形成选择性触点的方法技术

本发明专利技术针对一种用于为光伏电池形成选择性触点的方法，该方法包括：a.在一个半导体衬底的表面上形成一个掺杂的触点层；b.用激光束对所掺杂的触点层的一个部分进行退火，所述部分具有与一个对应的选择性触点网格的至少一个部分相对应的一个2D图案；其特征在于该激光束是脉冲式的并且是按该2D图案来确定形状的。另外，本发明专利技术还针对一种包括由该方法形成的选择性触点的光伏电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种使用激光退火为光伏电池。另外，本专利技术还涉及ー种包括根据该方法形成的选择性触点的光伏电池。
技术介绍
在常规的光伏电池制造过程中，发射极触点的形成包含三个主要步骤，即发射极层的形成，该发射极层是掺杂度较高的层并且位于体硅衬底的前方，该体硅衬底的掺杂物类型与该体硅衬底的掺杂物类型不同；在发射极层上形成抗反射涂层(ARC)；以及校准金属化。如本领域的普通技术人员所知，寻求更高电池性能的光伏电池制造商专利技术了所谓 的选择性发射极技木。选择性发射极触点包含ー种给定类型的发射极层，该发射极层在特定位置显示出不同的掺杂水平以及结深度。在此类发射极触点中，只有重掺杂位置会被金属覆盖，并且实现了对外部电路进行光生电荷提取所必需的触点。其结果是，与常规的具有完全覆盖光伏电池前侧的高掺杂度发射极层的发射极触点相比，光伏电池的效率提高了O.5% 到 1%。一种常见的使发射极层在特定位置显示不同的掺杂水平和结深度的技术是激光退火，因为此技术在常规的加热过程中在保持很低的总体热预算的同时可进行很快并且区域性强的热处理，该热处理可以使在加热部分的结深度可控，因而具有重要的优势。因此具体地，激光退火能够很好地被适配为在100微米或甚至更小的范围内处理很细的太阳能电池。比如，WO 2009/128679中描述了ー种选择性发射极层的激光退火，其中多个准分子激光束穿过包括多个小孔的一个掩模，然后多组激光束同时通过这些小孔照射该发射极层与多个指状电极对应的多个部分，并且其中激光束在这些指状电极的延伸方向上移动。明显地，以上技术的第一个缺点是以下事实多个激光束需要同时照射该发射极层与这些指状电极对应的多个部分，而技术复杂并且不是成本有效的。第二个缺点是，此类系统的吞吐量很低，因为激光束持续不断地沿着这些指状电极的全延伸方向进行扫描。第三个缺点是，就有待照射的发射极层的部分的形状和大小而言，灵活性有限。由于常规的激光束的直径较小或者与常规的指状电极列的宽度具有相同的阶数，所以在不(i)増加穿过掩模小孔的ー组激光束的激光束的数量，这将增加复杂性和激光学系统成本，或不(ii)沿着指状电极的延伸方向多次重复退火过程，这将导致重叠效应、更低的呑吐量和更高的光伏制造成本的情况下，宽度不能明显地增加。考虑到上述缺点，很明显地需要一种能够克服这些缺点的方法。因此，作为本专利技术的第一个目的，提供了ー种，该方法不需要多个激光束同时照射掺杂的触点层的多个部分并且该方法会降低复杂性和激光设备成本。作为本专利技术的第二个目的，提供了ー种，与常规的方法相比，该方法可以提供呑吐量并且降低光伏电池制造成本。作为本专利技术的第三个目的，提供了ー种，该方法会降低或者甚至使重叠效应最小化。作为本专利技术的第四个目的，提供了ー种，该方法可以对整个触点区域中的结深度有一个更好的区域控制范围，这会提高光伏电池效率。作为本专利技术的第五个目的，提供了ー种，其中与常规方法相比，退火的掺杂的触点层会显示更少的瑕疵，这也提高了光伏电池效率。进ー步地，本专利技术的ー个目的是提供ー种，其中与常规方法相比，总处理步骤数量減少。作为附加目的，本专利技术提供了ー种制造成本降低并且效率更高的光伏电池。本专利技术通过使用脉冲激光束对触点层的ー个部分退火实现了上述目的，该部分按照与对应的选择性触点网格的至少ー个部分相对应的ー个2D图案确定形状。专利技术概述本专利技术针对ー种为光伏电池，该方法包括a.在一个半导体衬底的表面上形成一个掺杂的触点层；b.使用ー个激光束为该掺杂的触点层的ー个部分退火,该部分具有与一个对应的选择性触点网格的至少ー个部分相对应的ー个2D图案；其特征在于该激光束是脉冲式的并且是按该2D图案确定形状的。另外，本专利技术还针对ー种包括根据该方法形成的选择性触点的光伏电池。专利技术详述根据本专利技术的第一实施方案，提供了一种为光伏电池，该方法包括a.在一个半导体衬底的表面上形成一个掺杂的触点层；b.使用ー个激光束为该掺杂的触点层的ー个部分退火,该部分具有与一个对应的选择性触点网格的至少ー个部分相对应的ー个2D图案；其特征在于该激光束是脉冲式的并且是按该2D图案确定形状的。通过使用脉冲式并且根据该2D图案确定形状的激光束，其中该2D图案与对应的选择性触点网格的至少ー个部分相对应，不再需要使用多个激光束来实现同时照射掺杂的触点层的多个部分。明显地，这会降低复杂性和激光设备成本。本专利技术的另外ー个优点是，由于该掺杂的触点层的ー个显著部分可以用ー个脉冲退火，所以与常规方法相比，呑吐量可以增加到エ业生产水平，并且因此光伏电池制造成本可以降低。进ー步地，通过以下两个事实的组合该掺杂的触点层的ー个显著部分可以用ー个脉冲退火和该2D图案在形状上不受约束，可以降低重叠效应或甚至被最小化。在本专利技术的背景下，掺杂的触点层被理解成任何种类的掺杂层，位于光伏电池大块衬底的前方或背侧，其掺杂物类型与该大块衬底(例如，如发射极触点)的掺杂物类型不同，或者其掺杂物浓度远高于该大块衬底(例如，如背表面场(BSF))的掺杂物浓度。在这两种情况中，掺杂的触点层(或行为像)与该大块衬底形成ー个结，并且在该大块衬底和接触电极之间充当导电层。在本专利技术的背景下，选择性触点可以被理解成光伏应用中任何种类的触点，其掺杂的触点层根据2D图案在特定位置处表现出不同的掺杂水平和结深度，比如前触点电池的选择性发射极触点、钝化发射极背面点接触太阳电池(PERL)的背表面场、背触点电池(RCC)、后触点电池(BCC)、交指式背触点电池(IBC)或钝化发射极背触点电池(PERC)的选择性发射极触点。2-D图案可以具有与任何类型的光伏电池中的对应的选择性触点网格的至少ー个部分布局相对应的任何形状，从而使得在退火后，掺杂的触点层在特定位置表现出不同的掺杂水平和结深度。具体地，该2-D图案可以包括多个并行触点，如选择性发射极触点网格的指状电扱。在根据本专利技术的进ー步实施方案中，提供了 ー种方法，其中选择性触点网格可以包括多个并行触点，并且其中可以用每个脉冲对ー个具有2D图案的部分进行照射，该2D图 案对应该多个并行触点的至少ー个部分。根据2D图案确定激光束的形状可以通过任何波束成形系统来实现，例如像具有与该2D图案相对应的孔径的掩模。此类掩模可以是在其中制造孔径的固体板。实质上，此孔径是激光束穿过的ー个小孔或是缝隙，并且该孔径可以限定光束光点的形状和/或大小。可替代地，波束成形系统可以包括反射镜或透镜组件，该组件包括ー个具有由较低透射率区域围绕的对应该2D图案的更高透射率的区域的部分传输涂层。在另ー个实施方案中，如US2009231718中所公开的，波束成形系统可以包括ー个光学系统，该光学系统被配置用来在单ー激光脉冲中对单个狭长区域进行退火，由此对对应的包括多个狭长触点的选择性触点网格的至少ー个部分退火。可替代地，波束成形系统可以包括一个衍射光学元件，该衍射光学元件用来在多个并行列中使波束成形，由此在单一激光脉冲中对对应的包括多个并行触点的选择性触点网格至少ー个部分退火。激光器可以是其波长、能量和脉冲宽度被适配为该处理的任意激光器，比如固态激光器、或准分子激光器。优选地，激光器可以是准分子层，更优选地是氯化氙准分子激光器。由于在那些波长下硅的高能量吸收率，激光的波长的范围可以在190n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】2010.02.26 EP 10290100.61.ー种用于为光伏电池形成选择性触点的方法，该方法包括 a.在一个半导体衬底的表面上形成一个掺杂的触点层； b.使用ー个激光束对所掺杂的触点层的ー个部分进行退火，所述部分具有与一个对应的选择性触点网格的至少ー个部分相对应的ー个2D图案； 其特征在于，该激光束是脉冲式的并且是按该2D图案来确定形状的。2.根据权利要求I所述的方法,其中该选择性触点网格包括多个并行的触点，并且其中用每个脉冲对具有ー个2D图案的ー个部分进行照射，该2D图案对应于该多个并行触点中的至少ー个部分。3.根据权利要求I或2所述的方法，其中用每个脉冲对至少Icm2的ー个部分进行照射。4.根据权利要求I至3所述的方法，其中该激光退火是以O.I到10J/cm2之间的投射激光束能量密度来进行的。5.根据权利要求I至4所述的方法，其中该脉冲激光束具有的脉冲宽度在100到200纳秒之间。6.根据权利要求I至5所述的方法，其中退火是由ー个准分子激光器来进行的。7.根据权利要求I至6所述的方法，包括在所掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂埃里·埃默罗，
申请(专利权)人：艾思科集团有限公司，
类型：
国别省市：