用于生产具有同时回蚀刻的掺杂区的太阳能电池的方法技术

公开一种用于生产太阳能电池的方法，在其中多个掺杂区被选择性地或在它们的整个的表面上回蚀刻。在半导体衬底(1)被提供之后，在半导体衬底的表面的部分区中形成多个不同掺杂区(3、5)，多个不同掺杂区(3、5)关于它们的掺杂浓度和/或它们的掺杂极性不同。然后多个不同掺杂区(3、5)被有目的地回蚀刻以实现期望的掺杂分布，并且最终在掺杂区(3、5)中的至少一些形成电触点(21)。多个不同掺杂区的回蚀刻在蚀刻介质中在共用的蚀刻操作中发生。为了使多个不同掺杂区(3、5)的这样的共用的回蚀刻成为可能，提出关于被蚀刻的掺杂区内的期望的掺杂分布的性质，有目的地调整初始未蚀刻的掺杂区(3、5)的性质和影响蚀刻操作的参数二者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生产具有多个不同回蚀刻掺杂区的太阳能电池的方法。
技术介绍
太阳能电池被用作用于把光转换为电能的光伏元件。为了该目的，多个不同掺杂区被设置在半导体衬底例如硅晶片中。一方面，这些掺杂区可以在它们的掺杂极性上不同，即，它们可以是n型掺杂的或p型掺杂的；另一方面，这些掺杂区也可以在掺杂浓度上不同，即，在掺杂区的体积内的掺杂剂的密度上不同。考虑到这些个不同掺杂区内的电荷载流子的不同类型或密度，在毗邻的掺杂区之间的边界处产生电位差。借助于这样的电位差，已经在这些边界的邻近处通过光的吸收而产生的电荷载流子对可以被在空间上分离。已经提出许多太阳能电池构思，在这些太阳能电池构思中，例如通过掺杂剂的有目的的扩散而毗邻于半导体衬底的表面形成多个不同的掺杂区。以该方式形成的掺杂区通常具有显著高于半导体衬底中最初占优势的基础掺杂浓度的掺杂浓度。例如，这些掺杂区具有典型地多于1×1018cm-3的掺杂浓度。例如，简单的传统太阳能电池典型地在待被朝向太阳取向的前侧具有面发射极区，该面发射极区具有与半导体衬底的基础掺杂相反的掺杂极性以及高得多的掺杂浓度。在这种太阳能电池的背侧通常具有被称为BSF(back surface field,背表面场)的掺杂区，其具有与半导体衬底的基础掺杂相同的掺杂极性，但是拥有高得多的掺杂浓度。为了能够把在入射光下在半导体衬底中产生的在空间上分离的电荷载流子对提供给外部电路，在上文提到的实例中，通过多个电触点接触半导体衬底，其中基极触点接触BSF，发射极触点接触发射极区。已经发现，把发射极区设计为更厚并且/或者在毗邻于发射极触点的部分区中比中间的部分区中具有更高的掺杂浓度是有利的。其被称为选择性发射极，其中毗邻于发射极触点的部分区可以被关于电触点电阻优化，而中间的部分区可以被关于低的复合损失以及据此尽可能高效率的量子产率优化。在另一种太阳能电池构思中，在半导体衬底的背对太阳光的背侧形成两个类型的触点。由此是可能的是，例如，发射极掺杂区和基极掺杂区被一个挨一个地交替形成，例如以交织排列的方式形成，并且在每个情况下被同样地以交织方式排列的发射极触点和基极触点接触。所述多个不同掺杂区可以通过不同的处理步骤来生产。例如，掺杂剂可以由被认为是取之不尽的气源通过扩散形成，由临时应用的固体掺杂剂源通过扩散形成，或者通过离子注入形成。由此根据处理的类型在掺杂区内获得不同的掺杂分布，即，掺杂区可以具体地在表面掺杂浓度上、在分布深度上、在薄层电阻上以及，如果合适的话，在覆盖层例如含有掺杂剂的玻璃的厚度上不同。来源于该处理的掺杂分布可能经常地不对于它们在太阳能电池中的意图的用途被最优地配置。因此已经发现，在许多情况下在它们的生产之后有目的地回蚀刻掺杂区是有利的。这也被称为“染色蚀刻(stain-etch)”或“回蚀刻(etch-back)”。另外，因为它们通过蚀刻介质的可蚀刻性经常非常不同，所以迄今在太阳能电池生产中以分别的处理步骤对半导体衬底上的不同的掺杂区进行回蚀刻。半导体衬底的表面的不被蚀刻的区典型地暂时例如被蚀刻掩模保护，然后不被保护的区借助于蚀刻操作被回蚀刻，该蚀刻操作已经特别地被对于待被回蚀刻的掺杂区以及对于待被实现的掺杂分布优化。在传统的太阳能电池生产中，这导致在为了回蚀刻多个不同掺杂区而在工作和材料的方面的很大的花费。
技术实现思路
可能需要一种用于生产太阳能电池的方法，通过该方法可以形成具有合适的掺杂分布的多个不同掺杂区，并且在工作、材料和/或时间方面的花费与传统的生产方法相比减少。根据本专利申请的主要的权利要求的方法可以满足这种需要。在从属权利要求中限定了有利的实施方式。根据本专利技术的第一方面，提出一种用于生产太阳能电池的方法，该方法包括：提供半导体衬底；形成多个不同掺杂区；回蚀刻所述多个不同掺杂区以在所述掺杂区内实现期望的掺杂分布；以及至少在所述掺杂区中的一些形成电触点。掺杂区由此形成在半导体衬底的表面的部分区中，即，局部地并且在空间上与彼此分隔，并且至少在它们的掺杂浓度，即它们的掺杂剂在掺杂区内的密度或密度分布，和/或它们的掺杂极性，即它们是含有n型掺杂剂还是p型掺杂剂，上不同。最初形成的掺杂区，其初始掺杂分布来源于所使用的掺杂工艺技术，可以有目的地被回蚀刻以为了特定的目的优化它们的掺杂分布。细节将在下文给出。所提出的生产方法的特征在于多个不同掺杂区的回蚀刻在蚀刻介质中在共用的蚀刻操作中实施。即，在之前形成的至少两个不同的掺杂区被同时地回蚀刻，即，在单一的过程步骤中同时地，在蚀刻所有的掺杂区的共用的蚀刻介质中。对于这样的共用的回蚀刻，初始未蚀刻的掺杂区的性质和影响蚀刻操作的参数二者被关于在被蚀刻的掺杂区内的在回蚀刻之后的期望的掺杂分布的性质有目的地调整。关于所提到的方面以及关于本专利技术的实施方式的构思可以除了其他的以外被视为是基于在下文描述的构思和发现：如在介绍中解释的，在传统的用于生产太阳能电池的方法中，已经假定，如果多个不同的掺杂区被回蚀刻，那么回蚀刻操作必须被对于每个掺杂区分别地实施并且为了其被优化。这种假设是基于以下观察，即关于它们的掺杂浓度和掺杂极性，不同的掺杂区通常被同一个蚀刻介质非常不同地进攻。据此，迄今假定，被对于特定的掺杂区优化的回蚀刻操作将导致在不同的掺杂区中的不合适的蚀刻结果。本专利技术的实施方式是基于以下发现，与之前的假定相反，完全有可能在共用的蚀刻操作中回蚀刻不同的掺杂区。然而，认识到，仅合适地选择影响蚀刻操作的参数通常不是足够的，而是看上去也是必需的是把初始未蚀刻的掺杂区的性质考虑在内，即，直接地从它们的生产处理获得的掺杂区。换句话说，认识到，在太阳能电池的传统的生产中，掺杂区通常通过导致初始未蚀刻的掺杂区的性质的处理方法生产，使得同时在共用的蚀刻操作中回蚀刻该类型的多个不同的掺杂区表现为是不可能的；优化仅影响蚀刻操作的参数的尝试通常仍然是不成功的。因此在本文中提出，当优化回蚀刻操作时，有目的地改造或调整影响蚀刻操作的参数和初始未蚀刻的掺杂区的性质。换句话说，用于形成多个不同掺杂区的处理方法被有目的地改造，以导致合适的初始未蚀刻的掺杂区的性质。可以被有目的地调整的初始未蚀刻的掺杂区的性质是，除了其他的以外，表面掺杂浓度、薄层电阻、掺杂分布深度和/或覆盖层厚度。表面掺杂浓度被理解为意指在半导体衬底的表面处的在关心的掺杂区的区中的掺杂剂的浓度。薄层电阻(sheet resistance)，在某些情况下也被称为(比)表面电阻，可以被理解为意指形成所关注的掺杂区的层的当电流平行于层表面地流动经过其时的电阻。因此，通常如果薄层电阻越高，那么层越薄并且层内的掺杂浓度越低。掺杂分布深度可以被理解为意指距半导体衬底的表面的距离，在该距离掺杂浓度，从该表面开始，已经下降至实质上相应于半导体衬底的基础掺杂浓度的值。覆盖层厚度可以被理解为意指在工艺中在掺杂区的形成之前、期间或之后被生产的覆盖层的厚度。例如，在通过从含有磷或硼的气相的掺杂剂的扩散形成掺杂区期间，在掺杂区的表面处产生磷硅酸盐玻璃(PSG)或硼硅酸盐玻璃(BSG)，该覆盖层的厚度通常取决于工艺参数例如温度和所使用的气相的组成并且取决于扩散操作的持续时间。也可以通过合适的方法在掺杂剂的扩散之前或之后形成覆盖层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产太阳能电池的方法，包括：提供半导体衬底(1)；在所述半导体衬底的至少一个表面的部分区中形成多个不同掺杂区(3、5)，其中所述多个不同掺杂区在它们的掺杂浓度和/或它们的掺杂极性上不同；回蚀刻所述多个不同掺杂区，以在所述掺杂区内实现期望的掺杂分布；至少在所述掺杂区中的一些形成电触点(21)；其特征在于，所述多个不同掺杂区的所述回蚀刻是在蚀刻介质的影响下在共用的蚀刻操作中实施的，其中关于被蚀刻的掺杂区内的所述期望的掺杂分布的性质，有目的地调整初始未蚀刻的掺杂区的性质和影响所述蚀刻操作的参数二者。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.12 DE 102014103303.51.一种用于生产太阳能电池的方法，包括：提供半导体衬底(1)；在所述半导体衬底的至少一个表面的部分区中形成多个不同掺杂区(3、5)，其中所述多个不同掺杂区在它们的掺杂浓度和/或它们的掺杂极性上不同；回蚀刻所述多个不同掺杂区，以在所述掺杂区内实现期望的掺杂分布；至少在所述掺杂区中的一些形成电触点(21)；其特征在于，所述多个不同掺杂区的所述回蚀刻是在蚀刻介质的影响下在共用的蚀刻操作中实施的，其中关于被蚀刻的掺杂区内的所述期望的掺杂分布的性质，有目的地调整初始未蚀刻的掺杂区的性质和影响所述蚀刻操作的参数二者。2.根据权利要求1所述的方法，其中被有目的地调整的所述初始未蚀刻的掺杂区的性质是表面掺杂浓度、薄层电阻、掺杂分布深度和/或覆盖层厚度，并且其中被有目的地调整的影响所述蚀刻操作的参数是蚀刻时间、所述蚀刻介质的组成和/或所述蚀刻介质的温度。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述多个不同掺杂区中的每个被形成为具有在从1018cm-3至1022cm-3的范围内的最大掺杂浓度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述蚀刻介质是基于氟的。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述蚀刻介质是HF溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔希·恩格尔哈特，亚历山大·弗雷，伊冯娜·希尔，巴巴拉·特赫旦，
申请(专利权)人：康斯坦茨大学，
类型：发明
国别省市：德国;DE