使用掺杂硅纳米粒子墨水和其它液体掺杂物来源可提供适合的掺杂物来源，以便如果提供适合的帽盖，就使用热工艺将掺杂物元素驱入晶体硅衬底中。适合的帽盖包括例如盖板、可能搁置于或可能不搁置于所述衬底的表面上的覆盖物、和覆盖层。可达成所需的掺杂物分布。所述掺杂纳米粒子可使用硅墨水传递。残留硅墨水可在掺杂物驱入后去除或至少部分致密化为并入产品装置中的硅材料。所述硅掺杂适合于将掺杂物引入晶体硅中以形成太阳能电池。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有由掺杂硅墨水形成的掺杂表面触点的硅衬底和相应的方法相关申请案的交叉参考本申请案要求2011年1月31日提交的刘(Liu)等人的标题为“具有由掺杂硅墨水形成的掺杂表面触点的硅衬底和相应的方法(SiliconSubstratesWithDopedSurfaceContactsFormedFromDopedSiliconInksandCorrespondingProcesses)”的美国临时专利申请案第61/438,064号和2011年5月23日提交的刘(Liu)等人的标题为“具有由掺杂硅墨水形成的掺杂表面触点的硅衬底和相应的方法(SiliconSubstratesWithDopedSurfaceContactsFormedFromDopedSiliconInksandCorrespondingProcesses)”的美国专利申请案第13/113,287号的优先权，所述申请案皆以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及在硅衬底上形成掺杂表面区域的方法。本专利技术进一步涉及具有掺杂硅纳米粒子和/或掺杂二氧化硅纳米粒子的墨水复合物。另外，本专利技术涉及在硅纳米粒子或二氧化硅纳米粒子沉积物上使用帽盖或在液体掺杂物来源上使用覆盖层将掺杂物驱入硅衬底中的方法。本专利技术还涉及具有由硅墨水形成的掺杂触点的太阳能电池。
技术介绍
硅是一种用于商业应用的常用半导体材料，且大部分商业电子装置和太阳能电池是基于硅。大部分消费电子产品包含硅基电路，且平板显示器可包含大面积电路来驱动显示器。可使用数种基于硅的太阳能电池设计，且大部分商业太阳能电池是基于硅。功能装置的形成一般包括使硅掺杂以控制电和传导性质。光伏电池为逐渐在全球使用的重要替代能源。一般说来，光伏电池通过吸收光在半导体材料中形成电子电洞对来起作用。光伏电池中的相反掺杂区域提供具有个别掺杂区域的结，这些个别掺杂区域形成用于各别收集电洞和电子的触点，由此导致可用于驱动光电流的电压差。所述光电流可用于在外电路中进行有用操作。基于晶体硅或多晶硅的太阳能电池提供特定设计依据。对于具有晶体硅或多晶硅层的太阳能电池，局部掺杂触点可用于帮助收集光电流。集电器一般接着与掺杂触点电接触以提供太阳能电池与外电路的连接。具有相反掺杂物类型的掺杂触点可放置于太阳能电池的正面和背面上。在替代设计中，太阳能电池的所有掺杂硅触点都放置于电池背面上以形成背接触太阳能电池。关于背接触太阳能电池，正面光接收表面可不含集电器。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术涉及一种使硅衬底掺杂的方法，其中所述方法包含将包含掺杂物元素的掺杂物墨水沉积于硅衬底上以形成掺杂沉积物，在硅衬底上的掺杂沉积物上形成无机盖层，和加热硅衬底以将掺杂物原子驱入硅衬底中。另一方面，本专利技术涉及一种掺杂物来源组合物，其包含溶剂、玻璃/陶瓷前体组合物和选自由掺杂硅纳米粒子、掺杂二氧化硅纳米粒子或其组合组成的群组的掺杂粒子的掺合物。所述掺杂物来源组合物可用于将掺杂物驱入硅衬底中的方法中。具体说来，所述方法可包含将掺杂物来源组合物沉积于硅衬底上以形成掺杂沉积物，和加热硅衬底以将掺杂物元素驱入硅衬底中。另一方面，本专利技术涉及一种使硅衬底掺杂的方法，其中所述方法包含加热具有经压盖的磷掺杂的硅纳米粒子沉积物的硅衬底，以将磷掺杂物驱入所述硅衬底中直到在至少约0.4微米的平均深度处的掺杂物浓度是超过基线整体浓度至少约100倍。在其它方面中，本专利技术涉及一种使硅衬底掺杂的方法，所述方法包含加热具有掺杂硅纳米粒子沉积物和实质上非接触覆盖物的硅衬底，以将掺杂物原子驱入所述硅衬底中。在其它方面中，本专利技术涉及一种使硅衬底掺杂的方法，其中所述方法包含加热具有掺杂硅纳米粒子沉积物的硅衬底以将掺杂物原子驱入所述硅衬底中，和使用快速热加工来烧结所述掺杂硅纳米粒子以形成从所述硅衬底的表面延伸的实质上熔融的掺杂硅涂层。此外，本专利技术涉及一种半导体结构，其包含平均厚度为至少约5微米的硅衬底、深度为至少约0.25微米且掺杂物浓度超过整体浓度至少100倍的掺杂表面区域和从所述硅衬底的表面延伸的实质上熔融掺杂硅的涂层。附图说明图1为具有掺杂触点的光伏电池沿正表面与后表面的正视图，其中展示沿栅格的集电器。图2为沿线2-2得到的图1的光伏电池的剖面侧视图。图3为具有相反极性的后触点而无任何背面密封材料阻断电池观察的光伏电池的背视图。图4为沿线4-4得到的图3的光伏电池的剖面侧视图。图5为具有硅墨水沉积物和盖板的硅衬底的剖面侧视图。图6为具有硅墨水沉积物和覆盖物的硅衬底的剖面侧视图，所述覆盖物沿衬底表面搁置于边缘上。图7为具有硅墨水沉积物和覆盖物的硅衬底的剖面侧视图，所述覆盖物不接触硅衬底。图8为图7的经覆盖硅衬底的俯视图，其中图7的剖视图沿线7-7指示。图9为具有硅墨水沉积物和覆盖层的硅衬底的剖面侧视图。图10为具有硅衬底的烘箱的示意性侧视图，所述烘箱用于执行加热步骤以执行掺杂物驱入。图11为具有加热灯的快速热加工设备的示意图。图12A为随蚀刻的p型掺杂硅晶片的衬底表面下方深度而变的掺杂物分布曲线图。图12B为经过蚀刻和熔炉处理的p型掺杂硅晶片的掺杂物分布曲线图。图13A为蚀刻的n型掺杂硅晶片的掺杂物分布曲线图。图13B为经过蚀刻和熔炉处理的n型掺杂硅晶片的掺杂物分布曲线图。图14为晶片配置的示意性侧面剖视图，所述晶片配置包含底部覆盖物晶片和顶部经墨水晶片涂布的晶片。图15为包含底部经墨水涂布的晶片、中部掩模和顶部覆盖物晶片的晶片配置的示意图的复合图；其中左图为所述配置的示意性侧面剖视图且右图为展示所述经墨水涂布的晶片和所述掩模晶片的示意性俯视图。图16为包含底部经墨水涂布的晶片和顶部掩模的晶片配置的示意图的复合图；其中左图为所述配置的示意性侧面剖视图且右图为展示所述经墨水涂布的晶片和所述掩模晶片的示意性俯视图。图17为包含底部经墨水涂布的晶片、中部掩模、顶部覆盖物晶片和隔离物的晶片配置的示意图的复合图；其中左图为所述配置的示意性侧面剖视图且右图为展示所述经墨水涂布的晶片和所述掩模晶片的示意性俯视图。图18为代表性掩模的摄影图像。图19A为含有图14中所描绘的经墨水涂布的晶片的掺杂物分布曲线图和氧计数相对于晶片深度曲线图的图。图19B为含有图14中所描绘的掩模的掺杂物分布曲线图和氧计数相对于晶片深度曲线图的图。图20为图15中所描绘的经墨水涂布的晶片的图示的复合图，其中左图为晶片的摄影图像且右图为晶片的示意图。图21为图15中所描绘的覆盖物晶片的图示的复合图，其中左图为晶片的摄影图像且右图为晶片的示意图。图22为图15中所描绘的掩模的摄影图像。图23为图16中所描绘的经墨水涂布的晶片的摄影图像。图24为图16中所描绘的掩模的示意性图示。图25为图17中所描绘的经墨水涂布的晶片的图示的复合图，其中左图为晶片的摄影图像且右图为晶片的示意图。图26为图17中所描绘的掩模晶片的图示的复合图，其中左图为掩模的摄影图像且右图为掩模的示意图。图27为包含底部覆盖物、中部掩模和顶部经墨水涂布的晶片的晶片配置的示意图的复合图，其中左图为所述配置的示意性侧面剖视图且右图为所述掩模的示意性俯视图。图28为图27中所描绘的晶片和掩模的示意图的复合图，其中左图为经墨水涂布的晶片的示意图，中图为掩模的示意图，且右图为覆盖物晶片的示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.01.31 US 61/438,064;2011.05.23 US 13/113,2871.一种掺杂物来源组合物，其包含溶剂、玻璃/陶瓷前体组合物和选自由掺杂硅纳米粒子、掺杂二氧化硅纳米粒子或其组合组成的群组的掺杂粒子的掺合物，其中所述玻璃/陶瓷前体组合物包括玻璃/陶瓷氧化物、玻璃/陶瓷氮化物、玻璃/陶瓷碳化物或其组合的前体。2.根据权利要求1所述的掺杂物来源组合物，其中所述玻璃/陶瓷前体组合物包含旋涂式玻璃组合物。3.根据权利要求1所述的掺杂物来源组合物，其中所述玻璃/陶瓷前体组合物包含以热学方式转化为金属/类金...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国钧，乌马·斯里尼瓦桑，希夫库马尔·基鲁沃卢，
申请(专利权)人：纳克公司，
类型：
国别省市：
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