用于基于箔的太阳能电池金属化的含金属的热扩散阻挡层制造技术

本发明专利技术描述了在基于箔的金属化方法中使用含金属的热扩散阻挡层来制造太阳能电池的方法，以及所制得的太阳能电池。例如，制造太阳能电池的方法包括在基板中或上方形成多个半导体区域。该方法还包括在多个半导体区域上方形成含金属的热扩散阻挡层。该方法还包括在含金属的热扩散阻挡层上形成金属晶种层。该方法还包括在金属晶种层上形成金属导体层。该方法还包括将金属导体层激光焊接至金属晶种层。在激光焊接过程中，含金属的热扩散阻挡层保护多个半导体区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于箔的太阳能电池金属化的含金属的热扩散阻挡层
本公开的实施例属于可再生能源领域，并且具体地包括在基于箔的金属化方法中使用含金属的热扩散阻挡层来制造太阳能电池的方法，以及所制得的太阳能电池。
技术介绍
光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射直接转换为电能的装置。一般来讲，使用半导体加工技术在半导体基板的表面附近形成p-n结，从而在半导体晶圆或基板上制造太阳能电池。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板块体中形成电子和空穴对。所述电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区域和n掺杂区域，从而在掺杂区域之间产生电压差。将掺杂区域连接至太阳能电池上的导电区域，以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制造太阳能电池效率的技术是普遍需要的。本公开的一些实施例允许通过提供用于制造太阳能电池结构的新工艺而提高太阳能电池的制造效率。附图说明图1为根据本公开实施例的流程图，所述流程图列出与图2A-2F相对应的制造太阳能电池之方法中的操作。图2A-2F示出根据本公开实施例的太阳能电池制造中之各个阶段的剖视图。图3为根据本公开实施例的流程图，所述流程图列出制造太阳能电池之另一方法中的操作。图4A-4C示出根据本公开实施例采用基于箔的金属化之太阳能电池制造中各个阶段的成角度视图。图5A-5C示出根据本公开实施例采用基于箔的金属化之太阳能电池制造中各个阶段的剖视图。具体实施方式本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”意指“用作示例、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实现方式未必理解为相比其他实现方式是优选的或有利的。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性理论的约束。本说明书包括提及“一个实施例”或“某个实施例”。短语“在一个实施例中”或“在某个实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可能以任何与本公开一致的合适方式加以组合。术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中术语的定义和/或语境：“包括”。本术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，本术语并不排除其他结构或步骤。“配置为”。可将各个单元或部件描述或声明成“配置为”执行一项或多项任务。在此类语境下，“配置为”用于暗示结构，方式是指示所述单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构。因此，可以说是将所述单元/部件配置为即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时也可执行任务。详述某一单元/电路/部件“配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援引35U.S.C.§112第六段。“第一”、“第二”等。如本文所用，这些术语用作其之后名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑等)。例如，提及“第一”太阳能电池并不一定暗示此太阳能电池为某一序列中的第一个太阳能电池；相反，术语“第一”用于区分此太阳能电池与另一个太阳能电池(例如，“第二”太阳能电池)。“耦接”-以下描述是指元件或节点或特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/特征直接或间接连接至另一个元件/节点/特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械连接。此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上方”和“下方”之类的术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”之类的术语描述部件的某些部分在一致但任意的参照系内的取向和/或位置，通过参考描述所讨论部件的文字和相关的附图可以清楚地了解所述取向和/或位置。此类术语可包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。“阻止”-如本文所用，阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当部件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时，它可能完全防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、性能和/或效应。因此，当部件、元件或特征被称为阻止某结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。本文描述了在基于箔的金属化方法中使用含金属的热扩散阻挡层来制造太阳能电池的方法，以及所制得的太阳能电池。在下面的描述中，阐述了诸如具体的工艺流程操作等许多具体细节，以便提供对本公开实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。在其他情况中，没有详细地描述熟知的制造技术，诸如发射极区域制造技术，以避免不必要地使本公开的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的展示并且未必按比例绘制。本文公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施例中，制造太阳能电池的方法包括在基板中或上方形成多个半导体区域。该方法还包括在多个半导体区域上方形成含金属的热扩散阻挡层。该方法还包括在含金属的热扩散阻挡层上形成金属晶种层。该方法还包括在金属晶种层上形成金属导体层。该方法还包括将金属导体层激光焊接至金属晶种层。在激光焊接过程中，含金属的热扩散阻挡层保护多个半导体区域。在另一实施例中，一种制造太阳能电池的方法包括在薄介电层上形成多个交替的N型多晶硅区域和P型多晶硅区域，所述薄介电层在单晶硅基板上形成。该方法还包括在交替的N型多晶硅区域和P型多晶硅区域上方形成含非铝金属层；该方法还包括在含非铝金属层上形成铝晶种层；该方法还包括在铝晶种层上形成铝箔。该方法还包括将铝箔激光焊接至铝晶种层。含非铝金属层在激光焊接期间保护交替的N型多晶硅区域和P型多晶硅区域。本文还公开了太阳能电池。在实施例中，太阳能电池包括单晶硅基板。将多个交替的N型多晶硅区域和P型多晶硅区域设置于薄介电层上，所述薄介电层设置于单晶硅基板上。将含非铝金属层设置于交替的N型多晶硅区域和P型多晶硅区域上方。将铝晶种层设置于含非铝金属层上。将铝箔部分设置于铝晶种层上并点焊至铝晶种层。本文所描述的一个或多个实施例提供用于太阳能电池之金属化的热扩散阻挡层。在一个实施例中，在通过图案化使用激光工艺键合于电池上的金属箔以对太阳能电池进行金属化的情境中，此类热扩散阻挡层保护电池的含硅部分免受激光的热量影响以及免于随之而来的变化，诸如箔的金属扩散到硅中。另外，由于该层的机械性质，纳入此类热扩散阻挡层可以改善电池的鲁棒性。进一步的优点可以包括由于金属化工艺的简化而降低制造太阳能电池的成本。为了提供情境，使用激光将金属箔焊接至下方电池的最先进金属化工艺会在最终装置上引起严重损坏。例如，当激光焊接落于激光接触区之直接加热装置的顶部上时，在此区域硅和第一级金属有直接接触，因此可能发生严重的寿命损害。可以实现以交替方式定位激光焊接点(或线)和激光接触点以避免这种损害。然而，这种定位可能要求激光扫描系统的进一步复杂性，其中晶圆和激光系统之间的任何错位都可能导致设备故障。根据本公开的实施例，解决一个或多个上述问题的材料对激光的热量和由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：在基板内部或上方形成多个半导体区域；在所述多个半导体区域上方形成含金属的热扩散阻挡层；在所述含金属的热扩散阻挡层上形成金属晶种层；在所述金属晶种层上形成金属导体层；以及将所述金属导体层激光焊接至所述金属晶种层，其中，在激光焊接期间，所述含金属的热扩散阻挡层保护所述多个半导体区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.16 US 14/971,3351.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：在基板内部或上方形成多个半导体区域；在所述多个半导体区域上方形成含金属的热扩散阻挡层；在所述含金属的热扩散阻挡层上形成金属晶种层；在所述金属晶种层上形成金属导体层；以及将所述金属导体层激光焊接至所述金属晶种层，其中，在激光焊接期间，所述含金属的热扩散阻挡层保护所述多个半导体区域。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在形成所述含金属的热扩散阻挡层之前，在所述多个半导体区域上形成反射层，其中该含金属的热扩散阻挡层形成于所述反射层之上。3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述金属晶种层上形成所述金属导体层包括在所述金属晶种层上形成金属箔。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：在将所述金属箔激光焊接至所述金属晶种层之后，图案化所述金属箔。5.根据权利要求3所述的方法，还包括：在将所述金属箔激光焊接至所述金属晶种层之前，图案化所述金属箔。6.根据权利要求3所述的方法，其中图案化所述金属箔包括：在与所述多个半导体区域之间位置对齐的区域处仅激光烧蚀穿透所述金属箔的一部分；以及在激光烧蚀之后，蚀刻剩余的金属箔以隔离与所述多个半导体区域对齐的剩余金属箔的区域。7.根据权利要求3所述的方法，其中图案化所述金属箔包括：在与所述多个半导体区域之间位置对齐的区域处仅激光烧蚀穿透所述金属箔的一部分；以及在激光烧蚀之后，阳极氧化所述金属箔以隔离与所述多个半导体区域对齐的剩余金属箔的区域。8.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述金属晶种层上形成所述金属导体层之前，未将所述金属晶种层和所述含金属的热扩散阻挡层图案化，所述方法还包括：基本上在图案化所述金属箔的同时，图案化所述金属晶种层和所述含金属的热扩散阻挡层。9.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述金属晶种层上形成所述金属导体层之前，图案化所述金属晶种层和所述含金属的热扩散阻挡层。10.根据权利要求1所述的方法，其中在所述金属晶种层上形成所述金属导体层包括在所述金属晶种层上形成金属丝。11.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述多个半导体区域包括由形成于所述基板上方的多晶硅层形成所述多个半导体区域，所述方法还包括：在所述多个半导体区域的彼此之间形成沟槽，并且所述沟槽部分地延伸至所述基板中。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板为单晶硅基板，并且其中形成所述多个半导体区域包括在所述单晶硅基板内形成所述多个半导体区域。13.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述金属晶种层包括形成厚度在大约0.05至20微米范围内并包含含量大于约90原子％的铝的层，并且其中所述金属导体层包含铝。14.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述含金属的热扩散阻挡层包括形成材料层，所述材料层选自由氮化钛(TiN)层、钨钛(TiW)层和氮化钽(TaN)层构成的组。15.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述含金属的热扩散阻挡层包括通过化学气相沉积或物理气相沉积形成材料层，并且该材料层的厚度大约在30-500纳米范围内。16.根据权利要求2所述的方法，其中形成所述反射层包括形成厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰锡，罗伯特·韦尔，加布里埃尔·哈利，尼尔斯彼得·哈德，延斯德克·莫施纳，马蒂厄·穆尔斯，米歇尔·阿尔塞纳·恩加姆·托科，
申请(专利权)人：太阳能公司，道达尔销售服务公司，
类型：发明
国别省市：美国,US