的方法。
全文摘要
為了加工用于太陽能電池(11)的硅晶片，例如可以利用激光(20a)，在活性硅層(13)的增透層(15)上加工溝槽(22)。在溝槽(22)中涂布觸點和摻雜材料(30)，就可消除激光(20a)可能對活性層(13)的頂面(14)造成的損傷。該材料含有起觸點作用的鎳以及起摻雜作用的磷。例如，可利用另一激光(20b)對觸點和摻雜材料(30)進行加熱，就會導致對活性層(13)的鄰接區(qū)域(25)的摻雜。如此可以對其進行修補，此外還可以使已完成的觸點(30′)具有非常小的接觸電阻。
文檔編號H01L31/0216GK101310390SQ200680034353
公開日2008年11月19日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權日2005年9月19日
發(fā)明者C·施米德 申請人:吉布爾.施密德有限責任公司