使用注入的太阳能电池制作制造技术

一种太阳能电池器件包括硅衬底，该硅衬底包括预先存在的掺杂物。均匀轻掺杂区域形成于硅衬底的表面上以在预先存在的掺杂物与轻掺杂区域之间形成结。重掺杂区域选择性地注入于硅衬底的表面上。籽晶层形成于重掺杂区域之上。金属接触形成于籽晶层之上。该器件可以包括防反射涂层。在一个实施例中，重掺杂区域形成抛物线形状。重掺杂区域可以按一定距离在硅衬底上各自是范围为５０至２００微米的宽度。重掺杂区域也可以在硅衬底上相互横向隔开范围为１至３ｍｍ的距离。籽晶层可以是硅化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳能电池领域。更具体而言，本专利技术涉及一种太阳能电池器件和其 制造方法。
技术介绍
当在半导体衬底的表面上形成掺杂物时使用扩散受若干问题困扰。一个问题在于 随着向半导体材料块中驱动未激活的掺杂物而在表面附近过量积累掺杂物。这一过量积累 会在半导体衬底的不同区域中改变电阻率、因此造成太阳能电池的变化的吸光能力以及变 化的电子-空穴形成和复合性能。具体而言，遇到的一个问题在于由于形成“死层”而缺乏 对蓝光的利用。常规扩散形成系统的另一弊端在于随着线宽和晶片厚度变小而难以跨半导体衬 底对掺杂物横向地定位。随着发射极尺度从200微米缩减至少于50微米而预计太阳能电 池产业需要掺杂物横向放置。这样的小型化对于当前在形成太阳能电池时的扩散和丝网印 刷方法而言有困难或者甚至是不可能的。相对于在网格线之间的区域选择性地更改金属网 格线下面区域的电阻率，提供了收集和生成电荷的优点并且因此获得效率增益。扩散工艺通常使用向半导体衬底的表面上作为膏涂敷或者喷涂的掺杂物材料。然 后加热半导体衬底以将掺杂物驱动至特定深度以形成结。通常在扩散熔炉或者类似加热装 置中加热半导体衬底。η型或者ρ型掺杂物可以用来根据背景掺杂类型形成结。后续丝网 印刷步骤用来在完成太阳能电池时向晶片的表面上形成接触线。金属接触与半导体的界面影响太阳能电池的性能。常规地，加热在金属接触与硅 之间的结以形成硅化物。这一加热工艺改进了界面但也包括弊端。因而希望提供一种形成太阳能电池的改进的更经济的方法以克服常规太阳能电 池制造方法的弊端、允许生产尺度更小而对剂量和掺杂物位置的控制更严密的太阳能电 池。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种太阳能电池器件。该器件包括硅衬底，该硅衬底 包括预先存在的掺杂物。均勻轻掺杂区域在预先存在的掺杂物之上形成于硅衬底的表面 上。结形成于预先存在的掺杂物与轻掺杂区域之间。结形成于与硅衬底的表面有预定距离 处。重掺杂区域选择性地注入于轻掺杂区域内硅衬底的表面上。籽晶层形成于重掺杂区域 之上。金属接触形成于籽晶层之上。该器件可以包括防反射涂层。在一个示例实施例中，该器件包括电阻率范围为80至160欧姆/平方的均勻轻掺 杂区域和电阻率范围为10至40欧姆/平方的重掺杂区域。在一个实施例中，均勻轻掺杂 区域包括约100欧姆/平方的电阻率，并且重掺杂区域包括约25欧姆/平方的电阻率。重 掺杂区域可以按一定距离在硅衬底上各自是范围为50至200微米的宽度。籽晶层可以是硅化物。籽晶层也可以是材料层，该材料包括材料Ni、Ta、Ti、W或 者Cu中的任一种。硅衬底可以包括用于在离子注入工艺期间对准重掺杂区域的放置的基 准标记。根据本专利技术的第二方面，提供一种形成太阳能电池器件的方法。该方法包括提供 硅衬底，该硅衬底包括预先存在的掺杂物。使用离子注入工艺来在预先存在的掺杂物之上 的硅衬底的表面上形成均勻轻掺杂区域。在预先存在的掺杂物与轻掺杂区域之间形成结。 结形成于与硅衬底的表面有预定距离处。使用选择离子注入工艺来形成轻掺杂区域内硅衬 底的表面上注入的重掺杂区域。重掺杂区域在硅衬底表面上的预定位置注入。使用选择离 子注入工艺来在重掺杂区域之上形成籽晶层。在籽晶层之上形成金属接触。该方法可以包 括形成防反射涂层。使用物理掩模在硅衬底表面上的预定位置处注入重掺杂区域。物理掩模包括与预 定位置对准的开口。物理掩模形成于硅衬底的表面上。物理掩模在选择离子注入工艺期间 定位于硅衬底的表面上方的预定距离处，以形成重掺杂区域。在一个替代实施例中，选择离 子注入工艺使用与预定位置对准的成形离子束以形成重掺杂区域。在又一实施例中，可以 通过在衬底的表面上的掩模完成这样的选择注入。可以使用形成重掺杂区域的所有上述实 施例的组合。在一个示例实施例中，均勻轻掺杂区域包括范围为80至160欧姆/平方的电阻 率，并且均勻轻掺杂区域包括约100欧姆/平方的电阻率。重掺杂区域可以包括范围为10 至40欧姆/平方的电阻率。在一个实施例中，重掺杂区域包括约25欧姆/平方的电阻率。 重掺杂区域各自按一定距离在硅衬底上包括范围为50至200微米的宽度，并且重掺杂区域 按一定距离在硅衬底上相互横向隔开范围为1至3mm的距离。籽晶层优选为硅化物。籽晶层可以是材料层，该材料包括材料Ni、Ta、Ti、W或者 Cu中的任一种。硅衬底可以包括配置用于在选择离子注入工艺期间对准重掺杂区域的放置 的基准标记。该方法包括在具有均勻轻掺杂区域的硅衬底上使用退火工艺。取而代之，在 形成金属接触之后在硅衬底上使用退火工艺。在形成金属接触之后使用退火允许比常规工 艺更低的退火温度。因此允许使用载体上的衬底或者薄衬底，否则这些衬底可能在更高温 度退化。考虑结合附图进行的下文描述将清楚本专利技术的其它特征。附图说明在所附权利要求书中阐述了本专利技术的新颖特征。然而出于说明目的，在以下图中 阐述本专利技术的若干实施例图1图示了根据本专利技术一个实施例的制造太阳能电池的选择性发射极结构的方法。图2图示了根据本专利技术一个替代实施例的制造太阳能电池的选择性发射极结构 的方法。图3图示了根据本专利技术又一实施例的制造太阳能电池的选择性发射极结构的方法。图4图示了根据本专利技术一个实施例的形成太阳能电池的籽晶层的方法。图5图示了根据本专利技术一个实施例的形成太阳能电池的接触层的方法。图6图示了根据本专利技术一个实施例的太阳能电池器件的侧视图。图7图示了根据本专利技术一个替代实施例的太阳能电池器件的侧视图。图7A图示了根据本专利技术又一实施例的太阳能电池器件的侧视图。图8图示了根据本专利技术一个实施例的形成太阳能电池器件的工艺流程图。具体实施例方式在下文描述中出于说明目的阐述诸多细节和替代方式。然而本领域普通技术人员 将认识到，不使用这些具体细节仍可实现本专利技术。在其它实例中以框图形式示出了公知结 构和器件以免本专利技术的描述因不必要的细节而难以理解。本专利技术使用注入以形成均勻和选择性发射极区域。本专利技术致力于用于形成太阳能 电池并且具体通过一系列注入工艺形成选择性发射极的方法。目前，这样横向地操纵和放 置掺杂物的能力用常规扩散或者网印工艺是有难度的。本专利技术选择性地控制网格线、接触 的电阻并且选择性地控制金属/半导体界面的接触电阻。另外，用离子注入对选择性发射 极的有利形成允许提高太阳能电池器件的性能。本专利技术可以应用于生长的单晶硅、多晶硅 以及放置于载体(比如玻璃)上的很薄的硅或者很薄的膜沉积硅或者用于太阳能电池形成 的其它材料。本专利技术可以延及用于在结制作中使用的任何其它材料的原子核素放置。图1图示了根据本专利技术一个实施例的使用注入工艺来制造选择性发射极结构105 的方法(步骤101D)。在步骤101A，提供用掺杂物102预掺杂的硅衬底101。硅衬底101包 括单晶硅材料或者多晶硅材料的晶片。在一个示例实施例中，硅衬底包括156x156mm晶片。 本领域普通技术人员所知的其它适当衬底也可以用于硅衬底101。在一个示例实施例中，硅 衬底101包括预掺杂材料102。向预掺杂材料102预掺杂ρ型掺杂物(通常为或者取而代 之以η型掺杂物)。预掺杂材料102可以具有范围为0. 5-1. 5欧姆/厘米的电阻率和少于 5Ε 16/立方厘米的原子浓度。使用生产率高的注入系统(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池器件，包括：　　硅衬底，其中包括有预先存在的掺杂物；　　均匀轻掺杂区域，其在所述预先存在的掺杂物之上形成于所述硅衬底的表面上，由此在所述预先存在的掺杂物与所述轻掺杂区域之间形成结；　　重掺杂选择性注入区域，其在所述轻掺杂区域内所述硅衬底的所述表面上；　　籽晶层，其形成于所述重掺杂区域之上；以及　　金属接触，其形成于所述籽晶层之上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·阿迪比，
申请(专利权)人：因特瓦克公司，
类型：发明
国别省市：US