專(zhuān)利名稱(chēng)：背－觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池及制備方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用下面的相關(guān)申請(qǐng)是與此同時(shí)提交的，以及各自的說(shuō)明書(shū)通過(guò)引用結(jié)合在此Peter Hacke和James M.Gee的名稱(chēng)為″Contact Fabrication of EmitterWrap-Through Back Contact Silicon Solar Cells″的美國(guó)實(shí)用專(zhuān)利申請(qǐng)Attorney Docket No.31474-1005-UT以及James M.Gee和Peter Hacke的名稱(chēng)為“Buried-Contact Solar Cells With Self-Doping Contacts″的美國(guó)實(shí)用專(zhuān)利申請(qǐng)Attorney Docket No.31474-1004-UT。
本申請(qǐng)要求在2004年2月5日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序號(hào)60/542,390申請(qǐng)的權(quán)益，該申請(qǐng)的名稱(chēng)為″Fabrication of Back-ContactSilicon Solar Cells″，以及在2004年2月5日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序號(hào)60/542,454申請(qǐng)的權(quán)益，該申請(qǐng)的名稱(chēng)為″Process for Fabrication ofBuried-Contact Cells Using Self-Doping Contacts″，并且這兩個(gè)申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)通過(guò)引用結(jié)合在此。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域(技本領(lǐng)域)本發(fā)明涉及用于制備背-觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池、尤其是具有導(dǎo)電通孔的發(fā)射極環(huán)繞型(EWT)的太陽(yáng)能電池的方法，以及由這樣的方法制備的太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
注意，下列論述通過(guò)參考了作者及出版年代的大量出版物。此處的這樣出版物的論述是為更完全背景而給出的，它不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是承認(rèn)這樣的出版物是用于確定可專(zhuān)利性目的的現(xiàn)有技術(shù)。
在今天廣泛使用的太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)具有在電池吸收太陽(yáng)能時(shí)產(chǎn)生電子流動(dòng)的前表面(該表面接受光)附近形成的p/n結(jié)。常規(guī)的電池設(shè)計(jì)在電池的前側(cè)具有一組電觸點(diǎn)，在太陽(yáng)能電池的后側(cè)具有第二組電觸點(diǎn)。在典型的光電模件中，這些獨(dú)立的太陽(yáng)能電池被串連電連接以提高電壓。通過(guò)從一個(gè)太陽(yáng)能電池的前側(cè)到相鄰太陽(yáng)能電池的后側(cè)焊接上傳導(dǎo)帶，典型地就完成了這種相互連接。
與常規(guī)的硅太陽(yáng)能電池相比，背-觸點(diǎn)硅太陽(yáng)能電池具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是背-觸點(diǎn)電池因減小或消除了觸點(diǎn)的遮蔽損耗(從觸點(diǎn)柵極反射的太陽(yáng)光不可避免地轉(zhuǎn)化成電流)而具有更高的轉(zhuǎn)化效率。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于兩種極性的觸點(diǎn)都在相同的表面上，因此背-觸點(diǎn)電池更加容易裝備成電路，因而更廉價(jià)。作為實(shí)例，與現(xiàn)有的光電模件組件相比，利用在單一步驟中封裝光電模件和太陽(yáng)能電池電路的背-觸點(diǎn)電池可以顯著節(jié)省費(fèi)用。背-觸點(diǎn)電池的最后優(yōu)點(diǎn)是具有更均勻的外觀，因而美感性更好。美感對(duì)于一些應(yīng)用是重要的，比如建造物-集成的光電系統(tǒng)和汽車(chē)用的光電遮陽(yáng)篷頂。


圖1提供了通常的背-觸點(diǎn)電池10的說(shuō)明。硅襯底12可以是n-導(dǎo)電型或p-導(dǎo)電型。在一些設(shè)計(jì)中可以省略重?fù)诫s的發(fā)射極之一，比如p++摻雜發(fā)射極18或n++摻雜發(fā)射極16。備選地，在其它設(shè)計(jì)中，重?fù)诫s的發(fā)射極16、18可以在后表面上彼此直接接觸。后表面鈍化層14有助于減小后表面上光生載流子的損耗，并且有助于減小由于在金屬觸點(diǎn)20之間的未摻雜表面上的分路電流導(dǎo)致的電損耗。
制備背-觸點(diǎn)硅太陽(yáng)能電池有幾種方法。這些方法包括金屬化回繞型(MWA)、金屬化環(huán)繞型(MWT)、發(fā)射極環(huán)繞型(EWT)以及背-結(jié)(junction)結(jié)構(gòu)。MWA和MWT在前表面具有金屬的電流收集柵極。為了制備背-觸點(diǎn)電池，這些柵極分別環(huán)繞著邊緣或穿過(guò)孔到達(dá)背表面。與MWT和MWA電池相比，EWT電池的特殊特征是電池的前側(cè)沒(méi)有金屬覆蓋，這意味著碰撞在電池上的光都沒(méi)有被堵斷，因而產(chǎn)生更高的效率。EWT電池穿過(guò)在硅片上的摻雜導(dǎo)電通道從前表面到后表面環(huán)繞電流收集結(jié)(“發(fā)射極”)?！鞍l(fā)射極”指的是在半導(dǎo)體器件中的重?fù)诫s區(qū)域。制備這樣的導(dǎo)電通道可以例如用激光在硅襯底上鉆孔，隨后在前和后表面上形成發(fā)射極的同時(shí)，在孔內(nèi)形成發(fā)射極。背-結(jié)電池在太陽(yáng)能電池的后表面上同時(shí)具有負(fù)和正極收集結(jié)。由于大部分的光在前表面附近被吸收-因而也光生了大部分載流子，因此背-結(jié)電池需要非常高質(zhì)量的材料，以便載流子具有充足的時(shí)間利用在后表面上的收集結(jié)從前表面擴(kuò)散到后表面上。比較起來(lái)，EWT電池在前表面上保留了電流收集結(jié)，這有利于高的電流收集效率。EWT電池公開(kāi)于James M.Gee的美國(guó)專(zhuān)利5,468,652，Method Of Making A Back ContactedSolar Cell，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合到此處。不同的其它背觸點(diǎn)電池設(shè)計(jì)在大量的技術(shù)出版物中也進(jìn)行了論述。
除美國(guó)專(zhuān)利5,468,652外，Gee為共同發(fā)明人的另兩篇美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了使用背-觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的模件組裝和層壓的方法，這兩篇專(zhuān)利是美國(guó)專(zhuān)利5,951,786，Laminated Photvoltaic Modules Using Back-contact Solar Cells以及美國(guó)專(zhuān)利5,972,732，Method of Monolithic Module Assembly。這兩篇專(zhuān)利公開(kāi)了可以與此處公開(kāi)的發(fā)明一起使用的方法和方面，并且通過(guò)引用被結(jié)合，就好像以全文列出那樣。美國(guó)專(zhuān)利6,384,316，Solar Cell and Process ofManufacturing the Same公開(kāi)了一種備選的背-觸點(diǎn)電池設(shè)計(jì)，但該設(shè)計(jì)使用在前表面上具有有助于將電流傳導(dǎo)到后表面的金屬觸點(diǎn)的MWT，其中所述孔或通孔被較遠(yuǎn)分隔并且進(jìn)一步地其中孔用金屬襯里。
在一定條件下，具有氣體摻雜劑擴(kuò)散通孔的EWT電池表現(xiàn)出與穿過(guò)通孔傳導(dǎo)相關(guān)的高串連電阻。[J.M.Gee，M.E.Buck，W.K.Schuber和P.A.Basore，Progress on the Emitter Wrap-Through Silicon Solar Cell，12thEuropean Photovoltaic Solar Energy Conference，Amsterdam，The Netherlands，1994年4月]；Gee JM，Smith DD，Garrett SE，Bode MD，Jimeno JCBack-Contact Crystalline-Silicon Solar Cells and Modules.NCPV ProgramReview Meeting，1998年9月8-11日，Denver，CO。解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法是用金屬填充通孔，比如電鍍金屬。然而，這種方法給制備工藝增加明顯的復(fù)雜性，因而更昂貴。另一種方法是增加通孔密度，以實(shí)現(xiàn)可接受的串連電阻。然而，這也增加了復(fù)雜性和成本。優(yōu)選方法是比表面更重地?fù)诫s孔，只要該工藝保持簡(jiǎn)單性和低成本即可。至少一些資料認(rèn)為，傳統(tǒng)的氣體擴(kuò)散比如使用液體POCl3的氣相擴(kuò)散會(huì)導(dǎo)致在孔內(nèi)的擴(kuò)散比在水平面或平坦表面上的擴(kuò)散少，這可能是因?yàn)閾诫s劑氣體沒(méi)有與滲透到暴露表面那樣有效地滲透到孔的內(nèi)部。然而，其它資料發(fā)現(xiàn)，孔傳導(dǎo)率高并且與類(lèi)似于暴露表面的內(nèi)部摻雜一致。[D.D.Smith，J.M.Gee，M.D.Bode，J.C.Jimeno，Circuit modeling of the emitter-wrap-through solar cell，IEEE Trans.on Electron Devices，第46卷，1993(1999)]。
所有背-觸點(diǎn)硅太陽(yáng)能電池的重要問(wèn)題都是要開(kāi)發(fā)低成本工藝步驟，而且該工藝步驟將負(fù)極和正極柵極與結(jié)進(jìn)行電分離。該技術(shù)問(wèn)題包括使摻雜層(如果存在的話(huà))形成圖案、使負(fù)電和正電觸點(diǎn)區(qū)域之間的表面鈍化以及負(fù)電和正電觸點(diǎn)的涂覆。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種制備發(fā)射極環(huán)繞型(EWT)太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括如下步驟提供半導(dǎo)體晶片，所述的半導(dǎo)體晶片具有前表面和后表面以及多個(gè)將前表面連接到后表面的孔；將第一摻雜劑擴(kuò)散源涂覆在包含后表面孔的圖案中的后表面上；將第二摻雜劑擴(kuò)散源涂覆在沒(méi)有包含后表面孔的圖案中的后表面上；和將來(lái)自第一摻雜劑擴(kuò)散源和第二摻雜劑擴(kuò)散源的摻雜劑通過(guò)燒制擴(kuò)散進(jìn)入所述半導(dǎo)體晶片內(nèi)。所述半導(dǎo)體晶片優(yōu)選包含硅，所述第一摻雜劑源優(yōu)選包含磷，所述第二摻雜劑源優(yōu)選包含硼。所述方法優(yōu)選進(jìn)一步包括將包含磷的第一摻雜劑擴(kuò)散源涂覆在包含前表面孔的圖案中的前表面上的步驟。在涂覆第一摻雜劑擴(kuò)散源的步驟中，至少部分的孔優(yōu)選被第一摻雜劑擴(kuò)散源填充。
所述方法優(yōu)選進(jìn)一步包括如下步驟擴(kuò)散步驟之后，用酸溶液蝕刻半導(dǎo)體晶片；將鈍化用的介電層涂覆到被蝕刻半導(dǎo)體晶片的至少前表面上；以及將第一導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在包含至少部分第一摻雜劑擴(kuò)散源圖案的圖案中的后表面上，并且將第二導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在包含至少部分第二摻雜劑擴(kuò)散源圖案的圖案中的后表面上。
本發(fā)明還是另一種制備EWT太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括如下步驟提供半導(dǎo)體晶片，所述的半導(dǎo)體晶片具有前表面和后表面以及多個(gè)將前表面連接到后表面的孔；將擴(kuò)散阻擋層涂覆到在未包含后表面孔的圖案中的后表面上；清潔晶片；將第一摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入晶片；蝕刻晶片，使至少部分除去表面氧化物；以及將第一導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在包含后表面孔的圖案中的后表面上，并且將第二導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在通過(guò)擴(kuò)散阻擋層圖案與第一導(dǎo)電型金屬柵極分離的圖案中的后表面上。所述半導(dǎo)體晶片優(yōu)選包含p-型硅，第一摻雜劑優(yōu)選包含磷，第一導(dǎo)電型金屬柵極優(yōu)選包含銀，而第二導(dǎo)電型金屬柵極優(yōu)選包含鋁。
這種方法優(yōu)選進(jìn)一步包括在蝕刻步驟之后將鈍化用的介電層涂覆到p-型硅晶片的至少部分表面上的步驟；其中第一摻雜劑磷源的涂覆產(chǎn)生約30到60Ω/sq的電阻；并且其中涂覆第一和第二導(dǎo)電型金屬柵極的步驟包括印刷柵極圖案和燒制。擴(kuò)散源優(yōu)選包含導(dǎo)電型與第一摻雜劑相反的第二摻雜劑。所述第一摻雜劑優(yōu)選包含磷，形成部分?jǐn)U散阻擋層的第二摻雜劑優(yōu)選包含硼。第一摻雜劑和第二摻雜劑優(yōu)選同時(shí)擴(kuò)散進(jìn)入晶片。
本發(fā)明還是再一種用于制備EWT太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括如下步驟提供半導(dǎo)體晶片，所述的半導(dǎo)體晶片具有前表面和后表面以及多個(gè)將前表面連接到后表面的孔；將第一旋壓玻璃(spin-on glass，SOG)擴(kuò)散阻擋層涂覆到后表面上；將抗蝕劑涂覆在不包含后表面孔的圖案中；蝕刻晶片，以除去沒(méi)有被形成圖案的抗蝕劑覆蓋的第一SOG；將抗蝕劑從晶片上剝離；將第一摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入晶片；蝕刻晶片，以至少除去殘留的第一SOG；以及將第一導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在包含后表面孔的圖案中的后表面上，并且將第二導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到包含抗蝕劑圖案的圖案中的后表面上。半導(dǎo)體晶片優(yōu)選包含硅，第一摻雜劑優(yōu)選包含磷，涂覆第一SOG優(yōu)選包括通過(guò)旋涂或噴涂和爐內(nèi)密實(shí)化的涂覆。第一SOG優(yōu)選包含導(dǎo)電型與第一摻雜劑相反的第二摻雜劑。
本發(fā)明還是另一種制備EWT太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括如下步驟提供半導(dǎo)體晶片，所述的半導(dǎo)體晶片具有前表面和后表面以及多個(gè)將前表面連接到后表面的孔；將包含第一摻雜劑的第一SOG涂覆到后表面上；將抗蝕劑涂覆在不包含后表面孔的圖案中；蝕刻晶片，以除去沒(méi)有被形成圖案的抗蝕劑覆蓋的第一SOG；將抗蝕劑從晶片上剝離；將包含導(dǎo)電型與第一摻雜劑相反的第二摻雜劑的第二SOG涂覆到后表面上；燒制晶片，以使第一摻雜劑和第二摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入晶片；蝕刻晶片，以至少除去殘留的第一和第二SOG；以及將第一導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在包含后表面孔的圖案中的后表面上，并且將第二導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到包含抗蝕劑圖案的圖案中的后表面上。這種方法進(jìn)一步優(yōu)選包括將第三SOG涂覆到晶片前表面上的步驟，所述第三SOG優(yōu)選包含比在第二SOG中的第二摻雜劑濃度低的第二摻雜劑。在這種方法中，燒制優(yōu)選包括使用多個(gè)幾乎平行以及從前表面到后表面排列的晶片進(jìn)行的燒制，因而來(lái)自在第一晶片的背表面上的第二SOG的第二摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入直接相鄰第二晶片的直接相鄰前表面上。
本發(fā)明進(jìn)一步是通過(guò)任一種上述方法制備的EWT太陽(yáng)能電池。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供由一種簡(jiǎn)單且成本有效的制備工藝制備的更高效率的EWT太陽(yáng)能電池。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是一種提供用于在導(dǎo)電通孔內(nèi)增加摻雜的方法，由此提供串連電阻被降低的EWT太陽(yáng)能電池。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用擴(kuò)散阻擋層的制備工藝，以提供改進(jìn)的背-觸點(diǎn)結(jié)的性質(zhì)，所述的擴(kuò)散阻擋層優(yōu)選為還用作摻雜劑源的擴(kuò)散阻擋層。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供兩種不同摻雜劑即n-摻雜劑和p-摻雜劑不連續(xù)但同時(shí)的擴(kuò)散。
本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它提供用于以降低的成本制備EWT太陽(yáng)能電池的改進(jìn)且更簡(jiǎn)易的方法。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它提供這樣的方法，其中在后表面上的導(dǎo)電通孔和并聯(lián)柵極線(xiàn)以及在前表面上的任選摻雜劑線(xiàn)相比于殘留表面區(qū)域被n+-摻雜劑更重地?fù)诫s，所述n+-摻雜劑優(yōu)為選磷。
本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新特征以及進(jìn)一步的適用性范圍將在下面的詳述中部分內(nèi)容結(jié)合附圖進(jìn)行描述，并且部分內(nèi)容對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員在驗(yàn)證下面內(nèi)容之后，將變得明顯或者可以通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明而獲悉。借助尤其是在所附權(quán)利要求中指出的手段和結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)并獲得本發(fā)明所述的目的和優(yōu)點(diǎn)。
附圖幾種視圖的簡(jiǎn)述并入本說(shuō)明書(shū)中并成為其一部分的附圖與說(shuō)明書(shū)一起解釋本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，用于解釋本發(fā)明的原理。附圖只是用于解釋本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的目的，而不是被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1是通常的背-觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池10的說(shuō)明。
圖2A是在本發(fā)明的背-觸點(diǎn)電池的工藝步驟中經(jīng)過(guò)鉆孔和蝕刻的硅晶片的橫截面，圖2B是圖2A晶片的一部分的頂視圖。
圖3A是在本發(fā)明的背-觸點(diǎn)電池的工藝步驟中，圖2晶片在磷-和硼-擴(kuò)散源膏狀物被印刷之后的橫截面；圖3B是在本發(fā)明的背-觸點(diǎn)電池的工藝步驟中，圖3A晶片的摻雜劑在高溫下擴(kuò)散之后的橫截面；圖3C是使用印刷擴(kuò)散源在本發(fā)明的背-觸點(diǎn)電池的工藝步驟中，制備的圖3A和3B的完成的硅晶片的橫截面；圖3D是示出磷-擴(kuò)散柵極圖案的頂視圖。
圖4A到4N是示出本發(fā)明使用印刷后的擴(kuò)散阻擋層制備背-觸點(diǎn)EWT電池的制備順序步驟的橫截面。
圖5A到5G是示出本發(fā)明使用SOG涂敷制備背-觸點(diǎn)EWT電池的制備順序步驟的橫截面。
圖6A-6H是示出本發(fā)明利用多次SOG涂敷制備背-觸點(diǎn)EWT電池的制備順序的步驟的橫截面。
圖7是本發(fā)明在晶片被豎直放置的管擴(kuò)散(tube diffusion)過(guò)程中的自動(dòng)摻雜工藝的橫截面說(shuō)明。
發(fā)明詳述此處公開(kāi)的本發(fā)明提供用于制備背-觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的改進(jìn)方法和工藝，尤其是提供更簡(jiǎn)易、更可靠且更經(jīng)濟(jì)的制備的方法和工藝。應(yīng)當(dāng)理解，盡管公開(kāi)了很多不同的非連續(xù)方法，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)煞N或更多種方法進(jìn)行結(jié)合或改變，因而提供備選的其它制備方法。還應(yīng)當(dāng)理解，盡管附圖和舉例的工藝步驟描述了制備背-觸點(diǎn)EWT電池，但是確信這些工藝步驟可以用于制備其它背-觸點(diǎn)電池結(jié)構(gòu)比如，MWT、MWA或背-結(jié)太陽(yáng)能電池。特別是，在標(biāo)題為“印刷后的擴(kuò)散阻擋層和摻雜劑擴(kuò)散阻擋層的使用”、“旋壓玻璃擴(kuò)散阻擋層的使用”以及“作為擴(kuò)散阻擋層的旋壓玻璃以及摻雜劑源的使用”之下的方法可以直接應(yīng)用于任一種背-觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池，所述背-觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池包含但不限制于MWT、MWA和背-結(jié)太陽(yáng)能電池。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將易于認(rèn)識(shí)到，某些改進(jìn)是基于電池的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，但是盡管如此這些方法通常都可應(yīng)用于背-觸點(diǎn)電池。
在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法提供EWT電池，通孔體內(nèi)也就是說(shuō)在通孔的幾乎為圓柱形的側(cè)壁內(nèi)，以及相關(guān)的柵極線(xiàn)或前表面摻雜劑線(xiàn)內(nèi)，與殘留的水平電池表面，更具體是也被摻雜但輕摻雜的殘留前表面或上表面相比，所述EWT電池具有更重的摻雜(可以是p++或n++)。例如，在n-型硅晶片上，相比于大部分前表面，導(dǎo)電通孔將被更重地n++-摻雜。優(yōu)選地，在某些實(shí)施方案中，在前表面上形成包含通孔開(kāi)口的n++-摻雜線(xiàn)，這相應(yīng)于后表面的柵極線(xiàn)，以及提供了任選地進(jìn)一步包含在通孔上相交的直角n++-摻雜線(xiàn)，其中前表面殘留區(qū)域被更輕地n+-摻雜。因此，對(duì)于輸送到通孔并穿過(guò)通孔的電流而不是使用表面和通孔所用的單一n+發(fā)射極的電流，電阻較小。這種情況導(dǎo)致效率增加并且在不需要通孔金屬化的情況下允許降低孔密度。
在下面描述的每一種方法中，晶片可以為常規(guī)厚度，通常大于280至300μm，比如常規(guī)的330μm晶片。備選地，在本發(fā)明的工藝步驟中，晶片基本上可以較薄，比如小于約280μm，優(yōu)選小于約200μm，更優(yōu)選小于約100μm?？梢允褂帽」杵?yàn)楣に嚥襟E并不包括覆蓋晶片的所有或基本上全部后表面并且通常用于提供背表面電場(chǎng)(BSF)以降低后表面上的復(fù)合損耗(“鈍化”)的金屬，比如鋁合金。由于因晶片和背表面電場(chǎng)BSF之間的熱膨脹系數(shù)(Al的熱膨脹系數(shù)比Si的熱膨脹系數(shù)大10X)不匹配導(dǎo)致應(yīng)力，因此通常使用厚度大于280微米的晶片。在本上下文中，在2004年6月29日提交且Gee和Schmit共同所有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10/880,190的教導(dǎo)通過(guò)引用被結(jié)合就好像全文列出那樣，該申請(qǐng)的名稱(chēng)為“EmitterWrap-Through Back Contact Solar Cells On Thin Silicon Wafers”。晶片可以具有任意面積，比如25cm2或100cm2(10cm×10cm)，或可以更大，比如當(dāng)前被使用的156cm2或225cm2晶片。
在下面描述的每個(gè)實(shí)施方案中的第一步驟中，如圖2A和2B所示，向具有前表面和后表面的平面硅晶片12中引入用于形成導(dǎo)電通孔的孔30。這些孔將晶片的前表面連接到后表面，并優(yōu)選通過(guò)激光鉆孔形成，但也可以通過(guò)其它工藝比如干蝕刻、濕蝕刻、機(jī)械鉆孔和噴水機(jī)械加工形成。對(duì)于激光鉆孔，優(yōu)選使用在操作波長(zhǎng)下有足夠功率或強(qiáng)度的激光，以便可以在最短時(shí)間內(nèi)引入孔，所述的最短時(shí)間比如每個(gè)孔需約0.5ms到約5ms?？梢允褂玫囊环N激光是Q-交換的NdYAG激光。使用更薄的晶片，可成比例減少每個(gè)孔的時(shí)間。通孔的直徑可以為約25至125μm的直徑，優(yōu)選約30到60μm的直徑。在使用薄晶片比如厚度為100μm或更小的一個(gè)實(shí)施方案中，通孔的直徑約大于或等于晶片厚度。每個(gè)表面面積的通孔密度部分地取決于因電流在穿過(guò)孔到后表面的發(fā)射極內(nèi)傳輸導(dǎo)致的可接受總串連電阻損耗。這可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或理論計(jì)算確定；通過(guò)本發(fā)明方法，通孔密度可以因比如用Ω/sq確定的電阻的降低而降低。典型地，通孔密度為1個(gè)孔/1mm2到2mm2的表面面積，但是可以具有更低的密度，比如1個(gè)孔/2到約4mm2。
比如通過(guò)激光鉆孔引入孔之后，典型并通常地使用堿性蝕刻步驟，部分地使引入孔所產(chǎn)生的不規(guī)則性最小。任何常規(guī)的方法都可以使用，比如在約80℃到約90℃的溫度下使用10重量％的氫氧化鈉和氫氧化鉀，這樣除去了將近10μm的表面。
磷-擴(kuò)散源膏狀物的使用在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，使用印刷擴(kuò)散源，尤其是絲網(wǎng)印刷擴(kuò)散源，以為孔內(nèi)部提供摻雜劑。盡管印刷擴(kuò)散源是已知的，如美國(guó)專(zhuān)利4,478,879中教導(dǎo)的那樣，但是這樣的材料從未在EWT電池結(jié)構(gòu)中使用，或者從未用于在所述孔內(nèi)以及直接相鄰的孔內(nèi)產(chǎn)生更高的n-摻雜劑濃度，由此使串連電阻降低。申請(qǐng)人意外地發(fā)現(xiàn)，向孔區(qū)域以及包含將孔作為部分的柵極線(xiàn)的區(qū)域選擇性涂覆印刷擴(kuò)散源比如磷-擴(kuò)散源基本上導(dǎo)致了更高的摻雜劑濃度并使電阻降低。下面示出了使用印刷擴(kuò)散源制備背-觸點(diǎn)EWT電池的一種代表性工藝步驟。
1.激光鉆孔2.堿性蝕刻3.在前表面上印刷并干燥磷-擴(kuò)散源4.在后表面上印刷并干燥磷-擴(kuò)散源5.在后表面上印刷并干燥硼-擴(kuò)散源6.在高溫爐中將摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入硅內(nèi)7.HF蝕刻(疏水的兩個(gè)表面)
8.在前表面上的PECVD9.在后表面上的PECVD10.印刷并干燥用于負(fù)極柵極的Ag膏狀物11.印刷并干燥用于正極柵極的Ag:Al膏狀物12.燒制觸點(diǎn)前述工藝步驟在圖2A到3D中進(jìn)行一般性的描述，所述圖2A到3D說(shuō)明了這種方法的制備步驟，并且還公開(kāi)了其它優(yōu)點(diǎn)。圖2A示出了已經(jīng)進(jìn)行鉆孔和蝕刻以產(chǎn)生孔30的晶片12的橫截面圖，這是上面立即的步驟1和2。圖2B是晶片12的一部分的頂視圖，它示出了多個(gè)間隔排列的孔30。圖3A是在每一排孔30被一行膏狀物32覆蓋的圖案設(shè)計(jì)中磷-擴(kuò)散膏狀物32被印刷在前表面和后表面上之后的晶片12的橫截面圖。硼-擴(kuò)散源膏狀物34被印刷在后表面上，優(yōu)選使得在膏狀物32和34之間形成互相交叉的柵極區(qū)域。因此，圖3A示出了上述步驟3到5立即之后的所得晶片。膏狀物在高溫下干燥并燒制之后，這些膏狀物轉(zhuǎn)化成擴(kuò)散-源氧化物。
圖3B示出了在高溫下?lián)诫s劑擴(kuò)散之后的晶片。硼擴(kuò)散進(jìn)入硼-擴(kuò)散氧化物之下的硅內(nèi)，產(chǎn)生了硼擴(kuò)散層40。磷擴(kuò)散進(jìn)入在磷-擴(kuò)散氧化物之下的硅內(nèi)，產(chǎn)生磷擴(kuò)散層36。由于磷易于擴(kuò)散并且以比硼高的表面濃度擴(kuò)散，因此層36是重?fù)诫s的。即使摻雜劑膏狀物32沒(méi)有完全填充孔30，孔30內(nèi)的整個(gè)區(qū)域也是被重?fù)诫s的，因?yàn)榭?0的整個(gè)表面被來(lái)自在孔的前和后表面上的摻雜劑膏狀物32的摻雜劑飽和。重?fù)诫s的表面36是有利的，因?yàn)樗档土藢?duì)隨后被涂覆到后表面上的柵極的接觸電阻，降低了因穿過(guò)孔30傳導(dǎo)的電阻損耗，并且降低了在前面上因傳導(dǎo)到孔30的電阻損耗。如圖3B進(jìn)一步所示，在前和后表面的暴露硅表面上產(chǎn)生輕磷擴(kuò)散層38。用于輕磷擴(kuò)散層38的磷來(lái)自摻雜劑膏狀物32中的摻雜劑，所述摻雜劑是在高溫?cái)U(kuò)散過(guò)程中由磷-擴(kuò)散氧化物蒸發(fā)的。硼同樣從硼-擴(kuò)散氧化物中蒸發(fā)，但是它具有低得多的蒸汽壓，因此擴(kuò)散進(jìn)入暴露表面主要是磷。輕磷擴(kuò)散層38在前表面上是有利的，因?yàn)檩p磷擴(kuò)散同時(shí)提供最好的電流收集以及最低的表面復(fù)合。輕磷擴(kuò)散層38在后表面上也是有利的，因?yàn)榱资购蟊砻驸g化，并且進(jìn)一步使得在磷層38接觸硼擴(kuò)散層40之處較少可能產(chǎn)生電分路。因此，這種工藝步驟產(chǎn)生具有高效電勢(shì)的電池結(jié)構(gòu)。
在高溫下的摻雜劑擴(kuò)散之后，典型使用利用氫氟(HF)酸水溶液的蝕刻步驟(HF蝕刻)?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)乃嵛g刻，比如10％的HF酸。可以使用采用蝕刻劑的任何常規(guī)方法，包括將晶片浸漬在含HF酸的溶液中。充足的HF酸采用一定時(shí)間，以使前和后表面都形成為疏水性的，這種情況可易于從當(dāng)晶片從溶液中移出時(shí)HF酸水溶液的“薄膜”效應(yīng)確定。
由HF蝕刻產(chǎn)生的裸露硅表面可能需要通過(guò)沉積介電層進(jìn)行鈍化。通過(guò)等離子體-增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積的氮化硅(SiN)層是在太陽(yáng)能電池制備中用于鈍化硅表面的熟知技術(shù)。備選地，對(duì)于表面鈍化，可以熱生長(zhǎng)SiO2層，或者可以通過(guò)各種手段比如印刷、噴射或化學(xué)氣相沉積法而沉積其它介電材料比如SiO2、TiO2、Ta2O5等。
通常，如下面所論述的那樣，如果擴(kuò)散阻擋層氧化物具有下列性質(zhì)，則它并不需要被完全除去具有與硅低復(fù)合的良好界面，并且在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)在絲網(wǎng)印刷的觸點(diǎn)材料中使用玻璃粉，中以將Ag:Al或其它p-型觸點(diǎn)穿過(guò)材料燒制并且將低電阻觸點(diǎn)制備到p-型硅襯底上。將擴(kuò)散-阻擋層氧化物留在適當(dāng)位置上可以刪去至少一個(gè)加工步驟，即在后表面上的PECVD沉積。
鈍化之后，涂覆負(fù)極柵極觸點(diǎn)和正極柵極觸點(diǎn)?？梢允褂脰艠O金屬涂覆的任何常規(guī)方法，比如絲網(wǎng)印刷用于負(fù)極柵極的Ag膏狀物和用于正極柵極的Ag:Al膏狀物。制備膏狀物可以將Ag或Ag:Al的顆粒形式結(jié)合，適宜時(shí)，結(jié)合在可以還包括本領(lǐng)域中已知并使用的粘合劑、溶劑等中的液體配方中，以制備可絲網(wǎng)印刷的膏狀物。使用包含溶解氮化物的組分比如玻璃粉的膏狀物配方也可以并且是理想的(參見(jiàn)M.Hilali等，“Optimizationof self-doping Ag paste firing to achieve high fill factors on screen-printedsilicon Solar Cells with a l00 ohm/sq.emitter，”29thIEEE PhotovoltaicSpecialists Conf.，New Orleans，LA，May 2002，通過(guò)引用而結(jié)合于此)。然后將晶片燒制，使柵極觸點(diǎn)金屬化。
圖3C示出了在將用于負(fù)極柵極的Ag膏狀物以及用于正極柵極的Ag:Al膏狀物涂覆后，在Ag負(fù)極柵極觸點(diǎn)42和Ag:Al正極柵極觸點(diǎn)44中燒制后得到的完成后的太陽(yáng)能電池。為了清楚，沒(méi)有示出可以任選涂覆的PECVD氮化硅層。注意，在所有的附圖中，在本申請(qǐng)的此處及其它地方，孔和硅襯底的尺寸、各種組件結(jié)構(gòu)的間隔和相對(duì)尺寸、各層的厚度以及其它尺寸都沒(méi)有按比例示出，而是為了說(shuō)明和易于識(shí)別的目的而示意性示出的。
如圖3D所示，在一個(gè)實(shí)施方案中，絲網(wǎng)印刷擴(kuò)散源、尤其是磷擴(kuò)散源的結(jié)果是，所需圖案36導(dǎo)致結(jié)合通孔30并進(jìn)一步使摻雜劑濃度增加以及使電阻沿著例如負(fù)極柵極相應(yīng)降低。摻雜劑膏狀物32在前和后表面上的涂覆，導(dǎo)致圖案36任選并優(yōu)選存在于前表面和后表面。在后表面上，圖案36隨后被金屬化柵極觸點(diǎn)44部分覆蓋；然而，在前表面上沒(méi)有這種覆蓋。比如在前表面上，也可以因絲網(wǎng)印刷磷-擴(kuò)散源的圖案而使在x-軸和y-軸上的柵極的摻雜劑濃度提高，因而在每個(gè)x-軸柵極線(xiàn)與每個(gè)y-軸柵極線(xiàn)的相互交叉處出現(xiàn)通孔，從而改善收集。
使用氣體源比如三氯氧化磷(POCl3)以及隨后進(jìn)行的氧化，也能夠提供輕n+摻雜劑擴(kuò)散，以在前和后表面上推進(jìn)和提供表面鈍化。優(yōu)選地，將這種工藝步驟在HF蝕刻步驟之前使用，以除去印刷擴(kuò)散源氧化物。在再一個(gè)涉及的實(shí)施方案中，如描述那樣使用氣體擴(kuò)散POCl3步驟，省略在前表面上印刷磷擴(kuò)散源的步驟。在每個(gè)這樣的實(shí)施方案中，在孔結(jié)構(gòu)內(nèi)摻雜的總磷仍然比在前表面或后表面之一上的平均或中間值的磷摻雜明顯高些。
可以將類(lèi)似的工藝步驟用于制備其它背-觸點(diǎn)電池結(jié)構(gòu)。在這個(gè)實(shí)施方案中，如果擴(kuò)散源氧化物與硅襯底具有低復(fù)合的界面以及如果可以將Ag和Ag:Al觸點(diǎn)通過(guò)具有低接觸電阻的氧化物進(jìn)行燒制比如通過(guò)使用燒結(jié)的Ag膏狀物和燒結(jié)Ag:Al膏狀物進(jìn)行，則不需要PECVD沉積，尤其是在后表面上不需要PECVD沉積。
印刷后的擴(kuò)散阻擋層和摻雜劑擴(kuò)散阻擋層的使用在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，使用印刷后的擴(kuò)散源，以防止或限制n+摻雜劑比如通過(guò)使用POCl3而涂覆的氣體磷摻雜劑的擴(kuò)散。優(yōu)選地，印刷后的擴(kuò)散阻擋層也提供P+摻雜劑比如硼的來(lái)源。直接印刷擴(kuò)散阻擋層可以簡(jiǎn)單并直接采用圖案形成步驟。適于用作擴(kuò)散阻擋層的材料是可獲得的；例如，F(xiàn)erro公司(Cleveland，OH)提供用于抗反射層的TiO2絲網(wǎng)印刷用的膏狀物、作為磷擴(kuò)散阻擋層的氧化鉭基材料以及用于硼擴(kuò)散源的硼硅酸鹽玻璃。盡管某些材料比如印刷后的硼硅酸鹽玻璃沒(méi)有預(yù)先描述為提供磷擴(kuò)散阻擋層，但是所有這些材料在磷擴(kuò)散過(guò)程中都提供良好的阻擋層。硼硅酸鹽玻璃組合物提供了另外的優(yōu)勢(shì)在阻擋層材料之下提供硼擴(kuò)散以助于鈍化表面并降低正極觸點(diǎn)的接觸電阻。雖然將擴(kuò)散阻擋層材料比如通過(guò)絲網(wǎng)印刷被涂覆于所需的圖案中，但是可以使用備選的涂敷方法，比如噴墨印刷，掩?；蜱U花涂裝，條件是這些方法產(chǎn)生形成圖案的擴(kuò)散阻擋層材料。
在本實(shí)施方案和下列實(shí)施方案中，優(yōu)選使用氣體源例如用于磷擴(kuò)散的POCl3進(jìn)行n+摻雜劑擴(kuò)散?？梢詡溥x使用其它擴(kuò)散源比如固體源或噴射擴(kuò)散源。將源自磷擴(kuò)散的氧化物通常用HF酸除去，因?yàn)樗軌驅(qū)Ψ庋b后的光電模件產(chǎn)生可靠性問(wèn)題。因此，優(yōu)選步驟使用HF酸蝕刻除去源自磷擴(kuò)散的磷氧化物以及擴(kuò)散阻擋層氧化物。裸露硅表面需要通過(guò)沉積介電層進(jìn)行鈍化。通過(guò)PECVD沉積的SiN是在太陽(yáng)能電池制備過(guò)程中用于鈍化硅表面的熟知技術(shù)。備選地，對(duì)于表面鈍化，可以熱生長(zhǎng)SiO2層或通過(guò)各種方式比如，例如印刷、噴射、化學(xué)氣相沉積法而沉積比如SiO2、TiO2、Ta2O5等的其它介電材料。
通常，如下面所述，如果擴(kuò)散阻擋層氧化物具有下列性質(zhì)，則它并不需要被完全除去具有與硅低復(fù)合的良好界面，并且在一個(gè)實(shí)施方案中，在絲網(wǎng)印刷的觸點(diǎn)材料中，通過(guò)使用玻璃粉，可以將Ag:Al或其它p-型觸點(diǎn)穿過(guò)材料燒制并且將低電阻觸點(diǎn)制備到p-型硅襯底上。將擴(kuò)散-阻擋層氧化物留在適當(dāng)位置上可以刪去至少一個(gè)加工步驟，即在后表面上的PECVD沉積。
下面示出使用印刷后的擴(kuò)散阻擋層制備背-觸點(diǎn)EWT電池的一個(gè)代表性工藝步驟。該工序提供擴(kuò)散阻擋層氧化物的去除(如上面所論述的“HF蝕刻，使兩個(gè)表面疏水”的步驟)，并且用涂覆的表面鈍化步驟比如用于表面鈍化的PECVD SiN層代替擴(kuò)散阻擋層氧化物。然而，如果擴(kuò)散阻擋層氧化物具有與硅良好的界面，此處的擴(kuò)散阻擋層氧化物也不需要完全被除去和用PECVD SiN層代替，因而可以刪去了一個(gè)加工步驟。
1.激光鉆孔2.堿性蝕刻3.印刷擴(kuò)散阻擋層4.干燥并燒制5.蝕刻并清潔晶片6.POCl3(30到60Ω/sq)7.HF蝕刻(使兩個(gè)表面疏水)8.在前表面上PECVD氮化9.在后表面上PECVD氮化10.印刷用于負(fù)極柵極的Ag11.印刷用于正極柵極的Ag:Al或Al12.燒制觸點(diǎn)可能并預(yù)期有本方法的備選實(shí)施方案。在一個(gè)優(yōu)選的備選實(shí)施方案中，圖4A描述了晶片12，晶片12具有涂敷的擴(kuò)散阻擋層90比如TiO2膏狀物，使得直接相鄰的成雙擴(kuò)散阻擋層90之間的間隔在隨后步驟中可以用作正極柵極。因此，進(jìn)行上述工藝步驟1到4之后，得到圖4A的器件。然而，此后采用磷擴(kuò)散步驟，比如使用POCl3(30到60Ω/sq)，得到具有n+擴(kuò)散層92的圖4B的器件。備選地，可以使用其它n+摻雜劑。然后，采用蝕刻步驟，以蝕刻在POCl3擴(kuò)散過(guò)程中形成的磷玻璃，其中擴(kuò)散阻擋層90殘留在適當(dāng)位置上。然后，將SiN通過(guò)PECVD或備選地通過(guò)其它方法以及用于鈍化的材料常規(guī)地沉積。在兩面上的SiN沉積之后(未示出)，絲網(wǎng)印刷負(fù)性觸點(diǎn)Ag柵極，以及絲網(wǎng)印刷正性觸點(diǎn)Ag:Al柵極或更優(yōu)選Al柵極，以及燒制晶片。如圖4C所示，結(jié)果是具有擴(kuò)散阻擋層90、正性絲網(wǎng)印刷的Ag:Al或Al柵極襯底96以及負(fù)性絲網(wǎng)印刷的Ag柵極襯底98的電池。如圖4C所示，絲網(wǎng)印刷的正性柵極襯底96可以與部分?jǐn)U散阻擋層90部分重疊，或備選地(未示出)可以整個(gè)位于擴(kuò)散阻擋層90的側(cè)邊之間。如圖4C所示，將絲網(wǎng)印刷的Al(可以是Al合金比如Ag:Al，或可以基本上是Al)涂覆到現(xiàn)有的n-型擴(kuò)散層上。然而，通過(guò)燒制，Al基金屬化形成代替現(xiàn)有的n+擴(kuò)散層的p+層。正性絲網(wǎng)印刷的Ag:Al或Al柵極襯底96可以包含玻璃料。因此，在p-型觸點(diǎn)之下的n+區(qū)域被順利地過(guò)量摻雜；即，穿過(guò)n+區(qū)域的摻料觸點(diǎn)與p-型襯底一起制備。在另一個(gè)變化中，將Al-摻雜劑金屬在高于Ag-Si共晶溫度的溫度下燒制，以使觸點(diǎn)與硅一起合金化。因此，如圖4D所示，通過(guò)燒制，與正性絲網(wǎng)印刷后的Ag:Al或Al柵極襯底96直接相鄰的n+擴(kuò)散層92被柵極襯底中的Al過(guò)量摻雜，產(chǎn)生觸點(diǎn)96。
在再一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，擴(kuò)散阻擋層包含p+摻雜劑優(yōu)選硼的源。因此，如圖4E所示，提供絲網(wǎng)印刷的硼擴(kuò)散阻擋層94，比如含硼化合物的TiO2膏狀物，比如在一個(gè)實(shí)施方案中，氧化硼物種。如下面描述那樣，配制用于硼擴(kuò)散阻擋層94的膏狀物，以產(chǎn)生輕硼擴(kuò)散?？梢詡溥x地使用其它p-型接收體以形成包含摻雜介電膏狀物的擴(kuò)散阻擋層，所述摻雜介電膏狀物包含但不限制于鋁、鎵或銦，最有選上述物質(zhì)的一種或多種氧化物混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，擴(kuò)散膏狀物提供多于1種的p+摻雜劑，優(yōu)選以氧化物形式提供。備選地，可以將硼或其它p-摻雜劑阻擋層噴涂、噴墨印刷，或通過(guò)絲網(wǎng)印刷之外的方式涂覆。當(dāng)磷擴(kuò)散進(jìn)入硅中，形成n+摻雜區(qū)域時(shí)，在電介質(zhì)中的p-型接受體優(yōu)選同時(shí)擴(kuò)散進(jìn)入襯底中，因而形成p-型區(qū)域的同時(shí)又節(jié)省了加工步驟。因此，硼擴(kuò)散阻擋層94的絲網(wǎng)印刷并固化之后，使用磷擴(kuò)散步驟，比如使用POCl3(30到60Ω/sq)，形成硼和磷的共擴(kuò)散。如圖4F所示，所得結(jié)構(gòu)包含n+擴(kuò)散層92和P+擴(kuò)散層100，其中將n+擴(kuò)散層92在一個(gè)實(shí)例中優(yōu)選擴(kuò)散到約30-50Ω/sq，而p+擴(kuò)散層100在同一實(shí)例中優(yōu)選擴(kuò)散到約100-500Ω/sq。然后，使用蝕刻步驟，以蝕刻在POCl3擴(kuò)散過(guò)程中形成的磷玻璃，其中硼擴(kuò)散阻擋層94殘留在合適位置。然后，將SiN通過(guò)PECVD常規(guī)地沉積，或備選地，使用表面鈍化的其它方法。在兩面上沉積SiN之后(未示出)，絲網(wǎng)印刷負(fù)性觸點(diǎn)Ag柵極以及絲網(wǎng)印刷正性觸點(diǎn)Ag:Al柵極或更優(yōu)選Al柵極，以及燒制晶片。如圖4G所示，結(jié)果是具有擴(kuò)散阻擋層94、正性絲網(wǎng)印刷的Ag:Al或Al柵極襯底96以及負(fù)性絲網(wǎng)印刷的Ag柵極襯底98的電池。如圖4G所示，絲網(wǎng)印刷的正性柵極襯底96可以與部分硼擴(kuò)散阻擋層94部分重疊，或備選地(未示出)可以整個(gè)位于硼擴(kuò)散阻擋層94的側(cè)邊之間。如圖4G所示，絲網(wǎng)印刷的Al(可以是Al合金比如Ag:Al，或可以基本上是Al)被涂覆到現(xiàn)有的n-型擴(kuò)散層上。然而，通過(guò)燒制，Al基金屬化形成代替現(xiàn)有的n+擴(kuò)散層的p+層。正性絲網(wǎng)印刷的Ag:Al或Al柵極襯底96可以包含玻璃料。因此，在p-型觸點(diǎn)之下的n+區(qū)域被順利地過(guò)量摻雜；即，穿過(guò)n+區(qū)域的摻料觸點(diǎn)與p-型襯底一起制備。在另一個(gè)變化中，將Al-摻雜劑金屬在高于Ag-Si共晶溫度的溫度下燒制，以使觸點(diǎn)與硅一起合金化。因此，如圖4G所示，通過(guò)燒制，與正性絲網(wǎng)印刷后的Ag:Al或Al柵極襯底96直接相鄰的n+擴(kuò)散層92被柵極襯底中的Al過(guò)量摻雜，產(chǎn)生與p+擴(kuò)散層100相鄰并接觸的觸點(diǎn)96。
在再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，如圖4I所示，涂覆擴(kuò)散阻擋層90，接著采用n+擴(kuò)散步驟，比如使用POCl3(30至60Ω/sq)的磷擴(kuò)散，得到也如圖4I所示的n+擴(kuò)散層92。在兩面上沉積SiN(未示出)之后，絲網(wǎng)印刷負(fù)性觸點(diǎn)Ag柵極以及絲網(wǎng)印刷正性觸點(diǎn)AgAl柵極或更優(yōu)選Al柵極。如圖4J所示，結(jié)果是具有擴(kuò)散阻擋層90、正性絲網(wǎng)印刷的Ag:Al或Al柵極襯底96以及負(fù)性絲網(wǎng)印刷的Ag柵極襯底98的電池，所述正性絲網(wǎng)印刷的Ag:Al或Al柵極襯底96包含玻璃料或其它物質(zhì)以使襯底96穿過(guò)阻擋層90。如圖4J所示，將絲網(wǎng)印刷的Al(可以是Al合金比如AgAl，或可以基本上是Al)直接涂覆到擴(kuò)散阻擋層90上。然而，如圖4K所示，通過(guò)燒制，Al基金屬化穿過(guò)阻擋層90，其中Al在其下形成p+層(未示出)。
在一個(gè)相關(guān)的優(yōu)選實(shí)施方案中，如圖4L所示，涂覆擴(kuò)散阻擋層90，接著采用n+擴(kuò)散步驟，比如使用POCl3(30至60Ω/sq)的磷擴(kuò)散，得到n+擴(kuò)散層92，之后再涂覆形成圖案的抗蝕劑56。涂覆抗蝕劑56以及在兩面沉積SiN(未示出)之后，如圖4M所示，采用蝕刻步驟，以蝕刻并除去擴(kuò)散阻擋層90的暴露部分。擴(kuò)散阻擋層90被蝕刻除去之后，除去抗蝕劑56，并清潔晶片。絲網(wǎng)印刷負(fù)性觸點(diǎn)Ag柵極98以及絲網(wǎng)印刷正性觸點(diǎn)Ag:Al柵極96或更優(yōu)選Al柵極96。如圖4N所示，結(jié)果是具有擴(kuò)散阻擋層90、正性絲網(wǎng)印刷的Ag:Al或Al柵極襯底96以及負(fù)性絲網(wǎng)印刷的Ag柵極襯底98的電池。如圖4M所示，將絲網(wǎng)印刷的Al(可以是Al合金比如Ag:Al，或可以基本上是Al)涂覆到被抗蝕劑和蝕刻步驟除去的擴(kuò)散阻擋層90的形成圖案的部分上。因此，如圖4N所示，通過(guò)燒制，Al基金屬化直接與硅12接觸，其中Al在其下形成p+層(未示出)。
在再一個(gè)相關(guān)并備選的實(shí)施方案中，可以采用所述工藝步驟，以通過(guò)使用不同的印刷后擴(kuò)散源作為擴(kuò)散阻擋層產(chǎn)生形成圖案的擴(kuò)散。如此處描述的那樣，為進(jìn)行硼或磷擴(kuò)散，可以例如從Ferro公司獲得不同膏狀物，以及可以將其進(jìn)行配，以起擴(kuò)散阻擋層的作用。因此，盡管上述的實(shí)施方案使用了具有硼摻雜擴(kuò)散阻擋層的p-型硅片，但是其它實(shí)施方案也是可能并且是預(yù)期的。
為了在形成更高n++區(qū)域優(yōu)選含有孔30的柵極中使用，也可以包含例如n+擴(kuò)散膏狀物，優(yōu)選n+擴(kuò)散膏狀物不包含擴(kuò)散阻擋層的組分。這些膏狀物可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷涂敷。涂敷之后，將膏狀物干燥以除去有機(jī)物和揮發(fā)性材料，并且在高溫下燒制以使摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入硅中。膏狀物通常包含摻雜劑元素的氧化物；可以在摻雜劑擴(kuò)散之后將該氧化物由HF酸蝕刻除去。
任選可以將此方法改進(jìn)，以在太陽(yáng)能電池中產(chǎn)生選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)。對(duì)于此實(shí)施方案，優(yōu)選將孔和后表面為低電阻而更重地?fù)诫s，同時(shí)將前表面更輕地?fù)诫s，以提供更高的電流和電壓。在上述方法中，步驟6將被更輕的POCl3擴(kuò)散(優(yōu)選80至100Ω/sq)代替。在步驟9之后，將進(jìn)行第二次重的POCl3擴(kuò)散(優(yōu)選小于約20Ω/sq)，優(yōu)選這一步驟之后，進(jìn)行HF蝕刻，以除去磷擴(kuò)散玻璃以及一些氮化物，從而在前表面上形成抗反射涂層。當(dāng)?shù)镏炼嘀挥休p微地沉積在孔內(nèi)，而且優(yōu)選氮化物根本不存在于孔內(nèi)時(shí)，這種變體的作用最好；因此，優(yōu)選使用各向異性的PECVD方法。旋壓玻璃擴(kuò)散阻擋層的使用在另一個(gè)實(shí)施方案中，背-觸點(diǎn)電池的工藝步驟使用旋壓玻璃(SOG)的沉積以及絲網(wǎng)印刷的抗蝕劑形成圖案。SOG在發(fā)射極擴(kuò)散步驟中用作阻擋層(“擴(kuò)散阻擋層氧化物”)。SOG通過(guò)常規(guī)方式比如旋涂或噴涂進(jìn)行沉積，然后優(yōu)選在爐子中進(jìn)行干燥和密實(shí)化。優(yōu)選地，也使用SOG沉積各種介電材料中的任一種。因此，SOG可以是二氧化硅(SiO2)、硼硅酸鹽玻璃(BSG)、混合有其它p-性摻雜劑氧化物(Ga、Al、In等)的BSG、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、二氧化鈦(TiO2)等。這種SOG是工業(yè)上已知的，F(xiàn)ilmtronics(Butler，PA)提供有各種這樣的材料。SiO2膜特別有利，因?yàn)镾iO2與硅晶片形成優(yōu)異的低復(fù)合界面。硼硅酸鹽和磷硅酸鹽玻璃增加了分別用作硼或磷的摻雜劑源的優(yōu)點(diǎn)。在密實(shí)化的BSG或PSG層之下的輕摻雜結(jié)有助于改進(jìn)電池的性能和使表面鈍化。SOG具有相對(duì)地沒(méi)有毒性且工藝簡(jiǎn)單的另外優(yōu)點(diǎn)。如在美國(guó)專(zhuān)利5,053,083中所公開(kāi)的，現(xiàn)有技術(shù)方法使用了這樣的化合物比如膦與硅烷或乙硼烷與硅烷，有毒且需要專(zhuān)門(mén)處理和加工設(shè)備的化合物。
通過(guò)首先印刷蝕刻抗蝕劑，然后進(jìn)行化學(xué)蝕刻，使SOG形成圖案。印刷優(yōu)選使用絲網(wǎng)印刷機(jī)進(jìn)行，但是也可以使用其它印刷方法，比如噴墨、鏤花涂裝、膠版印刷等。各種材料中的任一種都可以用于蝕刻抗蝕劑。對(duì)于抗蝕劑的僅有要求是它可印刷并且抵抗化學(xué)蝕刻劑溶液。對(duì)于蝕刻氧化物材料，使用HF酸的水溶液是廣泛已知的。
下面描述了使用SOG作為擴(kuò)散阻擋層制備背-觸點(diǎn)EWT太陽(yáng)能電池的一個(gè)代表性工藝步驟?？梢詫㈩?lèi)似的工藝步驟用于其它的背-觸點(diǎn)電池結(jié)構(gòu)，比如MWA、MWT或背-結(jié)太陽(yáng)能電池。絲網(wǎng)印刷的用于負(fù)極和正極觸點(diǎn)的Ag柵極優(yōu)選穿過(guò)氮化硅燒制，以與硅接觸，這是在本領(lǐng)域中熟知的。
在利用使用絲網(wǎng)印刷抗蝕劑形成圖案的SOG制備背-觸點(diǎn)EWT太陽(yáng)能電池的工藝步驟中，提供p-型硅半導(dǎo)體襯底。硅半導(dǎo)體襯底典型地為多結(jié)晶硅或多晶硅，但可以使用其它類(lèi)似的硅襯底，包含但不限制于單晶硅。
第一和第二步驟，激光穿孔和蝕刻，如上所述。在第三步驟中，涂覆SOG。如上所論述的，SOG在發(fā)射極擴(kuò)散步驟過(guò)程中用作阻擋層以及任選并優(yōu)選用于沉積介電材料。SOG通過(guò)常規(guī)方式比如通過(guò)旋涂或噴涂進(jìn)行沉積，或通過(guò)備選方式比如在包含SOG材料的溶液中浸漬進(jìn)行沉積，然后干燥并在爐子中密實(shí)化。優(yōu)選地，SOG為SiO2、BSG、混合有另外p-型摻雜劑氧化物的BSG、PSG或TiO2。典型地，將SOG涂覆到后表面上，并且在爐內(nèi)密實(shí)化之后，得約為0.1到1μm的厚度。
密實(shí)化SOG之后，比如通過(guò)絲網(wǎng)印刷來(lái)印刷抗蝕劑，但是可以使用引入形成圖案的抗蝕劑的備選方法?？刮g劑圖案提供用于至少一組觸點(diǎn)柵極的圖案，典型地所述觸點(diǎn)柵極為在本領(lǐng)域中熟知圖案中的相互交叉的觸點(diǎn)柵極，比如此處的正極柵極?？梢允褂萌魏魏线m的抗蝕劑材料；然而，注意，重要的是沒(méi)有使用光致抗蝕劑材料，而是使用耐化學(xué)性的抗蝕劑材料，具體是使用耐酸材料，因而當(dāng)晶片進(jìn)行酸蝕刻處理時(shí)，沒(méi)有將SOG從形成圖案的區(qū)域中除去。
印刷和干燥抗蝕劑之后，蝕刻晶片，以除去在被抗蝕劑覆蓋的區(qū)域之外的SOG。可以采用任何合適的酸蝕刻，條件是該抗蝕劑未被化學(xué)蝕刻劑溶液除去。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，使用HF酸的水溶液，比如10％的HF酸的水溶液?？梢允褂檬┯梦g刻劑的任何常規(guī)方法，包括將晶片浸漬在含HF酸的溶液中。在這個(gè)步驟中，將SOG從孔內(nèi)部以及從沒(méi)有被抗蝕劑覆蓋的平坦的前后表面中除去。
蝕刻步驟之后，剝離抗蝕劑并清潔晶片。用于除去抗蝕劑的化學(xué)溶液或其它方法取決于所使用的抗蝕劑。還可以將晶片使用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)清潔溶液例如包含過(guò)氧化氫和硫酸的溶液進(jìn)一步清潔。結(jié)果是形成圖案的晶片，其中SOG只存在于涂覆過(guò)抗蝕劑的區(qū)域內(nèi)。
比較重的磷擴(kuò)散由常規(guī)方式、優(yōu)選包括使用液體POCl3的氣相擴(kuò)散的方式進(jìn)行，以產(chǎn)生40至60Ω/sq的表面電阻率。然而，可以使用其它擴(kuò)散源或方法，包括涂覆液體源的常規(guī)方法比如涂敷、浸涂或旋壓敷用，或者涂覆固體源的方法，例如將固體源材料比如P2O5加熱到高溫。通常，優(yōu)選常規(guī)的氣態(tài)POCl3擴(kuò)散。
磷擴(kuò)散之后，對(duì)晶片再進(jìn)行化學(xué)蝕刻，比如通過(guò)用HF酸蝕刻。充足的HF酸涂覆一定時(shí)間，以使前和后表面都形成疏水，這種情況可易于從當(dāng)晶片從溶液中移出時(shí)HF酸水溶液的“薄膜”效應(yīng)確定。
第二蝕刻步驟之后，將在前側(cè)和后側(cè)的裸露硅表面優(yōu)選但是任選通過(guò)沉積介電層進(jìn)行鈍化?？梢酝ㄟ^(guò)PECVD常規(guī)地沉積SiN，或備選地，可以使用其它方法并且用于鈍化的材料。如此處論述的那樣，如果后表面的擴(kuò)散阻擋層氧化物沒(méi)有通過(guò)比如化學(xué)蝕刻除去，這種情況在上述論述的某些條件下是可行的，則可以省去后表面的鈍化。
鈍化之后，涂覆負(fù)極柵極觸點(diǎn)和正極柵極觸點(diǎn)?？梢允褂脰艠O金屬涂覆的任何常規(guī)方法，比如絲網(wǎng)印刷用于負(fù)極柵極的Ag膏狀物以及用于正極柵極的Ag:Al膏狀物。制備膏狀物可以將Ag或Ag:Al的顆粒形式結(jié)合，適宜時(shí)，結(jié)合在可以還包括本領(lǐng)域中已知并使用的粘合劑、溶劑等的液體配方，制備可絲網(wǎng)印刷的膏狀物。使用包含溶解氮化物的組分比如玻璃粉的膏狀物配方也可以并且是理想的(參見(jiàn)M.Hilali，見(jiàn)上)。然后燒制晶片，使柵極觸點(diǎn)金屬化。
因此，可見(jiàn)，可以將這種方法可歸納如下，應(yīng)當(dāng)明白，可以將某些步驟以與所給出的順序不同的順序進(jìn)行，并且仍然得到所需的產(chǎn)品1.激光鉆孔2.堿性蝕刻晶片3.施用SOG4.密實(shí)化SOG5.印刷抗蝕劑6.蝕刻SOG7.剝離抗蝕劑并清潔晶片8.POCl3擴(kuò)散(40至60Ω/sq)9.HF蝕刻，使兩個(gè)表面疏水10.在前表面上PECVD氮化11.在后表面上PECVD氮化12.印刷用于負(fù)極柵極的Ag13.印刷用于正極柵極的Ag:Al14.燒制觸點(diǎn)如圖5A所示，在硅襯底、優(yōu)選在p-型硅晶片50上用激光鉆制并堿性蝕刻孔52。然后，如圖5B所示，將P-型SOG 54涂覆到后表面上，所述P-型SOG 54比如BSG，或混合有與其它p-型摻雜劑氧化物比如Ga、In或Al的BSG或另一種SOG。然后，將印刷后的蝕刻抗蝕劑56涂覆在相應(yīng)于所需柵極的圖案中。如圖5C所示，蝕刻步驟之后比如HF酸蝕刻之后，產(chǎn)生了p-型圖案的SOG 54。將在孔52中的p-型SOG也在蝕刻步驟過(guò)程中除去，使得殘留結(jié)構(gòu)只由形成圖案的p-型SOG 54組成，所述形成圖案的p-型SOG 54被抗蝕劑56覆蓋。如圖5D所示，然后將抗蝕劑除去，使得只有形成圖案的p-型SOG 54保留在晶片50上。如圖5E所示，再進(jìn)行重POCl3擴(kuò)散(40到60Ω/sq)，得到產(chǎn)生n-型擴(kuò)散層62和p-型擴(kuò)散在層64中。圖5F示出在HF酸蝕刻步驟以及摻雜劑SOG玻璃54除去之后的晶片(water)。圖5G示出了在將用于負(fù)極柵極的Ag膏狀物以及用于正極柵極的Ag:Al膏狀物涂覆后，在Ag負(fù)極柵極觸點(diǎn)72和Ag:Al正極柵極觸點(diǎn)70中燒制后得到的完成后的太陽(yáng)能電池。為了清楚，沒(méi)有示出可以任選使用的PECVD氮化硅層。
在一個(gè)備選實(shí)施方案中，將SOG材料比如通過(guò)噴墨印刷、膠版印刷或者通過(guò)合適的掩模或鏤花涂裝涂覆在所需的圖案中，導(dǎo)致形成圖案的SOG材料。通過(guò)使用這種方法，能夠刪去抗蝕劑印刷以及相關(guān)的蝕刻和剝離步驟，因而相當(dāng)大地降低工藝步驟的復(fù)雜性。
作為擴(kuò)散阻擋層的旋壓玻璃以及摻雜劑源的使用在再一個(gè)實(shí)施方案中，為制備背-觸點(diǎn)EWT電池，本發(fā)明提供了采用通過(guò)旋壓或噴涂技術(shù)涂覆的印刷后的SOG材料或SOG的用途的備選方法。該方法類(lèi)似地從SOG的涂敷和形成圖案開(kāi)始，以在后表面上限定p-型觸點(diǎn)區(qū)域。密實(shí)化的SOG包含硼硅酸鹽玻璃或者其它提供p-型摻雜劑的無(wú)機(jī)化合物，以使在p-型觸點(diǎn)區(qū)域內(nèi)將是p-型擴(kuò)散。備選地，此方法可以從硼硅酸鹽玻璃膏狀物的印刷和燒制開(kāi)始。將含n-型摻雜劑的SOG(通常為磷硅酸鹽玻璃)涂敷在后表面以及在先前圖案之上。單一的高溫爐步驟使磷和硼同時(shí)擴(kuò)散進(jìn)入在所需圖案中的后表面內(nèi)。
如圖6A所示，在硅襯底、優(yōu)選在p-型硅晶片50上用激光鉆制并堿性蝕刻孔52。然后，如圖6B所示，將P-型SOG 54涂覆到背側(cè)上，所述P-型SOG 54比如BSG，或混合有其它p-型摻雜劑氧化物比如Ga、In或Al的BSG。然后，將印刷后的蝕刻抗蝕劑56涂覆在相應(yīng)于所需柵極的圖案中。如圖6C所示，蝕刻步驟之后比如HF酸蝕刻之后，得到p-型圖案SOG54。將在孔52中的p-型SOG也在蝕刻步驟過(guò)程中除去，使得殘留結(jié)構(gòu)只由形成圖案的p-型SOG 54組成，所述形成圖案的p-型SOG 54被抗蝕劑56覆蓋。如圖6D所示，然后將抗蝕劑除去，使得只有形成圖案的p-型SOG 54保留在晶片50上。然后將n-型SOG 60涂敷在背側(cè)上，從而覆蓋硅50、填充孔52并覆蓋p-型SOG 54?？梢允褂萌魏蝞-型SOG，優(yōu)選使用PSG。
n-型SOG 60涂敷之后，將晶片在于高溫比如約900℃下的氧化氣氛中燒制60分鐘，以使摻雜劑進(jìn)入其中。如圖6F所示，這導(dǎo)致了在層62中的重n-型擴(kuò)散以及在層64中重的p-型擴(kuò)散。在燒制過(guò)程中，還同時(shí)向頂表面引入典型地電阻為80至100Ω/sq的輕n-型擴(kuò)散層66。如圖7所示，通過(guò)將晶片80、82的前表面暴露給n-型SOG 60涂布的晶片82、84的后表面，通過(guò)自動(dòng)摻雜會(huì)引入輕n-型擴(kuò)散層66，因而通過(guò)磷擴(kuò)散或其它來(lái)自n-型SOG 60的n-型摻雜劑的擴(kuò)散，產(chǎn)生輕擴(kuò)散層66。在圖7中，箭頭表示擴(kuò)散方向，得到層66。因此，在這個(gè)實(shí)施方案中，輕擴(kuò)散層66包含比孔52內(nèi)壁濃度低的磷或其它n-型摻雜劑。備選地，可以將具有較低磷含量的SOG涂敷到前表面上(未示出)，并且同時(shí)擴(kuò)散進(jìn)入前表面。下面描述這些方法的變體。在任一個(gè)實(shí)施方案中，為了更高的轉(zhuǎn)換效率，這些變體產(chǎn)生更佳的擴(kuò)散形貌。
圖6G示出了在HF酸蝕刻步驟以及摻雜劑玻璃除去之后的晶片。圖6H示出了在將用于負(fù)極柵極的Ag膏狀物以及用于正極柵極的Ag:Al膏狀物涂覆后，在Ag負(fù)極柵極觸點(diǎn)72和Ag:Al正極柵極觸點(diǎn)70中燒制后得到的完成后的太陽(yáng)能電池。為了清楚，沒(méi)有示出可以任選使用的PECVD氮化硅層。
下列順序表說(shuō)明使用n-型和p-型SOG以及自動(dòng)摻雜制備背觸點(diǎn)EWT太陽(yáng)能電池用的工序的一個(gè)實(shí)施方案，應(yīng)當(dāng)理解，可以將某些步驟以與所給出順序不同的順序進(jìn)行，并且仍然得到所需的產(chǎn)品。
1.在硅晶片上激光鉆孔2.堿性蝕刻3.在后表面上涂敷具有p-型摻雜劑的SOG4.密實(shí)化SOG5.印刷蝕刻抗蝕劑6.HF蝕刻7.剝離抗蝕劑并清潔晶片8.在后表面上涂敷具有n-型摻雜劑的SOG9.摻雜劑的管式爐推進(jìn)(任選使用排列晶片，以促進(jìn)前表面的自動(dòng)摻雜)10.HF蝕刻
11.在前表面上PECVD氮化12.在后表面上PECVD氮化13.印刷用于負(fù)極柵極的Ag14.印刷用于正極柵極的Ag:Al15.燒制觸點(diǎn)下列的順序表說(shuō)明使用n-型和p-型SOG以及用于前表面摻雜的獨(dú)立SOG制備背觸點(diǎn)EWT太陽(yáng)能電池用的工序的一個(gè)備選實(shí)施方案，應(yīng)當(dāng)理解，可以將某些步驟以與所給出的順序不同的其它順序進(jìn)行，并且仍然得到所需的產(chǎn)品。
1.在硅晶片上激光鉆孔2.堿性蝕刻3.在后表面上涂敷具有p-型摻雜劑的SOG4.密實(shí)化SOG5.印刷蝕刻抗蝕劑6.HF蝕刻7.剝離抗蝕劑并清潔晶片8.在后表面上涂敷具有n-型摻雜劑的SOG9.密實(shí)化10.在前表面上涂敷具有低濃度n-型摻雜劑的SOG11.摻雜劑的管式爐推進(jìn)12.HF蝕刻13.在前表面上PECVD氮化14.在后表面上PECVD氮化15.印刷用于負(fù)極柵極的Ag16.印刷用于正極柵極的Ag:Al17.燒制觸點(diǎn)備選地，可以以獨(dú)立步驟進(jìn)行前表面擴(kuò)散，這一步驟可以使用帶式爐，而不使用管式爐。
通過(guò)將本發(fā)明的通?；蚓唧w描述的反應(yīng)劑和/或運(yùn)行條件代替前述方法中使用的反應(yīng)劑和/或運(yùn)行條件，可以類(lèi)似成功地重復(fù)前述方法。
盡管本發(fā)明已經(jīng)具體參照這些優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是其它實(shí)施方案也可以獲得相同結(jié)果。本發(fā)明的變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的，并且后附權(quán)利要求中意在覆蓋所有這樣的修改和等價(jià)形式。上面引用的所有參考文獻(xiàn)、申請(qǐng)、專(zhuān)利和出版物的全部公開(kāi)內(nèi)容均通過(guò)引用結(jié)合在此。
權(quán)利要求
1.一種用于制備發(fā)射極環(huán)繞型(EWT)太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括如下步驟提供半導(dǎo)體晶片，所述晶片具有前表面和后表面以及多個(gè)將前表面連接到后表面的孔；將第一摻雜劑擴(kuò)散源涂覆在包含后表面孔的圖案中的后表面上；將第二摻雜劑擴(kuò)散源涂覆在不包含后表面孔的圖案中的后表面上；以及將來(lái)自第一摻雜劑擴(kuò)散源和第二摻雜劑擴(kuò)散源的摻雜劑通過(guò)燒制擴(kuò)散進(jìn)入所述半導(dǎo)體晶片內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述半導(dǎo)體晶片包含硅，所述第一摻雜劑源包含磷，而所述第二摻雜劑源包含硼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，所述方法進(jìn)一步包括將含磷的第一摻雜劑擴(kuò)散源涂覆在包含前表面孔的圖案中的前表面上的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在涂覆所述第一摻雜劑擴(kuò)散源的步驟中，至少部分孔被所述第一摻雜劑擴(kuò)散源填充。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述方法進(jìn)一步包括如下步驟擴(kuò)散步驟之后，用酸溶液蝕刻所述半導(dǎo)體晶片；將鈍化用的介電層涂覆到被蝕刻半導(dǎo)體晶片的至少前表面上；以及將第一導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在包含至少一部分第一摻雜劑擴(kuò)散源圖案的圖案中的后表面上，并且將第二導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在包含至少一部分第二摻雜劑擴(kuò)散源圖案的圖案中的后表面上。
6.一種通過(guò)權(quán)利要求1的方法制備的EWT太陽(yáng)能電池。
7.一種用于制備EWT太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括如下步驟提供半導(dǎo)體晶片，所述半導(dǎo)體晶片具有前表面和后表面以及多個(gè)將前表面連接到后表面的孔；將擴(kuò)散阻擋層涂覆到在未包含后表面孔的圖案中的后表面上；清潔所述晶片；將第一摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入所述晶片內(nèi)；蝕刻所述晶片；以及將第一導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在包含后表面孔的圖案中的后表面上，并且將第二導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在通過(guò)擴(kuò)散阻擋層圖案與第一導(dǎo)電型金屬柵極分離的圖案中的后表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述半導(dǎo)體晶片包含p-導(dǎo)電型硅，所述第一摻雜劑包含磷，所述第一導(dǎo)電型金屬柵極包含銀，并且所述第二導(dǎo)電型金屬柵極包含鋁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，所述方法進(jìn)一步包括如下步驟在所述蝕刻步驟之后，將鈍化用的介電層涂覆到p-型硅晶片的至少部分表面上的步驟；其中所述第一摻雜劑磷源的涂覆產(chǎn)生約30到60Ω/sq的電阻；并且其中所述涂覆第一和第二導(dǎo)電型金屬柵極的步驟包括印刷柵極圖案和燒制。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述擴(kuò)散源包含導(dǎo)電型與所述第一摻雜劑相反的第二摻雜劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述第一摻雜劑包含磷，并且形成一部分?jǐn)U散阻擋層的所述第二摻雜劑包含硼。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述第一摻雜劑和第二摻雜劑同時(shí)擴(kuò)散進(jìn)入所述晶片內(nèi)。
13.一種通過(guò)權(quán)利要求7的方法制備的EWT太陽(yáng)能電池。
14.一種用于制備EWT太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括如下步驟提供半導(dǎo)體晶片，所述半導(dǎo)體晶片具有前表面和后表面以及多個(gè)將前表面連接到后表面的孔；將第一旋壓玻璃(SOG)擴(kuò)散阻擋層涂覆到所述后表面上；將抗蝕劑涂覆在不包含所述后表面孔的圖案中；蝕刻晶片，以除去沒(méi)有被形成圖案的抗蝕劑覆蓋的第一SOG；將抗蝕劑從晶片上剝離；將第一摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入所述晶片；蝕刻晶片，以至少除去殘留的第一SOG；以及將第一導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在包含后所述表面孔的圖案中的后表面上，并且將第二導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到包含所述抗蝕劑圖案的圖案中的后表面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述半導(dǎo)體晶片包含硅，所述第一摻雜劑包含磷，涂覆所述第一SOG包括通過(guò)旋涂或噴涂的涂覆以及爐內(nèi)密實(shí)化。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述第一SOG包含導(dǎo)電型與第一摻雜劑相反的第二摻雜劑。
17.一種通過(guò)權(quán)利要求14的方法制備的EWT太陽(yáng)能電池。
18.一種用于制備EWT太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括如下步驟提供半導(dǎo)體晶片，所述半導(dǎo)體晶片具有前表面和后表面以及多個(gè)將前表面連接到后表面的孔；將包含第一摻雜劑的第一SOG涂覆到所述后表面上；將抗蝕劑涂覆在不包含所述后表面孔的圖案中；蝕刻所述晶片，以除去沒(méi)有被所述形成圖案的抗蝕劑覆蓋的第一SOG；將所述抗蝕劑從所述晶片上剝離；將包含導(dǎo)電型與所述第一摻雜劑相反的第二摻雜劑的第二SOG涂覆到所述后表面上；燒制晶片，以使所述第一摻雜劑和第二摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入所述晶片；蝕刻所述晶片，以至少除去殘留的第一和第二SOG；以及將第一導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到在包含所述后表面孔的圖案中的后表面上，并且將第二導(dǎo)電型金屬柵極涂覆到包含所述抗蝕劑圖案的圖案中的后表面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，所述方法進(jìn)一步包括將第三SOG涂覆到所述晶片前表面上的步驟，所述第三SOG包含比在第二SOG中的第二摻雜劑濃度低的第二摻雜劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中燒制包括使用多個(gè)幾乎平行并且從前表面到后表面排列的晶片進(jìn)行的燒制，因而來(lái)自在第一晶片的背表面上的第二SOG的第二摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入直接相鄰第二晶片的直接相鄰的前表面上。
21.一種通過(guò)權(quán)利要求18的方法制備的EWT太陽(yáng)能電池。
全文摘要
用于制備發(fā)射極環(huán)繞型(EWT)背－觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的方法以及通過(guò)這些方法制備的電池。某些方法在導(dǎo)電通孔內(nèi)提供了比在前后表面上的平均摻雜劑濃度更高的摻雜劑濃度，并使效率增加。某些方法通過(guò)使用印刷摻雜劑膏狀物提供選擇性摻雜孔，以形成導(dǎo)電通孔。其它方法提供包含摻雜劑的旋壓玻璃襯底的使用。
文檔編號(hào)H01L31/068GK1938819SQ200580010109
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月5日
發(fā)明者J·吉, P·哈克 申請(qǐng)人:日出能源公司