用于对半导体基底进行掺杂的方法和具有两级掺杂的太阳能电池技术

用于掺杂半导体基底（50）的方法，其中所述半导体基底（50）被激光辐射（60）照射（14）且同时来自一个掺杂物源（54）的掺杂物被扩散到被加热区（52）内的半导体基底（50）中，且其中当半导体基底（50）被激光辐射（60）的照射（14）所加热时，半导体基底（50）的一个小于全部被照射区（62）的总面积10％的表面部分被熔化（18）和再结晶（20）。本发明专利技术还涉及一种太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的半导体基底的掺杂方法和根据权利要求12的前序部分的一种太阳能电池。
技术介绍
现有技术中包括了用激光束对半导体基底进行加热从而把掺杂物从一个掺杂物源扩散到半导体基底中。具体地，现有技术中建议把这样的方法用于制造选择性发射极。在这种激光扩散中，半导体基底的表面被熔化。同时，来自设置在附近的掺杂物源的掺杂物扩散到熔化的半导体基底中，且这些半导体基底随后被冷却和再结晶。结果，在半导体基底的熔化和再结晶区中发生了比周围的半导体基底区中更重的掺杂。这种局部更重的掺杂和由此产生的选择性发射极被认为在太阳能电池的效率上具有有利的效果。然而实际上，由于熔化和随后的再结晶，在半导体基底中形成了对效率不利的结构缺陷，这种不利会抵消掺杂物施加所带来的好处。还有一个危险，就是不希望的杂质会进入半导体基底，这降低了所制成的太阳能电池的效率。为了避免这些负面效果，W02006/012840提出了一种方法，其中所用的激光束以线聚焦的方式被聚焦到半导体基底上，其产生是消耗时间的，并具有大的纵横比，即具有比线聚焦的宽度大几个数量级的高度。这种方法及实现它的设备要求是消耗时间的和成本昂贵的。
技术实现思路
`因此，本专利技术的目的，是提供根据权利要求1的前序部分的一种方法，借助该方法能够以经济的方式减少半导体基底中出现的缺陷。借助由权利要求1的特征限定的方法，该问题得到了解决。本专利技术的一个进一步的目的，是提供一种具有两级掺杂的太阳能电池，它具有改善的效率并能够经济地制造。该问题由具有权利要求12的特征的太阳能电池所解决。其他的有利改进在下文中描述。在根据本专利技术的用于对半导体基底进行掺杂的方法中，半导体基底借助辐射被加热，且同时来自一个掺杂物源的掺杂物由此被扩散到半导体基底的被加热的区中。当半导体基底被激光辐射加热时，半导体基底占所有被辐射区的总面积小于10%的一个表面部分被熔化和再结晶。由此，半导体基底被激光辐射加热的区域中只有一小部分表面被熔化和再结晶。这大体上防止了对缺陷形成很关键的熔化和再结晶。令人惊奇的一个结果是，以此方式，在那些没有被熔化因而没有发生再结晶的区域中，也会发生掺杂物的施加，而这种掺杂物施加实现了对两级掺杂的形成且特别是选择性发射极的形成来说足够好的质量。另外，掺杂物被扩散到这些加热的区中，且其表面浓度被提高，这导致了减小的接触电阻。选择性发射极的更重掺杂区，起着在被用作半导体基底的太阳能电池基底与设置在其上的金属化部分之间产生良好导电性的作用，从而大体上阻止了所产生的电流的耗散损失。虽然在现有技术中至今为止都假定为了实现这点需要在更重掺杂的区中显著地减小面电阻，但已经意外地发现的情况却是，采用根据本专利技术的方法，即使在面电阻减小得比较小的情况下，接触电阻也能够被大大减小，从而能够实现太阳能电池基底与设置在其上的金属部分之间的所希望的良好导电性，进而减小相关的接触电阻。半导体基底可直接受到激光辐射。或者，设置在太阳能电池基底上的一个层可被照射，该层可以是例如磷或硼化硅层；该磷或硼化硅层在下文中被简称为P-或B-玻璃层。在第二种情况下，虽然设置在半导体基底上的该层可被直接照射，根据所用的激光辐射的波长和所用的层的厚度，激光辐射也可进入半导体基底的表面，在该表面下被吸收并提供对半导体基底的加热。另外，或者可选地，从设置在半导体基底上的该层至半导体基底的相邻区域中的热传输可导致与被照射的区相邻的区中的半导体基底的加热。例如，设置在半导体基底的如上所述的P-玻璃或B-玻璃层可作为掺杂物源。其被加到半导体基底上的方式并不重要。如果硅基底被用作半导体基底，它们能够例如通过现有技术中的磷或硼扩散而得到形成。一种替代的掺杂物源是可设置在半导体基底上的含掺杂物的溶液。还有一种可能，即在照射期间把半导体基底设置在含掺杂物的周围气体环境中。实际中，已经被证明有效的，是借助利用激光辐射的局部照射对半导体基底进行局部加热并把掺杂物局部扩散到被加热的区域中。以此方式，能够经济地形成两级掺杂结构，特别是太阳能电池的两级发射极，经常被称为选择性发射极。在根据本专利技术的方法的一个有利的变形实施例中，半导体基底在激光辐射的照射期间不被熔化。直到现在， 仍然假定以此方式不能产生两级掺杂。然而，已经显示，即使熔化被完全阻止从而对两级或多级掺杂的更重掺杂的区中的缺陷形成来说非常关键的再结晶也被完全阻止，仍然能够产生良好的接触电阻。图6显示了基于测试结果的这种情况。在具有这些结果的测试中，从在激光辐射的局部照射(在此简称为激光扩散)之前具有(100±10)Q/sq的面电阻Rs的硅盘开始。在激光扩散之前的接触电阻Rc超过lOOmQcm2。如从图6可见，在激光扩散之后，即使当熔化被阻止且在被加热区中的面电阻几乎未变的情况下，结果也是明显低于IOmQcm2的良好接触电阻。随着所在面电阻的减小幅度的加大，不希望的熔化和缺陷产生的危险也加大了，但接触电阻只略微改变。这显示出，借助根据本专利技术的方法，可在大体甚至完全避免半导体基底的熔化和再结晶的情况下产生质量良好的两级掺杂。不再需要消耗时间的方法，诸如实现线聚焦及其相关的成本。相反地，可以采用容易实现的激光束几何形状，诸如低纵横比的、高斯或平顶状的圆形、正方形或长方形的激光束。与现有技术中已知的线聚焦不同地，可以在不使用昂贵的光学部件的情况下提供上述激光束。在太阳能电池的制造中，激光扩散之后实现的接触电阻，使得能够在半导体基底与金属的屏网印刷糊之间形成具有良好导电性的电触头，从而能够经济地改善太阳能电池的效率。另外，如果被加热区中的面电阻未被减小或减小得很轻微，虽然接触电阻减小了，这些区的谱灵敏度仍然比较高，这也改善了效率，只要光能够照到这些被加热区的部分区域上。如果硅基底特别是硅片被用作半导体基底，绿色的激光束已经被证明是有效的，特别是波长为515nm或532nm的激光束。在根据本专利技术的方法的一个优选实施例中，采用了其至少某些部分进行了表面纹理化的一个半导体基底，且激光辐射的照射使表面纹理的结构顶部在小于Ium2的横截面区域上发生熔化，优选地是在小于0. 25 u m2的横截面区域上发生熔化。结构顶部的熔化部分然后再结晶。所述横截面区域大体与激光辐射的入射方向垂直地延伸。在原理上，这种表面纹理化能够以现有技术中已知的任何方式形成，特别是湿化学法。优选地，单或多晶硅片被用作半导体基底，且表面纹理化用一种碱性或酸性蚀刻溶液形成。作为该表面纹理化的结果，入射半导体基底的光能够得到增加，这对太阳能电池的效率是有利的。在根据本专利技术的方法的一个优选变形实施例中，两级掺杂的较重掺杂的区由掺杂物至被加热区的局部扩散形成。结果，在只有非常少的缺陷进入半导体基底的情况下，能够产生经济的两级掺杂，特别是被叫做选择性发射极的两级发射极掺杂。这又使得太阳能电池的生产更有效率。两级掺杂的较轻掺杂区能够例如借助施加该方法之前进行的平面扩散而形成，特别是借助从加到半导体基底上的包含掺杂物的溶液的掺杂物扩散，或者借助一种管道扩散，而形成。有利地，在随后的掺杂物至被加热区的局部扩散中，面电阻如上所述地没有减小，或者只是轻微地减小，从而使较重掺杂区中的谱灵敏度大体得到了保持。这使得能够制造比随后形成在较重掺杂区上的金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.03 DE 1020100102210;2010.03.09 DE 102010011.用于掺杂半导体基底(50)的方法，其中所述半导体基底(50)被激光辐射(60)照射(14)且同时来自一个掺杂物源(54)的掺杂物被扩散到被加热区(52)内的半导体基底(50)中， 其特征在于 当半导体基底(50 )被激光辐射(60 )的照射(14)所加热时，半导体基底(50 )的一个小于全部被照射区(62)的总面积的10%的表面部分被熔化(18)和再结晶(20)。2.根据权利要求1的方法，其特征在于 半导体基底(50)被激光辐射(60)的局部照射(14)所局部加热且掺杂物被局部扩散(16)到该被加热区(52)中。3.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于 半导体基底(50)在一个小于所有被照射区(62)的总表面的5%的表面部分中被熔化(18)和再结晶(20)。4.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于 半导体基底(50)在激光辐射(60)的照射(14)期间不熔化。5.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于 在被加热区(52)中半导体基底(50)的接触电阻被减小至10mQcm2或更小，半导体基底(50)的面电阻相比所述掺杂物的扩散(16)之前的一个值减小了 50%或更少，优选地是30%或更少，且特别优选地是10%或更少。6.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于 采用至少部分地带有表面纹理化(73)的半导体基底(50)，且所述表面纹理化的结构顶部(74，76)在小于Iym2的一个横截面区域(78)且优选地是在小于O. 25 μ m2的一个横截面区域(78)上被熔化。7.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德里亚斯·特佩，马蒂亚斯·盖格，莱因赫德·舒勒索尔，阿道夫·闵塞尔，简·薛昂，乔格·伊森伯格，蒂诺·库恩，史蒂芬·科勒尔，
申请(专利权)人：森特瑟姆光伏股份有限公司，
类型：
国别省市：