專(zhuān)利名稱：使用半導(dǎo)體晶片的高效率光伏背結(jié)背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及光伏和太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池和制造方法。
背景技術(shù)：
目前晶體硅在光伏(PV)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)份額最大，占整個(gè)PV市場(chǎng)的80%以上。盡管制造更薄的晶體硅太陽(yáng)能電池長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是降低PV費(fèi)用最有效的方法之一(因?yàn)樘?yáng)能電池中使用的晶體硅片相對(duì)較高的材料費(fèi)用占了 PV模塊總費(fèi)用的一部分)，但是由于晶片較大較薄，且在一定程度上較薄結(jié)構(gòu)中存在光阱，使得這其中仍存在很多機(jī)械破損問(wèn)題。要實(shí)現(xiàn)成本效益，PV制造工廠的產(chǎn)量必須要很高，因此高機(jī)械產(chǎn)量和降低晶片破損率的要求更加困難。對(duì)于獨(dú)立式晶體硅太陽(yáng)能電池(無(wú)支撐)而言，比當(dāng)前的厚度范圍140 u m-250 u m再稍微降低一點(diǎn)也會(huì)在制造過(guò)程中嚴(yán)重危害到機(jī)械產(chǎn)量。因此，處理非常薄的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的任何方案應(yīng)當(dāng)是在整個(gè)電池工藝中由主載體完全或部分地支撐，或者應(yīng)該是具有相伴的能提供剛性的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的、新穎的自承載式獨(dú)立基片。通常，高效的太陽(yáng)能電池使用昂貴的圖案技術(shù)，如石版印刷術(shù)來(lái)制造。由于減少了硅的使用及工藝的簡(jiǎn)化，在保障高性能，高效電池設(shè)計(jì)的同時(shí)，該技術(shù)可大大降低費(fèi)用。對(duì)于太陽(yáng)能電池發(fā)展和制造而言，以較低制造成本獲得較高的電池和模塊效率一直以來(lái)是一項(xiàng)重要任務(wù)。主要由于電池正面無(wú)金屬遮擋、無(wú)發(fā)射極以及由此導(dǎo)致的高藍(lán)光響應(yīng)，并且由于背面潛在的低金屬阻抗，因此背結(jié)/背觸點(diǎn)電池結(jié)構(gòu)具有高效性。盡管上述薄襯底和載體方法總的來(lái)說(shuō)能夠用于任何電池結(jié)構(gòu)，但這對(duì)背結(jié)/背觸點(diǎn)電池來(lái)說(shuō)特別有益。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道背結(jié)/背觸點(diǎn)電池需要較高的擴(kuò)散長(zhǎng)度與襯底厚度比，典型地該比值>5。在傳統(tǒng)的電池中，由于不容易降低電池厚度，因此獲得長(zhǎng)壽命的材料就成為了重點(diǎn)，此種材料可以使得少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度更長(zhǎng)，但也增加了晶片費(fèi)用。在薄的電池中，除了體積小得多的硅，擴(kuò)散長(zhǎng)度不必非得那樣高，以降低材料質(zhì)量要求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于制造背觸點(diǎn)/背結(jié)太陽(yáng)能電池的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種使用半導(dǎo)體晶片的背結(jié)背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池和制造方法。該背結(jié)背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池包括具有摻雜的基座區(qū)域，光俘獲正面表面和摻雜的背面發(fā)射器區(qū)的半導(dǎo)體晶片。正面和背面介電層和鈍化層提供增強(qiáng)光阱和內(nèi)反射。將背面基座和發(fā)射器觸點(diǎn)連接至金屬互連件，所述金屬互連件在太陽(yáng)能電池背面形成由叉指狀電極和匯流條形成的金屬化圖案。通過(guò)此處提供的描述，本發(fā)明以及其它新穎特征將會(huì)變得明顯。本發(fā)明內(nèi)容的意圖不是對(duì)所要求的主題進(jìn)行綜合描述，而是對(duì)本發(fā)明主題的功能性進(jìn)行簡(jiǎn)短的概述。對(duì)以下附圖和詳細(xì)說(shuō)明進(jìn)行審閱時(shí)，此處提供的其它系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得明顯。本發(fā)明內(nèi)容的意圖是將所有包含在本說(shuō)明內(nèi)的這些額外的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)包括在附隨的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。


現(xiàn)參考以下結(jié)合附圖的描述，以便對(duì)本發(fā)明主題及其優(yōu)點(diǎn)有一個(gè)更全面的理解，附圖中相似的標(biāo)號(hào)表示相似的特征，并且其中圖I是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池剖面圖；圖2是用于制作太陽(yáng)能電池的制造工藝流程的框圖；圖3(a_i)是在關(guān)鍵工藝步驟之后，根據(jù)圖2制造的太陽(yáng)能電池的剖面示意圖；圖4(a-b)示出具有連續(xù)板(through plate)開(kāi)口或柵狀肋條結(jié)構(gòu)的兩種背面增強(qiáng)板的背面視圖；圖5 (a-b)示出兩個(gè)示例性的金屬匯流條設(shè)計(jì)；圖6是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖；圖7是用于制作圖6中太陽(yáng)能電池的制造工藝流程的框圖；
圖8是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖；圖9是用于制作圖8中太陽(yáng)能電池的制造工藝流程的框圖；圖10是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖；圖11是用于制作圖10中太陽(yáng)能電池的制造工藝流程的框圖；圖12是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖；圖13是用于制作圖12中太陽(yáng)能電池的制造工藝流程的框圖；圖14(a_k)是在關(guān)鍵制造工藝步驟之后，根據(jù)圖12制造的太陽(yáng)能電池的剖面示意圖；圖15是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖；圖16是用于制作圖15中太陽(yáng)能電池的制造工藝流程的框圖；圖17是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖；圖18是用于制作圖17中太陽(yáng)能電池的制造工藝流程的框圖；圖19是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖；圖20是用于制作圖19中太陽(yáng)能電池的制造工藝流程的框圖；圖21是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖；圖22是用于制作圖21中太陽(yáng)能電池的制造工藝流程的框圖；以及圖23(a_k)是在關(guān)鍵制造工藝步驟之后，根據(jù)圖21制造的太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式以下說(shuō)明不應(yīng)從限制意義上理解，其目的是為了描述本發(fā)明的一般原理。本發(fā)明的范圍應(yīng)該根據(jù)權(quán)利要求而定。本發(fā)明的示例性實(shí)施例在附圖中得到闡明，相同標(biāo)號(hào)在附圖中表示相同或相應(yīng)部件。下文中描述了由硅塊制成的薄晶片上的各種背觸點(diǎn)電池(BLAC電池)。具體地，晶片可以使用鋼絲鋸或通過(guò)質(zhì)子移植和分離制成。盡管采用NBLAC電池作解釋之用(NBLAC由N-型基極摻雜定義)，但是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法的范圍不是要僅限于NBLAC電池，因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本發(fā)明應(yīng)用到PBLAC電池(PBLAC由p_型基座摻雜定義，如基于硼的PBLAC)。本發(fā)明包括2個(gè)子部分I)在第一子部分中，工藝流程包括在晶片上使用外延沉淀來(lái)生長(zhǎng)發(fā)射極，其與使用外延生長(zhǎng)的整個(gè)基片相對(duì)。在第二部分中，通過(guò)在熔爐中使用氣相擴(kuò)散或使用常壓化學(xué)氣相淀積(APCVD)，在晶片的表面區(qū)域形成發(fā)射極。對(duì)于NBLAC電池(具有n-型基座)而言，發(fā)射極是P-型，典型地都基于硼，并且通過(guò)在熔爐中摻雜硼或 在晶片表面沉積APCVD BSG后進(jìn)行退火而形成。圖I是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池剖面示意圖。這種太陽(yáng)能電池實(shí)施例指的是Flow-I. I電池。除了在觸點(diǎn)下，背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池到處都是有輕摻雜物的外延發(fā)射極(觸點(diǎn)下面重?fù)诫s以形成選擇性的發(fā)射極觸點(diǎn))，雙面熱氧化物和LPCVD氮化硅薄層，激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)口，噴墨印刷的摻雜物，化學(xué)鍍金屬化，和襯底增強(qiáng)。氧化層可以將正面和背面鈍化，而LPCVD氮化硅作為抗反射涂層可用于前表面，作為濕法腐蝕停止層可在晶片背面上進(jìn)行處理。如示例所示，襯底增強(qiáng)板對(duì)準(zhǔn)地附接到電池的背面。背面增強(qiáng)板可以是帶有通孔的連續(xù)板，所述通孔用于接近太陽(yáng)能電池背面的發(fā)射極和基極金屬母材觸點(diǎn)?？商娲?，背面增強(qiáng)板可以有一個(gè)或多個(gè)較大的類(lèi)似于柵格形狀結(jié)構(gòu)的開(kāi)口，以便更輕且更容易在太陽(yáng)能電池模塊層接近襯底背面。起始硅晶片可以是CZ或FZ晶片。薄硅襯底可以通過(guò)鋸開(kāi)硅錠然后選擇性地進(jìn)行表面磨削或拋光形成，或者通過(guò)從厚的硅晶片上通過(guò)劈裂/分離形成。對(duì)于給定的少數(shù)載流子平均使用壽命而言，晶片最好足夠薄以便使擴(kuò)散長(zhǎng)度對(duì)晶片厚度的比值>5。另一方面，晶片應(yīng)該強(qiáng)韌以便能夠經(jīng)得住加工和處理環(huán)境。硅晶片的厚度優(yōu)選在50 y m到250 y m的范圍內(nèi)。硅襯底的形狀可以是方形或帶有圓角的偽方形。為了避免在后續(xù)處理步驟中晶片出現(xiàn)斷裂，優(yōu)選地磨光薄晶片的邊緣以消除邊緣處的裂縫。圖2是用于制作Flow-I. I太陽(yáng)能電池的制造工藝流程框圖。圖3(a_i)為關(guān)鍵制造工藝步驟之后，F(xiàn)low-L I太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。如圖表2中所示，太陽(yáng)能電池的制造工藝從結(jié)構(gòu)化處理(texturing)開(kāi)始。對(duì)太陽(yáng)能電池的正面表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理以便降低反射的光學(xué)耗損。表面結(jié)構(gòu)通過(guò)在稀釋的堿性溶液如KOH溶液中蝕刻形成。在低濃度的KOH中蝕刻，硅中不同晶體平面的蝕刻速率不同。結(jié)果形成了隨機(jī)分布具有各種尺寸的金字塔狀。結(jié)構(gòu)化工藝可在單面蝕刻設(shè)備中進(jìn)行，其中僅僅硅襯底的正面與蝕刻溶液接觸，或者可替代地，在批量蝕刻過(guò)程中，通過(guò)將襯底浸入蝕刻溶液中對(duì)硅襯底的兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理。然而，在另一種可選擇的結(jié)構(gòu)化方法中，可以通過(guò)激光表面燒蝕來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。由于用具有合適波長(zhǎng)、功率和占空比的激光束對(duì)硅正表面進(jìn)行掃描，因此形成了具有無(wú)規(guī)則尺寸和形狀的微表面空腔。激光燒蝕之后，可用稀釋的KOH溶液進(jìn)行蝕刻以除去硅碎片以及進(jìn)一步加強(qiáng)表面結(jié)構(gòu)化。結(jié)構(gòu)化工藝之后，采用標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗步驟對(duì)晶片進(jìn)行清洗，該標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗步驟包括有機(jī)清洗步驟(被稱為SCl)和金屬污染清洗步驟(被稱為SC2)。圖3(a)顯示了正面結(jié)構(gòu)化工藝之后，硅襯底的剖視圖。
在下ー步驟中，如圖3(b)所示，在硅背面表面的頂部生長(zhǎng)薄的外延硅發(fā)射極層。在η-型娃襯底情況下,外延發(fā)射極層為ρ-型原位摻雜,如外延生長(zhǎng)エ藝中的硼摻雜。與基于擴(kuò)散的摻雜エ藝相比，原位外延摻雜可以提供摻雜分布，摻雜分布可被調(diào)整以適應(yīng)可能的最佳開(kāi)路電壓(Voc)和電流密度(Jsc)。例如，外延摻雜可在層厚度內(nèi)保持恒定或連續(xù)變化(或被分級(jí))，或采用多步驟摻雜，每ー個(gè)摻雜步驟都可導(dǎo)致不同的摻雜濃度。通常，這可以促使太陽(yáng)能電池具有高的開(kāi)路電壓，從而實(shí)現(xiàn)更高的效率。外延發(fā)射極層優(yōu)選厚度為O. 5 μ m 至Ij 3 μ m。
如圖2所示，下ー個(gè)步驟是表面鈍化層和抗反射涂層(ARC)沉積。由于襯底表面處硅晶體結(jié)構(gòu)的缺陷比襯底塊中硅晶體結(jié)構(gòu)的缺陷更常見(jiàn)，因此對(duì)于晶體硅太陽(yáng)能電池而言，降低表面缺陷處的載流子復(fù)合是實(shí)現(xiàn)高效率的ー個(gè)重要條件，對(duì)于薄且大的硅晶片來(lái)說(shuō)更加重要，因?yàn)榇朔N硅晶片的面容比較大。用介電層進(jìn)行表面鈍化是一種降低表面載流子復(fù)合速率的有效方法，因?yàn)楹玫谋砻驸g化層能降低表面狀態(tài)密度。在圖2中，厚度范圍為3nm到IOOnm的熱生長(zhǎng)硅氧化物薄層被用于正面表面和背面表面的鈍化。圖3 (c)示出在薄熱氧化層生長(zhǎng)后晶片的剖視圖，顯示硅晶片兩面都出現(xiàn)薄氧化層。在薄熱氧化層的頂部沉積有厚度優(yōu)選在60nm到IOOnm范圍內(nèi)的薄LPCVD氮化硅層。可替代地，背面的氧化物/氮化硅層可以用一種厚度相似的鋁氧化層來(lái)代替，以提供P-型發(fā)射極的表面鈍化。LPCVD氮化硅層至少可用于3個(gè)目的(I)光學(xué)上，與薄氧化層結(jié)合后，氮化硅層表面可在前表面作為抗反射涂層(ARC)層以及增強(qiáng)型內(nèi)部光學(xué)反射層從而在前表面實(shí)現(xiàn)更好的光阱。在背面表面，厚度適當(dāng)?shù)难趸锖偷?或鋁氧化物)層與沉積在背面表面的金屬層結(jié)合后提供增強(qiáng)的內(nèi)部光學(xué)反射，用作為部分背面反射鏡效應(yīng)。(2)機(jī)械上，LPCVD氮化硅層(或背面的鋁氧化層)保護(hù)硅表面和薄硅氧化物表面在電池處理過(guò)程中不被劃傷。它也可用作阻擋層來(lái)避免雜質(zhì)和金屬擴(kuò)散到硅表面，從而避免或減少分流。(3)化學(xué)上，氮化硅和鋁氧化層，特別是LPCVD氮化硅層，可在后續(xù)電池處理步驟中提供好的抗化學(xué)腐蝕層，如在對(duì)分配的液體摻雜物進(jìn)行退火后在稀釋的HF-based蝕刻劑中除去摻雜的玻璃。在圖2顯示的Flow-I. I太陽(yáng)能電池的實(shí)施例中，LPCVD氮化硅薄層在襯底的兩側(cè)被沉積于氧化層頂部。圖3(d)顯示了 LPCVD氮化硅沉積后襯底的剖視圖。如圖2所示，下ー個(gè)步驟是在上述的介電層內(nèi)形成觸點(diǎn)開(kāi)ロ的叉指狀行，這樣下面的硅就可暴露出來(lái)?？偟膩?lái)說(shuō)，在其中介電質(zhì)是開(kāi)放的圖案是叉指狀電極(finger)和匯流條(busbar)，其中基極和發(fā)射極線是分離且連續(xù)的、或是ー串不重疊的點(diǎn)?；鶚O和發(fā)射極觸點(diǎn)開(kāi)ロ的目的是為了后續(xù)的選擇性摻雜。在NBLAC實(shí)施例中，基極觸點(diǎn)開(kāi)ロ將會(huì)用η-型磷材料進(jìn)行重?fù)诫s，而發(fā)射極觸點(diǎn)開(kāi)ロ將會(huì)用P-型硼進(jìn)行重?fù)诫s。在此步驟中，基極和發(fā)射極的開(kāi)ロ區(qū)域被同時(shí)打開(kāi)。這ー步驟的具體實(shí)施可直接用激光燒蝕氧化層來(lái)進(jìn)行?？梢?jiàn)或紫外線波長(zhǎng)的脈沖皮秒激光有利于燒蝕氧化層。圖3(e)示出電介質(zhì)基極和發(fā)射極開(kāi)ロ的剖面圖。如圖2所示，下ー步驟g在按照之前確定的叉指狀圖案，選擇性地將η-型和ρ-型摻雜物添加到基極和發(fā)射極的觸點(diǎn)開(kāi)ロ區(qū)域內(nèi)。摻雜物會(huì)將開(kāi)ロ覆蓋并且能與介電層(在其頂部)略微重疊。對(duì)于NBLAC具體實(shí)施例而言，發(fā)射極區(qū)域的摻雜物須為P++型(例如基于硼)，而在基極觸點(diǎn)區(qū)域的摻雜物須為η++型(基于磷材料)。實(shí)施摻雜的具體方法是使用噴墨印刷技木。此外，要被處置的墨汁的具體例子為基于硅納米粒子的磷墨汁和硼墨汁。緊接此步驟的下ー步驟是選擇性的，即使用噴墨印刷機(jī)將無(wú)摻雜硅(或玻璃)納米粒子墨汁印刷到所有電池區(qū)域(或除激光燒蝕觸點(diǎn)之外的區(qū)域)。下一步是按照具體的墨汁加工指令燒結(jié)墨汁。無(wú)摻雜墨汁的目的是用其對(duì)氧化物表面隨機(jī)地結(jié)構(gòu)化以提高背反射鏡的朗伯(Lambertian)性能,從而提高效率。圖3(f)示出噴墨印刷的(和選擇性燒結(jié)的)基極和發(fā)射極摻雜物以及形成毪狀物(b I anket)結(jié)構(gòu)化表層的噴墨印刷的無(wú)摻雜娃納米粒子。如圖2所示，下一步驟是退火噴墨印刷的硼墨汁、磷墨汁和無(wú)摻雜墨汁以便形成η++和P++發(fā)射極觸點(diǎn)區(qū)域。此外，退火步驟后可在低氧環(huán)境中再次退火或與此結(jié)合起來(lái)，低氧環(huán)境用于氧化無(wú)摻雜硅粒子并產(chǎn)生隨機(jī)結(jié)構(gòu)化的氧化物表面。圖3(g)示出選擇性摻雜的基極和發(fā)射極區(qū)域以及表面結(jié)構(gòu)化的硅氧化層。如圖2所示，下一步驟是金屬化。首先，在稀釋的HF溶液中清潔襯底背面以除去殘留的摻雜物(磷和硼玻璃)。LPCVD氮化物可停止摻雜物殘留蝕刻。接下來(lái)，清潔觸點(diǎn)區(qū)域以便很好實(shí)現(xiàn)金屬附著和電接觸?？蛇x擇性地利用溫和的硅腐蝕來(lái)清潔該區(qū)域。盡管有 幾種方式可進(jìn)行金屬化，然而只描述具有一些變型的具體實(shí)施方式
以作解釋之用。例如，可以化學(xué)地鍍上鎳/銅/鎳(Ni/Cu/Ni)金屬堆，銅厚度在10到50 μ m范圍內(nèi)。銅下方的薄鎳層可用作銅阻擋層以避免銅擴(kuò)散到硅，而銅層頂部的鎳層可用作鈍化層以避免銅表面的氧化和腐蝕。大體上，鍍的方案可以是電鍍、化學(xué)液或乳液、或其他金屬鍍技術(shù)(優(yōu)選方案是化學(xué)鍍，且金屬選擇為Ni+Cu+Ni堆棧)。然而，不論是對(duì)于阻擋層(Ni)還是主要的(Cu)金屬來(lái)說(shuō)，都不局限于此堆棧。另ー種可能性是Ni/Ag堆棧。圖3(h)示出背面金屬化步驟后所制造的太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。如圖2所示，電池制作過(guò)程的最后ー個(gè)步驟是在太陽(yáng)能電池的背面施加加強(qiáng)板。如果太陽(yáng)能電池的硅襯底很薄，比如薄于150 μ m，則該步驟是必要的。加強(qiáng)板的材料優(yōu)選是PV-級(jí)材料，如PTFE。PTFE板/片可通過(guò)粘著層如PV-級(jí)EVA、Z68或硅樹(shù)脂預(yù)壓。在將PTFE板壓覆到太陽(yáng)能電池上之前，要先制成通孔或開(kāi)ロ，以便從背面接近導(dǎo)電金屬觸點(diǎn)?？赏ㄟ^(guò)機(jī)械鉆孔/沖壓或通過(guò)激光切割來(lái)形成開(kāi)ロ或通孔。最后ー個(gè)步驟中，如圖3 (i)所示，具有粘著層的圖案化的PTFE適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)后被壓覆到太陽(yáng)能電池的背面。圖4(a_b)示出具有可通過(guò)開(kāi)口和柵板狀肋條結(jié)構(gòu)的兩種背面增強(qiáng)板的背面視圖。如圖4(a)所示，PTFE加強(qiáng)板具有規(guī)則的通孔開(kāi)ロ，以便接近太陽(yáng)能電池背面金屬觸點(diǎn)。PTFE板的厚度優(yōu)選在O. Imm到O. 5mm的范圍內(nèi)。根據(jù)太陽(yáng)能電池背面金屬電極的圖案和厚度，通孔直徑優(yōu)選在Imm到5mm的范圍內(nèi)，通孔間距優(yōu)選在5mm到50mm的范圍內(nèi)。如圖4(b)所示，柵格形狀的背面加強(qiáng)板也可為薄的太陽(yáng)能晶片提供機(jī)械支撐。網(wǎng)格線的寬度可在O. 3mm到Imm的范圍內(nèi)，網(wǎng)格線的厚度可在50 μ m到300 μ m的范圍內(nèi)。開(kāi)ロ的形狀可以是提供接近電池背面的正方形，矩形、圓形或其它形狀。在所示的正方形的情況下，其尺寸可在5mm*5_到50mm*50_的范圍內(nèi)。圖5(a_b)示出兩個(gè)示例性的金屬匯流條設(shè)計(jì)。薄而高效的電池設(shè)計(jì)的ー個(gè)重要特性是其匯流條設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)匯流條設(shè)計(jì)是具有叉指狀金屬圖案的雙匯流條設(shè)計(jì)，如圖5(a)所示。ー個(gè)考慮是背面需要厚金屬，因?yàn)殡姌O需要將電流從襯底的ー邊全程帶到另ー邊。這些線產(chǎn)生了大的電カ耗損。厚度典型地在30 μ m以上的較厚金屬相對(duì)于厚度約為150 μ m的標(biāo)準(zhǔn)硅電池能正常工作。然而，薄硅襯底(〈150 μ m)背觸點(diǎn)式太陽(yáng)能電池可能經(jīng)不住厚度大于30μπι銅金屬線的壓力。因此，匯流條設(shè)計(jì)中需要替代方案以實(shí)現(xiàn)薄且高效的背觸點(diǎn)電池。圖5(b)示出分布式的匯流條設(shè)計(jì)。此處，有N個(gè)匯流條用于發(fā)射極，并且相同數(shù)量的匯流條用于基極區(qū)域(圖3是Ν=3的設(shè)計(jì))。這種設(shè)計(jì)的ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于較細(xì)的柵線負(fù)責(zé)將電流運(yùn)送較短的距離，因此極大地減輕電阻耗損。所有的發(fā)射極匯流條連在一起，且所有的基極匯流條連在一起。對(duì)于N對(duì)匯流條來(lái)說(shuō)，與標(biāo)準(zhǔn)的N=I (雙匯流條)相比，匯流條電流降低N倍。這就允許銅的厚度減小N倍而不影響電阻耗損，使得Ν=3-4時(shí)，銅的厚度在5-10μπι之間。對(duì)于薄的硅電池而言，這是主要的優(yōu)點(diǎn)。分布式匯流條的可能情況是増大的觸點(diǎn)復(fù)合以及較大的金屬觸點(diǎn)區(qū)域引起的電屏蔽。然而，通過(guò)槽式匯流條設(shè)計(jì)可使其有所緩和，其中與底層硅的接觸是在槽中，但是懸伸的金屬連在一起形成一條連續(xù)的線，這就 需要插槽間的間距不能大于金屬厚度的兩倍。應(yīng)注意匯流條設(shè)計(jì)可上面討論的エ藝流程分開(kāi)，因?yàn)樗鼉H僅規(guī)定了圖案，在該圖案中激光燒蝕電介質(zhì)和薄金屬層。圖6是由塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖，該電池以下簡(jiǎn)稱為Flow-L 2電池。所述背結(jié)/背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有除了觸點(diǎn)下面(在此進(jìn)行重?fù)诫s以形成選擇性發(fā)射極觸點(diǎn))以外到處都是的輕摻雜的外延發(fā)射極、用于鈍化和抗反射涂層(ARC)的正面和背面PECVD氮化硅和熱氧化物薄層、可選擇的背面PECVD鋁氧化物(在背面替代氧化物/PECVDSiN)、激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)ロ、噴墨印刷的摻雜物、化學(xué)鍍金屬化、以及襯底增強(qiáng)。如示例所示，襯底增強(qiáng)板對(duì)準(zhǔn)地附接到電池的背面。Flow-I. 2電池和Flow-I. I電池的區(qū)別在于Flow-I. 2電池使用兩個(gè)分離的PECVD氮化硅(或背面鋁氧化物)沉積代替了Flow-L I電池中的單步雙面LPCVD氮化硅沉積。改變的目的在于(1)從電的角度而言，它由PECVD氮化硅膜內(nèi)部絕緣固定的電荷提供了內(nèi)置電場(chǎng)用于排斥少數(shù)載流子進(jìn)入硅表面的電勢(shì)復(fù)合場(chǎng)；(2)PECVD氮化硅或鋁氧化物沉積的溫度范圍為300400攝氏度，比LPCVD氮化硅沉積的溫度范圍700-800攝氏度要低得多(較低的沉積溫度不僅對(duì)襯底摻雜分布的影響較小，還可以降低制造費(fèi)用)；(3)正面和背面的PECVD沉積是分開(kāi)的，這就使得正面和背面鈍化層的厚度和特性可以獨(dú)立地調(diào)整從而對(duì)鈍化、抗反射、和全內(nèi)反射效果的電學(xué)和光學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化。圖7是用于制作圖6中Flow-I. 2太陽(yáng)能電池的制造エ藝流程的框圖。正如描述的那樣，與Flow-I. I電池相比，不同之處在于Flow-I. 2電池框圖中的第四個(gè)步驟，其中PECVD氮化硅沉積在正面而鋁氧化物或PECVD氮化硅沉積在背面。其余的エ藝順序和步驟與Flow-L I的相同。圖8是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。該太陽(yáng)能電池被稱為Flow-2. I電池。該背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有稍前描述的外延選擇性發(fā)射極(ESE)、分別用于鈍化和抗反射涂層(ARC)的雙面熱氧化物和LPCVD氮化硅薄層、激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)ロ、噴墨印刷的摻雜物、噴墨沉積的金屬墨汁、化學(xué)鍍金屬化、和襯底增強(qiáng)。如示例所示，襯底增強(qiáng)板對(duì)準(zhǔn)地附接到電池的背面。Flow-2. I電池與描述的Flow-1. I電池的不同之處在于在化學(xué)鍍金屬化工藝之前有金屬噴墨印刷和燒結(jié)步驟。金屬墨汁，諸如鋁(Al)和銀(Ag)納米粒子墨汁，可選擇性地沉積在基極和發(fā)射極觸點(diǎn)區(qū)域的頂部。墨汁按照發(fā)射極和基極的電極和匯流條的形狀沉積。噴墨印刷后，印刷的鋁墨汁在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度在500-575攝氏度之間，此溫度也可燒結(jié)銀墨汁。増加的噴墨印刷和燒結(jié)步驟的優(yōu)點(diǎn)在于提供與硅更好的電接觸。圖9是用于制造Flow-2. I太陽(yáng)能電池的制造エ藝流程的框圖。與Flow-L I電池相比，不同之處在于Flow-2. I電池的框圖中化學(xué)鍍之前増加的步驟。増加的步驟是在匯流條和叉指狀電極上噴墨印刷AL/Ag或Ni納米粒子墨汁，加上可選的熱退火/燒結(jié)。其余的エ藝順序和步驟與所描述的Flow-I. I電池的エ藝順序和步驟相同。圖10是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。該太陽(yáng)能電池被稱為Flow-2. 2電池。背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有稍前描述的外延選擇性發(fā)射極(ESE)、用于鈍化和抗反射涂層(ARC)的正面和背面PECVD氮化硅和熱氧化物薄層、可選的背面PECVD鋁氧化物、激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)ロ、噴墨印刷的摻雜物、噴墨沉積的金屬墨汁、化學(xué)鍍金屬化、和襯底增強(qiáng)。如示例所示，襯底增強(qiáng)板，對(duì)準(zhǔn)地附接到電池的背面。Flow-2. 2電池和Flow-2. I電池的區(qū)別在于Flow-2. 2電池使用兩個(gè)分離的PECVD氮化硅(或背面鋁氧化物)沉積替換了 Flow-2. I電池中的單級(jí)雙面LPCVD氮化硅沉積。 圖11是用于制造Flow-2. 2太陽(yáng)能電池的制造エ藝流程的框圖。正如描述的那樣，與Flow-2. I電池相比，不同之處在于Flow-2. 2電池框圖中第四個(gè)步驟，其中PECVD氮化硅沉積在正面而鋁氧化物或PECVD氮化硅沉積在背面。其余的エ藝順序和步驟與所描述的Flow-2. I電池的エ藝順序和步驟相同。圖12是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。該太陽(yáng)能電池被稱為Flow-3. I電池。該背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有外延選擇性發(fā)射極(ESE)(前面已描述了形成選擇性發(fā)射極的步驟)、分別用于鈍化和抗反射涂層(ARC)的雙面PECVD氮化硅和熱氧化物薄層、可選的背面PECVD鋁氧化物、激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)ロ、噴涂的摻雜物、化學(xué)鍍的金屬化、和襯底增強(qiáng)。如所示，襯底增強(qiáng)板，作為例子，對(duì)準(zhǔn)地附接到電池的背面。Flow-3. I電池的最終結(jié)構(gòu)與圖I所示的Flow-I. I電池的最終結(jié)構(gòu)相同。然而，制造エ藝中摻雜物沉積方法和觸點(diǎn)開(kāi)ロ順序略微不同。具體地，磷液體摻雜物和硼液體摻雜物在不同的步驟中噴涂，且每ー個(gè)極的觸點(diǎn)開(kāi)ロ剛好在分開(kāi)的液體摻雜物涂層步驟之前形成。圖13是用于制造Flow-3. I太陽(yáng)能電池的制造エ藝流程的框圖。圖14(a_k))為關(guān)鍵制造エ藝步驟之后，F(xiàn)low-3. I太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。所示步驟包括表面結(jié)構(gòu)化、薄外延發(fā)射極層生長(zhǎng)、熱氧化和LPCVD氮化硅沉積步驟，這與圖2和圖3(a-d)中所示和描述的Flow-L I電池的步驟相同。如圖14(e)所示，在下ー步驟中，只有基極接點(diǎn)通過(guò)脈沖激光燒蝕被打開(kāi)。然后噴涂磷液體摻雜物，圖14(f)顯示修復(fù)的磷摻雜物層。接下來(lái)，如圖14(g)所示，通過(guò)脈沖激光燒蝕硅表面之上的介電層堆棧，發(fā)射極觸點(diǎn)被打開(kāi)。然后如圖14(h)所示，噴涂發(fā)射極(硼)摻雜物液體進(jìn)行修復(fù)。其余的電池處理步驟從圖14(i)到14(k)與所描述的Flow-I. I電池的步驟相同。圖15是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。該太陽(yáng)能電池被稱為Flow-3. 2電池。該背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有外延選擇性發(fā)射極(ESE)(前面已描述了形成選擇性發(fā)射極的步驟)、用于鈍化和抗反射涂層(ARC)的正面和背面PECVD氮化硅和熱氧化物薄層、可選的替代氮氧化物/氮化硅層狀結(jié)構(gòu)的背面PECVD鋁氧化物、激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)ロ、噴涂的摻雜物、化學(xué)鍍的金屬化、和襯底增強(qiáng)。如示例所示，襯底增強(qiáng)板對(duì)準(zhǔn)地附接到電池的背面。Flow-3. 2電池和Flow-3. I電池的區(qū)別在于Flow-3. 2電池使用兩個(gè)分離的PECVD氮化硅(或背面鋁氧化物)沉積替換了 Flow-3. I電池中的單級(jí)雙面LPCVD氮化硅沉積。圖16是用于制造Flow-3. 2太陽(yáng)能電池的制造エ藝流程的框圖。正如描述的那樣，與Flow-3. I電池相比，不同之處在于Flow-3. 2電池框圖中第四個(gè)步驟，其中PECVD氮化硅沉積在正面，而鋁氧化物或PECVD氮化硅沉積在背面。其余的エ藝順序和步驟與所描述的Flow-3. I電池的エ藝順序和步驟相同。圖17是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。該太陽(yáng)能電池被稱為Flow-4. I電池。該背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有外延選擇性發(fā)射極(ESE)(前面已描述了形成選擇性發(fā)射極的步驟)、分別用于鈍化和抗反射涂層(ARC)的雙面PECVD氮化硅和熱氧化物薄層、激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)ロ、噴涂的摻雜物、噴墨沉積的金屬墨汁、化學(xué)鍍的金屬化、和襯底增強(qiáng)。如示例所示，襯底增強(qiáng)板對(duì)準(zhǔn)地附接到電池的背面。Flow-4. I電池與描述的Flow-3. I電池的不同之處在于在化學(xué)鍍金屬化工藝之前有金屬噴墨印刷和燒結(jié)步驟。金屬墨汁，諸如鋁(Al)和銀(Ag)納米粒子墨汁，可選擇性地沉積在基極和發(fā)射極觸點(diǎn)區(qū)域的頂部。墨汁按照發(fā)射極和基極的電極和匯流條的形狀沉積。噴墨印刷后，印刷的鋁墨汁在高 溫下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度在500-575攝氏度之間，此溫度也可燒結(jié)銀墨汁。圖18是用于制造Flow-4. I太陽(yáng)能電池的制造エ藝流程的框圖。與Flow_3. I電池相比，不同之處在于Flow-4. I電池框圖中化學(xué)鍍之前増加的步驟。増加的步驟是在匯流條和叉指狀電極上噴墨印刷AL/Ag或Ni納米粒子墨汁，加上可選的熱退火/燒結(jié)。其余的エ藝順序和步驟與所描述的Flow-3. I電池的エ藝順序和步驟相同。圖19是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的剖面示意圖。該太陽(yáng)能電池被稱為Flow-4. 2電池。該背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有外延選擇性發(fā)射極(ESE)(前面已描述了形成選擇性發(fā)射極的步驟)、用于鈍化和抗反射涂層(ARC)的正面和背面PECVD氮化硅和熱氧化物薄層、可選的背面PECVD鋁氧化物、激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)ロ、噴涂的摻雜物、噴墨沉積的金屬墨汁、化學(xué)鍍的金屬化、和襯底增強(qiáng)。如示例所示，襯底增強(qiáng)板對(duì)準(zhǔn)地附接到電池的背面。Flow-4. 2電池和Flow-4. I電池的區(qū)別在于Flow-4. 2電池使用兩個(gè)分離的PECVD氮化硅(或背面鋁氧化物)沉積替換了 Flow-4. I電池中的單級(jí)雙面LPCVD氮化硅沉積。圖20是用于制造Flow-4. 2太陽(yáng)能電池的制造エ藝流程的框圖。正如描述的那樣，與Flow-4. I電池相比，不同之處在于Flow-4. 2電池框圖中第四個(gè)步驟，其中PECVD氮化硅沉積在正面，而鋁氧化物或PECVD氮化硅沉積在背面。其余的エ藝順序和步驟與所描述的Flow-4. I電池的エ藝順序和步驟相同。以上描述的電池エ藝變化都有普通的外延發(fā)射極層?？商娲?，發(fā)射極層可通過(guò)摻雜物擴(kuò)散形成，如使用含硼前體(precursors)進(jìn)行火爐退火或在晶片表面沉積硼硅酸鹽玻璃(BSG)后退火。以上針對(duì)外延發(fā)射極討論的八個(gè)流程及其變化在此處同樣適用。不同之處在于外延發(fā)射極步驟被在含硼氣體中進(jìn)行火爐退火或BSG沉積和退火步驟取代。這種替代在圖21-23中只展示了一個(gè)エ藝(雙面LPCVD氮化硅，具有噴墨摻雜物，沒(méi)有金屬噴星)。然而，它同樣適用于其它七個(gè)實(shí)施例。外延發(fā)射極沉積步驟被三個(gè)步驟取代，這三個(gè)步驟分別為BSG在發(fā)射極面沉積、火爐退火以在背面形成p+選擇性發(fā)射極以及BSG剝離和清洗。圖21是塊狀硅晶片制成的背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的截面示意圖。該太陽(yáng)能電池被稱為Flow-5. I電池。該背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有摻雜物擴(kuò)散形成的發(fā)射極層、分別用于鈍化和抗反射涂層(ARC)的雙面熱氧化物和LPCVD氮化硅薄層、激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)ロ、噴墨印刷的摻雜物、化學(xué)鍍金屬化、和襯底增強(qiáng)。圖22是用于制造Flow-5. I太陽(yáng)能電池的制造エ藝流程的框圖。圖23 (a_k)為關(guān)鍵制造エ藝步驟之后，F(xiàn)low-5. I太陽(yáng)能電池的截面示意圖。第一歩表面結(jié)構(gòu)化與描述的Flow-1. I電池的表面結(jié)構(gòu)化相同。如圖23(b)所不,在襯底背面沉積ー層很薄的BSG,優(yōu)選采用常壓化學(xué)氣相淀積(APCVD)エ藝。接下來(lái)，進(jìn)行火爐退火エ藝以在背面形成擴(kuò)散的p+發(fā)射極層，如圖23(c)所示。圖23(d)示出除去剰余的BSG層，然后清潔晶片。可用稀釋的HF溶液蝕刻除去剰余的BSG層，并且可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)SCl和SC2蝕刻清潔襯底。如圖23 (e)-圖23 (k)所示，其余的エ藝步驟與描述的Flow-I. I電池的相應(yīng)的エ藝步驟相同。在操作中，本發(fā)明提供了用于制造新穎高效背結(jié)/背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)和方 法，優(yōu)選地應(yīng)用于薄晶體半導(dǎo)體晶片(優(yōu)選地為單晶硅)。更具體地，太陽(yáng)能電池晶片可通過(guò)以下技術(shù)制造，包括使用諸如質(zhì)子注入和應(yīng)カ誘發(fā)劈裂/切片等技術(shù)從厚的晶片或錠塊上削切和劈開(kāi)薄晶體襯底。通常，由于與處理非常薄的太陽(yáng)能電池晶片的所有方面有關(guān)，該制造方法的特定概念可延伸至其它類(lèi)型的材料和基于晶片的方法。詳細(xì)的太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵屬性包括每瓦特降低的制造成本和相對(duì)較高的轉(zhuǎn)換效率，以及因此提高的性能。具體地，這是源于獨(dú)特的設(shè)計(jì)，這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)使得能夠制造背結(jié)/背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池，在非常薄的單/多晶體半導(dǎo)體晶片上產(chǎn)生非常高的性能，產(chǎn)生的制造費(fèi)用卻很低。盡管公開(kāi)的實(shí)施例描述為利用單晶硅晶片，但這些實(shí)施例也適用于其他元素半導(dǎo)體和復(fù)合半導(dǎo)體材料，如GaAs (神化鎵)，以及使用硅或其它半導(dǎo)體材料的異質(zhì)結(jié)和多結(jié)太陽(yáng)能電池。進(jìn)ー步地，本發(fā)明提供了使用平面硅襯底制造背結(jié)/背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)和方法。其它公開(kāi)的方面包括使用亞納秒脈沖激光處理(從飛秒到數(shù)百皮秒)來(lái)支持背結(jié)背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池的制造。在一個(gè)實(shí)施例中，背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有外延選擇性發(fā)射極(ESE)、用于鈍化和抗反射涂層(ARC)的雙面熱氧化物和LPCVD氮化硅薄層、激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)ロ、噴墨印刷的摻雜物、化學(xué)鍍的金屬化，和襯底增強(qiáng)。如示例所示，襯底增強(qiáng)板以對(duì)準(zhǔn)地方式附接到電池的背面。背面增強(qiáng)板可以是帶有通孔的連續(xù)板，通孔用于訪問(wèn)太陽(yáng)能電池背面的發(fā)射極和基極金屬觸點(diǎn)?？商娲兀趁婕訌?qiáng)板可以有更多或更大的類(lèi)似于柵格形狀結(jié)構(gòu)開(kāi)ロ，以便更輕且更容易在在太陽(yáng)能電池模塊層進(jìn)入襯底背面。在另ー種實(shí)施例中，雙面LPCVD氮化硅鈍化層被兩個(gè)分離的正面和背面PECVD氮化硅沉積所代替。在另ー種實(shí)施例中，背面PECVD氮化硅層被薄鋁氧化層代替。在另ー種實(shí)施例中，對(duì)金屬納米粒子墨汁進(jìn)行噴墨印刷，其燒結(jié)エ藝在金屬化學(xué)鍍エ藝之前進(jìn)行。此外也公開(kāi)了噴霧印刷的Al墨汁。在一個(gè)實(shí)施例中，使用的噴墨摻雜物墨汁包括帶有P-型和η-型摻雜物的硅納米粒子。在另ー種實(shí)施例中，噴墨液體摻雜物印刷工藝被摻雜物液體噴霧涂覆エ藝代替。在另ー種實(shí)施例中，背面外延發(fā)射極層的形成被通過(guò)摻雜物擴(kuò)散エ藝形成發(fā)射極層代替。它包括，但不局限于，常壓化學(xué)氣相淀積(APCVD)エ藝。提供上述優(yōu)選實(shí)施例的描述是為了使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員制造或使用該發(fā)明。針對(duì)這些實(shí)施例的各種修改對(duì)本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，且此處確定的基本原則不需要?jiǎng)?chuàng)造性勞動(dòng)便可應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，所要 求的主題不是要限于此處展示的實(shí)施例，而是要符合與此處公開(kāi)的原理和新穎特征相一致的最廣的范圍。
權(quán)利要求
1.一種背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池，包括 厚度在50-250微米范圍內(nèi)的半導(dǎo)體晶片，包括 摻雜的基極區(qū)域， 光俘獲正面表面，和 具有與所述摻雜的基極區(qū)域相反的摻雜極性的摻雜的背面發(fā)射極區(qū)域； 在所述正面表面上的正面介電層和在所述背面發(fā)射極區(qū)域上的背面介電層； 在所述正面介電層上的正面鈍化層； 在所述背面介電層上的背面鈍化層；其中所述背面鈍化介電層和所述背面介電層形成反射鏡；和 通過(guò)在所述背面鈍化層和所述背面介電層激光燒蝕的觸點(diǎn)開(kāi)口連接至發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域的背面發(fā)射極觸點(diǎn)和背面基極觸點(diǎn)，所述背面發(fā)射極觸點(diǎn)和背面基極觸點(diǎn)連接至金屬互連件，金屬互連件在所述背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池的背面形成叉指狀電極和匯流條的金屬化圖案。
2.如權(quán)利要求I所述的背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池，其中所述摻雜的背面發(fā)射極區(qū)域是外延的發(fā)射極區(qū)域。
3.如權(quán)利要求I所述的背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池，其中所述摻雜的背面發(fā)射極區(qū)域是外延的原位摻雜的發(fā)射極區(qū)域。
4.如權(quán)利要求I所述的背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池，其中所述正面介電層和所述背面介電層為熱氧化層。
5.如權(quán)利要求I所述的背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池，還包括永久的背面柵格狀支撐增強(qiáng)。
6.如權(quán)利要求I所述的背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池，其中所述叉指狀電極和匯流條的金屬化圖案是分布式的匯流條陣列。
7.如權(quán)利要求I所述的背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池，其中所述鈍化層包括薄氮化硅層。
8.如權(quán)利要求I所述的背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池，其中所述鈍化層包括薄鋁氧化層。
9.一種用摻雜的晶體半導(dǎo)體晶片制造所述背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池的方法，所述晶片包括正面和背面，所述方法包括 對(duì)所述晶片正面進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理； 在所述晶片背面沉積外延發(fā)射極區(qū)域； 在所述晶片正面和所述晶片背面上沉積表面鈍化層； 通過(guò)用脈沖皮秒激光燒蝕所述晶片背面表面鈍化層在所述晶片背面的表面鈍化層中形成叉指狀的發(fā)射極和基極觸點(diǎn)開(kāi)口； 對(duì)所述發(fā)射極和基極觸點(diǎn)開(kāi)口的叉指狀圖案進(jìn)行摻雜以形成發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域；和 對(duì)所述電池背面進(jìn)行金屬化以在叉指狀電極和匯流條的圖案內(nèi)形成背面基極和發(fā)射極觸點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述外延發(fā)射極區(qū)域是厚度在0.5-5微米范圍內(nèi)的原似慘雜。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述表面鈍化層包括熱生長(zhǎng)的氧化層和氮化硅層。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述表面鈍化層包括熱生長(zhǎng)的氧化層和LPCVD氮化娃層。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述表面鈍化層包括熱生長(zhǎng)的氧化層和PECVD氮化娃層。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述表面鈍化層包括熱生長(zhǎng)的氧化層和鋁氧化層。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中對(duì)所述發(fā)射極和基極觸點(diǎn)開(kāi)口的叉指狀圖案進(jìn)行摻雜以形成發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域的步驟采用噴墨印刷機(jī)將硅納米粒子墨汁印刷到所述發(fā)射極和基極觸點(diǎn)開(kāi)口的所述叉指狀圖案上。
16.如所述權(quán)利要求9所述的方法，還包括使用噴墨印刷機(jī)將無(wú)摻雜的硅納米粒子墨 汁印刷所述晶片正面和背面并且燒結(jié)所述墨汁以對(duì)所述晶片正面和背面進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理 的步驟。
17.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述金屬化觸點(diǎn)包括鎳和銀的層。
18.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述金屬化觸點(diǎn)包括由鋁墨汁形成的層。
19.一種背結(jié)背薄太陽(yáng)能電池，包括 一種厚度在50-250微米范圍內(nèi)的半導(dǎo)體晶片，包括 摻雜的基極區(qū)域， 光俘獲正面表面，和 具有與所述摻雜的基極區(qū)域相反的摻雜極性的摻雜的背面發(fā)射極區(qū)域； 在所述正面表面上的正面第一介電層和在所述背面發(fā)射極區(qū)域上的背面第一介電層； 在所述正面第一介電層上的正面第二介電層，其組合充當(dāng)正面鈍化層； 在所述第一背面介電層上的背面第二介電層，其組合充當(dāng)背面鈍化層； 其中所述背面第一和第二介電層形成介質(zhì)鏡； 通過(guò)在所述背面第一和第二介電層中的觸點(diǎn)開(kāi)口連接至發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域的背面發(fā)射極觸點(diǎn)和背面基極觸點(diǎn)，所述背面發(fā)射極觸點(diǎn)和所述背面基極觸點(diǎn)連接至金屬互連件，所述金屬互連件在所述背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池的背面形成叉指狀電極和匯流條的金屬化圖案；和 放置在所述背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池的正面或背面上的至少一個(gè)永久支撐增強(qiáng)。
20.如權(quán)利要求19所述的背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池，其中所述觸點(diǎn)開(kāi)口通過(guò)脈沖激光燒蝕形成。
21.如權(quán)利要求19所述的背結(jié)背觸點(diǎn)薄太陽(yáng)能電池，其中所述觸點(diǎn)開(kāi)口通過(guò)亞納秒脈沖周期脈沖激光燒蝕形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用半導(dǎo)體晶片的背結(jié)背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池及其制造方法。該背結(jié)背觸點(diǎn)太陽(yáng)能電池包括具有摻雜的基極區(qū)域、光俘獲正面表面和摻雜的背面發(fā)射極區(qū)域的半導(dǎo)體晶片。正面和背面介電層和鈍化層提供增強(qiáng)光阱和內(nèi)反射。將背面基極和發(fā)射極觸點(diǎn)連接至金屬互連件，所述金屬互連件在太陽(yáng)能電池背面形成由叉指狀電極和匯流條形成的金屬化圖案。
文檔編號(hào)H01L31/042GK102763225SQ201080063303
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者A·卡爾卡特拉, D·X·王, D·哈伍德, E·范·科斯查偉, K·J·克拉默, M·M·穆斯利赫, M·曼蘇里, M·溫格特, P·卡普爾, S·蘇特, V·V·雷納 申請(qǐng)人:速力斯公司