点接触太阳能电池用的改良掺杂图案制造技术

本发明专利技术揭示对太阳能电池，尤其对点接触太阳能电池进行掺杂的方法。太阳能电池的一个表面可需要对若干部分进行n掺杂，而对其他部分进行p掺杂。可通过使用具有一种导电性的物质的毯覆式掺杂以及具有相反导电性的物质的图案化逆掺杂制程，来消除至少一个光刻步骤。在图案化注入期间掺杂的区域接收充足剂量以便完全反转毯覆式掺杂的效应，且实现与毯覆式掺杂相反的导电性。在一些实施例中，逆掺杂线路还用于降低多数载流子的横向串联电阻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】点接触太阳能电池用的改良掺杂图案
本专利技术涉及对太阳能电池进行掺杂，且尤其涉及点接触太阳能电池用的掺杂图案。
技术介绍
离子注入为用于将更改导电性的杂质引入到半导体衬底中的标准技术。在离子源中使所要杂质材料离子化，使离子加速以形成指定能量的离子束，且将所述离子束对准衬底的表面。所述离子束中的高能离子穿透到半导体材料的主体中，且嵌入到半导体材料的晶格中以形成所要导电性的区域。 离子注入可用于制造太阳能电池。太阳能电池是一种具有内建电场的装置，所述内建电场分离通过将光子吸收在半导体材料中而产生的电荷载流子。此电场通常是通过p-n结(二极管)的形成而产生的，所述p-n结是通过半导体材料的差异掺杂而产生的。以相反极性的杂质来对太阳能电池衬底(例如，表面区域)的一部分进行掺杂会形成P-n结，所述P-n结可用作将光转换为电的光伏装置。 图1示出太阳能电池的第一实施例，且为代表性衬底150的横截面。如箭头所示，光子160通过顶表面162而进入太阳能电池150。这些光子160穿过抗反射涂层152，所述抗反射涂层152经设计以使穿透衬底150的光子160的数量最大化且使反射离开衬底150的光子160的数量最小化。 在内部，太阳能电池150形成为具有p-n结170。此p-η结170被示出为实质上平行于衬底150的顶表面162，但存在p-n结170并不平行于顶表面162的其他实施方案。太阳能电池150经制造以使得光子160通过重掺杂的区域(也称为发射极153)而进入太阳能电池150。在一些实施例中，发射极153可为η型掺杂区域，而在其他实施例中，发射极153可为P型掺杂区域。具有充足能量(高于半导体的带隙)的光子160能够将半导体材料的价带内的电子提升到导带。价带中的对应的带正电的空穴与此自由电子相关联。为了产生可驱动外部负载的光电流，需要分离这些电子空穴(e_h)对。这通过在p-n结170处的内建电场来进行。因此，在P-n结170的耗尽区域中产生的任何e_h对得以分离，扩散到太阳能电池150的耗尽区域的任何其他少数载流子也是如此。因为大多数入射光子160吸收在太阳能电池150的近表面区域中，所以发射极153中产生的少数载流子需要跨越发射极153的深度而扩散以到达耗尽区域且蔓延到另一侧。因此，为了使光产生的电流的收集最大化且使发射极153中的载流子复合的机会最小化,优选具有较浅的发射极153。 一些光子160穿过发射极153且进入基极154。在发射极153为η型区域的情形下，基极154为P型掺杂区域。这些光子160可接着激励基极154内的电子，所述电子能够自由移动到发射极153中，而相关联的空穴保留在基极154中。或者，在发射极153为ρ型掺杂区域的情况下，基极为η型掺杂区域。在这种情况下，这些光子160可接着激励基极154内的电子，所述电子保留在基极154中，而相关联的空穴移动到发射极153中。由于此p-n结170的存在而导致的电荷分离，光子所产生的额外载流子(电子和空穴)可接着用于驱动外部负载以完成电路。 通过在外部经由外部负载而将发射极153连接到基极154，可传导电流且因此提供电力。为此，触点151和155 (通常为金属)分别设置在发射极153和基极154的外表面上。因为基极154并不直接接收光子160，所以其触点155通常沿着整个外表面而设置。相比之下，发射极153的外表面接收光子160，且因此无法完全以触点151覆盖。然而，如果电子必须行进较大距离才能到达触点151，那么太阳能电池150的串联电阻提高，这会降低功率输出。为了在这两个考虑事项(自由电子必须移动到触点151的距离和暴露的发射极表面163的量)之间作出平衡，多数应用使用呈指状物的形式的触点151。 图1所示的实施例在太阳能电池150的两侧上需要触点151、155，因而减小了光子160可穿过的前表面的可用面积。图2中示出太阳能电池100的第二实施例的横截面。基本上，这个实施例的物理性质是类似的，其中P-n结用于产生电场，所述电场分离所产生的电子空穴对。然而，并非如同先前实施例一样在整个表面上产生p-n结,而是仅在太阳能电池100的部分中产生结。在这个实施例中，可使用负掺杂硅衬底(基极103)。在某些实施例中，通过在前表面中引入额外η型掺杂剂而产生较呈负偏压的前表面场(front surfacefield ；FSF) 102。接着以抗反射涂层101来涂布此前表面场102。通常，蚀刻此前受照表面以产生锥状或其他非平坦表面，以便增大表面积。金属触点(诸如,P触点107和η触点108)以及指状物110全部位于太阳能电池100的底部非受照表面上。以ρ型掺杂剂来对底表面的某些部分进行掺杂以产生发射极104。以η型掺杂剂来对其他部分进行掺杂以产生较呈负偏压的背表面场(back surface field ;BSF) 105。通常，这些发射极104与背表面场105之间的区域未被掺杂，且以氧化硅来钝化。以钝化层106来涂布背表面以增强背表面的反射性。P触点107和η触点108附接到发射极104和背表面场105。图3示出触点设置在背部非受照表面上的一种常用配置。在这个实施例中，触点设置在发射极104和背表面场105中的一者或一者以上上。这种类型的电池被称为点接触太阳能电池。 由于当前能量成本和对环境的关注，太阳能电池在全球正变得愈加重要。高性能太阳能电池的制造或生产的成本的任何降低或高性能太阳能电池的效率的任何改进对全球太阳能电池的实施具有正面影响。这将实现这种清洁能源技术的较广泛的可用性。 点接触太阳能电池的当前制造制程需要对太阳能电池的背侧进行至少两个光刻和扩散步骤，以制造触点和发射极区域。去除任何制程步骤会降低太阳能电池的制造成本和复杂性。此外，改进太阳能电池的效率的任何制程步骤将是有益的。因此，此项技术中需要一种对点接触太阳能电池进行掺杂的改进的方法。
技术实现思路
现有技术的缺点由本专利技术来克服，本专利技术描述对太阳能电池(尤其是点接触太阳能电池)进行掺杂的方法。太阳能电池的一个表面可需要对若干部分进行η掺杂，而对其他部分进行P掺杂。传统上，需要多个光刻和掺杂步骤以实现这种所要配置。相比之下，可通过使用具有一种导电性的物质的毯覆式掺杂以及具有相反导电性的物质的遮罩图案化逆掺杂(counterdoping)制程,来消除一个光刻步骤。在图案化注入期间掺杂的区域接收充足剂量以便完全反转毯覆式掺杂的效应，且实现与毯覆式掺杂相反的导电性。在一些实施例中，逆掺杂线路还用于降低多数载流子的横向串联电阻。 【附图说明】 为了更好地理解本揭露，参考附图，附图以引用的方式并入本文中。 图1为现有技术的太阳能电池的实施例的横截面图。 图2为现有技术的点接触太阳能电池的实施例的横截面图。 图3为图2的太阳能电池的仰视图。 图4为根据一个实施例的示范性点接触太阳能电池的实施例的横截面图。 图5为太阳能电池制造制程流程的实施例。 图6为太阳能电池制造制程流程的另一实施例。 图7为点接触太阳能电池中的逆掺杂的实施例。 图8为点接触太阳能电池的另一实施例。 图9为结合图8的太阳能电池使用的太阳能电池制造制程流程的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生点接触太阳能电池的方法，其特征在于包括：提供具有第一导电性的衬底；以第二导电性的物质来对所述衬底的表面执行毯覆式注入，所述第二导电性与所述第一导电性相反，以便产生所述第一导电性的基极和所述第二导电性的发射极；使用所述第一导电性的物质来执行所述衬底的所述表面的图案化注入，以在所述表面上产生所述第一导电性的离散逆掺杂区域，其中所述逆掺杂区域电连接到所述基极；以及使用所述第二导电性的物质来执行所述衬底的所述表面的第二图案化注入，以产生重掺杂的发射极区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.04 US 13/464,5821.一种产生点接触太阳能电池的方法，其特征在于包括: 提供具有第一导电性的衬底； 以第二导电性的物质来对所述衬底的表面执行毯覆式注入，所述第二导电性与所述第一导电性相反，以便产生所述第一导电性的基极和所述第二导电性的发射极； 使用所述第一导电性的物质来执行所述衬底的所述表面的图案化注入，以在所述表面上产生所述第一导电性的离散逆掺杂区域，其中所述逆掺杂区域电连接到所述基极；以及使用所述第二导电性的物质来执行所述衬底的所述表面的第二图案化注入，以产生重掺杂的发射极区域。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述逆掺杂区域是圆形或长方形的。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括以所述第一导电性的物质来对所述衬底的所述表面执行图案化注入，以便产生连接所述离散逆掺杂区域的线路。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述线路是在一个方向上。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述线路是在两个垂直方向上，因而产生栅格图案。6.一种点接触太阳能电池，其特征在于包括: 受照表面； 非受照表面； η型基极，位于所述受照表面与所述非受照表面之间； 其中所述非受照表面为P掺杂的，以形成基极，且包括: 多个离散逆掺杂η型区域，其与所述基极电接触；以及 多个逆掺杂η型线...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼可拉斯·P·T·贝特曼，约翰·W·奎夫，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：美国;US