專利名稱：背面接觸太陽能電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種背面電極型太陽能電池的制造方法，并且更具體的是，涉及這樣一種背面電極型太陽能電池的制造方法，這種方法可通過在襯底背表面形成P+區(qū)域和η+區(qū)域時，將采用離子注入的摻雜工藝和熱擴(kuò)散工藝結(jié)合從而減少工藝數(shù)量。
背景技術(shù)：
太陽能電池是太陽光發(fā)電的核心元件，太陽光發(fā)電直接將太陽光轉(zhuǎn)換成電，并且可基本上將太陽能電池看作是具有ρ-η結(jié)的二極管。太陽能電池如下所述地將太陽光轉(zhuǎn)換成電。一旦太陽光入射到太陽能電池的ρ-η結(jié)上，那么就產(chǎn)生電子-空穴對，并且由于電場，電子會向η層移動而空穴向P層移動，由此在ρ-η結(jié)間產(chǎn)生光電動勢。以這種方式，如果將負(fù)載或系統(tǒng)連接到太陽能電池的兩個終端，就會有電流從而產(chǎn)生電力。
一般的太陽能電池是配置成在太陽能電池的前表面和背表面各具有前面和背面電極。由于前電極是設(shè)置在作為光接收表面的前表面，因此光接收面積將減少前電極面積的大小。為了解決光接收面積減少的問題，已經(jīng)提出了背面電極型太陽能電池。該背面電極型太陽能電池通過在太陽能電池的背表面上設(shè)置(+)電極和(_)電極來最大化太陽能電池的前表面的光接收面積。圖I是示出在US 7，339，110中提出的背面電極型太陽能電池的截面圖。參照圖1，通過熱擴(kuò)散而注入了 P型雜質(zhì)離子的P+區(qū)域和通過熱擴(kuò)散而注入了 η型雜質(zhì)離子的η+區(qū)域是設(shè)置在硅襯底的背表面，并且在P+區(qū)域和η+區(qū)域上設(shè)置有相互交叉的金屬電極50、52。在US 7，339，110中公開的背面電極型太陽能電池的制造方法中，熱擴(kuò)散工藝是分別執(zhí)行的以形成P+區(qū)域和Π+區(qū)域，并且還應(yīng)去除由每個熱擴(kuò)散工藝產(chǎn)生的氧化膜。當(dāng)執(zhí)行熱擴(kuò)散工藝來形成η+區(qū)域時，為了限定出η+區(qū)域，增加了對在形成ρ+區(qū)域時產(chǎn)生的氧化膜的選擇性圖案化(patterning)工藝。如上所述，在傳統(tǒng)的背面電極型太陽能電池的制造方法中，必須執(zhí)行兩個熱擴(kuò)散工藝，并且為了圖案化氧化膜和蝕刻掩膜，需要至少四個光刻工藝和蝕刻工藝，這導(dǎo)致了非常復(fù)雜的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本公開內(nèi)容是設(shè)計用來解決上面的問題，并且本公開內(nèi)容旨在提供一種背面電極型太陽能電池的制造方法，這種方法可通過在襯底背表面形成P+區(qū)域和η+區(qū)域時，將采用離子注入的摻雜工藝和熱擴(kuò)散工藝結(jié)合從而減少工藝數(shù)量。技術(shù)方案在一個大體的方面，本公開內(nèi)容提供了一種背面電極型太陽能電池的制造方法，所述方法包括制備η型晶體硅襯底；在襯底的前表面、背表面和側(cè)表面上形成熱擴(kuò)散控制膜；通過將P型雜質(zhì)離子注入到襯底背表面而形成P型雜質(zhì)區(qū)域；圖案化熱擴(kuò)散控制膜從而選擇性地暴露襯底背表面；以及通過執(zhí)行熱擴(kuò)散エ藝而在襯底背表面的暴露區(qū)域形成高濃度背場層(η+)和在襯底前表面形成低濃度前場層(η-)，并且激活P型雜質(zhì)區(qū)域來形成P+發(fā)射區(qū)。在圖案化熱擴(kuò)散控制膜從而選擇性地暴露襯底背表面中，可去除將形成高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的熱擴(kuò)散控制膜和預(yù)定深度的襯底。另外，在去除將形成高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的熱擴(kuò)散控制膜和預(yù)定深度的襯底時，可將激光照射到將形成高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的熱擴(kuò)散控制膜上，從而去除熱擴(kuò)散控制膜和預(yù)定深度的襯底，可將蝕刻膠施用到將形成高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的熱擴(kuò)散控制膜上，從而去除熱擴(kuò)散控制膜和預(yù)定深度的襯底，或者可通過在將形成高濃度背場層(η+)所在的區(qū)域處的反應(yīng)離子蝕刻方法去除熱擴(kuò)散控制膜和預(yù)定深度的襯底。被去除的襯底厚度可相當(dāng)于P型雜質(zhì)區(qū)域的深度。在另ー個大體的方面，本公開內(nèi)容提供了ー種背面電極型太陽能電池的制造方 法，所述方法包括制備η型晶體硅襯底；在襯底的前表面、背表面和側(cè)表面上形成熱擴(kuò)散控制膜；通過將P型雜質(zhì)離子注入到襯底背表面而形成P型雜質(zhì)區(qū)域；在襯底背表面上形成抗擴(kuò)散膜；圖案化熱擴(kuò)散控制膜和抗擴(kuò)散膜從而選擇性地暴露襯底背表面；以及通過執(zhí)行熱擴(kuò)散エ藝而在襯底背表面的暴露區(qū)域形成高濃度背場層(η+)和在襯底前表面形成低濃度前場層(η-)，并且激活P型雜質(zhì)區(qū)域來形成P+發(fā)射區(qū)。在襯底前表面形成的熱擴(kuò)散控制膜的厚度可相對小于在襯底背表面和側(cè)表面形成的熱擴(kuò)散控制膜的厚度。P+發(fā)射區(qū)可具有10至60 Ω/sq.的面電阻，高濃度背場層(η+)可具有10至80Q/Sq.的面電阻，以及低濃度前場層(n_)可具有50至150 Ω/sq.的面電阻。有益效果根據(jù)本公開內(nèi)容的背面電極型太陽能電池的制造方法給出了下面的效果?？赏ㄟ^單個離子注入エ藝和單個熱擴(kuò)散エ藝而方便地形成背表面場，并且可最小化圖案化作業(yè)。


圖I是示出傳統(tǒng)的背面電極型太陽能電池的圖表；圖2是圖示根據(jù)本公開內(nèi)容第一實施方式的背面電極型太陽能電池的制造方法的流程圖；圖3a至3f是圖示根據(jù)本公開內(nèi)容第一實施方式的背面電極型太陽能電池的制造方法的截面圖；圖4a至4g是圖示根據(jù)本公開內(nèi)容第二實施方式的背面電極型太陽能電池的制造方法的截面圖。
具體實施例方式在下文中，將結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實施方式的背面電極型太陽能電池的制造方法。圖2是圖示根據(jù)本公開內(nèi)容第一實施方式的背面電極型太陽能電池的制造方法的流程圖，以及圖3a至3f是圖示根據(jù)本公開內(nèi)容第一實施方式的背面電極型太陽能電池的制造方法的截面圖。首先，如在圖2和圖3a中示出的，制備第一導(dǎo)電晶體硅襯底301 (S201)，并且執(zhí)行絨面工藝以在第一導(dǎo)電硅襯底301表面上形成不平坦部302 (S202)。執(zhí)行絨面(texturingprocess)工藝以降低襯底301表面的光反射，并且可利用濕法蝕刻或諸如反應(yīng)離子蝕刻的干法蝕刻來執(zhí)行絨面工藝。表面的不平坦結(jié)構(gòu)可僅形成在光接收表面，也就是前表面。第一導(dǎo)電類型可以是P型或η型，而第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反。下面的描述將基于第一導(dǎo)電類型是η型來進(jìn)行。在完成絨面工藝的狀態(tài)下，如圖3b中示出的，沿著襯底301的周邊形成具有預(yù)定厚度的熱擴(kuò)散控制膜303 (S203)。熱擴(kuò)散控制膜303起到在執(zhí)行熱擴(kuò)散工藝時控制特定區(qū)域的熱擴(kuò)散程度的作用，并且應(yīng)設(shè)定它的厚度使其容許離子注入。當(dāng)注入在后面闡明的雜質(zhì)離子時，離子注入包括以顆粒狀態(tài)注入離子的各種方法。特別地，可使用離子注入、離子摻雜、等離子體摻雜和等離子體離子淋浴中的任何一種。另外，在執(zhí)行熱擴(kuò)散工藝時，襯底301前表面上的熱擴(kuò)散控制膜303可具有比襯底背表面和側(cè)表面上的熱擴(kuò)散控制膜的厚度小的厚度，這樣P+或η+雜質(zhì)可擴(kuò)散進(jìn)入襯底301的前表面。熱擴(kuò)散控制膜303可設(shè)置為例如氧化硅膜(SiO2)或氧化硅玻璃(SOG)，并且可通過諸如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、熱氧化、濕氧化、旋涂方法、噴涂和濺射的一般膜層疊方法來形成。在襯底301的前表面、背表面和側(cè)表面上層疊了熱擴(kuò)散控制膜303的狀態(tài)下，如圖3c示出的，第二導(dǎo)電雜質(zhì)離子，也就是諸如硼(B)或類似物的ρ型雜質(zhì)離子，被注入到襯底301的背面以形成ρ型雜質(zhì)區(qū)域304(S204)。離子應(yīng)當(dāng)穿過熱擴(kuò)散控制膜303而注入進(jìn)襯底301的背表面的特定區(qū)域，并且這可通過離子注入能量的方法來進(jìn)行控制，離子注入能量約為10至50keV。除此之外，可使用離子注入、離子摻雜和等離子體摻雜中的任何一種來注入P型雜質(zhì)尚子。另外，通過后面描述的熱擴(kuò)散工藝激活ρ型雜質(zhì)區(qū)域304。在形成P型雜質(zhì)區(qū)域304時，應(yīng)當(dāng)注入濃度與該ρ型雜質(zhì)區(qū)域304相應(yīng)的離子，這樣ρ+發(fā)射區(qū)307可具有10至60 Ω /sq.的面電阻，并且ρ+發(fā)射區(qū)307可具有約O. 3至2 μ m的深度。在形成ρ+發(fā)射區(qū)307的狀態(tài)下，如圖3d中示出的，選擇性去除與將形成高濃度背場層(n+)305所在區(qū)域相應(yīng)的部分處的熱擴(kuò)散控制膜303和襯底301背表面的襯底(S205)。為了去除ρ型雜質(zhì)區(qū)域，隨同熱擴(kuò)散控制膜一起而部分去除襯底，這樣可最小化由后面描述的熱擴(kuò)散工藝產(chǎn)生的P型雜質(zhì)區(qū)域?qū)Ω邼舛缺硤鰧?η+)的濃度的影響。為了選擇性地去除熱擴(kuò)散控制膜303和部分襯底301，可使用激光消融。換言之，通過將激光照射到將形成高濃度背場層(η+) 305所在區(qū)域處的熱擴(kuò)散控制膜303上，去除熱擴(kuò)散控制膜303和預(yù)定厚度的襯底。通過激光照射去除的襯底301的厚度適當(dāng)?shù)嘏cρ型雜質(zhì)區(qū)域304的深度對應(yīng)。另外，可使用蝕刻膠代替激光消融。具體來說，利用噴墨打印或絲網(wǎng)印刷方法將蝕刻膠施用到將形成高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的熱擴(kuò)散控制膜303上，可去除熱擴(kuò)散控制膜303和預(yù)定厚度的襯底301。除了上面的方法，也可使用諸如反應(yīng)離子蝕刻的干法蝕刻。、
在選擇性地去除熱擴(kuò)散控制膜303和部分襯底301時，在先去除熱擴(kuò)散控制膜303后，可使用堿性溶液或類似物進(jìn)行第二蝕刻并去除預(yù)定厚度的襯底，并且同時，可對在去除熱擴(kuò)散控制膜時造成的襯底損傷進(jìn)行加工處理。在這種狀態(tài)下，如在圖3e中示出的，執(zhí)行熱擴(kuò)散エ藝以同時形成高濃度背場層(η+) 305和低濃度前場層(n_) 306，并激活ρ型雜質(zhì)區(qū)域304以形成ρ+發(fā)射區(qū)307 (S206)。具體來說，將硅襯底301置于腔室中，并且將第一導(dǎo)電雜質(zhì)離子，也就是含有η型雜質(zhì)離子的氣體(例如POCl3),供應(yīng)到腔室中使得磷(P)離子擴(kuò)散進(jìn)入襯底301。相對于設(shè)置有熱擴(kuò)散控制膜303的區(qū)域，由去除熱擴(kuò)散控制膜303而暴露的襯底301的背表面區(qū)域表現(xiàn)出相對更高的雜質(zhì)離子擴(kuò)散。因此，在襯底301背表面的暴露區(qū)域形成高濃度背場層(η+)305，而在設(shè)置有熱擴(kuò)散控制膜303的襯底301的前表面形成低濃度前場層(η_) 306。高濃度背場層(η+) 305和低濃度前場層(η_) 306可調(diào)整雜質(zhì)離子的濃度使得分別具有10至80Ω/sq.和50至150 Ω/sq.的面電阻。同時，高濃度背場層(η+) 305和低濃度前場層(η_) 306可分別具有O. 2至I. 5 μ m和O. I至O. 4 μ m的深度。在第一導(dǎo)電雜質(zhì)離子是ρ型的情況下， 可使用BBr3氣體代替POCl3氣體。除了使用氣體的上述方法外，η型雜質(zhì)離子的熱擴(kuò)散エ藝可使用在硅襯底301表面上形成膜的方法，所述方法利用將硅襯底301浸入到含有η型雜質(zhì)離子的溶液中或利用噴涂或執(zhí)行旋涂或類似方法來施用溶液，接著進(jìn)行熱處理使得磷(P)離子擴(kuò)散進(jìn)入襯底301而形成高濃度背場層(η+) 305和低濃度前場層(η_) 306，含有η型雜質(zhì)離子的溶液如磷酸(H3PO4)溶液或含磷⑵的材料。隨后，如在圖3f中示出的，一旦去除熱擴(kuò)散控制膜303和熱擴(kuò)散エ藝的副產(chǎn)物PSG膜，那么就完成了根據(jù)本公開內(nèi)容實施方式的背面電極型太陽能電池的制造方法。接下來，將描述根據(jù)本公開內(nèi)容第二實施方式的背面電極型太陽能電池的制造方法。圖4a至4g是圖示根據(jù)本公開內(nèi)容第二實施方式的背面電極型太陽能電池的制造方法的截面圖。本公開內(nèi)容第二實施方式的特征在于在執(zhí)行熱擴(kuò)散エ藝時出色地阻止η型雜質(zhì)離子擴(kuò)散進(jìn)入P+發(fā)射區(qū)307。為此，如在圖4d中示出的，在形成P型雜質(zhì)區(qū)域304的狀態(tài)下，在襯底301背表面的熱擴(kuò)散控制膜303上層疊抗擴(kuò)散膜401，以及然后，如在圖4e中示出的，選擇性地去除在將形成高濃度背場層(η+) 305的部分處的熱擴(kuò)散控制膜303、抗擴(kuò)散膜401和預(yù)定厚度的襯底，從而暴露襯底301的背表面。在這種狀態(tài)下，如在圖4f中示出的，執(zhí)行熱擴(kuò)散エ藝以形成高濃度背場層(η+) 305和低濃度前場層(η_) 306，并激活ρ型雜質(zhì)區(qū)域304。抗擴(kuò)散膜401代表相應(yīng)于上面的具有絕緣膜的膜，如氮化硅膜(SiNx)、氧化硅玻璃(SOG)、本征無定形硅膜或類似的膜。同時，絨面エ藝、形成熱擴(kuò)散控制膜303的エ藝以及形成P電極308和η電極309的エ藝與第一實施方式中的那些エ藝相同，而在此不再詳細(xì)描述。エ業(yè)實用性根據(jù)本公開內(nèi)容，可通過單個離子注入エ藝和單個熱擴(kuò)散エ藝容易地形成背表面場，并使圖案化工作最小化。
權(quán)利要求
1.一種背面電極型太陽能電池的制造方法，包括 制備η型晶體娃襯底； 在所述襯底的前表面、背表面和側(cè)表面上形成熱擴(kuò)散控制膜； 將P型雜質(zhì)離子注入所述襯底的背表面，形成P型雜質(zhì)區(qū)域； 圖案化所述熱擴(kuò)散控制膜以選擇性地暴露所述襯底的背表面；以及通過執(zhí)行熱擴(kuò)散工藝，在所述襯底的背表面的暴露區(qū)域形成高濃度背場層(η+)，而在所述襯底的前表面形成低濃度前場層(η_)，并通過激活所述P型雜質(zhì)區(qū)域來形成P+發(fā)射區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中，在所述圖案化所述熱擴(kuò)散控制膜以選擇性地暴露所述襯底的背表面中，包括去除在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜和預(yù)定深度的襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中，在所述去除在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜和預(yù)定深度的襯底中，包括將激光照射在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中，在所述去除在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜和預(yù)定深度的襯底中，包括將蝕刻膠施用至在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中，在所述去除在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜和預(yù)定深度的襯底中，包括通過反應(yīng)離子蝕刻方法去除在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜和所述預(yù)定深度的襯底。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中所述去除的襯底厚度相當(dāng)于所述P型雜質(zhì)區(qū)域的深度。
7.一種背面電極型太陽能電池的制造方法，包括 制備η型晶體娃襯底； 在所述襯底的前表面、背表面和側(cè)表面上形成熱擴(kuò)散控制膜； 將P型雜質(zhì)離子注入所述襯底的背表面，形成P型雜質(zhì)區(qū)域； 在所述襯底的背表面形成抗擴(kuò)散膜； 圖案化所述熱擴(kuò)散控制膜和所述抗擴(kuò)散膜以選擇性地暴露所述襯底的背表面；以及通過執(zhí)行熱擴(kuò)散工藝，在所述襯底的背表面的暴露區(qū)域形成高濃度背場層(η+)而在所述襯底的前表面形成低濃度前場層(η_)，并通過激活所述P型雜質(zhì)區(qū)域來形成P+發(fā)射區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中，在所述圖案化所述熱擴(kuò)散控制膜和所述抗擴(kuò)散膜以選擇性地暴露所述襯底的背面中，包括去除在將形成高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜、抗擴(kuò)散膜和預(yù)定深度的襯底。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中，所述去除在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜、抗擴(kuò)散膜和預(yù)定深度的襯底時，包括將激光照射至在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中，所述去除在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜、抗擴(kuò)散膜和預(yù)定深度的襯底時，包括通過反應(yīng)離子蝕刻方法去除在將形成所述高濃度背場層(η+)所在區(qū)域處的所述熱擴(kuò)散控制膜和預(yù)定深度的襯底。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中所述去除的襯底厚度相當(dāng)于所述P型雜質(zhì)區(qū)域的深度。
12.根據(jù)權(quán)利要求I或7的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中在所述襯底的前表面形成的所述熱擴(kuò)散控制膜的厚度相對地小于在所述襯底的背表面和側(cè)表面形成的所述熱擴(kuò)散控制膜的厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求I或7的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中所述ρ+發(fā)射區(qū)具有10至60Q/sq.的面電阻。
14.根據(jù)權(quán)利要求I或7的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中所述高濃度背場層(η+)具有10至80Q/sq.的面電阻?！ぁ?br> 15.根據(jù)權(quán)利要求I或2的背面電極型太陽能電池的制造方法，其中所述低濃度前場層(η-)具有50至150 Ω /sq.的面電阻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種背面接觸太陽能電池的制造方法，其中結(jié)合離子注入工藝和熱擴(kuò)散工藝以在襯底背表面形成p+區(qū)域和n+區(qū)域，從而最小化工藝數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的背面接觸太陽能電池的制造方法包括下面的步驟制備n型晶體硅襯底；在襯底的前表面、背表面和側(cè)表面上形成熱擴(kuò)散控制膜；將p型雜質(zhì)離子注入到襯底背表面以形成p型雜質(zhì)區(qū)域；圖案化熱擴(kuò)散控制膜從而選擇性地暴露襯底背表面；以及執(zhí)行熱擴(kuò)散工藝從而在暴露的襯底背表面區(qū)域形成高濃度背場層(n+)和在襯底的前表面區(qū)域形成低濃度前場層(n-)，并且激活p型雜質(zhì)區(qū)域來形成p+發(fā)射區(qū)。
文檔編號H01L31/042GK102725867SQ201180007151
公開日2012年10月10日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者全珉星, 李元載, 李浚誠, 趙銀喆 申請人:現(xiàn)代重工業(yè)株式會社