專利名稱：用于硅太陽能電池的改善的金屬化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及太陽能電池制造領(lǐng)域，特別是，涉及用于硅太陽能電池的改善的金屬化方法。
背景技術(shù)：
為了從太陽能電池中汲取電流，必須對(duì)裝置(器件)的η型和P型材料兩者形成金屬接觸部。一種用于形成這些金屬接觸部的常用方法為金屬電鍍(金屬鍍覆)。對(duì)于形成金屬接觸部至太陽能電池，這是一種具有吸引力的方法，因?yàn)樗鼭撛诘牡统杀?，并且與用于大多數(shù)商業(yè)生產(chǎn)的硅太陽能電池的絲網(wǎng)印刷的銀相比它用于形成窄細(xì)。BP Solar在制造 Saturn硅太陽能電池時(shí)，成功地使用鎳并且然后是銅的無電電鍍(無電鍍敷，化學(xué)鍍)。金屬電鍍涉及從溶液中還原金屬離子以在太陽能電池上形成金屬沉積物。典型地，金屬沉積物形成在電池上的陰極區(qū)(即，存在電子源的位置)。在稱作無電電鍍的工藝中，該電子源可由鍍覆溶液(電鍍液)中的還原劑提供，或者在稱作“光引發(fā)鍍覆”(LIP)或光鍍覆的工藝中，當(dāng)太陽能電池暴露于光時(shí)，至少部分地由通過光伏效應(yīng)產(chǎn)生的電子提供。典型地，在通過介電層(二氧化硅或氮化硅)形成金屬化開口(例如凹槽)以暴露η型硅區(qū)域之前。利用激光劃線或其它圖案化技術(shù)(如光刻)可形成開口，并且可以涉及暴露在凹槽底部的硅的原位(in-situ)摻雜或后續(xù)的熔爐摻雜以在凹槽底部造成重?fù)诫s的硅區(qū)域。在凹槽底部的這種重?fù)诫s使得歐姆接觸在沉積金屬與硅之間形成。當(dāng)金屬電鍍時(shí)，圖案化的介電層(假定它具有足夠高的質(zhì)量)充當(dāng)用于金屬沉積的掩模，其中在理想情況下，金屬僅鍍覆至由圖案化過程所暴露的硅區(qū)域(例如，凹槽的底部)。然而，在商業(yè)生產(chǎn)中，考慮成本、簡單、產(chǎn)量以及避免高溫，這樣的介電層經(jīng)常不具有足夠好的質(zhì)量以充當(dāng)鍍覆掩模，在除了需要金屬接觸部之外的區(qū)域中導(dǎo)致不想要的局部化假性鍍覆的區(qū)域。例如，在使用氮化硅介電掩模層(屏蔽層)的硅太陽能電池的金屬電鍍(特別是其中該氮化硅以遠(yuǎn)程等離子體強(qiáng)化的化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積)中所遇到的常見問題是除了金屬沉積在凹槽中之外，還在介電層的上方形成假性不想要的金屬沉積物。該現(xiàn)象通常稱作“重影鍍覆(ghost plating)”。除了增加對(duì)于太陽能電池的有效遮蔽之外，“重影鍍覆”因?yàn)闀?huì)造成分流(尤其是當(dāng)金屬化工藝包括金屬燒結(jié)步驟以進(jìn)一步降低金屬接觸部的接觸電阻時(shí))也是不期望的。在某種程度上，“重影鍍覆”問題可以通過在沉積氮化硅層之前在擴(kuò)散的硅上生長薄(10-15nm) 二氧化硅層而被解決。雖然，該方法在去除“重影鍍覆”上可以是有效的，但是它具有許多缺點(diǎn)。首先，它典型地需要額外的高溫工藝，這對(duì)于許多低質(zhì)量的硅基板(襯底)是不期望的，因?yàn)楸┞队诟邷氐臅r(shí)間增加會(huì)降低載體壽命。此外，由于增加的晶片處理，所以它增加制造工藝的總成本。第二，它限制了來自氮化硅層的氫可被用來鈍化硅基板中缺陷的程度。后一點(diǎn)尤其與多晶晶片相關(guān)，多晶晶片由于晶片中晶粒邊界的存在而呈現(xiàn)出許多缺陷。由于其低價(jià)格，多晶質(zhì)晶片是常用的商業(yè)基板，因此該第二個(gè)限制是特別相關(guān)的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一個(gè)方面,本發(fā)明在于一種在娃太陽能電池的表面發(fā)射極(emitter)上形成接觸部(觸點(diǎn)，接觸)的方法，該方法包括η型擴(kuò)散表面以形成具有10-40Ω/□的薄層電阻(薄膜電阻，方塊電阻，片電阻， sheet resistance)的經(jīng)摻雜的發(fā)射極表面層；回蝕刻(回蝕刻刻，etching back)該發(fā)射極表面層以增加該發(fā)射極表面層的薄層電阻；以及選擇性鍍覆該表面可通過形成鍍覆掩模并且通過掩模鍍覆而實(shí)現(xiàn)選擇性鍍覆?？商鎿Q地，可通過形成比該表面的其余部分更高度摻雜的需要鍍覆的發(fā)射極表面區(qū)域，并且鍍覆該表面，由此在該更高度摻雜的區(qū)域上選擇地形成鍍覆，來實(shí)現(xiàn)該選擇性鍍覆。該回蝕刻步驟可以導(dǎo)致在100-150Ω/ □范圍內(nèi)的發(fā)射極表面層電阻率?？梢允褂迷跀U(kuò)散爐中的POCl3擴(kuò)散流程來實(shí)現(xiàn)該發(fā)射極摻雜步驟，并且在將晶片加載到擴(kuò)散爐中之前，該晶片被背對(duì)背地放置以使背表面的摻雜最小化。在一個(gè)實(shí)例中，重度前表面擴(kuò)散可以通過下述方式來實(shí)現(xiàn)⑴在890°C下進(jìn)行預(yù)氧化擴(kuò)散5分鐘；以及(ii)在POCl3存在下，在890°C下進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)散達(dá)30分鐘以在該前表面上達(dá)到 10-20 Ω/ □的薄層電阻。該擴(kuò)散源也可以為旋涂(旋轉(zhuǎn)涂布，spin-on)擴(kuò)散源。擴(kuò)散過程可以在該后表面上產(chǎn)生> 100Ω/ □的薄層電阻。優(yōu)選地，穿過該晶片的前表面進(jìn)行擴(kuò)散以實(shí)現(xiàn)薄層電阻變化< 10%的均勻擴(kuò)散。可以通過將經(jīng)擴(kuò)散的晶片浸入到蝕刻劑溶液中來實(shí)現(xiàn)回蝕工藝。也可僅通過將蝕刻劑噴涂在晶片表面上而非將晶片浸入液體中來完成回蝕刻工藝。一種合適的配置為在 20°C下進(jìn)行40秒的Trilogy蝕刻(126份硝酸、60份水和5份40% (w/v)氟化銨)?；匚g刻工藝也可通過在包括高錳酸鉀、水和HF的溶液中進(jìn)行蝕刻而實(shí)現(xiàn)。可替換地，也可以使用優(yōu)先蝕刻高度摻雜的η型硅而非輕度摻雜的硅的蝕刻溶液，諸如包括HF、硝酸和乙酸的硅蝕刻溶液的摩爾組合物。特別地，該蝕刻溶液可以包括I份HF、50份硝酸和100份乙酸?？赏ㄟ^形成鍍覆掩模并通過該掩模鍍覆而實(shí)現(xiàn)選擇性鍍覆?？商鎿Q地，可通過形成比該表面的其余部分更高度摻雜的需要鍍覆的表面區(qū)域，并且鍍覆該表面，由此在該更高度摻雜的區(qū)域上選擇地形成鍍覆，來實(shí)現(xiàn)該選擇性鍍覆。根據(jù)第二個(gè)方面，本發(fā)明在于一種制造硅太陽能電池的方法，包括i.進(jìn)行η型摻雜劑的前表面發(fā)射極擴(kuò)散以達(dá)到50-250歐姆/每平方的最終發(fā)射極薄層電阻率；
i i通過PECVD在該前表面上進(jìn)行介電沉積(電介質(zhì)沉積)，包括a.薄5_30nm氧化物的生長；b.抗反射涂層(ARC)和氫源的PECVD沉積；iii.利用招來絲網(wǎng)印刷(screen-print)后表面(非光接收表面)用于后接觸部 (rear contact),接著進(jìn)行燒制；iv.至少在該后接觸部燒制步驟(iii)之后，退火該硅以驅(qū)使氫從該氮化硅層進(jìn)入該娃中從而鈍化該娃;V.對(duì)該晶片頂表面進(jìn)行局部化的激光熔化以同時(shí)熔化并摻雜該硅的光接收表面， 在待形成前表面金屬接觸部的位置中產(chǎn)生該重度摻雜的η+區(qū)域，同時(shí)破壞上層的介電層以暴露該η+區(qū)域的經(jīng)摻雜的硅表面；vii在該激光摻雜的η+區(qū)域上方鍍覆鎳層。太陽能電池優(yōu)選由多晶硅制造。優(yōu)選地進(jìn)行η型摻雜劑的前表面發(fā)射極擴(kuò)散以達(dá)到80-160歐姆/每平方(名義上100歐姆/每平方)的最終發(fā)射極薄層電阻。該薄硅氧化物層優(yōu)選生長至10_20nm的厚度并且可在帶式或管式爐中熱生長?？商鎿Q地，該薄硅氧化物層可以通過PECVD生長。ARC和氫來源可以包括一或多層的氮化硅(SiNx)、氧化鋁(Al2Ox)、氧化鈦(TiO2) 或其它具有類似合適性質(zhì)的材料。特別是，該材料應(yīng)該具有類似于SiNx的折射率(空氣中大約2. O)，而且在整個(gè)沉積過程中可同時(shí)含有顯著量的氫從而能夠在后續(xù)退火期間提供原子氫來源(雖然利用多個(gè)具有不同特性的層以實(shí)現(xiàn)組合的需求可以達(dá)成這個(gè)目的)。以這種方式，薄氧化物可提供表面鈍化(與整個(gè)退火過程中的H+—起)并且保護(hù)免于重影鍍覆并減少激光摻雜期間的激光損害，同時(shí)上覆蓋層可提供抗反射的光學(xué)需求和用于退火的氫來源。ARC的光學(xué)厚度必須有效地為陽光中主要光顏色波長(其為約600nm(在空氣中)) 的四分之一。所以，就不同材料而言，產(chǎn)物的折射率和層厚度必須相同。然而，要變成良好的單一層ARC，折射率必須為約2. O (介于硅與空氣之間)，在該情況中厚度必須為約75nm。 這可以應(yīng)用于所有提及的材料(SiNx、Al2Ox和TiO2，其均可以以約2的折射率沉積)。ARC層或多層優(yōu)選地具有65_75nm的厚度并且可以為單一富含氫的層?？商鎿Q地， ARC層可包括如下的至少兩層i. 80-120埃的富氫材料；ii 折射率 2. 0-2. I 的 550-650 埃(angstroms)的材料；ARC優(yōu)選地包括氮化硅?？稍?50至720°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行退火O. 5至20分鐘。優(yōu)選地，可在350至 500°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行退火5至20分鐘或在500至720°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行退火O. 5 至8分鐘，并且特別地可以在380至420°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行退火8至12分鐘。可以在待形成前表面金屬接觸部的位置中進(jìn)行該硅的激光摻雜以達(dá)到O. I至12 微米范圍的結(jié)深度(junction depth),優(yōu)選地在范圍I至5微米內(nèi)的結(jié)深度。在待形成前表面金屬接觸部的位置中，在該硅的熔化和/或蒸發(fā)之后，該硅的激光摻雜可以導(dǎo)致在該形成的η+區(qū)域中的局部化薄層電阻率在O. 2至200歐姆/每平方的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選地在 I至40歐姆/每平方的范圍內(nèi)。
鍍覆至該η+區(qū)域的鎳可以在150-500°C下燒結(jié)達(dá)O. 2至20分鐘，并且優(yōu)選地在 350-400°C下達(dá)1-3分鐘。鍍覆至該η+區(qū)域的鎳也可以在350至720°C下燒結(jié)達(dá)O. 5至20 分鐘，并且優(yōu)選地在350至500°C下達(dá)5至20分鐘或在500至720°C下達(dá)O. 5至8分鐘并且并入退火步驟以鈍化硅。特別是，鎳可在380-420°C下燒結(jié)達(dá)8至12分鐘，同時(shí)并入該退火步驟以鈍化該硅。該持續(xù)時(shí)間比激光摻雜太陽能電池中公認(rèn)為對(duì)于鎳燒結(jié)最佳化的時(shí)間要長，因此將會(huì)導(dǎo)致鎳進(jìn)一步滲透到η+激光摻雜的硅中且潛在地至結(jié)區(qū)域，其中會(huì)造成裝置的電氣性能的劣化。為避免這個(gè)情況，優(yōu)選地以在η+激光摻雜的硅與P型晶片之間的結(jié)較深的方式完成激光摻雜，諸如可以利用較長期保持硅熔融的激光(諸如cw激光)來實(shí)現(xiàn)。特別是，結(jié)必須為至少2微米深并且優(yōu)選地在4至10微米的范圍內(nèi)以適應(yīng)這些組合的退火/燒結(jié)條件。后絲網(wǎng)印刷的接觸部的燒制可在帶式爐中進(jìn)行且可在650-1，000°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。后絲網(wǎng)印刷的接觸部的燒制優(yōu)選地將在800-880°C下進(jìn)行。該太陽能電池優(yōu)選形成在P型晶片上，并且在進(jìn)行該前表面發(fā)射極擴(kuò)散之前，在該P(yáng)型晶片的前(或光接收)表面上進(jìn)行各向同性織構(gòu)化(Isotropic texturing)步驟。優(yōu)選地，在發(fā)射極擴(kuò)散步驟之后，存在進(jìn)行從前表面去除后表面蝕刻/邊緣結(jié)隔離(絕緣)/psg的步驟。在該激光摻雜步驟之前，在該氧化物和氮化硅層上方的頂表面上形成含摻雜劑來源?？商鎿Q地，摻雜劑來源可以在該激光摻雜步驟期間被供應(yīng)至該氧化物和氮化硅層上方的頂表面。摻雜劑來源優(yōu)選地包括磷來源。該摻雜劑來源在激光摻雜步驟期間以氣態(tài)或液態(tài)被供應(yīng)至該頂表面。在一個(gè)實(shí)施方式中，該摻雜劑來源可以以液體射流(liquid jet)被供應(yīng)至該氧化物和氮化硅層上方的頂表面，激光束在該激光摻雜步驟期間通過該液體射流被引導(dǎo)到該頂表面上。該液體射流可以由噴嘴單元產(chǎn)生,激光束耦合入該液體射流，使得該激光束可通過該液體射流內(nèi)部的全內(nèi)反射而被導(dǎo)引朝向目標(biāo)(靶)。該液體射流可以包括磷酸。在激光摻雜步驟之后，優(yōu)選地進(jìn)行稀釋的HF浸潰以去除重度磷摻雜的硅上的任何氧化物或其它表面層?？蛇M(jìn)行對(duì)于前表面接觸部的激光摻雜η+區(qū)域上方的鎳鍍覆以提供在O. 01微米至 10微米范圍內(nèi)，但是優(yōu)選地在O. I至I微米范圍內(nèi)厚度的鎳。銅和錫(或銀)的鍍層可形成在鎳上方。銅和錫(或銀)層可鍍覆在鎳鍍層上方至在I微米至25微米范圍內(nèi)，但是優(yōu)選在 5至15微米(名義上8微米)范圍內(nèi)的厚度。薄銀層然后可被鍍覆于其它金屬層上方以覆蓋并保護(hù)銅和錫層。銀鍍覆(鍍層)的厚度范圍可以為O. 005微米至I微米，但是優(yōu)選地為O. 01至O. I微米(注意，銅和/或錫可被除去并且被銀層取代，該銀層與它取代的銅和 /或錫層的尺寸相同)。


現(xiàn)在將參照附圖通過舉例來描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中圖I示出了在電池的金屬電鍍期間沉積在氮化硅表面上的假性不想要金屬形成的工藝的流程圖2示出了本發(fā)明的優(yōu)選配置的工藝的流程圖，其消除了在電池的金屬電鍍期間在氮化硅表面上的假性不想要的鍍覆(鍍層)的沉積；圖3比較了淺的、輕度擴(kuò)散的發(fā)射極的摻雜分布(來自圖I中描述的工藝)與通過較深、更重度擴(kuò)散的發(fā)射極而獲得的摻雜分布(來自圖2中描繪的工藝)；圖4是示出了用來形成選擇性發(fā)射極電池結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的可替換實(shí)施方式的流程圖；圖5示出了具有選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)和金屬接觸部的太陽能電池，在激光摻雜金屬接觸部下方的重度摻雜區(qū)域之后，該金屬接觸部以自對(duì)準(zhǔn)方法形成。該太陽能電池的制造也可并入此處描述的改善的激光操作方法中的一種；圖6示意性地示出了當(dāng)用于加工目標(biāo)表面時(shí)激光和液體射流的配置(布置)；以及圖7示意性地示出了在氣態(tài)環(huán)境中操作激光以加熱目標(biāo)從而加工目標(biāo)表面。
具體實(shí)施例方式為了制造可以呈現(xiàn)比目前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的絲網(wǎng)印刷電池更高效率但每單位面積成本卻相當(dāng)?shù)墓杼柲茈姵兀呀?jīng)開發(fā)了這種方法。這些電池的特征在于淺的、輕微摻雜的η型發(fā)射極，其改善了標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)絲網(wǎng)印刷太陽能電池對(duì)于藍(lán)光的反應(yīng)(響應(yīng))。制造工藝100利用金屬電鍍以形成前金屬接觸部并受益于消除在金屬電鍍步驟期間發(fā)生的“重影鍍覆”的進(jìn)步。首先描述制造工藝100的步驟，然后與“重影鍍覆”的發(fā)生已經(jīng)消除的優(yōu)選配置200 的制造工藝(參見圖2)相比較。制造工藝100包括織構(gòu)化步驟(texturing step) 105,其涉及在晶片表面上形成紋理(texture)以減少表面反射并增強(qiáng)電池內(nèi)部的光捕獲。典型地，堿性織構(gòu)化用于單晶晶片而酸織構(gòu)化用于多晶晶片。在織構(gòu)化以后，在步驟110中晶片被清潔，然后浸入5%氫氟酸(HF)溶液中以去除任何可能在硅表面上已經(jīng)形成的天然氧化物。在步驟115中，諸如通過使用標(biāo)準(zhǔn)的POCl3熔爐擴(kuò)散或者來自旋涂(spin-on)或噴霧涂布(spray-on)的擴(kuò)散源(諸如磷酸)的擴(kuò)散使η型發(fā)射極形成在前表面上。為了使電池的藍(lán)光反應(yīng)最大化， 期望的是在發(fā)射極形成期間與絲網(wǎng)印刷電池相比，使更少的磷擴(kuò)散到硅的表面中以實(shí)現(xiàn) 100-150Ω/ □的薄層電阻。這樣的商業(yè)上的發(fā)射極擴(kuò)散工藝，盡管與絲網(wǎng)印刷電池相比具有非常更高的薄層電阻率，但是在擴(kuò)散溫度下磷在硅中的固溶度附近的表面磷摻雜濃度仍然與絲網(wǎng)印刷太陽能電池相似，諸如圖3中所示。雖然結(jié)深度顯著地較小。在擴(kuò)散之后，在步驟120中，電池然后浸入2. 5% HF溶液中以去除磷硅酸鹽玻璃 (PSG)或擴(kuò)散后依然留在表面上的摻雜劑來源。后表面然后在步驟125中被回蝕刻(etched back)以去除后表面上任何不想要的擴(kuò)散并且也可隔離(絕緣)在邊緣處的結(jié)。然后在步驟130中沉積氮化硅介電層。典型地，在工業(yè)環(huán)境中使用400°C的溫度的遠(yuǎn)程PECVD以產(chǎn)生厚度約75nm和折射率為約2. O的最終層而完成這種沉積。此外，為了用作用于電池的抗反射涂層，氮化硅也用來鈍化下方的硅，因而使得提供更高的電池電壓。在步驟135中，通過絲網(wǎng)印刷鋁糊劑在電池的后表面上形成后表面電極。該電池然后典型地在800°C溫度下在帶式爐中燒制少于I分鐘。這種燒制處理高于鋁/硅共晶溫度，因此造成鋁擴(kuò)散到熔融硅中以形成更重度摻雜的P+層，其可用作背表面領(lǐng)域。6/15 頁然后可以通過使用激光來同時(shí)刻劃和重度摻雜在前介電氮化硅層中的開口來形成前金屬接觸部。在步驟140中的該工藝被稱作激光摻雜，并且典型地通過在使用激光來刻劃開口之前，用含磷摻雜劑(例如磷酸)的表面層涂覆氮化硅表面來實(shí)現(xiàn)該工藝。在該工藝中，來自激光的熱局部地熔化硅并且使得磷原子在硅重新固化之前擴(kuò)散到硅中。使用該技術(shù)，典型地?fù)诫s成10-20Ω/ □薄層電阻的區(qū)域可以形成在凹槽的底部中，因此使得具有低接觸部電阻的歐姆接觸可以形成在硅與金屬之間。明顯地，同時(shí)的重度摻雜和刻劃也可以使用其它技術(shù)進(jìn)行，諸如液體化學(xué)加工 (LCP),如在[D. Kray 等人，Laser Chemical Processing (LCP)-Aversatile tool for microstructuring applications (用于微建構(gòu)應(yīng)用的多功能工具)，Appl. Phys. A. 93,
99-103(2008)]中所描述的。而且，等價(jià)的工藝涉及首先蝕刻或刻劃(劃線)氮化硅層中的開口，然后通過進(jìn)行額外的重?cái)U(kuò)散步驟而實(shí)現(xiàn)凹槽底部的重度摻雜，該重?cái)U(kuò)散步驟以氮化硅充電用于重?cái)U(kuò)散的掩模，該掩模使含磷摻雜原子正好限制在凹槽底部中暴露的區(qū)域。 BPSolar在他們的Saturn電池制造中使用后者的工藝，然而在該實(shí)例中，他們使用低壓CVD 而非更常用的PECVD工藝。該制造工藝的最后步驟145涉及使金屬鍍覆至凹槽底部的暴露區(qū)域。該鍍覆可使用無電鍍覆(化學(xué)鍍)、電鍍或光引發(fā)的金屬電鍍來實(shí)現(xiàn)?？梢允褂枚喾N不同金屬的組合， 但是從降低成本的觀點(diǎn)而言，最具吸引力的組合可能是使用鎳薄層來形成阻擋層，其中較厚的銅層被沉積以形成能夠?qū)㈦娏鲝奶柲茈姵財(cái)y帶至電器連接件的高度導(dǎo)電的指狀物。 優(yōu)選地，鎳層被燒結(jié)從而形成硅化鎳層，其進(jìn)一步減少金屬硅界面的接觸電阻。該燒結(jié)過程可以在鎳沉積步驟之后和銅沉積之前進(jìn)行，或是在銅沉積工藝之后進(jìn)行。使用制造工藝100所面臨的重大問題是對(duì)除了凹槽之外的氮化硅表面區(qū)域進(jìn)行假性不想要的金屬鍍覆。當(dāng)使用無電鍍覆或金屬電鍍步驟145中的LIP工藝時(shí)，可以觀察到這種假性鍍覆(spurious plating)。這種現(xiàn)象已經(jīng)被稱作“重影鍍覆”并且它是不期望的， 因?yàn)椴粌H可以增加遮蔽(由于不想要的金屬沉積物)，而且還可以增加可能的分流，在與形成硅化物相關(guān)的加熱期間，當(dāng)鎳可以滲透非凹槽區(qū)域的淺p-n結(jié)時(shí)可以發(fā)生所述分流?，F(xiàn)在描述一種新的方法，其可以改善“重影鍍覆”的問題，同時(shí)潛在性地避免對(duì)分別的邊緣結(jié)隔離(絕緣)工藝的需求，并且同時(shí)保持上述制造工藝100的所有其它有利方面。通過“重影鍍覆”的成因由于擴(kuò)散的硅中的高表面濃度的(含磷)摻雜劑(即，在工藝 100中的步驟110之后)的基本了解，使得其成為可能。PSG去除步驟115似乎不影響這種高濃度的含磷摻雜劑，因此，在缺少高質(zhì)量的介電掩模層的情形下，在金屬電鍍工藝期間造成不想要的或假性的金屬沉積。在本發(fā)明的優(yōu)選配置中已經(jīng)解決了該問題，其通過圖2中的制造工藝200來描述。制造工藝200基本上與工藝100相同，不同之處在于，步驟115和125分別被步驟 205和210代替。在步驟205中，磷擴(kuò)散工藝(含磷擴(kuò)散工藝)被改變以造成最后薄層電阻為10-40 Ω/ □的更深度摻雜的發(fā)射極頂表面層，而非在工藝100的步驟115中所形成的
100-150Ω/ □的發(fā)射極。這可以使用POCljr散流程，通過在將晶片裝載到擴(kuò)散爐中之前， 背對(duì)背地設(shè)置晶片以與晶片前表面相比，限制磷能夠到達(dá)晶片的后表面的量來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于旋涂(spin-on)擴(kuò)散來源，后表面天然地接收較少的磷，導(dǎo)致顯著較高的薄層電阻，以及與前表面相比較淺的結(jié)深度。使用POCl3擴(kuò)散流程的重前表面擴(kuò)散優(yōu)選地涉及
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⑴在890°C下的預(yù)氧化擴(kuò)散5分鐘(以形成其中P2O5摻雜劑可擴(kuò)散的基底層); 以及(ii)在P0C13#在下在890°C下30分鐘以在前表面上達(dá)到優(yōu)選的10-20Ω/ □的薄層電阻并且在后表面上達(dá)到典型地> 100Ω/ □的薄層電阻。優(yōu)選地，進(jìn)行在晶片的前表面上薄層電阻變化< 10%的均勻擴(kuò)散。該擴(kuò)散流程導(dǎo)致如圖3中所示的磷的摻雜分布，其中將它與使用工藝100的步驟115所獲得的較淺的分布比較。在步驟205的情況中，當(dāng)與步驟115的較淺擴(kuò)散所引起的 O. 3 μ m的結(jié)深度相比，結(jié)現(xiàn)在位于表面下方超過I. 5 μ m 處。然而，在兩種情況中，表面處的磷濃度系是相似的并且在IO26到IO2V3之間。在擴(kuò)散工藝中，當(dāng)摻雜劑濃度上升超過1025m_3，“彎折(扭折，kink) ’開始出現(xiàn)于摻雜分布中，而且當(dāng)表面濃度上升更高時(shí)，分布的尾巴更深地延伸進(jìn)入基板中。盡管恒定的擴(kuò)散時(shí)間和溫度，但這對(duì)應(yīng)于擴(kuò)散系數(shù)的明顯增加。這種現(xiàn)象也稱作“發(fā)射極(或磷)_推動(dòng)效應(yīng)(push effect)”。該效應(yīng)可被用來在晶片的前表面上獲得深的結(jié)，然而通過限制磷接近至后表面，則較淺的結(jié)可以形成在后表面上，可以通過僅將摻雜劑施加至前表面或者背對(duì)背地放置晶片及相鄰的晶片而限制磷接近后表面，由此保持硅內(nèi)部的磷濃度在足夠低的值以避免由“發(fā)射極推動(dòng)效應(yīng)”引起的增強(qiáng)的擴(kuò)散系數(shù)。在步驟210中，進(jìn)行回蝕刻工藝以從重度擴(kuò)散的硅表面去除表面層。如圖3中所示，該回蝕刻工藝可以最佳化使得最后薄層電阻為100-150 Ω/ □ ( S卩，如對(duì)于輕微摻雜的發(fā)射極所期望的)。然而，與由工藝100的擴(kuò)散步驟115所引起的摻雜劑分布不同，該回蝕刻表面的新?lián)诫s劑分布具有顯著較低的含磷摻雜劑的表面濃度(即，< IO2V3)。而且，回蝕刻工藝(步驟210)也蝕刻后表面以從該表面去除不想要的摻雜劑，并通過從后表面去除幾乎所有的這樣摻雜劑(這由于與前表面相較，比較淺的結(jié)所造成的)而實(shí)現(xiàn)邊緣隔離(絕緣)。進(jìn)行這些過程作為制造工藝100的步驟125的部分。在優(yōu)選的配置中，通過將經(jīng)擴(kuò)散的晶片浸入到20°C的Trilogy蝕刻劑(Trilogy etch) (126份硝酸、60份水和5份40 % (w/v)的氟化銨)達(dá)40秒而實(shí)現(xiàn)該回蝕刻工藝。經(jīng)引述的(100)娃的蝕刻速率為 150nm/min (K. R. Williams. “Etch Rates for Micromachining Processing-Part II (用于微機(jī)械加工的蝕刻速率-第 II 部)”, Journal of Microelectromechnical System(微機(jī)電系統(tǒng)期刊)，Vol. 12, No. 6, pp. 761-778, 2003)。 期望的是使用相對(duì)慢地蝕刻晶體硅的蝕刻溶液以確?；匚g刻工藝的正確計(jì)時(shí)是可能的。如果有必要的話，可通過在<20°C的溫度下進(jìn)行回蝕刻而進(jìn)一步降低蝕刻速率?？商鎿Q地，可在其它更慢地蝕刻硅的各向同性硅蝕刻溶液(諸如包括高錳酸鉀、 水和HF的溶液)中進(jìn)行回蝕刻。然而，雖然這使得蝕刻時(shí)間可以被更小心地控制，但是在世界上許多地方高錳酸鹽的丟棄可能會(huì)是成問題的。在另外的可替換配置中，可以使用比起輕度摻雜的硅更喜歡蝕刻高度摻雜η型硅的蝕刻溶液。例如，已知可以改變包括HF、硝酸和乙酸的硅蝕刻溶液的摩爾組合物來調(diào)整蝕刻速率以及對(duì)于摻雜劑水平的選擇性。授予Hwang等人的美國專利4，681，657描述了使用包括I份HF、50份硝酸和100份乙酸的這樣的溶液，其對(duì)于高度摻雜的硅的蝕刻速率比輕摻雜的硅快25倍。當(dāng)摻雜劑水平高于IO25HT3時(shí)，這種組合物的蝕刻速率顯示出急速增加。 此外，這種溶液對(duì)于高度摻雜的硅的蝕刻速率僅為44nm/min，使得回蝕刻工藝更容易控制。雖然使用這樣的選擇性蝕刻劑提供了更容易控制的回蝕刻，并且保證從避免鍍覆的區(qū)域中去除所有最重度摻雜的硅，然而這種途徑無法去除任何到晶片后表面中的不想要的磷擴(kuò)散，因此分別的邊緣結(jié)隔離工藝可能仍然是必要的?？商鎿Q地，回蝕刻工藝可以包括第一蝕刻步驟，其僅蝕刻輕度摻雜的(或未摻雜的)硅，而留下重度摻雜的前表面未接觸。 當(dāng)后表面摻雜已經(jīng)被去除時(shí)，則可以使用前述對(duì)于重度摻雜區(qū)域的優(yōu)先蝕刻以更可控制地回蝕刻前表面。堿性的各向異性蝕刻可用于第一蝕刻步驟中，因?yàn)橹囟葥诫s的區(qū)域在這些溶液中傾向于快速鈍化，所以受到保護(hù)而免于這些蝕刻劑的作用。在回蝕刻步驟210之后，進(jìn)行制造工藝100的剩余步驟，而在程序中所必要的不同僅在于，達(dá)到在工藝100中獲得的相同厚度氮化硅層所需的PECVD時(shí)間稍微增加。摻雜劑的表面濃度越低，如果它至少兩倍低于待被金屬化的激光摻雜(或其它)區(qū)域，則似乎減輕了對(duì)于用于LIP工藝的高質(zhì)量掩模層(屏蔽層)的需求，使得對(duì)于抗反射涂層以及鍍覆掩模兩者而言，使用氮化硅或其它合適的低成本抗反射涂層(諸如二氧化鈦)的標(biāo)準(zhǔn)PECVD是可行的。為了確保待鍍覆區(qū)域與避免鍍覆區(qū)域之間的磷表面濃度差異達(dá)到至少兩倍(且優(yōu)選地至少10倍)，比典型地形成于激光摻雜區(qū)域中的典型I微米結(jié)要深的結(jié)是期望的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)連續(xù)波激光對(duì)于實(shí)現(xiàn)這種的較深結(jié)同時(shí)仍保持非常高的磷濃度是特別有效的，其中顯示出I至20微米的范圍內(nèi)的深度。通過蝕刻除去更多的硅，這種較深的激光摻雜結(jié)因而使得更容易獲得在表面摻雜濃度上的更大變化，所以對(duì)于較輕摻雜的表面區(qū)域可以提供對(duì)抗假性鍍覆的更大的保護(hù)。此外，表面摻雜濃度的變化越大，可以忍受的掩模層的質(zhì)量越低， 使得在極端環(huán)境下，足夠的變化可加速對(duì)于重度摻雜的激光摻雜區(qū)域的局部化鍍覆而甚至無需任何用于輕度摻雜的區(qū)域的掩模層。在另一極端環(huán)境下，在足夠高質(zhì)量屏蔽層(諸如通過硅高溫?zé)嵫趸蚋邷谻VD(諸如氮化硅的高溫CVD)所提供的)的情況下，實(shí)際上在待被鍍覆的暴露區(qū)域與被遮住因而未被鍍覆的區(qū)域之間不需要濃度變化。對(duì)于給定的屏蔽層質(zhì)量，可用于減少所需要的表面濃度變化的另外因數(shù)(因素)是增加待鍍覆區(qū)域的表面粗糙度。這可作為激光摻雜工藝的部分或作為施用于暴露的待鍍覆硅表面的后續(xù)化學(xué)或機(jī)械工藝而完成。例如，在用于待鍍覆區(qū)域的激光摻雜工藝之后，如果結(jié)的深度足夠深，則織構(gòu)化溶液可被用來粗糙該表面以增強(qiáng)它相對(duì)于較平滑表面被鍍覆的能力以及改善后續(xù)金屬對(duì)該區(qū)域中的硅表面的粘附性。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，對(duì)于給定的抗反射涂層(表面介電)屏蔽質(zhì)量，存在許多可以用來實(shí)現(xiàn)所需要的表面摻雜濃度變化的方法，該表面摻雜濃度變化對(duì)于防止屏蔽區(qū)域被鍍覆同時(shí)確保未遮蔽區(qū)域在需要時(shí)被鍍覆是必須的。這樣的方法的另一實(shí)例是使發(fā)射極摻雜劑擴(kuò)散通過已經(jīng)圖案化的掩模，使得該屏蔽層(掩模層)限制磷滲透到這樣的區(qū)域內(nèi)的硅中，因而相對(duì)于待被金屬化的未遮蔽區(qū)域，減少了磷的量以及表面磷濃度兩者。在該通用方法的另一種實(shí)施方式中，在施加抗反射涂層之前，可以進(jìn)行對(duì)于待金屬化的區(qū)域(如激光摻雜或可替換的方法)的重度摻雜。在這種情況下，如果抗反射涂層的屏蔽能力的質(zhì)量過高，則將不會(huì)發(fā)生LIP鍍覆。然而，在使用較低屏蔽質(zhì)量的層(例如通常由低成本、高生產(chǎn)量商業(yè)過程所期待)的情況下，重度摻雜區(qū)域在LIP工藝期間被間歇地鍍覆，而表面摻雜濃度的變化使得具有較低表面濃度的區(qū)域不會(huì)發(fā)生假性鍍覆。當(dāng)優(yōu)先減少金屬/硅界面面積時(shí)，這樣的策略可以具有益處。如果期望的話，額外的鍍覆時(shí)間然后可用于加速在介電表面上的鍍覆以使局部化的鍍覆點(diǎn)可以接合在一起從而在重度摻雜的區(qū)域的上方產(chǎn)生連續(xù)的鍍覆金屬線。
在該通用方法的另一種實(shí)施方式中，用于鍍覆的優(yōu)選區(qū)域的導(dǎo)電性可以通過一些技術(shù)(而非通過使用諸如回蝕刻未被鍍覆的區(qū)域以減少它們的導(dǎo)電性的技術(shù))來增強(qiáng)。例如，待鍍覆的區(qū)域可被導(dǎo)電油墨或糊劑(其可包括一系列導(dǎo)電材料或顆粒，諸如高度摻雜的硅顆?；蛏踔两饘兕w粒)涂覆。這樣的印刷或經(jīng)沉積的層經(jīng)常需要熱處理以達(dá)到最佳的電氣性能，之后，它們的導(dǎo)電性超過半導(dǎo)體摻雜表面的其余部分的導(dǎo)電性，所以促進(jìn)了對(duì)于更為導(dǎo)電區(qū)域(不論具有或沒有屏蔽層)的選擇性鍍覆。在圖2中描述的優(yōu)選配置中，通過鎳的LIP進(jìn)行金屬電鍍步驟145，接著在350°C 下進(jìn)行鎳燒結(jié)步驟達(dá)5分鐘，然后進(jìn)行銅的最后LIP。在這些鍍覆操作中，晶片浸入分別包括鎳和銅離子來源的鍍覆溶液中。電池的后鋁表面電氣連接至包含被鍍覆金屬的單獨(dú)陽極。小心操作以確保光源與晶片之間的溶液深度限于< Icm以便減少在到達(dá)太陽能電池表面之前溶液所吸收的光量。金屬接觸部的經(jīng)鍍覆的銅表面然后優(yōu)選通過在浸入銀中的最后處理被保護(hù)以免于環(huán)境氧化?？商鎿Q地，無電鍍覆或電鍍，或電工藝和LIP工藝的組合可被用于形成金屬接觸部，而在氮化硅層上沒有任何可觀察的“重影鍍覆”。該方法的關(guān)鍵是在沉積氮化硅或其它商業(yè)上可行的抗反射層之前降低經(jīng)擴(kuò)散硅中摻雜劑的表面濃度。達(dá)到這種減少的摻雜劑表面濃度的可替換的方法涉及增加預(yù)氧化步驟的持續(xù)時(shí)間。較厚二氧化硅層導(dǎo)致緩慢降低磷摻雜劑進(jìn)入硅基板的速率，同時(shí)給予已經(jīng)擴(kuò)散到硅中的摻雜劑更多的時(shí)間以使其進(jìn)一步擴(kuò)散。本方法也可有利地用于制造不需要第二摻雜步驟的選擇性-發(fā)射極太陽能電池。 代替使用激光來同時(shí)在氮化硅層中刻劃開口且重度摻雜暴露于這些開口底部的硅，流體沉積裝置可被用來在來自制造工藝200的步驟205的重度摻雜前表面上首先印刷抗蝕劑圖案，因此保護(hù)這些區(qū)域免于步驟210中的回蝕刻工藝。然后在制造工藝200的步驟140中并非使用激光來形成穿過氮化硅層的開口，而是使用流體沉積裝置來蝕刻與硅的高度摻雜的區(qū)域?qū)R(對(duì)準(zhǔn))的氮化硅層中的開口。該制造工藝400示于4圖中。與工藝200僅有的不同為(i)插入步驟405，其涉及在步驟205中的回蝕刻工藝之前，在硅表面上沉積抗蝕劑圖案；以及(ii)用圖案化蝕刻步驟410代替激光摻雜步驟140?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述步驟 405 和 410。為了僅將來自步驟205的起始擴(kuò)散工藝的高度摻雜區(qū)域保留在將會(huì)形成前接觸部開口的區(qū)域中，抗蝕劑材料以對(duì)應(yīng)于開口圖案的圖案而沉積在高度摻雜的表面上?？刮g劑材料優(yōu)選為二氧化硅太陽能抗蝕劑材料，諸如如由Merck化學(xué)公司所提供的噴墨印刷isishape材料“SolarResisttm”,但是也可以使用其它旋涂玻璃(spin-on-glass)材料。優(yōu)選地使用“SolarResist”材料的優(yōu)點(diǎn)是它可在空氣中回火(tempered),所以不需要熱處理以便提供對(duì)于化學(xué)蝕刻劑的抗性。優(yōu)選地，經(jīng)沉積的“SolarResist”材料的厚度為 50_150nm,并且更優(yōu)選地 lOOnm?？商鎿Q地，也可以使用聚合物酸抗蝕劑材料(例如酚醛樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯等)，然而，這些抗蝕劑材料典型地需要用于固化聚合物的加熱步驟以及剝離工藝兩者。此外，它們具有在氮化硅沉積步驟之前將有機(jī)殘余物引入到表面上的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選地，在回蝕刻步驟210之后，通過將晶片浸入含有50%的7 I緩沖的氧化物蝕刻劑與50%的去離子水的溶液達(dá)2-4分鐘而去除“SolarResist”材料，其中實(shí)際時(shí)間根據(jù)經(jīng)沉積的抗蝕劑材料的最后厚度而不同?？商鎿Q地，抗蝕劑材料可以保留，并且雖然它會(huì)影響沉積在這些區(qū)域上的氮化硅的性質(zhì)，但是在圖案化蝕刻步驟410中它也可以有助于視覺上區(qū)分重度摻雜區(qū)域與輕微摻雜區(qū)域?？刮g劑材料的沉積優(yōu)選地使用使用氣溶膠式打印機(jī)(諸如由Optomec公司所提供的)來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)闅馊苣z粒子脫水，該沉積過程會(huì)造成溶劑含量非常低的沉積物，所以不需要額外的加熱工藝來除去溶劑。然而，明顯地，也可以使用其它沉積裝置(諸如噴墨打印機(jī))。優(yōu)選地，因?yàn)椴襟E210中的回蝕刻工藝將會(huì)在抗蝕劑的邊緣的下方造成一些底切蝕刻，所以抗蝕劑圖案使用比用于金屬接觸部的預(yù)期開口稍大的尺寸(例如，線寬)。然后在步驟410中，在氮化硅中蝕刻用于金屬化的開口的圖案。因?yàn)槌练e在重度摻雜的區(qū)域上方的氮化硅在視覺上是明顯的，而且利用集成在流體沉積裝置上的照相機(jī)可以容易地實(shí)現(xiàn)重度摻雜區(qū)域與蝕刻圖案之間的對(duì)準(zhǔn)，所以該蝕刻工藝可以容易地與重度摻雜的區(qū)域?qū)?zhǔn)。用于蝕刻開口(例如凹槽)進(jìn)入介電層的方法描述在 W0/2009/094711 “Method of Patterned Etching of Selected Material (所選材料的圖案化蝕刻的方法)”中，將其通過引用并入本文中。由此圖案化的凹槽然后可金屬化，如針對(duì)在制造工藝200中的步驟145所描述的。為了去除“重影鍍覆”而使“重影鍍覆”的存在最小化的可替換方法為利用金屬電鍍工藝的性質(zhì)以使假性鍍覆的可能性最小化。通過還原鍍覆溶液中的金屬離子而形成金屬沉積物由在硅表面處的電位所驅(qū)動(dòng)。雖然該電位很大程度上歸因于LIP中電池上的電化學(xué)電位，但是表面電位也取決于界面的性質(zhì)。電化學(xué)反應(yīng)的速率，諸如金屬離子在前表面的陰極區(qū)域處的還原，取決于反應(yīng)的過電位。存在許多過電位的來源，并且所有這些來源均有助于該陰極具有比驅(qū)動(dòng)還原反應(yīng)理論上所需的電位還要負(fù)的電位。(用于前接觸部凹槽中的金屬沉積)過電位的貢獻(xiàn)來源包括濃度和電阻因素。對(duì)于更重度摻雜的硅表面，這些過電位的來源減少。簡言之，由于增加的電流流動(dòng)，更重度摻雜硅區(qū)域中的較高濃度的電子導(dǎo)致減少的過電位。此外，更高度摻雜的區(qū)域提供了更多帶電荷的表面，該表面從鍍覆溶液中更強(qiáng)地吸引金屬離子，所以增加了還原反應(yīng)可發(fā)生的速率。已經(jīng)觀察到，如果凹槽底部的硅界面處的過電位降低，則“重影鍍覆”可以被最小化，并且在一些情況中甚至可以消除。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果金屬被沉積(例如通過絲網(wǎng)印刷)到凹槽的底部中使得界面更為導(dǎo)電，則在后續(xù)的金屬電鍍步驟期間未觀察到“重影鍍覆”。類似地，可以通過增加在凹槽底部的硅區(qū)域中的摻雜劑密度，而使得觀察到的“重影鍍覆”的量減少。這可以通過調(diào)整激光摻雜工藝的參數(shù)(諸如激光速度)以增加表面處的摻雜劑密度并減少界面硅的薄層電阻在制造工藝200中實(shí)現(xiàn)。使“重影鍍覆”最小化的該方法不限于LIP。根據(jù)鍍覆在具有特定摻雜特性的硅上的需要，無電鍍覆溶液典型地被最佳化。例如，螯合劑經(jīng)常被用于有效地控制金屬離子濃度使得鍍覆可以在P型和η型硅表面兩者上實(shí)現(xiàn)。明顯地，對(duì)于這些溶液的化學(xué)組成可進(jìn)一步最佳化以僅鍍覆在高度摻雜的η型表面上，因此使假性鍍覆最小化。因?yàn)橥ㄟ^以不加入更明顯增加的成本(關(guān)于材料和額外工藝)或造成電池性能的任何降低的方式解決“重影鍍覆”的問題，所以本發(fā)明的實(shí)施方式對(duì)于商業(yè)太陽能電池的制造提供了顯著的優(yōu)點(diǎn)，它使得低成本的金屬化流程可以用于新一代的太陽能電池，與呈現(xiàn)目前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的絲網(wǎng)印刷電池相比，該新一代的太陽能電池具有實(shí)現(xiàn)顯著更高的商業(yè)效率的潛力。多層ARC和熱失配校正下面描述了太陽能電池制造方法的實(shí)施方式，其利用充當(dāng)ARC的多層電介質(zhì)并實(shí)現(xiàn)熱失配校正且避免重影鍍覆以獲得高效率的商業(yè)太陽能電池，其中多層電介質(zhì)可在單一工藝中(使用設(shè)備中的單一件)沉積，或者可替換地通過簡單熱工藝形成第一層并且通過設(shè)備的單一件形成剩余的層。所采用的方法使用可在單一在線(同軸，in-line)PECVD,E-光束或?yàn)R射沉積工藝中沉積的雙層或三層ARC。該第一非常薄層為熱失配校正層并且僅需要足以為連續(xù)的厚度， 并且預(yù)期其在約50至300埃厚度的范圍內(nèi)。熱失配校正層的熱膨脹系數(shù)小于加工的硅半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)以確保當(dāng)在升高的溫度下時(shí)，半導(dǎo)體表面在壓縮下而非在拉伸下放置。這免除了熱膨脹失配，其會(huì)以其他方式在ARC與半導(dǎo)體材料之間形成，而且由于半導(dǎo)體表面在上層ARC所產(chǎn)生的張力下放置，所以它在升高的溫度下會(huì)導(dǎo)致缺陷的產(chǎn)生。重要地， 該第一層的厚度必須足夠薄以致不具有顯著的光學(xué)影響，并且避免在半導(dǎo)體材料的表面鈍化期間過度地阻礙氫從上方的氫來源穿過該第一層。第二層提供用于半導(dǎo)體材料的后續(xù)表面鈍化的氫來源。該層可不具有最佳的折射率來作為ARC，但是足夠薄以避免有害的效應(yīng) (例如，80-120埃的氮化硅、氧化鋁或氧化鈦)。第三且至今最厚的層為諸如氮化硅、氧化鋁或氧化鈦的材料，其以正確的厚度和折射率沉積以提供用于ARC所需要的抗反射光學(xué)性質(zhì)。在可替換的簡化配置中，第二層可以省略且第三層可被配置成提供用于后續(xù)鈍化步驟的氫來源。舉例而言，當(dāng)用于制造裝置的半導(dǎo)體材料為結(jié)晶硅時(shí)，該材料已知在表面處于張力下時(shí)容易保持缺陷，特別是在升高的溫度下。通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD) 沉積的氮化硅、氧化鋁或氧化鈦已知對(duì)于鈍化硅表面、塊體和晶粒邊界具有良好的效果，主要是由于在沉積氮化硅中存在的高濃度氫原子，其能夠系緊硅表面、缺陷或晶粒邊界處的懸掛鍵。所以，當(dāng)半導(dǎo)體為結(jié)晶硅時(shí)，厚度范圍為10-200埃的PECVD氮化硅的薄層是用于第二層的良好選擇。在該實(shí)例中第一層的良好選擇是二氧化硅(或氮氧化硅)，因?yàn)檫@些材料的熱膨脹系數(shù)小于硅，并且通過適當(dāng)?shù)馗淖儦怏w和它們的流速也可通過PECVD沉積。該層的厚度相當(dāng)重要。如果太厚，因?yàn)樗恼凵渎什皇峭耆剡m于ARC的需求，所以它會(huì)過度地降低整體ARC的光學(xué)性質(zhì)。如果太薄，該層就無法補(bǔ)償上面顯著較厚的ARC第三層在硅表面上產(chǎn)生的應(yīng)力。該第二層通常至少與第二層(如果它存在的話)一樣厚，但不必與第三層一樣厚。通過PECVD，可以按照分級(jí)的組成和折射率設(shè)計(jì)該層以進(jìn)一步有助于最佳化。一些氮?dú)獾陌沟趸杩梢詭缀踹_(dá)到低于I. 5至高于2的任何折射率。第三層的良好選擇是PECVD氮化硅，其可在與上兩層相同的設(shè)備和工藝中沉積。 它具有接近理想的折射率，同時(shí)選擇厚度以及前兩層的厚度以整體賦予最佳的抗反射性質(zhì)。該三層的典型厚度為i.第一層180埃，其中折射率為I. 5-1. 6 ；ii第二層100埃，其中折射率為2.0 ;及iii.第三層600埃，其中折射率為2. O。
該多層ARC的總反射與理想的SLARC幾乎相同，其中僅有約I %的反射増加。可替換地，第二和第三層可以結(jié)合成單ー的氮化硅層。在上述的實(shí)例中，氧化鋁或氧化鈦可以代替一或多層的氮化硅。舉例而言，并參考圖5，用于形成硅太陽能電池的合適太陽能電池制造順序如下I. p型晶片11的前(或光接收)表面的各向同性織構(gòu)化12 ；2. n型摻雜劑13的前表面發(fā)射極擴(kuò)散。使用管式或帶式爐使該發(fā)射極擴(kuò)散以達(dá)到 50-250歐姆/每平方的發(fā)射極薄電阻率。該發(fā)射極擴(kuò)散在完成時(shí)優(yōu)選地為80-160歐姆/ 每平方(估計(jì)100歐姆/每平方，但要注意的是，由于在加工期間發(fā)生的變化，諸如升高薄層電阻率的發(fā)射極表面的輕微回蝕刻，因此緊接著發(fā)射極擴(kuò)散之后的發(fā)射極薄層電阻率可能隨最后數(shù)值而變化)；3.從前表面的后表面蝕刻/邊緣結(jié)分離/psg去除；4.通過PECVD將ARC沉積在前表面上；a.通過帶式或管式爐生長的薄5-30nm熱氧化物。使用750-1050 °C (優(yōu)選地 900-950 0C )的氧化物生長溫度使該氧化物層優(yōu)選生長至10-20nm ；b. PECVD沉積氮化娃以實(shí)現(xiàn)氮化娃厚度65_75nm。SiNx層可為單一富含氫層或可包括如下的至少兩層(但可為了額外的功能性而更進(jìn)ー步細(xì)分)i.特別用于表面鈍化14的80-120埃(名義上100埃)的富含氫的氮化硅；ii. 550-650 埃、折射率 2. 0-2. I 的氮化硅 16 ；5.含用于后接觸部18的鋁的絲網(wǎng)印刷后(非光接收)表面，接著在650-1，000°C， 但優(yōu)選地在800-880°C下進(jìn)行帶式爐燒制以燒結(jié)后接觸部18并且通過形成鋁/硅合金和液相外延生長而形成背表面區(qū)域19 ；6.使含摻雜劑的層17( S卩，磷來源)形成在頂表面上；7.退火該電池以驅(qū)動(dòng)氫從氮化硅ARC進(jìn)入硅中從而鈍化該硅并修補(bǔ)以上步驟5中燒制所引起的損壞。常用的退火為400°C、10分鐘，然而有用的范圍為350至720°C和0. 5 至20分鐘。該步驟可在步驟6之后的任一階段進(jìn)行，而且可通過例如延長以下的鎳燒結(jié)步驟而實(shí)現(xiàn)；8.晶片頂表面的局部激光熔化以同時(shí)熔化和摻雜硅的光接收表面，產(chǎn)生重度摻雜的(n+)區(qū)域22從而用于形成自對(duì)準(zhǔn)的前表面金屬接觸部，同時(shí)毀壞上面的介電層以暴露為自對(duì)準(zhǔn)的金屬電鍍エ藝準(zhǔn)備的摻雜的硅表面。進(jìn)行硅的激光摻雜(使用外部施加的摻雜劑來源)以達(dá)到在范圍0. I至12微米，優(yōu)選地I至5微米中的結(jié)深度，其中在硅熔化和/ 或蒸發(fā)后的對(duì)應(yīng)局部薄層電阻在0. 2至200歐姆/每平方的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在I至40歐姆 /每平方的范圍內(nèi)；9.進(jìn)行稀釋的HF浸入以去除重度磷摻雜硅上的任何氧化物或其它表面層；10.將鎳層23鍍覆在用于前表面接觸部的激光摻雜的n+區(qū)域22的上方；進(jìn)行Ni 鍍覆以提供范圍為0. 01微米至10微米，但是優(yōu)選地0. I至I微米的Ni厚度；11.燒結(jié)鎳23。在150-500°C，優(yōu)選地在350-400°C范圍內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)步驟0. 2至20 分鐘，優(yōu)選地1-3分鐘。該步驟可以延長以同時(shí)提供退火步驟7 ；12.在鎳23上方鍍覆銅24和錫25 (或銀)層；13. Cu鍍覆激光摻雜線至范圍為I微米至25微米，但優(yōu)選地5至15微米(名義上
178微米)的厚度。14.薄銀鍍覆以蓋住且保護(hù)銅層。銀鍍覆形成厚度范圍為0.005微米至I微米，但優(yōu)選地0. 01至0. I微米的加蓋層(注意，Cu可以被除去且被Ag層代替，Ag層與被代替的 Cu層具有相同的尺寸)。以上順序?qū)τ诙嗑щ姵靥貏e有用，雖然它也可用于單晶電池，并且產(chǎn)生圖5的高性能太陽能電池結(jié)構(gòu)，該高性能太陽能電池結(jié)構(gòu)具有提供在金屬接觸部正下方的重度摻雜的硅的選擇性發(fā)射扱。受控的激光加熱方法可以與該制造順序一起使用以減少在接觸區(qū)域中缺陷的形成。通過獨(dú)特設(shè)計(jì)的激光Q-開關(guān)配置或通過具有適當(dāng)功率水平的掃描式連續(xù)波激光，可實(shí)現(xiàn)改善的加熱方法，以熔化硅持續(xù)適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時(shí)間從而加速摻雜劑混合，同時(shí)避免不必要的熔化區(qū)域的熱循環(huán)或摻雜硅的燒蝕。以傳統(tǒng)方式操作的Q-開關(guān)激光系統(tǒng)或直接施加的連續(xù)波激光不能以所需的方式加熱和熔化該硅。通過使氧化層保持足夠薄，使得不充當(dāng)嚴(yán)重的阻擋以致不便原子氫從上層氫來源層進(jìn)入硅中以鈍化晶粒邊界，與使用氧化物層相關(guān)的問題可很大程度上被克服。這種薄熱生長的氧化物通常不會(huì)與多晶片一起使用，因?yàn)樗鼘?duì)于原子H穿過以鈍化結(jié)晶缺陷和晶粒邊界會(huì)造成阻擋/延滯，然而，使用上述的順序，這種困難可以被克服。薄氧化物的使用在多晶硅中也很重要，可用于停止發(fā)射極金屬化步驟中的重影鍍覆，因?yàn)檫@種晶片通常具有不同類型的織構(gòu)化，其中這些織構(gòu)化在表面上含有利用氮化硅難以適當(dāng)?shù)赝扛驳目?，因而更傾向于重影鍍覆。熱氧化物的使用(正常上在900_980°C的范圍內(nèi)生長)通常被認(rèn)為是ー種性能降低的特征，因?yàn)樗茐牧硕嗑Ь墓栀|(zhì)量(對(duì)于單晶晶片就不是如此)。這個(gè)效應(yīng)在文獻(xiàn)中被很好地證明。在本發(fā)明順序中，改善氫鈍化的退火似乎可矯正由氧化物生長步驟中使用的高溫所引起的損害。激光摻雜エ藝用于硅晶片的激光摻雜エ藝涉及在n型或p型摻雜劑存在下，熔化晶片的局部化的表面區(qū)域，使得摻雜劑被并入熔化的區(qū)域中。參看圖5，這加速了含有重度摻雜區(qū)域22的選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的形成，該重度摻雜區(qū)域22自對(duì)準(zhǔn)于上層的金屬接觸部23，24，25。摻雜劑可被包括在表面介電層17內(nèi)，被當(dāng)作涂層施加在介電層(潛在性地也是抗反射涂層16) 的頂部上或介電層的下方，它們可以以未活化態(tài)存在于硅中，由此經(jīng)由熔化和再凍結(jié)エ藝它們可被吸收到硅結(jié)構(gòu)中(或活化)，或是當(dāng)硅被熔化時(shí)，它們可以氣態(tài)或液態(tài)形式被施加至該區(qū)域(參照下面圖6圖7中所描述的)。參看圖I的實(shí)例，使用激光摻雜以及在高度摻雜的激光熔化區(qū)域22上后續(xù)形成自對(duì)準(zhǔn)的金屬接觸部23，24，25，則硅表面涂覆有保護(hù)未熔化區(qū)域免于后續(xù)的金屬接觸部形成エ藝的介電層17,如Wenham和Green的美國專利 US6429037所教導(dǎo)的。激光摻雜エ藝自動(dòng)地毀壞激光摻雜區(qū)域中的上方介電層，因而暴露用于后續(xù)金屬接觸部形成的硅表面，這可在自對(duì)準(zhǔn)過程中(諸如經(jīng)由金屬電鍍)完成。ー個(gè)或多個(gè)介電層可包括抗反射涂層16、表面鈍化層14、摻雜劑來源17、用于表面和/或晶粒邊界和/或缺陷鈍化的氫來源(未圖示)，用于硅表面和/或鍍覆掩模的保護(hù)層(還未圖示)，或潛在地組合或單獨(dú)進(jìn)行這些功能中的ー個(gè)或多個(gè)的ー層或多層。摻雜劑來源也可并入硅本身中，而不是在分別的層或涂層中。換言之，激光可用來局部地熔化已經(jīng)含有摻雜劑的硅，使得熔化和再結(jié)凍エ藝引起自由摻雜劑(通常稱作間隙原子，其為不被正常地結(jié)合于硅晶格內(nèi)部的電氣非活化摻雜劑)被吸收到結(jié)晶硅結(jié)構(gòu)(晶格)中并且從原始位置重新分布。例如，當(dāng)n型摻雜劑在發(fā)射極形成步驟中被熱擴(kuò)散到硅的表面中吋，與真正變成電氣活性相比，更多的n型摻雜劑原子可擴(kuò)散到硅中。然后可使用激光熔化以使這些額外的摻雜劑原子可以重新分布它們自己并在硅內(nèi)部變成活性的以形成更重度摻雜的接觸區(qū)域。將會(huì)出現(xiàn)在硅內(nèi)部(例如在擴(kuò)散的n型發(fā)射極內(nèi)部)的非活化摻雜劑的數(shù)目通過完成擴(kuò)散的方式來決定。當(dāng)擴(kuò)散摻雜劑進(jìn)入表面時(shí)，在進(jìn)行加工過程的特定溫度下，經(jīng)常以試圖使摻雜劑(例如磷(P))的表面濃度保持在低于硅中摻雜劑的固溶度的方式完成，以避免包含太多的非活化摻雜劑。避免硅中過多摻雜劑原子的ー種方式為例如通過經(jīng)由ニ氧化硅層的擴(kuò)散(最一般的方法)，雖然另ー種非常普通的方法就是單純地減少摻雜劑來源的濃度。通過有意地使表面摻雜劑濃度(例如磷)高于硅中摻雜劑的固溶度，由此大量的非活化摻雜劑被并入表面中，這些非活化摻雜劑可以變成用于激光摻雜エ藝的摻雜劑的來源。典型地，發(fā)射極將形成為具有80-200歐姆/每平方范圍的薄層電阻率。通過并入大量的非活化摻雜劑，與未受激光處理的區(qū)域相比，受過激光處理的區(qū)域中的薄層電阻率至少降低了兩倍。例如，如果發(fā)射極形成為具有優(yōu)選的100歐姆/每平方的發(fā)射極薄層電阻率， 則這可以在被激光熔化的區(qū)域中造成下降至約30-40歐姆/每平方。這種程度的薄層電阻率對(duì)于良好的性能是足夠的，但是エ藝的最佳化可以提供甚至更好的結(jié)果。圖12示意性地示出了當(dāng)用于加工設(shè)置有介電表面層的基板時(shí)，激光和液體射流的配置。在該實(shí)例中，表面層不需要提供摻雜劑來源。如圖所示，發(fā)射激光束61的激光器 60通過噴嘴單元63中的有蓋窗(covered window)62而投射。液體射流64由噴嘴單元產(chǎn)生，激光束61耦合到其中，使得它可通過全內(nèi)反射而引導(dǎo)朝向目標(biāo)。通過端ロ 65提供將液體供應(yīng)至噴嘴単元63，然后液體被通過噴嘴孔66排出并朝向目標(biāo)投射液體。對(duì)窗62定向以接收軸向引導(dǎo)到液體射流64中的垂直激光束61。激光束61在進(jìn)入并穿過窗62之前由合適的透鏡67聚焦。以在20至500巴(bar)之間的壓力使液體經(jīng)由液體供應(yīng)端ロ 65被輸送至噴嘴單元63。液體可由儲(chǔ)庫72或其它合適的來源供應(yīng)，并經(jīng)供應(yīng)泵73在壓カ下泵送至噴嘴單元63。液體也可被加熱器74加熱，使得該液體射流的溫度可被控制。所生成的液體射流64可具有范圍大約20至100 ii m的直徑。顯不的液體射流66和激光束61朝向目標(biāo)，目標(biāo)為250 ii m的娃基板68,其中 30-80nm厚的氮化硅層表面層69覆蓋薄氧化物層70。如同傳統(tǒng)的激光摻雜方法，液體射流 64和激光束61被引導(dǎo)于表面層區(qū)域的上方。通過將磷酸加入到液體射流中，強(qiáng)烈的腐蝕作用將會(huì)發(fā)生于氮化娃層以及其中表面被激光束61加熱的下方的娃上,使表面層69非常清潔并精準(zhǔn)燒蝕，然而基板68的其它地方基本上是完整的。添加劑從ー或多個(gè)供應(yīng)箱75加入到液體射流64中，并經(jīng)由各自的泵76噴射到噴嘴單元63的入口 77中。然而，硅表面區(qū)域71的n型摻雜也可與氮化物的除去同時(shí)實(shí)施，氮化物的除去通過用于清潔的磷酸，或通過包括額外的摻雜添加剤(諸如P0C13、PC13、PC15或這些的混合物)而完成。P型摻雜也可通過選擇適當(dāng)?shù)膿诫s劑(例如硼)以類似的操作來完成。液體射流66和激光束61也可與包含在表面介電層17內(nèi)部的摻雜劑來源一起使用，與以涂層施加于介電層(潛在地也是抗反射涂層16)頂部或下方的來源一起使用，或者摻雜劑原子可以以非活化態(tài)存在于硅中，由此通過如上面參照其它激光系統(tǒng)所描述的熔化和再結(jié)凍過程，它們可被吸收到硅結(jié)構(gòu)中(或被活化)。也可在氣態(tài)環(huán)境中進(jìn)行激光操作以獲得摻雜的表面區(qū)域71而無需在液體射流中提供摻雜劑。參看圖13，在該實(shí)例中，激光器60發(fā)射激光束61，激光束61被導(dǎo)向穿過在含有目標(biāo)基板68的室81中的窗82。氣態(tài)的摻雜劑來源經(jīng)由控制閥84和端ロ 83從加壓儲(chǔ)存圓筒85供應(yīng)到室81中。氣體經(jīng)由排出端ロ 86和排出閥87而從室81排放至一次性通道 88。激光同前地掃描基板68的表面,熔化抗反射涂層69和一部分的下層表面，由此氣態(tài)摻雜劑被吸收到熔化的硅表面材料中以形成摻雜的表面層71。雖然上面描述了氣態(tài)環(huán)境的使用連同液體射流內(nèi)投射的激光束的使用，但是也可以同樣地使用氣態(tài)環(huán)境與未結(jié)合液體射流的上述任何其它激光配置。液體摻雜劑來源也可與任何經(jīng)描述的激光配置一起使用，而不是作為激光束穿過其而投射的液體射流。液體來源可被集中或流過摻雜的表面，或者可以作為指向激光加熱點(diǎn)而施加的射流。本領(lǐng)域技術(shù)任何將理解到，可以對(duì)如在具體實(shí)施方式
中示出的本發(fā)明進(jìn)行許多變化和/或修改，而不脫離如廣泛描述的本發(fā)明的范圍。所以，在各面向上本發(fā)明的實(shí)施方式要被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種在硅太陽能電池的表面發(fā)射極上形成接觸部的方法，所述方法包括表面的η型擴(kuò)散以形成具有10-40 Ω/ □的薄層電阻的摻雜發(fā)射極表面層；回蝕刻所述發(fā)射極表面層以增加所述發(fā)射極表面層的薄層電阻；以及選擇性鍍覆所述表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述回蝕刻步驟產(chǎn)生在100-150Ω/ □范圍內(nèi)的發(fā)射極表面層電阻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，所述發(fā)射極摻雜步驟使用在擴(kuò)散爐中的 POCl3擴(kuò)散流程來實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在將晶片裝載到擴(kuò)散爐中之前，背對(duì)背地設(shè)置所述晶片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，所述擴(kuò)散來源為旋涂擴(kuò)散來源。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，通過下述來實(shí)現(xiàn)重度前表面擴(kuò)散(i)在890°C下進(jìn)行預(yù)氧化擴(kuò)散達(dá)5分鐘；以及( )在POCl3存在下，在890°C下進(jìn)行另外的擴(kuò)散達(dá)30分鐘以在所述前表面上獲得 10-20 Ω/ □的薄層電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在后表面上獲得>100 Ω/□的薄層電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在所述晶片的前表面上進(jìn)行薄層電阻變化 < 10%的均勻擴(kuò)散。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述回蝕刻工藝通過在20°C下將經(jīng)擴(kuò)散的晶片浸入到Trilogy蝕刻劑(126份硝酸、60份水和5份40% (w/v)氟化銨)中達(dá)40秒來完成。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述回蝕刻工藝通過在包括高錳酸鉀、水和HF的溶液中進(jìn)行蝕刻來完成。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述回蝕刻工藝通過使用蝕刻溶液來完成，與輕度摻雜的硅相比，所述蝕刻溶液優(yōu)先蝕刻高度摻雜的η型硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述回蝕刻工藝通過使用包括HF、硝酸和乙酸的硅蝕刻溶液的摩爾組合物來完成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述蝕刻溶液包括I份HF、50份硝酸和100份乙酸。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述選擇性鍍覆通過形成鍍覆掩模和經(jīng)由所述掩模的鍍覆來完成。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述選擇性鍍覆通過下述來完成，產(chǎn)生比所述發(fā)射極表面的其余部分更高度摻雜的需要鍍覆的發(fā)射極表面區(qū)域，并且鍍覆所述發(fā)射極表面，由此在所述更高度摻雜的區(qū)域上選擇性地形成鍍覆。
16.一種制造硅太陽能電池的方法，包括i.進(jìn)行η型摻雜劑的前表面發(fā)射極擴(kuò)散以獲得50-250歐姆/每平方的最終發(fā)射極薄層電阻率； 通過PECVD在所述前表面上進(jìn)行介電沉積，包括a.薄5-30nm娃氧化物層的生長；b.抗反射涂層(ARC)的PECVD沉積，iii.用鋁絲網(wǎng)印刷后(非光接收)表面用于后接觸部，接著進(jìn)行燒制；iv.在所述后接觸部燒制步驟(iii)之后，退火所述硅以將氫從氮化硅層驅(qū)入所述硅中從而鈍化所述硅；V.在含摻雜劑來源的存在下對(duì)晶片頂表面進(jìn)行局部化的激光熔化以同時(shí)熔化并摻雜所述硅的光接收表面，在待形成前表面金屬接觸部的位置中產(chǎn)生重度摻雜的η+區(qū)域，同時(shí)破壞上覆的介電層以暴露所述η+區(qū)域的經(jīng)摻雜的硅表面； vii在所述激光摻雜的η+區(qū)域上方鍍覆鎳層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述太陽能電池由多晶硅制造。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中，進(jìn)行η型摻雜劑的前表面發(fā)射極擴(kuò)散以獲得80-160歐姆/每平方的最終發(fā)射極薄層電阻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求16、17或18所述的方法，其中，薄硅氧化物層生長至10-20nm的厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求16、17、18或19所述的方法，其中，薄硅氧化物層在帶式或管式爐中熱生長。
21.根據(jù)權(quán)利要求16、17、18或19所述的方法，其中，薄硅氧化物層通過PECVD來生長。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至21中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述ARC層具有65_75nm的厚度和2. 0-2. I的折射率。
23.根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述ARC層為單一富氫層。
24.根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述ARC層包括如下的至少兩層i. 80-120埃的富氫材料； 折射率2. 0-2. I的550-650埃的材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求16至24中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述ARC包括一層或多層的氮化硅、氧化鋁或氧化鈦或它們的組合。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述ARC包括一層或多層的氮化硅。
27.根據(jù)權(quán)利要求16至26中任一項(xiàng)所述的方法，其中，進(jìn)行在待形成前表面金屬接觸部的位置中所述硅的激光摻雜，以實(shí)現(xiàn)在范圍O. I至12微米內(nèi)的結(jié)深度。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，進(jìn)行在待形成前表面金屬接觸部的位置中所述硅的激光摻雜，以實(shí)現(xiàn)在范圍I至5微米內(nèi)的結(jié)深度。
29.根據(jù)權(quán)利要求16至28中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在待形成前表面金屬接觸部的位置中，在所述硅的熔化和/或蒸發(fā)之后，所述硅的激光摻雜導(dǎo)致在形成的η+區(qū)域中的局部化薄層電阻率在O. 2至200歐姆/每平方的范圍內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，在待形成前表面金屬接觸部的位置中，在所述硅的熔化和/或蒸發(fā)之后，所述硅的激光摻雜導(dǎo)致在形成的η+區(qū)域中的局部化薄層電阻率在I至40歐姆/每平方的范圍內(nèi)。
31.根據(jù)權(quán)利要求16至30中任一項(xiàng)所述的方法，其中，退火在范圍350至720°C內(nèi)的溫度下進(jìn)行O. 5至20分鐘。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，退火在350至500°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行5至20分鐘，或者在500至720°C范圍的溫度下進(jìn)行O. 5至8分鐘。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的方法，其中，退火在380至420°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行8至12分鐘。
34.根據(jù)權(quán)利要求16至33中任一項(xiàng)所述的方法，其中，鍍覆至所述η+區(qū)域的鎳在 150-500°C下燒結(jié)達(dá)O. 2至20分鐘。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，鍍覆至所述η+區(qū)域的鎳在350-400°C下燒結(jié)達(dá)1-3分鐘。
36.根據(jù)權(quán)利要求16至33中任一項(xiàng)所述的方法，其中，鍍覆至所述η+區(qū)域的鎳在350 至720°C下燒結(jié)達(dá)O. 5至20分鐘并且并入所述退火步驟以鈍化所述硅。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，鍍覆至所述η+區(qū)域的鎳在350至500°C下燒結(jié)達(dá)5至20分鐘或者在500至720°C下燒結(jié)達(dá)O. 5至8分鐘并且并入所述退火步驟以鈍化所述硅。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的方法，其中，鍍覆至所述η+區(qū)域的鎳在380-420°C下燒結(jié)達(dá)8至12分鐘并且并入所述退火步驟以鈍化所述硅。
39.根據(jù)權(quán)利要求16至38中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述激光熔化步驟被設(shè)置成將所述硅摻雜至大于2微米的深度。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，所述激光熔化步驟被設(shè)置成將所述硅摻雜至4 至10微米的深度。
41.根據(jù)權(quán)利要求16至40中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述后絲網(wǎng)印刷的接觸部的燒制在帶式爐中進(jìn)行。
42.根據(jù)權(quán)利要求16至41中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述后絲網(wǎng)印刷的接觸部的燒制在650-l，000°C下進(jìn)行。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述后絲網(wǎng)印刷的接觸部的燒制在800-880°C 下進(jìn)行。
44.根據(jù)權(quán)利要求16至43中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述太陽能電池形成在P型晶片上，并且在進(jìn)行所述前表面發(fā)射極擴(kuò)散之前，在所述P型晶片的前(或光接收)表面上進(jìn)行各向同性織構(gòu)化步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求16至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述激光摻雜步驟之前，在所述氧化物和氮化硅層上方的頂表面上形成含摻雜劑的來源。
46.根據(jù)權(quán)利要求16至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中，摻雜劑來源在所述激光摻雜步驟期間被供應(yīng)至所述氧化物和氮化硅層上方的頂表面。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述摻雜劑來源以氣態(tài)被供應(yīng)至所述頂表面。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述摻雜劑來源以液態(tài)被供應(yīng)至所述頂表面。
49.根據(jù)權(quán)利要求16至48中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述含摻雜劑層包括磷來源。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，所述摻雜劑來源作為液體射流被供應(yīng)至所述氧化物和氮化硅層上方的頂表面，激光束在所述激光摻雜步驟期間通過所述液體射流被引導(dǎo)到所述頂表面上。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中，所述液體射流由噴嘴單元產(chǎn)生，所述激光束耦合到所述噴嘴單元中，使得所述激光束可通過所述液體射流內(nèi)部的全內(nèi)反射而被引導(dǎo)朝向該目標(biāo)。
52.根據(jù)權(quán)利要求50或51所述的方法，其中，所述液體射流包括磷酸。
全文摘要
提供了一種在硅太陽能電池的表面發(fā)射極上形成接觸部的方法。在該方法中，進(jìn)行表面的n型擴(kuò)散以形成具有10-40Ω/ζ的薄層電阻的摻雜的發(fā)射極表面層。然后回蝕刻該發(fā)射極表面層以增加發(fā)射極表面層的薄層電阻。最后該表面被選擇性鍍覆。一種制造硅太陽能電池的方法包括進(jìn)行n型摻雜劑的前表面發(fā)射極擴(kuò)散，然后通過PECVD在前表面上進(jìn)行電介質(zhì)沉積。該電介質(zhì)沉積包括a.薄硅氧化物的生長；b.氮化硅的PECVD沉積以獲得氮化硅。然后該硅被退火以驅(qū)使氫從氮化硅層進(jìn)入硅中從而鈍化該硅。
文檔編號(hào)H01L21/306GK102612735SQ201080048559
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者妮科爾·比安卡·奎伯, 布迪·桑托索·特亞赫約諾, 斯圖爾特·羅斯·文哈姆, 艾利森·瓊·雷諾 申請(qǐng)人:新南創(chuàng)新私人有限公司