專利名稱：太陽電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽電池的制造。更加具體地，本發(fā)明涉及用于實(shí)現(xiàn) 提高的太陽電池能量轉(zhuǎn)換效率的概念，以及用于制造這種具有提高的 效率的太陽電池的方法。
背景技術(shù)：
裸硅樣品含有很多表面狀態(tài)是公知的；在該表面狀態(tài)下注射或者 光生少數(shù)載流子能夠復(fù)合。因此，在其中少數(shù)載流子的輸送對(duì)于高效 操作而言至關(guān)重要的器件，例如在硅基太陽電池中，通過表面鈍化技 術(shù)降低表面復(fù)合速率是一個(gè)關(guān)鍵問題。
在硅基太陽電池鈍化方面，近期的進(jìn)展顯示出非常有希望的結(jié)果； 在硅晶片表面上使用無定形硅膜和氮化硅膜的組合體。在韓國專利申 請(qǐng)No.2002-0018204中公開了這種硅基太陽電池組合鈍化的使用。更 加具體地，該專利申請(qǐng)公開了如下內(nèi)容沉積在l-20nm范圍的厚度的 第一無定形硅層，隨后沉積折射率在1.9-2.3的范圍中的氮化硅層。兩 個(gè)層均可以利用PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)沉積，并且它 應(yīng)該至少被施加到太陽電池的光線接收側(cè)。
通過在沉積第二氮化硅層之后引入退火步驟，本發(fā)明人已經(jīng)改進(jìn) 了韓國專利申請(qǐng)No.2002-0018204的鈍化技術(shù)。在美國臨時(shí)申請(qǐng)US 60/671,081中并且在Andreas Bentzen等人的文章中公開了這項(xiàng)技術(shù) [l]。兩篇文獻(xiàn)均通過引用而被并入本申請(qǐng)。在退火對(duì)于有效復(fù)合壽命 的效果方面，它們的研究表明，在從大約300到大約55(TC的溫度范圍 中的退火給出顯著增加的復(fù)合壽命，并且在大約50(TC下存在最大效 果。在溫度低于或者高于這個(gè)窗口時(shí)，復(fù)合壽命變得顯著降低。復(fù)合壽命的增加被認(rèn)為是由于氫擴(kuò)散到在靠近硅襯底/無定形硅膜的界面區(qū)
域處的硅襯底中。當(dāng)鈍化層被退火或者加熱到高于55(TC的溫度時(shí)，表
現(xiàn)出降低的復(fù)合壽命，這是由于硅襯底中的氫流出而在界面區(qū)域中形 成缺陷所致。
在上面提出的很多鈍化技術(shù)/層的溫度敏感度表示對(duì)于隨后將太 陽晶片處理成太陽面板方面的嚴(yán)重限制。例如，目前晶片的接觸的現(xiàn) 有方法涉及將包括金屬相和玻璃粒的糊膏絲網(wǎng)印刷到具有鈍化層的太
陽晶片上并且然后將晶片加熱至高達(dá)大約90(TC的溫度。在這種高溫 下，糊膏將蝕刻穿透鈍化層并且在接觸下面的硅襯底后，形成與硅襯 底建立電接觸的金屬相。然而，對(duì)于很多目前認(rèn)為是最好的鈍化技術(shù) 而言，這種高溫是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于接觸硅晶片的方法，該硅晶 片被利用對(duì)熱處理敏感的沉積層而表面鈍化。
進(jìn)一步的目的在于提供新穎的硅基太陽電池，該太陽電池基于沉 積第一無定形硅層和第二氮化硅層而具有優(yōu)良的鈍化表面。


圖la) 、 lb)和lc)示出根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例在生產(chǎn)太 陽晶片期間處于不同階段的晶片的截面視圖，圖la)示出在沉積鈍化 層之后的晶片、lb)為在制備鈍化層中的開口之后，并且lc)為在形 成接觸之后；
圖2a)示出[l]的圖1的復(fù)制件，并且圖2b)示出[l]的圖2的復(fù) 制件。
圖3a) 、 3b)和3c)示出根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例在生產(chǎn)太陽 晶片期間在如圖1所示的類似生產(chǎn)階段中晶片的截面視圖4示出在本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例生產(chǎn)期間，在于第二表面上沉積鋁層之后被部分地處理的晶片的第二表面的截面視圖5示出用于局部地加熱鋁層從而在本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例的后
側(cè)上建立電接觸的第一優(yōu)選方法的截面視圖6示出用于局部地加熱鋁層從而在本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例的后
側(cè)上建立電接觸的第二優(yōu)選方法的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
利用在下面對(duì)本發(fā)明的說明中和/或在所附權(quán)利要求中闡述的特 征可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
在第一方面，本發(fā)明基于以下實(shí)現(xiàn)含有一個(gè)或者多個(gè)薄電介質(zhì) 層，用作鈍化層的絕緣或者半導(dǎo)體層的太陽晶片的接觸可被如此實(shí)現(xiàn)， 首先在鈍化層中形成局部開口并且然后通過使用例如電鍍技術(shù)利用金 屬相填充該開口以實(shí)現(xiàn)與下面的硅襯底的電接觸。以此方式，能夠避 免在用于接觸含有一個(gè)或者多個(gè)鈍化層的太陽晶片的傳統(tǒng)方法中需要 的相對(duì)的高溫度，并且因此在接觸期間和在接觸期間之后保持鈍化層 的優(yōu)良鈍化性質(zhì)。
可以利用例如蝕刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)該一個(gè)或者多個(gè)鈍化層的開口，其中 化學(xué)試劑在太陽晶片的至少一個(gè)表面上的特定的局部區(qū)域處溶解鈍化 層，這可通過蝕刻劑噴墨印刷、蝕刻劑絲網(wǎng)印刷、通過絲網(wǎng)印刷化學(xué) 抗蝕劑隨后將太陽晶片浸入蝕刻流體中等而被實(shí)現(xiàn)?；瘜W(xué)蝕刻劑可以 但是并不限于由稀釋或者濃縮HF、 KOH、 NaOH或者包括HF、 HN03禾P CH3COOH的混合物構(gòu)成。在鈍化層中獲得開口的替代方法 可以是局部化加熱以燒掉鈍化層，例如通過暴露到激光束中。
該一個(gè)或者多個(gè)鈍化層應(yīng)該至少被施加到第一表面(陽光接收 面)，但是也可以被施加到太陽晶片的相對(duì)側(cè)(后側(cè))上。術(shù)語鈍化 層意指在硅晶片表面處延長了復(fù)合壽命的至少一個(gè)層薄電介質(zhì)、絕緣 或者半導(dǎo)體化合物。鈍化層可以是一個(gè)或多個(gè)具有相同化學(xué)組分的層或者可以是兩個(gè)或者更多個(gè)具有不同化學(xué)組分的層。在太陽晶片的第 二表面上的鈍化層可以具有或者可以不具有與第一表面上的一個(gè)或者 多個(gè)層類似的結(jié)構(gòu)。而且，鈍化層的選擇不是重要的，只要能夠通過 例如激光束的局部加熱、化學(xué)蝕刻等，在并不破壞層的鈍化效果的溫 度下，在層中局部地形成開口。因此滿足這個(gè)條件的所有目前已知的 以及尚未發(fā)現(xiàn)的用作鈍化層的電介質(zhì)、絕緣或者半導(dǎo)體層都可被使用。 優(yōu)選鈍化層的實(shí)例是無定形硅、無定形氮化硅、硅氧化物或它們的組 合。用于沉積一個(gè)或者多個(gè)鈍化層的優(yōu)選方法的實(shí)例包括但是并不限 于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、低溫化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉 積或者濺射。
如所述那樣，在一個(gè)或者多個(gè)表面鈍化層中產(chǎn)生開口之后，應(yīng)該 利用導(dǎo)電材料填充開口從而實(shí)現(xiàn)與在該一個(gè)或者多個(gè)鈍化層下面的硅 襯底的電接觸。這可通過例如鎳、銀、銅和/或錫或者這些材料的任何 組合的化學(xué)鍍或者電鍍而被實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明不限于這些金屬的選擇，它 可以應(yīng)用提供與下面的硅襯底有良好電接觸并且耐受與在太陽面板的 預(yù)期壽命期間內(nèi)太陽面板的正常使用以及在接觸形成之后的隨后的制
造步驟相關(guān)的UV光、高達(dá)大約150-250°C的溫度以及任何其它破壞 性作用力/物理狀況的任何材料。這個(gè)可以包括已知的導(dǎo)電塑料和/或其 它諸如碳聚合物等的聚合物配方。在晶片兩側(cè)上可以使用相同材料作 為接觸，或者可以在每一側(cè)上使用不同的接觸材料。對(duì)用于形成接觸 的材料所要求的導(dǎo)電性沒有給出任何限制，因?yàn)檫@個(gè)要求強(qiáng)烈地依賴 于將被接觸的太陽電池/面板的幾何形狀和尺寸并且技術(shù)人員將知道所 需要的導(dǎo)電性。
可選地，電觸點(diǎn)可被如此增強(qiáng)，即在鍍覆觸點(diǎn)頂上通過例如噴墨 印刷或者絲網(wǎng)印刷含有金屬的糊膏而形成金屬觸點(diǎn)，隨后在足夠低的 溫度下加熱使得不會(huì)非可逆地劣化鈍化層。而且，增強(qiáng)太陽晶片接觸 部位的另一種可選方法如下，即，在施加一個(gè)或者多個(gè)鈍化層之前， 通過例如在晶片上直接地噴墨印刷或者絲網(wǎng)印刷含有金屬的糊膏而形成觸點(diǎn)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在第一表面上印刷的糊膏含有銀 粒，并且在第二表面上印刷的糊膏含有鋁粒。在糊膏印刷之后，通過 在達(dá)1000'C的溫度下退火而對(duì)糊膏進(jìn)行燒結(jié)。當(dāng)這些觸點(diǎn)已被制成時(shí)， 然后對(duì)包括觸點(diǎn)的整個(gè)太陽晶片沉積一個(gè)或者多個(gè)如上所述的鈍化 層。然后如上所述地移除覆蓋觸點(diǎn)的鈍化層，并且通過在開口中噴墨 印刷或者絲網(wǎng)印刷金屬基糊膏而填充開口，隨后在并不超過對(duì)于該一 個(gè)或者多個(gè)鈍化層有害的溫度的溫度下進(jìn)行退火?？商娲兀ㄟ^或 者濺射或者蒸發(fā)覆蓋包括開口的整個(gè)第二表面的鋁層，或者通過絲網(wǎng) 印刷覆蓋包括開口的整個(gè)第二表面的鋁基金屬糊膏，可以制成鋁基金 屬觸點(diǎn)。然后可選地在并不超過對(duì)于該一個(gè)或者多個(gè)鈍化層有害的溫 度的溫度下對(duì)樣品進(jìn)行退火。
據(jù)報(bào)導(dǎo)，在使用氮化硅膜的情形中在300-35(TC時(shí)，對(duì)于無定形硅 膜在小于40(TC時(shí)，并且對(duì)于無定形硅和氮化硅膜的組合在>5001時(shí)， 鈍化效果非可逆地降低。
在本發(fā)明的第二方面，可以如此實(shí)現(xiàn)太陽晶片第二表面(后側(cè)) 的接觸，即，在一個(gè)或者多個(gè)鈍化層的頂部上沉積在大致30-50/mi的 厚度范圍中的薄的含鋁層，并且然后通過在特定區(qū)域局部地加熱鋁層 直至鋁層"燃燒"貫穿該一個(gè)或者多個(gè)鈍化層并且與下面的硅襯底建 立電接觸從而實(shí)現(xiàn)接觸。用于沉積含鋁層的方法包括但是不限于在 從大約室溫到大約200'C的溫度下濺射或者蒸發(fā)覆蓋整個(gè)第二表面的 鋁層，或者通過絲網(wǎng)印刷覆蓋整個(gè)第二表面的鋁基金屬糊膏。在絲網(wǎng) 印刷含鋁糊膏的情形中，應(yīng)理解為使用含有鋁粒并且可以含有或者可 以不含有玻璃粒的商業(yè)厚膜糊膏，隨后在〈400'C的溫度下將任何有機(jī) 溶劑烘烤出來。可以利用具有與被部分地處理的太陽電池的第二表面 物理接觸的針或者"凸起"的加熱部件實(shí)現(xiàn)對(duì)將被形成為觸點(diǎn)的區(qū)域 的局部化加熱。被部分地處理的太陽電池，以及在觸點(diǎn)加熱期間在此 處不形成觸點(diǎn)的第二表面的區(qū)域中，應(yīng)該優(yōu)選地利用與第一表面接觸 的冷卻部件來冷卻?？商娲?，可以通過冷卻部件中的開口利用來自緊鄰熱源的紅外輻射來加熱被部分地處理的太陽電池的第二表面。冷 卻部件與被部分地處理的太陽電池的第二表面物理接觸，從而確保局 部加熱主要在冷卻部件的開口中發(fā)生。應(yīng)該優(yōu)選地也利用與第一表面 物理接觸的冷卻部件來冷卻被部分地處理的太陽電池。用于局部地加 熱被部分地處理的太陽電池的第二表面的另一替代方法可以是通過使 用激光束。
本發(fā)明涉及用于晶片的熱平穩(wěn)接觸(gentle contacting)的方法， 以及通過這些方法形成的晶片。因此對(duì)于任何已知的半導(dǎo)體晶片，包 括Si、 Ge以及其它半導(dǎo)體金屬的單晶、多晶晶片，本發(fā)明將發(fā)揮功能。 而且，關(guān)于用于形成p-n或者n-p結(jié)的摻雜元素或者摻雜層、半導(dǎo)體襯 底的物理尺寸等的選擇，沒有任何限制。晶片可以在一側(cè)上摻雜或者 在兩側(cè)上均具有摻雜層。晶片的材料、尺寸以及生產(chǎn)的選擇對(duì)于技術(shù) 人員而言是已知的，因此無需進(jìn)一步說明。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例
將以優(yōu)選實(shí)施例的形式更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，所述優(yōu)選實(shí)施例 絕不應(yīng)該被認(rèn)為是限制如此實(shí)現(xiàn)接觸的創(chuàng)造性思想，即，首先在鈍化 層中制備開口并且然后通過不涉及對(duì)于剩余鈍化層的鈍化效果有害的 溫度的處理步驟利用與下面的硅襯底形成電觸點(diǎn)的導(dǎo)電材料填充這些 開口。太陽面板的優(yōu)選實(shí)施例可以基于由單晶硅塊或者多晶硅塊制成 的硅晶片。由于成本考慮，太陽級(jí)硅(solar grade silicon)被選擇作為 優(yōu)選材料，但是在此強(qiáng)調(diào)，當(dāng)使用其它半導(dǎo)體金屬時(shí)，本發(fā)明也將發(fā) 揮功能。用于獲得為表面鈍化進(jìn)行準(zhǔn)備的晶片的所有的制造步驟與本 發(fā)明無關(guān)，并且因此在本專利申請(qǐng)不加描述。
本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例
本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例是一種優(yōu)選的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選太陽電 池的生產(chǎn)方法。分別地在圖1的部分a) 、 b)和c)中利用處于不 同處理步驟的半導(dǎo)體晶片的截面視圖概略地示意出這種方法。圖1的部分a)示出正好在沉積表面鈍化層之后的硅半導(dǎo)體晶片 的截面視圖。該晶片包括具有一種導(dǎo)電類型(p-或者n-型)的一個(gè)層
(10) ，在晶片(10)的第一表面處含有薄的具有另一種導(dǎo)電類型的 擴(kuò)散層(11)，從而形成p-n或者n-p結(jié)。該圖還示意一種替代的晶 片(10)，它具有一種導(dǎo)電類型(p-或者ii-型)，在晶片(10)的第一 表面處帶有薄的具有另一種導(dǎo)電類型的擴(kuò)散層(ll)，以及在晶片(IO) 的另一表面處帶有薄的具有該一種導(dǎo)電類型的擴(kuò)散層(12)。在第一 優(yōu)選實(shí)施例中可選地是使用或者一個(gè)摻雜層(11)，或者一個(gè)摻雜層
(11) 和一個(gè)摻雜層(12)。
在第一優(yōu)選實(shí)施例中的表面鈍化被如下地實(shí)現(xiàn)通過浸入H2S04 和&02的混合物，HC1、 11202和H20的混合物或者NH4OH、 H202 和H20的混合物中清潔晶片(10， 11， 12)，隨后在稀釋HF中移除 氧化物。然后晶片被引入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積腔室(PECVD腔 室)中，并且通過使用SiH4作為唯一的前驅(qū)氣體(sole precursor gas) 沉積具有1-150 nm、優(yōu)選地大約為10-100nm的厚度的無定形硅膜。無 定形硅膜在晶片的兩個(gè)表面上沉積并且在圖中由引用數(shù)字(13)標(biāo)注。 然后在PECVD腔室中通過使用SiH4和NH3的混合物作為前驅(qū)氣體來 沉積氮化硅層。氮化硅膜的厚度應(yīng)該在10-200 nm，優(yōu)選地大約在 70-100 nm的范圍中。前驅(qū)氣體也可以包括從0到50mol。/。的氫氣。氮 化硅膜被沉積在晶片的兩側(cè)上并且在圖中利用引用數(shù)字(14)標(biāo)注。 對(duì)于兩個(gè)膜，PECVD腔室中的沉積溫度大約為250'C。通過在 350-550'C的范圍中，優(yōu)選地大約50(TC的溫度下將晶片加熱四分鐘而 完成鈍化程序。這種退火可以在沉積鈍化層之后，例如在金屬化之后 的隨后的處理階段中執(zhí)行。
本發(fā)明人進(jìn)行的研究表明，鈍化層的最好模式是在50(TC退火的雙 10-100nm無定形硅和70-100 nm氮化硅。[l]中的圖1示出雙80nm無 定形硅和100nm氮化硅膜給出0.0007s的有效復(fù)合壽命，這比無定形硅或者氮化硅的單個(gè)膜好大約1個(gè)量級(jí)，或者是未被退火的無定形硅 和氮化硅的雙膜的2-3倍。不受理論限定地，認(rèn)為鈍化效果顯著增加的 原因是由于氫原子擴(kuò)散到滿足在結(jié)晶硅中懸空鍵的結(jié)晶硅襯底的邊界
區(qū)域中。[l]的圖2示出在不同退火溫度之后氯在雙鈍化層中以及鄰近 于整體硅晶片的界面區(qū)域處的測(cè)得分布。該圖示出500"C的最佳退火溫 度在鄰近于界面區(qū)域處產(chǎn)生大約10原子％的H的最大氫含量。在更 高或者更低溫度下的退火給出較少的氫含量。在該申請(qǐng)中分別地將[l] 中的圖l和圖2的復(fù)制件作為圖2a)和b)給出。
圖lb)示出在在鈍化層(13, 14)中已經(jīng)形成開口 (30)從而對(duì) 下面的襯底(10， 11， 12)的訪問可以實(shí)現(xiàn)之后的晶片。通過噴墨印 刷包括HF、 KOH、 NaOH或者包括HF、 HN03、禾卩CH3COOH的 混合物或其組合的稀釋或者濃縮溶液的化學(xué)蝕刻劑而形成這些開口 。 對(duì)用于獲得開口 (30)的方法的選擇不是重要的。關(guān)鍵的特征在于， 鈍化層(13， 14)應(yīng)該被局部地移除從而在此處將形成觸點(diǎn)的晶片上 的位置處暴露出晶片(10， 11， 12)。應(yīng)該利用鈍化層(13， 14)覆 蓋晶片(10， 11, 12)表面的剩余區(qū)域。
在開口 (30)中形成電觸點(diǎn)(41， 42)之后的晶片(10， 11， 12) 示于圖lc)中。用于產(chǎn)生與晶片(10， 11， 12)建立電接觸的電觸點(diǎn) 的優(yōu)選方法是鎳、銀、銅和/或錫或者這些材料的任何組合的電鍍或者 化學(xué)鍍?？蛇x地，通過例如在鍍覆觸點(diǎn)的頂部上噴墨印刷或者絲網(wǎng)印 刷含有金屬的糊膏而形成金屬觸點(diǎn)，電觸點(diǎn)可被增強(qiáng)。
在形成電觸點(diǎn)(41， 42)之后，通過例如引入母線等，晶片準(zhǔn)備 被組裝到太陽面板中。剩余處理步驟是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，并且 無需進(jìn)一步說明。
本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例
本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例類似于第一優(yōu)選實(shí)施例，只是通過在晶片的表面(10， 11， 12)鈍化之前形成觸點(diǎn)(21， 22)而增強(qiáng)晶片的 接觸。在與圖la)到lc)所示第一優(yōu)選實(shí)施例相同的階段中，在圖3a) 到3c)中概略地示意第二優(yōu)選實(shí)施例的處理。
通過在薄擴(kuò)散層(11)的將在此處形成接觸(21)的表面上的部 位處噴墨印刷含有銀粒的薄糊膏而形成觸點(diǎn)(21， 22)。在另一側(cè)處， 在薄擴(kuò)散層(12)的將在此處形成觸點(diǎn)(22)的表面的部位處噴墨印 刷含有鋁粒的薄糊膏。適用于這個(gè)目的的實(shí)際糊膏是技術(shù)人員已知的 并且可以作為商業(yè)產(chǎn)品獲得，并且無需進(jìn)一步說明。
在印刷糊膏之后，糊膏通過在高達(dá)100(TC的溫度下退火而被燒結(jié)。 在接觸區(qū)域(21)和(22)被燒結(jié)后，被部分地處理的太陽電池在溶 液中被蝕刻從而移除在表面上剩余的金屬層的過量部分。該溶液能夠 含有但是不限于H202禾n H2S04的混合物；H202、 NH40H和H20的 混合物；或者11202、 HC1和H20的混合物。
在形成觸點(diǎn)(21， 22)并且移除剩余在層(11， 12)的表面上的 過量金屬之后，以與第一優(yōu)選實(shí)施例所述相同的方式處理晶片。
本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例
本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例是可以在本發(fā)明的第一和第二優(yōu)選實(shí)施 例上應(yīng)用的第二表面(后表面)的替代的接觸。
通過或者濺射或者蒸發(fā)覆蓋包括開口 (30)的整個(gè)第二表面的鋁 層，或者通過絲網(wǎng)印刷覆蓋包括開口 (30)的整個(gè)第二表面的鋁基金 屬糊膏，來實(shí)現(xiàn)晶片的第二表面的替代的接觸。在后一情形中，樣品 然后可選地在高達(dá)但是不超過50(TC的溫度下退火。
在所有其它方面，第三優(yōu)選實(shí)施例均類似于第一或者第二優(yōu)選實(shí) 施例。本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例
第四優(yōu)選實(shí)施例是用于實(shí)現(xiàn)在第三實(shí)施例中提出的第二表面的替 代的接觸的一種替代方法。
在這個(gè)替代方法中，在第二表面上的鈍化層(13， 14)中不形成
任何開口，而是相反，利用鋁層(43)覆蓋鈍化層(14)，見圖4。晶 片的第一表面處理類似于關(guān)于第一或者第二優(yōu)選實(shí)施例描述的處理。 關(guān)于第三優(yōu)選實(shí)施例，用于沉積含有鋁的層(43)的方法包括但是不 限于濺射或者蒸發(fā)覆蓋整個(gè)第二表面的鋁層，或者通過絲網(wǎng)印刷覆蓋 整個(gè)第二表面的鋁基金屬糊膏，隨后如上所述地平穩(wěn)退火。
在形成鋁層(43)之后，以第一側(cè)面朝下地在下面的冷卻部件(60) 上安置晶片，見圖5。然后具有一系列的熱針狀凸起(51)的加熱部件 (50)被壓到晶片的第二表面上從而局部地加熱鋁層(43)直至它"燃 燒"貫穿鈍化層(13， 14)并且與下面的晶片(12)建立電接觸。不 受理論限制地，假設(shè)鋁層的局部溫度應(yīng)該達(dá)到大約65(TC來實(shí)現(xiàn)貫穿鈍 化層并且因此與晶片建立接觸。這個(gè)過程被示意于圖5。冷卻部件(60) 是可選地，但是是優(yōu)選的，因?yàn)樗ＷC在第一表面以及在第二表面的 將不形成觸點(diǎn)的區(qū)域中，被部分地處理的太陽電池的鈍化層被冷卻。
圖6示出通過冷卻部件(61)中的開口使用來自緊鄰熱源的紅外 輻射來局部地加熱鋁層(43)的一種替代方法。冷卻部件(61)與被 部分地處理的太陽電池的第二表面物理接觸，從而確保局部加熱主要 在冷卻部件(61)的開口中發(fā)生。由于如上給出的相同原因，優(yōu)選的 是采用與第一表面物理接觸的冷卻部件(60)。
參考
1. Andreas Bentzen等，在2005年5月19日，中國，上海，15th International Photovoltaic Science & Engineering Conference (PVSEC-15)(第15屆國際光電科學(xué)&工程大會(huì))上提出的"Surface Passivation of Silicon Solar Cells by A morphous Silicon/Silicon Nitride Dual Layers (硅太陽電池利用無定形/氮化硅雙層的表面鈍化)"。
權(quán)利要求
1. 一種用于接觸金屬半導(dǎo)體晶片的方法，其中所述晶片具有-在所述晶片一側(cè)上的具有一種導(dǎo)電類型(p-或者n-型)的至少一個(gè)薄擴(kuò)散層，并且整體所述晶片具有另一種導(dǎo)電類型(n-或者p-型)，以及-在第一(光線接收側(cè))或者第二(后側(cè))表面的至少一個(gè)上沉積的至少一個(gè)表面鈍化層/膜，其特征在于-通過局部地移除所述至少一個(gè)鈍化層以暴露出下面的所述半導(dǎo)體晶片的表面從而在所述至少一個(gè)鈍化層中產(chǎn)生至少一個(gè)開口，從而形成接觸部位，并且然后-通過以抗UV光并且能在至少高達(dá)大約150到250℃的溫度下發(fā)揮作用的導(dǎo)電材料填充所述至少一個(gè)鈍化層中的所述至少一個(gè)開口而與所述半導(dǎo)體晶片建立電接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中通過在形成所述至少一個(gè)鈍 化層之前在所述至少一個(gè)接觸部位的每一個(gè)上形成觸點(diǎn)而增強(qiáng)所述至 少一個(gè)接觸部位，其特征在于，如下形成所述至少一個(gè)觸點(diǎn)-在所述半導(dǎo)體晶片的所述第一表面上的所述至少一個(gè)接觸部位 中的每一個(gè)上噴墨印刷包括銀粒的薄糊膏，-在所述半導(dǎo)體晶片的所述第二表面上的所述至少一個(gè)接觸部位 中的每一個(gè)上噴墨印刷包括鋁粒的薄糊膏，-在高達(dá)IOO(TC的溫度下對(duì)所述晶片的所述第一和第二表面上所 沉積的糊膏退火以形成金屬觸點(diǎn)，以及最后-通過浸入蝕刻溶液中而蝕刻掉所述觸點(diǎn)上的過量金屬沉積物，所述蝕刻溶液是以下中的一種或多種H202和H2S04的混合物；H202、 NH40H和H20的混合物；或者11202、 HC1和H20的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，包括銀粒的所述薄糊膏和/或包括鋁粒的所述薄糊膏分別被絲網(wǎng)印刷到所述晶片的所述第 一和/或所述第二表面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體 晶片的所述第一或者所述第二表面中的至少一個(gè)的表面鈍化被如下實(shí) 現(xiàn)-通過浸入112304和11202的混合物，或者HC1、 11202和1"120的混 合物，或者NH40H、 11202和1120的混合物中而清潔所述半導(dǎo)體晶片， -通過浸入稀釋的HF而移除將被鈍化的所述晶片側(cè)面上的氧化物膜，-將所述晶片引入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積腔室(PECVD腔室)中，-在大約25(TC下通過使用SiH4作為唯一的前驅(qū)氣體而沉積1-150 nm厚的無定形硅膜，-在大約250°€]下通過使用311"14和NH3的混合物作為前驅(qū)氣體沉 積10-200 nm厚的氮化硅膜，以及最后-在從大約350到大約55(TC的溫度范圍中對(duì)具有所沉積的鈍化層 的所述晶片退火。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于 -所述前驅(qū)氣體還包括從0到50mol%的氫氣。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于 -所述無定形硅膜的厚度為大約10-100 nm， -所述氮化硅膜的厚度為大約70-100 nm，以及 -在大約50(TC的溫度下執(zhí)行退火四分鐘。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或者6所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或者多個(gè)鈍化層的局部化開口被如下實(shí)現(xiàn)-通過使用蝕刻劑，所述蝕刻劑被噴墨印刷或者被絲網(wǎng)印刷到所述 至少一個(gè)鈍化層的覆蓋所述接觸部位的區(qū)域上，或者-通過絲網(wǎng)印刷化學(xué)抗蝕劑，所述化學(xué)抗蝕劑覆蓋所述至少一個(gè)鈍 化層的將保留在所述晶片上的區(qū)域，隨后通過將所述太陽晶片浸入蝕 刻劑中以移除未受保護(hù)的鈍化膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)蝕刻劑包括下面的試劑中的一種或者多種包括稀釋的或者濃縮的HF或者KOH 或者NaOH或者包括HF、 HN03、和CH3COOH的混合物的溶液。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4或者6所述的方法，其特征在于，通過暴露于 激光束而對(duì)所述鈍化層的覆蓋接觸部位的區(qū)域局部加熱，來實(shí)現(xiàn)所述 一個(gè)或者多個(gè)鈍化層的所述局部化開口。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，與所述半 導(dǎo)體晶片相接觸的所述至少一個(gè)電觸點(diǎn)被如下獲得通過使用下面的 方法中的一種化學(xué)鍍或者電鍍，或者噴墨印刷或者絲網(wǎng)印刷含有導(dǎo)電材料的糊膏隨后進(jìn)行平穩(wěn)退火，利用包括下面材料中的一種或者多種的導(dǎo)電材料鎳、銀、銅和/或錫或者這些材料的任何組合，填充所述至少一個(gè)鈍化層中的所述至少一個(gè)開口。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述晶片的所述第二表面(后側(cè))的接觸被如下實(shí)現(xiàn) -在所述至少一個(gè)鈍化層的頂部上沉積鋁層，以及 -將具有一系列熱針狀凸起的加熱部件按壓到所沉積的鋁層上從而局部地加熱所述鋁層直至它"燃燒"出貫穿所述鈍化層的路徑并且建立在所述鋁層和下面的晶片之間的電接觸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于-與所述加熱元件接觸的所述鋁層的局部溫度是大約650°C，以及 -在加熱期間，冷卻元件被置成與所述晶片的所述第一表面(光線 接收表面)接觸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述晶片的所述第二表面(后側(cè))的接觸被如下實(shí)現(xiàn)-在所述至少一個(gè)鈍化層的頂部上沉積鋁層，以及 -通過使用電磁輻射局部地加熱在所沉積的鋁層上的所述接觸部位從而允許鋁相"燃燒"而貫穿所述鈍化層并且在所述鋁層和下面的晶片之間建立電接觸。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于 -與所述加熱元件接觸的所述鋁層的局部溫度是大約650°C， -在加熱期間，冷卻元件被置成與所述晶片的所述第一表面(光線接收表面)接觸，以及-所述電磁輻射是紅外輻射或者激光束。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-14中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所 述半導(dǎo)體晶片是單晶或者多晶硅中的一種。
16. —種太陽電池，包括-具有一種導(dǎo)電類型(p-或者n-型)的硅半導(dǎo)體晶片(10)，所述 硅半導(dǎo)體晶片(10)具有至少一個(gè)薄擴(kuò)散層(11， 12)，所述薄擴(kuò)散 層(11， 12)具有另一種導(dǎo)電類型(n-或者p-型)，以及-在第一 (光線接收側(cè))或者第二 (后側(cè))表面中的至少一個(gè)上沉 積的至少一個(gè)表面鈍化層/膜(13， 14)，-與所述晶片(10， 11， 12)建立電接觸的在所述第一和第二表面 處的至少一個(gè)接觸部位點(diǎn)，以及-在所述晶片(10, 11， 12)的兩側(cè)上的至少一個(gè)電觸點(diǎn)(41， 42)，其特征在于-所述至少一個(gè)鈍化層(13， 14)被如下形成，即，在等離子體增 強(qiáng)化學(xué)氣相沉積腔室(PECVD腔室)中使用至少一種含有氫的前驅(qū)氣 體，隨后進(jìn)行平穩(wěn)退火從而通過氫原子的向內(nèi)擴(kuò)散而滿足所述硅半導(dǎo) 體晶片(19， 11， 12)的表面區(qū)域中的自由鍵的至少一部分。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽電池，其特征在于，所述半導(dǎo)體 晶片U0， 11, 12)的所述第一或者第二表面中的至少一個(gè)的表面鈍 化包括-1-150 nm厚的無定形硅膜(13)和10-200 nm厚的氮化硅膜(14)，以及-隨后在從大約350到大約55(TC的溫度范圍中退火從而將氫原子 引入所述晶片(10， 11， 12)的在所述沉積膜(13, 14)下面的表面 區(qū)域中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽電池，其特征在于 -所述無定形硅膜(13)具有大約10-100 nm的厚度， -所述氮化硅膜(14)具有大約70-100 nm的厚度，以及 -隨后的退火在大約500'C下執(zhí)行四分鐘從而在所述半導(dǎo)體晶片(10， 11， 12)的在所述沉積膜(13， 14)下面的所述表面區(qū)域中引 入大約10原子c/o的H。根據(jù)權(quán)利要求16-18中任何一項(xiàng)所述的太陽電池，其特征在 于，所述半導(dǎo)體晶片是單晶或者多晶太陽級(jí)硅中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于接觸含有一層或者多層溫度敏感鈍化層的太陽晶片的方法，其通過首先在鈍化層中產(chǎn)生局部開口并且然后利用導(dǎo)電材料填充該開口。以此方式，能夠避免在用于接觸含有一個(gè)或者多個(gè)鈍化層的太陽晶片的傳統(tǒng)方法中需要的相對(duì)的高溫度，并且因此在接觸期間和在解除期間之后保持新研制出來的溫度敏感鈍化層的優(yōu)良鈍化性質(zhì)。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK101421851SQ200780013215
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者埃里克·薩烏爾, 安德烈亞斯·本特森 申請(qǐng)人:可再生能源公司