通过局部激光辅助转变太阳能电池中的功能膜得到的局部金属接触制造技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池，其包括利用选择性激光辐射形成的接触金属化。在该太阳能电池中形成上层，所述上层包含可在激光辐射下选择性转变成电接触的材料。将选择性激光辐射施加于该上层的至少一个区域以在该层中形成至少一个电接触。所述上层的剩余区域可以是太阳能电池的功能层，其无需被除去。所述上层可以是，例如透明的导电膜、抗反射膜、和/或钝化。所述电接触可向所述太阳能电池的上层下的至少一个区域提供导电通路。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】通过局部激光辅助转变太阳能电池中的功能膜得到的局部金属接触本申请为于2010年4月21日提交的申请号为201080022388.5的名称为“通过局部激光辅助转变太阳能电池中的功能膜得到的局部金属接触”的申请的分案申请。相关串请信息本申请要求于2009年4月22日提交的并且指定的申请号为61/171，491的题为“Localized Metal Contacts By Localized Laser Assisted Reduct1n OfMetal-1ons In Funct1nal Films, And Solar Cell Applicat1ns Thereof” 的美国临时申请的权利；并且与于2009年4月21日提交的并且指定的申请号为61/171，194的题为“High-Efficiency Solar Cell Structures and Methods of Manufacture” 的美国临时申请有关；还与备案号为3304.001AW0并且指定的申请号为PCT/US2010/031869的题为“High-Efficiency Solar Cell Structures and Methods of Manufacture”的共同提交的国际专利申请有关。这些申请均全文在此援引加入。本专利技术的所有方面可与任何上述申请的公开组合使用。
本专利技术涉及太阳能电池。更具体地，本专利技术涉及改进的太阳能电池金属化接触，以及它们的生产方法。
技术介绍
在典型的太阳能电池中，太阳辐射照射太阳能电池的至少一个表面(通常称为正面)。为了实现入射光子向电能的高能量转换效率，在硅片基底内有效吸收光子是很重要的。在一些电池结构(以下进一步描述)中，这是通过在除了硅片本身外的所有层内对光子的低(寄生)光学吸收光子来实现的。为简洁起见，本文中没有特意描述硅片的几何形状(通常在晶片表面上形成表面纹理如角锥形或者对平面施加其它修改)的影响，因为已知所述表面可具有有益于改进太阳能电池效率的任何形状的纹理。层和它们组成的选择在太阳能电池制造中具有重要作用。典型地，层数和各层相关的加工步骤(预清洁、半导体膜沉积、图形蚀刻、预清洁、金属沉积和金属图形蚀刻等)导致电池复杂性和相应的制造成本。金属化是太阳能电池的一个特别重要的特征，并且制造和配置太阳能电池经济上要求高，这要求严格控制生产成本并且尽可能地优化。
技术实现思路
本专利技术提供太阳能电池结构和其制造方法，其提供的益处是降低常由金属电极过度的表面覆盖导致的对太阳能电池的遮蔽，金属栅极的高导电性，以及使在例如电池受照射的正面或电池的任何其它面上的金属接触下的载流子复合最小化。公开的技术能够使用还包括整体电接触在内的多功能层，以及减少材料和所需加工步骤的数量的制备技术，由此降低太阳能电池生产成本。本专利技术通过利用激光能量直接撞击在例如一个沉积的介电绝缘膜上选择性地转换该膜的导电状态以在没有多个沉积和图形化步骤的情况下形成太阳能电池电接触和互连，由此满足降低复杂性和相应的生产成本和加工步骤的要求。就此而言，在一个方面，本专利技术涉及太阳能电池，其包括为所述太阳能电池提供至少一种功能的上层(例如透明介电膜、抗反射膜、钝化等)；其中所述上层包含可利用选择性激光照射冲击被转化成导电接触的材料。所得的电接触通过介电绝缘体为该太阳能电池的上层之下的至少一个区域提供例如导电通路。其后，可在选择性形成的导电接触之上形成金属镀层。在一个实施例中，所述材料包含金属氮化物复合材料，并且在例如含有气态氧的氧化性环境中冲击式激光照射选择性地氧化所述氮化物，致使所述材料由介电绝缘体转化成导电接触。在另一个实施例中，所述材料包含金属碳化物复合材料，并且在例如含有气态氧的氧化性环境中冲击式激光辐射选择性地改变所述金属碳化物复合材料的氧化态，致使所述材料由介电绝缘体转化成导电接触。在另一个实施例中，所述材料包含金属离子，并且在例如含有气态氢或氢气和氮气的混合物或甲醇或乙醇的还原性环境中激光辐射还原金属，导致形成电接触。所述上层可在包含掺杂半导体材料的下层掺杂区之上形成，其中所述上层中的掺杂剂是与所述掺杂半导体材料相同的掺杂剂类型。激光辐射使上层掺杂剂扩散到下层掺杂区中，其中薄膜介电层的转变区与下层掺杂区形成电接触。作为实例，铝在扩散到硅基底中时形成P型掺杂剂。这里公开的结构、方法及通过这些方法制得的产品，以及所有相关的技术构成本专利技术的组成部分。此外，通过本专利技术的技术实现其它特征和优点。本专利技术的其它实施方案和方面在本文中详述，并且视为要求保护的专利技术的组成部分。【附图说明】在本申请所附权利要求书中特别指出并明确请求保护本专利技术的主题。结合附图由以下详述显而易见本专利技术的上述及其它目的、特征和优点:图1a描绘了太阳能电池的部分横截面图，根据本专利技术的一个方面，在其上的例如包含例如含金属的化合物的绝缘介电上层材料上施加选择性激光辐射；图1b描绘了选定区域中的激光照射区被激光辐射转化，由介电绝缘材料形成导电金属接触，并且其中所述接触直接与下层接触；图1c描绘了如果含金属的化合物与下层中的那些属于相同类型的掺杂剂，接触可渗透到上层或甚至通过上层渗透到下层；图1d描绘了产生的接触，其用作加厚镀层步骤的种子层；图2a描绘了第二类太阳能电池的部分横截面图，根据本专利技术的一个方面，在其上的包含例如含金属的化合物的上层上施加选择性激光辐射；图2b描绘了激光照射区，其中产生导电金属接触；图2c描绘了产生的接触，其用作后续加厚镀层步骤的种子层；图3a描绘了太阳能电池的部分横截面图，根据本专利技术的一个方面，在其上的包含例如含金属的化合物的上层上施加选择性激光辐射；图3b描绘了激光照射区，其中在材料的上表面中产生金属种子层接触，形成隔离的或嵌入的导体；图3c描绘了产生的接触，其用作后续加厚镀层步骤的种子层；图4描绘了根据本专利技术的原理在太阳能电池的向光正面上产生的成品指形物/汇流条正面栅极结构；图5a_b描绘了根据本专利技术的一个方面利用不同强度的激光能量辐射产生不同深度的电接触区和/或互连线，其中一些转化的材料完全渗过该材料，与基底形成接触，而一些材料仅在邻近表面被转化，形成与基底隔离的互连，但是可用所述接触电结合至基底；和图6描绘了太阳能电池的部分横截面图，其包括根据本专利技术的一个方面形成的嵌入的间隙接触/互连结构。【具体实施方式】本专利技术涉及通过激光辐射局部改变太阳能电池的层组成，其中与下层的金属接触或在正面上的金属接触穿过或嵌入到例如绝缘介电层中。在一个实施方案中，所述金属接触可互联形成例如指形物和/或汇流条的连续接触栅当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，所述方法包括制造太阳能电池的至少一个导电接触，所述制造包括：提供基底和在所述基底之上的半导体层，所述半导体层包括半导体材料和导电掺杂剂；在所述半导体基底上提供电绝缘层，所述电绝缘层包括至少金属和非金属；从所述电绝缘层的至少一部分上选择性去除所述非金属，所述选择性去除将所述金属留在所述至少一部分中作为太阳能电池的所述至少一个导电接触，所述至少一个导电接触接触所述半导体层；其中所述至少一个导电接触通过所述半导体层经半导体层的导电掺杂剂与基底电连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·E·克拉夫茨，
申请(专利权)人：泰特拉桑有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US