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CN102292818A - 太阳能电池及其制造方法、以及形成杂质区的方法 - Google Patents

太阳能电池及其制造方法、以及形成杂质区的方法 Download PDF

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CN102292818A
CN102292818A CN2010800050000A CN201080005000A CN102292818A CN 102292818 A CN102292818 A CN 102292818A CN 2010800050000 A CN2010800050000 A CN 2010800050000A CN 201080005000 A CN201080005000 A CN 201080005000A CN 102292818 A CN102292818 A CN 102292818A
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CN
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emitter
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bandgap grading
base bandgap
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CN2010800050000A
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崔荣嫮
张在元
金亨锡
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LG Electronics Inc
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Abstract

公开了一种太阳能电池的制造方法。该制造方法包括以下步骤：在第一导电类型的基板上形成杂质层，所述杂质层具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质；通过加热具有所述杂质层的所述基板，使用所述杂质层在所述基板中形成具有第一杂质浓度的第一射极部分；通过在所述杂质层的区域上照射激光束，使用所述杂质层在所述第一射极部分形成具有第二杂质浓度的第二射极部分，所述第二杂质浓度大于所述第一杂质浓度；并且形成连接到所述第二射极部分的第一电极以及连接到所述基板的第二电极。

Description

太阳能电池及其制造方法、以及形成杂质区的方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池和制造太阳能电池的方法、以及形成太阳能电池的杂质区的方法。
背景技术
近来，由于预见到现有能源(如石油和煤)是会被耗尽的，因此对于代替现有能源的另选能源越来越感兴趣。在这些另选能源中，从太阳能产生电能的太阳能电池尤其受到关注。硅太阳能电池一般包括各自由半导体形成的基板和射极区、以及分别在基板和射极区上形成的多个电极。形成基板和射极区的半导体具有不同的导电类型，诸如p型和n型。在基板和射极区之间的界面处形成p-n结。
当光入射在太阳能电池上时，在半导体中产生多个电子-空穴对。通过光伏效应而使得电子-空穴对分离为电子和空穴。因而，分离出的电子移动到n型半导体(如，射极区)，并且分离出的空穴移动到p型半导体(如，基板)，电子和空穴分别由电连接到射极区的电极和电连接到基板的电极收集。使用电线将电极彼此连接以由此获得电能。
发明内容
技术问题
本发明的实施方式提供能够提高效率的太阳能电池及其制造方法。
对问题的解决方案
根据本发明的一方面，一种用于形成太阳能电池的杂质区的方法可以包括以下步骤：在第一导电类型的基板上形成包含杂质的杂质层；并且通过在所述杂质层上照射激光束而使得所述杂质扩散到所述基板中。
形成杂质层的步骤可以通过使用丝网印刷方法来形成杂质层。
形成杂质层的步骤可以通过使用溅射方法、喷墨方法、旋涂方法或喷射方法来形成杂质层。
根据本发明的另一方面，一种太阳能电池的制造方法可以包括以下步骤：在第一导电类型的基板上形成杂质层，所述杂质层具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质；通过加热具有所述杂质层的所述基板，使用所述杂质层在所述基板中形成具有第一杂质浓度的第一射极部分；通过在所述杂质层的区域上照射激光束，使用所述杂质层在所述第一射极部分处形成具有第二杂质浓度的第二射极部分，所述第二杂质浓度大于所述第一杂质浓度；并且形成连接到所述第二射极部分的第一电极以及连接到所述基板的第二电极。
所述第二射极部分的杂质掺杂深度可以不同于所述第一射极部分的杂质掺杂深度。
所述第二射极部分可以是线型或点型。
形成杂质层的步骤可以通过使用丝网印刷方法来形成所述杂质层。
形成杂质层的步骤可以通过使用溅射方法、喷墨方法、旋涂方法或喷射方法来形成所述杂质层。
可以在所述基板的整个表面上形成所述杂质层。
可以在所述基板的一部分上形成所述杂质层。
该方法还可以包括以下步骤：在形成所述第二射极部分之后去除所述杂质层。
根据本发明的另一方面，一种太阳能电池的制造方法可以包括以下步骤：在第一导电类型的基板上形成第一杂质层和第二杂质层，所述第一杂质层包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质，并且所述第二杂质层包含所述第一导电类型的杂质；通过加热所述基板，在所述基板的形成有所述第一杂质层的部分中形成第一杂质部分，在所述基板的形成有所述第二杂质层的部分中形成第二杂质部分；通过在所述第一杂质层的一部分上照射激光束，在所述第一杂质部分处形成第一高掺杂部分，该第一高掺杂部分具有比所述第一杂质部分的杂质浓度高的杂质浓度，通过在所述第二杂质层的一部分上照射激光束，在所述第二杂质部分处形成第二高掺杂部分，该第二高掺杂部分具有比所述第二杂质部分的杂质浓度高的杂质浓度；并形成连接到所述第一高掺杂部分的第一电极以及连接到所述第二高掺杂部分的第二电极。
可以同时形成所述第一杂质部分和所述第二杂质部分。
可以同时形成所述第一高掺杂部分和所述第二高掺杂部分。
根据本发明的另一方面，一种太阳能电池的制造方法可以包括以下步骤：在第一导电类型的基板中形成杂质部分，所述杂质部分具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型；在所述杂质部分的一部分上形成包含所述第二导电类型的杂质的杂质层；通过将所述第二导电类型的杂质注入到所述杂质部分的区域中，通过在所述杂质层上照射激光束，形成高掺杂部分；并形成连接到所述高掺杂部分的第一电极以及连接到所述基板的第二电极。
形成杂质层的步骤可以通过使用丝网印刷方法来形成所述杂质层。
形成杂质层的步骤可以通过使用溅射方法、喷墨方法、旋涂方法或喷射方法来形成所述杂质层。
根据本发明的另一方面，一种太阳能电池可以包括：第一导电类型的基板；位于基板中并包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质的第一射极部分；位于所述第一射极部分并包含所述第二导电类型的杂质的第二射极部分，所述第二射极部分的杂质浓度高于所述第一射极部分的杂质浓度；连接到所述第二射极部分的第一电极；和连接到所述基板的第二电极，其中，所述第二射极部分的厚度等于或小于所述第一射极部分的厚度。
根据本发明的另一方面，一种太阳能电池可以包括：第一导电类型的基板；位于所述基板中并包含所述第一导电类型的杂质的第一背面场部分；位于第一背面场层并包含所述第一导电类型的杂质的第二背面场部分，所述第二背面场部分的杂质浓度高于所述第一背面场部分的杂质浓度；位于所述基板中并包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质的射极区；连接到所述射极区的第一电极；以及连接到所述第二背面场部分的第二电极。
根据本发明的另一方面，一种太阳能电池可以包括：第一导电类型的基板；位于所述基板中并包含所述第一导电类型的杂质的第一背面场部分；位于第一背面场部分并包含所述第一导电类型的杂质的第二背面场部分，所述第二背面场部分的杂质浓度高于所述第一背面场部分的杂质浓度；位于所述基板中并具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的第一射极层；位于第一射极层并包含所述第二导电类型的杂质的第二射极部分，所述第二射极部分的杂质浓度高于所述第一射极部分的杂质浓度；连接到所述第二射极部分的第一电极；和连接到所述第二背面场部分的第二电极。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步的理解并被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明的示例实施方式的太阳能电池的部分截面图；
图2至图8是顺序地示出根据本发明的示例实施方式的太阳能电池的制造处理的截面图；
图9是根据本发明的另一示例实施方式的太阳能电池的部分截面图；以及
图10至图16是顺序地示出根据本发明的另一示例实施方式的太阳能电池的制造处理的截面图。
具体实施方式
以下参考附图将更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方式。但是，本发明可以实现为许多不同形式，并且不应该理解为仅限于这里阐述的实施方式。
在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、板、区域等的厚度。在全部说明中将使用相似标号来表示相似元件。应当理解的是，当将诸如层、膜、区域或基板的元件称为“位于另一元件上”时，它可以直接位于所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，如果元件被称为“直接位于另一元件上”，则不存在中间元件。此外，应当理解的是，当将诸如层、膜、区域或基板的元件称为“完全”位于另一元件上时，它可以是在所述另一元件的全部表面上，而不可以是在所述另一元件的边缘部分上。
现在将详细地描述本发明的实施方式，其示例示出在附图中。
首先，将参照图1描述根据本发明的示例实施方式的太阳能电池。
图1是根据本发明的示例实施方式的太阳能电池的部分截面图。
参照图1，根据本发明示例实施方式的太阳能电池10包括：基板120；位于基板120的光入射的表面(以下称为“正面”)的射极区130；射极区130上的防反射层160；位于基板120的正面上并连接到射极区130的多个正面电极(第一电极)150；位于基板120的与基板120的正面相反的光不入射的表面(背面)上并连接到基板120的背面电极(第二电极)180；和位于基板120与背面电极180之间的背面场(BSF)区170。
基板120是由第一导电类型的硅形成的半导体基板，例如p型硅，但是这不是必须的。硅的示例包括诸如单晶硅和多晶硅的晶体硅以及非晶硅。如果基板120是p型，基板120可以包含诸如硼(B)、镓(Ga)、铟(In)的III族元素的杂质。另选地，基板120可以是n型。如果基板120是n型，基板120可以包含诸如磷(P)、砷(As)、锑(Sb)的Ⅳ族元素的杂质。
可以对基板120的正面进行粗糙化，以形成对应于不平坦表面的粗糙表面，因此，基板120的表面面积增加，并且基板120的正面的光反射减少。因此，光吸收率增加并且太阳能电池1的效率提高。
射极区130是具有与基板120的第一导电类型相反的第二导电类型的杂质(如，n型杂质)的杂质区。射极区130大致位于基板120的整个表面，即基板120的光入射的整个正面。因而，在该实施方式中，正面充当光接收表面。
射极区130包括第一射极部分131和多个第二射极部分133。第一射极部分131和第二射极部分133具有彼此不同的杂质浓度。在该实施方式中，第二射极部分133的杂质浓度(即，杂质掺杂浓度)大于第一射极部分131的杂质浓度。另外，各个第二射极部分133的杂质掺杂深度小于第一射极部分131的杂质掺杂深度，由此各个第二射极部分133的厚度小于第一射极部分131的厚度。但是，另选地，各个第二射极部分133的杂质掺杂深度可以等于或大于第一射极部分131的杂质掺杂深度，并且由此各个第二射极部分133的厚度可以等于或大于第一射极部分131的厚度。各个第二射极部分133从基板120的表面起可以具有大约0.2μm到大约2.0μm的厚度。
由于第二射极部分133的杂质浓度大于第一射极部分131的杂质浓度，所以第二射极部分133的薄层电阻小于第一射极部分131的薄层电阻。
射极区130与基板120形成p-n结。
通过由于p-n结产生的内置电势差，由于光入射在半导体基板120上而产生的多个电子-空穴对分别分离为电子和空穴，并且分离出的电子朝向n型半导体移动，而分离出的空穴朝向p型半导体移动。因而，当基板120是p型并且射极区130是n型时，分离出的空穴朝向基板120移动，并且分离出的电子朝向射极区130移动。
因为射极区130与基板120形成p-n结，所以与上面讨论的实施方式相反，当基板120是n型时，则射极区130是p型，并且分离出的电子朝向基板120移动，并且分离出的空穴朝向射极区130移动。
返回到该实施方式，当射极区130是n型时，通过用诸如P、As、Sb等的V族元素的杂质掺杂基板120，可以形成射极区130，而当射极区130是p型时，通过用诸如B、Ga、In等的III族元素的杂质掺杂基板120，可以形成射极区130。
参照图1，位于射极区130上的防反射层160优选地由氮化硅(SiNx)等形成。防反射层160降低入射在基板120上的光的反射率并增加对特定波长带的选择性，由此增加太阳能电池10的效率。在该实施方式中，防反射层160具有单层结构，但防反射层160可以具有诸如双层结构的多层结构。如果需要，可以省略防反射层160。
多个正面电极150彼此平行地彼此间隔开预定的距离，并在射极区130的第二射极部分133上的某方向上延伸。正面电极150收集朝向射极区130移动的电荷，例如电子。
此时，每个正面电极150的宽度等于或小于每个下方的第二射极部分133的宽度。
如上所述，每个第二射极部分133接触上方的正面电极150，并由此充当降低与正面电极150的接触电阻的欧姆接触部分。
正面电极150优选地由至少一种导电金属材料形成。导电金属材料的示例可以是从包括镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)、锡(Sn)、锌(Zn)、铟(In)、钛(Ti)、金(Au)以及它们的组合的组中选择的至少一种。可以使用其他导电金属材料。
背面电极180位于基板120的与光接收表面相反的整个背面上，并且电连接到基板120。背面电极180收集朝向基板120移动的电极、例如空穴。
背面电极180优选地由导电金属材料形成。导电金属材料的示例可以是从包括镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)、锡(Sn)、锌(Zn)、铟(In)、钛(Ti)、金(Au)以及它们的组合的组中选择的至少一种。可以使用其他导电金属材料。
背面场区170位于背面电极180和基板120之间。背面场区170是重掺杂有与基板120相同导电类型的杂质的区域，因此在该实施方式中，背面场区170是p+型区域。通过基板120和背面场区170之间的杂质浓度差而形成势垒，由此将电荷(例如电子)的移动分散到基板120的背面部分。因此，背面场区170防止或减少分离出的电子和空穴在基板120的背面的再结合和/或消失。
将详细地描述该结构的太阳能电池10的操作。
当照射到太阳能电池10的光透过防反射层160和射极区130而入射在半导体的基板120上时，通过基于入射光的光能而在基板120中产生多个电子-空穴对。此时，由于防反射层160减少了入射在基板120上的光的反射损耗，所以入射在基板120上的光量增加。
电子-空穴对由基板120和射极区130的p-n结分离，并且分离出的电子朝向n型的射极区130移动，并且分离出的空穴朝向p型的基板120移动。朝向射极区130移动的电子由与第二射极部分133接触的正面电极150收集，而朝向基板120移动的空穴由背面电极180收集。当利用电线连接正面电极150和背面电极180时，电流在其中流动，由此能使使用电流来产生电力。
此时，由于正面电极150直接接触重掺杂有例如n型杂质的第二射极部分133，所以第二射极部分133和正面电极150之间的接触率提高，由此电荷(如，电子)的传输效率增加，从而提高太阳能电池10的效率。
下面，参照图2至图8，描述根据本发明的示例实施方式的太阳能电池10的制造方法。
图2至图8是顺序地示出根据本发明的示例实施方式的太阳能电池的制造处理的截面图；
如上所述，第一导电类型是p型或n型，但在该实施方式中，假设基板120是包含p型杂质的半导体基板。
如图2所示，将用于进行掺杂的膏体110(以下称为“掺杂膏体”)涂敷在掺杂了p型杂质的半导体基板120的光接收表面的大致整个表面上，并接着对其进行干燥。
在该实施方式中，掺杂膏体110包含P作为杂质(掺杂剂)，但可以包含诸如As和Sn的V族元素的其他杂质。在另选实施方式中，当基板120是n型时，掺杂膏体110包含p型杂质。在该情况下，掺杂膏体110包含诸如B等的III族元素的杂质。
在实施方式中，通过丝网印刷来涂敷用于掺杂诸如掺杂膏体110的杂质层。但是，另选地，可以通过使用诸如溅射方法、喷墨方法、旋涂方法或喷射方法等的各种方式，在基板120上形成杂质层。
在基板120上印刷掺杂膏体110之前，可以在基板120的表面上执行切割损伤消除处理或清洁处理等，以消除在切割基板120的硅的过程中在基板120的表面上出现的损伤部分，并由此改善基板120的表面状态。另外，可以执行粗糙化处理以增加入射在基板120上的光量。
下面，如图3所示，通过在具有掺杂膏体110的基板120上执行加热处理，将掺杂膏体110中的n型杂质掺杂到基板120中，以在基板120的正面形成射极区130。
即，通过在炉中加热具有掺杂膏体110的基板120，将掺杂膏体110中包含的n型杂质驱入基板120，以在基板120形成射极区130。
此时，通过调整掺杂膏体110的杂质浓度和印刷尺寸，控制射极区130的杂质浓度和尺寸。因此，通过使用上述的掺杂膏体110和热扩散处理，将具有预定杂质掺杂厚度的射极区130形成到基板120中。
在第一次执行将n型杂质扩散到基板120的加热处理中，在基板120的表面上可能生长包含诸如P的杂质的氧化物质(例如PSG，磷硅酸盐玻璃)。因而，在热扩散处理后，可以通过使用HF等的刻蚀来去除生长的氧化物质，以防止或减少由于氧化物质而导致的太阳能电池10的效率降低。
接着，参照图4，通过在掺杂膏体110的多个部分上照射激光束而第二次加热掺杂膏体110。此时，激光束的照射位置对应于正面电极形成部分。
由此，加热了杂质层(即掺杂膏体110)的与照射激光束的部分对应的区域，并由此将被加热区的n型杂质进一步驱入基板120。因而，射极区130的对应于激光束照射区的部分Lo变为具有比通过第一次加热而处理形成的射极区130的部分Lx的杂质浓度大的杂质浓度的部分。部分Lx对应于未照射激光束的部分。因此，射极区130分为具有彼此不同的杂质浓度的第一射极部分131和多个第二射极部分133，以完成具有第一射极部分131和多个第二射极部分133的射极区130。如上所述，对应于激光束照射区的部分Lo变为多个第二射极部分133。另外，由于在部分Lo上两次执行杂质掺杂处理，所以多个第二射极部分133的杂质浓度高于与射极区130的部分Lx对应的第一射极部分131的杂质浓度。
通过使用激光束，由于对掺杂膏体110部分地或选择性地加热从而能够执行选择性热扩散处理，所以仅在希望的部分(即，正面电极形成部分)上实现杂质高掺杂。
此时，第二射极部分133的形状由激光束照射形状来限定。因而，当激光束按照连续条带形状照射在掺杂膏体110的各个区域上时，在各个正面电极形成部分中形成的各个射极部分133具有连续的条带形状。在该情况下，在各个正面电极形成部分中形成的第二射极部分133的数量为单个。当激光束按照点状不连续地照射在掺杂膏体110的各个区域上时，在各个正面电极形成部分中形成的各个射极部分133具有点状。在该情况下，在各个正面电极形成部分中形成的第二射极部分133的数量是多个。
参照图4，第一射极部分131从基板120的表面起的杂质掺杂深度大于第二射极部分133从基板120的表面起的掺杂深度。但是，通过控制诸如激光束的照射强度或照射时间的处理条件，第一射极部分131的杂质掺杂深度等于或小于第二射极部分133的杂质掺杂深度。
如上所述，当使用热扩散处理和激光束照射来形成第一射极部分131和第二射极部分133时，第一射极部分131和第二射极部分133的诸如杂质掺杂深度和薄层电阻的特性基于诸如基板120的电阻、掺杂膏体110中包含的杂质浓度、照射强度、照射时间等的处理条件而改变。
例如，通过调整掺杂膏体110的杂质浓度和应用于掺杂膏体110的温度，可以将第一射极部分131和第二射极部分133的杂质浓度控制为最佳状态。
当第二射极部分133的杂质掺杂深度太浅时，与上方的第一电极的接触电阻增加，使得沉淀物的效率(例如导电性的提高)减少。沉淀物主要由掺杂膏体110的杂质和基板120的硅而形成在基板120的表面。
电荷的移动速度与杂质浓度成反比。因而，当第二射极部分133的杂质掺杂深度太浅时，电荷的移动速度减小。由此，延长了朝向第二射极部分133移动的电荷(如电子)到达正面电极的时间，使得它们不通过基板120的表面移动到正面电极，并且电子和空穴的再结合和/或消失增加。因而，电荷的收集概率减小，从而降低了太阳能电池10的效率。由此，射极部分133可以具有大约0.2μm至2.0μm的深度。
同时，第二射极部分133的杂质掺杂深度和杂质浓度可以由薄层电阻等限定。第二射极部分133的薄层电阻可以由于处理条件而改变。第二射极部分133的薄层电阻小于第一射极部分131的薄层电阻。
当薄层电阻太小时，P离子的表面浓度增加。因而，存在的问题在于，高掺杂部分成为再结合位置，由此FSRV(正面再结合速度)增加并且开路电压(Voc)减少，由此降低太阳能电池10的转换效率。同时，当薄层电阻太大时，与正面电极150的接触电阻增加并且填充因素(FF)减小。由此，存在的问题在于，太阳能电池10的效率降低。考虑到这些问题时，在该实施方式中，各个第二射极部分133可以具有大约20Ω/cm2至100Ω/cm2的薄层电阻。
因此，由于当通过使用激光束来形成多个第二射极部分133时很容易控制激光照射部分Lo的尺寸，所以对多个射极部分133的尺寸的控制也变得能够容易地仅仅按需要来形成。此外，通过改变激光束的输出而实现加热部分的温度控制，由此第二射极部分133的诸如杂质浓度和轮廓等的掺杂特性的可控性变好或得到改善。
下面，参照图5，去除掺杂膏体110。此时，可以通过刻蚀处理来去除掺杂膏体110，这不影响具有射极区130的基板120。
在射极区130中通过使用掺杂膏体110和激光束来形成高掺杂部分的方式适用于另一示例。例如，在使用POCl3或B2H6气体通过热扩散方式在基板中/上形成射极区130后，通过使用丝网印刷或各种方式，可以仅在射极区的希望部分上形成掺杂膏体或杂质层，并且可以将激光束照射在掺杂膏体或杂质层上。由此，可以在基板120的希望部分形成高掺杂射极部分(即，第二射极部分133)。
接着，参照图6，将防反射层160形成在射极区130上。防反射层160减小入射光的反射率。防反射层160可以优选地由氮化硅(SiNx)等形成。防反射层160可以通过等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法、化学气相淀积(CVD)方法或溅射方法形成。
接着，参照图7，通过使用丝网印刷，在防反射层160上印刷正面电极膏体并将其干燥，以形成正面电极图案151。此时，在与射极区130的第二射极部分133对应的位置上形成正面电极膏体。正面电极膏体优选地包括Ag和玻璃粉，但是这不是必需的，并且玻璃粉包括Pb等。
接着，参照图8，在基板120的背面上印刷并干燥背面电极膏体，以形成背面电极图案181。
此时，可以改变正面电极图案和背面电极图案的印刷顺序。
接着，在具有正面电极图案和背面电极图案的基板120上执行加热处理，以形成与射极区130的第二射极部分133接触的多个正面电极150、与基板120接触的背面电极180、以及背面场(BSF)区170。因此，完成如图1所示的太阳能电池10。
即，通过加热处理，正面电极图案151穿过防反射层160而接触射极区130的第二射极部分133，并且背面电极图案181接触基板120。
另外，通过加热处理，由于将包括在背面电极膏体中的Al掺杂到基板120中，所以形成背面场区170。背面场区170的杂质浓度(p+)重于基板120的杂质浓度。如上所述，由于背面场区170和基板120之间的杂质浓度差，背面场区170防止或减少电子和空穴的再结合，并帮助空穴朝向背面电极180的移动。
由于多个正面电极150仅接触具有比第一射极部分131更高的杂质浓度和更小的薄层电阻的多个射极部分133，所以正面电极150和第二射极部分133之间的接触特性得到改善。另外，由于多个射极部分133形成在基板120的表面上的第一射极部分131的多个部分上，所以由于高掺杂杂质的寿命缩短导致的电荷损耗以及接触电阻二者减少，从而提高太阳能电池10的效率。
即，当在没有第一电极150的位置进一步形成第二射极部分133时，在基板120的表面高度掺杂的杂质过量地存在于基板120的硅中，由此形成沉淀物。因此，由于沉淀物，缩短了电荷(载流子)的寿命，从而减少了太阳能电池的效率。
为了解决该问题，第二射极部分133(即与第一电极150接触的部分)的杂质浓度高于第一电极部分131(即，射极区130的其余部分)，由此延长电荷的寿命。
在通过部分地并且高度地对射极区130的选择性部分进行掺杂而获得的选择性射极结构的太阳能电池10中，第一电极150和射极区130之间的接触电阻减少，并且载流子的消失(尤其是少数载流子的消失)减少。
另外，由于正面电极150包含Ag，所以正面电极150具有良好的导电性，并且由于背面电极180包括与硅的亲和性良好的Al，所以背面电极180与基板120接触良好并且具有良好的导电性。
接着，参照图9，将描述根据本发明另一示例实施方式的太阳能电池。
图9是根据本发明另一示例实施方式的太阳能电池的部分截面图。
与图1相比，执行相同操作的元件用相同的标号来表示，并且省略其详细的描述。
参照图9，根据该实施方式的太阳能电池10a的结构与在图1中示出的结构几乎相同。
即，在图9中示出的太阳能电池10a包括：位于基板120的正面上的防反射层160；在基板120的背面的多个第一杂质部分130a；位于基板120的背面并与第一杂质部分130a间隔开的多个第二杂质部分170a；与所述多个第一杂质部分130a接触的多个第一电极185；和与所述多个第二杂质部分170a接触的多个第二电极187。多个第一杂质部分130a充当射极区并且多个第二杂质部分170a充当背面场区。
不同于图1的太阳能电池10，射极区130a部分地或选择性地位于基板120的背面，而不是位于基板120的大致整个正面上。由此，射极区130a的数量是多个，并在基板120的背面在预定方向上平行地延伸。如上所述，多个射极区130a是掺杂有与基板120的导电类型相反的导电类型的杂质的杂质区。因而，多个射极区130a与基板120形成p-n结。
如参照图1描述的，各个射极区130a包括彼此具有不同的杂质浓度、掺杂厚度和薄层电阻的第一射极部分131a和第二射极部分133a。类似于图1的太阳能电池10，各个第二射极部分133a的杂质浓度大于第一射极部分131a的杂质浓度，并且第二射极部分133a的杂质掺杂厚度和薄层电阻小于第一射极部分131a的杂质掺杂厚度和薄层电阻。
另外，不同于图1的太阳能电池10，背面场区170a部分地或选择性地位于基板120的背面，而不是位于基板120的大致整个背面上，并由此，背面场区170a的数量是多个。此外，背面场区170a彼此间隔开，并在基板120的背面与射极130a平行地延伸。因此，第一杂质区130a和第二杂质区170a交替地位于基板120的背面上。
如上所述，多个背面场区170a是掺杂有与基板120的导电类型相同的导电类型的杂质的杂质区。此时，不同于图1的太阳能电池10，但类似于各个射极区130a，各个背面场区170a包括彼此具有不同的杂质浓度、掺杂厚度和薄层电阻的第一背面场部分171和第二背面场部分173。
第二背面场部分173的杂质浓度大于第一背面场部分171的杂质浓度，并且第二背面场部分173的杂质掺杂厚度和薄层电阻小于第一背面场部分171的杂质掺杂厚度和薄层电阻。
与太阳能电池10类似，太阳能电池10a的各个第二射极部分133a和各个第二背面场部分173分别具有连续线形、或点形。
另外，各个第二射极部分133a和各个背面场部分173中的至少一个从基板120的表面起可以具有大约0.2μm到大约2.0μm的厚度。
因此，由于多个射极区130a和多个背面场区170a全部位于基板120的背面，所以连接到多个射极区130a的多个第一电极185和连接到多个背面场区170a的多个第二电极187也位于基板120的背面上。
即，多个第一电极185分别位于多个射极区130a上，接触多个射极区130a。多个第二电极187分别位于多个背面场区170a上，接触多个背面场区170a。
此时，各个第一电极185连接到各个射极区130a的对应于各个第一电极185的第二射极部分133a，并且各个第二电极187连接到各个背面场区170a的对应于各个第二电极187的第二背面场部分173。因此，多个第二射极部分133a和多个第二背面场部分173分别充当减少与上方的正面电极185和上方的第二电极187的接触电阻的欧姆接触部分。
在本发明的实施方式中，因为可能阻碍光入射在基板120上的第一电极185位于基板120的背面，所以入射在基板120上的光量增加，从而提高太阳能电池10a的效率。
另外，如参照图1描述的，由于第一电极185和第二电极187分别直接接触第二射极部分133a和第二背面场部分173，所以第二射极部分133a和第二背面场部分173与第一电极185和第二电极187之间的接触增大，从而提高电荷向第一电极185和第二电极187的传输效率。
在另选示例中，太阳能电池10a还包括位于基板120的正面和背面中的至少一个上的钝化层。此时，钝化层将位于基板120的表面周围的诸如悬挂键的缺陷转换为稳定键，由此防止或减少移动到基板120的表面的电荷的再结合和/或消失，由此进一步提高太阳能电池10a的效率。
下面，参照图10至图16以及图2至图8，描述根据本发明另一示例实施方式的太阳能电池10a的制造方法。
图10至图16是顺序地示出根据本发明的另一示例实施方式的用于制造太阳能电池的处理的截面图。
首先，参照图10，类似于图6，在基板120上形成防反射层160。
接着，在基板120的光不入射的背面上，按照预定距离形成第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212(图11)。可以改变第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212的形成顺序。
第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212分别具有彼此不同的导电类型的杂质。在该实施方式中，第一掺杂膏体211包含与基板120的导电类型相反的导电类型的杂质，并且第二掺杂膏体212包含与基板120的导电类型相同的导电类型的杂质。
在图11中，第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212部分地或选择性地跨基板120平行地形成并且彼此间隔开，但是可以部分地或选择性地跨基板120彼此接触地形成。
在本实施方式中，通过使用具有预定图案的丝网掩模的丝网印刷，印刷第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212。如上所述，在另选示例中，通过使用诸如溅射方法、喷墨方法、旋涂方法或喷射方法的各种方法，可以将诸如第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212的杂质层形成在基板120的背面上。
类似于前面描述的实施方式，在形成第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212之前，可以在基板120上执行切割损伤消除处理、清洁处理或粗糙化处理等，以提高太阳能电池10a的效率。
接着，类似于图3，通过对具有第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212的基板120执行加热处理，将第一掺杂膏体211中包含的第二导电类型的杂质掺杂到基板120的下部区域中，并且将第二掺杂膏体212中包含的第一导电类型的杂质掺杂到基板120的下部区域中，由此形成多个射极区130a和多个背面场区170a。此时，同时形成多个射极区130a和多个背面场区170a(图12)。多个射极区130a的形成位置对应于第一掺杂膏体211的位置，并且背面场区170a的形成位置对应于第二掺杂膏体212的位置。
这时，通过调整第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212的杂质浓度和印刷尺寸，分别控制多个射极区130a和多个背面场区170a的杂质浓度和尺寸。在该情况下，可以去除在第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212的加热处理中生长的氧化物。
接着，类似于图4，通过在第一掺杂膏体211的多个部分和第二掺杂膏体212的多个部分上照射激光束，第二次加热第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212的多个部分。由此，将各个射极区130a的一部分形成为杂质浓度增加的高掺杂部分，并且将各个背面场区170a的一部分形成为杂质浓度增加的高掺杂部分。
因此，多个射极区130a包括具有不同杂质浓度的多个第一射极部分131a和多个第二射极部分133a，以完成多个射极区130a，并且多个背面场区170a包括具有不同杂质浓度的多个第一背面场部分171和多个第二背面场部分173，以完成多个背面场区170a(图13)。各个第二射极部分133a可以具有大约20Ω/cm2至100Ω/cm2的薄层电阻。
此时，多个第一射极部分131a和多个第一背面场部分171的位置对应于没有照射激光束的部分Lx，而多个第二射极部分133a和多个第二背面场部分173的位置对应于照射了激光束的部分Lo。另外，部分Lo对应于第一电极形成位置和第二电极形成位置。
当激光束同时照射在第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212的多个部分上时，也同时形成多个第二射极部分133a和多个第二背面场部分173。此时，各个第二射极部分133a和各个第二背面场部分173的形状由激光束的照射形状限定。
在上述实施方式中，通过控制掺杂膏体的图案形成和激光束照射，分别形成具有不同杂质浓度的第一射极部分131a和第二射极部分133a以及多个第一背面场部分171和第二背面场部分173。
但是，通过根据该实施方式使用对掺杂膏体的图案形成和激光束照射的控制，可以形成具有与位置无关的大致规则的杂质浓度并且不具有第二射极部分133a的射极区，并且可以形成具有与位置无关的大致规则的杂质浓度并且不具有第二背面场部分173的背面场区。
在该情况下，在基板上构图并形成掺杂膏体，并且由激光束加热掺杂膏体的图案的至少一部分，以在基板120的背面上形成射极区和背面场区。掺杂膏体的形状由希望的射极区和/或背面场区的形状限定。由此，各个射极区具有与位置无关的大致规则的杂质浓度，并且各个背面场区具有与位置无关的大致规则的杂质浓度。
另外，在基板的正面形成射极区并且在基板的背面部分地或选择性地形成背面场区的情况下，掺杂膏体的图案形成和激光束照射可以适用于背面场区的形成。例如，在基板的对应于背面场区形成部分的部分上构图并形成掺杂膏体，并且接着将激光束照射在掺杂膏体上，以在基板的背面上选择性地形成背面场区。
类似于上面的描述，当通过使用掺杂膏体211和212以及激光束在射极区130a和背面场区170a形成高掺杂部分时，在使用POCl3或B2H6气体通过热扩散方式在基板中/上形成了射极区130a和背面场区170a之后，通过使用丝网印刷或各种方法，可以仅在射极区和背面场区的希望部分上形成掺杂膏体或杂质层，并且可以在掺杂膏体或杂质层上照射激光束。由此，可以在基板120的希望部分形成高掺杂的背面场部分(即，第二背面场部分173)和高掺杂的射极部分(即，第二射极部分133a)。
第二射极部分133a和第二背面场部分173的形成方式和效果与参照图4描述的第二射极部分133相同，由此省略其详细的描述。
如参照图8所述，对激光束的照射区或处理条件的控制是很容易的。因而，当形成第二射极部分133a和第二背面场部分173时，仅在希望的区域上形成第二射极部分133a和第二背面场部分173，并且对第二射极部分133a和第二背面场部分173的诸如杂质浓度和轮廓等的掺杂特性的可控性变得良好或得到改善。
接着，参照图14，去除在基板120上的第一掺杂膏体211和第二掺杂膏体212。
接着，如同图7和图8，在第二射极部分133a上形成第一电极图案185a(图15)，并在第二背面场部分173上形成第二电极图案187a(图16)。第一电极图案185a可以不包括Pb，并且第一电极图案185a和第二电极图案187a可以包括Ag。第一电极图案185a和第二电极图案187a分别仅形成在第二射极部分133a和第二背面场部分173上。第一电极图案185a和第二电极图案187a的形成顺序可以变化。
接着，在基板120上执行加热处理，以形成与多个第二射极部分133a接触的多个第一电极185、以及与多个第二背面场部分173接触的多个第一电极187。因此，完成如图9所示的太阳能电池10a。
由于与第一射极部分131a相比高度掺杂了杂质的第二射极部分133a电连接到第一电极185、并且与第一背面场部分171相比高度掺杂了杂质的第二背面场部分173电连接到第二电极187，所以第一电极185和第二电极187的接触特性得到改善，从而实现欧姆接触。另外，由于只有射极区130a和背面场区170a的某些部分被高度掺杂以形成高掺杂部分133a和173，所以载流子(电荷)的寿命增加。因此，太阳能电池10a的效率提高。
尽管结合目前被认为是实用的示例实施方式描述了本发明，但应当理解的是，本发明不限于公开的实施方式，而是相反，旨在覆盖在所附权利要求的精神和范围内包括的各种修改和等效结构。

Claims (21)

1.一种形成太阳能电池的杂质区的方法，该方法包括以下步骤：
在第一导电类型的基板上形成包含杂质的杂质层；以及
通过在所述杂质层上照射激光束，使得所述杂质扩散到所述基板中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成杂质层的步骤通过使用丝网印刷方法来形成所述杂质层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成杂质层的步骤通过使用溅射方法、喷墨方法、旋涂方法或喷射方法来形成所述杂质层。
4.一种制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：
在第一导电类型的基板上形成杂质层，所述杂质层具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质；
通过加热具有所述杂质层的所述基板，使用所述杂质层在所述基板中形成具有第一杂质浓度的第一射极部分；
通过在所述杂质层的区域上照射激光束，使用所述杂质层在所述第一射极部分形成具有第二杂质浓度的第二射极部分，所述第二杂质浓度大于所述第一杂质浓度；以及
形成连接到所述第二射极部分的第一电极以及连接到所述基板的第二电极。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二射极部分的杂质掺杂深度不同于所述第一射极部分的杂质掺杂深度。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二射极部分为线型。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二射极部分为点型。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，形成杂质层的步骤通过使用丝网印刷方法来形成所述杂质层。
9.根据权利要求4所述的方法，其中，形成杂质层的步骤通过使用溅射方法、喷墨方法、旋涂方法或喷射方法来形成所述杂质层。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述基板的整个表面上形成所述杂质层。
11.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述基板的一部分上形成所述杂质层。
12.根据权利要求4所述的方法，该方法还包括以下步骤：在形成所述第二射极部分之后，去除所述杂质层。
13.一种制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：
在第一导电类型的基板上形成第一杂质层和第二杂质层，所述第一杂质层包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质，并且所述第二杂质层包含所述第一导电类型的杂质；
通过加热所述基板，在所述基板的形成有所述第一杂质层的部分中形成第一杂质部分，在所述基板的形成有所述第二杂质层的部分中形成第二杂质部分；
通过在所述第一杂质层的一部分上照射激光束，在所述第一杂质部分形成第一高掺杂部分，该第一高掺杂部分的杂质浓度高于所述第一杂质部分的杂质浓度，并且，通过在所述第二杂质层的一部分上照射激光束，在所述第二杂质部分形成第二高掺杂部分，该第二高掺杂部分的杂质浓度高于所述第二杂质部分的杂质浓度；以及
形成连接到所述第一高掺杂部分的第一电极以及连接到所述第二高掺杂部分的第二电极。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，同时形成所述第一杂质部分和所述第二杂质部分。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，同时形成所述第一高掺杂部分和所述第二高掺杂部分。
16.一种制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：
在第一导电类型的基板中形成杂质部分，所述杂质部分具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型；
在所述杂质部分的一部分上形成包含所述第二导电类型的杂质的杂质层；
通过将所述第二导电类型的杂质注入到所述杂质部分的区域中，通过在所述杂质层上照射激光束，形成高掺杂部分；以及
形成连接到所述高掺杂部分的第一电极以及连接到所述基板的第二电极。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，形成杂质层的步骤通过使用丝网印刷方法来形成所述杂质层。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，形成杂质层的步骤通过使用溅射方法、喷墨方法、旋涂方法或喷射方法来形成所述杂质层。
19.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
第一导电类型的基板；
位于所述基板中并包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质的第一射极部分；
位于所述第一射极部分并包含所述第二导电类型的杂质的第二射极部分，所述第二射极部分的杂质浓度高于所述第一射极部分的杂质浓度；
连接到所述第二射极部分的第一电极；以及
连接到所述基板的第二电极，
其中，所述第二射极部分的厚度等于或小于所述第一射极部分的厚度。
20.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
第一导电类型的基板；
位于所述基板中并包含所述第一导电类型的杂质的第一背面场部分；
位于第一背面场层并包含所述第一导电类型的杂质的第二背面场部分，所述第二背面场部分的杂质浓度高于所述第一背面场部分的杂质浓度；
位于所述基板中并包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质的射极区；
连接到所述射极区的第一电极；以及
连接到所述第二背面场部分的第二电极。
21.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
第一导电类型的基板；
位于所述基板中并包含所述第一导电类型的杂质的第一背面场部分；
位于所述第一背面场部分并包含所述第一导电类型的杂质的第二背面场部分，所述第二背面场部分的杂质浓度高于所述第一背面场部分的杂质浓度；
位于所述基板中并具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的第一射极层；
位于所述第一射极层并包含所述第二导电类型的杂质的第二射极部分，所述第二射极部分的杂质浓度高于所述第一射极部分的杂质浓度；
连接到所述第二射极部分的第一电极；以及
连接到所述第二背面场部分的第二电极。
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