背面触点太阳能电池及制造方法技术

在一个实施例中，通过扩散选择性沉积在晶片(100)背面上的掺杂剂源(201，202，203，204)中的掺杂剂来形成太阳能电池的有效扩散结(211，212，213，214)。例如，所述掺杂剂源(201，202，203，204)可使用印刷方法进行选择性沉积。可采用多个掺杂剂源形成具有不同掺杂浓度的有效扩散区。例如，可制成三个或四个有效扩散区来优化太阳能电池的硅/介电材料界面、硅/金属界面以及前述两界面。所述晶片的正面(103‑1)在形成掺杂剂源(201，202，203，204)前采用织构工艺进行织构化，以将晶片材料的去除最小化。可以用自对准接触窗口蚀刻工艺形成使金属栅线能连接到有效扩散结的窗口，以将未对准的影响降到最小。

【技术实现步骤摘要】
本申请是基于申请日为2006年12月20日、申请号为200680047717.5(国际申请号为PCT/US2006/048607)、专利技术创造名称为“背面触点太阳能电池及制造方法”的中国专利申请的分案申请(申请号为201110403011.0)的再分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2005年12月21日提交的、美国临时专利申请序号No.60/752,664的优先权，该临时专利申请在此全部纳入本文作为参考。
本专利技术通常涉及太阳能电池，尤其涉及但不是唯一涉及背面触点太阳能电池的结构及制造方法。
技术介绍
众所周知，太阳能电池是一种将太阳辐射转化为电能的装置。它们可以采用半导体加工工艺在半导体晶片上制成。一般而言，可以通过在硅基片上形成P型和N型有效扩散区来制成太阳能电池。太阳能电池受到太阳辐射产生电子和空穴，这些电子和空穴移向有效扩散区，因此在所述有效扩散区之间形成电压差。在背面触点太阳能电池中，有效扩散区和与其相连接的金属栅均在太阳能电池的背面上。该金属栅使外电路能连接到太阳能电池并通过太阳能电池供电。在美国专利申请No.5,053,083和No.4,927,770中也公开了一种背面触点太阳能电池，上述两专利申请在此整体纳入本文作为参考。效率是太阳能电池的一个重要特性，因为其效率直接关系到太阳能电池产生电能的能力。因此，提高太阳能电池效率的技术总是期望的。用于降低太阳能电池的制造成本的方法和结构也是需要的，因为节省下来的成本可以实惠于消费者。本专利技术公开了一种背面触点电池的结构及制造方法，这与传统的太阳能电池相比，提高了效率并降低了成本。
技术实现思路
在一个实施例中，通过扩散选择性沉积在晶片背面上的掺杂剂源中的掺杂剂来形成太阳能电池的有效扩散结。例如，所述掺杂剂源可用印刷方法进行选择性沉积。可以采用复合掺杂剂源来形成具有不同掺杂浓度的有效扩散区。例如，可以制成三个或四个有效扩散区来优化太阳能电池的硅/介电材料界面、硅/金属界面或前述两界面。在形成掺杂剂源之前，可用织构工艺对晶片正面进行织构化处理，将晶片材料的去除降到最小。使金属栅线能连接到有效扩散结的窗口可以采用自对准接触窗口刻蚀工艺来形成，以将未对准的影响减到最小。本领域技术人员通过阅读包括附图和权利要求书的整个公开文本，将更清楚地了解本专利技术的上述和其它特征。附图说明图1，包括图1A、1B、1C和1D，示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例经历织构工艺过程的基片的横截面图。图2，包括图2A和图2B，示出了根据本专利技术的一个实施例使用相邻的选择性沉积掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。图3，包括图3A-3C，示出了根据本专利技术的一个实施例使用搭接的选择性沉积掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。图4，包括图4A和图4B，示出了根据本专利技术的一个实施例使用间隔开的选择性沉积掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。图5，包括图5A和图5B，示出了根据本专利技术的一个实施例使用具有不同掺杂浓度的选择性沉积掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。图6，包括图6A和图6B，示出了根据本专利技术的一个实施例使用具有不同掺杂浓度的选择性掺杂剂源形成背面触点太阳能电池的有效扩散区的另一种方式。图7，包括图7A、7B、7C和7D，示出了根据本专利技术的一个实施例使用旋涂掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。图8，包括图8A、8B和8C，示出了根据本专利技术的一个实施例使用选择性沉积和其它沉积工艺的结合制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。图9，包括图9A、9B、9C和9D，示出了根据本专利技术的一个实施例使用便于采用自对准接触窗口刻蚀工艺的掺杂剂源制成背面触点电池的有效扩散区。在不同的图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。除非另有说明，各图不一定是按比例绘制。具体实施方式在本公开文本中，提供了许多具体细节，例如结构和制造步骤的实例，使对本专利技术的实施例有深入的了解。然而，本领域的普通技术人员应认识到，在去掉一个或多个所述具体细节的情况下也能实施本专利技术。在其它例子中，对众所周知的细节将不再示出或描述，以避免模糊本专利技术的方向。本公开文本涉及到太阳能电池的制造。在下述共同转让的公开文本中也公开了太阳能电池的制造方法，以下公开文本在此整体纳入本文作为参考：由WilliamP.Mulligan、MichaelJ.Cudzinovic、ThomasPass、DavidSmith、NeilKaminar、KeithMclntosh和RichardM.Swanson在2003年4月10日提交的申请号为No.10/412,638，题名为“改进的太阳能电池和制造”的美国专利申请；由WilliamP.Mulligan、MichaelJ.Cudzinovic、ThomasPass、DavidSmith和RichardM.Swanson在2003年4月10日提交的公开号为No.2004/0200520(申请号为10/412,711)，题名为“用于太阳能电池的金属触点结构及制造方法”的美国专利申请；以及授权给Smith等人的美国专利No.6,998,288。在太阳能电池的制造过程中，需要对太阳能电池的正面(即在正常运行过程中朝向太阳的一面)进行织构化使其带有随机角锥体结构，以提高太阳辐射的收集效率。所述织构工艺可包括使用氢氧化钾和异丙醇的湿法刻蚀工艺。太阳能电池的背面(即与正面相对的一面)可覆盖有二氧化硅保护层来防止电池在织构工艺中受到损坏。尽管大部分是这样做的，但上述的织构工艺还可以改进，即在处理该太阳能电池的背面之前进行上述工艺，以在进行如图1A-1D所述的织构化过程之前，将从晶片上去除的材料的量减到最小。图1包括图1A、1B、1C和1D，示意性示出了根据本专利技术的一个实施例经历织构工艺过程的基片的横截面图。在一个实施例中，所述基片包括N型硅晶片100。在图1A中，所述晶片100是刚从晶片供应商或生产厂家处接收到的未经处理的晶片。因此，沿着大块的未受损部分101，晶片100还具有受损部分102(即102-1，102-2)。所述受损部分102通常是在将晶片100从其坯料上切下的切割过程中造成的。在该阶段，所述晶片100的总厚度约为200μm。在图1B中，每个受损部分102被部分去除。更确切地说是将晶片100的两侧变薄来除去部分但不是全部的受损部分102。在一个实施例中，采用包括氢氧化钾或氢氧化钠的湿法刻蚀工艺将所述晶片100的每一侧除去约10μm。在图1C中，在一工艺过程，对晶片100两侧面进行织构化处理，该工艺也除去所有余下的受损部分102。在一个实施例中，使用包括氢氧化钾或氢氧化钠的湿法刻蚀工艺在该晶片100上形成随机角锥体结构。这种织构工艺可以从晶片100的两侧去除掉大约10μm厚的材料，从而除去所有余下的受损部分102。晶片100的已织构化正面现用103-1标识，而晶片100的已织构化背面用103-2标识。在图1D中，对晶片100的背面进行了抛光和清理，形成抛光表面104。在正常运行时朝向太阳的正面103-1收集太阳辐射。下面的描述将会更清楚，在所述晶片的背面将形成有效扩散区，该背面与所述正面10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在背面触点太阳能电池中形成有效扩散区的方法，所述方法包括：提供要加工成太阳能电池的晶片，所述晶片的正面配置成在太阳能电池正常运行时朝向太阳；在要加工成太阳能电池的晶片的背面上形成第一组掺杂剂源，该晶片具有配置成在太阳能电池正常运行时朝向太阳的正面，所述背面与该正面相对，在第一组掺杂剂源上选择性地沉积第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源，第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源具有不同的极性，第二组掺杂剂源被选择性地沉积在贯穿第一组掺杂剂源的第一组窗口中，第三组掺杂剂源被选择性地沉积在贯穿第一组掺杂剂源的第二组窗口中，形成的第一组掺杂剂源的厚度大于第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源的厚度；以及进行扩散步骤，将第一组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第一组有效扩散区、将第二组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第二组有效扩散区、以及将第三组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第三组有效扩散区。

【技术特征摘要】
2005.12.21 US 60/752,6641.一种在背面触点太阳能电池中形成有效扩散区的方法，所述方法包括：提供要加工成太阳能电池的晶片，所述晶片的正面配置成在太阳能电池正常运行时朝向太阳；在要加工成太阳能电池的晶片的背面上形成第一组掺杂剂源，该晶片具有配置成在太阳能电池正常运行时朝向太阳的正面，所述背面与该正面相对，在第一组掺杂剂源上选择性地沉积第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源，第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源具有不同的极性，第二组掺杂剂源被选择性地沉积在贯穿第一组掺杂剂源的第一组窗口中，第三组掺杂剂源被选择性地沉积在贯穿第一组掺杂剂源的第二组窗口中，形成的第一组掺杂剂源的厚度大于第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源的厚度；以及进行扩散步骤，将第一组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第一组有效扩散区、将第二组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第二组有效扩散区、以及将第三组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第三组有效扩散区。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶片的正面在形成第一组掺杂剂源、第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源之前进行了织构化。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用织构工艺对所述晶片的正面进行织构化，该工艺过程包括：变薄所述晶片的正面和背面，以部分地去除该晶片的所述正面和背面上的受损部分；织构化所述晶片的正面和背面，从而去除该晶片的所述正面和背面上的剩余受损部分；和抛光所述晶片的背面，以去除该晶片背面上的织构化结构。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一组掺杂剂源、第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源通过丝网印刷进行选择性沉积。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一组掺杂剂源、第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源通过喷墨印刷进行选择性沉积。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一组掺杂剂源、第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源在印刷过程的单行程中进行选择性沉积。7.一种加工半导体晶片制成太阳能电池的方法，该方法包括：织构化所述晶片的正面，该正面配置成在正常运行时朝向太阳来收集太阳辐射；在对所述晶片的正面织构化处理后，在与所述正面相对的该晶片的背面上选择性形成第一组掺杂剂源；和将所述第一组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第一组有效扩散区。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，织构化所述晶片的正面的过程包括：变薄所述晶片的正面和背面，以部分地除去该晶片的所述正面和背面上的受损部分；织构化所述晶片的正面和背面，从而除去该晶片的所述正面和背面上的余下受损部分；和抛光所述晶片的背面，以除去该晶片背面上的织构化结构。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一组掺杂剂源印刷在所述晶片的背面。10.一种在背面触点太阳能电池中...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·德瑟斯特，P·J·卡曾斯，R·M·斯旺森，J·E·曼宁，
申请(专利权)人：太阳能公司，
类型：发明
国别省市：美国;US