制造太阳能电池的方法及其设备技术

一种制造太阳能电池的方法，其包括：有着第一侧(1a)和相对的第二侧(1b)的半导体基板(1)，在所述第一侧处选择性界定掺杂第一导电类型的电荷载子的活性区域。该方法包括：在植入步骤中通过离子植入以诱使表面非晶化的剂量水平将所述电荷载子引入基板中所述第一侧(1a)上，于是形成非晶化区域。在那之后，在非晶化区域的部分中选择性再结晶材料来界定第一、再结晶的子区域(5)，所述非晶化区域的剩余部分界定第二子区域(15)。接着，至少部分去除所述第一子区域(5)的再结晶材料，于是创建选择性界定的活性区域并且在至少部分去除的第一子区域(5)和第二子区域(15)之间引入表面拓扑结构。还提供一种用于执行所述方法的装置和产生的有着表面拓扑结构的太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造太阳能电池的方法及其设备
本专利技术涉及一种制造太阳能电池的方法，所述设备包括有着第一侧和相对的第二侧的半导体基板，在所述第一侧，掺杂有第一导电类型的电荷载子(chargecarrier)的活性区域被选择性界定，该方法包括采用互相不同量的电荷载子在第一侧创建第一子区域和第二子区域，对此，通过离子植入将所述电荷载子引入所述基板中所述第一侧上。本专利技术也涉及用于包括在半导体基板的第一侧的第一导电类型的电荷载子的活性区域的选择性创建的半导体设备，所述半导体设备包括适合于以诱使半导体基板的表面非晶体化(amorphization)来界定非晶化区域的剂量水平的植入的离子植入器。本专利技术进一步涉及包括有着第一侧和相对的第二侧的半导体基板的太阳能电池，在所述第一侧处掺杂有第一导电类型的电荷载子的活性区域被选择性界定，所述活性区域包括第一子区域和有着比第一子区域更大的电荷载子浓度的第二子区域。
技术介绍
太阳能电池制造中的进步需要掺杂区域的某种图案化，而不是现在普遍在整个太阳能行业使用的全面扩散。例如，为了在标准硅太阳能电池中有着更低的重组损失的更好的前侧发射器性能，需要在金属接触区域下面比没有接触的区域中有更高的掺杂。从WO2011/152982A2已知一种与离子植入联合采用的用于图案化的方法。此处，掺杂区域的图案化是基于装于离子植入器中的遮蔽罩的使用。这些罩能够抑制或降低太阳能晶片的某些部分暴露于离子束。退火之后，该晶片将具有沿着晶片表面具有某种图案的面阻轮廓(sheetresistanceprofile)。该技术具有缺点：在植入器中遮蔽罩的安装和控制增加机器的复杂性并因而显著增加机器售价的价格。通过折旧，然后额外的机器复杂性增加生产的太阳能电池的成本。另一个缺点是这些遮蔽罩在离子植入器的连续使用中升温很快并将因此一般改变形状到某种程度。因为这个原因，人们以这种方式制造图案是有限制的。如果人们需要从一个罩到下一个必须具有某种对准的多个遮蔽罩，这也很重要。这种情况发生在例如当人们正在采用称作交错背接触(IBC)的高效太阳能电池设计时。在该设计中，人们在晶片的后侧上的复杂的相互交叉的图案中并排地布置p和n型掺杂区域。遮蔽罩的另一个缺点是罩本身不能随意地形成任何形状，因为罩需要能够支撑自己。由于这个原因，半导体基板上形成的图案在它们的设计中受限制。
技术实现思路
因而，本专利技术的一个目的是提供一种制造半导体设备的改进的方法，尤其太阳能电池，克服所述的缺陷。本专利技术的另一个目的是提供一种制造半导体设备例如太阳能电池的方法，其中产生的图案的分辨率(resolution)穿过其需要的设备没有限制。另一个目的是提供改进的半导体设备及其用途，伴随减少的机器复杂性。本专利技术的进一步的目的是提供有着合适分辨率的交错背接触(IBC)太阳能电池。本专利技术进一步的又一目的是提供有着改善的设备性能的太阳能电池。根据本专利技术的第一方面，提供一种制造半导体设备，例如太阳能电池的方法，该设备包括有着第一侧和相对的第二侧的半导体基板，在所述第一侧处选择性地界定了掺杂有第一导电类型的电荷载子的活性区域，该方法包括下述步骤：在植入步骤中通过离子植入以诱使表面非晶化的剂量水平将所述电荷载子引入所述基板中所述第一侧上，于是形成非晶化区域；在所述非晶化区域的部分中选择性再结晶材料来界定再结晶的第一子区域，所述非晶化区域的其余部分界定第二子区域；以及至少部分去除所述第一子区域的所述再结晶材料，于是创建了选择性界定的活性区域并且在第一子区域和第二子区域之间引入表面拓扑结构(surfacetopology)。本专利技术是基于以下观点：由于离子植入而非晶化的掺杂区域的结构可以选择性地再结晶并其后被选择性去除。结果是，可以采用高分辨率并且根据任何需要的图案执行选择性再结晶。与在离子植入器中采用遮蔽罩的已知的方法对比，本专利技术的专利技术人意识到，分辨率可以至少增加10倍。首先实现了分辨率的该显著增加是因为遮蔽罩本身不再限制分辨率。此外，就遮蔽罩在其边上由于升温而逐渐降级而言，现有技术需要采用误差范围。根据本专利技术，可以减少或甚至省去该误差范围。在最合适的实施方式中，采用选择性退火执行选择性再结晶。可以采用几种选择性的形式，例如可以采用局部加热；最优选的一个是采用光束源加热。激光是其中很好的一个例子，但是可替代的方案包括电子束照射，借助于LED或其它辐射源加热，采用热(或可加热的)元件接触第一区域来再结晶。当采用辐射或光源时，不排除在半导体基板上使用罩。这种罩优选地是分隔单元，例如有着洞的模制的主体。在一个实施方式中，去除步骤是部分去除，其中第一区域去除到基板中的第一深度，再结晶材料保留在所述的第一深度外。这个实施方式例如适合于选择性发射器或选择性背面场的产生，其中第二子区域将充当到半导体基板之上的导体的接触区域。至少部分去除是可选择地全部去除，部分通过蚀刻。如果结构打算用来充当选择性发射器或选择性背面场，全部去除被接下来的掺杂步骤跟随。这个掺杂步骤适合是扩散步骤。可替代地，全蚀刻可用来提供交错背接触(IBC)。如本领域技术人员所理解的，术语“选择性发射器”和“选择性背面场”在本文被用来分别界定有着第一低掺杂的子区域和第二高掺杂的子区域(本文相对彼此采用的低掺杂和高掺杂)的发射器和背面场。该第二高掺杂子区域旨在充当导体材料下的接触区域，尤其是金属或合金。该第一低掺杂的接触区域是存在的，因为高掺杂导致对效率有负面影响的显著重组。因而本领域普通技术人员将清楚，可以使用分辨率的提高来减小第二高掺杂子区域的尺寸并且利用其来增加太阳能电池的效率。而且，选择性再结晶和至少部分去除可以应用于选择性前表面场的产生。前表面场(FSF)在本领域中本质上是已知的，并且可以采用接触部或不采用接触部来应用。在一个合适的实施方式中，位于前侧并且没有接触部的该FSF与在后侧提供的交错背接触(IBC)相结合。优选地遵循前表面和其上任何织构的FSF导致有着加强对称性和更高效率的电池。更适宜地，该IBC耦合到选择性发射器和选择性背面场，其都位于后侧。最优选地，利用了n型硅基板，与接下来的p型发射器，n型BSF和n型FSF。适宜地，BSF的掺杂水平比FSF的高，尤其为了获得好的接触。选择性FSF的提供具有各种好处，也取决于执行。如果前侧纹被织构化(textured)，掺杂物能局部去除，以便于使FSF更连续。面朝后侧或远离它的织构的尖端可以发展成电池的弱点，在那里可能容易出现重组，或从那里可以形成分流(由于非预期的掺杂物)。然后，那些尖端的去除使得太阳能电池更稳健。可选择地，该FSF可以被选择地设计，以便于与发射器和/或BSF对立存在。此外，将FSF细分成几个部分是有好处的，其不再相互连接。最合适的，选择性FSF包括更高的掺杂部分和更低的掺杂部分。该更高的掺杂部分提供更好的传输，同时更低掺杂部分更好钝化。这种选择性的FSF适合采用以上讨论的部分去除来制备。最优选地，本专利技术的植入步骤涉及大体上毯覆式执行。在本专利技术的上下文中采用术语“大体上毯覆式”植入用于以与通过选择性再结晶界定的图案相关的规格毯覆的植入。然而，不排除这种植入可以包括任何遮盖以便于抑制副作用，例如以便于阻止基板表面区域之外的植入。清楚地观察到，植入步骤可以包括不止本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造太阳能电池的方法，所述太阳能电池包括具有第一侧和相对的第二侧的半导体基板，在所述第一侧选择性地界定了掺杂有第一导电类型的电荷载子的活性区域，所述方法包括下述步骤：‑在植入步骤中通过离子植入以诱使表面非晶化的剂量水平将所述电荷载子引入所述基板中所述第一侧上，于是形成非晶化区域；‑在所述非晶化区域的部分中选择性地再结晶材料来界定再结晶的第一子区域，所述非晶化区域的其余部分界定第二子区域；以及‑至少部分去除所述第一子区域的再结晶材料，于是创建了选择性界定的活性区域并且在至少部分去除的第一子区域和所述第二子区域之间引入表面拓扑结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.04 NL 20087551.一种制造太阳能电池的方法，所述太阳能电池包括具有第一侧和相对的第二侧的半导体基板，在所述第一侧选择性地界定了掺杂有第一导电类型的电荷载子的活性区域，所述方法包括下述步骤：-在植入步骤中通过离子植入以诱使表面非晶化的剂量水平将所述电荷载子引入所述基板中所述第一侧上，于是形成非晶化区域；-在所述非晶化区域的部分中选择性地再结晶材料来界定再结晶的第一子区域，所述非晶化区域的其余部分界定第二子区域；以及-至少部分去除所述第一子区域的再结晶材料，于是创建了选择性界定的活性区域并且在至少部分去除的第一子区域和所述第二子区域之间引入表面拓扑结构。2.根据权利要求1所述的方法，其中植入步骤涉及毯覆式植入。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中采用光束源执行选择性再结晶。4.根据权利要求1所述的方法，其中采用湿化学蚀刻执行至少部分去除步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中采用包括织构化添加剂的溶液执行湿化学蚀刻。6.根据权利要求1所述的方法，其中去除步骤是部分去除，以便于所述再结晶材料在所述基板中去除到第一深度，再结晶材料保留在所述第一深度外。7.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德·科内利斯·杰拉德·纳贝尔，
申请(专利权)人：泰姆普雷斯艾普公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL