專利名稱：用于多晶硅發(fā)射極太陽能電池的簡化背觸點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池，并且更明確地，涉及用于多晶硅發(fā)射極太陽能電池的所 有背觸點(diǎn)。
背景技術(shù)：
在某些應(yīng)用中偏好使用叉合背接觸太陽能電池，因?yàn)槠涮峁└咝?> 20% )，并 且將電極置于背面，在此其不會阻斷光線。此種電池之一商業(yè)范例是SimPower公司提供的 A300電池。此電池的制造成本昂貴，因?yàn)樾枰S多構(gòu)圖步驟及兩次擴(kuò)散，以形成在該背側(cè)產(chǎn) 生n及p型區(qū)的擴(kuò)散。如在此所使用的，背側(cè)或背面等用語表示該太陽能電池與接收光線 以利用該太陽能電池轉(zhuǎn)換成電能的表面相對的表面的公知術(shù)語。因此，對于具有較少構(gòu)圖及擴(kuò)散步驟的工藝有興趣，特別是若可利用快速熱處理 而非擴(kuò)散管來完成熱步驟。較不偏好擴(kuò)散管，因?yàn)樵谳d入和載出時(shí)薄的電池容易斷裂，并且 工藝緩慢。已考慮過使用多晶硅發(fā)射極(polysilicon emitter,PE)結(jié)構(gòu)來除去該深擴(kuò)散。在 1980年代早期，該P(yáng)E電池表現(xiàn)為一平面型裝置，并且有與其相關(guān)的一些專利文獻(xiàn)。例如，美 國專利公開案第2006-0256728號描述一種結(jié)構(gòu)，其運(yùn)用二氧化硅隧道氧化物，需要兩個(gè)構(gòu) 圖步驟以形成n和p型摻雜層。因?yàn)槎趸璨⒎桥饠U(kuò)散的屏障，所以此結(jié)構(gòu)僅可使用直 接沉積(as-d印osited)層，而無高溫焙燒。這是一項(xiàng)缺點(diǎn)，因?yàn)橥ǔＰ枰簾齺斫档驮摱?晶硅的表面電阻至可接受程度。較早期的裝置包括美國專利No. 5，057，439，其描述一種與前述應(yīng)用類似的結(jié)構(gòu)， 但需使用一高溫步驟來穿隧該二氧化硅隧道層，因此形成一公知接合面。據(jù)此，仍需要一種形成太陽能電池的所有背觸點(diǎn)的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及太陽能電池的觸點(diǎn)及其制造方法。根據(jù)一個(gè)方案，根據(jù)本發(fā)明的叉合 背接觸(interdigitated back contact, IBC)電池設(shè)計(jì)僅需要一個(gè)構(gòu)圖步驟來形成該叉合 接合面(相對于其它設(shè)計(jì)的兩個(gè)步驟)。根據(jù)另一方案，該背觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括氮化硅或氮化的 隧道電介質(zhì)。其作用為一擴(kuò)散屏障，因此可在高溫工藝步驟期間維持該隧道電介質(zhì)的性質(zhì)， 并可避免硼擴(kuò)散通過該隧道電介質(zhì)。根據(jù)另一方案，形成這些背觸點(diǎn)的工藝不需要深的驅(qū) 入擴(kuò)散。在這些及其它方案的進(jìn)一步方案中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池包括一基 板，其具有一正面及一背面；一第一觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，連接至形成在該基板背面上的一第一組多晶硅區(qū)；一第二觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，連接至形成在該基板背面上的一第二組多晶硅區(qū)，該第一及第二多 晶硅區(qū)有相反的導(dǎo)電型；以及一隧道介電層，介于該第一及第二多晶硅區(qū)與該基板之間。在這些及其它方案的其它進(jìn)一步方案中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種制造一太陽 能電池的方法包括制備一基板，該基板具有一正面及一背面；在該基板的背面上沉積一 第一多晶硅層；在該基板的背面上沉積一第二多晶硅層，該第一及第二多晶硅層有相反的 導(dǎo)電型；以及執(zhí)行一退火，其使該第一及第二沉積多晶硅層在該基板的背面上形成各自的 第一及第二多晶硅區(qū)。


在參照附圖閱讀下述本發(fā)明的具體實(shí)施例的描述后，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說本發(fā) 明的這些及其它方案和特征結(jié)構(gòu)會變得顯而易見，其中圖1A和圖1B示出根據(jù)本發(fā)明具有背觸點(diǎn)的太陽能電池結(jié)構(gòu)的兩個(gè)實(shí)施例。圖1C示出可在圖1A和圖1B實(shí)施例內(nèi)完成的背面的金屬化的視圖。圖2A和圖2B分別示出圖1A和圖1B的結(jié)構(gòu)的工藝流程。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，提供這些附圖作為說明范例以使本領(lǐng)域技術(shù)人 員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。顯然，下面的附圖及實(shí)施例并無意將本發(fā)明范圍限制在單個(gè)實(shí)施例中， 而是借助互換某些或所有描述出或顯示出的組件，其它實(shí)施例是可能的。此外，當(dāng)可利用已 知部件部分或完全實(shí)施本發(fā)明的某些組件時(shí)，僅會描述此種已知部件對本發(fā)明的理解必要 的部分，并省略此種已知部件的其它部分的詳細(xì)描述，以避免混淆本發(fā)明。在本說明書中， 不應(yīng)將示出單個(gè)部件的實(shí)施例視為限制性；反之，本發(fā)明意欲包括包括多個(gè)相同部件的其 它實(shí)施例，反之亦然，除非在此以其它方式明確申明。此外，申請人不欲說明書或權(quán)利要求 范圍內(nèi)的任何用詞被歸類為具有罕見或特別含義，除非如此明確提出。另外，本發(fā)明包括在 此借助說明方式引用的已知部件的目前及未來的已知等效物。除了其它的之外，本發(fā)明認(rèn)定使用氮化硅或氮化的隧道電介質(zhì)作用為擴(kuò)散屏障， 從而可在高溫工藝步驟期間維持該隧道電介質(zhì)的性質(zhì)，并可避免硼擴(kuò)散通過該隧道電介 質(zhì)。此種技術(shù)的實(shí)施例在共同審查中的美國專利申請案(AM-13306)中描述，其內(nèi)容在此借 助引用其全文的方式并入本文中。圖1A和圖1B示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池的兩個(gè)實(shí)施例。圖1A的實(shí)施 例較簡單，但連接至該n型多晶硅的觸點(diǎn)需要相當(dāng)窄的線寬(假設(shè)基板102是n型硅；就p 型基板而言，該摻雜是相反的)。此實(shí)施例的工藝流程在圖2A示出。圖1B的實(shí)施例具有相 同數(shù)量的構(gòu)圖步驟，但使用一額外的回流退火，以能使用較寬觸點(diǎn)接線。此實(shí)施例的工藝流 程在圖2B中示出。圖1C示出從該模塊的背觸點(diǎn)表面的上方觀看的背觸點(diǎn)110接線，并示出連接至該 n型及p型多晶硅的這些接線110是如何叉合的。在此實(shí)施例中，這些觸點(diǎn)接線110相對于 該太陽能電池的最長尺寸縱向延伸，而n型及p型觸點(diǎn)彼此平行且交錯(cuò)延伸。如進(jìn)一步所 示，這些n型及P型觸點(diǎn)接線均連接至常見的各自總線結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員會通曉此類 觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，并在經(jīng)過本公開的教示之后會了解如何將其結(jié)合本發(fā)明實(shí)施。此外，圖1A和圖IB的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)可從下面的工藝流程描述而變得更加顯而易見。 參照圖2A和圖2B的工藝流程，在兩個(gè)實(shí)施例中，該電池的正面在步驟S202/S252 中被織構(gòu)化(textured)，并在步驟S204/S254中施加例如二氧化硅或隧道氧化物及多晶硅 的鈍化介電涂層112。此類鈍化方法在本領(lǐng)域中是公知的。一般接著添加例如78nm的四氮 化三硅的抗反射涂層(未示出)。 然后開始背面處理。在圖2A的實(shí)施例中，接下來在步驟S206形成隧道電介質(zhì)104。 因?yàn)橛柚古饠U(kuò)散，其包括一氮化層，通常是8-12埃厚?？墒褂迷S多制造此層的方法，例如 在制造MOS IC中制造這種層的方法。然后在步驟S208沉積一層ρ型多晶硅106。此層的 摻雜是約l-2xl019/Cm3的硼。該層106約500-2000埃厚。然后在步驟S210中，使用網(wǎng)印 或噴墨法，在接線中施加例如磷酸的η型磷摻雜涂料。這些區(qū)域的寬度必須小于少數(shù)載流 子的擴(kuò)散長度，其在1毫米等級。在步驟S212利用一 1000°C持續(xù)30秒等級的快速熱退火 來驅(qū)入磷，形成與P型摻雜區(qū)106叉合的η型摻雜區(qū)108。然后可在步驟S214中利用公知 方法構(gòu)圖并形成觸點(diǎn)110。圖2Β的實(shí)施例的工藝流程在步驟S256依循圖2Α實(shí)施例的流程，除了 η型多晶硅 108是在步驟S258使用例如與步驟S210中者類似的技術(shù)而沉積外。然后在步驟S260中 于該背面上施加具有硼摻雜質(zhì)的旋涂玻璃(Spin-OnglaSS，S0G)114。在步驟S262中于該ρ 型SOG內(nèi)開孔，其界定出將維持η型的區(qū)域108。在步驟S264中，該SOG在1000°C下退火 30秒以驅(qū)入硼，形成該ρ型摻雜的區(qū)域106?？扇绮襟ES266中所示選擇性使用一較低溫的 第二退火，以橫向流動該玻璃，而使其延伸超過該摻雜邊緣，以最小化短路(shorting)。實(shí) 際上，此退火在與該第一退火相同的系統(tǒng)中借助降低溫度來完成。最后，在步驟S268利用 公知方法構(gòu)圖并形成觸點(diǎn)110。雖然本發(fā)明已參考其較佳實(shí)施例具體描述，但可在不脫離本發(fā)明的精神及范圍下 在形式及細(xì)節(jié)上做改變及修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。所附權(quán)利要求意欲 包括此類改變及修改。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，包括一基板，其具有一正面及一背面；一第一觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，連接至形成在該基板背面上的一第一組多晶硅區(qū)； 一第二觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，連接至形成在該基板背面上的一第二組多晶硅區(qū)，該第一及第二多 晶硅區(qū)有相反的導(dǎo)電型；以及一隧道介電層，介于該第一及第二多晶硅區(qū)與該基板之間。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述隧道介電層包括一氮化物層。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述第一及第二觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)彼此叉合。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括形成在該基板的正面上的一鈍化電介質(zhì)。
5.一種制造一太陽能電池的方法，包括 制備一基板，該基板具有一正面及一背面； 在該基板的背面上沉積一第一多晶硅層；在該基板的背面上沉積一第二多晶硅層，該第一及第二多晶硅層具有相反的導(dǎo)電型；以及執(zhí)行一退火，其使該第一及第二沉積的多晶硅層在該基板的背面上形成各自的第一及 第二多晶硅區(qū)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括在執(zhí)行該退火步驟之前形成一隧道介電層，該隧道介電層介于該第一及第二多晶硅區(qū) 與該基板之間，其中該隧道介電層由阻斷從這些多晶硅區(qū)至該基板的擴(kuò)散的材料構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述隧道介電層包括一氮化物層。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述沉積該第一多晶硅層的步驟包括在該背面上沉 積一 P型多晶硅材料薄層，且其中沉積該第二多晶硅層的步驟包括在該第一多晶硅層上構(gòu) 圖n型多晶硅材料的接線。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述沉積該第一多晶硅層的步驟包括在該背面上構(gòu) 圖n型多晶硅材料的接線，且其中沉積該第二多晶硅層的步驟包括在該背面及該第一多晶 硅層上沉積一 P型多晶硅材料層，并且在該第二多晶硅層內(nèi)開孔，以暴露出該第一多晶硅 層。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述p型多晶硅材料包括一旋涂玻璃(S0G)。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述退火步驟包括一驅(qū)入退火，后接一回流退火。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述驅(qū)入退火和回流退火均使用相同退火執(zhí)行。
13.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括形成第一及第二觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，分別接觸該第一及第二多晶硅區(qū)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一及第二觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)彼此叉合地形成。
15.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括在該基板正面上形成一鈍化電介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及形成太陽能電池的觸點(diǎn)。根據(jù)一個(gè)方案，根據(jù)本發(fā)明的叉合背接觸(IBC)電池設(shè)計(jì)僅需要一個(gè)構(gòu)圖步驟來形成該叉合接合面(相對于其它設(shè)計(jì)的兩個(gè)步驟)。根據(jù)另一方案，該背觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括氮化硅或氮化的隧道電介質(zhì)。其作用為一擴(kuò)散屏障，因此可在高溫工藝步驟期間維持該隧道電介質(zhì)的性質(zhì)，并可避免硼擴(kuò)散通過該隧道電介質(zhì)。根據(jù)另一方案，形成這些背觸點(diǎn)的工藝不需要深的驅(qū)入擴(kuò)散。
文檔編號H01L31/042GK101999175SQ200980112596
公開日2011年3月30日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者徐力, 皮特·G·博登 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司