專(zhuān)利名稱(chēng)：形成選擇性觸點(diǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種使用激光退火為光伏電池形成選擇性觸點(diǎn)的方法。另外，本發(fā)明還涉及ー種包括根據(jù)該方法形成的選擇性觸點(diǎn)的光伏電池。
背景技術(shù)：
在常規(guī)的光伏電池制造過(guò)程中，發(fā)射極觸點(diǎn)的形成包含三個(gè)主要步驟，即發(fā)射極層的形成，該發(fā)射極層是摻雜度較高的層并且位于體硅襯底的前方，該體硅襯底的摻雜物類(lèi)型與該體硅襯底的摻雜物類(lèi)型不同；在發(fā)射極層上形成抗反射涂層(ARC)；以及校準(zhǔn)金屬化。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，尋求更高電池性能的光伏電池制造商發(fā)明了所謂 的選擇性發(fā)射極技木。選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)包含ー種給定類(lèi)型的發(fā)射極層，該發(fā)射極層在特定位置顯示出不同的摻雜水平以及結(jié)深度。在此類(lèi)發(fā)射極觸點(diǎn)中，只有重?fù)诫s位置會(huì)被金屬覆蓋，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部電路進(jìn)行光生電荷提取所必需的觸點(diǎn)。其結(jié)果是，與常規(guī)的具有完全覆蓋光伏電池前側(cè)的高摻雜度發(fā)射極層的發(fā)射極觸點(diǎn)相比，光伏電池的效率提高了
O.5% 到 1%。一種常見(jiàn)的使發(fā)射極層在特定位置顯示不同的摻雜水平和結(jié)深度的技術(shù)是激光退火，因?yàn)榇思夹g(shù)在常規(guī)的加熱過(guò)程中在保持很低的總體熱預(yù)算的同時(shí)可進(jìn)行很快并且區(qū)域性強(qiáng)的熱處理，該熱處理可以使在加熱部分的結(jié)深度可控，因而具有重要的優(yōu)勢(shì)。因此具體地，激光退火能夠很好地被適配為在100微米或甚至更小的范圍內(nèi)處理很細(xì)的太陽(yáng)能電池。比如，WO 2009/128679中描述了ー種選擇性發(fā)射極層的激光退火，其中多個(gè)準(zhǔn)分子激光束穿過(guò)包括多個(gè)小孔的一個(gè)掩模，然后多組激光束同時(shí)通過(guò)這些小孔照射該發(fā)射極層與多個(gè)指狀電極對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分，并且其中激光束在這些指狀電極的延伸方向上移動(dòng)。明顯地，以上技術(shù)的第一個(gè)缺點(diǎn)是以下事實(shí)多個(gè)激光束需要同時(shí)照射該發(fā)射極層與這些指狀電極對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分，而技術(shù)復(fù)雜并且不是成本有效的。第二個(gè)缺點(diǎn)是，此類(lèi)系統(tǒng)的吞吐量很低，因?yàn)榧す馐掷m(xù)不斷地沿著這些指狀電極的全延伸方向進(jìn)行掃描。第三個(gè)缺點(diǎn)是，就有待照射的發(fā)射極層的部分的形狀和大小而言，靈活性有限。由于常規(guī)的激光束的直徑較小或者與常規(guī)的指狀電極列的寬度具有相同的階數(shù)，所以在不(i)増加穿過(guò)掩模小孔的ー組激光束的激光束的數(shù)量，這將增加復(fù)雜性和激光學(xué)系統(tǒng)成本，或不(ii)沿著指狀電極的延伸方向多次重復(fù)退火過(guò)程，這將導(dǎo)致重疊效應(yīng)、更低的呑吐量和更高的光伏制造成本的情況下，寬度不能明顯地增加。考慮到上述缺點(diǎn)，很明顯地需要一種能夠克服這些缺點(diǎn)的方法。因此，作為本發(fā)明的第一個(gè)目的，提供了ー種形成選擇性觸點(diǎn)的方法，該方法不需要多個(gè)激光束同時(shí)照射摻雜的觸點(diǎn)層的多個(gè)部分并且該方法會(huì)降低復(fù)雜性和激光設(shè)備成本。作為本發(fā)明的第二個(gè)目的，提供了ー種形成選擇性觸點(diǎn)的方法，與常規(guī)的方法相比，該方法可以提供呑吐量并且降低光伏電池制造成本。作為本發(fā)明的第三個(gè)目的，提供了ー種形成選擇性觸點(diǎn)的方法，該方法會(huì)降低或者甚至使重疊效應(yīng)最小化。作為本發(fā)明的第四個(gè)目的，提供了ー種形成選擇性觸點(diǎn)的方法，該方法可以對(duì)整個(gè)觸點(diǎn)區(qū)域中的結(jié)深度有一個(gè)更好的區(qū)域控制范圍，這會(huì)提高光伏電池效率。作為本發(fā)明的第五個(gè)目的，提供了ー種形成選擇性觸點(diǎn)的方法，其中與常規(guī)方法相比，退火的摻雜的觸點(diǎn)層會(huì)顯示更少的瑕疵，這也提高了光伏電池效率。進(jìn)ー步地，本發(fā)明的ー個(gè)目的是提供ー種形成選擇性觸點(diǎn)的方法，其中與常規(guī)方法相比，總處理步驟數(shù)量減少。作為附加目的，本發(fā)明提供了ー種制造成本降低并且效率更高的光伏電池。本發(fā)明通過(guò)使用脈沖激光束對(duì)觸點(diǎn)層的ー個(gè)部分退火實(shí)現(xiàn)了上述目的，該部分按照與對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的ー個(gè)2D圖案確定形狀。發(fā)明概述本發(fā)明針對(duì)ー種為光伏電池形成選擇性觸點(diǎn)的方法，該方法包括a.在一個(gè)半導(dǎo)體襯底的表面上形成一個(gè)摻雜的觸點(diǎn)層；b.使用ー個(gè)激光束為該摻雜的觸點(diǎn)層的ー個(gè)部分退火,該部分具有與一個(gè)對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的ー個(gè)2D圖案；其特征在于該激光束是脈沖式的并且是按該2D圖案確定形狀的。另外，本發(fā)明還針對(duì)ー種包括根據(jù)該方法形成的選擇性觸點(diǎn)的光伏電池。發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案，提供了一種為光伏電池形成選擇性觸點(diǎn)的方法，該方法包括a.在一個(gè)半導(dǎo)體襯底的表面上形成一個(gè)摻雜的觸點(diǎn)層；b.使用ー個(gè)激光束為該摻雜的觸點(diǎn)層的ー個(gè)部分退火,該部分具有與一個(gè)對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的ー個(gè)2D圖案；其特征在于該激光束是脈沖式的并且是按該2D圖案確定形狀的。通過(guò)使用脈沖式并且根據(jù)該2D圖案確定形狀的激光束，其中該2D圖案與對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分相對(duì)應(yīng)，不再需要使用多個(gè)激光束來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)照射摻雜的觸點(diǎn)層的多個(gè)部分。明顯地，這會(huì)降低復(fù)雜性和激光設(shè)備成本。本發(fā)明的另外ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于該摻雜的觸點(diǎn)層的ー個(gè)顯著部分可以用ー個(gè)脈沖退火，所以與常規(guī)方法相比，呑吐量可以增加到エ業(yè)生產(chǎn)水平，并且因此光伏電池制造成本可以降低。進(jìn)ー步地，通過(guò)以下兩個(gè)事實(shí)的組合該摻雜的觸點(diǎn)層的ー個(gè)顯著部分可以用ー個(gè)脈沖退火和該2D圖案在形狀上不受約束，可以降低重疊效應(yīng)或甚至被最小化。在本發(fā)明的背景下，摻雜的觸點(diǎn)層被理解成任何種類(lèi)的摻雜層，位于光伏電池大塊襯底的前方或背側(cè)，其摻雜物類(lèi)型與該大塊襯底(例如，如發(fā)射極觸點(diǎn))的摻雜物類(lèi)型不同，或者其摻雜物濃度遠(yuǎn)高于該大塊襯底(例如，如背表面場(chǎng)(BSF))的摻雜物濃度。在這兩種情況中，摻雜的觸點(diǎn)層(或行為像)與該大塊襯底形成ー個(gè)結(jié)，并且在該大塊襯底和接觸電極之間充當(dāng)導(dǎo)電層。
在本發(fā)明的背景下，選擇性觸點(diǎn)可以被理解成光伏應(yīng)用中任何種類(lèi)的觸點(diǎn)，其摻雜的觸點(diǎn)層根據(jù)2D圖案在特定位置處表現(xiàn)出不同的摻雜水平和結(jié)深度，比如前觸點(diǎn)電池的選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)、鈍化發(fā)射極背面點(diǎn)接觸太陽(yáng)電池(PERL)的背表面場(chǎng)、背觸點(diǎn)電池(RCC)、后觸點(diǎn)電池(BCC)、交指式背觸點(diǎn)電池(IBC)或鈍化發(fā)射極背觸點(diǎn)電池(PERC)的選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)。2-D圖案可以具有與任何類(lèi)型的光伏電池中的對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分布局相對(duì)應(yīng)的任何形狀，從而使得在退火后，摻雜的觸點(diǎn)層在特定位置表現(xiàn)出不同的摻雜水平和結(jié)深度。具體地，該2-D圖案可以包括多個(gè)并行觸點(diǎn)，如選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)網(wǎng)格的指狀電扱。在根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)ー步實(shí)施方案中，提供了 ー種方法，其中選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格可以包括多個(gè)并行觸點(diǎn)，并且其中可以用每個(gè)脈沖對(duì)ー個(gè)具有2D圖案的部分進(jìn)行照射，該2D圖 案對(duì)應(yīng)該多個(gè)并行觸點(diǎn)的至少ー個(gè)部分。根據(jù)2D圖案確定激光束的形狀可以通過(guò)任何波束成形系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如像具有與該2D圖案相對(duì)應(yīng)的孔徑的掩模。此類(lèi)掩?？梢允窃谄渲兄圃炜讖降墓腆w板。實(shí)質(zhì)上，此孔徑是激光束穿過(guò)的ー個(gè)小孔或是縫隙，并且該孔徑可以限定光束光點(diǎn)的形狀和/或大小?？商娲?，波束成形系統(tǒng)可以包括反射鏡或透鏡組件，該組件包括ー個(gè)具有由較低透射率區(qū)域圍繞的對(duì)應(yīng)該2D圖案的更高透射率的區(qū)域的部分傳輸涂層。在另ー個(gè)實(shí)施方案中，如US2009231718中所公開(kāi)的，波束成形系統(tǒng)可以包括ー個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)被配置用來(lái)在單ー激光脈沖中對(duì)單個(gè)狹長(zhǎng)區(qū)域進(jìn)行退火，由此對(duì)對(duì)應(yīng)的包括多個(gè)狹長(zhǎng)觸點(diǎn)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分退火?？商娲兀ㄊ尚蜗到y(tǒng)可以包括一個(gè)衍射光學(xué)元件，該衍射光學(xué)元件用來(lái)在多個(gè)并行列中使波束成形，由此在單一激光脈沖中對(duì)對(duì)應(yīng)的包括多個(gè)并行觸點(diǎn)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格至少ー個(gè)部分退火。激光器可以是其波長(zhǎng)、能量和脈沖寬度被適配為該處理的任意激光器，比如固態(tài)激光器、或準(zhǔn)分子激光器。優(yōu)選地，激光器可以是準(zhǔn)分子層，更優(yōu)選地是氯化氙準(zhǔn)分子激光器。由于在那些波長(zhǎng)下硅的高能量吸收率，激光的波長(zhǎng)的范圍可以在190nm到600nm，190nm到550nm, 190nm到480nm之間，并且優(yōu)選的是308nm。激光的能量可以在I焦耳到25焦耳之間。為了實(shí)現(xiàn)這些能量，激光器的放電體積被優(yōu)化到通常IOcm (電極之間的間距)x7到IOcm (放電寬度)xlOO到200cm (放電長(zhǎng)度)。在本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方案中，激光器可以被適配為產(chǎn)生一個(gè)能量密度在O. I到IOJ/cm2之間，優(yōu)選為I到lOJ/cm2之間的投射激光束。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，激光器可以是準(zhǔn)分子激光器，其被適配為產(chǎn)生大于60cm2、80cm2,優(yōu)選IOOcm2的大面積輸出波束，并且具有通常至少為1cm2、至少為5cm2、和高達(dá)IOcm2的ー個(gè)投射光束光點(diǎn)，該投射光束光點(diǎn)的能量密度在O. I和lOJ/cm2之間。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)具體實(shí)施方案，可以用每個(gè)脈沖照射一個(gè)至少I(mǎi)cm2、至少5cm2、至少8cm2、或至少I(mǎi)Ocm2的部分，這使得本發(fā)明適用于光伏電池的高呑吐量エ業(yè)生產(chǎn)。
脈沖寬度與快速加熱以減少摻雜物擴(kuò)散和相對(duì)緩慢的冷卻速度以減少瑕疵形成之間的最佳效果相對(duì)應(yīng)，并且其范圍可以在IOOns到IOOOns之間，或者在IOOns和300ns之間，或優(yōu)選地，在100和200納秒之間。使用這類(lèi)長(zhǎng)脈沖，在激活材料足夠深處的摻雜元素時(shí)，摻雜的觸點(diǎn)層的燒蝕可以被最小化。長(zhǎng)脈沖寬度也能在整個(gè)觸點(diǎn)區(qū)域內(nèi)提供一個(gè)更好的觸點(diǎn)結(jié)深度控制范圍。此外，長(zhǎng)脈沖在退火材料中產(chǎn)生比短脈沖更少的瑕疵和更少的在短脈沖中出現(xiàn)的液滴或材料損耗。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，激光可以具有308nm的波長(zhǎng)，100和200納秒之間的脈沖寬度和O. 5和lOJ/cm2之間的能量密度。半導(dǎo)體襯底表面可以是任何適用于光伏應(yīng)用的材料，比如，但不限于硅晶體、無(wú)摻雜硅或摻雜硅、多晶硅、注入硅、碳化硅、非晶硅、硅鍺，III-V復(fù)合半導(dǎo)體比如神化鎵、鎵鋁砷、氮化鎵，II-VII復(fù)合半導(dǎo)體如碲化鎘、銅銦聯(lián)硒化合物(CuInSe2)或銅銦鎵硒 (Cu (In, Ga) Se2 )及類(lèi)似物、多結(jié)半導(dǎo)體堆棧、及類(lèi)似物。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，ー種形成選擇性觸點(diǎn)的方法可以被提供為進(jìn)ー步包括在摻雜的觸點(diǎn)層上形成ー個(gè)抗反射涂層和/或一個(gè)鈍化電介質(zhì)，并且穿過(guò)該抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)對(duì)該摻雜的觸點(diǎn)層退火。此抗反射涂層或鈍化電介質(zhì)可以是任何在光伏電池生產(chǎn)中的抗反射材料或鈍化電介質(zhì)，例如像氮化硅和/或ニ氧化硅和/或兩者的組合。根據(jù)本發(fā)明，可以提供ー種形成選擇性觸點(diǎn)的方法，其中該抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)的與該摻雜的觸點(diǎn)層的部分相對(duì)應(yīng)的至少ー個(gè)部分可以被燒蝕。在形成金屬接觸電極前，通過(guò)從與對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格相對(duì)應(yīng)的至少ー個(gè)部分燒蝕抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)，燒蝕層下的摻雜的觸點(diǎn)層和隨后沉積的金屬電極之間的觸點(diǎn)電阻減小，這提高了電池效率。進(jìn)ー步地，接觸電極可以被做得更細(xì)，因?yàn)樗鼈冎辽偈遣糠值厍度朐诳狗瓷渫繉雍?或鈍化電介質(zhì)中的。此外，由于抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)能夠以寬度很小的列的形式被激光燒蝕，這些列可以充當(dāng)用于自校準(zhǔn)金屬電鍍的圖案，接觸電極可以具有減小的寬度。更細(xì)的和/或?qū)挾雀〉慕佑|電極使得掩模損耗更小并且短路電流密度(Jsc)更高。另外，由于觸點(diǎn)形成可以在更低的溫度和無(wú)觸點(diǎn)的條件下立刻完成，即，自校準(zhǔn)金屬電鍛，從而減小晶片厚度的趨勢(shì)來(lái)看，晶片破損的風(fēng)險(xiǎn)降低。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方法中，抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)的ー個(gè)部分至少對(duì)應(yīng)摻雜的觸點(diǎn)層中可以被激光同時(shí)退火和燒蝕的部分。通過(guò)同時(shí)對(duì)摻雜的觸點(diǎn)層進(jìn)行退火和對(duì)抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)進(jìn)行燒蝕，與常規(guī)的方法相比，總處理步驟減少。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，常規(guī)地，摻雜的觸點(diǎn)層是由高溫磷或硼擴(kuò)散或在高溫熔爐退火后的其他摻雜處理步驟形成的，以獲得高摻雜度的觸點(diǎn)層。然而，根據(jù)本發(fā)明，由于隨后的選擇性激光退火，只需要微摻雜的觸點(diǎn)層。因此，可以通過(guò)對(duì)大塊半導(dǎo)體襯底的前或后表面進(jìn)行摻雜處理步驟來(lái)形成摻雜的觸點(diǎn)層，例如像離子注入、等離子體摻雜、由磷前體低溫?cái)U(kuò)散獲得的磷硅酸玻璃(PSG)形成、由硼前體的低溫?cái)U(kuò)散獲得的硼硅酸玻璃(BSG)形成、摻雜的旋壓玻璃形成和摻雜的介電沉積?？商娲?，根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方案提供了ー種形成選擇性觸點(diǎn)的方法，其中在該半導(dǎo)體襯底的表面形成摻雜的觸點(diǎn)層可以包括在半導(dǎo)體襯底上形成ー個(gè)摻雜的抗反射涂層和/或摻雜的鈍化電介質(zhì)以及對(duì)該抗反射涂層和/或摻雜的鈍化電介質(zhì)進(jìn)行激光退火。優(yōu)選地，與摻雜的觸點(diǎn)層的所述部分對(duì)應(yīng)的抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)的ー個(gè)部分可以被激光燒蝕，與激光退火同時(shí)進(jìn)行。在后一種情形中，選擇性摻雜的觸點(diǎn)層通過(guò)對(duì)抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)同時(shí)進(jìn)行退火和燒蝕而形成，不需要諸如像分別形成摻雜的觸點(diǎn)層。這明顯地降低了形成選擇性觸點(diǎn)的總處理步驟的數(shù)量，甚至在與常規(guī)的方法進(jìn)行更多的比較時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的一種方法可以進(jìn)一步地包括在XYZ方向?qū)⒂写丈涞牟糠峙c投射激光束對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的ー種方法可以進(jìn)一歩包括通過(guò)物鏡對(duì)有待照射的區(qū)域上的2D圖案的圖像進(jìn)行聚焦。根據(jù)本發(fā)明的ー種方法可以進(jìn)一歩包括對(duì)2D圖案的圖像大小和有待照射的部分 的大小進(jìn)行匹配。這可以通過(guò)可變圖像放大系統(tǒng)來(lái)獲得。進(jìn)ー步的調(diào)整可以通過(guò)使用照相機(jī)將半導(dǎo)體材料層上的光束光點(diǎn)形象化、測(cè)量其大小并調(diào)整放大倍數(shù)來(lái)進(jìn)行。本發(fā)明的ー種方法還可以包括圖案識(shí)別。這可以通過(guò)圖案識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該圖案識(shí)別系統(tǒng)包括一個(gè)照相機(jī)，該照相機(jī)機(jī)械地鏈接到固定半導(dǎo)體材料的ー個(gè)平臺(tái)并且位于材料層表面的上方。在ー個(gè)具體的實(shí)施方案中，照相機(jī)產(chǎn)生的圖像可以被處理以定位多個(gè)(通常為3)在半導(dǎo)體材料上的已被蝕刻或激光燒蝕的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記提供了在激光設(shè)備的協(xié)調(diào)系統(tǒng)中對(duì)半導(dǎo)體材料的精確定位。另外，本發(fā)明提供了ー種包括通過(guò)根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法形成的選擇性觸點(diǎn)的光伏電池。此光伏電池可以是比如標(biāo)準(zhǔn)單晶體和多晶體太陽(yáng)能電池、N型和P型太陽(yáng)能電池、在不同類(lèi)型的襯底上形成的外延硅太陽(yáng)能電池、異質(zhì)結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池、鈍化發(fā)射極背面點(diǎn)接觸太陽(yáng)電池(PERL)、鈍化發(fā)射極背接觸電池(PERC)、后觸點(diǎn)或背觸點(diǎn)太陽(yáng)電池(RCC，BCC)和交指式背觸電池(IBC)。實(shí)例I常規(guī)的發(fā)射極觸點(diǎn)形成過(guò)程I)對(duì)體硅進(jìn)行P0C13高溫熔爐擴(kuò)散以形成重?fù)诫sη型發(fā)射極層2)磷硅酸玻璃蝕刻3) SiNx電弧/鈍化層沉積4)通過(guò)絲網(wǎng)印刷校準(zhǔn)前側(cè)金屬化現(xiàn)有技術(shù)中選擇性發(fā)射極形成過(guò)程如示例WO 2009/128679所描述I)對(duì)體硅進(jìn)行P0C13低溫熔爐擴(kuò)散以形成輕摻雜η型發(fā)射極層2)對(duì)發(fā)射極層進(jìn)行選擇性激光退火3)磷硅酸玻璃蝕刻4) SiNx電弧/鈍化層沉積5)通過(guò)絲網(wǎng)印刷校準(zhǔn)前側(cè)金屬化根據(jù)本發(fā)明形成選擇性發(fā)射極的過(guò)程I)對(duì)體硅進(jìn)行P0C13低溫熔爐擴(kuò)散以形成輕摻雜η型發(fā)射極層
2)使用根據(jù)選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)網(wǎng)格中的2D圖案確定形狀的脈沖激光束進(jìn)行選擇性激光退火；3)磷硅酸玻璃蝕刻4) SiNx電弧/鈍化層沉積5)通過(guò)絲網(wǎng)印刷校準(zhǔn)前側(cè)金屬化根據(jù)本發(fā)明形成選擇性發(fā)射極的過(guò)程的替代方案I)對(duì)體硅進(jìn)行P0C13低溫熔爐擴(kuò)散以形成輕摻雜η型發(fā)射極層2)使用根據(jù)選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)網(wǎng)格中的2D圖案確定形狀的脈沖激光束進(jìn)行選擇性激光退火；
3)磷硅酸玻璃蝕刻4) SiNx電弧/鈍化層沉積5)使用根據(jù)選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)網(wǎng)格中的2D圖案確定形狀的脈沖激光束進(jìn)行激光燒蝕；6)通過(guò)自校準(zhǔn)金屬電鍍對(duì)前側(cè)金屬化根據(jù)本發(fā)明形成選擇性發(fā)射極的過(guò)程的另ー個(gè)替代方案I)對(duì)體硅進(jìn)行P0C13低溫熔爐擴(kuò)散以形成輕摻雜η型發(fā)射極層2)磷硅酸玻璃蝕刻3) SiNx電弧/鈍化層沉積4)使用根據(jù)選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)網(wǎng)格中的2D圖案確定形狀的脈沖激光束進(jìn)行選擇性激光退火和激光燒蝕；5)通過(guò)自校準(zhǔn)金屬電鍍對(duì)前側(cè)金屬化根據(jù)本發(fā)明形成選擇性發(fā)射極的過(guò)程的另ー個(gè)替代方案I)摻雜的SiNx電弧/鈍化層沉積2)使用根據(jù)選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)網(wǎng)格中的2D圖案確定形狀的脈沖激光束進(jìn)行選擇性激光退火和激光燒蝕；3)通過(guò)自校準(zhǔn)金屬電鍍對(duì)前側(cè)金屬化實(shí)例2下面描述的是常規(guī)的交指式背觸(IBC)太陽(yáng)能電池的制造流程，有6步光刻法和一個(gè)最后的熔結(jié)和退火步驟(如Elsevier中Tom Markvart和Luis Castaner的光伏,基本法則和應(yīng)用實(shí)用手冊(cè)中所描述)I)開(kāi)始氧化壽命長(zhǎng)的<100>FZ晶片2) N+發(fā)射極光刻3)氧化物蝕刻打開(kāi)N+發(fā)射極區(qū)4)磷預(yù)沉積5) P+發(fā)射極光刻6)氧化物蝕刻打開(kāi)P+發(fā)射極區(qū)7)硼預(yù)沉積8)使背部具有晶片結(jié)構(gòu)(太陽(yáng)能電池前側(cè))9)生長(zhǎng)細(xì)的氧化物或電介質(zhì)
10)觸點(diǎn)光刻11)氧化物或電介質(zhì)蝕刻打開(kāi)觸點(diǎn)區(qū)域12) I級(jí)金屬化13)金屬I(mǎi)光刻14)金屬I(mǎi)蝕刻15)沉淀金屬間電介質(zhì) 16)通過(guò)光刻17)金屬間電介質(zhì)蝕刻18) 2級(jí)金屬化19)金屬2光刻20)金屬2蝕刻21)抗反射涂層沉積22)熔結(jié)和退火23)切粒和測(cè)試在根據(jù)本發(fā)明的交指式背觸(IBC)太陽(yáng)能電池制作流程中，根據(jù)2D圖案確定形狀的脈沖激光束進(jìn)行的選擇性激光退火可以被用于形成N+發(fā)射極區(qū)或P+發(fā)射極區(qū)二者之一或形成二者，而不使用光刻法。
權(quán)利要求
1.ー種用于為光伏電池形成選擇性觸點(diǎn)的方法，該方法包括 a.在一個(gè)半導(dǎo)體襯底的表面上形成一個(gè)摻雜的觸點(diǎn)層； b.使用ー個(gè)激光束對(duì)所摻雜的觸點(diǎn)層的ー個(gè)部分進(jìn)行退火，所述部分具有與一個(gè)對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的ー個(gè)2D圖案； 其特征在于，該激光束是脈沖式的并且是按該2D圖案來(lái)確定形狀的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中該選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格包括多個(gè)并行的觸點(diǎn)，并且其中用每個(gè)脈沖對(duì)具有ー個(gè)2D圖案的ー個(gè)部分進(jìn)行照射，該2D圖案對(duì)應(yīng)于該多個(gè)并行觸點(diǎn)中的至少ー個(gè)部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中用每個(gè)脈沖對(duì)至少I(mǎi)cm2的ー個(gè)部分進(jìn)行照射。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述的方法，其中該激光退火是以O(shè).I到10J/cm2之間的投射激光束能量密度來(lái)進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4所述的方法，其中該脈沖激光束具有的脈沖寬度在100到200納秒之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5所述的方法，其中退火是由ー個(gè)準(zhǔn)分子激光器來(lái)進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6所述的方法，包括在所摻雜的觸點(diǎn)層上形成ー個(gè)抗反射涂層和/或ー個(gè)鈍化電介質(zhì)，并且在與所摻雜的觸點(diǎn)層的部分相對(duì)應(yīng)的抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)的至少ー個(gè)部分處進(jìn)行激光燒蝕。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至6所述的方法，包括在所摻雜的觸點(diǎn)層上形成ー個(gè)抗反射涂層和/或ー個(gè)鈍化電介質(zhì)，并且穿過(guò)該抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)進(jìn)行該激光退火。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中與激光退火同時(shí)，對(duì)與所摻雜的觸點(diǎn)層的部分相對(duì)應(yīng)的該抗反射涂層和/或鈍化電介質(zhì)的ー個(gè)部分進(jìn)行激光燒蝕。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至6所述的方法，其中在該半導(dǎo)體襯底的表面上形成所摻雜的觸點(diǎn)層包括在該半導(dǎo)體襯底上形成ー個(gè)摻雜的抗反射涂層和/或一個(gè)摻雜的鈍化電介質(zhì)，并且對(duì)該抗反射涂層和/或所摻雜的鈍化電介質(zhì)進(jìn)行激光退火。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中與激光退火同時(shí)，對(duì)與所摻雜的觸點(diǎn)層的部分相對(duì)應(yīng)的該抗反射涂層和/或該鈍化電介質(zhì)的ー個(gè)部分進(jìn)行激光燒蝕。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所摻雜的觸點(diǎn)層是ー個(gè)發(fā)射極層，并且其中該選擇性觸點(diǎn)層是ー個(gè)選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)。
13.ー種光伏電池，包括由根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法形成的一個(gè)選擇性觸點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)一種用于為光伏電池形成選擇性觸點(diǎn)的方法，該方法包括a.在一個(gè)半導(dǎo)體襯底的表面上形成一個(gè)摻雜的觸點(diǎn)層；b.用激光束對(duì)所摻雜的觸點(diǎn)層的一個(gè)部分進(jìn)行退火，所述部分具有與一個(gè)對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少一個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的一個(gè)2D圖案；其特征在于該激光束是脈沖式的并且是按該2D圖案來(lái)確定形狀的。另外，本發(fā)明還針對(duì)一種包括由該方法形成的選擇性觸點(diǎn)的光伏電池。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102844876SQ201180019271
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者蒂埃里·埃默羅 申請(qǐng)人:艾思科集團(tuán)有限公司