TW201327897A - 光伏單元的背點接觸製程 - Google Patents
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Abstract
本發明的實施例大致關於在基板上執行背點接觸製程的方法，本發明的實施例明確地關於在太陽能電池基板上執行背點接觸製程的方法。方法大致包括配置基板於基板支撐件上，基板支撐件在沉積鈍化層於基板的背面上的過程中作為遮罩。引導製程氣體至基板的背面與基板支撐件之間的區域，以在基板的背面上沉積鈍化層。沉積之鈍化層具有通過其間之開口以促進基板與後續形成於鈍化層上之金屬層的電接觸。不需要鈍化層的分隔圖案化與蝕刻製程而形成鈍化層。
Description
本發明的實施例大致關於在太陽能電池的背面上形成鈍化層的方法與設備。
太陽能電池效率由耗損機制的組合所降低，耗損機制包括電池的正面處的復合、電池體中的復合與電池的背面處的復合。為了改善太陽能電池效率，可藉由製程與材料改良的組合來降低正面與體復合，製程與材料改良諸如選擇性射極與高壽命矽。在執行上述改良時，背面處的復合變成主要的耗損機制。
一種用於降低背面復合的建議方案是背點接觸製程，其中將介電鈍化層配置於太陽能電池的背面上，接著將接觸金屬配置於介電鈍化層上。介電鈍化層具有通過其間的開口集合，以允許太陽能電池與配置於介電鈍化層上之金屬之間的電接觸。背點接觸製程大致包括在太陽能電池的背面上形成介電鈍化層、圖案化且蝕刻開口通過鈍化層、並接著沉積金屬於介電鈍化層上。在改善太陽能電池的效率的同時，背點接觸製程對太陽能電池製造製程添加額外的製程步驟，特別是關於鈍化層的圖案化。鈍化層的圖案化需要適時
的遮罩對準與太陽能電池的後續蝕刻與清洗。背點接觸製程的額外製程步驟提高製造太陽能電池的成本並減緩生產產量，因而提高太陽能電池每千瓦小時的成本。
因此，有在太陽能電池上執行背點接觸製程的改良方法與設備的需求。
本發明的實施例大致關於在基板上執行背點接觸製程的方法與設備，本發明的實施例明確地關於在太陽能電池基板上執行背點接觸製程的方法與設備。方法大致包括配置基板於腔室中之基板支撐件上。基板支撐件具有柱，柱接觸基板並在沉積鈍化層於基板的背面上之過程中作為遮罩。引導製程氣體至基板的背面與基板支撐件之間的區域，以在基板的背面上沉積鈍化層。沉積之鈍化層具有通過其間之開口，開口對應於支撐柱的位置。開口促進基板與後續形成於鈍化層上之金屬層之間的電接觸。不需要鈍化層的分隔圖案化與蝕刻製程而形成鈍化層，以因為由基板支撐件執行之遮罩作用形成通過鈍化層的開口。
方法亦可大致包括配置基板於腔室中且位於基板支撐件上，基板支撐件具有複數個通過其間的孔。孔控制製程氣體至基板的背面的流動，因此促進基板的背面上之鈍化層的形成。由於孔的位置與通過孔的氣流，沉積於基板的背面上之鈍化層具有厚度相對大的區域與厚度相對小的區域。接著將鈍化層暴露至蝕刻劑以自厚度相對小的區域移除鈍化材料好形成通過鈍化層的開口。因此，不需鈍化層的圖案化與
蝕刻而形成具有開口通過其間的鈍化層。接著可將導電材料配置於鈍化層上。
設備大致包括基板支撐件，基板支撐件設以影響基
板支撐件上支撐之基板的背面上之材料的沉積。基板支撐件可包括複數個支撐柱，支撐柱接觸支撐柱上支撐之基板的背面，以在執行於基板的背面上之沉積製程過程中遮罩材料的沉積。或者，基板支撐件可包括複數個氣體阻擋特徵與複數個通過基板支撐件之孔，以影響製程氣體至基板的背面的流動。氣體阻擋特徵與孔促進在基板的背面上具有變化厚度的鈍化層之形成。
在一個實施例中，在基板上形成鈍化層的方法包括
配置基板於基板支撐件上。基板支撐件包括支撐柱，支撐柱具有接觸基板之背面的終端。接著將基板的背面暴露至製程氣體，以在基板的背面上沉積鈍化層。支撐柱的終端在某些位置中遮罩鈍化層的沉積，以界定通過鈍化層的開口。接著自基板支撐件移除基板並將導電材料沉積於基板的背面上。
導電材料被沉積於鈍化層上且在通過鈍化層之開口所界定的基板區域處接觸基板。
在另一個實施例中，在基板上形成鈍化層的方法包
括配置基板於基板支撐件上。基板支撐件包括複數個支撐柱，支撐柱可經定位以在基板的周邊附近接觸基板的背面；與複數個氣體阻擋特徵，氣體阻擋特徵用以阻擋或降低製程氣體至基板的期望區域的流動。基板支撐件亦包括配置於複數個氣體阻擋特徵之間的複數個孔。將基板暴露至製程氣體
以沉積鈍化層於基板的背面上。將基板暴露至製程氣體的步驟包括流動製程氣體通過基板支撐件的孔並與基板接觸。基板支撐件的氣體阻擋特徵與孔經定位以形成具有第一厚度之區域與第二厚度之區域的鈍化層，第二厚度小於第一厚度。接著將鈍化層暴露至蝕刻劑以均勻地降低鈍化層的厚度。
100、324、500‧‧‧腔室
102、202、326、502‧‧‧基板支撐件
104、504、804‧‧‧基板
106、206、506‧‧‧支撐柱
107‧‧‧氣體環
108、508‧‧‧終端
110‧‧‧製程氣體入口
112‧‧‧排氣口
114、514、814‧‧‧鈍化層
116、516‧‧‧線
205、320、520、720‧‧‧開口
328‧‧‧靶材材料
430、730、830‧‧‧導電材料
510‧‧‧氣體入口
540‧‧‧氣體阻擋特徵
544、649‧‧‧孔
545‧‧‧氣體供應管線
548、550‧‧‧區域
752‧‧‧位置
860‧‧‧太陽能電池
862‧‧‧p型射極區
864‧‧‧紋理表面
866‧‧‧抗反射塗層
868‧‧‧n型射極層
870‧‧‧正面
為了詳細理解本發明上述之特徵結構，可參照某些描繪於附圖中的實施例來理解簡短概述於【發明內容】中的本發明的更明確描述。然而，需注意附圖僅描繪本發明之典型實施例而因此附圖不被視為本發明之範圍的限制因素，因為本發明可允許其他等效實施例。
第1A-1B圖是根據本發明的一個實施例之腔室與基板在鈍化層形成製程過程的示意性剖視圖。
第2圖是根據本發明的一個實施例之基板支撐件的俯視透視圖。
第3圖是配置於製程腔室中且基板上有鈍化層之基板的示意性剖視圖。
第4圖是基板上有鈍化層與導電材料之基板的示意性剖視圖。
第5A-5B圖是根據本發明的另一個實施例之腔室與基板在鈍化層形成製程過程的示意性剖視圖。
第6圖是第5A圖與第5B圖中所示之基板支撐件的俯視透視圖。
第7A-7C圖是根據本發明的一個實施例之基板在導
電材料形成製程過程的示意性剖視圖。
第8圖是利用根據本發明的一個實施例之背點接觸製程形成之太陽能電池的示意性剖視圖。
第9圖是描繪太陽能電池效率相對於具有多種尺寸之接觸開口的太陽能電池之開口間距的圖式。
為了促進理解，已經盡可能應用相同的元件符號來標示圖式中共有的相同元件。預期一個實施例揭露的元件可有利地用於其他實施例而不需特別詳述。
本發明的實施例大致關於在基板上執行背點接觸製程的方法與設備，本發明的實施例明確地關於在太陽能電池基板上執行背點接觸製程的方法與設備。方法大致包括配置基板於腔室中之基板支撐件上。基板支撐件具有柱，柱接觸基板並在沉積鈍化層於基板的背面上之過程中作為遮罩。引導製程氣體至基板的背面與基板支撐件之間的區域，以在基板的背面上沉積鈍化層。沉積之鈍化層具有通過其間之開口，開口對應於支撐柱的位置。開口促進基板與後續形成於鈍化層上之金屬層之間的電接觸。不需要鈍化層的分隔圖案化與蝕刻製程而形成鈍化層，以因為由基板支撐件執行之遮罩作用形成通過鈍化層的開口。
方法亦可大致包括配置基板於腔室中且位於基板支撐件上，基板支撐件具有複數個通過其間的孔。孔控制製程氣體至基板的背面的流動，因此促進基板的背面上之鈍化層的形成。由於孔的位置與通過孔的氣流，沉積於基板的背面
上之鈍化層具有厚度相對大的區域與厚度相對小的區域。接著將鈍化層暴露至蝕刻劑以自厚度相對小的區域移除鈍化材料好形成通過鈍化層的開口。因此，不需鈍化層的圖案化與蝕刻而形成具有開口通過其間的鈍化層。接著可將導電材料配置於鈍化層上。
設備大致包括基板支撐件，基板支撐件設以影響基
板支撐件上支撐之基板的背面上之材料的沉積。基板支撐件可包括複數個支撐柱，支撐柱接觸支撐柱上支撐之基板的背面，以在執行於基板的背面上之沉積製程過程中遮罩材料的沉積。或者，基板支撐件可包括複數個氣體阻擋特徵與複數個通過基板支撐件之孔，以影響製程氣體至基板的背面的流動。氣體阻擋特徵與孔促進在基板的背面上具有變化厚度的鈍化層之形成。
本發明的實施例可被執行於原子層沉積腔室(ALD)
或化學氣相沉積(CVD)腔室中，上述腔室諸如自Applied Materials,Inc.(Santa Clara,California)取得的那些腔室。預期來自其他製造商之腔室亦可用來執行本發明的實施例。
第1A-1B圖是根據本發明的一個實施例之腔室100
與基板104在鈍化層形成製程過程的示意性剖視圖。將基板104(例如，用於太陽能電池之形成的結晶矽基板)配置於腔室100(諸如，ALD或CVD腔室)中。腔室100具有基板支撐件102配置於腔室100中。自碳化矽形成基板支撐件102，且基板支撐件102可視情況包括在基板支撐件102上之石墨塗層。
基板支撐件102包括複數個支撐柱106，支撐柱106
適以在支撐柱106的終端108上支撐基板104。支撐柱106具有帶有圓柱形尖端之錐狀基部；然而，可預期支撐柱106有其他形狀。終端108適以在製程(例如，沉積製程)過程中接觸基板104的背面(例如，太陽能電池的非光線接收表面)。終端108在執行於基板104上之沉積製程過程中同時作為遮罩特徵與支撐結構兩者。支撐柱106的尺寸與間距可經選擇以提供適當的支撐給基板104，並促進在沉積製程過程中於基板104的背面上形成期望圖案。雖然為了清楚而僅圖示兩個支撐柱106，但可預期基板支撐件102可包括數百或數千個支撐柱106。在一個實施例中，預期基板支撐件102可包括約1000個支撐柱106，這1000個支撐柱106具有約0.5毫米的高度、直徑約200微米的圓柱形尖端以及彼此之間約1500微米的間距。
製程氣體入口110配置於基板支撐件102的橫向外
側，且製程氣體入口110適以引導一個或多個製程氣體(例如，前驅物氣體)沿著線116(圖示於第1B圖中)水平地橫跨基板104的背面以在基板104的背面上沉積材料。透過排氣口112將製程氣體排出，排氣口112配置於遠離製程氣體入口110之腔室100的相對側上。周邊地環繞腔室100的內表面來配置氣體環107。氣體環107具有位於中心且通過其間之開口以容納基板104。氣體環避免或降低製程氣體進入腔室100的上部且非期望地在腔室100的上部中沉積材料。雖然用詞彙「環」來描述氣體環107，但可理解氣體環並不需具有環狀形狀。除了氣體環107以外或用來取代氣體環107，可提高腔
室100的上部中的壓力(例如，藉由向腔室100的上部提供惰性氣體)以產生壓力梯度，好將製程氣體容納於腔室100的下部中。
第1B圖描繪在基板104的背面上沉積鈍化層114(例
如，氮化矽層)過程中之基板104。在沉積鈍化層114過程中，透過製程氣體入口110引導製程氣體進入腔室100。製程氣體是用於形成鈍化層114的前驅物氣體，且製程氣體可包括一個或多個矽烷、其他含矽化合物、氨、其他含氮化合物、含氧化合物與還原氣體(例如，氫)。在化學氣相沉積或原子層沉積製程過程中熱分解或還原製程氣體，以在基板104的背面上沉積鈍化層114。可透過藉由電阻式加熱元件來加熱基板支撐件102或藉由例如燈來加熱基板104來促進製程氣體的熱分解。雖然描繪製程氣體透過單一製程氣體入口110進入腔室100，但可預期製程氣體可透過多個製程氣體入口110進入或可流動通過獨立的氣體管線至製程氣體入口110，以降低製程氣體反應發生在非期望的位置。
可在基板104的背面上沉積厚度約5奈米至約300
奈米的鈍化層。製程氣體平行於基板104的背面在層流中流動。與垂直於基板104的底表面流動製程氣體相比，製程氣體的平行流動降低非期望地沉積於支撐柱106上的材料數量。製程氣體的平行流動降低重新自基板104的背面引導之製程氣體數量(在垂直流動至基板104時更常發生)，並因此降低支撐柱106上的非期望沉積。因此，製程氣體的平行流動延長清潔之間的時間因而降低腔室停工時間。隨後透過排氣
口112自腔室100移除未反應的製程氣體或製程氣體副產物。
在沉積鈍化層114過程中，基板支撐件102的終端
108作為基板104的支撐件與沉積鈍化層114過程中的沉積遮罩兩者。因此，形成之鈍化層114在鈍化層114中具有開口320(圖示於第3圖中)。由於開口320在形成鈍化層114過程中被形成通過鈍化層114，不需鈍化層114的分隔且後續圖案化蝕刻來形成開口320。後續的圖案化與蝕刻步驟之排除藉由降低製程步驟改善製程產量，並藉由排除消耗品(諸如，蝕刻劑與清洗溶液)降低生產成本。預期開口320的尺寸可因為製程而稍微改變。
在另一個實施例中，預期可在垂直方向中(而非與基
板104的背面平行之方向中)提供製程氣體至基板104的背面。在上述實施例中，氣體入口噴嘴可被配置於支撐柱106之間，且適以引導氣體垂直地至基板104的背面。當以此方式引導製程氣體至基板104時，預期可能比平行基板104的背面流動製程氣體需要更常的基板支撐件102之清洗。
在另一個實施例中，預期可在基板104的背面上沉
積多個鈍化層，而非僅僅單一鈍化層114。舉例而言，氮化矽層與氧化矽層可被堆疊於基板104的背面上。在上述實施例中，預期基板支撐件102可作為氮化矽層與氧化矽層兩者之沉積的遮罩。亦預期可在不同的腔室中沉積各個鈍化層，且可在基板104配置於基板支撐件102上時自第一腔室傳送基板104至第二腔室。在利用多個鈍化層的替代實施例中，預期第一鈍化層可被毯覆沉積於基板104的整個背面上。接著
可利用上述之基板支撐件102將第二鈍化層沉積於第一鈍化層上，第二鈍化層具有通過其間之開口320。隨後，可在利用第二鈍化層作為遮罩的同時，透過第二鈍化層的開口320選擇性蝕刻第一鈍化層。
第2圖是根據本發明的一個實施例之基板支撐件202的俯視透視圖。除了基板支撐件202包括額外的支撐柱106以外，基板支撐件202相似於基板支撐件102。在基板的背面上形成鈍化層時，基板支撐件202可被用來支撐基板(未圖示)於複數個支撐柱106的終端108上。基板支撐件202包括28個支撐柱106於基板支撐件202之上表面上。然而，預期更多或更少支撐柱可位於基板支撐件202之上表面上，以促進形成具有通過鈍化層之期望數目開口的鈍化層，如參照第9圖進一步所述。基板支撐件202的上表面是平滑的或經研磨以降低上表面上材料之非期望沉積與來自上表面之材料剝落。
基板支撐件202亦包括複數個開口205以容納升舉銷(未圖示)。升舉銷被配置通過開口205且由配置於基板支撐件202下方之致動器所接合。藉由致動器之升舉銷的致動提高且降低支撐於升舉銷上之基板離開或朝向複數個支撐柱106，以促進配置基板於支撐柱106上。在升舉銷位於升高位置中時，機器人配置基板於升舉銷上，升舉銷接著降低以配置基板於支撐柱106上。可在反向製程中自基板支撐件202移除基板。
第2圖描繪基板支撐件202的一個實施例；然而，
亦可預期有其他實施例。在另一個實施例中，預期基板支撐件202可具有圓形形狀且可適以支撐圓形基板(例如，矽晶圓)於基板支撐件202上。在又另一實施例中，預期基板支撐件202可缺少支撐柱106。反之，基板支撐件202可包括另一結構(諸如，升高線、格狀圖案或蛋箱(egg-crate)圖案以支撐基板於基板支撐件202上。在上述實施例中，基板支撐件202可被用來沉積具有通過鈍化層中且對應個別圖案之開口的鈍化層。在另一個實施例中，預期基板支撐件202亦可作為載體，並可帶有配置於基板支撐件202上之基板在製程腔室之間傳送。
第3圖描繪在基板104上形成鈍化層114後配置於
腔室324中之基板104。在配置基板104於腔室324(例如，物理氣相沉積(PVD)腔室)中之前，藉由機器人(未圖示)自腔室100移除基板104，機器人具有由升舉銷所適應之末端效應器。機器人自升舉銷升起基板104並自腔室100移除基板104。接著將基板104配置於腔室324中。腔室324包括基板支撐件326，透過用來自腔室100移除基板104之機器人將基板104配置於基板支撐件326上。以將鈍化層114指向即將濺射至基板104上之靶材材料328的方式來配置基板104。功率源(未圖示)(諸如，RF或DC功率源)耦接至腔室324，以促進濺射靶材材料328至基板104上。在另一個實施例中，預期第3圖中所示之腔室324可為CVD腔室、電鍍腔室或網印設備，而非PVD腔室。
第4圖是具有鈍化層114與導電材料430配置於基
板104上之基板104的剖視圖。舉例而言，藉由濺射、CVD、電鍍或網印將導電材料430形成於腔室(例如，第3圖中所繪之腔室324)中之基板104上。導電材料430被配置於鈍化層114上且位於開口320中以電接觸基板104。導電材料430是金屬(諸如，銀或鋁)且在組裝成光伏模組時作為電連接基板104至匯電條或其他電流收集組件的接觸結構。因此，第4圖中所繪之基板104包括與基板104電接觸之導電材料430以及基板104之背面上的鈍化層114，且在沉積導電材料430之前不需鈍化層114的多餘圖案化與蝕刻製程步驟便可形成。
第5A-5B圖是根據本發明的另一個實施例之腔室
500與基板504在鈍化層形成製程過程之示意性剖視圖。第5A圖描繪配置於腔室500(諸如，ALD或CVD腔室)中之基板504(例如，用於形成太陽能電池之結晶矽基板)。腔室500具有基板支撐件502配置於腔室500中。基板支撐件502包括支撐柱506，支撐柱506適以支撐基板504於支撐柱506的終端508上。終端508適以在製程(例如，沉積製程)過程中接觸基板504的背面(例如，非光線接收表面)。支撐柱506被配置於基板支撐件502的外邊緣上且適以接觸沿著基板504的外周邊的位置以支撐基板504。雖然第5A圖中僅圖示兩個支撐柱506，預期可利用任何數目的支撐柱506來支撐基板504。
基板支撐件502亦包括氣體阻擋特徵540，氣體阻
擋特徵540配置於支撐柱506的橫向內側且位於氣體入口510(例如，擴散板)上。在第5A圖中所示之實施例中，氣體入口510藉由支撐柱506耦接至基板支撐件502。氣體阻擋特
徵540降低基板504的背面之選定位置附近的製程氣體之流動，以降低基板上在氣體阻擋特徵附近區域之鈍化材料的沉積。複數個孔544被配置於基板支撐件502的氣體阻擋特徵540之間，以允許製程氣體流動通過孔544以接觸基板504。如參照第5B圖與第9圖更詳細之描述所述，可調整孔544的尺寸與間距以達成期望數量的氣流通過孔544。在第6圖中圖示基板支撐件502的俯視透視圖以進一步描繪基板支撐件502。將相似於氣體環107的氣體環507配置圍繞基板支撐件502的周邊，以容納製程氣體於腔室500的下部。
第5B圖描繪在形成鈍化層514於基板504的背面過
程中之基板504。藉由透過氣體入口510流動製程氣體沿著線516進入腔室500來形成鈍化層514。氣體入口510適以自氣體供應管線545接收製程氣體並輸送製程氣體至基板504的背面。製程氣體透過氣體入口510流入腔室500並接著流過孔544朝向基板504的背面。製程氣體反應或熱分解以沉積鈍化層於基板504上。可透過藉由電阻式加熱元件加熱基板支撐件502或藉由例如燈來加熱基板504，來促進製程氣體的熱分解。
氣體阻擋特徵540經配置以降低在沉積厚度降低之
期望區域附近之製程氣體的流動以形成區域548。區域550位於區域548附近且區域550的厚度大於區域548的厚度(例如，約大兩倍)。具有相對較小厚度的區域548對應於後續形成之開口520(圖示於第7B圖中)。藉由氣體阻擋特徵540促進區域548之形成，氣體阻擋特徵540降低期望區域(例如，
區域548)中接觸基板504的背面之製程氣體的數量。同樣地，藉由配置孔544來促進具有相對大厚度之區域550的形成，孔544允許製程氣體至基板504的背面之期望區域的提高流動。因此，具有相對小厚度之區域548的位置與具有相對大厚度之區域550的位置取決於孔544與氣體阻擋特徵540的位置。
第6圖是第5A圖與第5B圖中所示之基板支撐件
502的俯視透視圖。基板支撐件502包括由氣體阻擋特徵540所圍繞之孔544。在第6圖所示之實施例中，材料板具有孔544形成通過其間，且圍繞孔544之板的其餘材料作為氣體阻擋特徵540。四個支撐柱506圍繞基板支撐件502之周邊且間隔90度增量以支撐基板於支撐柱506上。預期可調整孔544的尺寸、間距與密度以如所期望般影響基板504上之材料的沉積。因此，可藉由改變孔544的位置與數量來控制形成於基板上通過鈍化層之接觸位置的尺寸、密度與數目。一般而言，氣體阻擋特徵540將包括比圖示多的多個孔544。為了清晰而圖示減少數目的孔544。在第6圖中所示之實施例中，基板支撐件502適以形成具有九個厚度相對小之區域的鈍化層。然而，預期取決於基板尺寸、產生之電流數量或其他製程規格而形成更多或更少沉積厚度相對小之區域。在一個實施例中，預期基板支撐件502可包含足夠數量的孔544與氣體阻擋特徵540，以形成具有約1000個開口之鈍化層514，1000個開口通過鈍化層514且各個開口具有約300微米的直徑。
如第6圖中所示，氣體入口510包括具有複數個孔
649之平板，複數個孔649形成於平板中以允許製程氣體流動通過複數個孔649。在替代實施例中，預期可在氣體入口510周圍配置壁或框架(未圖示)且壁或框架耦接至孔544形成通過之平板，藉此容納製程氣體於其中以降低腔室中之腔室部件上之非期望材料沉積。在又另一個實施例中，預期基板支撐件502可具有圓形周邊(而非正方形或矩形周邊)，並因此可適當地適以處理圓形基板(例如，矽晶圓)。在又另一個實施例中，預期孔544可經配置以形成線性或格狀開口通過鈍化層514。在另一個實施例中，預期基板支撐件502亦可作為載體，並可帶有配置於基板支撐件502上之基板在製程腔室之間傳送。
第7A-7C圖是根據本發明的一個實施例在形成導電
材料於基板504上過程之基板504的示意性剖視圖。第7A圖描繪具有鈍化層514形成於基板504上之基板504。可在腔室(諸如，第5A圖與第5B圖中所示之腔室500)中形成鈍化層514。除了位置752以外，鈍化層514大致覆蓋基板504的整個背面，位置752是基板支撐件502的支撐柱506(圖示於第5A圖與第5B圖中)在沉積鈍化層514過程中接觸基板504的位置。
第7B圖描繪在暴露鈍化層514至蝕刻劑後之基板
504，蝕刻劑例如濕蝕刻劑(諸如，氫氧化鉀(KOH)或磷酸)。預期亦可應用乾蝕刻。暴露鈍化層514至蝕刻劑均勻地移除鈍化層514的一部分(例如，移除均勻厚度的材料)。舉例而
言，可移除鈍化層514約25%至約50%的厚度。如第7B圖中所示，已經將基板504暴露至蝕刻劑達足夠時間週期以移除鈍化層514位於區域548處的鈍化材料。自區域548移除鈍化材料造成開口720之形成，開口720通過鈍化層514暴露基板504的背面。由於鈍化層514是由蝕刻劑所均勻地蝕刻，亦自提高沉積區域550移除鈍化材料。大致期望在蝕刻後於提高沉積區域550中留下足夠的鈍化材料以足夠地鈍化基板504。在蝕刻鈍化層514之後，可施加導電材料730至基板504的背面，導電材料730覆蓋鈍化層514且與基板504電接觸以促進自基板504移除電流。
第7C圖描繪在蝕刻鈍化層514且在鈍化層514上沉
積導電材料730之後的基板504。利用腔室(例如，第3圖中所示之腔室324)沉積導電材料730。導電材料730被沉積於鈍化層514上且於開口720中，以促進基板504與光伏陣列(未圖示)中之電流收集格架或匯電條之間的電接觸。由於自區域548移除鈍化材料，導電材料730在開口720中接觸基板504的背面，且由於藉由支撐柱506(圖示於第5A圖與第5B圖中)在沉積鈍化層514過程中遮罩基板504，導電材料730在位置752處接觸基板504的背面。因此，第7C圖中所示之基板504包括不需鈍化層514的分隔圖案化與蝕刻製程而形成之導電材料730與鈍化層514。雖然鈍化層514經蝕刻，但蝕刻製程是不需要遮罩對準或沉積遮罩材料於基板504上之毯覆蝕刻。由於遮罩對準或沉積遮罩材料非為必需的，相較於需要鈍化層514的分隔遮罩與蝕刻製程之製程而言，可降低在基
板504上形成元件之製程步驟的數目，並可提高製程產量。
第7A圖與第7B圖描繪形成鈍化層514的一個實施
例，鈍化層514具有通過鈍化層514之開口720；然而，亦可預期有其他實施例。在另一個實施例中，預期可在基板504上沉積鈍化層514至均勻厚度。在上述實施例中，鈍化層514的組成在鈍化層514的不同位置處有所變化以促進在鈍化層514之期望位置處的選擇性蝕刻。可利用基板支撐件502的孔與氣體阻擋特徵540輸送期望製程氣體至基板504的預定區域來控制鈍化層514的組成。舉例而言，在沉積氮化矽層時，預期含氮前驅物可在基板504的一個區域附近具有比起基板504的其他區域較高的流動速率，藉此沉積在某些區域中具有較高氮濃度的膜。取決於應用之蝕刻劑，具有相對較高之氮濃度的區域比起具有相對較低之氮濃度的區域而言更緩慢地被蝕刻，藉此促進在期望位置處的選擇性蝕刻與移除沉積之材料。藉由控制輸送至基板504之區域的製程氣體，可控制鈍化層514的組成，因此促進選擇性蝕刻鈍化層以形成通過鈍化層之開口720。
第8圖是利用根據本發明的一個實施例之背點接觸
製程形成之太陽能電池860的示意剖視圖。太陽能電池860包括基板804(例如，p型矽基板)，基板804具有鈍化層814與導電材料830配置於基板804的背面上。基板804相似於或可相同於基板104與504。鈍化層814相似於上述之鈍化層114與514，且可用與鈍化層114與514相同之方式來形成鈍化層814。導電材料830電接觸基板804的背面上之p型射極
區862。p型射極區862是基板804的背面上促進基板804與導電材料830之間的電連接之摻雜區。藉由暴露基板至p型摻雜劑(例如，硼)來形成p型射極區862。
太陽能電池860亦包括太陽能電池860的光接收表
面(例如，正面)上之紋理表面864。紋理表面864降低自太陽能電池860的光接收表面反射的入射光線數量以提高太陽能電池860的效率。紋理表面864亦包括抗反射塗層(ARC)866以進一步降低入射光線的反射。n型射極層868被設置在基板804的上表面上且鄰近ARC 866。n型射極層868電接觸正面接點870，正面接點870促進自太陽能電池860抽出電流。
第9圖是描繪太陽能電池效率相對於太陽能電池之
開口間距(例如，開口的中心至中心間距)的圖式，太陽能電池具有不同尺寸開口通過太陽能電池的背面上之鈍化層。鈍化層具有更多或更大的開口通過鈍化層，以允許更多導電材料透過開口接觸基板。導電材料接觸基板之表面積的提高促進電流之電傳導的提高。然而，開口之數量或尺寸的提高降低基板之背面上的鈍化材料之數量，這會提高基板之背面處的復合。因此，通過鈍化層之開口的數量、尺寸與間距會以負面與正面兩者方式影響太陽能電池的效率。第9圖描繪開口間距對不同尺寸開口的影響。第9圖圖示針對五個鈍化層之電池效率，五個鈍化層具有不同尺寸開口通過鈍化層：20微米(μm)、50 μm、100 μm、500 μm與600 μm。如第9圖中所示，無論開口尺寸為何，開口之間的間距與開口之尺寸可經調整以最大化太陽能電池的效率。在第9圖中所描繪
的實施例中，最大太陽能電池效率是約21%。因此，針對各個選定之間距與開口尺寸而言，可取得最佳太陽能電池效率。
本發明的優點包括利用降低數目的製程操作來形成
太陽能電池的方法與設備。明確地說，可利用在基板之背面上沉積鈍化層後不需要鈍化層之分隔圖案化與蝕刻製程的背點接觸製程來形成太陽能電池。由於不需要額外的圖案化與蝕刻製程，這提高了製程產量。
雖然上文關於本發明的某些實施例，但可在不悖離本發明之基本範圍下設計出本發明之其他實施例與進一步實施例，且本發明之範圍由隨後之申請專利範圍所確定。
100‧‧‧腔室
102‧‧‧基板支撐件
104‧‧‧基板
106‧‧‧支撐柱
107‧‧‧氣體環
108‧‧‧終端
110‧‧‧製程氣體入口
112‧‧‧排氣口
114‧‧‧鈍化層
116‧‧‧線
Claims (20)
- 一種在一基板上形成一鈍化層的方法，包括：配置一基板於一基板支撐件上，該基板支撐件包括數個支撐柱，該數個支撐柱具有數個接觸該基板之一背面的終端；暴露該基板之背面至一製程氣體以在該基板之背面上沉積一鈍化層，其中該些支撐柱之終端遮罩該鈍化層之沉積以界定數個通過該鈍化層的開口；自該基板支撐件移除該基板；及在該基板之背面上沉積一導電材料，該導電材料覆蓋該鈍化層並在由該些通過該鈍化層之開口所界定之該基板的數個區域處接觸該基板。
- 如請求項1之方法，其中暴露該基板之背面至該製程氣體的步驟包括平行於該基板之背面流動該製程氣體。
- 如請求項1之方法，其中暴露該基板之背面至該製程氣體的步驟包括垂直於該基板之背面流動該製程氣體。
- 如請求項1之方法，其中該鈍化層是藉由原子層沉積或化學氣相沉積所加以沉積。
- 如請求項1之方法，其中該鈍化層包括氮化矽。
- 如請求項5之方法，其中該鈍化層被沉積至一約5奈米至約300奈米的厚度。
- 如請求項6之方法，其中該鈍化層是藉由原子層沉積或化學氣相沉積所加以沉積。
- 一種在一基板上形成一鈍化層的方法，包括：配置一基板於一基板支撐件上，該基板支撐件包括：複數個支撐柱，該些支撐柱在該基板之周邊附近接觸該基板之一背面；複數個氣體阻擋特徵；及複數個孔，該複數個孔配置於該複數個氣體阻擋特徵之間；暴露該基板至一製程氣體以在該基板之背面上沉積一鈍化層，該暴露步驟包括流動一製程氣體通過該基板支撐件之孔並接觸該基板，其中該基板支撐件之氣體阻擋特徵與孔經配置以形成該鈍化層，該鈍化層具有數個一第一厚度的區域與數個一第二厚度的區域，該第二厚度小於該第一厚度；及暴露該鈍化層至一蝕刻劑以均勻地降低該鈍化層的厚度。
- 如請求項8之方法，其中暴露該基板的步驟包括沉積一鈍化層覆蓋該基板的整個背面，除了數個接觸該基板支撐件之支撐柱的位置以外。
- 如請求項8之方法，其中暴露該鈍化層至一蝕刻劑的步驟包括移除該鈍化層的一足夠數量以在該些減少沉積區域處暴露該基板之背面。
- 如請求項10之方法，更包括沉積一導電材料覆蓋該鈍化層。
- 如請求項11之方法，其中該蝕刻劑是一濕蝕刻劑。
- 如請求項12之方法，其中該蝕刻劑是氫氧化鉀。
- 如請求項8之方法，其中該鈍化層是藉由化學氣相沉積或原子層沉積所加以形成。
- 如請求項8之方法，其中在沉積該鈍化層時，實質垂直於該基板的底面流動該製程氣體。
- 如請求項8之方法，其中該蝕刻劑是一濕蝕刻劑。
- 如請求項16之方法，其中暴露該基板的步驟包括沉積一鈍化層覆蓋該基板的整個背面，除了數個接觸該基板支撐件之支撐柱的位置以外。
- 如請求項17之方法，其中該鈍化層是藉由化學氣相沉積或原子層沉積所加以形成。
- 如請求項18之方法，其中該鈍化層被沉積至一約100奈米至約300奈米的厚度。
- 如請求項19之方法，其中該鈍化層包括氮化矽。
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