用于形成具有选择性射极的太阳能电池的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供用于形成具有选择性射极的太阳能电池的方法和装置。方法包括在基板接收表面上放置基板。基板的表面包括第一图案化重掺杂区域，第一图案重掺杂区域具有第一掺杂浓度且限定选择性射极，基板的表面还包括第二掺杂射极区域，第二掺杂射极区域具有小于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度，其中第二掺杂射极区域环绕第一图案化重掺杂区域。此方法还包括通过使用傅里叶变换来处理经滤波的光学图像以确定第一图案化重掺杂区域的位置，通过使用从第一图案化重掺杂区域的确定的位置所接收的信息将丝网印刷掩模中的一个或多个区别性特征对准第一图案化重掺杂区域，以及在第一图案化重掺杂区域的一部分上沉积材料层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及用于形成具有选择性射极的太阳能电池的方法，特别是对准选择性射极区以及丝网印刷图案以形成结晶硅基底的太阳能电池的方法。
技术介绍
太阳能电池为将太阳光直接转换成电能的光伏(photovoltaic,PV)装置。近十年来，PV市场以每年超过30%的增加率成长。一些文章建议，在不久的将来全球太阳能电池的发电量将超过10亿瓦(GWp)。据估计，95%以上的太阳能模块基于硅晶片。高市场增加率结合实质上降低太阳电力成本的需求，造成对低价制造高质量太阳能电池的大量要求。因此，制造商业上有价值的太阳能电池的一个关键要素在于，通过提高设备产率以及基板产出量，来降低形成太阳能电池期望的制造成本。典型的太阳能电池具有一个或多个的p-n结(p-n junction)。各p_n结包括半导体材料中的两个不同的区域，其中一边表示为P-型区域，而另一边表示为η-型区域。当将太阳能电池的P-n结暴露在阳光(由光子能量构成)下时，阳光会通过PV效应被直接转换为电力。太阳能电池产生特定量的电力，并铺设成模块，模块经尺寸设计以传递期望量的系统电力。太阳能模块与特定框架及连接器连结成面板。太阳能电池通常形成于硅基板上，此硅基板可为单晶硅或多晶硅基板。典型的太阳能电池包括厚度通常小于约O. 3毫米(mm)的硅晶片、基板或板，且具有位于形成于基板上的P-型区域的顶端上的η-型硅薄层。图1A及IB示意性示出在晶片11上制造的标准硅太阳能电池10。晶片11包括P-型基极区域21、η-型射极区域22以及设置于两者之间的P-n结区域23。通过在半导体中掺杂特定类型的元素(例如磷(P)、砷(As)或锑(Sb))以使负电荷载子(电子)的数量增加，来形成η-型区域或η-型半导体。相似地，通过将三价原子加入晶格中而造成对硅晶格而言正常的四个共价键中的一者失去电子，来形成P-型区域或P-型半导体。因而，掺杂原子可接受来自邻近原子共价键的电子，以完成第四键。掺杂原子接受电子，导致邻近原子失去半个键，并造成“空穴”的形成。当光线射入太阳能电池上时，来自入射光子的能量在p-n结区域23的两侧产生电子-空穴对。电子跨过P-n结扩散至较低能级，而空穴往相反方向扩散，在射极上产生负电荷，并在基极中累积相对应的正电荷。当电路形成于射极与基极之间，且P-n结暴露于光的某些波长下时，电流将会流动。通过半导体受光照所产生的电流流经设置于前侧18(受光侦D上的接触区，以及太阳能电池10的背侧19。如图1A所示，顶部接触区结构通常被设置成将电流供应至较大的汇流条(bus bar) 15的宽间距薄金属线或指状触点14。由于后接触区25不防止入射光线进入太阳能电池10，所以后接触区25并不限于形成多重薄金属线。太阳能电池10通常由电介质材料(如Si3N4)的薄层覆盖，电介质材料的薄层作为抗反射涂层(ant1-ref lectingcoating, ARC) 16,以最小化自太阳能电池10的顶部表面22A的光反射。 丝网印刷技术(screen printing)长久以来使用于如衣服或陶瓷的物体上的印刷设计，以及使用于电子工业中电子组件的印刷设计，例如是基板表面上的电触点或互连。目前的太阳能电池制造处理也使用丝网印刷技术。在一些应用中，期望在太阳能电池基板上丝网印刷接触线，例如指状触点14。指状触点14与基板接触，并且能够与一个或多个掺杂区域(例如η-型射极区域22)形成欧姆连接(Ohmic connection)。欧姆接触(Ohmiccontact)是半导体装置中被制备为使装置的电流-电压曲线(1-V curve)为线性且对称的区域，也就是在该区域中在半导体装置的掺杂硅区与金属接触区之间没有高阻抗界面。对于太阳能电池的性能和在太阳能电池制造处理中形成的电路的稳定性而言，低阻抗且稳定的接触区是极为重要的。为了加强与太阳能电池装置的接触，典型的作法是将指状触点14设置在基板表面内形成的重掺杂区域17，以形成欧姆接触。由于所形成的重掺杂区域17的电气特性，该重掺杂区域17趋向阻挡或最小化光通量，期望最小化重掺杂区域的尺寸并同时维持这些区域的大小足以确保指状触点14能可靠地对齐并形成在重掺杂区域17上。由于基板在自动搬运装置上的位置误差引起的设置的指状触点14与其下的重掺杂区域17的不对准，基板边缘的瑕疵，基板表面上重掺杂区域17未配准与校准，和/或自动搬运装置上基板的移动，可导致较差的设备性能与低的设备效率。用于丝网印刷图案对准的检视系统在专利申请W0-A-2010/068331中已有描述。重掺杂区域17可以使用各种图案化技术产生较重和较轻的掺杂区域(例如可通过使用图案化的扩散阻挡层进行磷扩散步骤)而形成在基底表面上。背侧接触通过与基板的P-型基极区域形成欧姆接触，完成太阳能电池产生电流期望的电路以产生电流。在本领域中，已知的做法是采用上述的丝网印刷技术，制成具有结晶硅基底的太阳能电池，实现射极22A位于太阳能电池的表面上的结构。通过使用丝网印刷技术操作在具有较低浓度(约1019atomS/cm3(个原子每立方厘米))的组成射极区域的磷掺杂层上沉积选择性射极(SE)的线图案而形成选择性射极(Selective Emitter),该选择性射级的线宽通常为150毫米且为重磷掺杂或具有高浓度(约1020atoms/cm3)。SE线的节距(pitch)或相互距离(reciprocal distance)约为1. 7毫米。在基于氮化物沉积抗反射涂层((antireflection co ating film,ARC))后，通过另一丝网印刷处理在SE线的顶部上沉积期望图案的金属接触线，金属接触线一般为100毫米宽。高效率太阳能电池的研究要求金属接触线要精确对准，以覆盖SE线。因此，为了在印刷金属接触线前确定SE线的位置，需要SE线的高分辨率图像。分析图像所采取的对比机制利用不同掺杂浓度，即，被弱掺杂的射极区域包围的重掺杂SE线之间的差异一般无法被操作于可见光波长的图像分析的传统光学技术所检测到。需要有一个成功的技术，能够使用图像来控制对准动作，且此图像对不同的掺杂浓度敏感。或者，某些制造选择性射极的处理可导致SE线和射极区域之间的地形(topographical)差异,此地形差异由不同的表面纹理或不同高度的台阶(step)所产生，这能实现执行图像分析的传统光学技术。此外，太阳能电池可具有单晶或多晶的硅基底，由于在多晶硅中存在硅晶粒方位不同的区域，这可以改变反射光量并进而降低SE线的对比度，这也进一步增加了难度。本专利技术的至少一个实施例的目的是实现一种通过光学成像能够在形成具有结晶硅基底的太阳能电池时对准丝网印刷图案射极的方法，此方法提供高分辨率图像的SE线，以便在印刷金属接触线前确定SE线的位置，使它们的对准精确且可靠，进而获得具有效率更高的太阳能电池的优点。申请人:已经设计、测试且实施本专利技术，以克服现有技术的缺点，并且实现上述以及其它的目的与优点。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，形成具选择性射极的太阳能电池的方法包括在基板接收表面上放置基板，其中基板具有表面，表面包括至少第一图案化重掺杂区域，第一图案重掺杂区域形成在表面上并具有限定选择性射极的第一掺杂浓度，第二掺杂射极区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成具选择性射极的太阳能电池的方法，其包括如下步骤：在基板接收表面上放置基板，其中所述基板具有表面，所述表面包括：至少第一图案化重掺杂区域，所述第一图案重掺杂区域形成在所述表面上并具有第一掺杂浓度且限定选择性射极；以及第二掺杂射极区域，所述第二掺杂射极区域具有小于所述第一掺杂浓度的第二掺杂浓度，其中所述第二掺杂射极区域围绕所述第一图案化重掺杂区域；确定所述第一图案化重掺杂区域在所述基板上的位置，其中确定所述位置的步骤包括：获取所述表面的一部分的光学图像；对所述光学图像进行光学滤波；使用傅里叶变换来处理经滤波的光学图像；以及评价所述第一图案化重掺杂区域和所述第二掺杂射极区域在经滤波且傅里叶变换的光学图像中的对比度，以确定所述第一图案化重掺杂区域的位置；通过使用从所述第一图案化重掺杂区域在所述基板上的确定的位置所接收的信息，将丝网印刷掩模中的一个或多个区别性特征对准所述第一图案化重掺杂区域；以及在所述第一图案化重掺杂区域的至少一部分上沉积材料层。

【技术特征摘要】
2011.10.13 IT UD2011A0001621.一种形成具选择性射极的太阳能电池的方法，其包括如下步骤 在基板接收表面上放置基板，其中所述基板具有表面，所述表面包括 至少第一图案化重掺杂区域，所述第一图案重掺杂区域形成在所述表面上并具有第一掺杂浓度且限定选择性射极；以及 第二掺杂射极区域，所述第二掺杂射极区域具有小于所述第一掺杂浓度的第二掺杂浓度，其中所述第二掺杂射极区域围绕所述第一图案化重掺杂区域； 确定所述第一图案化重掺杂区域在所述基板上的位置，其中确定所述位置的步骤包括 获取所述表面的一部分的光学图像； 对所述光学图像进行光学滤波； 使用傅里叶变换来处理经滤波的光学图像；以及 评价所述第一图案化重掺杂区域和所述第二掺杂射极区域在经滤波且傅里叶变换的光学图像中的对比度，以确定所述第一图案化重掺杂区域的位置； 通过使用从所述第一图案化重掺杂区域在所述基板上的确定的位置所接收的信息，将丝网印刷掩模中的一个或多个区别性特征对准所述第一图案化重掺杂区域；以及在所述第一图案化重掺杂区域的至少一部分上沉积材料层。2.根据权利要求1所述的方法，其中使用傅里叶变换来处理经滤波的光学图像的步骤包括 通过在傅里叶变换空间中选择经滤波的光学图像的所述第一图案化重掺杂区域的特征，并过滤不需要的背景图像，以产生经滤波的傅里叶变换图像； 通过使用傅里叶逆变换，转换所述经滤波的傅里叶变换图像以产生最终图像，所述最终图像在所述第一图案化重掺杂区域与所述第二掺杂射极区域之间具有较高的对比度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中获取所述表面的一部分的光学图像的步骤包括 从所述表面接收第一波长的电磁辐射，所述第一波长是可见光范围或红外线范围的受限制子范围。4.一种形成具选择性射极的太阳能电池的方法，其包括如下步骤 在基板接收表面上放置基板，其中所述基板具有表面，所述表面包括 至少第一图案化重掺杂区域，所述第一图案重掺杂区域形成在所述表面上并具有第一掺杂浓度且限定选择性射极；以及 第二掺杂射极区域，所述第二掺杂射极区域具有小于所述第一掺杂浓度的第二掺杂浓度，其中所述第二掺杂射极区域围绕所述第一图案化重掺杂区域； 确定所述第一图案化重掺杂区域在所述基板上的位置，其中确定所述位置的步骤包括 获取所述表面的一部分的光学图像，其中获取所述光学图像的步骤包括从所述表面接受第一波长的电磁辐射，所述第一波长位于大于或等于约8 μ m的长波红外光谱中； 评价在所述光学图像中所述第一图案化重掺杂区域和所述第二掺杂射极区域之间的对比度； 通过使用从所述第一图案化重掺杂区域在所述基板上的确定的位置所接收的信息，将丝网印刷掩模中的一个或多个区别性特征对准所述第一图案化重掺杂区域；以及 在所述第一图案化重掺杂区域的至少一部分上沉积材料层。5.根据权利要求1至4所述的方法，其中所述表面通过包括下列步骤的方法形成 以图案在所述基板的所述表面上沉积第一掺杂材料，所述第一掺杂材料包括具有所述第一掺杂浓度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：特德·伊甘，爱德华·布迪亚尔托，
申请(专利权)人：应用材料意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：