[go: up one dir, main page]

TW201349547A - 具選擇性射極的太陽能電池製作方法 - Google Patents

具選擇性射極的太陽能電池製作方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201349547A
TW201349547A TW102100693A TW102100693A TW201349547A TW 201349547 A TW201349547 A TW 201349547A TW 102100693 A TW102100693 A TW 102100693A TW 102100693 A TW102100693 A TW 102100693A TW 201349547 A TW201349547 A TW 201349547A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
laser
semiconductor substrate
dopant
layer
region
Prior art date
Application number
TW102100693A
Other languages
English (en)
Inventor
Jenny Lam
Rob Steeman
Original Assignee
Rec Cells Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rec Cells Pte Ltd filed Critical Rec Cells Pte Ltd
Publication of TW201349547A publication Critical patent/TW201349547A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/93Interconnections
    • H10F77/933Interconnections for devices having potential barriers
    • H10F77/935Interconnections for devices having potential barriers for photovoltaic devices or modules
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/14Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121The active layers comprising only Group IV materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/128Annealing
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10Semiconductor bodies
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10Semiconductor bodies
    • H10F77/12Active materials
    • H10F77/122Active materials comprising only Group IV materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20Electrodes
    • H10F77/206Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/95Circuit arrangements
    • H10F77/953Circuit arrangements for devices having potential barriers
    • H10F77/955Circuit arrangements for devices having potential barriers for photovoltaic devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

提出具有選擇性射極的太陽能電池製造方法。設置半導體基板(1)。具有與該基板(1)之基極摻雜劑型相反的射極摻雜劑型之一摻雜劑來源材料層(3)係形成在該基板(1)的表面中。藉由施加熱到該層(3),形成均質輕摻雜射極區(5)。在第一雷射步驟中,選擇性重摻雜射極區(11)係藉由施加雷射光(7)到接觸表面區(9)所形成。選用地,隨後去除該層(3),及將額外介電層(15)塗敷於該基板(1)的前側。在第二雷射步驟中,該層(3)或該層(15)係藉由施加雷射光(21)到該等接觸表面區(9)而局部去除,藉以局部露出該基板(1)的該表面。在該局部露出的接觸表面區(9)中,最後使用例如金屬電鍍技術來形成金屬接觸(23)。將兩種不同的雷射步驟一方面用於雷射摻雜以及另一方面用於雷射去除以形成該金屬遮罩能夠最佳化彼此獨立之該雷射步驟的每一個,藉以能夠改良該處理及最後的太陽能電池。

Description

具選擇性射極的太陽能電池製作方法
本發明係相關於具有選擇性射極的太陽能電池製作方法。
太陽能電池被用於使用光伏打作用將陽光轉換成電力。一般目的在於達成由低製造成本的需求所平衡之高轉換效率及高可靠性。
增加太陽能電池的轉換效率之一途徑在於設置具有所知的“選擇性射極”之太陽能電池。
通常,在太陽能電池中,半導體基板係設置有基極型的摻雜,及在此種半導體基板之表面中形成具有相反摻雜的射極層。
在均質摻雜射極中,由於例如低摻雜濃度可提高太陽能電池的光譜反應但是會導致射極金屬接觸的接觸電阻增加,而相反地高摻雜濃度降低接觸電阻但是使光譜反應劣化,所以必須進行有關摻雜濃度的權衡。
利用選擇性射極途徑,只有對應於金屬接觸毗連半導 體表面之接觸區的局部區域被重摻雜,藉以降低接觸電阻,而中間區域只被輕摻雜,藉以將這些區域中的光譜反應保持為高的。
US 6,429,037 B1之S.Wenham揭示製作太陽能電池的選擇性射極及金屬化之自校準方法。
U.Jaeger等人發表於2009年9月21-25日德國漢堡市的第24屆歐洲光伏打太陽能會議及展覽之「從磷矽酸玻璃藉由雷射摻雜之選擇性射極」揭示另一途徑。
本發明之目的在於提供另一具有選擇性射極的太陽能電池製造方法。尤其是,此種方法應能夠被精省且具有工業規模地實施。所製造的太陽能電池應具有高轉換效率和高長期可靠性二者。
此種目的與獨立項的主題吻合。在附屬項中定義有利的實施例。
根據本發明的態樣,提出太陽能電池製造方法。方法包含以下步驟,以指示的順序較佳:(a)設置摻雜有基極摻雜劑型之半導體基板;(b)將與基極摻雜劑型相反的射極摻雜劑型之一摻雜劑來源材料層形成在半導體基板的表面;(c)施加熱到摻雜劑來源材料層,藉以從摻雜劑來源材料層擴散摻雜劑到半導體基板的鄰近表面區,以形成均質輕摻雜射極區;(d)在第一雷射步驟中,局部施加雷射光到半導體基板表面的接觸表面區,藉以在半導 體表面的接觸表面區中額外產生電活性摻雜劑,以形成選擇性重摻雜射極區;(e)在第二雷射步驟中,局部施加雷射光到半導體基板表面的接觸區之至少一部分,藉以局部去除形成在半導體基板的表面之摻雜劑來源材料層和介電層的至少其中之一,藉以局部露出接觸表面區的半導體基板之表面,其中,在第二雷射步驟中,施加除了第一雷射步驟以外的其他雷射特性;以及(f)形成金屬接觸,其電接觸局部露出的接觸表面區之半導體基板的表面。
依據下面的想法和確認可看出所提出的矽太陽能電池之主旨。
儘管利用具有選擇性射極的太陽能電池之習知技術途徑,已顯現出高轉換效率,尤其是實驗製造規模,但是已觀察到在此種習知技術途徑中,在太陽能電池製造期間會出現困難,其會導致所製造的太陽能電池之縮短的長期可靠性或者增加的製造努力。
例如,在由Wenham所提出的上述習知技術途徑中,在製造太陽能電池的一側結構期間只使用單一雷射步驟。在此一雷射步驟中,與打開用以露出表面區之半導體基板的表面之介電層以便能夠隨後金屬化這些表面區中之那前側的步驟同時執行引進用以備製選擇性射極的重摻雜區之局部添加的摻雜劑。然而,儘管此種使用單一雷射步驟能夠自校準重摻雜區與欲待隨後塗敷之金屬接觸,但是現在已觀察到在此種處理途徑中,例如會出現藉由電鍍技術所備製之金屬接觸的黏附問題。
目前認為從此種黏附問題可看出一可能說明:由於只施加一單一雷射步驟,所以此種雷射步驟無法最適用於一方面選擇性雷射摻雜而另一方面局部去除介電層之兩目的。
此處所提出的方法因此施加雷射特性彼此不同之兩分開的雷射步驟,例如有關雷射光強度、雷射光頻率、雷射光聚焦、照射持續期間等等。在其中,第一雷射步驟係用於藉由雷射摻雜來產生選擇性射極之選擇性重摻雜射極區,而第二雷射步驟係用於局部去除先前沉積在半導體基板的頂部上之一層,以便藉以局部露出半導體基板的表面,使得隨後可將金屬接觸形成在此種露出的接觸表面區。
而且,目前認為例如在Wenham所提出的途徑中,典型上磷擴散來源被旋轉塗佈或噴塗於沉積在輕摻雜射極表面的頂部上之介電層的頂部上,而後使用雷射摻雜將摻雜劑引進下面的半導體基板。在此種雷射摻雜途徑中可看到來自介電層之除了摻雜劑種類的其他原子種類會結合在摻雜區中之風險,此種要素可能抑制欲待隨後藉由電鍍技術所備製之金屬接點的良好黏附性。
在此處所提出的方法中,因此建議使用例如不同的摻雜劑來源材料,諸如例如磷矽酸玻璃(PSG)等,作為摻雜劑來源材料。
而且,根據目前所提出的方法,使用分開的雷射步驟,在接觸表面區中局部去除覆蓋半導體基板的層,此種 第二雷射步驟特別適用,以便防止摻雜區中介電層的原子種類之任何結合。
在下文中,詳細說明所提出的太陽能電池製造方法之實施例的可能特徵及有優勢。
設置用於所提出的製造方法之半導體基板可以是任何種類的基板。例如,可使用矽晶圓或矽薄膜。矽可以是例如單晶或多晶的。半導體基板的基極摻雜可以是n型或p型。例如,可分別提供均質的磷或硼摻雜。
摻雜劑來源材料層可以是以均質分佈較佳之包括與基極摻雜劑型相反的型之摻雜劑的任何層。較佳的是,摻雜劑來源材料為磷矽酸玻璃(PSG)。可例如在升高溫度中在POCl3大氣中處理半導體基板之POCl3擴散步驟中形成此種PSG。PSG包含高含量的磷摻雜劑,其在施加熱到摻雜劑來源材料時會從此層擴散到半導體基板的鄰近表面。藉此,在此種基板表面備製形成均質輕摻雜射極區。
在產生此種均質摻雜射極區之後,在第一雷射步驟中藉由雷射摻雜備製選擇性重摻雜射極局部區。在其中,適當特性的雷射光被局部施加到摻雜劑來源材料層,以便例如從此種層局部額外引進摻雜劑到接觸表面區之半導體基板,在其中隨後形成金屬接觸。在此種雷射摻雜期間,所施加的雷射光之能量會足夠高到暫時液化摻雜劑來源材料層和半導體基板之表層的其中之一或二者較佳。藉此,可以高速率將額外摻雜劑結合到半導體基板表面的此種局部區內,藉以產生局部增加的摻雜劑濃度。另一選擇是,在 第一雷射步驟期間,藉由局部施加能量可活化已經事先引進到接觸表面區內但是已經電力不活躍之摻雜劑,使得能夠局部增加活性摻雜劑濃度。
在用於雷射摻雜的此種第一雷射步驟之後,可從用於此種雷射步驟之雷射設備移除半導體基板。選用地,然後使用例如不同的處理設備來進一步處理半導體基板。在此種進一步處理期間,例如,太陽能電池的後側結構可產生在與帶有選擇性射極之表面相反的太陽能電池之表面。然後,在處理順序的稍後階段中,半導體基板可再次安裝在雷射設備中,其可同於或不同於用於第一雷射步驟的雷射設備。在執行第二雷射步驟之前,半導體基板可被校準,即、半導體基板可相對於雷射設備加以定位,使得在隨後第二雷射步驟中,施加雷射光,使得藉由在第一雷射步驟中已被重摻雜之相同接觸區中施加雷射光來局部露出半導體基板的表面。
就最後的太陽能電池而言,在執行第二雷射步驟之前校準半導體基板是必要的,以便能夠精確地從在第一雷射步驟中已被選擇性重摻雜之區域中的半導體基板特別局部去除任何覆蓋層。在隨後處理步驟中,由於金屬接觸將被選擇性形成在在第二雷射步驟期間所局部露出的接觸表面區中,所以必須共同校準此種金屬接觸與在第一雷射步驟所備製之局部重摻雜射極區,以便確保低接觸電阻。
例如,半導體基板係可使用光學校準裝置來校準。此種光學校準裝置可被設計用於用光學偵測例如半導體基板 的特徵,以便然後能夠校準半導體基板。
例如,光學校準裝置可偵測相對於雷射裝置之半導體基板的位置。尤其是,校準裝置可首先偵測相對於用於第一雷射步驟的雷射裝置之半導體基板的位置,及儲存此種位置資訊。然後,在第二雷射步驟之前,校準裝置可再次偵測相對於用於第二雷射步驟的雷射裝置之半導體基板的目前位置,而後採用半導體基板的位置或雷射裝置的定位,即、雷射裝置發出雷射光的方向,使得在第二雷射步驟期間,與在第一雷射步驟期間已重摻雜之接觸表面區校準地施加雷射光。
另一選擇是,光學校準裝置可直接偵測在第一雷射步驟期間已被額外摻雜之接觸區的位置。在此種校準處理中,可從在第一雷射步驟期間光學特徵在接觸表面區中會稍微改變及可由校準裝置偵測到這些光學變化獲得好處。在偵測接觸表面區時,雷射裝置可被控制,使得只與接觸表面區校準地施加雷射光。
在本發明的實施例中,在第一雷射步驟之後去除摻雜劑來源材料層,及在第二雷射步驟之前,充作表面鈍化層、金屬遮罩、及/或抗反射層之介電層係形成在半導體基板表面。在其中,會從半導體基板完全去除諸如磷矽酸玻璃等摻雜劑來源材料,而後藉由諸如例如氮化矽(SiN)層等介電層覆蓋基板表面。
另一選擇是,摻雜劑來源材料可餘留在半導體基板的表面中,即、在第一雷射步驟之後不被去除,同時,介電 層係沉積在剩下的摻雜劑來源材料層之頂部上。此額外的介電層可充作例如表面鈍化層、金屬遮罩、及/或抗反射層。
依據選用地包括去除摻雜劑來源材料層及/或沉積額外介電層之特定處理順序,在第二雷射步驟中,在處理順序的此階段中,雷射光可局部去除存在於基板表面之先前沉積的摻雜劑來源材料層和先前沉積的介電層之每一個,以便局部露出基板表面。
儘管摻雜劑來源材料層的特性最適於雷射摻雜,但是此種摻雜劑來源材料層不一定具有適於最後的太陽能電池上之殘餘物的最佳特性。因此,可去除此種摻雜劑來源材料層,及取而代之的是可塗敷具有用於特定目的之最佳特性的介電層。另一選擇是,額外介電層係可沉積在摻雜劑來源材料層的頂部。例如,使用例如PECVD(電漿增強型化學氣相沉積)所沉積的氮化矽層可充作高度表面鈍化層,藉以增加此太陽能電池的轉換效率。而且或另一選擇是,在隨後金屬接觸的形成期間,此種介電層可充作金屬遮罩。而且或另一選擇是,以諸如充作用於最後的太陽能電池之抗反射塗層等適當層厚度來塗敷介電層。
在發明的較佳實施例中,金屬接觸係使用金屬電鍍技術來形成。此種電鍍技術可包含直流電鍍或無電電鍍,其中,從含有電鍍溶液的金屬沉積金屬到半導體基板的露出接觸表面區。
典型上,此種電鍍技術能夠有對半導體基板具有低電 阻及具有低串聯電阻之高品質的金屬接觸。藉由此種技術所形成之金屬接觸的寬度主要係由露出的接觸表面區之寬度所決定,即、藉由在第二雷射步驟期間所施加用於局部去除在鄰近接觸表面區之區域中充作金屬遮罩的任何覆蓋層之雷射光的特性。因此,雷射去除金屬遮罩層與使用金屬電鍍技術的組合能夠備製具有接觸寬度例如遠低於100微米,較佳低於50微米之非常精細的金屬接觸。
例如,在第一雷射步驟中,雷射光可被施加,使得沿著線引進額外摻雜劑,此線具有小於100微米的寬度。換言之,使用第一雷射步驟,直線選擇性重摻雜射極區可被備製有非常窄的寬度。在相鄰的直線接觸表面區之間,可存在廣大的均質輕摻雜射極區,此種區域大體上寬於接觸表面區例如1至3毫米的範圍。此種狹窄的接觸表面區與在其間之大的輕摻雜射極之組合產生改良的太陽能電池之光譜反應。
在第二雷射步驟中,亦可沿著線露出接觸表面區中之半導體基板的表面,其中,此第二線重疊第一線且具有等於或小於第一線的寬度(即,當重摻雜接觸表面區的寬度時之寬度)。將此種較小的寬度用於藉由第二雷射步驟所產生之露出的表面區一方面能夠形成非常窄的金屬接觸。此種狹窄的金屬接觸會使屏蔽損失降低。另一方面,在第二雷射步驟中只沿著非常狹窄的線去除覆蓋層可簡化校準最後的露出接觸區與第一雷射步驟期間所產生之重摻雜區。
注意的是,此處主要說明有關所提出之太陽能電池備製方法並且部分有關最後的太陽能電池之本發明的實施例之可能特徵及有利點。一精於本技藝之人士將明白可適當組合不同的特徵,及可以備製方法中之對應方式實現太陽能電池的特徵,反之亦然,以便實施更有利的實施例及實現協力效果。
而且,一精於本技藝之人士將瞭解完整的製造處理可包含其他步驟,及太陽能電池可具有多於此處所說明的特徵。例如,所提出的方法可以是整個太陽能電池備製方法的一部分,此種方法包含各種額外的方法步驟,諸如擴散步驟、鈍化步驟、金屬化步驟等等。太陽能電池可包含不同方式摻雜的區域;在其表面作為抗反射塗層、表面鈍化等等之介電層;以及在太陽能電池基板的前及/或後側上之額外電接觸結構,僅提及幾個例子。
1‧‧‧半導體基板
3‧‧‧摻雜劑來源材料層
5‧‧‧均質輕摻雜射極區
7‧‧‧第一雷射步驟的雷射光
9‧‧‧接觸表面區
11‧‧‧選擇性重摻雜射極區
12‧‧‧中間輕摻雜區
13‧‧‧後側介電層
15‧‧‧前側介電層
17‧‧‧露出的背側點
19‧‧‧背側金屬接觸
21‧‧‧第二雷射步驟的雷射光
23‧‧‧前側金屬接觸
在下文中,說明有關所揭示的圖式之本發明的實施例之特徵和有利點。在其中,說明或圖式都不應被闡釋作限制本發明。
圖1為根據本發明的實施例之太陽能電池製造方法的步驟圖。
圖式為概要性的而非按比例繪製。在全部圖式中以相同參考符號標明相同或類似的特徵。
參考圖1,說明根據本發明的實施例之太陽能製造方法的處理順序。
在步驟(a)中,半導體基板1係設置作具有均質p型基極摻雜之矽晶圓。可利用其背側的切鋸破壞移除蝕刻及/或拋光來預處理半導體基板1。
在步驟(b)中,形成摻雜劑來源材料層3。在特定例子中,在POCl3擴散步驟期間將此層3形成作磷矽酸玻璃,在POCl3擴散步驟中,在例如攝氏800至900度的溫度中於POCl3大氣中握持半導體基板1達例如10至90分鐘的持續期間。
與形成摻雜劑來源材料層3同時地,由於施加熱將來自此種層3之摻雜劑擴散到半導體基板1的前表面內,藉以形成均質輕摻雜射極區5。可例如以大於80 Ohm/square、大於100 Ohm/square較佳的薄片電阻來產生此輕摻雜射極區5,諸如產生用於具有良好光譜反應之太陽能電池的射極等。
在下一步驟(c)中,半導體基板1連同充作摻雜劑來源材料層3之磷矽酸玻璃係配置在雷射設備內。在此雷射設備中,雷射光7被局部施加到半導體1的表面之接觸表面區9。雷射光7的強度被選擇成摻雜劑來源材料層3被臨時局部液化或局部蒸發。在此種狀態中,將額外摻雜劑引進接觸表面區9中之半導體基板內。再者,已存在於射極中但非電活性之額外磷光體可藉由將晶圓曝光到雷射 光來予以活化。產生具有摻雜濃度大體上高於中間區12的摻雜濃度之選擇性重摻雜射極區11。例如,在選擇性重摻雜射極區11中,薄片電阻可低於70 Ohm/square、低於30 Ohm/square較佳、及低於15 Ohm/square更好。雷射束7的寬度可以是最後的重摻雜射極區11具有寬度例如低於100微米、低於50微米的寬度較佳、及30微米更好。
在步驟(d)中,摻雜劑來源材料層3係藉由蝕刻來予以去除,使得露出射極5的整個表面。例如,可利用含HF(鉿)蝕刻溶液來去除磷矽酸。另外,使基板1的背側經過單側蝕刻,以便去除由於擴散處理中的捲上所產生之背側上任何可能的殘餘射極。
有關圖1的步驟(e),圖示幾個獨立處理步驟的結果。
介電層13係沉積在半導體基板1的背側上。此層可包含例如Al2O3層和SiN層的堆疊。
在半導體基板1的前側上沉積介電層15。此介電層15可以是例如高品質的氮化矽(SiN)層,就最後的太陽能電池而言,其可充作基板的前側表面之表面鈍化。而且,在隨後金屬接觸形成期間介電層15可充作遮罩層,而且能夠充作抗反射塗層。
可使用例如雷射去除來局部打開背側介電層13,使得能夠備製半導體基板1的背側之露出區域的點17。
在步驟(f)中,在點17上方使用含漿糊的銀(Ag) 及/或含漿糊的鋁(Al)之局部絲網印刷、隨後弄乾漿糊、及最後點燃漿糊以形成背側接觸19來備製背側接觸19。
在步驟(g)中,藉由至少局部施加雷射光21到半導體基板1的表面之接觸表面區9的一部分,在第二雷射步驟中局部去除前側介電層15。在其中,選擇所施加的雷射束21之特性,使得介電層15被局部去除,及在接觸表面區9中局部露出半導體基板1的表面。雷射束21的寬度係為露出的區域窄於第一雷射步驟所形成之重摻雜射極區11的寬度。
應注意的是,雷射特性在第一與第二雷射步驟之間會不同。通常,除了材料的光學及熱電特性之外,雷射材料互動還依據幾種實體參數,諸如波長、脈衝能量、所施加的雷射光之脈衝持續期間等。
在第一雷射步驟中,典型上可選擇例如在1064 nm之IR光譜範圍中及例如在532 nm的可見光譜範圍中的雷射波長,其中,矽被高度吸收。由於幫助限制雷射誘發的晶體缺陷之較短光學穿透深度,所以可見光區中之雷射波長較適於產生重摻雜射極區。這些缺陷可充作重組中心及結果降低太陽能電池性能。典型雷射脈衝持續期間係在十億分之一秒規律中,及雷射脈衝能量最適於限制例如結構性矽表面的雷射熔化。
在第二雷射步驟中,例如在1064 nm之IR光譜範圍中、例如在532 nm的可見光譜範圍中、及例如在355 nm 的UV(紫外)光譜範圍中的雷射波長對選擇性介電雷射消融有效。重要的是,利用具有選擇的雷射波長之適當的脈衝持續期間。在太陽能電池製造處理中,在未熔化下面的重摻雜射極區之下局部去除介電層例如對隨後的電鍍處理產生良好的接觸表面是困難的。由於會導致矽中的摻雜劑再分佈及結合諸如氧、氮等等的污染物,所以重摻雜射極區的雷射熔化並不令人滿意。為了防止此問題,在雷射能量主要正透過非線性吸收效果在介電層中吸收之處,具有脈衝持續期間在微微秒及千萬億分之一秒的超快雷射脈衝尤其是用於IR及可見光譜範圍中之雷射波長。在非線性吸收中,雷射脈衝短到足夠到達峰值功率強度,其破壞實際上未具有熱轉移和矽熔化之介電層的晶格界線。另一方面,由於氮化矽在UV光譜範圍中被高度吸收,所以十億分之一秒及微微秒時間段之脈衝持續期間可被用於最小化具有介電層的局部去除之下面重摻雜射極區的熔化。
最後,在步驟(h)中,前側金屬接觸23係使用金屬電鍍技術來形成。在其中,選用地,藉由第二雷射步驟所露出之形成在表面區的任何氮化物係可藉由蝕刻步驟來去除。此種蝕刻亦可用於去除半導體基板中的局部雷射破壞。然後,從先前第二雷射步驟期間所露出的接觸表面區9中之電鍍溶液沉積金屬,同時在中間區12中,覆蓋的前側介電層15充作電鍍遮罩。
用於形成前側金屬接觸23之電鍍技術可以是直流電或無電的,及可包含一連串子步驟。例如,首先,在與形 成半導體基板1的矽晶圓之露出表面直接接觸中沉積鎳。在隨後退火步驟中,在升高溫度中形成矽化鎳。此種矽化物可用於在金屬接觸23與半導體基板1之間提高機械黏附性與降低電接觸電阻。隨後在蝕刻步驟中去除過多的鎳。在將薄的銅層電鍍到鎳層上之前可在“閃光”電鍍步驟中沉積更均質的鎳層,以便形成金屬接觸23的核心,藉以設置具有極低的串聯電阻之接觸。
最後應注意的是,“包含”一詞未排除其他元件或步驟,及“一個”未排除複數。再者,可組合說明有關不同實施例的元件。亦應注意的是,申請專利範圍中之參考符號不應被闡釋作限制申請專利範圍的範疇。
1‧‧‧半導體基板
3‧‧‧摻雜劑來源材料層
5‧‧‧均質輕摻雜射極區
7‧‧‧第一雷射步驟的雷射光
9‧‧‧接觸表面區
11‧‧‧選擇性重摻雜射極區
12‧‧‧中間輕摻雜區
13‧‧‧後側介電層
15‧‧‧前側介電層
17‧‧‧露出的背側點
19‧‧‧背側金屬接觸
21‧‧‧第二雷射步驟的雷射光
23‧‧‧前側金屬接觸

Claims (10)

  1. 一種太陽能電池製造方法,包含以下步驟:a)設置摻雜有基極摻雜劑型之半導體基板(1);b)在該半導體基板(1)的表面,形成與該基極摻雜劑型相反的射極摻雜劑型之一摻雜劑來源材料層(3);c)施加熱到該摻雜劑來源材料層(3),藉以從該摻雜劑來源材料層(3)擴散摻雜劑到該半導體基板(1)的鄰近表面區,以形成均質輕摻雜射極區(5);d)在第一雷射步驟中,局部施加雷射光(7)到該半導體基板(1)表面的接觸表面區(9),藉以在該半導體表面(1)的該接觸表面區(9)中額外產生電活性摻雜劑,以形成選擇性重摻雜射極區(11);e)在第二雷射步驟中,局部施加雷射(21)光到該半導體基板(1)表面的該接觸區(9),藉以局部去除形成在該半導體基板(1)的該表面之該摻雜劑來源材料層(3)和介電層(15)的至少其中之一,藉以局部露出該接觸表面區(9)中的該半導體基板(1)之該表面,其中,在該第二雷射步驟中,施加除了該第一雷射步驟以外的其他雷射特性;f)形成金屬接觸(23),其電接觸該局部露出的接觸表面區(9)之該半導體基板(1)的該表面。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法,其中,在該第一雷射步驟之後,該半導體基板(1)係從雷射設備移除及進一步被處理,並且其中,在該第二雷射步驟之前,該半 導體基板(1)係安裝在雷射設備中及被校準,使得在該第二雷射步驟中,該雷射光(21)被施加,使得在該第一雷射步驟中已被重摻雜之相同接觸表面區(9)中露出該半導體基板(1)的該表面。
  3. 根據申請專利範圍第2項之方法,其中,該半導體基板(1)係使用光學校準裝置來校準。
  4. 根據申請專利範圍第3項之方法,其中,該光學校準裝置偵測相對於該雷射裝置之該半導體基板(1)的位置。
  5. 根據申請專利範圍第3項之方法,其中,該光學校準裝置偵測在該第一雷射步驟中已被額外摻雜之接觸表面區(9)的位置。
  6. 根據申請專利範圍第1至5項任一項之方法,其中,在該第一雷射步驟與該第二雷射步驟之間,該摻雜劑來源材料層(3)被去除,而至少充作表面鈍化層、金屬遮罩及抗反射層的其中之一的介電層(15)係形成在該半導體基板(1)表面。
  7. 根據申請專利範圍第1項之方法,其中,在步驟(f)中,該等金屬接觸係使用金屬電鍍技術所形成。
  8. 根據申請專利範圍第1項之方法,其中,在該第一雷射步驟中,雷射光(7)被施加,使得沿著線引進額外摻雜劑,該線具有小於100μm的寬度。
  9. 根據申請專利範圍第1項之方法,其中,在該第一雷射步驟中,雷射光(7)被施加,使得沿著第一線引進 額外摻雜劑,並且其中,在該第二雷射步驟中,沿著第二線露出該接觸表面區(9)中之該半導體基板(1)的該表面,其中,該第二線重疊於該第一線之上且具有等於或小於該第一線的寬度。
  10. 根據申請專利範圍第1項之方法,其中,該摻雜劑來源材料為磷矽酸玻璃。
TW102100693A 2012-02-02 2013-01-09 具選擇性射極的太陽能電池製作方法 TW201349547A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261594155P 2012-02-02 2012-02-02
GB1201881.8A GB2499192A (en) 2012-02-02 2012-02-02 Method for producing a solar cell with a selective emitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201349547A true TW201349547A (zh) 2013-12-01

Family

ID=45896575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102100693A TW201349547A (zh) 2012-02-02 2013-01-09 具選擇性射極的太陽能電池製作方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150017747A1 (zh)
EP (1) EP2810303A2 (zh)
JP (1) JP2015513784A (zh)
CN (1) CN104247035A (zh)
GB (1) GB2499192A (zh)
TW (1) TW201349547A (zh)
WO (1) WO2013114192A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI791081B (zh) * 2018-01-08 2023-02-01 以色列商索拉昂德有限公司 雙面光伏電池及製造方法

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2491209B (en) * 2011-05-27 2013-08-21 Renewable Energy Corp Asa Solar cell and method for producing same
KR101956734B1 (ko) * 2012-09-19 2019-03-11 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그의 제조 방법
TWI557753B (zh) * 2014-02-17 2016-11-11 聖高拜塑膠製品公司 含有太陽能控制層之透明複合物及形成該透明複合物之方法
US9537041B2 (en) * 2014-06-27 2017-01-03 Sunpower Corporation Emitters of a backside contact solar cell
JP5938113B1 (ja) * 2015-01-05 2016-06-22 信越化学工業株式会社 太陽電池用基板の製造方法
US9673341B2 (en) * 2015-05-08 2017-06-06 Tetrasun, Inc. Photovoltaic devices with fine-line metallization and methods for manufacture
TW201722704A (zh) 2015-10-15 2017-07-01 聖高拜塑膠製品公司 季節性太陽能控制複合物
CN108631990B (zh) 2017-03-24 2022-12-06 中兴通讯股份有限公司 一种信令的指示方法和装置
CN108258082B (zh) * 2018-01-10 2021-06-04 张家港协鑫集成科技有限公司 太阳能电池的制备方法
AU2020284180A1 (en) 2019-05-29 2022-01-27 Solaround Ltd. Bifacial photovoltaic cell manufacturing process
CN111739794B (zh) * 2020-06-30 2024-01-30 浙江晶科能源有限公司 硼扩散方法、太阳能电池及其制作方法
CN114122158A (zh) * 2020-08-26 2022-03-01 晶电科技(苏州)有限公司 电池片的正面结构及其制备方法
CN112599639A (zh) * 2020-12-15 2021-04-02 东莞南玻光伏科技有限公司 一种太阳能电池的激光se加工方法
CN114078977B (zh) * 2020-12-18 2024-12-27 帝尔激光科技(无锡)有限公司 太阳能电池选择性发射极的制备方法和制备设备
CN114078978B (zh) * 2020-12-18 2025-02-28 帝尔激光科技(无锡)有限公司 太阳能电池选择性发射极的制备方法和制备设备
WO2023041177A1 (de) * 2021-09-17 2023-03-23 Universität Konstanz Dotieren eines siliziumsubstrats durch laserdotierung mit anschliessendem hochtemperaturschritt
CN114497281B (zh) * 2022-01-25 2025-03-21 晶澳(扬州)太阳能科技有限公司 一种太阳能电池选择性发射极的制备方法及太阳能电池
CN115799054B (zh) * 2022-11-29 2024-04-05 常州英诺激光科技有限公司 一种激光掺杂方法、太阳能电池制作方法、基材及电池

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPP437598A0 (en) * 1998-06-29 1998-07-23 Unisearch Limited A self aligning method for forming a selective emitter and metallization in a solar cell
JP4329183B2 (ja) * 1999-10-14 2009-09-09 ソニー株式会社 単一セル型薄膜単結晶シリコン太陽電池の製造方法、バックコンタクト型薄膜単結晶シリコン太陽電池の製造方法および集積型薄膜単結晶シリコン太陽電池の製造方法
WO2006005116A1 (en) * 2004-07-08 2006-01-19 Newsouth Innovations Pty Limited Laser-formed electrodes for solar cells
WO2006130910A1 (en) * 2005-06-07 2006-12-14 Newsouth Innovations Pty Limited Transparent conductors for silicon solar cells
CN101483205A (zh) * 2008-01-09 2009-07-15 北京市太阳能研究所有限公司 一种背接触太阳能电池的制备技术
US8053343B2 (en) * 2009-02-05 2011-11-08 Snt. Co., Ltd. Method for forming selective emitter of solar cell and diffusion apparatus for forming the same
CN105304728B (zh) * 2009-02-11 2019-01-04 新南创新私人有限公司 光致电压器件结构和方法
CN101970168A (zh) * 2009-03-17 2011-02-09 无锡尚德太阳能电力有限公司 使用多个共定位辐射源来照射板件
US20100294349A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Uma Srinivasan Back contact solar cells with effective and efficient designs and corresponding patterning processes
EP2362425A1 (en) * 2010-02-26 2011-08-31 Excico Group NV A method for forming a selective contact
WO2011150397A2 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Solexel, Inc. Laser processing for high-efficiency thin crystalline silicon solar cell fabrication
US8105869B1 (en) * 2010-07-28 2012-01-31 Boris Gilman Method of manufacturing a silicon-based semiconductor device by essentially electrical means

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI791081B (zh) * 2018-01-08 2023-02-01 以色列商索拉昂德有限公司 雙面光伏電池及製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013114192A2 (en) 2013-08-08
GB2499192A (en) 2013-08-14
US20150017747A1 (en) 2015-01-15
EP2810303A2 (en) 2014-12-10
GB201201881D0 (en) 2012-03-21
WO2013114192A3 (en) 2013-11-07
JP2015513784A (ja) 2015-05-14
CN104247035A (zh) 2014-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201349547A (zh) 具選擇性射極的太陽能電池製作方法
US20250031481A1 (en) Back contact solar cell and fabrication method thereof
JP6633709B2 (ja) 太陽電池の製造方法及び構造
TWI553889B (zh) 具有效且有效率之設計的背接觸太陽能電池及相對應之圖案化方法
JP6271844B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
FR2988908A1 (fr) Procede de fabrication d'une cellule photovoltaique a contacts interdigites en face arriere
US20240379894A1 (en) Doping of a silicon substrate by laser doping with a subsequent high-temperature step
Weizman et al. Rear-side All-by-Laser Point-contact Scheme for liquid-phase-crystallized silicon on glass solar cells
CN100536148C (zh) 薄膜太阳能电池的互连
EP2965350A1 (fr) Substrat semi-conducteur monolithique à base de silicium, divisé en sous-cellules
CN110073498B (zh) 高光电变换效率太阳能电池及高光电变换效率太阳能电池的制造方法
US20050205126A1 (en) Photovoltaic conversion device, its manufacturing method and solar energy system
CN103339746B (zh) 用于制造太阳能电池上的导电接触部的方法及太阳能电池
KR100995654B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
US11222991B2 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
JP2005116783A (ja) 太陽電池の製造方法およびその方法により製造した太陽電池
Lee et al. Lithography‐free fabrication of a local contact interlayer for Si‐based tandem solar cells
EP3660928B1 (fr) Procédé de fabrication de cellules photovoltaiques
JP2014086587A (ja) 太陽電池セルの製造方法および太陽電池セル
JP2015508573A (ja) 太陽電池の製造方法
JP2012253253A (ja) 太陽電池の製造方法
KR20150024485A (ko) Perl형 태양전지의 제조방법