專利名稱：用于局部電接觸半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I的上位概念所述的用于局部電接觸半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù)：
在太陽能光伏電池中，通常通過金屬結(jié)構(gòu)導(dǎo)出載流子。其中已知整面接觸的金屬結(jié)構(gòu)。而通常用于太陽能電池面向入射光線一側(cè)以及/或者用于減少接觸面復(fù)合損耗的金屬結(jié)構(gòu)則具有一個(gè)或多個(gè)與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)局部電接觸的觸點(diǎn)。因此，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)通常是一種太陽能光伏電池或者尚在制造過程中的太陽能光伏電池的前體，并且具有至少一個(gè)半導(dǎo)體層。
··
其中，已知借助分離工藝來制造所述金屬結(jié)構(gòu)。例如在Konorz, A.、A. Grohe 和 R. Preu 的 Laser ablation of etch resistsfor structuring and lift-off processes, in Proceedings of the 24th EuropeanPhotovoltaic Solar Energy Conference. 2009. Hamburg，Germany (在德國漢堡 2009 年第24屆歐洲光伏太陽能會議的會議記錄中的用于構(gòu)造和分離處理的抗腐蝕的激光消融)中介紹了一種方法，其中，首先在硅基底上涂覆電絕緣的鈍化層，再在鈍化層上涂覆分離層。接著借助激光在分離層上形成局部開口，然后借助濕化腐蝕法，使隔離層在上述分離層已形成開口的區(qū)域內(nèi)形成開口。因此，當(dāng)進(jìn)行濕化腐蝕時(shí)，分離層可用作保護(hù)層。然后，以整面涂覆金屬層，因而，所述金屬層覆蓋分離層，并且在局部開口的區(qū)域內(nèi)覆蓋硅基底。當(dāng)通過濕化學(xué)法剝離分離層以及由此也剝離位于其上的金屬層后，隔離層局部開口區(qū)域內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)會留在娃基底的表面。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于局部電接觸半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)的制造方法，所述制造方法并不復(fù)雜，因而可以降低制造成本，并且/或者簡化制造工藝的工業(yè)流程。上述任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法得以解決。所述方法的優(yōu)選構(gòu)型由權(quán)利要求2至17中得出。其中，說明書會引用權(quán)利要求書中的內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明的方法用于制造與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)局部電接觸的金屬結(jié)構(gòu)。所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為太陽能光伏電池或尚在制造過程中的太陽能光伏電池的前體，并且具有至少一個(gè)半導(dǎo)體層。當(dāng)所述半導(dǎo)體層構(gòu)造為半導(dǎo)體基底，特別是硅晶片時(shí)，也屬于本發(fā)明的范疇。此外，當(dāng)半導(dǎo)體層由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，例如為薄層太陽能電池或者薄層太陽能電池的前體時(shí)，同樣屬于本發(fā)明的范疇。所述方法包括以下步驟在步驟a中，在半導(dǎo)體層上涂覆至少一層電絕緣的隔離層。在步驟b中，在隔離層上涂覆至少一層分離層。
在步驟c中，使分離層形成局部開口。在步驟d中，使隔離層形成局部開口。在步驟e中，至少部分地在分離層上涂覆至少一層金屬層，并且在分離層以及隔離層的局部開口區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體層上涂覆至少一層金屬層。在步驟f中，剝離分離層。有時(shí)在步驟a和/或b之前構(gòu)造另外的中間層，也屬于本發(fā)明的范疇。重要的是，將上述步驟c和d合并為同一個(gè)步驟⑶，在所述步驟⑶中，通過材料剝蝕的方法，同時(shí)在分離層和隔離層上形成局部開口。本發(fā)明是基于申報(bào)者的這種認(rèn)識，即可以令人驚奇地通過同一種方法在同一道工序中剝離上述兩個(gè)層，而不會在位于所述涂層下的半導(dǎo)體層的表面上形成會極大破壞太陽 能電池電特性的損害，并且/或者可以簡單的方法降低或修復(fù)這種損害。迄今為止，一直無法有效地通過同一種方法在同一個(gè)步驟中形成分離層和隔離層的局部開口，因?yàn)榇嬖谝环N普遍的看法，即這一做法會嚴(yán)重?fù)p害其中的半導(dǎo)體層，并最終降低太陽能電池的效能，特別是導(dǎo)致太陽能電池復(fù)合和/或傳導(dǎo)電阻的損耗。然而根據(jù)本發(fā)明申報(bào)者的說明，則可以令人驚奇地避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，此外可以通過相應(yīng)的方法步驟，來避免必要的后續(xù)工藝，從而降低其中的損耗給太陽能電池的效能帶來的影響。因此，借助根據(jù)本發(fā)明的方法，可以通過分離工藝首次大大地簡化用于局部電接觸半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)的制造過程。以往需通過兩種不同的材料剝蝕法在分離層和隔離層形成局部開口，所要求的制造流程更加復(fù)雜，進(jìn)而造成成本高昂，現(xiàn)在通過一個(gè)步驟⑶中所使用的同一種材料剝蝕法，即可在分離層和隔離層上同時(shí)形成局部開口。在步驟CD中，優(yōu)選借助激光光束在分離層和隔離層上形成局部開口。已公知可用激光剝離單個(gè)涂層，特別是通過蒸發(fā)剝離涂層的方法，并且已有制造太陽能光伏電池的工業(yè)應(yīng)用級設(shè)備，其可借助激光以極快的操作速度和傳輸速率使一個(gè)層中的給定模具形成局部開口。上述通過激光在分離層和隔離層上形成局部開口的方法尤其不會損壞位于其下的半導(dǎo)體層或僅產(chǎn)生極小的損壞，因此當(dāng)選定合適的激光燒蝕的參數(shù)，則無需對半導(dǎo)體表面進(jìn)行后續(xù)處理，特別是無需通過濕化學(xué)方法對半導(dǎo)體一些受損的表面區(qū)域進(jìn)行處理。然而，在本發(fā)明范疇中，有時(shí)也可根據(jù)需要額外地加入腐蝕步驟，詳見步驟el。在另一優(yōu)選構(gòu)型中，借助激光化學(xué)處理工藝(Laser Chemical Processing LCP方法)來形成局部開口。Kray, D.等人在 Laser Chemical Precessing(LCP)-A versatiletool for microstructing applications. Applied Physics A, 2008 (激光化學(xué)處理工藝-用于微觀構(gòu)造應(yīng)用的通用手段，應(yīng)用物理A，2008)中對這一方法進(jìn)行了說明。重要的是，激光束被包覆在液體束中，由此可以使剩下的表面在材料剝蝕時(shí)所受的損傷極小。尤其有利的是，在步驟CD中借助LCP形成局部開口，并且在半導(dǎo)體層的局部開口區(qū)域上同時(shí)形成局部的摻雜區(qū)域。所述摻雜區(qū)域用于防止受損，因而也使復(fù)合損耗的負(fù)面影響最小。為此可參照上述LCP方法，其中，將包含激光束的液體束與摻雜物混合，從而在由于激光束而融合或者至少受熱的半導(dǎo)體層的表面上形成摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域。已知在太陽能光伏電池的那些由金屬結(jié)構(gòu)形成的接觸區(qū)域上構(gòu)造局部的高摻雜區(qū)域。由此降低金屬結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體之間的傳導(dǎo)電阻。因此，根據(jù)上述優(yōu)選實(shí)施例，在步驟CD中，在分離層以及隔離層上形成局部開口，并且還在所述半導(dǎo)體層的開口區(qū)域上形成局部摻雜區(qū)域，而無需額外的調(diào)整或其他處理步驟。在眾多太陽能光伏電池結(jié)構(gòu)中，如果不同的局部接觸面具有摻雜類型相反的摻雜物質(zhì)，則極為有利。其中，所述摻雜類型為n型摻雜以及與其相反的p型摻雜。通常優(yōu)選將用于發(fā)射極的局部電接觸區(qū)域構(gòu)造為發(fā)射極摻雜類型的高摻雜區(qū)域，并且/或者將用于基底的局部電接觸區(qū)域構(gòu)造為基底摻雜類型的高摻雜區(qū)域。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選發(fā)射極以及基底均分別與金屬接觸結(jié)構(gòu)接觸，其中，借助LCP方法以及通過在液體束中混合摻雜物，從而在半導(dǎo)體層中分別形成高摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)分別是發(fā)射極或者說是基底的摻雜類型。由此極大地簡化了工藝的復(fù)雜度，制造出高效的太陽能電池。其中，同樣屬于本發(fā)明范疇的是，以公知的方式構(gòu)造太陽能電池，即在太陽能電池面向入射光線的一側(cè)上構(gòu)造通常為發(fā)射極的電接觸，并且在太陽能電池背向入射光線的一側(cè)上構(gòu)造與之相反的接觸，即通常為基底的電接觸。將根據(jù)本發(fā)明的方法用于制造單面接觸的太陽能光伏電池，也屬于本發(fā)明的研究范疇，其中，發(fā)射極以及基底的電接觸位于太陽能電池的同一側(cè)，通常為太陽能電池背向入射光線的一側(cè)。尤其在單面接觸的太陽能電池中，優(yōu)選將根據(jù)本發(fā)明的方法用于上述的借助LCP在半導(dǎo)體層中形成至少兩個(gè)摻雜類型相反的區(qū)域的優(yōu)選構(gòu)型。在步驟e中，優(yōu)選通過定向金屬化工藝涂覆金屬層。定向金屬化工藝即基本通過給定的分離方向來分離金屬層的工藝流程。優(yōu)選通過使分離方向基本與分離層表面垂直，來涂覆所述金屬層。由此確保分離層上的金屬層與半導(dǎo)體層局部開口區(qū)域上的金屬層之間沒有接觸，使得在步驟f 中，分離層的側(cè)面不會被金屬層覆蓋，并且，液體溶劑的沉積面積足以剝離分離層。如采用非定向金屬化工藝，如絲印工藝，則存在分離層的側(cè)面甚至可能完全被金屬層覆蓋以及需花費(fèi)大量時(shí)間才可借助液體溶劑進(jìn)行剝離或者甚至不可剝離的風(fēng)險(xiǎn)。其中，所述定向金屬化工藝為噴鍍工藝，如熱噴鍍或電子槍蒸鍍。同樣也可借助濺鍍工藝實(shí)現(xiàn)金屬層的定向涂覆。其中優(yōu)選以濕化學(xué)方法，特別是如上所述地通過液體溶劑，來剝離分離層。在另一優(yōu)選構(gòu)型中，在步驟f中通過熱學(xué)方法剝離分離層，優(yōu)選熱濕化學(xué)法。通過熱化剝離，特別是熱濕化剝離，可以大大加速步驟f的過程。在本發(fā)明的另一優(yōu)選構(gòu)型中，還可在步驟f中通過機(jī)械方法剝離分離層。其優(yōu)點(diǎn)尤其在于，在步驟e中可用于涂覆金屬層的方法更多，因?yàn)?，對于機(jī)械化剝離，局部開口區(qū)域內(nèi)的分離層無需未被覆蓋的側(cè)面。因此，在這一優(yōu)選構(gòu)型中，在步驟e中尤其可借助絲印工藝來涂覆金屬層。這對降低工藝成本和工藝耗時(shí)具有很大優(yōu)勢。在上述優(yōu)選構(gòu)型中，根據(jù)本發(fā)明的方法僅在一種優(yōu)選比例下才可以借助絲印工藝涂覆金屬層，如金屬層的厚度與寬度之間的比例為I : 2至2 1，優(yōu)選為I : I至1.7 : 1，特別是線型金屬層。同時(shí)確保了金屬層與開口區(qū)域準(zhǔn)確重
八
口 o在根據(jù)本發(fā)明的方法的一例優(yōu)選構(gòu)型中，在步驟b中涂覆可剝離的分離層，所述分離層在步驟f中通過機(jī)械方法剝離。這種做法與目前已知的太陽能光伏電池的分離工藝、相比具有極大的優(yōu)勢。通過將所述分離層構(gòu)造為可剝離的層以及分離層的機(jī)械化剝離，由于無需任何濕化學(xué)步驟來實(shí)現(xiàn)分離層的剝離，從而簡化了整個(gè)工藝過程。此外，通過分離層的機(jī)械化剝離，可以無視局部開口區(qū)域內(nèi)的分離層側(cè)面是否被覆蓋，因而也確保了快速完整的剝離過程。尤其有利的是，在步驟b中涂覆薄膜狀的分離層。其中，屬于本發(fā)明范疇的是，所述分離層構(gòu)造為薄膜，也就是說，在步驟b中涂覆已形成薄膜的分離層，優(yōu)選通過滾壓法。所述薄膜優(yōu)選為粘性薄膜。同樣屬于本發(fā)明范疇的是，在步驟b中通過涂覆可自我固化的物質(zhì)，以構(gòu)造分離層。其中，可使用已知的膠泥，所述膠泥在涂覆后形成薄膜層。其優(yōu)點(diǎn)在于可使用公知的旋涂工藝(Spin-on)或噴涂工藝(Spray-on)。同樣可借助注塑工藝或絲印工藝涂覆物質(zhì)，以 形成薄膜。尤其優(yōu)選所謂的“剝離膠泥”，所述剝離膠泥能形成堅(jiān)固的交聯(lián)。優(yōu)選所使用的剝離膠泥具有下述性能中的至少一種，優(yōu)選具有下述所有性能耐化學(xué)侵蝕性、80至150°C下的短時(shí)耐熱以及剝離時(shí)沒有殘?jiān)嗔簟?在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選在步驟CD中或步驟CD后，通過半導(dǎo)體層中的材料剝蝕，大致在隔離層的局部開口區(qū)域內(nèi)形成凹坑。因此，在通過半導(dǎo)體層中的材料剝蝕而形成的凹坑中至少能部分形成金屬接觸結(jié)構(gòu)，因而具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)一方面，由此可實(shí)現(xiàn)金屬層厚度和寬度的優(yōu)選比例，也就是說，由于所述凹坑，可通過金屬接觸結(jié)構(gòu)降低屏蔽效果，并且同時(shí)由于金屬接觸結(jié)構(gòu)橫截面增大，可減小歐姆傳導(dǎo)電阻。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，尤其當(dāng)分離層在步驟f■中機(jī)械化剝離時(shí)，構(gòu)造上述凹坑則尤為有利，因?yàn)橛纱丝蓸O大降低剝離分離層的同時(shí)將局部開口區(qū)域內(nèi)的金屬層剝離的風(fēng)險(xiǎn)。凹坑的深度優(yōu)選為30 u m,最好大于50 u m,進(jìn)一步優(yōu)選為大于75 u m,尤其在50至IOOiim之間。作為補(bǔ)充方案或替補(bǔ)方案的是，所述凹坑的寬度小于lOOiim，最好小于60 V- m,進(jìn)一步優(yōu)選為小于50 V- m。采用LCP工藝來構(gòu)造凹坑尤為有利，可以使得所述凹坑達(dá)到坑壁平行的最優(yōu)形狀，并且通過同時(shí)進(jìn)行的摻雜，使得所造成的損害帶來的影響最小。尤其有利的是，凹坑的至少一個(gè)側(cè)邊與半導(dǎo)體層的表面斜切，優(yōu)選凹坑的縱向與半導(dǎo)體的表面形成斜切。通過所述斜切面或者是說斜切方向，可以有效地避免當(dāng)分離層構(gòu)造為薄膜并且在步驟f中被機(jī)械化剝離時(shí)金屬接觸結(jié)構(gòu)也被剝離。其中尤為有利的是，這樣來構(gòu)造所述凹坑，使得凹坑的第一個(gè)斜面與半導(dǎo)體表面之間呈鈍角，凹坑的第二個(gè)斜面與半導(dǎo)體表面呈銳角，并且在步驟f中這樣來使分離層與半導(dǎo)體層機(jī)械化剝離，使得首先在第一表面與半導(dǎo)體層表面的交界處剝離分離層，然后在第二表面與半導(dǎo)體表面的交界處剝離分離層。此外有利的是，還可選擇將分離層沿著與凹坑平行的方向剝離。由此避免必須單獨(dú)剝離分離層被凹坑分割的部分。
由于當(dāng)剝離分離層時(shí)最終作用于金屬接觸結(jié)構(gòu)的作用力會首先作用于與半導(dǎo)體層表面呈鈍角的表面，因此，那些幾乎垂直于半導(dǎo)體表面的力至少會部分地傳到半導(dǎo)體層，因而避免了凹坑中金屬接觸結(jié)構(gòu)的額外剝離。在根據(jù)本發(fā)明方法中，在步驟d和步驟e之間的步驟el中進(jìn)行腐蝕步驟，以便在局部開口區(qū)域內(nèi)通過材料剝蝕(通過腐蝕)剝離半導(dǎo)體層表面的受損層。當(dāng)在步驟CD中使用激光以剝離材料并且形成凹坑時(shí)，額外進(jìn)行上述的步驟el，則尤為有利，因?yàn)橛纱丝梢愿鼮楹唵蔚姆绞絹韯冸x最終由于激光而受損的半導(dǎo)體層表面。如前所述，當(dāng)在步驟f中對分離層進(jìn)行機(jī)械化剝離時(shí)，局部開口區(qū)域內(nèi)的分離層側(cè)面是否被金屬層覆蓋，并不重要。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選構(gòu)型中，在步驟e中借助非定向方法來涂覆金屬層，優(yōu)選借助絲印工藝，十分利于節(jié)約工藝成本。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選在步驟f后對金屬層進(jìn)行強(qiáng)化，特別是公知的電鍍、強(qiáng)化。其中可使用所有在太陽能光伏電池制造中已知的電鍍強(qiáng)化工藝，特別是通過電接觸而產(chǎn)生定向電流的電鍍強(qiáng)化或者通過太陽能電池的光線而產(chǎn)生定向光線的電鍍強(qiáng)化。借助電鍍強(qiáng)化可使金屬接觸結(jié)構(gòu)的橫截面增大，因此進(jìn)而降低傳導(dǎo)電阻以及歐姆電阻損耗。與目前已知的工藝相比，根據(jù)本發(fā)明的方法具有下述優(yōu)點(diǎn)例如當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的方法用于制造單側(cè)接觸的太陽能電池時(shí)，即當(dāng)電池運(yùn)行時(shí)，所述接觸位于背向光線的一側(cè)(所謂的背接觸太陽能電池)，所需的工藝步驟即工藝耗時(shí)均大大減少，因而也實(shí)現(xiàn)了成本的節(jié)約。由于流程之間的流程步驟和處理步驟減少，因此硅晶片破裂的風(fēng)險(xiǎn)也大大降低。此外，通過采用上述的LCP方法，可以形成例如寬度約為50 y m的局部摻雜，這也使得與此前的制造流程相比，例如絲印工藝中所形成的局部摻雜的寬度至少為300 V- m,電池性能的損耗大大降低。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法也使得采用成本更低的金屬化工藝，例如鋁噴鍍工藝，成為可能，這與此前傳統(tǒng)的工藝方法相比(特別是與銀電鍍或銀絲印相比)具有更顯著的成本優(yōu)勢。并且由于所涂覆的金屬物料的選擇更加自由，可特別選用與摻雜層相適合的金屬，或者是說，可以涂覆用于降低太陽能電池受到潛在負(fù)面效應(yīng)的可能性的電池層(例如通過銅電鍍工藝后的銅擴(kuò)散導(dǎo)致復(fù)合損耗增大)。其中，與此前的工藝相比，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，無需進(jìn)行額外的隔離步驟，因?yàn)樗璧母綦x會與摻雜過程同時(shí)進(jìn)行，此外，當(dāng)使用液體束中混入摻雜物質(zhì)的LCP時(shí)，可以通過LCP方法同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)摻雜類型相反的高摻雜區(qū)域，也就是說，同時(shí)產(chǎn)生P型摻雜區(qū)域和n型摻雜區(qū)域。這種局部摻雜和局部接觸的制造對于背接觸太陽能電池的制造尤為重要。這種可單面接觸的太陽能電池通常在其背向入射光線的背面具有相互嚙合的梳齒狀的金屬接觸結(jié)構(gòu)。在目前已知的方法中，為了制造這樣相互嚙合的梳齒狀的金屬結(jié)構(gòu)，必需經(jīng)過大量的隔離、結(jié)構(gòu)化、摻雜和金屬化步驟。通過根據(jù)本發(fā)明的方法，可以極大地簡化這一工藝流程，因此顯著降低了制造成本。


下面結(jié)合實(shí)施例和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及特性。其中
圖I至圖2為本發(fā)明方法的第一實(shí)施例的步驟a至g ;圖3為本發(fā)明方法的第一實(shí)施例的變型的步驟e ；圖4至圖5為本發(fā)明方法的第二實(shí)施例的步驟a至f ;圖6為本發(fā)明方法的第二實(shí)施例的變型的步驟⑶至f ;圖7為本發(fā)明方法的第二實(shí)施例的另一變型結(jié)果的圖示；圖8至圖9為本發(fā)明方法的第三實(shí)施例的步驟a至f。
具體實(shí)施例方式上述圖示示出了太陽能光伏電池或者說這種太陽能電池尚在制造過程中的前體的示意圖。其中也分別示出了截面圖。圖中以相同的標(biāo)注表示相同的元件。 在圖I和圖2中示出了本發(fā)明方法的第一實(shí)施例。圖I的a，b示出了步驟a和b完成后的結(jié)果，其中，在構(gòu)造為硅晶片的半導(dǎo)體層I上涂覆構(gòu)造為電絕緣的二氧化硅層的隔離層2，然后涂覆構(gòu)造為薄膜的分離層3。結(jié)果如圖I的a，b所示。隔離層的一側(cè)構(gòu)造為電絕緣，并且在半導(dǎo)體層I的表面與隔離層2相鄰的一側(cè)具有鈍化作用，從而降低該表面上載流子的復(fù)合速度與復(fù)合損耗。在步驟CD中，借助如圖I的CD中以箭頭標(biāo)示的激光束，在隔離層2以及分離層3上形成局部開口，此外在半導(dǎo)體層I上形成凹坑。因此，通過同一種材料剝蝕的方法(在本例中即激光剝離)，不僅剝離隔離層和分離層的金屬物質(zhì)，也可剝離半導(dǎo)體層上的金屬物質(zhì)。結(jié)果如圖I的⑶所示。所述局部開口為線型，從而形成凹坑，其中，圖I的CD中所示的凹坑與圖平面垂直。所述凹坑的寬度(圖I中為水平方向)約為50iim，其深度(圖I中為垂直方向)約為100 u m0在步驟e中，構(gòu)造為鋁層的金屬層4整面地以其正面涂覆在分離層3、分離層3和隔離層2的局部開口區(qū)域以及在半導(dǎo)體層I中形成的凹坑上，結(jié)果如圖I的e所示。由于在本發(fā)明方法的第一實(shí)施例中，分離層3構(gòu)造為薄膜，因此，在步驟f中可以通過薄膜的剝離來形成分離層，如圖2的f所示。由此可以更為簡單的方式剝離分離層3以及分離層3上的金屬層4，其中，金屬層4a仍留在所構(gòu)造的凹坑中，由此構(gòu)成了太陽能電池的金屬接觸結(jié)構(gòu)。因此，在本發(fā)明方法的第一實(shí)施例中，構(gòu)造用于太陽能電池的線型金屬接觸結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體層I中以溝塹狀延伸，其中這樣選定凹坑寬度與深度之間的比例，使得凹坑的寬度小于其深度。由此，一方面通過凹坑相應(yīng)選定的深度來降低由于金屬層的歐姆電阻而帶來的損耗，另一方面通過凹坑選定的寬度降低屏蔽損耗。此外，無需濕化學(xué)方法，即可形成金屬結(jié)構(gòu)，從而降低了制造成本。為了進(jìn)一步降低復(fù)合損耗，優(yōu)選在步驟⑶和步驟e之間的濕化學(xué)步驟中，在由于激光而形成的凹槽中對半導(dǎo)體層I的表面稍微進(jìn)行腐蝕，使得半導(dǎo)體層I上被激光處理損壞的部分從凹坑的坑壁上剝離，從而降低復(fù)合損耗。圖3示出了本發(fā)明方法的第一實(shí)施例的變型，其中，在步驟CD中，激光并不垂直于分離層3的表面，而是與其斜切，優(yōu)選所呈角度為30度到60度之間，從而形成與所述表面斜切的凹坑。圖3的e示出了根據(jù)步驟e涂覆金屬層4后的結(jié)果。
在其后的步驟f中，分離層3的剝離與圖2所示相類似。在這種情況下，優(yōu)選以圖3箭頭所示的角度剝離所述層，也就是說從右側(cè)開始剝離該層，然后從右向左剝離。以這種方式，可以通過傾斜構(gòu)造的凹坑，額外降低薄膜剝離時(shí)半導(dǎo)體層I凹坑中的金屬層也被剝離的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選以下述構(gòu)型其中之一來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的第一實(shí)施例或者說其變型。表I及其后的表格分別列出了實(shí)施例中所用的參數(shù)數(shù)值及其優(yōu)選范圍或者說可選的參數(shù)優(yōu)選值。
具體示例I參數(shù)范圍薄膜參數(shù)
材料PPPP, PVC,剝離膠泥
涂抹工藝滾壓工藝PP (聚丙烯)，PVC (聚氯乙
烯)，滾壓工藝，加膜工藝， 剝離膠泥，絲印工藝，噴涂工 藝，旋涂工藝
顏色不透明不透明，半透明
權(quán)利要求
1.一種用于局部電接觸半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)(4a)的制造方法，其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為太陽能光伏電池或太陽能光伏電池的前體，并且具有至少ー個(gè)半導(dǎo)體層，所述方法包括下列步驟 步驟a，在半導(dǎo)體層上涂覆至少ー層電絕緣的隔離層(2，2a)； 步驟b，在隔離層上涂覆至少ー層分離層(3，3a)； 步驟c，在分離層上形成局部開ロ ； 步驟山在隔離層上形成局部開ロ； 步驟e，至少部分地在分離層(3，3a)上涂覆至少ー層金屬層，并且在分離層(3，3a)以及隔離層(2，2a)的局部開ロ區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體層上涂覆至少ー層金屬層； 步驟f，剝離分離層； 其中，有時(shí)可在步驟a和/或步驟b之前涂覆另外的中間層，其特征在干，步驟c和d合并為ー個(gè)步驟CD，并且在步驟CD中通過材料剝蝕的方法，同時(shí)在分離層(3，3a)和隔離層(2，2a)上形成局部開ロ。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在步驟CD中，借助激光束在分離層(3，3a)以及隔尚層(2，2a)上形成局部開ロ。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，借助激光化學(xué)處理(LCP)方法形成局部開ロ，并且另通過LCP在半導(dǎo)體層(I)的局部開ロ區(qū)域構(gòu)造局部摻雜區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，借助LCP在半導(dǎo)體層(I)內(nèi)構(gòu)造至少兩個(gè)摻雜類型相反的摻雜區(qū)域。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟e中，借助定向金屬化エ藝涂覆金屬層(4)，其中，優(yōu)選金屬化工藝的分離方向幾乎與分離層(3，3a)的表面垂直。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟f中，通過濕化學(xué)方法剝尚分尚層(3，3a)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟f中，通過熱學(xué)方法剝離分離層(3，3a)，優(yōu)選采用熱濕化學(xué)法。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟f中，通過機(jī)械方法剝尚分尚層(3，3a)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟b中涂覆可剝離的分離層(3，3a)，其中，在步驟f中通過機(jī)械方法剝離所述分離層(3，3a)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在步驟b中涂覆薄膜狀的分離層(3，3a)，優(yōu)選以薄膜狀涂覆所述分離層(3，3a)，以及/或者通過涂覆可自我固化的物質(zhì)，尤其是膠泥，形成所述薄膜狀的分離層(3，3a)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟CD中或在步驟CD后，通過半導(dǎo)體層(I)內(nèi)的材料剝蝕，大致在隔離層(2，2a)的局部開ロ區(qū)域內(nèi)形成凹坑，所述凹坑的深度優(yōu)選大于30微米，最好大于50微米，進(jìn)ー步優(yōu)選為大于75微米，尤其是50至100微米之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述凹坑至少具有一個(gè)與半導(dǎo)體層(I)表面斜切的側(cè)面，優(yōu)選凹坑的縱向與半導(dǎo)體層(I)表面斜切，與所述表面之間的角度尤其在30度至60度之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)以及至少根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，這樣來構(gòu)造所述凹坑，使其第一斜面與半導(dǎo)體層(I)表面之間呈鈍角，第二斜面與半導(dǎo)體層(I)表面之間呈銳角，并且在步驟f中，這樣通過機(jī)械方法將分離層(3，3a)與半導(dǎo)體層(I)剝離，使得首先在第一平面與半導(dǎo)體表面的交界處將分離層(3，3a)剝離，然后在第ニ平面與半導(dǎo)體表面的交界處將分離層(3，3a)剝離，或者，在步驟f中，這樣通過機(jī)械方法將分離層(3，3a)與半導(dǎo)體層(I)剝離，并且分離層(3，3a)的剝離方向基本與凹坑線型縱深的方向平行。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟e中，借助非定向エ藝，優(yōu)選借助絲印エ藝，涂覆所述金屬層(4)。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在干，在步驟f后，對所述金屬層進(jìn)行強(qiáng)化，特別是電鍍強(qiáng)化。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟d與步驟e之間的步 驟el中進(jìn)行腐蝕，以便通過材料剝蝕剝離至少在局部開ロ區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體層(I)表面的受損層。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟CD中的局部開ロ至少呈線型，優(yōu)選呈梳齒狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于局部電接觸半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)的制造方法，其中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為太陽能光伏電池或太陽能光伏電池的前體，并且具有至少一個(gè)半導(dǎo)體層，方法包括下列步驟a、在半導(dǎo)體層上涂覆至少一層電絕緣的隔離層；b、在隔離層上涂覆至少一層分離層；c、在分離層上形成局部開口；d、在隔離層上形成局部開口；e、至少部分地在分離層上涂覆至少一層金屬層，并且在分離層和隔離層的局部開口區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體層上涂覆至少一層金屬層；f、剝離分離層；其中，有時(shí)可在步驟a和/或步驟b之前涂覆另外的中間層，步驟c和d合并成一個(gè)步驟CD，并且在步驟CD中通過材料剝蝕的方法，同時(shí)在分離層和隔離層上形成局部開口。
文檔編號H01L31/18GK102738297SQ20121011184
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者A·費(fèi)爾, F·格拉內(nèi)克, S·克勞斯卡 申請人:弗勞恩霍弗實(shí)用研究促進(jìn)協(xié)會