用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池技术

本发明专利技术涉及用于制造太阳能电池的方法，该方法具有以下方法步骤：提供具有两个相对侧和ｐ型基本掺杂的单晶质半导体实体；将质子通过第一侧以以下方式注入半导体实体，即形成一定数量的相互间隔设置的缺陷区域，这些缺陷区域始于一侧延伸入半导体实；执行热处理步骤，在热处理步骤中至少在缺陷区域的区域中加热半导体实体且其温度和持续时间选择为形成一定数量的相互间隔设置的ｎ掺杂半导体区段；制造联接到ｎ掺杂半导体区段的ｎ掺杂发射极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池本专利技术涉及用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池。已知太阳能电池具有半导体实体(Halbleiterkoerper)，其中在n掺 杂区段(n-dotierten Zone)和p掺杂半导体区段(p-dotierten Halbleiterzone) 之间形成pn结。通过吸收光，即通过引入半导体实体的光子 (Photonen),在半导体实体中产生载流子对(电子空穴对)，载流子对由 形成于pn结区域的空间电荷区段(Raumladungszone)隔开并且载流子 对用于电流。在半导体实体中pn结的空间电荷区段之外产生的载流段的区域并由那里存在的电场隔开，或直到它们通过再结合 (Rekombination)消失。在太阳能电池的p掺杂区段中产生载流子对时，再结合速率取决 于半导体实体中少数载流子的扩散长度(Difflisionslaenge),即依赖于 电子的扩散长度，而在太阳能电池的n掺杂区段中产生载流子对时， 再结合速率取决于空穴的扩散长度。扩散长度由存在于半导体实体的 晶体中的晶体缺陷(Kristalldefekte)的浓度来决定，这些晶体缺陷可以 作为再结合中心起作用并且由此减小扩散长度。为了降低再结合速 率，对半导体实体的半导体晶体的无缺陷性或者晶体质量提出了高的 要求，而这些必然与较高的制造成本相联系。DE 44 16 549 Al介绍了相应太阳能电池，其中大量凹部 (Vertiefimg)始于一侧延伸入太阳能电池的半导体实体中。为了实现pn 结，摻杂的区域存在于这些沟槽(Graeben)侧壁的区域，这些掺杂的区 域是互补于半导体实体的基本掺杂(Grunddotienmg)来掺杂的。单个凹 部的距离小于或等于扩散长度。在该元件中减小了其中能够产生载流 子对的半导体实体单个区域到pn结的距离，这样再结合概率整体减小。由于必需的凹部制造，制造太阳能电池肯定是高成本。此外，半 导体实体体积的重要部分由于制造凹部而丢失，这样凹部不再有助于产生载流子。US 3， 682， 708介绍了这样的太阳能电池，其中在半导体实体的 垂直方向上存在pn结。该pn结由一定数量的相叠设置的p掺杂半导 体层和n掺杂半导体层构成，在这些层中每两个相邻层互补地相互掺 杂。n掺杂层由延伸通过p掺杂层的n掺杂区段相互连接，而p掺杂 层由延伸通过n掺杂层的p掺杂区段相互连接。用于制造太阳能电池 的方法必须淀积一定数量互补地相互掺杂的取向附生层，由此成4^艮 高。DE 102 43 758 Al描述了在使用质子注入(Protonenimplantation) 且下面执行热处理步骤(Ausheilschritte)时，在n掺杂半导体实体中制 造埋藏的n掺杂场停止区段。本专利技术的任务在于，提供用于制造具有减小的再结合概率的太阳 能电池的方法和具有减小的再结合概率的太阳能电池。该任务通过根据权利要求1和14的方法及通过根据权利要求37 的太阳能电池来解决。本专利技术的优选实现在附属权利要求中说明。根据本专利技术，用于制造太阳能电池的方法中规定，提供具有两个 相对侧和p型基本掺杂的单晶质(einkristallinen)半导体实体，并执行质 子注入，其中质子通过第一侧以以下方式注入到半导体实体中，即形 成一定数量间隔设置的缺陷区域(Defektbereiche)，这些缺陷区域始于 一侧延伸入半导体实体，并且在这些缺陷区域中存在半导体实体的晶 体缺陷和注入的质子。质子注入之后是热处理步骤，在热处理步骤中 半导体实体至少在缺陷区域的区域中被力。热，并选择加热的温度和持 续时间从而由晶体缺陷和质子形成氩感生施主(wasserstoffinduzierte Donatoren),以产生一定数量间隔设置的n掺杂半导体区段。此外， 该方法规定产生n掺杂发射极(Emitter)， n掺杂半导体区段联接到n掺杂发射极。n掺杂发射极的产生能够在制造n摻杂半导体区段之前 或之后实现，优选地，制造该n-发射极也在之前实现。制造缺陷区域的前提条件是选择性的质子注入，即质子注入在半 导体实体的预定区域内。这种选择能够通过利用覆盖不应该注入的区域的掩膜来实现。备选地，存在以下可能，即釆用质子记录方法 (Photonenschreibverfahren)，其中能够将质子束有目的的引到应该注 入区域。优选地，制造缺陷区域或由缺陷区域产生的n掺杂半导体区段以 以下方式实现，即两个这种n掺杂半导体区段的相互距离小于半导体 实体具有基本掺杂的部分中少数栽流子的扩散长度。这种具有基本掺 杂的半导体实体的部分分别位于两个相邻排列的n掺杂半导体区段之 间。如果n掺杂发射极设置在半导体实体第 一侧的区域，则始于一側 延伸进半导体实体的n掺杂半导体区段在具有p型基本掺杂的半导体实体的区域周围形成梳形或指形的结构。在由根据本专利技术方法产生的 太阳能电池中，再结合概率基于半导体实体中pn结的梳形或指形相 比于没有这种梳结构或指结构的太阳能电池减小了 。为了制造在半导 体实体深处排列的n掺杂半导体区段的部分，在根据本专利技术方法中可 以放弃产生沟槽，从而在半导体实体的横向方向上以非常节省空间的 方式同样也是非常易复制的方式和非常好的可控性方式及放置得极 其紧密的方式来实现n掺杂半导体区段。相比于带有沟槽的现有太阳 能电池，在通过根据本专利技术的方法制造的太阳能电池中pn结的面积 就给定的半导体实体体积而言明显增大，由此产生了使用根据本专利技术 方法制造的太阳能电池的较高的电流增益。此前介绍的方法的变型中^见定了 ，至少一个埋藏(vergrabene)的n 掺杂半导体区段借助质子注入和紧接着的热处理步骤来制造，这些n 掺杂半导体区段与半导体实体第一侧间隔设置。此外,在该方法中制造 了 n掺杂发射极和n掺杂连接区段。n掺杂连接区段将埋藏的n掺杂半导体区段相互连接并将它们联接到n掺杂发射极。在此，尤其存在 以下可能，连接区段和n-发射极作为共用半导体区段来实现。根据本专利技术的太阳能电池包括具有第 一和第二侧的半导体实体， 半导体实体具有第一导通型(Leitungstyp)的基本掺杂，还包括第一发射 极区段，优选地设置在半导体实体第一侧的区域中并用互补于第一导 通型的导通型的掺杂材料来掺杂。此外，这种太阳能电池还包括第二 导通型的多个半导体区段，这些半导体区段在半导体实体的横向方向 上间隔设置并且在半导体实体的垂直方向上至少部分地延伸且联接 到第一发射极区段。第二导通型的半导体区段形成为连续区段，分别 在两个具有半导体实体基本掺杂的部分之间以横向方向设置。第二导 通型的半导体区段尤其是具有氢感生施主的n掺杂半导体区段。以下将结合附图对本专利技术作进一步说明。附图说明图1借助半导体实体的横截面描述了在各个方法步骤期间的根据 本专利技术的用于制造太阳能电池方法。图2显示了通过图1的变型方法制造的太阳能电池的横截面。 图3显示了通过图1的另一个变型的方法制造的太阳能电池。 图4显示了通过根据本专利技术方法制造的另 一种太阳能电池。 图5显示了根据图3的太阳能电池的变型。图6借助半导体实体的横截面描述了在各个方法步骤期间的另一个根据本专利技术用于制造太阳能电池的方法。图7显示了在图6D中介绍的太阳能电池的变型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法具有以下方法步骤：　－提供单晶质半导体实体（１００），所述单晶质半导体实体（１００）具有两个相对侧（１０１、１０２）和ｐ型基本掺杂，　－将质子通过所述侧的第一侧（１０１）用以下方式注入半导体实体（１００）中，使得形成一定数量相互间隔设置的缺陷区域（１１′），所述缺陷区域（１１′）始于所述一侧（１０１）延伸入半导体实体（１００），　－执行热处理步骤，在所述热处理步骤中至少在所述缺陷区域（１１′）的区域中加热所述半导体实体，并且其温度和持续时间用以下方式选择，使得形成一定数量的相互间隔设置的ｎ掺杂半导体区段（３１），　－制造ｎ掺杂发射极（１３），所述ｎ掺杂发射极（１３）联接到所述ｎ掺杂半导体区段（３１）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-12-23 102005061820.01.一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法具有以下方法步骤:-提供单晶质半导体实体(100)，所述单晶质半导体实体(100)具有两个相对侧(101、102)和p型基本掺杂，-将质子通过所述侧的第一侧(101)用以下方式注入半导体实体(100)中，使得形成一定数量相互间隔设置的缺陷区域(11＇)，所述缺陷区域(11＇)始于所述一侧(101)延伸入半导体实体(100)，-执行热处理步骤，在所述热处理步骤中至少在所述缺陷区域(11＇)的区域中加热所述半导体实体，并且其温度和持续时间用以下方式选择，使得形成一定数量的相互间隔设置的n掺杂半导体区段(31)，-制造n掺杂发射极(13)，所述n掺杂发射极(13)联接到所述n掺杂半导体区段(31)。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述n掺杂发射极(21)在所 述第一侧(101)的区域中制造。3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述n掺杂发射极(21)用以 下方式制造，使得存在具有p型基本掺杂的所述半导体实体(100)的部 分(12)直接联接到所述第 一侧(101)。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体实体具有垂直于 所述第一和第二侧(IOI、 102)伸展的边侧(103),且其中在此所述边侧 (103)的区域中制造所述n掺杂发射极。5. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中制造了柱形的n 掺杂半导体区段(ll)。6. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中制造了多个在 所述半导体实体(100)的横向方向上相互平行伸展的n掺杂半导体区段 (11)。7. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中制造了 n掺杂 半导体区段(ll),所述n掺杂半导体区段(ll)在平行于所述第一和第二 侧(IOI、 102)伸展的平面上形成为格状。8. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中注入所述质子包 括用多个注入能量的多个注入步骤。9. 根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中注入所述质子 包括用一个注入能量的注入步骤。10. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述质子在所 述注入步骤期间以关于所述第一側(101)90。的角注入所述半导体实体 (100)。11. 根据权利要求1 - 9中任一项所述的方法，其中所述质子在所 述注入步骤期间以关于所述第一侧(101)小于90。且大于45。的角注入 所述半导体实体(IOO)。12. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述质子用以下方式注入，^吏得所述缺陷区域(ir)始于所述第一側(ioi)的深度相应 于一个值，所述值至少相应于在所述太阳能电池工作时通过所迷第一側(101)的入射光的穿透深度和少数载流子的扩散长度的和。13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述缺陷区域(ir)的深度至少相应于所述太阳能电池工作时通过所述第一侧(101)的入射光的穿透深度与所迷少数栽流子的扩散长度的和的两倍。14. 一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法具有以下方法步骤-提供单晶质半导体实体(IOO)，所述单晶质半导体实体(100)具有 两个相对侧(IOI、 102)和p型基本掺杂，-执行质子注入，其中质子通过所述侧中的第一側(101)以以下方 式注入半导体实体(IOO)，即与所述一侧(101)相隔一段距离至少形成一 个缺陷区域(31')，-执行热处理步骤，其中加热至少在所述至少一个缺陷区域(31') 的区域中的所述半导体实体并且所述加热温度和时间以以下方式选择，即形成氢感生施主，从而由此产生至少一个埋藏的n掺杂半导体 区段(31),-制造n掺杂发射极(13)，-制造n掺杂连接区段(32; 33)，所述n掺杂连接区段(32; 33) 在所述半导体实体中从所述至少一个埋藏的n掺杂半导体区段(41)延 伸直到所述n掺杂发射极(13)。15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述n掺杂发射极(13)在 所述第一侧(101)的区域中制造。16. 根据权利要求14所述的方法，其中所述n掺杂发射极通过所 述连接区段(32)构成。17. 根据权利要求14-16中的任一项所述的方法，其中所述质子 照射用以下方式掩蔽而实现，使得形成至少两个在^f黄向方向上相互间 隔设置的缺陷区域(31')或一个在横向方向上部分中断的缺陷区域 (31')。18. 根据权利要求17所述的方法，其中所述质子照射用以下方式 掩蔽而实现，使得形成至少两个在平行于所述侧(101、 102)伸展的平 面中形成为带状的缺陷区域(31')。19. 根据权利要求14-18中任一项所迷的方法，其中制造所述连 接区段(32)包括以下方法步骤-制造沟槽(103)，所述沟槽(103)始于所述第一侧(101)延伸直到 所述埋藏的n掺杂半导体区段，-在沟槽(103)的侧壁区域中制造n掺杂半导体区段(32)。20. 根据权利要求19所述的方法，其中在制造所述埋藏的n掺杂 半导体区段(3 l)之前制造所述连接区段(32)。21. 根据权利要求14-18中任一项所述的方法，其中制造所述连 接区段(33)包括以下方法步骤-执行质子注入，在所述质子注入中质子在使用掩膜的情况下通 过所述第一侧(101)用以下方式注入所述半导体实体(IOO),使得形成缺 陷区域，所述缺陷区域始于所述侧(101)延伸入所述半导体实体(100) 中，且在所述缺陷区域中存在所述半导体实体(100)的晶体缺陷和注入的质子，-执行热处理步骤，其中所述半导体实体至少在所述缺陷区域的 区域中被加热，且其温度和持续时间用以下方式来选择，使得由所述缺陷和所述质子形成氩感生施主，从而由此产生所述连接区段(33)。22. 根据权利要求21所述的方法，其中所述连接区段在制造所述 埋藏的n掺杂半导体区段(31)之前制造。23. 根据权利要求21或22所述的方法，其中用于制造所述连接 区段(33)的所述质子注入仅包含利用一个注入能量的注入步骤。...

【专利技术属性】
技术研发人员：HJ舒尔泽，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利股份公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]