用于在硅衬底中形成扩散区的方法技术

本发明专利技术公开了一种制造太阳能电池的方法。所述方法包括将耐蚀刻掺杂剂材料沉积到硅衬底上，所述耐蚀刻掺杂剂材料包含掺杂剂源；利用所述耐蚀刻掺杂剂材料的非热固化在所述耐蚀刻掺杂剂材料中形成交联基质；以及将所述硅衬底和所述耐蚀刻掺杂剂材料加热到足够的温度以使所述掺杂剂源扩散到所述硅衬底内。

Method for forming a diffusion region in a silicon substrate

The invention discloses a method for manufacturing solar cells. The method includes etching doping material deposited onto the silicon substrate, the etch resistant dopant material containing a dopant source; non thermal curing by the etching of dopant material in the etching crosslinking matrix to form dopant material; and the silicon substrate and the corrosion resistance. Heating the dopant material to a temperature sufficient to enable the diffusion to the silicon substrate dopant source.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与联邦政府资助的研究或开发有关的声明美国政府拥有本专利技术的已偿付许可证并享有在有限的情况下要求专利所有人依据由DOE授予的DE-FC36-07GO17043的条款所规定的合理条款许可他人的权利。
本文所述主题的实施例一般地涉及太阳能电池制造。具体而言，所述主题的实施例涉及薄型硅太阳能电池和制造技术。
技术介绍
太阳能电池是熟知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。它们可以在半导体晶圆上利用半导体加工技术制成。太阳能电池包括P型和N型扩散区。冲击在太阳能电池上的太阳辐射产生迁移至扩散区的电子和空穴，从而在扩散区之间形成电压差。在背接触太阳能电池中，扩散区和与它们相连的金属触片均位于太阳能电池的背面上。触片允许将外部电路连接到太阳能电池上并由太阳能电池供电。因此，用于改善制造工艺和降低制造太阳能电池的成本的技术通常为可取的。此类技术包括通过类似于喷墨印刷的工艺将掺杂剂印刷并固化在硅衬底上。这些或其他类似的实施例形成本专利技术的
技术介绍
。附图说明当结合以下附图考虑时，通过参见具体实施方式和权利要求书可以更完全地理解所述主题，其中在所有附图中，类似的附图标记是指类似的元件。图1-9为根据本专利技术的实施例制造太阳能电池的剖视图；图10-17为根据本专利技术的另一个实施例制造太阳能电池的剖视图；图18-31为根据本专利技术的又一个实施例制造太阳能电池的剖视图。具体实施方式以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用，词语“示例性的”是指“作为例子、实例或例证”。本文示例性描述的任何实施方式不一定被理解为比其他实施方式更优选或有利。此外，并不意图受前述
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技术介绍
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技术实现思路
或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。用于在光伏太阳能电池制造工艺中简化硅衬底中的掺杂扩散区的形成的一种技术为在硅衬底上使用印刷的掺杂剂浆料（包括喷墨分配的掺杂剂）。然后可加热印刷的掺杂剂浆料，以驱使掺杂剂材料进入下面的硅内，从而在硅衬底中产生掺杂扩散区（产生光伏太阳能电池中的步骤）。某些印刷的掺杂剂浆料可变成热不稳定的，从而导致掺杂剂材料从掺杂剂浆料逸出进入周围环境。这又可导致反掺杂，其中逸出到周围环境中的掺杂剂可重新沉积到硅衬底的非期望区域中。这种热不稳定性可在环境温度升高的印刷后加热过程（包括烘烤和掺杂剂驱使过程）中表现出来。应该指出的是，凡提及掺杂剂浆料均指包含掺杂材料的任何类型的悬浮液或溶液。所述物质无需一定为浆料，也可为液体、溶液、悬浮液、固体、半固体、或任何其他的物理状态。对此工艺的改进可以是在热掺杂剂驱使步骤之前执行非热固化过程以在掺杂剂浆料中形成交联基质。在一个实施例中，例如通过掺杂剂浆料的光致聚合或光固化此工艺可降低在驱动掺杂剂的加热期间的质量损失现象或逸气。公开了制造太阳能电池的方法。所述方法包括将耐蚀刻掺杂剂材料沉积到硅衬底上，所述耐蚀刻掺杂剂材料包含掺杂剂源；利用对耐蚀刻掺杂剂材料的非热固化在耐蚀刻掺杂剂材料中形成交联基质；以及将硅衬底和耐蚀刻掺杂剂材料加热到足够的温度以使掺杂剂源扩散到硅衬底内。公开了制造太阳能电池的另一个方法。所述方法包括将掺杂剂材料沉积到具有光伏太阳能电池结构的硅衬底上；将耐蚀刻掺杂剂材料非热暴露于紫外光以通过光致聚合过程在掺杂剂材料中形成交联基质；以及将掺杂剂材料的硅衬底加热到足够的温度以使掺杂剂源扩散到硅衬底内。公开了制造太阳能电池的又一个方法。所述方法包括在硅衬底的表面上形成薄介质层；在薄介质层上形成多晶硅层；将包含掺杂剂源材料的耐蚀刻掺杂剂材料沉积到多晶硅层上；利用对耐蚀刻掺杂剂材料的非热固化在耐蚀刻掺杂剂材料中形成交联基质；将耐蚀刻掺杂剂材料加热到能够使掺杂剂源材料扩散到多晶硅层内的温度；以及选择性地蚀刻以在未蚀刻多晶硅层的情况下来移除掺杂剂源材料。结合图2-6所示的制造工艺执行的各道工序可包括任何数量的附加或替代的工序（例如图7-9）。图10-17和图18-31所示的制造工艺不一定按所示顺序来执行，并且可合并到具有本文未详述的额外功能的更综合性的过程、流程或制造中。图1示出了包括硅衬底104的太阳能电池100。太阳能电池100包括硅衬底104和沉积在硅衬底104的表面上的耐蚀刻掺杂剂材料110、112。耐蚀刻掺杂剂材料110、112可通过各种技术以液体或半液体形式分配到硅衬底104上，所述技术包括（但不限于）下述技术：丝网印刷、喷墨印刷、和旋涂。尽管示出了两个耐蚀刻掺杂剂材料区110、112，但在其他实施例中，可将更多或更少的耐蚀刻掺杂剂材料区沉积到硅衬底104上。耐蚀刻掺杂剂材料110、112可在硅衬底104上形成重复图案，包括掩模图案。在某些实施例中，耐蚀刻掺杂剂材料110、112的每个沉积区可包括溶剂、前基质材料、和掺杂剂源120、122。耐蚀刻掺杂剂材料110、112的各种实施例可根据需要包括这些组分中的全部或一些选择组分、以及其他组分。在某些实施例中，耐蚀刻掺杂剂材料110、112可具有与如下专利申请所描述的掺杂剂材料中揭示的性质类似的性质：2011年9月30日提交的名称为“DOPANTINKCOMPOSITIONANDMETHODOFFABRICATINGASOLARCELLTHEREFROM”（掺杂剂油墨组合物以及使用掺杂剂油墨组合物制造太阳能电池的方法）的美国专利申请No.13/250,215。掺杂剂源120、122可包括单极性掺杂剂源，所述单极性掺杂剂源包括P型掺杂剂源或N型掺杂剂源。例如，P型掺杂剂源可包括硼或硼复合物，而N型掺杂剂源可包括磷或磷复合物。尽管包含上文所述的掺杂剂源和和其他组分的掺杂剂材料被称为耐蚀刻掺杂剂材料，但所述掺杂剂材料可在一些实施例中不具有耐蚀刻性质，因此，在一些实施例中，所述掺杂剂材料可仅用于掺杂并且不用于任何蚀刻过程。另外，当掺杂剂材料被称为耐蚀刻性时，所述掺杂剂材料仅需要耐受单一类型的蚀刻剂。在一些实施例中，耐蚀刻掺杂剂材料可耐受多种类型的蚀刻剂。在其他实施例中，其可耐受少数蚀刻剂。此外，耐蚀刻掺杂剂材料可耐受一种类型的蚀刻剂，而容易为另一类型的蚀刻剂所蚀刻。因此，掺杂剂材料或耐蚀刻掺杂剂材料可以在文中通篇互换使用，用来指具有可完成文中通篇描述的那些功能的适当性质的掺杂剂材料。因此，尽管掺杂剂材料被称为耐蚀刻掺杂剂材料，但应当理解，可根据是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：将耐蚀刻掺杂剂材料沉积到硅衬底上，所述耐蚀刻掺杂剂材料包含掺杂剂源；利用所述耐蚀刻掺杂剂材料的非热固化在所述耐蚀刻掺杂剂材料中形成交联基质；以及将所述硅衬底和所述耐蚀刻掺杂剂材料加热到足够的温度以使所述掺杂剂源扩散到所述硅衬底内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.30 US 13/250,5941.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：
将耐蚀刻掺杂剂材料沉积到硅衬底上，所述耐蚀刻掺杂剂材料
包含掺杂剂源；
利用所述耐蚀刻掺杂剂材料的非热固化在所述耐蚀刻掺杂剂材
料中形成交联基质；以及
将所述硅衬底和所述耐蚀刻掺杂剂材料加热到足够的温度以使
所述掺杂剂源扩散到所述硅衬底内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述耐蚀刻掺杂剂材料的非
热固化在所述耐蚀刻掺杂剂材料中形成交联基质包括使所述硅衬底
上的所述耐蚀刻掺杂剂材料发生从液态到固态的相变。
3.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述耐蚀刻掺杂剂材料的非
热固化在所述耐蚀刻掺杂剂材料中形成交联基质包括将所述耐蚀刻
掺杂剂材料暴露于非红外电磁辐射。
4.根据权利要求3所述的方法，其中将所述耐蚀刻掺杂剂材料暴露于
非红外电磁辐射包括将所述耐蚀刻掺杂剂材料暴露于紫外光。
5.根据权利要求3所述的方法，其中将所述耐蚀刻掺杂剂材料暴露于
非红外电磁辐射包括将所述耐蚀刻掺杂剂材料暴露于可见光谱的光
或者说具有380纳米到760纳米的波长的电磁辐射。
6.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述耐蚀刻掺杂剂材料的非
热固化在所述耐蚀刻掺杂剂材料中形成交联基质包括向所述耐蚀刻
掺杂剂材料发射声波。
7.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述耐蚀刻掺杂材料包括将
所述耐蚀刻掺杂剂以液体形式分配到所述硅衬底上。
8.根据权利要求7所述的方法，其中分配所述耐蚀刻掺杂剂材料包括
将所述耐蚀刻掺杂剂材料丝网印刷到硅衬底上。
9.根据权利要求7所述的方法，其中分配所述耐蚀刻掺杂剂材料包括
将所述耐蚀刻掺杂剂材料喷墨印刷到硅衬底上。
10.根据权利要求7所述的方法，其中分配所述耐蚀刻掺杂剂材料包括
将所述耐蚀刻掺杂剂材料旋涂到硅衬底上。
11.根据权利要求1所述的方法，其中将包含掺杂剂源的所述耐蚀刻掺
杂剂材料分配到所述硅衬底上包括将包含单极性掺杂剂源的掺杂剂
材料分配到所述硅衬底上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将包含单极性掺杂剂源的掺杂剂
材料分配到所述硅衬底上包括将P型掺杂剂分配到所述硅衬底上。
13.根据权利要求11所述的方法，其中将包含单极性掺杂剂源的掺杂剂
材料分配到所述硅衬底上包括将N型掺杂剂分配到所述硅衬底上。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括选择性地蚀刻所述硅衬底，以
移除所述掺杂剂源材料而不蚀刻所述硅衬底。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：当在所述耐蚀刻掺
杂剂材料中形成所述交联基质之后通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：坎恩·C·伍，史蒂文·M·克拉夫特，保罗·卢斯科托福，史蒂夫·爱德华·莫里萨，
申请(专利权)人：太阳能公司，
类型：发明
国别省市：美国;US