專利名稱：太陽(yáng)能電池背接觸上的導(dǎo)電層的接觸隔離方法和相應(yīng)的太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)射極接觸和基極接觸均排列在半導(dǎo)體襯底背面上的太陽(yáng)能電池以及制造這種太陽(yáng)能電池的方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于電隔離排列在太陽(yáng)能電池背面上的基極和發(fā)射極接觸的方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池用于將光轉(zhuǎn)換為電能。在這種情況下，在半導(dǎo)體襯底中由光所產(chǎn)生的電荷載流子對(duì)被pn結(jié)分離，然后經(jīng)發(fā)射極接觸和基極接觸被供應(yīng)到包含用電設(shè)備的電源電路。
現(xiàn)有技術(shù)在傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池中，發(fā)射極接觸通常布置在半導(dǎo)體襯底的正面，即面向光源的面上。但是，在JP575149A、DE4143083和DE10142481中已經(jīng)提出，將太陽(yáng)能電池中的基極接觸和發(fā)射極接觸均布置在襯底的背面上。首先，這避免了正面被接觸遮蔽，從而增強(qiáng)太陽(yáng)能電池的效率和美感，第二，這些太陽(yáng)能電池更容易串聯(lián)連接，因?yàn)殡姵氐谋趁娌恍枰c相鄰電池的正面電連接。
換言之，沒(méi)有正面金屬化的太陽(yáng)能電池具有多重優(yōu)點(diǎn)太陽(yáng)能電池的正面沒(méi)有被任何接觸所遮蔽，使得入射輻射能可以在半導(dǎo)體襯底中不受限制地產(chǎn)生電荷載流子。另外，這些電池能夠更加容易地連接模組并且具有良好的美感。
但是，傳統(tǒng)的所謂背接觸太陽(yáng)能電池具有一些缺點(diǎn)。它們的制造方法通常復(fù)雜。一些方法需要多個(gè)掩蔽步驟、多個(gè)蝕刻步驟和/或多個(gè)氣相沉積步驟，以形成在半導(dǎo)體襯底背面上與發(fā)射極接觸電隔離的基極接觸。此外，傳統(tǒng)背接觸太陽(yáng)能電池經(jīng)常發(fā)生局部短路，例如由基極和發(fā)射極區(qū)域之間的反型層(inversion layer)所引起，或由發(fā)射極和基極接觸之間的不充分的電絕緣所引起，從而導(dǎo)致太陽(yáng)能電池的效率降低。
沒(méi)有正面金屬化的太陽(yáng)能電池是已知的，例如R.M.Swanson“point contact silicon solar cells”，Electric Power ResearchInstitute Rep.AP-2859，May 1983。這種電池設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)一步得到持續(xù)的發(fā)展(R.A.Sinton“bilevel contact solar cells”，US專利5053083，1991)。這種點(diǎn)接觸太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)化方案由SunPowerCorporation在試生產(chǎn)線中制造(K.R.McInthosh，M.J.Cudzinovic，D-D Smith，W-P.Mulligan and R.M.Swanson“The choice of silicon wafer for theproduction of low-cost rear-contact solar cells”，3rd World Conferenceon PV Energy Conversion，Osaka 2003，in press)。
為了制造這些太陽(yáng)能電池，需要在多個(gè)掩蔽步驟中產(chǎn)生相互鄰接的不同摻雜區(qū)域，并通過(guò)覆蓋局部多層金屬結(jié)構(gòu)來(lái)使所述不同摻雜區(qū)域金屬化或接觸。
在此，一個(gè)缺點(diǎn)是這些方法需要多個(gè)對(duì)準(zhǔn)掩蔽步驟并因此而繁雜。
從JP 575149A中已知一種沒(méi)有正面金屬化的太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池在其背面上具有隆起的和凹陷的區(qū)域。這種太陽(yáng)能電池也只能采用多個(gè)掩蔽和蝕刻步驟來(lái)制造。另外，與具有平坦表面的太陽(yáng)能電池相比，隆起和凹陷區(qū)域的形成需要附加的加工步驟。
專利DE 4143083描述了一種沒(méi)有正面金屬化的太陽(yáng)能電池，其中對(duì)準(zhǔn)掩蔽步驟不是絕對(duì)必要的。但是，這種電池的效率低，因?yàn)榉葱蛯咏佑|兩種接觸系統(tǒng)，這產(chǎn)生低的并聯(lián)電阻以及因此而導(dǎo)致的低的填充因子(fill factor)。
專利DE 10142481描述了一種在背面具有基極和發(fā)射極接觸的太陽(yáng)能電池。這種太陽(yáng)能電池還具有背面結(jié)構(gòu)，但是接觸位于隆起(elevations)的側(cè)面。這需要兩個(gè)真空氣相沉積步驟來(lái)制造該接觸。另外，在這種電池中技術(shù)上要求制造局部發(fā)射極。
背接觸太陽(yáng)能電池所具有的特定困難在于背面接觸的精細(xì)制造，其中必須絕對(duì)避免電短路。
發(fā)明目的對(duì)本發(fā)明而言，需要避免或至少減少上述問(wèn)題，并提供一種具有高效率和易于生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池及其制造方法。
這些要求可以根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的制造方法以及具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的電池來(lái)達(dá)到。本發(fā)明的有利實(shí)施方案和其它的變化方案由從屬權(quán)利要求獲得。
具體地，本發(fā)明以簡(jiǎn)單的方式解決兩種背面接觸系統(tǒng)即基極接觸和發(fā)射極接觸的制造問(wèn)題以及它們的無(wú)問(wèn)題電隔離，并且本發(fā)明描述了一種可以通過(guò)該方法簡(jiǎn)單制造的太陽(yáng)能電池。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種制造太陽(yáng)能電池的方法，包括如下步驟提供具有襯底正面和襯底背面的半導(dǎo)體襯底；在襯底背面上分別形成發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域；在襯底背面上的至少發(fā)射極區(qū)域鄰接基極區(qū)域的區(qū)域邊界處的結(jié)區(qū)中形成電絕緣層；至少在襯底背面的部分區(qū)域上沉積金屬層；至少在所述金屬層的部分區(qū)域上沉積蝕刻阻擋層，其中所述蝕刻阻擋層基本阻擋用于蝕刻金屬層的蝕刻劑；至少在所述結(jié)區(qū)的部分區(qū)域中局部移除蝕刻阻擋層；蝕刻金屬層，其中在局部移除蝕刻阻擋層的部分區(qū)域中的所述金屬層被基本移除。
硅晶片可以用作半導(dǎo)體襯底。該方法特別適合制造背接觸太陽(yáng)能電池，其中發(fā)射極既在太陽(yáng)能電池的正面上又在其背面上形成(例如所謂EWT(發(fā)射極環(huán)繞型)太陽(yáng)能電池)。由于離分隔電荷載流子體對(duì)的pn結(jié)的距離短，因此在這些太陽(yáng)能電池中可以使用少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度比晶片厚度更短的較低質(zhì)量的硅晶片，例如由多晶硅或Cz硅制成的硅晶片。
厚度為幾微米的應(yīng)用于載流子襯底的半導(dǎo)體薄層可用作半導(dǎo)體襯底。根據(jù)本發(fā)明的方法對(duì)于制造薄層太陽(yáng)能電池特別有利，因?yàn)榕c在本說(shuō)明中所列舉的一些傳統(tǒng)方法相反，本發(fā)明不需要構(gòu)造襯底背面并且可應(yīng)用于具有平坦背面的襯底。
太陽(yáng)能電池的后續(xù)將形成的發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域具有不同的n型和p型摻雜。兩個(gè)區(qū)域的限定可以實(shí)施如下例如可以利用掩模層來(lái)局部保護(hù)基極層以避免擴(kuò)散，或在整個(gè)表面上擴(kuò)散并接著局部蝕刻掉所產(chǎn)生的發(fā)射極，或利用激光燒蝕來(lái)去除它。該兩個(gè)區(qū)域可以以梳狀方式相互套入(“互相交叉”)。結(jié)果，在半導(dǎo)體襯底中所產(chǎn)生的電荷載流子體對(duì)僅需穿過(guò)短距離到達(dá)pn結(jié)，然后在此分離，并且可以經(jīng)接觸各自區(qū)域的金屬化而被去除。因此可以使再結(jié)合和串聯(lián)電阻損失最小化。在這種情況下，發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域不需要在整個(gè)背面表面上占據(jù)相同的表面分?jǐn)?shù)。
在發(fā)射極區(qū)域鄰接基極區(qū)域的區(qū)域邊界上方的結(jié)區(qū)中，即在pn結(jié)到達(dá)襯底背面表面處，在襯底背面上形成電絕緣層?！吧戏健痹诖死斫鉃猷徑右r底背面表面?！敖Y(jié)區(qū)”理解為橫向鄰接區(qū)域邊界即平行于襯底表面的那些區(qū)域。
電絕緣層可以是電介質(zhì)，其表面鈍化位于其下方的襯底表面和特別是暴露的pn結(jié)，并且還防止由后續(xù)布置在其上的金屬層所引起的發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域之間的短路。
絕緣層優(yōu)選由氧化硅和/或氮化硅形成。其可以利用任意已知的方法來(lái)形成。例如，可以在硅表面上熱生長(zhǎng)氧化物，或者可以利用CVD法沉積氮化物。在這種情況下，重要的是所述層的電絕緣盡可能好。任何針孔都會(huì)不利地影響所述層的絕緣特性。因此，應(yīng)該仔細(xì)保證所述層盡可能致密。熱生長(zhǎng)的氧化物通常比沉積的氮化物更加致密并因此而優(yōu)選。
由于絕緣層應(yīng)該僅在結(jié)區(qū)中形成，但是為了電接觸，中間區(qū)域應(yīng)該不被所述絕緣層覆蓋，因此絕緣層可以通過(guò)掩模來(lái)選擇性地覆蓋，在此應(yīng)該注意相對(duì)于區(qū)域邊界正確定位。
作為替代方案，絕緣層可以形成在襯底背面的整個(gè)區(qū)域上方，然后局部移除，例如通過(guò)激光燒蝕或局部蝕刻形成線或點(diǎn)。
在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，在發(fā)射極區(qū)域向內(nèi)擴(kuò)散之前，已經(jīng)在基極區(qū)域上形成掩模層，以保護(hù)其免于擴(kuò)散，所述掩模層可以保留在襯底背面上，并且之后用作絕緣層。因?yàn)樵跀U(kuò)散過(guò)程中發(fā)射極摻雜劑還在掩模層下橫向擴(kuò)散，因此該層隨后覆蓋發(fā)射極和基極區(qū)域之間的區(qū)域邊界。
在接下來(lái)的方法步驟中，優(yōu)選在襯底的整個(gè)背面上沉積金屬層。不要求例如通過(guò)光刻法來(lái)掩蔽襯底背面的各個(gè)區(qū)域。襯底背面的部分區(qū)域例如用于在沉積過(guò)程中固定襯底的部分區(qū)域可保持無(wú)金屬層。優(yōu)選鋁用作金屬層。
在沉積金屬層之后，在其上沉積蝕刻阻擋層，或至少在部分區(qū)域中沉積蝕刻阻擋層。因此蝕刻阻擋層覆蓋金屬層，至少部分覆蓋金屬層。優(yōu)選金屬層和位于其上的蝕刻阻擋層基本覆蓋整個(gè)襯底背面。
根據(jù)本發(fā)明，蝕刻阻擋層基本阻擋用于蝕刻金屬層的蝕刻劑。這意味著強(qiáng)烈腐蝕金屬層的蝕刻劑例如液體蝕刻溶液或反應(yīng)氣體不會(huì)或者僅僅輕微蝕刻所述蝕刻阻擋層。例如蝕刻劑相對(duì)于金屬層的蝕刻速率應(yīng)該大大高于相對(duì)于蝕刻阻擋層的蝕刻速率，例如為十倍。
優(yōu)選的是，導(dǎo)電并且特別是可焊接的金屬例如銀或銅可用作蝕刻阻擋層。術(shù)語(yǔ)“可焊接”在此理解為傳統(tǒng)的纜線或接觸片可被焊接到蝕刻阻擋層上，例如這可用于相互連接多個(gè)太陽(yáng)能電池。在這種情況下，可以采用簡(jiǎn)單、費(fèi)效比高的焊接方法，而無(wú)需使用特種焊料或特種工具例如焊接鋁或鈦或這種金屬的化合物所需的特種焊料或特種工具。例如可以利用傳統(tǒng)的銀焊料和傳統(tǒng)的焊鐵來(lái)焊接蝕刻阻擋層。
但是，也可以使用電介質(zhì)例如氧化硅(例如SiO2)或氮化硅(例如Si3N4)并且可以在后續(xù)的制造步驟中用以接觸位于其下方的金屬層。
金屬層和/或蝕刻阻擋層優(yōu)選通過(guò)氣相沉積或?yàn)R射來(lái)沉積。其中，可以在單個(gè)真空步驟過(guò)程中沉積兩種層。
然后至少在結(jié)區(qū)上方的部分區(qū)域中局部移除蝕刻阻擋層。換言之，至少部分移除蝕刻阻擋層，其中襯底背面在暴露的pn結(jié)的區(qū)域邊界處被電絕緣層覆蓋。
蝕刻阻擋層可優(yōu)選不通過(guò)掩蔽來(lái)移除，即不使用通過(guò)光刻法提供或產(chǎn)生的掩模來(lái)局部打開蝕刻阻擋層。
可優(yōu)選利用激光燒蝕來(lái)局部移除蝕刻阻擋層。在這種情況下，蝕刻阻擋層被高能激光局部蒸發(fā)或者碎裂，從而使位于其下方的金屬層被暴露。
作為替代方案，蝕刻阻擋層可以利用蝕刻溶液來(lái)移除，所述蝕刻溶液例如通過(guò)類似于噴墨打印機(jī)的分配器來(lái)局部涂覆。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，蝕刻阻擋層還可以利用機(jī)械手段例如刻劃或鋸切來(lái)局部移除。
在后續(xù)的方法步驟中，將其上布置有金屬層和覆蓋該金屬層的蝕刻阻擋層的襯底背面暴露于蝕刻劑。在被蝕刻阻擋層覆蓋的區(qū)域中，金屬層沒(méi)有或很少被蝕刻劑腐蝕。但是在蝕刻阻擋層已被局部移除的部分區(qū)域中，蝕刻劑可以直接腐蝕金屬層。在這些部分區(qū)域中，位于蝕刻阻擋層下方的金屬層被蝕刻掉。形成隔離溝槽，其延伸至位于其下方的電絕緣層。結(jié)果，在基極區(qū)域中的金屬層不再與發(fā)射極區(qū)域中的金屬層電連接。
根據(jù)本發(fā)明的方法可以以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)基極接觸與同樣位于襯底背面上的發(fā)射極接觸的電絕緣。在本文中，有利的是電絕緣層不僅必須在所有的點(diǎn)處覆蓋區(qū)域邊界，并且也可以基本延伸到襯底背面的其它區(qū)域上。用作絕緣層的電介質(zhì)可以表面鈍化襯底背面的寬泛區(qū)域并且必須僅僅局部打開以接觸發(fā)射極。可以利用LFC法(激光燒蝕接觸)來(lái)驅(qū)動(dòng)基極接觸穿過(guò)電介質(zhì)進(jìn)入基極區(qū)域。作為替代方案，電介質(zhì)可以在基極區(qū)域中沉積金屬之前被選擇性地局部打開。
此外，蝕刻阻擋層的局部移除必須僅發(fā)生在結(jié)區(qū)下方的一些區(qū)域中，并且必須使得在蝕刻步驟之后整個(gè)基極接觸完全與發(fā)射極接觸電隔離。這意味著使發(fā)射極接觸與基極接觸絕緣的隔離溝槽應(yīng)該總是延伸在一定區(qū)域中，在所述區(qū)域中鄰接金屬層通過(guò)下方絕緣層與襯底背面絕緣。如果襯底背面的主要區(qū)域被絕緣層覆蓋，則由此對(duì)于隔離溝槽的幾何輪廓提供極大的自由度。它不需要在上方精確對(duì)準(zhǔn)表面pn結(jié)的區(qū)域邊界，而是可以橫向延伸與該區(qū)域邊界間隔開。例如，隔離溝槽可以形成為曲折形。它還可以形成為使得通過(guò)隔離溝槽相互絕緣的伸長(zhǎng)金屬化手指區(qū)域從太陽(yáng)能電池的一側(cè)邊緣向?qū)?cè)邊緣形成錐形。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出一種太陽(yáng)能電池，包含包含襯底正面和襯底背面的半導(dǎo)體襯底；在襯底背面上的第一摻雜型基極區(qū)域和在襯底背面上的第二摻雜型發(fā)射極區(qū)域；介電層，其在發(fā)射極區(qū)域鄰接基極區(qū)域的區(qū)域邊界上方的結(jié)區(qū)中；至少在部分區(qū)域中電接觸基極區(qū)域的基極接觸和至少在部分區(qū)域中電接觸發(fā)射極區(qū)域的發(fā)射極接觸，其中基極接觸和發(fā)射極接觸各自具有與半導(dǎo)體襯底接觸的金屬層，其中基極接觸的金屬層在介電層上方通過(guò)隔離溝與發(fā)射極接觸的金屬層間隔開，使得基極接觸和發(fā)射極接觸電隔離。
具體地，太陽(yáng)能電池可具有諸如上述根據(jù)本發(fā)明方法所形成的那些特征。
在一個(gè)實(shí)施方案中，構(gòu)造太陽(yáng)能電池，使得基極接觸的金屬層和發(fā)射極接觸的金屬層基本布置在距襯底正面相同的距離處。換言之，這意味著這兩個(gè)接觸被應(yīng)用于平坦的襯底背面。因此，這些接觸僅僅通過(guò)隔離溝被橫向隔離，并且沒(méi)有垂直隔離，這種垂直隔離可以在許多傳統(tǒng)的背接觸太陽(yáng)能電池中發(fā)現(xiàn)。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，另一金屬薄層位于形成接觸的金屬層上方，該薄層在太陽(yáng)能電池的制造過(guò)程中用作蝕刻阻擋層。優(yōu)選利用可焊接金屬例如銀或銅來(lái)形成這種層。在這種層的輔助下，可以容易地焊接接觸，所述接觸的金屬層可由難以焊接的鋁制成，因此可以容易地將太陽(yáng)能電池相互連接。
由下文結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明獲得本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的太陽(yáng)能電池的示意性截面圖。
圖2A～2C示意性說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的加工順序的方法步驟。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的具有關(guān)于區(qū)域邊界橫向偏移的隔離溝槽的太陽(yáng)能電池的示意性截面圖。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的太陽(yáng)能電池的示意性截面圖，其中隔離溝槽具有曲折形構(gòu)造。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的具有錐形接觸手指的太陽(yáng)能電池的示意性截面圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池1和適合制造該太陽(yáng)能電池的根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方案將參考圖1、2A～2C和3來(lái)說(shuō)明。圖2A～2C說(shuō)明隔離背接觸區(qū)域的方法步驟，該背接觸區(qū)域參考圖1中以虛線作為邊界的區(qū)域A。
在用作半導(dǎo)體襯底2的p摻雜硅晶片的背面上，n摻雜發(fā)射極區(qū)域3被局部向內(nèi)擴(kuò)散。為此，用擴(kuò)散阻擋層例如氮化硅保護(hù)不發(fā)生擴(kuò)散的襯底2的表面，然后對(duì)襯底進(jìn)行磷擴(kuò)散。
然后將作為熱生長(zhǎng)氧化硅層和通過(guò)CVD沉積在其上的氮化硅形式的電絕緣層7覆蓋在襯底的整個(gè)背面上。然后通過(guò)激光燒蝕在后續(xù)發(fā)射極接觸的區(qū)域即在發(fā)射極區(qū)域3上方以條狀形式局部移除所述層7。然后將用作金屬層5的鋁層開始沉積在整個(gè)襯底背面，在發(fā)射極區(qū)域3中直接接觸襯底的背面，而在基極區(qū)域4和在鄰近區(qū)域邊界6的結(jié)區(qū)中，所述層位于絕緣層7上方。在同一氣相沉積步驟中，將用作蝕刻阻擋層8的銀層覆蓋在金屬層5上。至此，提供了如圖2A所示的一系列層。
接著，在圖2B所示的方法步驟中，利用激光局部打開蝕刻阻擋層8。在其中移除蝕刻阻擋層8的打開區(qū)域9的幾何形狀在此可以多種多樣。為了防止在后續(xù)發(fā)射極接觸和后續(xù)基極接觸之間的短路，只需要確保打開區(qū)域9已經(jīng)位于絕緣層7上方以及打開區(qū)域9位于各區(qū)域邊界6上方或與其鄰近。
從圖4所示的實(shí)施方案可以看出，打開區(qū)域9可以具有曲折形輪廓。這樣形成相互交叉的接觸手指。在圖5所示的另一實(shí)施方案中，相互交叉的接觸手指被設(shè)計(jì)為錐形。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，在高電流流過(guò)的接觸手指的區(qū)域中，接觸手指的橫截面大，由此減少電阻損失。
在圖2C所示的后續(xù)方法步驟中，對(duì)覆蓋有系列層的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行蝕刻。在這種情況下，溶液例如基于HCl的溶液或反應(yīng)氣體可用作蝕刻劑。這種蝕刻劑不腐蝕或幾乎不腐蝕蝕刻阻擋層。但是，在打開區(qū)域9中，蝕刻劑直接作用于金屬層5并將其蝕刻掉。形成隔離溝槽10，其向下延伸到絕緣層7并將發(fā)射極接觸的金屬層5a與基極接觸的金屬層5b隔離。
圖3表示一個(gè)實(shí)施方案，其中隔離溝槽10位于與區(qū)域邊界6橫向保持一定距離的區(qū)域中。此外，在絕緣層7上局部涂覆清漆層12，以增加金屬層5和下方襯底之間的電阻。當(dāng)絕緣層7具有可能引起短路的微針孔時(shí)，這可能特別有利。
總而言之，本發(fā)明可以描述如下提出一種包含半導(dǎo)體襯底(2)的太陽(yáng)能電池(1)，其中在半導(dǎo)體襯底的背面上制造電接觸。半導(dǎo)體襯底的背面具有局部摻雜區(qū)(3)。鄰近的區(qū)域(4)表現(xiàn)出與區(qū)域(3)不同的摻雜。開始，在整個(gè)區(qū)域上用導(dǎo)電材料(5)覆蓋兩種區(qū)域(3，4)。為了使導(dǎo)電材料(5)不使太陽(yáng)能電池短路，用電絕緣層(7)覆蓋兩區(qū)域(3，4)，至少覆蓋在區(qū)域邊界(6)上。
通過(guò)在整個(gè)表面上覆蓋蝕刻阻擋層(8)來(lái)隔離導(dǎo)電層(5)，然后不用掩模并且例如通過(guò)激光燒蝕選擇性地局部移除絕緣層(7)下面的蝕刻阻擋層(8)。通過(guò)后續(xù)蝕刻溶液的作用，在蝕刻阻擋層(8)的開口區(qū)域(9)中局部移除導(dǎo)電層(5)。
在已經(jīng)提出并設(shè)計(jì)為水平電池(水平背面交叉區(qū))的太陽(yáng)能電池中具有以下優(yōu)點(diǎn)-可容易制造相互電絕緣的基極和發(fā)射極背接觸。所述接觸具有包含氣相沉積的金屬層和蝕刻阻擋層的雙層。接觸隔離優(yōu)選利用非接觸局部激光燒蝕或局部蝕刻掉蝕刻阻擋層并且然后局部蝕刻掉金屬層來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，在金屬化期間沒(méi)有發(fā)生太陽(yáng)能電池的機(jī)械負(fù)荷。
-在整個(gè)表面上沉積金屬層和蝕刻阻擋層僅需要一個(gè)真空沉積步驟。
-金屬接觸可以在襯底的平坦背面上被隔離；不需要對(duì)硅晶片進(jìn)行表面構(gòu)造；-由于金屬接觸的靈活的幾何構(gòu)形，可以實(shí)現(xiàn)低接觸電阻和低接觸再結(jié)合以及高電導(dǎo)率的接觸手指。
-如果使用可焊接的蝕刻阻擋層，則其可以通過(guò)與接觸條焊接而被簡(jiǎn)單用來(lái)將太陽(yáng)能電池連接至模組。
通過(guò)上述實(shí)施方案對(duì)根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池和根據(jù)本發(fā)明的制造方法進(jìn)行了示例性說(shuō)明。應(yīng)該注意，前述方法步驟原則上涉及完整加工根據(jù)本發(fā)明可使用的太陽(yáng)能電池的一部分，以形成相互電絕緣的基極和發(fā)射極背接觸。顯然，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，所述方法步驟和在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的變化和修改可以與其它已知的方法步驟組合，并且以這種方法可以生產(chǎn)各種類型的太陽(yáng)能電池。例如，可以使用諸如表面結(jié)構(gòu)化處理、發(fā)射極擴(kuò)散、表面鈍化、抗反射層沉積等各種其它步驟來(lái)形成太陽(yáng)能電池的正面。
權(quán)利要求
1.一種制造太陽(yáng)能電池(1)的方法，包括下列步驟提供具有襯底正面和襯底背面的半導(dǎo)體襯底(2)；在所述襯底背面上分別形成發(fā)射極區(qū)域(3)和基極區(qū)域(4)；在襯底背面上的至少所述發(fā)射極區(qū)域(3)鄰接所述基極區(qū)域(4)的區(qū)域邊界(6)上方的結(jié)區(qū)中形成電絕緣層(7)；至少在所述襯底背面的部分區(qū)域上沉積金屬層(5)；至少在所述金屬層(5)的部分區(qū)域上沉積蝕刻阻擋層(8)，其中所述蝕刻阻擋層(8)基本阻擋用于蝕刻所述金屬層(5)的蝕刻劑；至少在所述結(jié)區(qū)的部分區(qū)域中局部移除所述蝕刻阻擋層(8)；蝕刻所述金屬層(5)，其中在局部移除所述蝕刻阻擋層(8)的部分區(qū)域中基本移除所述金屬層(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中不通過(guò)掩蔽來(lái)局部移除所述蝕刻阻擋層(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中利用激光局部移除所述蝕刻阻擋層(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中利用局部涂覆蝕刻溶液來(lái)局部移除所述蝕刻阻擋層(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中利用機(jī)械來(lái)局部移除所述蝕刻阻擋層(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)的方法，其中在與所述區(qū)域邊界(6)橫向間隔開的區(qū)域中局部移除所述蝕刻阻擋層(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)的方法，其中所述蝕刻阻擋層(8)是導(dǎo)電的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述蝕刻阻擋層(8)可以被焊接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)的方法，其中所述蝕刻阻擋層(8)和/或所述金屬層(5)通過(guò)氣相沉積或通過(guò)濺射來(lái)沉積。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)的方法，其中在曲折形區(qū)域中局部移除所述蝕刻阻擋層(8)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)的方法，其中局部移除所述蝕刻阻擋層(8)，使得在其中移除所述蝕刻阻擋層(8)的區(qū)域(9)之間的伸長(zhǎng)金屬化手指區(qū)域(11)從所述太陽(yáng)能電池(1)的一側(cè)邊緣朝向?qū)?cè)邊緣形成錐形。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11中任一項(xiàng)的方法，其中所述電絕緣層(7)包含氧化硅和/或氮化硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～12中任一項(xiàng)的方法，其中在所述電絕緣層(7)上涂覆電絕緣清漆層(12)。
14.一種太陽(yáng)能電池(1)，包含包含襯底正面和襯底背面的半導(dǎo)體襯底(2)；在所述襯底背面上的第一摻雜型基極區(qū)域(4)和在所述襯底背面上的第二摻雜型發(fā)射極區(qū)域(3)；介電層(7)，其在所述基極區(qū)域(4)鄰接所述發(fā)射極區(qū)域(3)的區(qū)域邊界(6)上方的結(jié)區(qū)中；至少在部分區(qū)域中電接觸所述基極區(qū)域(4)的基極接觸(5b)和至少在部分區(qū)域中電接觸所述發(fā)射極區(qū)域(3)的發(fā)射極接觸(5a)，其中所述基極接觸(5b)和所述發(fā)射極接觸(5a)各自具有與所述半導(dǎo)體襯底接觸的金屬層(5)，其中所述基極接觸(5b)的金屬層在所述介電層(7)上方通過(guò)隔離溝(10)與所述發(fā)射極接觸(5a)的金屬層橫向間隔開，使得所述發(fā)射極接觸(5a)和所述基極接觸(5b)電隔離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的太陽(yáng)能電池，其中所述隔離溝(10)至少在部分區(qū)域中與所述區(qū)域邊界(6)橫向間隔開。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的太陽(yáng)能電池，其中所述基極接觸(5b)的金屬層和所述發(fā)射極接觸(5a)的金屬層基本布置在距所述襯底正面相同的距離處。
17.根據(jù)權(quán)利要求14～16中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池，還包含可焊接的蝕刻阻擋層(8)，所述蝕刻阻擋層(8)至少部分覆蓋所述基極接觸和所述發(fā)射極接觸的金屬層(5a，5b)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的太陽(yáng)能電池，其中所述蝕刻阻擋層(8)包含銀和/或銅。
19.根據(jù)權(quán)利要求14～18中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池，其中所述發(fā)射極接觸和/或所述基極接觸的金屬層包含鋁。
20.根據(jù)權(quán)利要求14～19中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池，還包含電絕緣清漆層(12)，所述清漆層(12)至少部分覆蓋所述介電層(8)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14～20中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池，其中所述隔離溝(10)形成為曲折形。
22.根據(jù)權(quán)利要求14～21中任一項(xiàng)的太陽(yáng)能電池，其中所述發(fā)射極接觸(5a)和/或所述基極接觸(5b)形成為伸長(zhǎng)的手指(11)，所述手指(11)從所述太陽(yáng)能電池(1)的一側(cè)邊緣朝向?qū)?cè)邊緣形成錐形。
全文摘要
公開了一種生產(chǎn)包含半導(dǎo)體襯底(2)的太陽(yáng)能電池(1)的方法，其電接觸實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體襯底的背面上。半導(dǎo)體襯底的背面包含局部摻雜區(qū)域(3)。相鄰區(qū)域(4)具有與所述區(qū)域(3)不同的摻雜。根據(jù)本發(fā)明，可以避免太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電材料(5)的短路，由此區(qū)域(3，4)至少在其邊界(6)處覆蓋有電絕緣薄層(7)。然后在兩區(qū)域(3，4)的整個(gè)表面上覆蓋導(dǎo)電材料(5)。導(dǎo)電材料層(5)的隔離通過(guò)將蝕刻阻擋層(8)覆蓋在其整個(gè)表面上來(lái)實(shí)現(xiàn)，隨后不使用掩蔽而是例如通過(guò)激光燒蝕在絕緣層(7)上方選擇性局部移除所述蝕刻阻擋層(8)。通過(guò)蝕刻溶液的后續(xù)腐蝕，從蝕刻阻擋層(8)的開口區(qū)域(9)中局部移除導(dǎo)電層(5)。
文檔編號(hào)H01L31/068GK101048875SQ200580035004
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者安德烈亞斯·泰普, 彼得·恩格爾哈特, 約格·米勒 申請(qǐng)人:太陽(yáng)能研究所股份有限公司