本公開的實(shí)施例涉及可再生能源領(lǐng)域，具體地講，包括太陽能電池的箔基金屬化的方法以及所得太陽能電池。

背景技術(shù)：

光伏電池(常被稱為太陽能電池)是熟知的用于將太陽輻射直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置。一般來講，使用半導(dǎo)體加工技術(shù)在基板的表面附近形成p-n結(jié)，從而在半導(dǎo)體晶片或基板上制造太陽能電池。照射在基板表面上并進(jìn)入基板內(nèi)的太陽輻射在基板塊體中形成電子和空穴對(duì)。電子和空穴對(duì)遷移至基板中的p摻雜區(qū)域和n摻雜區(qū)域，從而使摻雜區(qū)域之間生成電壓差。將摻雜區(qū)連接至太陽能電池上的導(dǎo)電區(qū)，以將電流從電池引導(dǎo)至與其耦接的外部電路。

效率是太陽能電池的重要特性，因其直接與太陽能電池發(fā)電能力有關(guān)。同樣，制備太陽能電池的效率直接與此類太陽能電池的成本效益有關(guān)。因此，提高太陽能電池效率的技術(shù)或提高制造太陽能電池效率的技術(shù)是普遍所需的。本公開的一些實(shí)施例允許通過提供制造太陽能電池結(jié)構(gòu)的新工藝而提高太陽能電池的制造效率。本公開的一些實(shí)施例允許通過提供新型太陽能電池結(jié)構(gòu)來提高太陽能電池效率。

附圖說明

圖1A至圖1E示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例采用箔基金屬化的太陽能電池制造中各個(gè)階段的剖視圖，其中：

圖1A示出太陽能電池制造中在發(fā)射極區(qū)域上形成可選的金屬晶種區(qū)域之后的一個(gè)階段，所述發(fā)射極區(qū)域在太陽能電池基板背表面的一部分上方形成；

圖1B示出可選地形成保護(hù)層之后的圖1A結(jié)構(gòu)；

圖1C示出金屬箔粘附至其背表面之后的圖1B結(jié)構(gòu)；

圖1D示出在金屬箔中形成激光凹槽之后的圖1C結(jié)構(gòu)；以及

圖1E示出對(duì)金屬箔的暴露表面進(jìn)行陽極化處理之后的圖1D結(jié)構(gòu)。

圖2為根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，該流程圖列出與圖1A至圖1E相對(duì)應(yīng)的太陽能電池的制造方法中的操作。

圖3A至圖3C示出根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例采用箔基金屬化的太陽能電池制造中各個(gè)階段的剖視圖，其中：

圖3A示出太陽能電池制造中涉及將陽極化金屬箔放置在可選的金屬晶種區(qū)域上方的一個(gè)階段，所述金屬晶種區(qū)域在太陽能電池基板背表面的一部分上方形成的發(fā)射極區(qū)域上形成；

圖3B示出將陽極化金屬箔焊接至其背表面之后的圖3A結(jié)構(gòu)；以及

圖3C示出在陽極化金屬箔中形成激光凹槽之后的圖3B結(jié)構(gòu)。

圖4為根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，該流程圖列出與圖3A至圖3C相對(duì)應(yīng)的太陽能電池的制造方法中的操作。

圖5示出根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例采用基于陽極化箔的金屬化的另一種太陽能電池的制造中各個(gè)階段的剖視圖。

圖6A示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池的一部分的剖視圖，該太陽能電池具有在形成于基板中的發(fā)射極區(qū)域上形成的基于箔的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

圖6B示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池的一部分的剖視圖，該太陽能電池具有在形成于基板中的發(fā)射極區(qū)域上形成的基于陽極化箔的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

以下具體實(shí)施方式本質(zhì)上只是示例性的，并非意圖限制所述主題的實(shí)施例或此類實(shí)施例的應(yīng)用和用途。如本文所用，詞語“示例性”意指“用作例子、實(shí)例或舉例說明”。本文描述為示例性的任何實(shí)施未必理解為相比其他實(shí)施優(yōu)選的或有利的。此外，并不意圖受前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
或以下具體實(shí)施方式中提出的任何明示或暗示的理論的約束。

本說明書包括對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的提及。短語“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”的出現(xiàn)不一定是指同一實(shí)施例。特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何與本公開一致的合適方式加以組合。

術(shù)語。以下段落提供存在于本公開(包括所附權(quán)利要求書)中的術(shù)語的定義和/或語境：

“包括”。該術(shù)語是開放式的。如在所附權(quán)利要求書中所用，該術(shù)語并不排除另外的結(jié)構(gòu)或步驟。

“被配置為”。各種單元或部件可被描述或主張成“被配置為”執(zhí)行一項(xiàng)或多項(xiàng)任務(wù)。在這樣的語境下，“被配置為”用于通過指示該單元/部件包括在操作期間執(zhí)行一項(xiàng)或多項(xiàng)那些任務(wù)的結(jié)構(gòu)而暗示結(jié)構(gòu)。因此，即使當(dāng)指定的單元/部件目前不在操作(例如，未開啟/激活)時(shí)，也可將該單元/部件說成是被配置為執(zhí)行任務(wù)。詳述某一單元/電路/部件“被配置為”執(zhí)行一項(xiàng)或多項(xiàng)任務(wù)明確地意在對(duì)該單元/部件而言不援用35U.S.C.§112第六段。

如本文所用的“第一”、“第二”等這些術(shù)語用作其之后的名詞的標(biāo)記，而并不暗示任何類型的順序(例如，空間、時(shí)間和邏輯等)。例如，提及“第一”太陽能電池并不一定暗示該太陽能電池為某一序列中的第一個(gè)太陽能電池；相反，術(shù)語“第一”用于區(qū)分該太陽能電池與另一個(gè)太陽能電池(例如，“第二”太陽能電池)。

“耦接”–以下描述是指元件或節(jié)點(diǎn)或結(jié)構(gòu)特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明確指明，否則“耦接”意指一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/結(jié)構(gòu)特征直接或間接連接至另一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/結(jié)構(gòu)特征(或直接或間接與其連通)，并且不一定是機(jī)械耦接。

此外，以下描述中還僅為了參考的目的使用了某些術(shù)語，因此這些術(shù)語并非意圖進(jìn)行限制。例如，諸如“上部”、“下部”、“上方”或“下方”之類的術(shù)語是指附圖中提供參考的方向。諸如“正面”、“背面”、“后面”、“側(cè)面”、“外側(cè)”和“內(nèi)側(cè)”之類的術(shù)語描述部件的某些部分在一致但任意的參照系內(nèi)的取向和/或位置，通過參考描述所討論的部件的文字和相關(guān)的附圖可以清楚地了解所述取向和/或位置。這樣的術(shù)語可以包括上面具體提及的詞語、它們的衍生詞語以及類似意義的詞語。

本文描述了太陽能電池的箔基金屬化的方法以及所得太陽能電池。在下面的描述中，給出了許多具體細(xì)節(jié)，諸如具體的工藝流程操作，以便提供對(duì)本公開的實(shí)施例的透徹理解。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本公開的實(shí)施例。在其他情況中，沒有詳細(xì)地描述熟知的制造技術(shù)，諸如平版印刷和圖案化技術(shù)，以避免不必要地使本公開的實(shí)施例難以理解。此外，應(yīng)當(dāng)理解在圖中示出的多種實(shí)施例是示例性的展示并且未必按比例繪制。

本文公開了制造太陽能電池的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，制造太陽能電池的方法涉及在基板中或基板上方形成多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。該方法還涉及將金屬箔粘附至所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。該方法還涉及在與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域之間的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域上激光燒蝕穿過金屬箔的僅一部分。該方法還涉及在激光燒蝕之后對(duì)剩余金屬箔進(jìn)行陽極化處理，以隔離該剩余金屬箔中與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。

在另一個(gè)實(shí)施例中，制造太陽能電池的方法涉及在基板中或基板上方形成多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。該方法還涉及將陽極化金屬箔粘附至所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域，該陽極化金屬箔具有陽極化頂部表面和陽極化底部表面，所述陽極化頂部表面和陽極化底部表面之間具有金屬部分。將陽極化金屬箔粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域涉及穿透陽極化金屬箔的陽極化底部表面的區(qū)域。所述方法還涉及在與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域之間的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域上激光燒蝕穿過陽極化金屬箔的陽極化頂部表面和金屬部分。激光燒蝕終止于陽極化金屬箔的陽極化底部表面，以隔離與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域?qū)?yīng)的剩余金屬箔的區(qū)域。

本文還公開了太陽能電池。在一個(gè)實(shí)施例中，太陽能電池包括基板。多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在基板中或基板上方。在所述多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域上方設(shè)置有導(dǎo)電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。該導(dǎo)電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域，使得所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域上均設(shè)置有金屬晶種材料區(qū)域。在所述多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域上設(shè)置有金屬箔，該金屬箔具有陽極化部分，所述陽極化部分隔離所述金屬箔中與所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)應(yīng)的金屬區(qū)域。

本文所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及用于太陽能電池的基于金屬(例如鋁)陽極化的金屬化。在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種用于叉指背接觸(IBC)太陽能電池的鋁金屬化工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，公開了陽極化處理和后續(xù)的激光刻槽方法。

在第一方面，激光刻槽和后續(xù)的陽極化處理方法為IBC太陽能電池提供了新的電極圖案化方法，該方法基于對(duì)鋁(Al)箔(其已激光焊接至電池)進(jìn)行激光圖案化和陽極化處理，以形成接觸指的叉指圖案?？蓪?shí)施第一方法的實(shí)施例來為晶片上Al箔的圖案化提供一種無損的方法，避免復(fù)雜的對(duì)齊和/或掩蔽過程。

與上文提及的第一方面一致，圖1A至1E示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例采用箔基金屬化的太陽能電池制造中各個(gè)階段的剖視圖。圖2為根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，該流程圖列出與圖1A至圖1E相對(duì)應(yīng)的太陽能電池的制造方法中的操作。

圖1A示出太陽能電池制造中在發(fā)射極區(qū)域上形成可選的金屬晶種區(qū)域之后的一個(gè)階段，所述發(fā)射極區(qū)域在太陽能電池基板背表面的一部分上方形成。參見圖1A以及流程圖200的對(duì)應(yīng)操作202，在基板上方形成多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。具體地講，基板100上方設(shè)置有設(shè)置在薄介電材料102上的N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106，所述薄介電材料作為N型半導(dǎo)體區(qū)域104或P型半導(dǎo)體區(qū)域106各自與基板100之間的居間材料?；?00具有與背表面相對(duì)的光接收表面101，N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106在所述背表面上方形成。

在一個(gè)實(shí)施例中，基板100是單晶硅基板，諸如塊體單晶N型摻雜硅基板。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，基板100可以是設(shè)置在整個(gè)太陽能電池基板上的層，諸如多晶硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，薄電介質(zhì)層102為厚約2納米或更小的隧穿氧化硅層。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，術(shù)語“隧穿介電層”是指非常薄的介電層，通過該介電層可實(shí)現(xiàn)電傳導(dǎo)。傳導(dǎo)可由于量子隧穿和/或通過介電層中的薄點(diǎn)直接物理連接的較小區(qū)域的存在而造成。在一個(gè)實(shí)施例中，隧穿介電層為薄氧化硅層或包括薄氧化硅層。

在一個(gè)實(shí)施例中，交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106分別為成形的多晶硅，該多晶硅通過例如采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法形成。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，N型多晶硅發(fā)射極區(qū)域104摻有N型雜質(zhì)，例如磷。P型多晶硅發(fā)射極區(qū)域106摻有P型雜質(zhì)，例如硼。如圖1A所示，交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106可具有形成于兩者之間的溝槽108，所述溝槽108部分地延伸到基板100中。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，在交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106上形成底部抗反射涂層(BARC)材料110或其他保護(hù)層(例如非晶硅層)，如圖1A所示。

在一個(gè)實(shí)施例中，光接收表面101是紋理化光接收表面，如圖1A所示。在一個(gè)實(shí)施例中，采用基于氫氧化物的濕式蝕刻劑對(duì)基板100的光接收表面101進(jìn)行紋理化處理，并且也可對(duì)溝槽108表面進(jìn)行紋理化處理，同樣如圖1A所示。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)光接收表面紋理化處理的時(shí)間安排可以變化。例如，可在薄介電層102形成之前或之后進(jìn)行紋理化處理。在一個(gè)實(shí)施例中，紋理化表面可為具有規(guī)則或不規(guī)則形狀的表面，該表面用于散射入射光，從而減少?gòu)奶柲茈姵氐墓饨邮毡砻?01反射離開的光量。再次參見圖1A，附加實(shí)施例可包括在光接收表面101上形成鈍化和/或抗反射涂(ARC)層(共同示為層112)。應(yīng)當(dāng)理解，形成鈍化和/或ARC層的時(shí)間安排可以變化。

再次參見圖1A并且現(xiàn)在參見流程圖200的對(duì)應(yīng)可選操作204，形成多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域114，從而分別在每個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106上形成金屬晶種材料區(qū)域。金屬晶種材料區(qū)域114與所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106直接接觸。

在一個(gè)實(shí)施例中，金屬晶種區(qū)域114為鋁區(qū)域。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，鋁區(qū)域各自具有大約在0.3至20微米范圍內(nèi)的厚度，并且包含的鋁含量大于約97％，硅含量大約在0至2％范圍內(nèi)。在其他實(shí)施例中，金屬晶種區(qū)域114包含金屬，例如但不限于鎳、銀、鈷或鎢。

圖1B示出可選地形成保護(hù)層之后的圖1A結(jié)構(gòu)。具體地講，參見圖1B，絕緣層116形成在多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域114上。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層116為氧氮化硅材料層的氮化硅。

圖1C示出金屬箔粘附至其背表面之后的圖1B結(jié)構(gòu)。參見圖1C以及流程圖200的對(duì)應(yīng)操作206，通過使金屬箔118的部分與金屬晶種材料區(qū)域114中每一個(gè)的對(duì)應(yīng)部分直接耦接，將金屬箔118粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，將金屬箔118的部分與金屬晶種材料區(qū)域114中每一個(gè)的對(duì)應(yīng)部分直接耦接涉及在這些位置中的每一個(gè)處形成金屬焊接120，如圖1C所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，在該階段的加工中使用未經(jīng)圖案化的毯覆式金屬晶種層替代金屬晶種區(qū)域114。在該實(shí)施例中，毯覆式金屬晶種層可在后續(xù)的蝕刻工藝(諸如基于氫氧化物的濕式蝕刻工藝)中圖案化。

在一個(gè)實(shí)施例中，金屬箔118為鋁(Al)箔，其厚度大約在5至100微米范圍內(nèi)，優(yōu)選地大約在50至100微米范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，Al箔為包含鋁和第二元素(例如但不限于銅、錳、硅、鎂、鋅、錫、鋰或它們的組合)的鋁合金箔。在一個(gè)實(shí)施例中，Al箔為回火級(jí)(temper grade)箔，例如但不限于F級(jí)(自由狀態(tài))、O級(jí)(全軟)、H級(jí)(應(yīng)變硬化)或T級(jí)(熱處理)。

在一個(gè)實(shí)施例中，通過使用例如但不限于激光焊接工藝、熱壓縮工藝或超聲波粘合工藝的技術(shù)，將金屬箔118直接粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域114。在一個(gè)實(shí)施例中，包括可選的絕緣層116，并且將金屬箔118粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域114涉及穿透絕緣層116的區(qū)域，如圖1C所示。

應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，可實(shí)施一種無晶種的方法。在此類方法中，不形成金屬晶種材料區(qū)域114，并且金屬箔118被直接粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106的材料。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，金屬箔118被直接粘附至交替的N型多晶硅區(qū)域和P型多晶硅區(qū)域。

圖1D示出在金屬箔中形成激光凹槽之后的圖1C結(jié)構(gòu)。參見圖1D以及流程圖200的對(duì)應(yīng)操作208，金屬箔118在與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106之間的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域上(例如，如圖1D所示的溝槽108位置上方)被激光燒蝕穿過該金屬箔118的僅一部分。激光燒蝕形成凹槽122，該凹槽部分地延伸到金屬箔118中，但未完全穿過該金屬箔。

在一個(gè)實(shí)施例中，形成激光凹槽122涉及激光燒蝕一定厚度的金屬箔118，該厚度大約在金屬箔118總厚度的80％至99％范圍內(nèi)。即，在一個(gè)實(shí)施例中，關(guān)鍵的是不穿透金屬箔118的下部，使得金屬箔118保護(hù)下面的發(fā)射極結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)施例中，激光燒蝕是在無掩模的情況下進(jìn)行的；然而，在其他實(shí)施例中，掩模層在激光燒蝕之前形成于金屬箔118的一部分上，并在激光燒蝕之后被移除。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，掩模形成于一部分或整個(gè)箔面上。在另一個(gè)實(shí)施例中，掩模隨后在下文所述的陽極化過程期間保留在原位。在一個(gè)實(shí)施例中，掩模在該過程結(jié)束時(shí)不移除。然而，在另一個(gè)實(shí)施例中，掩模在該過程結(jié)束時(shí)不移除，并保留為保護(hù)層。

圖1E示出對(duì)金屬箔的暴露表面進(jìn)行陽極化處理之后的圖1D結(jié)構(gòu)。參見圖1E以及流程圖200的對(duì)應(yīng)操作210，在剩余金屬箔118的暴露表面上對(duì)該金屬箔進(jìn)行陽極化處理，以隔離剩余金屬箔118中與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。具體地講，對(duì)金屬箔118的暴露表面(包括凹槽122的表面)進(jìn)行陽極化處理，以形成氧化涂層124。在與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106相對(duì)應(yīng)的位置126處，例如在溝槽108上方位置處的凹槽122中，對(duì)金屬箔118的整個(gè)剩余厚度進(jìn)行陽極化處理，以隔離金屬箔118在N型半導(dǎo)體區(qū)域104和P型半導(dǎo)體區(qū)域106中每一個(gè)的上方剩余的區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，金屬箔118為鋁箔，并且對(duì)金屬箔進(jìn)行陽極化處理涉及在金屬箔118剩余部分的暴露部分和最外側(cè)部分上形成氧化鋁。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，對(duì)鋁箔進(jìn)行陽極化處理涉及使鋁箔的暴露表面氧化至大約1至20微米范圍內(nèi)的深度，優(yōu)選地氧化至大約5至20微米范圍內(nèi)的深度。在一個(gè)實(shí)施例中，為了電隔離金屬箔118的接觸部分，將金屬箔118在激光凹槽122底部的部分完全陽極化，如圖1E所示。在一個(gè)實(shí)施例中，同樣如圖1E所示，可在氧化涂層124的部分中制作開口128，以使得能夠接觸金屬箔118的某些區(qū)域。

再次參照?qǐng)D1E，在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)圖案化金屬箔進(jìn)行蝕刻以隔離金屬箔的部分，而不是通過陽極化處理金屬箔來隔離金屬箔的部分。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，圖1D的結(jié)構(gòu)被暴露于濕式蝕刻劑。雖然濕式蝕刻劑會(huì)蝕刻金屬箔的全部暴露部分，但采用小心定時(shí)的蝕刻工藝可在不顯著減少金屬箔無凹槽區(qū)域厚度的情況下穿透激光凹槽122的底部。在一個(gè)具體實(shí)施例中，使用基于氫氧化物的蝕刻劑，例如但不限于氫氧化鉀(KOH)或四甲基氫氧化銨(TMAH)。

在第二方面，陽極化處理和后續(xù)的激光刻槽方法涉及使用陽極化氧化鋁(AAO)作為激光著陸區(qū)對(duì)陽極化箔進(jìn)行注入。然后保留著陸區(qū)，從而在最終太陽能電池中提供電絕緣。

與上文提及的第二方面一致，圖3A至3C示出根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例采用箔基金屬化的太陽能電池制造中各個(gè)階段的剖視圖。圖4為根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，該流程圖列出與圖3A至圖3C相對(duì)應(yīng)的太陽能電池的制造方法中的操作。

圖3A示出太陽能電池制造中涉及將陽極化金屬箔放置在可選的金屬晶種區(qū)域上方的一個(gè)階段，所述金屬晶種區(qū)域在太陽能電池基板背表面的一部分上方形成的發(fā)射極區(qū)域上形成。參見圖3A以及流程圖400的對(duì)應(yīng)操作402，在基板上方形成多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。具體地講，基板300上方設(shè)置有設(shè)置在薄介電材料302上的N型半導(dǎo)體區(qū)域304和P型半導(dǎo)體區(qū)域306，所述薄介電材料作為N型半導(dǎo)體區(qū)域304或P型半導(dǎo)體區(qū)域306各自與基板300之間的居間材料。基板300具有與背表面相對(duì)的光接收表面301，N型半導(dǎo)體區(qū)域304和P型半導(dǎo)體區(qū)域306在所述背表面上方形成。

在一個(gè)實(shí)施例中，基板300是單晶硅基板，諸如塊體單晶N型摻雜硅基板。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，基板300可以是設(shè)置在整個(gè)太陽能電池基板上的層，諸如多晶硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，薄電介質(zhì)層302為厚約2納米或更小的隧穿氧化硅層。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，術(shù)語“隧穿介電層”是指非常薄的介電層，通過該介電層可實(shí)現(xiàn)電傳導(dǎo)。傳導(dǎo)可由于量子隧穿和/或通過介電層中的薄點(diǎn)直接物理連接的較小區(qū)域的存在而造成。在一個(gè)實(shí)施例中，隧穿介電層為薄氧化硅層或包括薄氧化硅層。

在一個(gè)實(shí)施例中，交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域304和P型半導(dǎo)體區(qū)域306分別為成形的多晶硅，該多晶硅通過例如采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法形成。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，N型多晶硅發(fā)射極區(qū)域304摻有N型雜質(zhì)，例如磷。P型多晶硅發(fā)射極區(qū)域306摻有P型雜質(zhì)，例如硼。如圖3A所示，交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域304和P型半導(dǎo)體區(qū)域306可具有形成于兩者之間的溝槽308，所述溝槽308部分地延伸到基板300中。

在一個(gè)實(shí)施例中，光接收表面301是紋理化光接收表面，如圖3A所示。在一個(gè)實(shí)施例中，采用基于氫氧化物的濕式蝕刻劑對(duì)基板300的光接收表面301進(jìn)行紋理化處理，并且也可對(duì)溝槽308表面進(jìn)行紋理化處理，同樣如圖3A所示。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)光接收表面紋理化處理的時(shí)間安排可以變化。例如，可在薄介電層302形成之前或之后進(jìn)行紋理化處理。在一個(gè)實(shí)施例中，紋理化表面可為具有規(guī)則或不規(guī)則形狀的表面，該表面用于散射入射光，從而減少?gòu)奶柲茈姵氐墓饨邮毡砻?01反射離開的光量。再次參見圖3A，附加實(shí)施例可包括在光接收表面301上形成鈍化和/或抗反射涂(ARC)層(共同示為層312)。應(yīng)當(dāng)理解，形成鈍化和/或ARC層的時(shí)間安排可以變化。

再次參見圖3A并且現(xiàn)在參見流程圖400的對(duì)應(yīng)可選操作404，形成多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域314，從而分別在每個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域304和P型半導(dǎo)體區(qū)域306上形成金屬晶種材料區(qū)域。金屬晶種材料區(qū)域314與所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域304和P型半導(dǎo)體區(qū)域306直接接觸。

在一個(gè)實(shí)施例中，金屬晶種區(qū)域314為鋁區(qū)域。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，鋁區(qū)域各自具有大約在0.3至20微米范圍內(nèi)的厚度，并且包含的鋁含量大于約97％，硅含量大約在0至2％范圍內(nèi)。在其他實(shí)施例中，金屬晶種區(qū)域314包含金屬，例如但不限于鎳、銀、鈷或鎢。

再次參見圖3A，陽極化金屬箔318被設(shè)置在金屬晶種區(qū)域314上方。在一個(gè)實(shí)施例中，陽極化金屬箔318為陽極化鋁箔，其上形成有氧化鋁涂層319。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，陽極化鋁箔318的總厚度大約在5至100微米范圍內(nèi)，優(yōu)選地在50至100微米范圍內(nèi)，其中陽極化頂部表面319A和陽極化底部表面319B各占大約1至20微米范圍內(nèi)、優(yōu)選地5至20微米范圍內(nèi)的厚度。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，陽極化金屬箔318具有陽極化頂部表面(涂層319A)和陽極化底部表面(涂層319B)，兩者之間有導(dǎo)電金屬部分。在一個(gè)實(shí)施例中，陽極化金屬箔318為包含鋁和第二元素(例如但不限于銅、錳、硅、鎂、鋅、錫、鋰或它們的組合)的陽極化鋁合金箔。在一個(gè)實(shí)施例中，陽極化金屬箔318為回火級(jí)陽極化鋁箔，例如但不限于F級(jí)(自由狀態(tài))、O級(jí)(全軟)、H級(jí)(應(yīng)變硬化)或T級(jí)(熱處理)。

圖3B示出將陽極化金屬箔焊接至其背表面之后的圖3A結(jié)構(gòu)。參見圖3B以及流程圖400的對(duì)應(yīng)操作406，通過使陽極化金屬箔318的部分與金屬晶種材料區(qū)域314中每一個(gè)的對(duì)應(yīng)部分直接耦接，將陽極化金屬箔318粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域304和P型半導(dǎo)體區(qū)域306。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，將陽極化金屬箔318的部分與金屬晶種材料區(qū)域314中每一個(gè)的對(duì)應(yīng)部分直接耦接涉及在這些位置中的每一個(gè)處形成金屬焊接320，如圖3B所示。在一個(gè)具體實(shí)施例中，用真空系統(tǒng)使陽極化金屬箔318的背表面變平，并在點(diǎn)焊基體后將該陽極化金屬箔激光焊接到金屬晶種層上。

在一個(gè)實(shí)施例中，通過使用例如但不限于激光焊接工藝、熱壓縮工藝或超聲波粘合工藝的技術(shù)，將陽極化金屬箔318粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域314。在一個(gè)實(shí)施例中，將陽極化金屬箔318粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域314涉及穿透底部表面氧化涂層319B，如圖3B所示。

在一個(gè)實(shí)施例中(未示出，但與圖1B的描述類似)，在將陽極化金屬箔318粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域314之前，在多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域314上形成絕緣層。在一個(gè)實(shí)施例中，將陽極化金屬箔314粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域314涉及穿透絕緣層的居間區(qū)域。

應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，可實(shí)施一種無晶種的方法。在此類方法中，不形成金屬晶種材料區(qū)域314，并且陽極化金屬箔318被直接粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域304和P型半導(dǎo)體區(qū)域306的材料。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，陽極化金屬箔318被直接粘附至交替的N型多晶硅區(qū)域和P型多晶硅區(qū)域。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，該工藝涉及穿透底部表面氧化涂層319B。

圖3C示出在陽極化金屬箔中形成激光凹槽之后的圖3B結(jié)構(gòu)。參見圖3C以及流程圖400的對(duì)應(yīng)操作408，陽極化金屬箔318在與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域304和P型半導(dǎo)體區(qū)域306之間的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域上(例如，如圖3C所示的溝槽308位置上方)被激光燒蝕穿過該陽極化金屬箔318的陽極化頂部表面319A和中央金屬部分。激光燒蝕終止于陽極化金屬箔318的陽極化底部表面319B，以隔離與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域?qū)?yīng)的剩余金屬箔318的區(qū)域。

如此，激光燒蝕形成凹槽322，該凹槽部分地延伸到陽極化金屬箔318中，但未完全穿過該陽極化金屬箔。在一個(gè)實(shí)施例中，關(guān)鍵的是不穿透陽極化金屬箔318的陽極化底部表面319B，使得陽極化金屬箔318保護(hù)下面的發(fā)射極結(jié)構(gòu)。因此，溝槽深度受到精確控制，使得溝槽深入陽極化Al箔的底部氧化層而又不完全切透底部氧化層。在一個(gè)實(shí)施例中，激光燒蝕是在無掩模的情況下進(jìn)行的；然而，在其他實(shí)施例中，掩模層在激光燒蝕之前形成于陽極化金屬箔318的一部分上，并在激光燒蝕之后被移除。

在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合圖3A至圖3C所描述的方法還涉及，在將陽極化金屬箔318粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域304和P型半導(dǎo)體區(qū)域306之前，在陽極化金屬箔318的陽極化底部表面319B上形成激光反射或吸收膜。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，激光燒蝕涉及使用紅外(IR)激光，并且形成激光反射或吸收膜涉及形成品紅膜。更一般地說，應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)施例涉及采用根據(jù)所用激光而設(shè)計(jì)的膜顏色。在此類方法中，膜顏色被選擇用于反射或燒蝕。在所述具體實(shí)施例中，使用品紅膜意味著其吸收綠色并反射藍(lán)色和紅色。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于激光為透明的頂部膜被應(yīng)用于陽極化金屬箔的上表面。然而，反射膜被應(yīng)用于陽極化金屬箔的底部表面。在另一個(gè)實(shí)施例中，底部表面為染色的陽極化氧化鋁層，該層能夠吸收大約或大于85％的激光脈沖。

再次參見圖3C，通過形成遵循叉指圖案的凹槽，用激光最后圖案化陽極化Al箔，該叉指圖案可與晶種圖案平行或垂直。上面的圖解展示了一般方法，并且可直接適用于平行刻槽。在另一個(gè)實(shí)施例中，陽極化Al箔的絕緣表面在粗金屬二(coarse metal two)(M2)方法中(即，用于垂直刻槽)可為一種益處，以便僅接觸所選極性的指。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，箔底部的陽極氧化鋁層防止相反極性的指之間發(fā)生分流，并且電觸點(diǎn)僅通過點(diǎn)焊加工制成。

圖5示出根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例采用基于陽極化箔的金屬化的另一種太陽能電池的制造中各個(gè)階段的剖視圖。參見圖5的(a)部分，陽極化鋁箔518與基板500裝配在一起，該基板上設(shè)置有多個(gè)金屬晶種區(qū)域514。參見圖5的(b)部分，進(jìn)行激光焊接以生成焊點(diǎn)520，從而將箔518粘附至金屬晶種區(qū)域514。參見圖5的(c)部分，進(jìn)行激光圖案化以形成激光凹槽522。在一個(gè)實(shí)施例中，凹槽的圖案與金屬晶種區(qū)域514的圖案垂直。在一個(gè)實(shí)施例中，激光燒蝕終止于金屬箔518的陽極化底部表面。

本文所述的實(shí)施例可用于制造太陽能電池。在一些實(shí)施例中，參見圖1E和3C，太陽能電池包括設(shè)置在基板100或300上方的多個(gè)交替的N型(104或304)和P型(106或306)半導(dǎo)體區(qū)域。在所述多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域上方設(shè)置有導(dǎo)電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。該導(dǎo)電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域114或314，使得所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域上均設(shè)置有金屬晶種材料區(qū)域。金屬箔118或318設(shè)置在多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域上。金屬箔118或318具有陽極化部分124或319，這些陽極化部分隔離金屬箔118或318中與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)應(yīng)的金屬區(qū)域。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，金屬箔118或113的所有暴露表面均被陽極化。然而，在另一個(gè)實(shí)施例中，可在陽極化部分中形成開口(例如，128)以用作金屬觸點(diǎn)，諸如結(jié)合圖1E所述。在又一個(gè)實(shí)施例中，在激光燒蝕之前對(duì)箔進(jìn)行陽極化處理，而不進(jìn)行后續(xù)的陽極化處理。在該實(shí)施例中，激光凹槽322可使非陽極化表面暴露，如圖3C所示。在一個(gè)實(shí)施例中，基板100或300為N型單晶硅基板，多個(gè)交替的N型(104或304)和P型(106或306)半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在設(shè)置于該基板上方的多晶硅材料中。

在又一個(gè)實(shí)施例中，基板為單晶硅基板，交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域形成于該單晶硅基板中。在第一示例中，圖6A示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池的一部分的剖視圖，該太陽能電池具有在形成于基板中的發(fā)射極區(qū)域上形成的基于箔的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。參見圖6A，太陽能電池包括設(shè)置在基板600中的多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域604和P半導(dǎo)體區(qū)域型半導(dǎo)體區(qū)域606。在所述多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域上方設(shè)置有導(dǎo)電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。該導(dǎo)電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域614，使得所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域上均設(shè)置有金屬晶種材料區(qū)域。金屬箔618設(shè)置在多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域614上。金屬箔618具有陽極化部分624，這些陽極化部分隔離金屬箔618中分別與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域604和P型半導(dǎo)體區(qū)域606相對(duì)應(yīng)的金屬區(qū)域。

在第二示例中，圖6B示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池的一部分的剖視圖，該太陽能電池具有在形成于基板中的發(fā)射極區(qū)域上形成的基于陽極化箔的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。參見圖6B，太陽能電池包括設(shè)置在基板650中的多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域654和P半導(dǎo)體區(qū)域型半導(dǎo)體區(qū)域656。在所述多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域上方設(shè)置有導(dǎo)電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。該導(dǎo)電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域664，使得所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域上均設(shè)置有金屬晶種材料區(qū)域。金屬箔668設(shè)置在多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域664上。金屬箔668具有陽極化部分669，這些陽極化部分隔離金屬箔668中分別與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域664和P型半導(dǎo)體區(qū)域666相對(duì)應(yīng)的金屬區(qū)域。

在本公開的另一方面，提供了以結(jié)合上述示例性實(shí)施例所述的概念為基礎(chǔ)的其他實(shí)施例。最普遍的考慮是，背接觸式太陽能電池通常需要在太陽能電池的背面上具有兩種極性的圖案化金屬。在由于成本、復(fù)雜性或效率原因而無法得到預(yù)圖案化金屬的情況下，毯覆式金屬的低成本、低材料加工通常有利于基于激光的圖案化方法。

就高效電池而言，對(duì)于電池背部的圖案化金屬通常具有兩點(diǎn)要求：(1)金屬完全隔離，以及(2)無損加工。對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)而言，可能還需要該過程為高產(chǎn)能過程，例如每小時(shí)產(chǎn)能大于500個(gè)晶片。對(duì)于復(fù)雜的圖案，使用激光對(duì)硅頂部上的厚金屬(例如，大于1微米)或高反射性金屬(例如，鋁)進(jìn)行圖案化可在生產(chǎn)中引起實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)能問題。以高速率燒蝕厚金屬和/或高反射性金屬所需的能量需要超過下面發(fā)射極的損傷閾值的激光能量(例如，大于1J/cm²)，因此可能產(chǎn)生產(chǎn)能問題。由于使金屬完全隔離的必要性和金屬厚度與激光能量的變化，金屬圖案化中常常發(fā)生過度蝕刻。特別是，似乎沒有高產(chǎn)能/低成本的單一激光能量窗口可以完全移除金屬而又不使發(fā)射極暴露于破壞性激光束下。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，描述了多種金屬圖案化的方法。此外，應(yīng)當(dāng)理解，由于圖案化工藝與金屬粘合工藝的相互作用，同時(shí)考慮使第一金屬層或晶種金屬層(M1)與上金屬層諸如箔(M2)結(jié)合的粘合方法很重要。如下文更詳細(xì)地描述，一些粘合方法實(shí)現(xiàn)了各種圖案化選項(xiàng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，取決于粘合方法，在箔(M2)被粘合至氣相沉積薄晶種金屬(M1)并因此被粘合至下面器件晶片之中實(shí)現(xiàn)了不同強(qiáng)度的粘附力。此外，在粘附力測(cè)試期間觀察到不同類型的失效模式。對(duì)于激光粘合，粘附力可取決于激光能量密度(每一聚焦面積的能量)。在較低的能量密度下，M1與M2之間的粘附力太弱，M2很容易分離。隨著激光能量密度增大，通過在箔和下面的M1晶種層之間進(jìn)行焊接而獲得的粘附力變得強(qiáng)到足以在粘附力測(cè)試期間撕裂箔。當(dāng)激光能量密度變得甚至更高時(shí)，下面的M1層開始受到影響，并在剝離測(cè)試中在箔被撕裂之前M1-器件晶片的粘合就已被破壞。為了利用上述不同撕裂模式，在一個(gè)實(shí)施例中，在激光粘合過程中使用空間形狀的激光束。激光束可在外部區(qū)域具有較高強(qiáng)度(M1撕裂范圍)，在內(nèi)部具有較低強(qiáng)度(M2撕裂范圍)，使得在焊接后，箔(M2)可與M1一起撕下，而完好地保留焊接點(diǎn)下的M2/M1區(qū)域。

在另一方面，當(dāng)使用濕式化學(xué)蝕刻劑完成沿著凹槽的隔離時(shí)，M1可長(zhǎng)期暴露于蝕刻劑。在此期間，可能發(fā)生不期望的蝕刻，或者如果M1和M2未完全粘合在一起，則化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)被截留在M1和M2之間。在這兩種情形下，如果采用非連續(xù)粘合方法沿著金屬指(例如，低密度粘合，諸如每10毫米一個(gè)粘合點(diǎn))使鋁箔與金屬晶種層粘合，則蝕刻溶液可在箔/金屬晶種交界面滲透，引起不期望的對(duì)M1指的蝕刻以及/或者對(duì)M1/M2粘合點(diǎn)的侵蝕，從而導(dǎo)致器件性能不良。粘合方法可包括激光焊接、局部熱壓縮、焊接和超聲波粘合。因此，并非所有的粘合方法都能與基于蝕刻的圖案化相容，并且特別地，任何低密度粘合方法諸如激光焊接都可變得特別具有挑戰(zhàn)性。

在一個(gè)實(shí)施例中，可實(shí)施所述方法，以通過保護(hù)M1層免受化學(xué)侵蝕來解決與上述濕式化學(xué)蝕刻劑有關(guān)的問題，并允許使用基于蝕刻的圖案化工藝。實(shí)施例可包括采用激光焊接作為粘合方法，以及在激光刻槽之后使用化學(xué)蝕刻作為圖案化方法，但所述概念可適用于其他非線性粘合方法和基于化學(xué)蝕刻的圖案化方法。

在第一個(gè)這樣的實(shí)施例中，毯覆式保護(hù)層在金屬晶種沉積后被沉積在基板上，或者在激光焊接過程之前被沉積在箔上。材料選擇和層厚度確?？纱┻^保護(hù)層實(shí)現(xiàn)激光焊接。材料可以是對(duì)化學(xué)蝕刻處理(例如，KOH溶液)具有抗性的。合適的材料示例包括但不限于粘合劑、有機(jī)硅、聚合物或薄電介質(zhì)。在第二個(gè)這樣的實(shí)施例中，薄封蓋層(例如，厚度為大約100納米)被沉積在金屬晶種層頂部上。該薄封蓋層由不同金屬(例如，Ni) 構(gòu)成，并且對(duì)化學(xué)蝕刻溶液具有抗性。在一個(gè)具體實(shí)施例中，薄封蓋層與M1和M2之間的激光焊接過程相容。在第三個(gè)這樣的實(shí)施例中，在激光焊接之前或之后將耐蝕刻材料指(與第一實(shí)施例類似)印刷于M1指之間并施以熱處理，以確保保護(hù)指和M2箔之間具有持續(xù)的粘附力。在一個(gè)具體實(shí)施例中，由激光工藝生成的熱量最終用于將保護(hù)材料指粘合到M2層上。箔和指之間的交界面充當(dāng)?shù)挚刮g刻溶液的屏障。材料可足夠薄且/或軟，不影響箔裝配和激光焊接過程(例如，需要緊密的M1/M2接觸)。

在第一示例性工藝流程中，刻槽和蝕刻方法涉及使M1沉積(例如，能夠與M2粘合的晶種導(dǎo)電層的沉積)至太陽能電池的器件側(cè)。將M2層施加到M1/電池上，并保持適于粘合的接觸。粘合的能量，例如熱壓縮或激光能量(例如，大于100微秒的長(zhǎng)脈沖持續(xù)時(shí)間)應(yīng)用于局部加熱M2以及粘合M1和M2。然后，通過機(jī)械方式或通過另一激光工藝(例如，較短脈沖持續(xù)時(shí)間，小于大約1微秒)形成凹槽，從而得到深凹槽(例如，大于箔厚度的大約80％)，并從箔施加器修剪下箔。然后，例如通過給該結(jié)構(gòu)施加蝕刻介質(zhì)并選擇性地蝕刻M2的剩余部分，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電區(qū)域的隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，為了提高選擇性，選擇預(yù)圖案化的M1層來為蝕刻介質(zhì)提供耐蝕刻性，例如耐KOH蝕刻的Ni金屬?？赡艿腗2材料包括但不限于鋁、鎳、銅、鈦、鉻或它們的多層組合。使用鋁M1層時(shí)，蝕刻介質(zhì)可包括堿性化學(xué)物質(zhì)(諸如氫氧化鉀)或者酸性化學(xué)物質(zhì)(諸如磷酸或磷酸和硝酸的混合物)。然后，將蝕刻介質(zhì)從晶片上徹底沖洗掉，從而完成蝕刻反應(yīng)并避免在晶片上留下化學(xué)殘留物?？衫盟絿娏軟_洗和/或超聲攪拌將化學(xué)物質(zhì)從晶片上完全去除。

在第二示例性工藝流程中，采用基于高功率激光刻槽加上低功率激光隔離的雙步圖案化。該方法首先涉及在太陽能電池的器件側(cè)上沉積M1(例如，適于與M2激光焊接的晶種導(dǎo)電層)并且對(duì)沉積的M1層進(jìn)行圖案化處理。然后，將M2層施加到M1/電池上，并保持適于激光焊接的直接接觸。施加高能光束(例如，大于約100微秒的長(zhǎng)脈沖持續(xù)時(shí)間激光或電子束)，以局部加熱M2并粘合M1和M2。施加另外的激光(例如，較短脈沖持續(xù)時(shí)間，小于大約1微秒)，從而得到深凹槽(例如，大于箔厚度的大約80％)，并從箔施加器修剪下箔。然后，沿著激光凹槽施加第二低功率激光，以隔離剩余的M2。

應(yīng)當(dāng)理解，可通過其他方法實(shí)現(xiàn)刻槽。例如，在另一個(gè)實(shí)施例中，未采用激光工藝，而是使用機(jī)械工藝形成上述凹槽，例如但不限于一組拖曳跨過整個(gè)表面的硬頭切削工具、吻切、CNC銑削、離子銑削或其他切削類機(jī)構(gòu)。

應(yīng)當(dāng)理解，可通過其他方法移除剩余金屬。例如，在另一個(gè)實(shí)施例中，在凹槽形成后，通過用電(例如，具有高電流的電)進(jìn)行電阻加熱來燒化剩余金屬，從而移除剩余金屬。在另一個(gè)實(shí)施例中，在凹槽形成后，經(jīng)由非常溫和的/低通量的激光燒蝕移除剩余金屬。在另一個(gè)實(shí)施例中，在凹槽形成后，通過其他蝕刻法(例如等離子蝕刻或反濺射蝕刻)移除剩余金屬。在另一個(gè)實(shí)施例中，在凹槽形成后，通過夾緊或粘附至要移除的金屬區(qū)域，然后“撕掉”所述夾緊的或粘附的區(qū)段，來移除剩余金屬。

在移除剩余金屬的撕裂法的第一具體實(shí)施例中，形成了兩個(gè)平行的凹槽，留下要撕下的金屬條，該金屬條的寬度大約在100至500微米范圍內(nèi)。在第二具體實(shí)施例中，凹槽線延伸到太陽能電池外部，將被用作后續(xù)撕裂工序的撕裂起始點(diǎn)。在第三具體實(shí)施例中，在刻槽之前，使用M1/M2粘合方法，例如激光焊接點(diǎn)(或線)、熱壓縮粘合或其他方法，這些方法提供比最終撕下的M2箔的剪切強(qiáng)度更強(qiáng)的粘附力。在第四具體實(shí)施例中，利用激光凹槽或激光粘合激光的激光束形狀來改良金屬的機(jī)械性能，例如，通過基于時(shí)間和溫度調(diào)節(jié)光束輪廓，以定制冷卻輪廓并改良顆粒結(jié)構(gòu)。這種方式有利于凹槽后的隔離過程。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，高斯光束的形狀經(jīng)過扭曲而使峰倒置，從而邊緣輪廓具有更高的能量并用于形成縫焊。粘合部邊緣處較高的局部加熱造成更大的應(yīng)力并改變冷卻輪廓，并且焊接材料的邊緣具有比整體更低的屈服強(qiáng)度或更不可延展。在這種情況下，在撕裂過程中交界面最先失效。在上述四個(gè)實(shí)施例的每一個(gè)中，金屬晶種層可在刻槽前被圖案化，也可在刻槽后被圖案化，優(yōu)選地與上述刻槽后隔離一起進(jìn)行。

在其他實(shí)施例中，通過使用封蓋層(例如，Ni、聚合物、氧化物，或沉積在M1上的薄粘合劑，或M2)來保護(hù)M1層免受蝕刻劑侵蝕，該封蓋層具有與焊接工藝相容的厚度或構(gòu)成(例如，對(duì)于通過聚合物的焊接而言，小于大約10微米)。在其他實(shí)施例中，以適當(dāng)高的密度(例如，自上而下看100％)實(shí)現(xiàn)粘合，以免蝕刻劑滲入間隙，并避免對(duì)M1進(jìn)行過度蝕刻?？赏ㄟ^與整體M2集成來產(chǎn)生粘合(例如，線性焊接、熱壓縮粘合)。

雖然上文結(jié)合圖1A-1E、圖3A-3C、圖5、圖6A和圖6B并結(jié)合其他所述實(shí)施例具體描述了某些材料，但是在其他此類實(shí)施例中，可容易地用其他材料來取代其中的一些材料，這些實(shí)施例仍然在本公開實(shí)施例的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可使用不同材料的基板，諸如III-V族材料的基板，用來代替硅基板。在其他實(shí)施例中，上述方法可適用于除太陽能電池制造之外的制造。例如，發(fā)光二極管(LED)的制造可受益于本文所述的方法。

因此，已公開了太陽能電池的箔基金屬化的方法以及所得太陽能電池。

盡管上面已經(jīng)描述了具體實(shí)施例，但即使相對(duì)于特定的特征僅描述了單個(gè)實(shí)施例，這些實(shí)施例也并非旨在限制本公開的范圍。在本公開中所提供的特征的例子除非另有說明否則旨在為說明性的而非限制性的。以上描述旨在涵蓋將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的具有本公開的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。

本公開的范圍包括本文所公開的任何特征或特征組合(明示或暗示)，或其任何概括，不管其是否減輕本文所解決的任何或全部問題。因此，可以在本申請(qǐng)(或?qū)ζ湟髢?yōu)先權(quán)的申請(qǐng))的審查過程期間對(duì)任何此類特征組合提出新的權(quán)利要求。具體地講，參考所附權(quán)利要求書，來自從屬權(quán)利要求的特征可與獨(dú)立權(quán)利要求的那些特征相結(jié)合，來自相應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的特征可以按任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合，而并非只是以所附權(quán)利要求中枚舉的特定形式組合。

在一個(gè)實(shí)施例中，制造太陽能電池的方法包括在基板中或基板上方形成多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。該方法還包括將金屬箔粘附至所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。該方法還包括在與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域之間的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域上激光燒蝕穿過金屬箔的僅一部分。該方法還包括在激光燒蝕之后隔離剩余金屬箔中與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，隔離剩余金屬箔的區(qū)域包括對(duì)該剩余金屬箔進(jìn)行陽極化處理。

在一個(gè)實(shí)施例中，隔離剩余金屬箔的區(qū)域包括蝕刻該剩余金屬箔。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括，在粘附金屬箔之前形成多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域，從而在每個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域上形成金屬晶種材料區(qū)域，其中將金屬箔粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域包括粘附金屬箔至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括，在將金屬箔粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域之前，在多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域上形成絕緣層，其中將金屬箔粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域包括穿透絕緣層的區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，將金屬箔粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域包括使用選自激光焊接工藝、熱壓縮工藝和超聲波粘合工藝的技術(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域包括形成鋁區(qū)域，每個(gè)鋁區(qū)域的厚度大約在0.3至20微米范圍內(nèi)，并且包含的鋁含量大于約97％、硅含量大約在0至2％范圍內(nèi)，其中粘附金屬箔包括粘附厚度大約在5至100微米范圍內(nèi)的鋁箔，并且其中隔離剩余金屬箔的區(qū)域包括通過使鋁箔的暴露表面氧化至大約1至20微米范圍內(nèi)的深度來對(duì)該鋁箔進(jìn)行陽極化處理。

在一個(gè)實(shí)施例中，激光燒蝕穿過金屬箔的僅一部分包括以金屬箔總厚度的大約80％至99％范圍內(nèi)的厚度激光燒蝕該金屬箔。

在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域包括在形成于基板上方的多晶硅層中形成交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域，并且該方法還包括在每個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域之間形成溝槽，該溝槽部分地延伸到基板中。

在一個(gè)實(shí)施例中，基板為單晶硅基板，并且形成多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域包括在單晶硅基板中形成交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括在激光燒蝕之前在金屬箔的至少一部分上進(jìn)一步形成掩模層。

在一個(gè)實(shí)施例中，制造太陽能電池的方法包括在基板中或基板上方形成多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。該方法還包括將陽極化金屬箔粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域，該陽極化金屬箔具有陽極化頂部表面和陽極化底部表面，所述陽極化頂部表面和陽極化底部表面之間具有金屬部分，其中將陽極化金屬箔粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域包括穿透陽極化金屬箔的陽極化底部表面的區(qū)域。該方法還包括在與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域之間的位置相對(duì)應(yīng)的區(qū)域上激光燒蝕穿過陽極化金屬箔的陽極化頂部表面和金屬部分，其中所述激光燒蝕終止于陽極化金屬箔的陽極化底部表面，以隔離與交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域?qū)?yīng)的剩余金屬箔的區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括，在粘附陽極化金屬箔之前形成多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域，從而在每個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域上形成金屬晶種材料區(qū)域，其中將陽極化金屬箔粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域包括粘附陽極化金屬箔至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括，在將陽極化金屬箔粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域之前，在多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域上形成絕緣層，其中將陽極化金屬箔粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域包括穿透絕緣層的區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，將陽極化金屬箔粘附至多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域包括使用選自激光焊接工藝、熱壓縮工藝和超聲波粘合工藝的技術(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域包括形成鋁區(qū)域，每個(gè)鋁區(qū)域的厚度大約在0.3至20微米范圍內(nèi)，并且包含的鋁含量大于約97％、硅含量大約在0至2％范圍內(nèi)，其中粘附陽極化金屬箔包括粘附總厚度大約在5至100微米范圍內(nèi)的陽極化鋁箔，所述陽極化頂部表面和陽極化底部表面各占大約1至20微米范圍內(nèi)的厚度。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括，在將陽極化金屬箔粘附至交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域之前，在陽極化金屬箔的陽極化底部表面上形成激光反射或吸收膜。

在一個(gè)實(shí)施例中，形成多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域包括在形成于基板上方的多晶硅層中形成交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域，并且該方法還包括在每個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域之間形成溝槽，該溝槽部分地延伸到基板中。

在一個(gè)實(shí)施例中，基板為單晶硅基板，并且形成多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域包括在單晶硅基板中形成交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括，在激光燒蝕之前在陽極化金屬箔的一部分上形成掩模層，并在激光燒蝕之后移除該掩模層。

在一個(gè)實(shí)施例中，太陽能電池包括基板。多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置在所述基板中或上方。在多個(gè)交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域上方設(shè)置有導(dǎo)電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)電觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域，使得所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域上均設(shè)置有金屬晶種材料區(qū)域，并且在多個(gè)金屬晶種材料區(qū)域上設(shè)置有金屬箔，該金屬箔具有陽極化部分，所述陽極化部分隔離金屬箔中與所述交替的N型半導(dǎo)體區(qū)域和P型半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)應(yīng)的金屬區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，金屬箔的所有暴露表面均被陽極化。