專利名稱：擴(kuò)散和離子注入混合工藝形成的選擇發(fā)射極太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過擴(kuò)散和離子注入混合工藝形成的選擇發(fā)射極太陽(yáng)能電池及其制造方法，擴(kuò)散和離子注入混合工藝僅需一次高溫退火以形成選擇發(fā)射極太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
在基本設(shè)計(jì)中，太陽(yáng)能電池由半導(dǎo)體基底制成，半導(dǎo)體基底吸收光子的能量并通過光電效應(yīng)產(chǎn)生電流。當(dāng)光子進(jìn)入基底時(shí)，能量被吸收，原來處于束縛狀態(tài)的電子被釋放，被釋放的電子和原來被占據(jù)的空穴稱為電荷載體?；淄ǔＳ胮_型和n-型雜質(zhì)摻雜，以在太陽(yáng)能電池內(nèi)形成電場(chǎng),稱為p-n結(jié)。為了利用自由電荷載體產(chǎn)生電流，在P-n結(jié)處被電場(chǎng)分離之前，電子和空穴不能結(jié)合，未結(jié)合的電荷載體可用來為負(fù)荷提供電能。常見的太陽(yáng)能電池的制造方法包括:提供一個(gè)基底，基底經(jīng)摻雜具有P-型電導(dǎo)率。n-型摻雜劑被引入基底的前面，在P-型基極層的頂部形成n-型發(fā)射層。隨后，在發(fā)射層的前面和基極層的后面形成觸點(diǎn)，以便形成電連接。自由電子被前面觸點(diǎn)收集，空穴被后面觸點(diǎn)收集。因?yàn)榍懊嬗|點(diǎn)阻擋了一部分入射光，所以最好不要用觸點(diǎn)材料覆蓋過多的發(fā)射層的前面。相反地，現(xiàn)有技術(shù)包括形成點(diǎn)觸點(diǎn)、線觸點(diǎn)和柵格觸點(diǎn)。一些形成觸點(diǎn)的廉價(jià)方法，如絲網(wǎng)印刷，可能要求重度摻雜發(fā)射層，以減小前面觸點(diǎn)與下層發(fā)射層之間的接觸電阻。但是，重度摻雜會(huì)導(dǎo)致電荷載體在發(fā)射層和發(fā)射層表面結(jié)合增加，使得太陽(yáng)能電池整體效率降低。為了克服此缺陷，使用了各種技術(shù)來形成前面觸點(diǎn)下層重度摻雜，前面觸點(diǎn)之間的裸露區(qū)輕度摻雜的發(fā)射層，稱為選擇發(fā)射極。但是，現(xiàn)有技術(shù)存在一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn):如制造過程中需要額外步驟，使用壽命下降和穩(wěn)定性變差，以及與高價(jià)制造過程不兼容。因此，確有必要提供一種選擇發(fā)射極太陽(yáng)能電池及其制造方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷和不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種通過離子注入和擴(kuò)散混合工藝形成的選擇發(fā)射極太陽(yáng)能電池及其制造方法，本發(fā)明的實(shí)施方式克服了現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)缺陷。本發(fā)明的實(shí)施方式具有若干優(yōu)點(diǎn)，如減少太陽(yáng)能電池的制造時(shí)間和成本。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，太陽(yáng)能電池包括具有P-型基極層的硅基底。太陽(yáng)能電池包括形成于P-型基極層上的n-型選擇發(fā)射層，選擇發(fā)射層具有一個(gè)或多個(gè)含有已注入摻雜劑的第一摻雜區(qū)和一個(gè)或多個(gè)含有已擴(kuò)散摻雜劑的第二摻雜區(qū)，一個(gè)或多個(gè)第一摻雜區(qū)的摻雜度高于一個(gè)或多個(gè)第二摻雜區(qū)的摻雜度。太陽(yáng)能電池還包括位于P-型基極層與選擇發(fā)射層界面的P-n結(jié)，p-n結(jié)和選擇發(fā)射層在一次退火循環(huán)中形成。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，太陽(yáng)能電池包括一個(gè)具有硼摻雜P-型基極層的單晶硅基底。太陽(yáng)能電池包括通過擴(kuò)散和離子注入混合工藝形成的位于P-型基極層的前面上的磷摻雜選擇發(fā)射層，選擇發(fā)射層包括通過離子注入形成的一個(gè)或多個(gè)第一摻雜區(qū)和通過三氯氧化磷(POCI3)擴(kuò)散形成的一個(gè)或多個(gè)第二摻雜區(qū)。由于離子注入步驟中的額外摻雜劑，一個(gè)或多個(gè)第一摻雜區(qū)的摻雜度高于一個(gè)或多個(gè)第二摻雜區(qū)的摻雜度。太陽(yáng)能電池還包括位于P-型基極層的前面與選擇發(fā)射層的后面的界面上的p-n結(jié)，P-n結(jié)在硅基底進(jìn)行一次退火循環(huán)中形成。選擇發(fā)射層的前面上形成有減反射層，如氮化硅、氧化鋁、氧化鈦、氟化鎂、硫化鋅或其組合。減反射層的前面絲網(wǎng)印刷一個(gè)或多個(gè)銀前面觸點(diǎn)，P-型基極層的后面絲網(wǎng)印刷一個(gè)或多個(gè)鋁后面觸點(diǎn)。通過液相外延再生，在P-型基極層的后面與一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)的界面上形成鋁摻雜P+硅后面場(chǎng)層。一個(gè)或多個(gè)前面與選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)重度摻雜的第一摻雜區(qū)對(duì)齊，以減小接觸電阻。一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)通過減反射層與選擇發(fā)射層的第一摻雜區(qū)電連接，一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)與招摻雜P+娃后面場(chǎng)層電連接。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種具有通過離子注入和擴(kuò)散混合工藝形成的選擇發(fā)射極的太陽(yáng)能電池的制造方法。太陽(yáng)能電池的制造方法包括:提供一個(gè)包括硼摻雜基極層的基底；通過離子注入將磷摻雜劑引入硼摻雜基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)；基底隨后在爐中進(jìn)行一次高溫退火循環(huán)，在一次退火循環(huán)過程中，將額外的POCI3液態(tài)摻雜劑引入爐中并擴(kuò)散進(jìn)入基極層的前面。引入的用于擴(kuò)散的POCI3能消除鐵污染導(dǎo)致的選擇發(fā)射極太陽(yáng)能電池的壽命下降和不穩(wěn)定?；鶚O層的前面形成選擇發(fā)射層，使得位于基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)上的一個(gè)或多個(gè)選擇發(fā)射層的選擇區(qū)的摻雜度高于選擇發(fā)射層其余部分的摻雜度。退火循環(huán)可以修復(fù)注入損傷、激活磷摻雜劑，以及驅(qū)使磷摻雜劑進(jìn)入理想的結(jié)深。本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法還包括，在選擇發(fā)射層的前面上沉積非晶氮化硅層，形成減反射層。非晶氮化硅減反射層的前面絲網(wǎng)印刷一個(gè)或多個(gè)銀前面觸點(diǎn)，一個(gè)或多個(gè)銀前面觸點(diǎn)與選擇發(fā)射層重度摻雜的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)對(duì)齊。非晶氮化硅層上也絲網(wǎng)印刷有一個(gè)或多個(gè)銀前面連接，如可焊接墊片或母線?；鶚O層的后面上絲網(wǎng)印刷有一個(gè)或多個(gè)銀-鋁連接(如可焊接墊片或母線)和一個(gè)或多個(gè)鋁后面觸點(diǎn)。前面和后面觸點(diǎn)、前面和后面連接在帶式爐中共燒，通過燒透減反射層形成前面和后面觸點(diǎn)、前面和后面連接。一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)通過非晶氮化硅減反射層與選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)電連接。在前面觸點(diǎn)和后面觸點(diǎn)共燒期間，通過液相外延再生在基極層的后面與一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)的界面上形成鋁摻雜P+硅后面場(chǎng)層，一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)與后面場(chǎng)層電連接。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種具有通過離子注入和擴(kuò)散混合工藝形成的選擇發(fā)射極的太陽(yáng)能電池的制造方法。太陽(yáng)能電池的制造方法包括:提供一個(gè)包括P-型硅的硅基底；對(duì)基底進(jìn)行退火處理，退火處理包括:在爐中將基底加熱至一個(gè)較高溫度以使n-型摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基底的前面，形成中間均勻發(fā)射層，以及在中間均勻發(fā)射層的前面形成玻璃層。在擴(kuò)散退火過程中，爐中引入n-型摻雜劑?；纂S后從爐中移走，玻璃層從中間均勻發(fā)射層的前面移除。通過離子注入，將額外n-型摻雜劑引入中間均勻發(fā)射層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)?；走M(jìn)行退火處理，退火處理包括:將爐中的基底加入至一個(gè)較低的溫度以修復(fù)注入損傷，激活已注入的額外n-型摻雜劑，驅(qū)使已注入的額外n-型摻雜劑至理想的結(jié)深，以及使中間均勻發(fā)射層轉(zhuǎn)變成選擇發(fā)射層。中間均勻發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)定義了選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)，選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)的摻雜度高于選擇發(fā)射層其余部分的摻雜度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種具有通過離子注入和擴(kuò)散混合工藝形成的選擇發(fā)射極的太陽(yáng)能電池的制造方法。太陽(yáng)能電池的制造方法包括:提供一個(gè)包括基極層的基底；通過離子注入，將摻雜劑引入基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)；對(duì)基底進(jìn)行退火處理，退火處理包括；將爐中的基底加熱至一個(gè)溫度，使額外的摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基極層的前面，在基極層的前面上形成選擇發(fā)射層。在退火處理期間，將額外摻雜劑引入爐中?；鶚O層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)定義了選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)，選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)的摻雜度高于選擇發(fā)射層其余部分的摻雜度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種根據(jù)上述方法制得的具有通過離子注入和擴(kuò)散混合工藝形成的選擇發(fā)射極的太陽(yáng)能電池。以上的概要僅僅是為了總結(jié)本發(fā)明的一些示例性實(shí)施方式，以提供本發(fā)明的一些基本理解。因此，可以理解的是，以上描述的示例性實(shí)施方式不能理解為以任何方式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍和精神，本發(fā)明的保護(hù)范圍由說明書和權(quán)利要求定義。可以理解的是，除了以上總結(jié)的實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍還包括許多其他實(shí)施方式，以下將詳細(xì)描述其中部分實(shí)施方式。


已經(jīng)概述了本發(fā)明的實(shí)施方式，以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，附圖并非嚴(yán)格按比例繪制，其中:圖1所示為本發(fā)明太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式的剖視示意圖。圖2a、2b和2c所示為本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中，附圖僅僅顯示了本發(fā)明的部分實(shí)施方式，并非所有實(shí)施方式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明也可以體現(xiàn)為其他的不同實(shí)施方式，并不局限于本說明書中給出的實(shí)施方式。本說明書中給出的實(shí)施方式僅僅是為了使得揭示滿足法定要求，其中，相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的元件。選擇發(fā)射極結(jié)構(gòu)可以彌合實(shí)驗(yàn)室里制造的高效但昂貴的太陽(yáng)能電池和工業(yè)上制造的廉價(jià)但低效的太陽(yáng)能電池之間的差距。大多數(shù)工業(yè)硅太陽(yáng)能電池使用廉價(jià)、絲網(wǎng)印刷金屬觸點(diǎn)，要求重度摻雜發(fā)射層，以將接觸電阻降低至可接受的水平，如小于5mQ-cm2。但是，對(duì)于具有重度摻雜的均勻發(fā)射極的硅太陽(yáng)能電池，在發(fā)射極和發(fā)射極表面電荷載體結(jié)合會(huì)增加，導(dǎo)致太陽(yáng)能電池效率損失。通過使用選擇發(fā)射極可以減小電荷載體的結(jié)合，體現(xiàn)為觸點(diǎn)下的重度摻雜和接觸點(diǎn)之間的輕度摻雜。將前面的表面結(jié)合速度(FRSV)從500，000cm/s減小至100，000cm/s，或10，000cm/s或更低，可以獲得更高的太陽(yáng)能效率，場(chǎng)區(qū)的表面電阻增加至100 Q/sq?，F(xiàn)有的形成選擇發(fā)射極的方法都有各種缺陷，本發(fā)明提供了一種僅在一個(gè)高溫步驟中即可形成選擇發(fā)射極的簡(jiǎn)化方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
形成選擇發(fā)射極的一個(gè)方法包括兩個(gè)獨(dú)立的擴(kuò)散步驟，如通過三氯氧化磷(POCl3)擴(kuò)散。但是，此方法在制造過程中需要額外步驟，如兩個(gè)獨(dú)立的擴(kuò)散需要兩個(gè)獨(dú)立的高溫處理步驟。此外，此方法在保護(hù)性氮化硅層沉積擴(kuò)散和用絕緣蝕刻漿料、激光移除蝕刻和/或昂貴的光刻工藝形成圖案之間需要額外步驟，額外步驟增加了制造太陽(yáng)能電池的時(shí)間和成本。形成選擇發(fā)射極的另一種方法是離子注入，離子注入無需通過POCl3擴(kuò)散形成選擇發(fā)射極所需的磷硅酸玻璃移除和邊際分離步驟。但是，離子注入存在一個(gè)潛在的缺陷，在退火工藝中，因電荷載體結(jié)合增加，鐵污染可能會(huì)導(dǎo)致性能不穩(wěn)定和功率損耗。污染性的鐵可以存在于基底中，或者從處理環(huán)境進(jìn)入基底。在光照射下，鐵-硼對(duì)會(huì)分離成間隙鐵，相對(duì)于鐵-硼的淺陷阱能級(jí)C0.25eV)，間隙鐵具有帶間陷阱能級(jí)C0.4eV)。鐵-硼對(duì)的解體導(dǎo)致具有離子注入發(fā)射極的太陽(yáng)能電池存在光引發(fā)不穩(wěn)定性。本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過擴(kuò)散形成的選擇發(fā)射極未出現(xiàn)鐵污染，因?yàn)镻OCljr散可充當(dāng)鐵的吸附劑。POCI3擴(kuò)散在發(fā)射極形成錯(cuò)配位錯(cuò)，可為鐵吸附劑提供凹槽。此外，poci3r散導(dǎo)致間隙硅的注入，可將鐵從取代位置驅(qū)出至間隙位置，在間隙位置處可以快速擴(kuò)散至發(fā)射極的吸附槽。在具有離子注入發(fā)射極的太陽(yáng)能電池中，不會(huì)形成磷硅酸玻璃且錯(cuò)配位錯(cuò)較少，因?yàn)殡x子注入后的退火處理是在氧和氮的環(huán)境下進(jìn)行的，而不是在POCI3環(huán)境下進(jìn)行的。因此，鐵留在基底本體中，降低本體的壽命，導(dǎo)致太陽(yáng)能電池效率降低。本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種形成選擇發(fā)射極的新方法，可克服現(xiàn)有方法中的缺陷。本發(fā)明提供了一種使用離子注入和擴(kuò)散混合工藝來形成選擇發(fā)射極，基底的基極層的前面的選擇區(qū)通過離子注入進(jìn)行摻雜。隨后，在一次高溫退火循環(huán)中，通過擴(kuò)散將額外摻雜劑引入基極層的表面，以補(bǔ)充選擇區(qū)的已注入摻雜劑，輕度摻雜選擇區(qū)之間的場(chǎng)區(qū)。生成的太陽(yáng)能電池鐵污染減少，擴(kuò)散導(dǎo)致的鐵引發(fā)不穩(wěn)定降低。此外，本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法僅需一次高溫退火循環(huán)，如800至1000攝氏度退火循環(huán)，退火不僅激活并驅(qū)使已注入的離子進(jìn)入基底，而且在同一加熱循環(huán)中使得額外摻雜劑發(fā)生擴(kuò)散。因此，僅僅使用流線型和工業(yè)水平的工藝，即可在一次高溫退火循環(huán)中生產(chǎn)高容量、模塊化的具有選擇發(fā)射極的太陽(yáng)能電池，選擇區(qū)表面具有足夠高的摻雜劑濃度，選擇區(qū)下層具有足夠的結(jié)深，填充因子等于或大于0.800，太陽(yáng)能電池的效率約為19%，即使采用廉價(jià)優(yōu)質(zhì)的絲網(wǎng)印刷觸點(diǎn)也可以獲得這些值。圖1所示為本發(fā)明太陽(yáng)能電池5的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖，太陽(yáng)能電池5由半導(dǎo)體基底形成?；卓梢杂晒?Si)、鍺(Ge)、硅-鍺(SiGe)、其他半導(dǎo)體材料，或其組合構(gòu)成。采用單晶基底時(shí)，半導(dǎo)體基底可以由熔體通過浮動(dòng)區(qū)法(FZ)或柴氏法(Cz)長(zhǎng)成。形成的單晶晶淀切割成晶片，晶片拋光后形成基底。對(duì)于由娃、錯(cuò)或娃_錯(cuò)形成的基底，晶面的晶向可以是(100)或(110)。或者，基底可以是多晶，多晶基底比單晶基底便宜。但是，多晶基底的晶粒邊界會(huì)出現(xiàn)電荷載體結(jié)合，需要鈍化處理以避免效率損失。在各項(xiàng)異性蝕刻過程中，通過氯化鉀(KOH)和異丙酮(IPA)溶液處理，可以在基底的前面和后面形成椎體結(jié)構(gòu)。椎體結(jié)構(gòu)的存在可以減少因前面的反射導(dǎo)致的光減少，增加進(jìn)入太陽(yáng)能電池5中的光。在形成后面觸點(diǎn)的過程中，后面上的椎體結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞。根據(jù)圖1所示的實(shí)施方式，基底用第一導(dǎo)電型雜質(zhì)摻雜，如P-型雜質(zhì)，以形成P-型基極層10。如果基底是由娃(Si)、錯(cuò)(Ge)或娃-錯(cuò)(S1-Ge)形成，p-型基極層10可以用硼⑶、鎵(Ga)、銦(In)、鋁(Al)或者其他III族元素?fù)诫s，以形成p_型電導(dǎo)率?；蛘撸卓梢杂昧?P)、銻(Sb)、砷(As)或其他V族元素?fù)诫s，以形成n-型電導(dǎo)率并形成n-型基極層。P-型基極層10的前面可以通過擴(kuò)散和離子注入混合工藝形成選擇發(fā)射層，選擇發(fā)射層包括重度摻雜區(qū)15和輕度摻雜區(qū)20。重度摻雜選擇區(qū)15和輕度摻雜場(chǎng)區(qū)20可以用第二導(dǎo)電型雜質(zhì)摻雜，第二導(dǎo)電型與第一導(dǎo)電型相反，如n-型雜質(zhì)。P-型基極層10和摻雜區(qū)15，20的界面形成p-n結(jié)25。由于電導(dǎo)率相反，p_型基極層10和摻雜區(qū)15，20形成貫穿P-n結(jié)25的電場(chǎng)，電場(chǎng)可以分離吸收可見光子形成的自由電子和空穴，并使得自由電子和空穴朝著相反的方向分別向前面和后面觸點(diǎn)30，35運(yùn)動(dòng)。選擇發(fā)射層的摻雜區(qū)15，20的前面可以形成減反射層40，以減小入射光反射和太陽(yáng)能損失。減反射層40的折射率小于下層基底的折射率，使得入射太陽(yáng)能電池5的入射光折射進(jìn)入減反射層40并進(jìn)入基底，在基底中轉(zhuǎn)變成自由電荷載體。例如，采用波長(zhǎng)為632.8nm的入射激光測(cè)量時(shí)，減反射層40的折射率為1.9至2.4。減反射層40可以由氮化硅(SiNx)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氟化鎂(Mg2F)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS2)或其組合形成。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，減反射層40包括非晶氮化物，如非晶氮化硅(a-SiNx)，減反射層40的厚度為10至100納米。前面和后面觸點(diǎn)30，35、前面和后面連接可以由導(dǎo)電材料，如銀(Ag)、鋁(Al)或銀-鋁組合形成。通常，對(duì)于硅基底和其他基底，銀可用于接觸n-型摻雜基底的表面，如選擇發(fā)射層的摻雜區(qū)15，20的表面。鋁、銀或含有鋁添加劑的銀可用于接觸P-型摻雜基底的表面，如P-型基極層的表面。金屬和半導(dǎo)體的直接接觸會(huì)導(dǎo)致電子和空穴結(jié)合率增加，顯著降低太陽(yáng)能電池的效率。為了減小上述影響并限制覆蓋在基底表面上的金屬，前面和后面觸點(diǎn)30，35、前面和后面連接可以設(shè)置成點(diǎn)觸點(diǎn)或線觸點(diǎn)(稱為“局部觸點(diǎn)”)。點(diǎn)觸點(diǎn)或線觸點(diǎn)的間距和設(shè)置可以參照2009年I月29日公布的美國(guó)專利公布US2009/0025786，其全部?jī)?nèi)容被弓I入本說明書中作為參考。前面和后面觸點(diǎn)30，35、前面和后面連接可以通過在減反射層40的前面絲網(wǎng)印刷銀、在P-型基極層10的后面絲網(wǎng)印刷鋁、銀或含有鋁添加劑的銀形成。前面和后面連接可以包括可焊接墊片或母線，以便于與太陽(yáng)能電池5的前面和后面電連接。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，前面連接的圖案與后面連接的圖案對(duì)齊。此外，前面觸點(diǎn)30和前面連接可以選擇銀，因?yàn)殂y有良好的導(dǎo)電性，可限制遮蔽效應(yīng)導(dǎo)致的太陽(yáng)能電池效率的降低。為此，可選擇各種商業(yè)化的銀漿料，如HeraeusS0L953。但是，銀不透明，因此最好將前面觸點(diǎn)30和前面連接的尺寸限制為有限區(qū)域的點(diǎn)觸點(diǎn)或線觸點(diǎn)。為了減小前面觸點(diǎn)30和下層選擇發(fā)射層之間的接觸電阻，前面觸點(diǎn)30與選擇發(fā)射層的重度摻雜區(qū)域15對(duì)齊。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，前面觸點(diǎn)30的寬度小于重度摻雜區(qū)15的寬度，以保證前面觸點(diǎn)30完全位于重度摻雜區(qū)15內(nèi)。選擇區(qū)的重度摻雜也可以增加下層P-n結(jié)25的結(jié)深，防止用于形成前面觸點(diǎn)30的金屬漿料的成分燒透p-n結(jié)25。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，減反射層40可以在形成前面觸點(diǎn)30和前面連接55之前，設(shè)置于選擇發(fā)射層的摻雜區(qū)15，20的前面。此時(shí)，前面觸點(diǎn)30和前面連接55可以穿透減反射層40，以與下層的選擇發(fā)射層的區(qū)域接觸。除了金屬，前面觸點(diǎn)30和前面連接55還可以含有玻璃粉，以便于燒透減反射層40并與選擇發(fā)射層接觸。后面觸點(diǎn)35和后面連接可以通過在P-型基極層10的后面絲網(wǎng)印刷漿料形成，用于形成后面觸點(diǎn)35的衆(zhòng)料包括招衆(zhòng)料,如Monocrystal Analog 12D。此外,用于形成后面連接的衆(zhòng)料可以包括招-銀衆(zhòng)料，如Monocrystal PPAS-7-1。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在施加后面觸點(diǎn)35之前，在P-型基極層10的后面上施加后面連接。印刷的后面觸點(diǎn)35與后面連接的邊緣重疊，并留下一部分后面連接裸露。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，后面觸點(diǎn)35和后面連接幾乎覆蓋P-型基極層10的整個(gè)后面?；蛘?，后面觸點(diǎn)35和后面連接僅僅覆蓋P-型基極層10的一部分后面。因?yàn)楹竺嬗|點(diǎn)35的烘烤，通過液相外延再生，可以在P-型基極層10的后面與后面觸點(diǎn)35的界面形成招摻雜P+娃后面場(chǎng)層45。此時(shí),后面觸點(diǎn)35可以與招摻雜P+娃后面場(chǎng)層45的后面電連接。后面觸點(diǎn)35可以由鋁-硅的共晶成分形成，后面觸點(diǎn)35可以充當(dāng)太陽(yáng)能電池5的反射后面層。反射后面層可以提供反射面，使得到達(dá)后面的入射光返回基底并形成自由的電荷載體。后面觸點(diǎn)35的厚度為10至40微米，且具有足夠的反射率。圖2a、2b和2c所示為，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，具有通過離子注入和擴(kuò)散混合工藝形成的選擇發(fā)射極的太陽(yáng)能電池的制造方法的流程圖，圖2a、2b和2c揭示了本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法。請(qǐng)參照?qǐng)D2a、2b和2c，在操作200，提供了一個(gè)基底，基底可以為結(jié)合圖1描述的基底。通常，基底可以從供應(yīng)商訂購(gòu)，具有具體的P-型或n-型電導(dǎo)率。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，基底可以用P-型摻雜劑摻雜以形成P-型基極層10，摻雜劑的濃度為IO15至IO17原子每立方厘米(原子/cm3)。基底的厚度為50至500 u m,盡管通過使用厚度為50至200 y m的基底相對(duì)于目前的標(biāo)準(zhǔn)基底可以節(jié)約半導(dǎo)體材料。基底的電阻率為I至lOOOhm-cm,最好是I至30hm-cm，可以使用單晶基底或多晶基底、帶狀基底、薄膜基底或其他類型的基底。在操作200，可以清潔基底以便于處理，如可以通過將基底沉浸在濃度為1-10%的氫氧化鉀(KOH)中蝕刻掉基底表面的切割損傷來實(shí)現(xiàn)清潔。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，蝕刻可以在約60至90攝氏度下進(jìn)行。在操作205，基底可以進(jìn)行紋理處理，如可以通過將基底沉浸在氫氧化鉀-異丙酮(KOH-1PA)中異向蝕刻來進(jìn)行紋理處理。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，氫氧化鉀的濃度約為1-10%，異丙酮的濃度約為2-20%，氫氧化鉀-異丙酮的溫度約為65至90攝氏度。氫氧化鉀-異丙酮蝕刻基底的表面，形成具有定向晶面的椎體結(jié)構(gòu)。形成的椎體結(jié)構(gòu)有助于減小前面的反射率，并將光約束在基底中被吸收以轉(zhuǎn)變成電能。在操作210，摻雜劑，如摻雜劑原子或離子，被引入選擇區(qū)15中的基極層10的前面。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，可以通過離子注入引入摻雜劑。摻雜劑的導(dǎo)電型可以與基極層10的導(dǎo)電型相反，因此，如果基極層10具有P-型電導(dǎo)率，則操作210中引入的摻雜劑具有n-型電導(dǎo)率。相反，如果基極層10具有n-型電導(dǎo)率，則摻雜劑具有P-型電導(dǎo)率。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，n-型摻雜劑可以是磷離子，如P31+。選擇區(qū)15的圖案可以通過在離子注入時(shí)使用遮罩實(shí)現(xiàn)，如石墨遮罩。石墨遮罩設(shè)有開口，開口的寬度為50至500微米，長(zhǎng)度等于或大于基底的寬度，如156毫米。在操作210的離子注入中，基底的一邊，稱為參考邊，通過重力與遮罩的邊緣對(duì)齊。此外，可以在參考邊上設(shè)置基準(zhǔn)，如通過激光工具設(shè)置基準(zhǔn)，基準(zhǔn)可以在涉及到對(duì)齊的下游工藝步驟中被參考。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，離子注入的摻雜劑離子的劑量約為0.TxlO1W至1.0X1016cm_2，束加速約為5至30千電子伏特(keV)。
在操作215，已離子注入的基底進(jìn)行加熱步驟，以形成p-n結(jié)25和選擇發(fā)射極。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，基底可引入爐中退火，如引入自動(dòng)管狀石英爐中退火。石英管的內(nèi)徑約為290毫米，以收容156毫米的偽正方形基底。退火操作215可實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)目的:第一，退火操作215可以激活已注入的摻雜劑離子，即退火操作的熱能在硅晶格中形成供摻雜劑離子填充的空穴；第二，退火操作215可驅(qū)使摻雜劑離子深入基底，如至理想的結(jié)深，以形成P-n結(jié)25 ;第三，退火操作215可以修復(fù)因離子注入在基底的晶格上造成的損傷；第四，退火操作215可用于輕度摻雜選擇區(qū)15之間的場(chǎng)區(qū)20。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，退火操作215包括，將I至400個(gè)基底加入溫度為700至900攝氏度的爐中。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，大量的基底可以同時(shí)加入爐中，如在一次爐循環(huán)中加入400個(gè)基底?；准尤霠t中后，在10至30分鐘內(nèi)使溫度升至800至900攝氏度，保持溫度30至100分鐘。隨后，在3至30分鐘內(nèi)使溫度降至700至900攝氏度，基底隨后從爐中移走。保持溫度的部分時(shí)間內(nèi)，額外的摻雜劑原子被引入爐中，擴(kuò)散至P-型基極層10的前面。額外摻雜劑可以包括與離子注入步驟中注入的原子同類型的原子，或具有相同電導(dǎo)率的其他類型摻雜劑原子。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，如果P-型基極層10的后面裸露，額外摻雜劑原子也擴(kuò)散進(jìn)入P-型基極層10的后面。例如，氮載氣經(jīng)過含有液態(tài)摻雜劑的擴(kuò)散器，液態(tài)摻雜劑可包括三氯氧化磷(POCl3)。此時(shí)，氮載氣收集將被載入爐中的POCl3分子。在爐中，來自POCl3的磷摻雜劑原子擴(kuò)散進(jìn)入P-型基極層10的前面和后面。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，摻雜劑原子可擴(kuò)散進(jìn)入P-型基極層10的后面，以及P-型基極層10的前面的場(chǎng)區(qū)20和選擇區(qū)15。擴(kuò)散會(huì)輕度摻雜選擇區(qū)15之間的場(chǎng)區(qū)20，至表面電阻為70至100歐姆每平方。此外，擴(kuò)散可以補(bǔ)充選擇區(qū)15，使得選擇區(qū)15的摻雜度高于選擇區(qū)15之間的場(chǎng)區(qū)20的摻雜度，在P-型基極層10的前面形成選擇發(fā)射層?；蛘?，擴(kuò)散僅僅發(fā)生在場(chǎng)區(qū)20，如使用過飽和遮罩或遮罩層覆蓋選擇區(qū)15時(shí)。此時(shí)，如果操作210中的選擇區(qū)15的離子注入步驟在高劑量下進(jìn)行，選擇區(qū)15的摻雜度仍然高于場(chǎng)區(qū)20的摻雜度。因此，在一次高溫退火步驟中，可以通過擴(kuò)散和離子注入混合工藝形成選擇發(fā)射層。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，選擇發(fā)射層的選擇區(qū)15的表面電阻為30至50歐姆每平方。此外，選擇發(fā)射層的場(chǎng)區(qū)20的表面電阻為80至120歐姆每平方，最好是100歐姆每平方。發(fā)射場(chǎng)區(qū)20的高表面電阻，對(duì)于在一次爐循環(huán)中引入大量的基底能獲得高度均勻性是個(gè)挑戰(zhàn)。通過擴(kuò)散時(shí)間、載氣流速、運(yùn)行時(shí)間(即在最高溫度下沒有載氣流入爐中的時(shí)間)和處理溫度，可以控制場(chǎng)區(qū)20甚至是選擇區(qū)15的表面電阻和摻雜工藝?？梢哉{(diào)整這些工藝參數(shù)，以提高表面電阻的均勻性，提高或降低各個(gè)區(qū)的表面電阻。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，由于擴(kuò)散處理，選擇發(fā)射層的摻雜區(qū)15，20的前面也可以形成玻璃層，如磷硅酸玻璃層。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在操作220中形成減反射層40之前需要移除玻璃層。移除玻璃層的一個(gè)示例性方法包括，將基底沉浸在濃度約為1-20%的稀氫氟酸中。在操作220，可以在選擇發(fā)射層的摻雜區(qū)15，20的前面形成減反射層40，減反射層40的折射率大于下層基底的折射率，使得更多的光經(jīng)過減反射層40進(jìn)入基底內(nèi)，以減小太陽(yáng)能電池5前面的反射。減反射層40可以由氮化硅(SiNx)、氧化鋁(A1203)、氧化鈦(Ti02)、氟化鎂(Mg2F)、硫化鋅(ZnS2)或其組合形成。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，減反射層40可以含有非晶氮化物，如非晶氮化硅(a-SiNx)。減反射層40可以通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法形成，或通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)法形成、或通過濺射法形成。PECVD法包括將基底加熱至300至500攝氏度，PECVD法還包括使用硅烷和氨反應(yīng)氣體。減反射層40的厚度為70至90納米，折射率約為2.00，減反射層40的厚度和折射率取決于沉積時(shí)間、等離子功率、反應(yīng)氣體的流速和沉積張力等因素。在操作225，太陽(yáng)能電池5的前面觸點(diǎn)30和前面連接的材料可以施加在減反射層40的前面。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，使用具有光學(xué)校準(zhǔn)的半自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)絲網(wǎng)印刷前面觸點(diǎn)30和前面連接。可以使用銀漿料，如HeraeusS0L953，形成前面觸點(diǎn)30和前面連接。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，銀漿料可以是燒結(jié)銀漿料，以便于在烘烤觸點(diǎn)時(shí)滲透減反射層40。銀漿料最好用于在具有低磷摻雜的發(fā)射極形成觸點(diǎn)。前面觸點(diǎn)30和前面連接的結(jié)構(gòu)和間距由印刷屏的觸點(diǎn)圖案決定。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，前面觸點(diǎn)30的寬度為50至150微米，間距為1.5至2.5毫米。前面觸點(diǎn)30和前面連接的漿料隨后用帶式爐烘干，或者，前面觸點(diǎn)30和前面連接可以與后面觸點(diǎn)35和后面連接同時(shí)烘干，如下面的操作230中所描述。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，印刷屏的圖案，如網(wǎng)格狀線、線條圖案等，可以特意為上述方法形成的選擇發(fā)射層設(shè)計(jì)。例如，可以設(shè)計(jì)前面觸點(diǎn)30的圖案，使其對(duì)齊并印刷在選擇發(fā)射層的選擇區(qū)15內(nèi)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，前面觸點(diǎn)30的寬度小于選擇區(qū)15的寬度，以確保前面觸點(diǎn)30完全位于選擇區(qū)15內(nèi)。選擇區(qū)15的重度摻雜還可以增加下層p-n結(jié)25的結(jié)深，防止用于形成前面觸點(diǎn)30的金屬漿料的成分燒透p-n結(jié)25。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，前面觸點(diǎn)30與選擇發(fā)射層的選擇區(qū)15的對(duì)齊可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種技術(shù)完成，包括:使用操作210中描述的參考邊或其他設(shè)置于太陽(yáng)能電池5上以顯示相對(duì)于需要對(duì)齊位置的基準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)對(duì)齊、緊靠?jī)蓚€(gè)立柱的對(duì)接邊對(duì)齊，以及通過照相機(jī)與基底中央或邊緣對(duì)齊。在操作230，在P-型基極層10的后面施加后面觸點(diǎn)35和后面連接的材料。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，后面觸點(diǎn)35和后面連接絲網(wǎng)印刷在P-型基極層10的后面上?？梢圆捎谜行\(zhòng)料形成后面觸點(diǎn)35,如Monocrystal Analogl2D。此外，也可以采用招-銀衆(zhòng)料形成后面連接,如Monocrystal PPAS-7-1。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式,后面連接,如可焊接墊片和母線，可以在形成后面觸點(diǎn)35之前施加在P-型基極層10的后面上。印刷的后面觸點(diǎn)35可與后面連接的邊緣重疊，并留有一部分后面連接裸露。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，后面觸點(diǎn)35和后面連接可以絲網(wǎng)印刷在P-型基極層10的幾乎整個(gè)后面上。此時(shí)，后面觸點(diǎn)35的鋁漿料不能印刷在靠近晶片邊緣約Imm寬的狹窄邊界?；蛘撸竺嬗|點(diǎn)35和后面連接僅僅印刷在P-型基極層10的一部分后面上。太陽(yáng)能電池5可以在150至350攝氏度、空氣環(huán)境的帶式爐中放置30至300秒，以烘干印刷的漿料。在操作235，帶有觸點(diǎn)30，35和連接的基底在帶式爐，如在線帶式爐，中加熱或共燒。在共燒過程中，前面觸點(diǎn)30和前面連接可以燒透減反射層40，以與選擇發(fā)射層的摻雜區(qū)15，20形成物理連接。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，前面觸點(diǎn)30可以僅僅與選擇發(fā)射層的選擇區(qū)15物理連接。為了便于燒透減反射層40，前面觸點(diǎn)30和前面連接可以含有玻璃料，如玻璃粉。用于形成前面觸點(diǎn)30和前面連接的漿料中的玻璃粉，在接近500攝氏度的溫度下熔化，使下層減反射層40溶解?？梢赃x擇烘烤溫度，使得前面觸點(diǎn)漿料中的金屬顆粒，如銀，無需遷移至發(fā)射極下即可與選擇發(fā)射層形成歐姆接觸。在操作235的共燒中，后面觸點(diǎn)35和后面連接的材料可以與p_型基極層10的后面形成物理接觸。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，后面觸點(diǎn)35和后面連接的烘烤可以在鋁-硅的共晶溫度(577攝氏度)以上進(jìn)行。當(dāng)基底在共燒后冷卻時(shí)，通過液相外延再生，在P-型基極層10的后面可以形成招慘雜p娃后面場(chǎng)層45。此時(shí)，后面觸點(diǎn)35可以與后面場(chǎng)層45電連接。溫度曲線中的加熱速率高，在20至150攝氏度每秒，可促進(jìn)在P-型基極層10紋理化的后面與后面場(chǎng)層45之間形成均勻的P-P+界面。此外，在冷卻過程中，也可以在后面場(chǎng)層45的后面上形成招后面觸點(diǎn)35。前面和后面連接也可以分別與前面和后面觸點(diǎn)30，35燒結(jié)或連接，以形成一體連接并分別與太陽(yáng)能電池5的前面和后面形成理想的電連接。前面和后面連接可以通過焊線與太陽(yáng)能電池模塊中的相鄰太陽(yáng)能電池連接，最終連接至負(fù)荷，并在將太陽(yáng)能電池曝露于太陽(yáng)光下時(shí)為負(fù)荷提供電能。在操作240，進(jìn)行結(jié)分離步驟。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，可以采用激光進(jìn)行邊際分離，激光可以是1064納米紅外激光。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，結(jié)分離步驟可以形成約IOOiim寬、30 iim深的凹槽50。凹槽50距太陽(yáng)能電池5的側(cè)邊約100至200 y m。圖3所示為本發(fā)明具有通過離子注入和擴(kuò)散混合工藝形成的選擇發(fā)射極的太陽(yáng)能電池的制造方法的另一個(gè)實(shí)施方式的流程示意圖。操作300和305與以上結(jié)合附圖2a、2b和2c描述的操作200和205相同。在操作310，基底引入爐中，如自動(dòng)管狀石英爐，使得摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基極層10的前面。例如，氮載氣經(jīng)過含有液態(tài)摻雜劑的擴(kuò)散器，液態(tài)摻雜劑可以包括三氯氧化磷(POCl3)。此時(shí)，氮載氣收集將被載入爐中的POCl3分子。在爐中，來自POCl3的磷摻雜劑原子可以擴(kuò)散進(jìn)入P-型基極層10的前面。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，摻雜劑原子擴(kuò)散進(jìn)入整個(gè)前面(即場(chǎng)區(qū)20和選擇區(qū)15)?；蛘?，如果使用過飽和遮罩或遮罩層覆蓋選擇區(qū)15，擴(kuò)散僅僅發(fā)生在場(chǎng)區(qū)20。引入的摻雜劑的量足以摻雜場(chǎng)區(qū)20，獲得70至120歐姆每平方的表面電阻。摻雜劑層的電導(dǎo)率與基極層10的電導(dǎo)率相反，因此，如果基極層10具有P-型電導(dǎo)率，操作210中引入的摻雜劑層具有n-型電導(dǎo)率。相反，如果基極層10具有n-型電導(dǎo)率，則摻雜劑原子具有P-型電導(dǎo)率。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，n-型摻雜劑可以是磷離子，如P31+。在操作310，基底進(jìn)行加熱步驟，以形成p-n結(jié)25和中間均勻發(fā)射層。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，加熱步驟包括，將基底加入溫度為700至900攝氏度的爐中。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，在一次爐循環(huán)中，可以將大量基底(如400個(gè)基底)同時(shí)加入爐中?；准尤霠t中后，溫度在10至30分鐘內(nèi)升至800至900攝氏度，保持溫度30至100分鐘。隨后，溫度在3至30分鐘內(nèi)下降至700至900攝氏度，基底隨后從爐中移走。因此，可以在一次高溫退火步驟中，通過擴(kuò)散和離子注入混合工藝形成選擇發(fā)射層。操作315包括，從基底移除新形成的玻璃。在操作310的擴(kuò)散步驟中，中間均勻發(fā)射層的整個(gè)前面和P-型基極層10的后面會(huì)形成玻璃，如磷硅酸玻璃。因此，在進(jìn)行隨后的步驟之前，需要移除玻璃層。移除玻璃層的一個(gè)示例性方法包括，將基底沉浸在濃度約為1-20%的稀氫氟酸中。在操作325，將額外摻雜劑原子引入選擇區(qū)15中的中間均勻發(fā)射層的前面。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，可以通過離子注入引入摻雜劑原子。通過使用遮罩，如石墨遮罩，進(jìn)行離子注入可以獲得選擇區(qū)15的圖案。石墨遮罩設(shè)有開口，開口的寬度為300至500微米，長(zhǎng)度等于或大于基底的寬度，如156毫米或更大。在操作325的離子注入中，基底的一邊可以通過重力與遮罩的邊緣對(duì)齊?？梢允褂媒饎偸P標(biāo)記參考邊，在后面形成前面觸點(diǎn)的步驟中可以參照參考邊來實(shí)現(xiàn)對(duì)齊。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，摻雜劑離子的注入劑量為1.0xlO1W至1.0xIO16CnT2。束加速為10至30千電子伏特。通過在擴(kuò)散工藝后進(jìn)行離子注入，可以使已注入的摻雜劑的劑量維持在表面附近，因?yàn)橐炎⑷氲碾x子無需進(jìn)行高溫退火。在操作325，基底可以進(jìn)行短暫的低溫退火。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，低溫退火的時(shí)間可以為I至20分鐘，最好是5分鐘。在此期間，溫度為400至600攝氏度。因?yàn)檫x擇區(qū)15的摻雜度高于場(chǎng)區(qū)20的摻雜度，低溫退火可使中間均勻發(fā)射層轉(zhuǎn)變成選擇發(fā)射層。剩下的操作330至350與以上結(jié)合圖2a、2b和2c描述的操作220至240相同。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，如上所描述，可以制造具有通過離子注入和擴(kuò)散混合工藝形成的選擇發(fā)射極的太陽(yáng)能電池。如說明書中所描述，通過形成選擇發(fā)射層具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，選擇發(fā)射層可以在一次高溫退火步驟中形成。此外，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，通過離子注入和擴(kuò)散混合工藝，可以解決鐵污染導(dǎo)致的離子注入選擇發(fā)射極壽命降低和不穩(wěn)定的問題。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，可以制造具有選擇發(fā)射層的太陽(yáng)能電池，選擇發(fā)射層的發(fā)射區(qū)的表面具有足夠高的摻雜劑濃度，下層具有足夠的結(jié)深，填充因子等于或大于0.800，電池效率約為19%，即使采用廉價(jià)優(yōu)質(zhì)的絲網(wǎng)印刷觸點(diǎn)。此外，這些改進(jìn)顯著減少了制造太陽(yáng)能電池所需的時(shí)間、設(shè)備和成本，顯著增加了制造方法的生產(chǎn)量。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種采用擴(kuò)散和離子注入混合工藝制造選擇發(fā)射極太陽(yáng)能電池的方法，其包括:提供一個(gè)包括基極層的基底；通過離子注入將摻雜劑引入基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)；以及對(duì)基底進(jìn)行退火處理，其中，退火處理包括:將爐中的基底加熱至一個(gè)溫度，以使額外摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基極層的前面，其中，額外摻雜劑在退火處理期間引入爐中；在基極層的前面形成選擇發(fā)生層，其中，基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)定義選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)，一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)的摻雜度高于選擇發(fā)射層其余部分的摻雜度。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，基底為單晶、柴氏硅基底。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，基極層使用P-型摻雜劑摻雜，選擇發(fā)射層使用n-型摻雜劑摻雜，使得在基極層和選擇發(fā)射層的界面形成p-n結(jié)。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，離子注入的摻雜劑包括磷，其中，用于擴(kuò)散的額外摻雜劑以三氯氧化磷(POCI3)的形式引入。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)一步包括:在選擇發(fā)射層的前面上沉積一層非晶氮化硅層，形成減反射層。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)一步包括:在非晶氮化硅層上絲網(wǎng)印刷一個(gè)或多個(gè)銀前面觸點(diǎn)，一個(gè)或多個(gè)銀前面觸點(diǎn)與選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)對(duì)齊。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)一步包括:在基底的后面絲網(wǎng)印刷一個(gè)或多個(gè)鋁后面觸點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)一步包括:共燒前面和后面觸點(diǎn)，使得一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)通過非晶氮化硅層與選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)電連接。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)一步包括:在前面和后面觸點(diǎn)共燒期間，通過液相外延再生，在基極層的后面和一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)的界面形成鋁摻雜P+硅后面場(chǎng)層，其中，一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)與鋁摻雜P+硅后面場(chǎng)層電連接。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，使額外摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基極層的前面進(jìn)一步包括:在選擇發(fā)射層形成錯(cuò)配位錯(cuò)，以提供鐵吸附劑的凹槽；以及將間隙硅注入基底，以驅(qū)使鐵從取代位置進(jìn)入間隙位置，使得鐵快速擴(kuò)散至吸附凹槽。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)一步包括:在退火處理期間將氧引入爐中，以在選擇發(fā)射層的表面形成氧化層，消耗選擇發(fā)射層的一部分表面。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)一步包括:通過將基底沉浸在稀氫氟酸中，移除氧化層和選擇發(fā)射層的被消耗部分。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)一步包括:在沉積非晶氮化硅層之前，從選擇發(fā)射層的前面移除在退火過程中因摻雜劑擴(kuò)散形成的玻璃層。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種太陽(yáng)能電池，其包括:包括P-型基極層的硅基底；形成在P-型基極層上的n-型選擇發(fā)射層，n-型選擇發(fā)射層包括一個(gè)或多個(gè)包括已注入摻雜劑的第一摻雜區(qū)和一個(gè)或多個(gè)包括已擴(kuò)散摻雜劑的第二摻雜區(qū)，其中，一個(gè)或多個(gè)第一摻雜區(qū)的摻雜度高于一個(gè)或多個(gè)第二摻雜區(qū)的摻雜度；位于基極層和選擇發(fā)射層界面上的p-n結(jié),其中，p-n結(jié)和選擇發(fā)射層在一次退火循環(huán)中形成。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式，太陽(yáng)能電池進(jìn)一步包括，在選擇發(fā)射層的前面上形成的非晶氮化硅減反射層。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式，太陽(yáng)能電池進(jìn)一步包括，形成在減反射層的前面上的一個(gè)或多個(gè)絲網(wǎng)印刷前面觸點(diǎn)，其通過減反射層與選擇發(fā)射層電連接；以及形成在基極層的后面上的一個(gè)或多個(gè)絲網(wǎng)印刷后面觸點(diǎn)，其中，一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)通過絲網(wǎng)印刷銀漿料形成，一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)通過絲網(wǎng)印刷鋁漿料形成。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式，太陽(yáng)能電池進(jìn)一步包括，通過液相外延再生，在基極層和一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)的界面上形成的鋁摻雜P+硅后面場(chǎng)層，其中，一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)與鋁摻雜P+硅后面場(chǎng)層電連接。根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式，一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)與選擇發(fā)射層重度摻雜的一個(gè)或多個(gè)第一摻雜區(qū)對(duì)齊，以減小接觸電阻，其中，一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)與選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)第一摻雜區(qū)電連接。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種通過擴(kuò)散和離子注入混合工藝形成選擇發(fā)射極太陽(yáng)能電池的方法，其包括:提供一個(gè)包括P-型硅的基底；對(duì)基底進(jìn)行退火處理，其中，退火處理包括:在爐中將基底加熱至一個(gè)較高溫度，以使n-型摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基底的前面，其中，n-型摻雜劑在退火處理期間引入爐中；形成中間均勻發(fā)射層；在中間均勻發(fā)射層的前面形成玻璃層；從爐中移走基底；從中間均勻發(fā)射層的前面移除玻璃層；通過離子注入，將額外n-型摻雜劑引入中間均勻發(fā)射層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)；對(duì)基底進(jìn)行退火處理，其中，退火處理包括:在爐中將基底加熱至一個(gè)較低溫度，以修復(fù)注入損傷；激活注入的額外n-型摻雜劑；驅(qū)使注入的額外n-型摻雜劑至理想的結(jié)深；以及使中間均勻發(fā)射層轉(zhuǎn)變成選擇發(fā)射層，其中，中間均勻發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)定義選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)，選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)的摻雜度高于選擇發(fā)射層其余部分的摻雜度。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種具有通過擴(kuò)散和離子注入混合工藝形成的選擇發(fā)射極的太陽(yáng)能電池，其通過以下步驟制造:提供一個(gè)包括基極層的基底；通過離子注入將摻雜劑引入基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)；對(duì)基底進(jìn)行退火處理，其中，退火處理包括:在爐中將基底加熱至一個(gè)溫度，以使額外摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基極層的前面，其中，額外摻雜劑在退火處理期間引入爐中；以及在基極層的前面形成選擇發(fā)射層，其中，基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)定義選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)，選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)的摻雜度高于選擇發(fā)射層其余部分的摻雜度。根據(jù)本說明書的描述和附圖的教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以想到對(duì)本說明書中給出的實(shí)施方式進(jìn)行修改和變更。因此，可以理解的是，本發(fā)明的實(shí)施方式并不局限于本說明書中描述的具體實(shí)施方式
，本說明書中給出的實(shí)施方式的變更和其他實(shí)施方式也應(yīng)當(dāng)落入本申請(qǐng)的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。此外，雖然以上的描述和附圖結(jié)合元件和/或功能組合示例性地描述了本發(fā)明的一些實(shí)施方式，但是，可以理解的是，只要不偏離權(quán)利要求的保護(hù)范圍，本發(fā)明的替代實(shí)施方式也可以提供其他元件和/或功能的不同組合。此時(shí)，不同的步驟、元件和/或材料的組合，也可以作為權(quán)利要求的補(bǔ)充實(shí)施方式。因此，說明書和附圖僅僅是示例性的，并非限制性的。盡管說明書中使用了具體的術(shù)語(yǔ)，但是，這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了 一般性的描述，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種通過擴(kuò)散和離子注入混合工藝制造選擇發(fā)射極太陽(yáng)能電池的方法，其包括: 提供一個(gè)包括基極層的基底； 通過離子注入將摻雜劑引入基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)；以及 對(duì)基底進(jìn)行退火處理，其中，退火處理包括將爐中的基底加熱至一個(gè)溫度: 使額外摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基極層的前面，其中，額外摻雜劑在退火處理期間引入爐中；以及 在基極層的前面形成選擇發(fā)射層，其中，基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)定義選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)，一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)的摻雜度高于選擇發(fā)射層其余部分的摻雜度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:基底為單晶、柴氏硅基底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:基極層使用P-型摻雜劑摻雜，選擇發(fā)射層使用n-型摻雜劑摻雜，以在基極層和選擇發(fā)射層的界面形成p_n結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:離子注入的摻雜劑包括磷，用于擴(kuò)散的額外摻雜劑以三氯氧化磷形式引入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括:在選擇發(fā)射層的前面沉積一層非晶氮化硅層，以形成減反射層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括:在非晶氮化硅層上絲網(wǎng)印刷一個(gè)或多個(gè)銀前面觸點(diǎn)，一個(gè)或多個(gè)銀前面觸點(diǎn)與選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)對(duì)齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求 1至6中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括:在基底的后面上絲網(wǎng)印刷一個(gè)或多個(gè)招后面觸點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括:共燒前面觸點(diǎn)和后面觸點(diǎn)，使得一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)通過非晶氮化硅層與選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括:在前面觸點(diǎn)和后面觸點(diǎn)共燒過程中，通過液相外延再生，在基極層的后面和一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)的界面形成鋁摻雜P+硅后面場(chǎng)層，其中，一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)與鋁摻雜P+硅后面場(chǎng)層電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:使額外摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基極層的前面進(jìn)一步包括: 在選擇發(fā)射層形成錯(cuò)配位錯(cuò)，以為鐵吸附劑提供吸附槽；以及 將間隙硅注入基底，驅(qū)使鐵離開取代位置進(jìn)入間隙位置，使得鐵快速擴(kuò)散至吸附槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括:在退火處理期間將氧引入爐中，以在選擇發(fā)射層的表面形成氧化層，消耗選擇發(fā)射層的一部分表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括:通過將基底沉浸在稀氫氟酸中移除氧化層和選擇發(fā)射層的被消耗部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求5至12中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括:在沉積非晶氮化硅層之前，從選擇發(fā)射層的前面移除在退火處理中因摻雜劑擴(kuò)散形成的玻璃層。
14.一種太陽(yáng)能電池，包括: 包括P-型基極層的硅基底； 形成在P-型基極層上的n-型選擇發(fā)射層，n-型選擇發(fā)射層包括: 一個(gè)或多個(gè)包括注入摻雜劑的第一摻雜區(qū)；以及一個(gè)或多個(gè)包括擴(kuò)散摻雜劑的第二摻雜區(qū)，其中，一個(gè)或多個(gè)第一摻雜區(qū)的摻雜度高于一個(gè)或多個(gè)第二摻雜區(qū)的摻雜度； 位于基極層和選擇發(fā)射層界面上的P_n結(jié)，其中，p-n結(jié)和選擇發(fā)射層在一次退火循環(huán)中形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的太陽(yáng)能電池，進(jìn)一步包括:形成在選擇發(fā)射層的前面上的非晶氮化硅減反射層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能電池，進(jìn)一步包括: 絲網(wǎng)印刷在減發(fā)射層的前面上、并通過減發(fā)射層與選擇發(fā)射層電連接的一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)；以及 絲網(wǎng)印刷在基極層的后面上的一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)，其中，一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)通過絲網(wǎng)印刷銀漿料形成，一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)通過絲網(wǎng)印刷鋁漿料形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能電池，進(jìn)一步包括:通過液相外延再生，在基極層和一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)的界面形成的鋁摻雜P+硅后面場(chǎng)層，其中，一個(gè)或多個(gè)后面觸點(diǎn)與鋁摻雜P+硅后面場(chǎng)層電連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于:一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)與選擇發(fā)射層重度摻雜的一個(gè)或多個(gè)第一摻雜區(qū)對(duì)齊，以減小接觸電阻，一個(gè)或多個(gè)前面觸點(diǎn)與選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)第一摻雜區(qū)電連接。
19.一種通過擴(kuò)散和離子注入混合工藝形成選擇發(fā)射極太陽(yáng)能電池的方法，包括: 提供一個(gè)包括P-型硅的基底； 對(duì)基底進(jìn)行退火 處理，其中，退火處理包括將基底在爐中加入至一個(gè)高溫，以 使n-型摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基底的前面，其中，n-型摻雜劑在退火處理期間 引入爐中； 形成中間均勻發(fā)射層； 在中間均勻發(fā)射層的前面形成玻璃層； 從爐中移走基底； 從中間均勻發(fā)射層的前面移除玻璃層； 通過離子注入將額外n-型摻雜劑引入中間均勻發(fā)射層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)；以及 對(duì)基底進(jìn)行退火處理，其中，退火處理包括，在爐中將基底加熱至一個(gè)低溫，以: 修復(fù)注入損傷； 激活注入的額外n-型摻雜劑； 驅(qū)使注入的額外n-型摻雜劑至理想的結(jié)深；以及 使中間均勻發(fā)射層轉(zhuǎn)變成選擇發(fā)射層，其中，中間均勻發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)定義選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)，選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)的摻雜度高于選擇發(fā)射層其余部分的摻雜度。
20.一種具有通過擴(kuò)散和離子注入混合工藝形成的選擇發(fā)射極的太陽(yáng)能電池，其通過以下步驟制造: 提供一個(gè)包括基極層的基底； 通過離子注入將摻雜劑引入基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)；以及對(duì)基底進(jìn)行退火處理，其中，退火處理包括，在爐中將基底加熱至一個(gè)溫度，以: 使額外摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入基極層的前面，其中，額外摻雜劑在退火處理期間引入爐中；以及 在基極層的前面形成選擇發(fā)射層，其中，基極層的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)定義選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)，選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)的摻雜度高于選擇發(fā)射層其余部分的 摻雜度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能電池及其制造方法。本發(fā)明太陽(yáng)能電池的制造方法包括提供一個(gè)硅基底，以及通過離子注入將摻雜劑引入基底的前面的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)?；卓梢赃M(jìn)行一次高溫退火循環(huán)，在一次退火循環(huán)中，引入額外摻雜劑原子擴(kuò)散進(jìn)入基底的前面。基底的前面可以形成選擇發(fā)射極，使得選擇發(fā)射層的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)的摻雜度高于選擇層其余部分的摻雜度。此外，本發(fā)明還公開了一種太陽(yáng)能電池。
文檔編號(hào)H01L21/263GK103210506SQ201180038088
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者艾吉特·羅哈吉, 維杰·葉倫德, 休伯特·P·戴維斯, 維諾德·錢德拉塞卡朗, 本·達(dá)米亞尼 申請(qǐng)人:桑艾維公司