并且包括熱膨脹失配校正材料的薄層以提供熱膨脹系數(shù)失配校正，該熱膨脹失配校正材料的薄層包括100-300埃厚度范圍內(nèi)的二氧化硅或氮氧化硅層，并且其熱膨脹系數(shù)小于或等于半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)；以及
[0029]抗反射層，位于該熱膨脹失配校正材料上，具有被選擇為與半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)匹配的折射率和厚度，以向太陽(yáng)能電池提供抗反射特性，
[0030]開(kāi)口，設(shè)置在多層涂層內(nèi)，通過(guò)形成在多層涂層內(nèi)的開(kāi)口中的板狀金屬接觸來(lái)接觸半導(dǎo)體材料的摻雜表面區(qū)域。
[0031]提供了一種太陽(yáng)能電池的多層抗反射涂層，其中，所述太陽(yáng)能電池包括:其中形成有結(jié)的半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)，抗反射涂層位于半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)的光接收表面上，并且包括熱膨脹失配校正材料的薄層以提供熱膨脹系數(shù)失配校正，該熱膨脹失配校正材料的熱膨脹系數(shù)小于或等于半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)；以及抗反射層，具有被選擇為與半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)匹配的折射率和厚度，以向太陽(yáng)能電池賦予良好的總抗反射特性。
[0032]根據(jù)另一方面，還提供了一種用于在太陽(yáng)能電池上制造多層抗反射涂層的方法，所述太陽(yáng)能電池包括其中形成有結(jié)的半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)，所述抗反射涂層形成在半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)的光接收表面上，所述方法包括:
[0033]將100-300埃厚度范圍內(nèi)的二氧化硅或氮氧化硅層形成為熱膨脹失配校正材料的薄層以提供熱膨脹系數(shù)失配校正，該熱膨脹失配校正材料的薄層的熱膨脹系數(shù)小于或等于半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)；以及
[0034]在熱膨脹失配校正材料上形成抗反射層，該抗反射層被選擇為具有使抗反射層與半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)光學(xué)匹配的折射率和厚度，以向太陽(yáng)能電池賦予良好的總抗反射特性。
[0035]還提供了一種制造太陽(yáng)能電池的多層抗反射涂層的方法，其中，所述太陽(yáng)能電池包括其中形成有結(jié)的半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)，抗反射涂層在半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)的光接收表面上形成，并且所述方法包括:形成熱膨脹失配校正材料的薄層以提供熱膨脹系數(shù)失配校正，該熱膨脹失配校正材料的熱膨脹系數(shù)小于或等于半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)；以及在熱膨脹失配校正材料下面或上面形成抗反射層，抗反射層被選擇為具有使抗反射層與半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)匹配的折射率和厚度，以向太陽(yáng)能電池賦予良好的總抗反射特性。
[0036]優(yōu)選地，將所提出的多層抗反射涂層應(yīng)用于基于晶體(包括多晶)硅的器件，但是也可以應(yīng)用于基于其他半導(dǎo)體類型的器件，在這種情況下，選擇熱膨脹失配校正材料來(lái)匹配特定半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，在表面鈍化(如果應(yīng)用了表面鈍化)之后并且在抗反射層之前，形成熱膨脹失配校正材料。然而，在另一提出的實(shí)施例中，在厚度類似或大于SLARC的厚度且具有與后續(xù)形成的密封層匹配的折射率的熱膨脹失配校正材料層之前，應(yīng)用傳統(tǒng)SLARC。
[0038]優(yōu)選地，當(dāng)在抗反射層之前涂覆熱膨脹失配校正材料層時(shí)，該熱膨脹失配校正材料層至少與鈍化層(如果使用了鈍化層)一樣厚，但是與抗反射層不一樣厚。利用PECVD，可以在具有分級(jí)組成和折射率方面適配該層，以進(jìn)一步幫助優(yōu)化。包括一些氮允許實(shí)現(xiàn)從低于1.5到高于2的幾乎任何反射率的氮氧化硅。
[0039]在抗反射層之后涂覆熱膨脹失配校正材料層時(shí)，優(yōu)選地，DLARC十分標(biāo)準(zhǔn)(以實(shí)現(xiàn)表面鈍化和良好的抗反射特性)，并形成熱膨脹系數(shù)小于硅但光學(xué)特性與密封劑(例如，大約1.5的折射率)匹配的膨脹失配校正材料層，以便不會(huì)在封裝時(shí)劣化太陽(yáng)能電池的抗反射特性。這種附加層可以具有二氧化硅或氮氧化硅，并且要求非常厚(至少像氮化硅抗反射層一樣厚)，以提供充分的熱膨脹失配校正。
[0040]半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)的前表面區(qū)域可以通過(guò)其光接收表面的表面處理來(lái)鈍化。鈍化處理可以包括半導(dǎo)體材料的表面擴(kuò)散或者表面涂層(例如，非常薄的介電層)。鈍化還可以通過(guò)選擇具有鈍化品質(zhì)或被修改以具有鈍化品質(zhì)的熱膨脹失配校正材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0041]對(duì)于基于晶體硅的太陽(yáng)能電池，鈍化處理可以包括10-200埃厚度范圍內(nèi)的薄氮化硅層，熱膨脹失配校正層可以包括100-300埃厚度范圍內(nèi)的二氧化硅或氮氧化硅層，并且抗反射層可以包括300-800埃厚度范圍內(nèi)的氮化硅層。
[0042]通過(guò)將摻雜劑包括到已經(jīng)用于提供一個(gè)或多個(gè)上述功能的層之一，多層涂層在前表面激光摻雜工藝期間也可以起到摻雜劑源的作用。備選地，可以形成折射率大約為1.5的附加摻雜劑源層，從而可選地與模塊形成期間要用作太陽(yáng)能電池的密封劑的材料匹配。
[0043]在SLARC上形成膨脹失配校正材料層的情況下，膨脹失配校正材料層同時(shí)還可以是用于摻雜接觸結(jié)構(gòu)的重度摻雜區(qū)域的摻雜劑源。在這種情況下，如果需要，可以在封裝之前，將附加的膨脹失配校正材料/摻雜劑源層去除。在這種情況下抗反射層可以是300-800埃厚度范圍內(nèi)的氮化硅層，并且熱膨脹失配校正層可以是300埃至1微米厚度、折射率在
1.5-1.6范圍內(nèi)的二氧化硅或氮氧化硅層。這種布置提供新選擇，其中在最上面添加附加材料，以特別用于高溫度處理(例如，激光摻雜)，從而提供熱膨脹失配校正，但是然后，可以在電池完成之前可選地去除該附加材料，以便不干擾光學(xué)特性。
[0044]諸如PECVD、濺射或蒸發(fā)之類的各種沉積方法可以用于涂覆鈍化/熱膨脹失配校正/抗反射層。層的數(shù)目及其尺寸和折射率的使用范圍也很廣。例如，出于提供熱膨脹失配校正的目的，可以應(yīng)用抗反射涂層的沉積的一部分，在這種情況下，出于對(duì)半導(dǎo)體表面和/或體進(jìn)行鈍化的目的，可以涂覆一部分，同時(shí)沉積一部分來(lái)提供具有減少反射的期望光學(xué)特性的總抗反射涂層。
[0045]所提出的多層熱膨脹失配校正層可以涂覆于非光接收表面，因此這消除了對(duì)交疊抗反射層的需要。
[0046]所提出的多層抗反射涂層可以涂覆于表面，使得抗反射涂層也可以執(zhí)行附加功能，例如，起到電鍍掩?；驍U(kuò)散掩模的作用。在還需要執(zhí)行附加功能(例如，上述功能)的情況下，通?？尚械氖牵ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)馗淖儗拥幕瘜W(xué)性質(zhì)或其厚度，或者備選地通過(guò)合并一個(gè)或多個(gè)附加層以提供附加功能，將必要特性結(jié)合到現(xiàn)有層之一中。
[0047]所提出的多層抗反射涂層可以與一系列表面結(jié)構(gòu)一起使用，這些表面結(jié)構(gòu)包括紋理化表面(textured surface)，由于熱膨脹失配而產(chǎn)生的缺陷的密度可以取決于該表面幾何形狀。然而，不管表面幾何形狀如何，可以應(yīng)用多層抗反射涂層，以在熱處理期間顯著降低缺陷的產(chǎn)生。
【附圖說(shuō)明】
[0048]現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中:
[0049]圖1示出了具有在對(duì)金屬接觸之下的重度摻雜區(qū)域進(jìn)行激光摻雜之后以自對(duì)準(zhǔn)方法形成的選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)和金屬接觸的太陽(yáng)能電池。這種太陽(yáng)能電池的制造也可以合并這里描述的改進(jìn)激光器操作方法；
[0050]圖2示意性示出了光學(xué)栗浦的固態(tài)激光器振蕩器的主要組件；
[0051]圖3是Quantronixtm系列l(wèi)OONd:YAG激光器的光學(xué)腔的照片；
[0052]圖4以圖表方式示出了 Q開(kāi)關(guān)激光器的腔損耗、增益以及激光能量輸出w.r.t時(shí)間；
[0053]圖5以圖表方式示出了激光脈沖的激光束功率與時(shí)間曲線的示例，以改進(jìn)對(duì)硅的激光摻雜(時(shí)間未按比例示出)；
[0054]圖6以圖表方式示出了硅上激光脈沖的加熱效應(yīng)；
[0055]圖7以圖表方式不出了激光輸出的兩條功率與時(shí)間的曲線A和B，在t < < 1微秒，并且傳遞給硅的累積能量在兩種情況下相同時(shí)，從硅的角度來(lái)看曲線A和B是等同的；
[0056]圖8以圖表方式示出了功率與時(shí)間的曲線(曲線A)，在曲線B中，通過(guò)具有時(shí)間變化間隔的短高能量脈沖序列來(lái)等同地合成該曲線A ；
[0057]圖9以圖表方式示出了緊接在激光器的光學(xué)腔中引入損耗以中斷激光器的穩(wěn)態(tài)連續(xù)波操作之后，在瞬變行為期間激發(fā)狀態(tài)N下電子密度的變化以及光子通量；
[0058]圖10以圖表方式示出了結(jié)合掃描速度和光束直徑如何改變連續(xù)波激光器的激光輸出功率以在激光掃描過(guò)的點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)期望的入射功率曲線的一個(gè)示例；
[0059]圖11示意性示出了使用所提出的激光器控制方法的掃描激光束下的硅表面的影響；
[0060]圖12示意性示出了在用于處理目標(biāo)表面的激光器和液體射流的布置；以及
[0061]圖13示意性示出了操作為在氣體環(huán)境下加熱目標(biāo)以處理目標(biāo)表面的激光器。
【具體實(shí)施方式】
[0062]使用受控加熱的制造
[0063]通過(guò)示例并參照?qǐng)D1，用于形成硅太陽(yáng)能電池的適合制造過(guò)程如下:
[0064]1.ρ型晶片11的前表面(或光接收表面)的各向同性紋理化(isotropictexturing) 12；
[0065]2.η型摻雜劑13的前表面擴(kuò)散；
[0066]3.邊緣結(jié)隔離/psg去除；
[0067]4.通過(guò)PECVD在前表面上的ARC沉積；
[0068]a.專用于表面鈍化14的100埃富氫氮化娃；
[0069]b.600埃折射率為2.0-2.1的氮化硅16 ；
[0070]c.摻雜劑包含層17 ;
[0071]5.用于背接觸18的具有招的絲網(wǎng)印刷(screen-print)背面(非光接收表面)；
[0072]6.將背面燒成到燒結(jié)背面接觸18，并通過(guò)形成鋁/硅合金以及液相外延來(lái)形成后表面場(chǎng)19 ；
[0073]7.局部化區(qū)域中的激光摻雜，以形成用于形成自對(duì)準(zhǔn)前表面金屬接觸的重度摻雜(n+)區(qū)域 22 ;
[0074]8.在激光摻雜n+區(qū)域22上鍍鎳23層，以用于前表面接觸；
[0075]9.鎳23的燒結(jié)；
[0076]10.在鎳23上鍍銅24和錫25 (或銀)層；
[0077]上述處理序列產(chǎn)生圖1的具有選擇性發(fā)射極的高性能太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其提供直接在金屬接觸下對(duì)硅的重度摻雜。本文所提出的受控激光加熱方法可以結(jié)合該制造過(guò)程來(lái)使用，以減少接觸區(qū)域中缺陷的形成。
[0078]通過(guò)獨(dú)特設(shè)計(jì)的激光器Q開(kāi)關(guān)布置，或者通過(guò)具有適當(dāng)功率級(jí)別的掃描連續(xù)波激光器，可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的加熱方法，以在便于摻雜劑混合的足夠持續(xù)時(shí)間內(nèi)熔化硅，同時(shí)避免不必要的熔化區(qū)域熱循環(huán)或者摻雜硅的燒蝕。Q開(kāi)關(guān)激光器系統(tǒng)或者以傳統(tǒng)方式操作的直接施加連續(xù)波激光器不能以所要求的方式加熱和熔化硅。
[0079]圖2示出了光學(xué)栗浦的固態(tài)激光振蕩器31的主要組件。栗浦腔32包含激光棒33和栗浦燈34。激光棒33是半導(dǎo)體材料，例如Neodinium:YAG晶體，該半導(dǎo)體材料在被栗浦燈34照射時(shí)引起將大量電子N激發(fā)到高能級(jí)(反轉(zhuǎn))。通過(guò)燈34對(duì)激光棒33的連續(xù)照射使N增加，直到通過(guò)針對(duì)被激發(fā)電子的自發(fā)復(fù)合速率平衡了激發(fā)附加電子的產(chǎn)生速率為止，這主要通過(guò)Nd:YAG激光棒中在1.064微米波長(zhǎng)光(如果在倍頻模式下操作，為532nm波長(zhǎng)光)下的輻射復(fù)合來(lái)發(fā)生。發(fā)射激光動(dòng)作的基礎(chǔ)是被稱作“受激發(fā)射”的過(guò)程，其中被激發(fā)電子的復(fù)合由入射光子來(lái)觸發(fā)。在該過(guò)程中，所發(fā)射的光子與觸發(fā)受激發(fā)射的入射光子是不可區(qū)分的。所發(fā)射的光子具有相同的1.064微米(或者在倍頻情況下，為532nm)波長(zhǎng)，沿著相同方向傳播，并且具有相同相位