本发明专利技术涉及用激光烧蚀太阳能电池(105)的介电膜叠堆。所述介电膜叠堆包括在激光源(102)的工作波长下具有吸收性的层。以一定的脉冲重复率发射激光脉冲(103)的所述激光源(102)被配置成烧蚀所述膜叠堆，以暴露下面的材料层。所述激光源(102)可被配置成在单个脉冲重复内发射两个激光脉冲的脉冲串或单个时间不对称的激光脉冲，从而在单个步骤中实现完全烧蚀。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池制造工艺中膜叠堆的烧蚀与联邦政府资助的研究或开发相关的声明本公开在政府支持下根据美国能源部授予的第DEFC36-07G017043号合同进行。专利技术背景1.
本专利技术整体涉及太阳能电池，更具体地讲但不排他地涉及太阳能电池制造工艺和结构。2.
技术介绍
太阳能电池是熟知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。它们可以在半导体晶片上用半导体加工技术制造而成。太能电池括P型和N型扩散区。投射在太阳能电池上的太阳辐射产生迁移至扩散区的电子和空穴，从而在扩散区之间形成电压差。在背接触太阳能电池中，扩散区和与它们相连的金属触指均位于太阳能电池的背面上。触指允许将外部电路连接到太阳能电池上并由太阳能电池提供电力。太阳能电池介电膜可以包括多个不同性质的层，以满足制造和操作要求。在制造过程中将这些层移除，以形成通往太阳能电池扩散区的金属触点。这些层的性质会影响这些层的移除并可加大移除这些层的难度。
技术实现思路
在一个实施例中，将太阳能电池的介电膜叠堆用激光进行烧蚀。介电膜叠堆包括在激光源工作波长下具有吸收性的层。以脉冲重复率发射激光脉冲的激光源被配置成烧蚀膜叠堆，以暴露下面的材料层。激光源可被配置成在单个脉冲重复内发射两个激光脉冲的脉冲串或单个时间不对称的激光脉冲，以便在单个步骤中实现完全烧蚀。本领域的普通技术人员在阅读包括附图和权利要求书的本公开全文之后，本专利技术的这些和其他特征对于他们而言将是显而易见的。附图说明图I示意性地示出了根据本专利技术实施例的太阳能电池烧蚀系统100。图2-图4示出根据本专利技术实施例的正在制造的太阳能电池的剖视图。图5示意性地示出了根据本专利技术实施例的用于烧蚀太阳能电池膜叠堆的激光脉冲串。图6示意性地示出了根据本专利技术另一实施例的用于烧蚀太阳能电池膜叠堆的时间不对称激光脉冲。图7示出了对使用两个激光脉冲的脉冲串、具有高脉冲能量的单个激光脉冲和具有不同脉冲能量的三个激光脉冲烧穿介电膜进行比较的测试汇总。在不同的附图中使用相同的参考标记表示相同或类似的元件。附图不是按比例绘制的。具体实施方式在本公开中，提供了许多具体的细节，例如设备、工艺参数、材料、工艺步骤和结构的例子，以提供对本专利技术实施例的全面理解。然而，本领域的普通技术人员将会认识到，本专利技术可以在没有所述具体细节中的一者或多者的情况下实施。在其他情况下，未示出或描述熟知的细节，以避免使本专利技术的方面模糊不清。图I示意性地示出了根据本专利技术实施例的太阳能电池烧蚀系统100。在图I的例子中，烧蚀系统100包括激光源102和激光扫描器104。激光源102可以是市售的激光源。 激光扫描器104可以包括电流计激光扫描器，例如可从德国ScanLabs商购获得的那些。操作中，激光源102根据配置101产生预定波长的激光脉冲103。配置101可以包括开关/旋钮布置、计算机可读的程序代码、软件界面设置和/或设置激光源102的可配置参数的其他方式。配置101可以设置脉冲重复率、每次重复发射的脉冲数、脉冲形状、脉冲振幅、脉冲强度或能量以及激光源102的其他参数。激光扫描器104跨过正在制造的太阳能电池105而扫描激光脉冲103，以便从太阳能电池105上移除材料。图2示出了根据本专利技术实施例的正在制造的太阳能电池105的剖视图。在图2的例子中，太阳能电池105包括含有N型硅片的太阳能电池基板201。介电膜叠堆210在层 202上形成，在该例子中层202包含多晶硅。膜叠堆210包括多个材料层，在图2的例子中， 这些层包括膜211、膜212和膜213。如图2所示，膜211可以在膜212上形成，膜212又在膜213上形成。在一个实施例中，膜211包含一层形成厚度为300至1000埃的氮化硅，膜 212包含一层形成厚度为30至50埃的非晶硅，膜213包含形成厚度为约120埃的二氧化娃。根据应用，膜212还可以包含多晶娃或称mc-silicon。在一个实施例中，层202包含形成厚度为约2000埃的多晶硅。P型扩散区203和 N型扩散区204在层214中形成。太阳能电池中有若干个扩散区，但为了清楚地说明，在图 2中每种导电型只示出了一个。太阳能电池105为背接触太阳能电池的例子，因为扩散区 203和204，包括与它们电连接的金属触点(参见图4)在太阳能电池背面的基板201背面上形成。太阳能电池105的正面与背面相对，它在正常工作时面向太阳以收集太阳辐射。在图2的例子中，基板201的正面表面通过无规棱锥230纹理化。包含氮化硅的抗反射层231 在正面的纹理化表面上形成。除了其他有利的功能，非晶硅膜212还防止HV降解，并提供UV稳定性。非晶硅还增强膜叠堆210的传导性，从而提供防止有害极化的侧向导电通路。在太阳能电池中使用非晶娃还在提交于2010年3月30日、标题为Leakage Pathway Layer for Solar Cell (太阳能电池的泄漏通路层)的共同拥有的美国专利申请No. 12/750，320中有所公开。一般来讲，典型的太阳能电池包括在UV-IR范围内具有吸收性的半导体材料，具有用于提供钝化和可靠性的透明介电膜叠堆。为了在高效率半导体器件上进行低损害的介电膜烧蚀，需要用具有短脉冲长度和长波长的激光来尽量减小热和光学吸收。透明膜叠堆的这种烧蚀被称为非热型间接诱导烧蚀，借此，激光能量穿过膜叠堆，在半导体中被吸收， 从而引起烧蚀。这产生突破介电膜的烧蚀力，并可以在单个脉冲内实现。在其他太阳能电池中，如太阳能电池105，介电膜叠堆中的薄吸收膜增强传导性或其他对太阳能电池有益的电性质。如果薄膜在用于烧蚀的激光波长内具有足够的吸收性， 则薄膜的烧蚀过程可能变成直接诱导的烧蚀，这意味着薄膜将会首先烧蚀，并会因此干扰和防止薄膜与半导体之间的任何剩余层的烧蚀。这将导致不完全烧蚀，从而需要用后激光步骤移除剩余的层，或需要另一个烧蚀步骤或转换到具有不同波长的激光。这些解决方案需要另外的加工步骤和/或另外的设备，从而增加制造成本。使用可透过膜叠堆中的所有层的激光波长是理想的潜在解决方案。然而，如果膜叠堆中的吸收性材料与半导体基板类似，如太阳能电池105中的非晶硅和硅，则可透过薄膜的波长也会透过半导体基板。这使得难以在不损坏基板材料(即，诱发发射极复合)的情况下实现间接烧蚀。虽然这在具有其他复合形式的低效率太阳能电池结构中是可接受的， 但在高效率太阳能电池中则需要尽量减小光学和热吸收。一种解决不完全烧蚀问题的可能解决方案是使用多个激光脉冲穿透膜叠堆的层。 然而，穿透晶片是相对困难的，通过增加多次穿透操作或通过保持激光固定在具体的点上均不会提高通量。这在基于电流计的系统上尤其困难，因为激光脉冲需要出现在同一位置， 并且要获得高通量需要高速移动激光束。此外，当使用多个脉冲时，必须对热预算进行良好的管理，以防止任何复合缺陷和对基板的机械损坏。在图2的例子中，用图I的烧蚀系统100烧蚀氮化硅膜211、非晶硅膜212和氧化物膜213，形成穿过它们并暴露扩散区203和204的孔。图3示出了烧蚀方法，其中烧蚀步骤形成暴露出扩散区203和204的孔220。这允许在孔220中形成金属触点221，如图4所示。金属触点221允许外部电路电连接到扩散区203和204。在一个实施例中，非晶硅膜212在激光源10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】...
【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔·哈利，金太锡，彼得·约翰·卡曾斯，
申请(专利权)人：太阳能公司，
类型：
国别省市：
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