CN101375414B - 用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池 - Google Patents
用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101375414B CN101375414B CN2006800529856A CN200680052985A CN101375414B CN 101375414 B CN101375414 B CN 101375414B CN 2006800529856 A CN2006800529856 A CN 2006800529856A CN 200680052985 A CN200680052985 A CN 200680052985A CN 101375414 B CN101375414 B CN 101375414B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor body
- section
- doping
- semiconductor
- emitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 117
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 288
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 66
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 51
- 230000005588 protonation Effects 0.000 claims description 32
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 19
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 19
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 19
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 16
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 14
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 13
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000031068 symbiosis, encompassing mutualism through parasitism Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L31/0288—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table characterised by the doping material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/03529—Shape of the potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
- H01L31/1864—Annealing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及用于制造太阳能电池的方法，该方法具有以下方法步骤：提供具有两个相对侧和p型基本掺杂的单晶质半导体实体；将质子通过第一侧以以下方式注入半导体实体，即形成一定数量的相互间隔设置的缺陷区域，这些缺陷区域始于一侧延伸入半导体实；执行热处理步骤，在热处理步骤中至少在缺陷区域的区域中加热半导体实体且其温度和持续时间选择为形成一定数量的相互间隔设置的n掺杂半导体区段；制造联接到n掺杂半导体区段的n掺杂发射极。
Description
本发明涉及用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池。
已知太阳能电池具有半导体实体(Halbleiterkoerper)，其中在n掺杂区段(n-dotierten Zone)和p掺杂半导体区段(p-dotierten Halbleiterzone)之间形成pn结。通过吸收光，即通过引入半导体实体的光子(Photonen)，在半导体实体中产生载流子对(电子空穴对)，载流子对由形成于pn结区域的空间电荷区段(Raumladungszone)隔开并且载流子对用于电流。在半导体实体中pn结的空间电荷区段之外产生的载流子对以随机方向在半导体实体中扩散直到它们成功进入空间电荷区段的区域并由那里存在的电场隔开，或直到它们通过再结合(Rekombination)消失。
在太阳能电池的p掺杂区段中产生载流子对时，再结合速率取决于半导体实体中少数载流子的扩散长度(Diffusionslaenge)，即依赖于电子的扩散长度，而在太阳能电池的n掺杂区段中产生载流子对时，再结合速率取决于空穴的扩散长度。扩散长度由存在于半导体实体的晶体中的晶体缺陷(Kristalldefekte)的浓度来决定，这些晶体缺陷可以作为再结合中心起作用并且由此减小扩散长度。为了降低再结合速率，对半导体实体的半导体晶体的无缺陷性或者晶体质量提出了高的要求，而这些必然与较高的制造成本相联系。
DE 44 16 549 A1介绍了相应太阳能电池，其中大量凹部(Vertiefung)始于一侧延伸入太阳能电池的半导体实体中。为了实现pn结，掺杂的区域存在于这些沟槽(Graeben)侧壁的区域，这些掺杂的区域是互补于半导体实体的基本掺杂(Grunddotierung)来掺杂的。单个凹部的距离小于或等于扩散长度。在该元件中减小了其中能够产生载流子对的半导体实体单个区域到pn结的距离，这样再结合概率整体减小。
由于必需的凹部制造，制造太阳能电池肯定是高成本。此外，半导体实体体积的重要部分由于制造凹部而丢失，这样凹部不再有助于产生载流子。
US 3,682,708介绍了这样的太阳能电池，其中在半导体实体的垂直方向上存在pn结。该pn结由一定数量的相叠设置的p掺杂半导体层和n掺杂半导体层构成，在这些层中每两个相邻层互补地相互掺杂。n掺杂层由延伸通过p掺杂层的n掺杂区段相互连接，而p掺杂层由延伸通过n掺杂层的p掺杂区段相互连接。用于制造太阳能电池的方法必须淀积一定数量互补地相互掺杂的取向附生层，由此成本很高。
DE 102 43 758 A1描述了在使用质子注入(Protonenimplantation)且下面执行热处理步骤(Ausheilschritte)时，在n掺杂半导体实体中制造埋藏的n掺杂场停止区段。
本发明的任务在于，提供用于制造具有减小的再结合概率的太阳能电池的方法和具有减小的再结合概率的太阳能电池。
该任务通过根据权利要求1和14的方法及通过根据权利要求37的太阳能电池来解决。本发明的优选实现在附属权利要求中说明。
根据本发明，用于制造太阳能电池的方法中规定，提供具有两个相对侧和p型基本掺杂的单晶质(einkristallinen)半导体实体，并执行质子注入，其中质子通过第一侧以以下方式注入到半导体实体中，即形成一定数量间隔设置的缺陷区域(Defektbereiche)，这些缺陷区域始于一侧延伸入半导体实体，并且在这些缺陷区域中存在半导体实体的晶体缺陷和注入的质子。质子注入之后是热处理步骤，在热处理步骤中半导体实体至少在缺陷区域的区域中被加热，并选择加热的温度和持续时间从而由晶体缺陷和质子形成氢感生施主(wasserstoffinduzierteDonatoren)，以产生一定数量间隔设置的n掺杂半导体区段。此外，该方法规定产生n掺杂发射极(Emitter)，n掺杂半导体区段联接到n掺杂发射极。n掺杂发射极的产生能够在制造n掺杂半导体区段之前或之后实现，优选地，制造该n-发射极也在之前实现。
制造缺陷区域的前提条件是选择性的质子注入，即质子注入在半导体实体的预定区域内。这种选择能够通过利用覆盖不应该注入的区域的掩膜来实现。备选地，存在以下可能，即采用″质子记录方法(Photonenschreibverfahren)″，其中能够将质子束有目的的引到应该注入区域。
优选地，制造缺陷区域或由缺陷区域产生的n掺杂半导体区段以以下方式实现，即两个这种n掺杂半导体区段的相互距离小于半导体实体具有基本掺杂的部分中少数载流子的扩散长度。这种具有基本掺杂的半导体实体的部分分别位于两个相邻排列的n掺杂半导体区段之间。
如果n掺杂发射极设置在半导体实体第一侧的区域，则始于一侧延伸进半导体实体的n掺杂半导体区段在具有p型基本掺杂的半导体实体的区域周围形成梳形或指形的结构。在由根据本发明方法产生的太阳能电池中，再结合概率基于半导体实体中pn结的梳形或指形相比于没有这种梳结构或指结构的太阳能电池减小了。为了制造在半导体实体深处排列的n掺杂半导体区段的部分，在根据本发明方法中可以放弃产生沟槽，从而在半导体实体的横向方向上以非常节省空间的方式同样也是非常易复制的方式和非常好的可控性方式及放置得极其紧密的方式来实现n掺杂半导体区段。相比于带有沟槽的现有太阳能电池，在通过根据本发明的方法制造的太阳能电池中pn结的面积就给定的半导体实体体积而言明显增大，由此产生了使用根据本发明方法制造的太阳能电池的较高的电流增益。
此前介绍的方法的变型中规定了，至少一个埋藏(vergrabene)的n掺杂半导体区段借助质子注入和紧接着的热处理步骤来制造，这些n掺杂半导体区段与半导体实体第一侧间隔设置。此外，在该方法中制造了n掺杂发射极和n掺杂连接区段。n掺杂连接区段将埋藏的n掺杂半导体区段相互连接并将它们联接到n掺杂发射极。在此，尤其存在以下可能，连接区段和n-发射极作为共用半导体区段来实现。
根据本发明的太阳能电池包括具有第一和第二侧的半导体实体，半导体实体具有第一导通型(Leitungstyp)的基本掺杂，还包括第一发射极区段，优选地设置在半导体实体第一侧的区域中并用互补于第一导通型的导通型的掺杂材料来掺杂。此外，这种太阳能电池还包括第二导通型的多个半导体区段，这些半导体区段在半导体实体的横向方向上间隔设置并且在半导体实体的垂直方向上至少部分地延伸且联接到第一发射极区段。第二导通型的半导体区段形成为连续区段，分别在两个具有半导体实体基本掺杂的部分之间以横向方向设置。第二导通型的半导体区段尤其是具有氢感生施主的n掺杂半导体区段。
以下将结合附图对本发明作进一步说明。
图1借助半导体实体的横截面描述了在各个方法步骤期间的根据本发明的用于制造太阳能电池方法。
图2显示了通过图1的变型方法制造的太阳能电池的横截面。
图3显示了通过图1的另一个变型的方法制造的太阳能电池。
图4显示了通过根据本发明方法制造的另一种太阳能电池。
图5显示了根据图3的太阳能电池的变型。
图6借助半导体实体的横截面描述了在各个方法步骤期间的另一个根据本发明用于制造太阳能电池的方法。
图7显示了在图6D中介绍的太阳能电池的变型。
图8显示了借助根据图6的方法的变型方法制造的太阳能电池的横截面。
图9显示了借助根据图6的方法的变型方法制造的太阳能电池的横截面。
附图标记列表
11′缺陷区域
11 具有氢感生施主的半导体区域
12 具有半导体实体基本掺杂的区域
13 n-发射极
14 p-发射极
15 p-掺杂区段
21、22 连接电极(Anschlusselektroden)n
31′ 缺陷区域
31 具有氢感生施主的半导体区域
32 n连接区段
33 n-连接区段
41 填充材料
100 半导体实体
101 半导体实体的第一侧
102 半导体实体的第二侧
103 半导体实体的沟槽
201 掩膜
202 掩膜空隙
只要没有其它说明，在这些图中，相同标记表示具有相同意义的相同元件区域。
根据本发明用于制造太阳能电池的第一种方法在以下结合图1A到1F来说明。
基于图1A，该方法包括提供具有p型基本掺杂的单晶质半导体实体100。半导体实体100包括下面被称为半导体实体100的第一和第二侧101、102的两个相对侧。例如，在垂直方向上的半导体实体100的厚度位于400μm的区域。
基于图1B，在使用掩膜201的情况下，质子随后通过第一侧101注入到半导体实体。掩膜201例如是具有空隙202的金属掩膜，通过空隙202所述质子注入半导体实体100。该掩膜能够在注入步骤中与半导体实体的第一侧101间隔设置，也能够在注入步骤中置于半导体实体的第一侧101之上或施加(aufgebraucht)在半导体实体的第一侧101上(未示出)。
在执行质子照射之前能够在前侧101的区域中制造高度n掺杂的发射极13，在图1B中用虚线表示并且在以下还要进行说明。
质子注入有以下作用，在半导体实体100没有被掩膜201覆盖的区域下面，例如，由于质子注入，在半导体实体100的半导体晶体中产生晶体缺陷(比如对空位(Doppelleerstellen))。其中产生这种晶体缺陷的半导体实体区域11′，以下称为缺陷区域。该缺陷区域11′在半导体实体100的横向方向上的尺寸是由掩膜201的空隙202的尺寸确定的。
例如，掩膜的空隙202设置为缝隙状的，这样在俯视图中有多个带状的、分别相互并行伸展的缺陷区域形成，如图1C所示，图1C显示了图1B所示的断面A-A中半导体实体的横截面。
备选地，还存在以下可能，实现掩膜空隙的方式使缺陷区域11′形成为柱形，如在图1D的结果所示。掩膜的空隙和由此产生的随后的缺陷区域的图形尤其可以具有圆形、正方形或任意多边形的图形。
基于图1E，还存在以下可能，产生缺陷区域11′的方式，使缺陷区域11′在平行于第一和第二侧101、102延伸的截面中形成为格状。图1E显示了一个具有正方形的格间隙的例子。然而，很明显可使用格状设置的具有任意图形格间隙的缺陷区域。
缺陷区域11′的深度，即缺陷区域11′在始于第一侧101的半导体实体100垂直方向上的扩展，依赖于将质子注入半导体实体时所用的注入能量。优选地，缺陷区域11′的产生方式使其始于第一侧101的深度相应的值至少相应于太阳能电池工作时通过第一侧101照入的光的穿透深度与少数载流子的扩散长度的和。优选地，缺陷区域的深度至少是这个和的两倍。
注入半导体实体的质子通常积聚在质子注入的所谓的界限边缘区域(End-of-Range-Bereich)，而缺陷延伸通过由所述质子照射的全部区域。为了在缺陷区域11′内达到均匀的质子分布和由此产生的均匀的随后掺杂，存在以下可能，用不同的注入能量执行多个注入步骤。例如，注入能量位于0.5MeV和10MeV之间的区域。
质子注入之后紧接着是热处理步骤，在热处理步骤中，半导体实体至少在缺陷区域11′的区域被加热，并且选择加热的温度和持续时间，使n掺杂的复合物，所谓的氢感生施主由通过所述质子注入出现的晶体缺陷和注入的质子形成。这样，缺陷区域11′(图1B)转变为一定数量的间隔设置的n掺杂半导体区段11，半导体区段11始于第一侧101在垂直方向上延伸入半导体实体100。图1F显示了执行这个热处理步骤之后的半导体实体100。
热处理步骤期间的温度在250℃和550℃之间，优选的在400℃和500℃之间。热处理步骤的持续时间在30分钟和10小时之间，优选的2小时和5小时之间。
优选地，热处理步骤期间温度的选择使质子在缺陷区域内的扩散能够在第一侧101方向上实现，这样掺杂就不局限于照射的界限边缘区域。这样能够在选择合适的热处理温度(比如500℃)和热处理时间(比如若干小时)时，能够在半导体实体100的垂直方向上通过宽区域，在质子照射的缺陷区域中形成接近同一的掺杂特性，而不必有用不同的注入能量的大量注入步骤，即优选地，一个注入能量就足够了。热处理时间越长，这样产生的掺杂就越均一。
在温度超过450℃时热处理的积极效果在于，通过照射出现的再结合作用的缺陷(比如对空位或空位-氧化复合物)在这些温度能够继续热处理，这样通过照射首先减少的质子照射区域中的扩散长度又会增大。
由此，n掺杂半导体区段11的尺寸继续相应于可通过掩膜空隙202的尺寸和注入能量来调整的缺陷区域11′的尺寸。因为n掺杂半导体区段11的尺寸由于所述原因可在半导体实体的水平方向上用同样方式精确调整，并且因为施主只在既存在由照射引起的缺陷又存在氢微粒的地方形成，这样n掺杂区域11的边界平行于照射方向一直继续伸展且在热处理期间其横向扩展不增大，借助根据本发明的方法存在以下可能，制造具有微小的相互距离的非常狭长的n掺杂半导体区段11，从而由此在半导体实体11体积内在n掺杂半导体区段11和具有半导体实体基本掺杂的区域12之间达到大面积的pn结，并且尤其是最小化通过光产生的太阳能电池中的自由载流子必须覆盖直到这些载流子到达空间电荷区段的距离。
例如，半导体实体100的p型基本掺杂在1015cm-3和1016cm-3之间的区域。n掺杂半导体区段11的掺杂浓度取决于质子注入半导体实体的注入量。例如，选择注入量使半导体区段11的n掺杂位于2·1015cm-3和2·1016cm-3之间，由此产生了1015cm-3和1016cm-3之间的半导体区段11的n类型净掺杂。
参照图1G，太阳能电池通过n掺杂发射极13来完成，n掺杂发射极13联接到n掺杂半导体区段11并在该例子中排列在前侧101区域中。例如，制造n掺杂发射极区段13能够以已知的方式由n掺杂材料微粒通过第一侧101的向内扩散来实现。n掺杂发射极13的掺杂浓度高于n掺杂半导体区段11的掺杂浓度且例如在8·1019cm-3的范围。n-发射极11除通过n掺杂材料微粒的向内扩散之外也能够通过注入掺杂材料微粒和随后用于激活的热处理步骤和必要时注入的掺杂材料的向内扩散来实现。为了制造n-发射极13，高于为制造n半导体区段11的热处理步骤期间应用温度的温度既能够在扩散方法中也能够在注入方法中出现。为了避免较高的温度对n半导体区段11的不良影响，尤其是n掺杂复合物的降解，在制造n半导体区段11之前实现了如已结合图1A说明的n-发射极13的制造。之前借助图1B说明的质子注入随后通过已经在第一侧101区域中制造的n-发射极区段13实现。
n-发射极13由连接电极21(例如由金属制成的)接触。连接电极21在制造n-发射极13之后施加到半导体实体100的第一侧101。如果在执行质子照射之前制造了n-发射极13，则既能够在质子照射之前也能够在质子照射之后实现连接电极21的制造。在第一种情况下，实现质子照射(未进一步描述)由掩膜201掩蔽并穿过连接电极的金属化。
优选地，在相对于第一侧101的第二侧102的区域中制造了p掺杂发射极14，p掺杂发射极14可通过另一个连接电极22接触。p-发射极14主要用于在连接电极22和具有p型基本掺杂的半导体实体100的区域12之间产生欧姆接触。制造p-发射极14能够相应于n-发射极13通过向内扩散或通过p掺杂材料微粒经半导体实体100的第二侧102的注入而实现。p-发射极14区域中的掺杂浓度在几个1016cm-3和1019cm-3之间。例如，制造p-发射极14能够用未作进一步描述的方式在制造n掺杂半导体区段11之前实现，也能够在制造n区段之后实现。在制造n区段11之后制造p-发射极14的前提条件是在制造p-发射极时，加热半导体实体100的激活温度或热处理温度在大约550℃之下。其它情况下，即温度高于550℃时，通过所述质子照射和热处理步骤产生的n区段11的n掺杂复合物分解(aufgeloest)。
借助根据本发明方法制造的具有在第一侧101区域中设置的n-发射极13和始于n-发射极13在垂直方向上延伸入半导体实体100的n掺杂半导体区段11的太阳能电池，在半导体实体100的体积内具有大面积的pn结且由此在给定的光入射时具有高的电流强度。优选地，到太阳能电池的光入射通过第一侧101实现，其中连接电极21和n-发射极13都尺寸定制为光子能够成功进入半导体实体100具有基本掺杂的部分12并能够在那里产生电子空穴对。电子空穴对在半导体实体100内以任意方向扩散。优选地，制造n掺杂半导体区段11的方式使两个这种区段11的相互距离小于在半导体实体100具有基本掺杂的区域12内的少数载流子(本发明中的电子)的扩散长度。尤其优选的是两个这种区段11的相互距离小于或等于少数载流子扩散长度的0.25倍，即使用硅的情况下典型距离位于小于100μm的范围。电子空穴对成功进入在pn结处形成的空间电荷区段(未示出)的电场的概率与没有这种在垂直方向上延伸的半导体区段11的太阳能电池相比由此提高了，这样就减少了按照根据本发明方法制造的太阳能电池的再结合概率。
根据本发明的方法允许制造在水平方向上具有小尺寸的n掺杂半导体区段11，该方法尤其允许制造在水平方向上尺寸小的在半导体实体水平方向上通过的n掺杂半导体区段11。由此对于给定的半导体实体100的体积相比于先前的太阳能电池产生了更大面积的pn结和更短的距离，该距离是必须覆盖太阳能电池中通过光产生的自由载流子直到它们到达空间电荷区段的距离，还有由此产生的太阳能电池的提高的电流强度和提高的效率。
根据本发明的方法尤其适于制造其中为了提高太阳能电池效率使用了所谓的″杂质光伏效应(Impurity-Photovoltaic-Efiect)(IPV)″的太阳能电池。在这种太阳能电池中为了产生载流子对使用了另外的能量水平，其中将合适的杂质(Stoerstellen)放入半导体实体的晶体格。通过这些杂质实现了多级激励，多级激励与以下是相同的意义，其能量小于应用的半导体材料(通常是硅)的能带宽度的质子能够用于产生电荷载流子对。在其它情况下这些质子则会无用处地传输且对产生电流不起作用。以所限定的方式引入的杂质肯定也作为引起再结合概率提高的再结合中心起作用。提高的再结合概率对n掺杂区段11的小的距离起反作用。在n区段11的距离足够小时能够在应用的半导体材料的带空隙(Bandluecke)内产生多个合适的能量级别，从而由此进一步提高太阳能电池效率。
参照图2，图2显示了按照根据本发明方法制造的另一种太阳能电池，还存在以下可能，产生n掺杂半导体区段11的方式使n掺杂半导体区段11在关于第一侧101的角α不等于90°的情况下延伸入半导体实体100。制造这种斜着伸展的n掺杂半导体区段11能够通过以下实现，即借助图1B说明的质子注入的实现方式是所述质子不是垂直而是以角α通过第一侧101注入半导体物质。
图3显示了通过根据本发明的方法制造的太阳能电池的另一个实施例。图3A部分地显示了对半导体实体100的第一101的俯视图，图3B和3C显示了在图3A介绍的截面C-C和D-D中的横截面。
在该元件中，始于第一侧101延伸入半导体实体100的n掺杂半导体区段11形成为相互平行伸展的区段。例如，制造这种区段11是利用参照图1C说明的方法来实现的。在该元件中n-发射极13设置在第一侧101的区域并通过一个或通过多个平行伸展的形成为带状的强(stark)n掺杂半导体区段而形成。n-发射极在垂直于n半导体区段11的水平方向上伸展并由此接触n半导体区段11。在一定条件下通过带状的实现，半导体实体100具有p型基本掺杂的部分12到达半导体实体100的前侧。
接触n-发射极13的连接电极21的图形适应于n-发射极13的图形，从而使前侧101的其中p区段12达到前侧101的区域不被连接电极21覆盖。这使光入射到未由连接电极21覆盖区域变得容易。从这个意义上说也意味着，所完成的太阳能电池的半导体实体100能够由出于清晰的原因未示出的钝化层环绕。
之前说明的仅部分地接触n半导体区段11的n-发射极的实现也可在形成为格状结构且其制造借助图1E说明的n半导体区段中应用。因为n半导体区段11在这种情况下形成了连续的n区，所以在这种情况下只在几个位置接触n区段的n-发射极能够实现为″岛状的″。图4显示了这种具有岛状的n-发射极13的太阳能电池的俯视图。n-发射极13却既能够在n区段11的结构为带状的情况下也能够在n区段11的结构为格状的情况下接近表面地排列在其中n区段11邻接到半导体表面的区域中，即在这种情况下n-发射极13在横向方向上具有与n区段11基本相同的设计。
n-发射极13在所有之前说明的实施例中尤其具有以下任务，负责在接收太阳能电池中电子的n半导体区段11与连接电极21之间的低的接触阻抗。在存在有多个间隔设置的n半导体区段的实现形式中，发射极还用作单个n区段11之间的″连接区段″。
图5显示了通过根据本发明的方法制造的太阳能电池的另一个实施例。n半导体区段11在该元件中带状地形成并到达半导体实体100的垂直于第一和第二侧101、102伸展的边侧(Randseite)103。在该元件中n-发射极13设置在边侧区域，终点在垂直方向上却高于p-发射极14。在该元件中n-发射极13执行的功能也是连接单个n半导体区段和联接到连接电极21的连接区段的功能。连接电极21能够施加在边侧103上，却也能够以能够在第一侧接触n-发射极(未示出)的方式排列。
结合图6A到6D下面说明了另一个根据本发明的用于制造具有一定数量间隔设置的n掺杂半导体区段的太阳能电池的方法。
基于图6A，在该方法中在利用不同的注入能量的情况下质子未掩蔽地通过第一侧101注入半导体实体100。在图3A中用附图标记31′表示质子注入的界限边缘区域，即缺陷区域，其中由于照射出现的晶体缺陷可以以最高浓度的形式存在，并且其中存储由于照射注入的质子填充。缺陷区域31′到半导体实体的第一侧101的距离和两个这种缺陷区域31′的相互距离取决于质子注入半导体实体100所用的注入能量。
质子注入之后紧接着是热处理步骤。通过热处理步骤，氢感生施主形成于既存在高度集中的晶体缺陷也存在质子的缺陷区域31′，并且晶体缺陷在由质子照射经由的区域中继续热处理，在该区域中仍没有或仅有较少的质子填充。通过热处理步骤缺陷区域31′转变为平行于第一侧101伸展的n掺杂半导体区段31。图6B显示了执行热处理步骤之后的半导体实体100。在该方法中n掺杂区段31不允许在垂直方向上扩展得太远而使它们共生，因为不然p掺杂中间区段12会消失。n掺杂区段31在半导体实体100垂直方向上的扩展能够通过热处理步骤的时间和温度调整。优选地，热处理步骤的温度和/或时间是以以下方式选择的，即它们明显小于和/或明显短于借助图1说明的方法中的热处理步骤的温度和/或时间，其中应该达到尽可能均一掺杂的垂直的n区段11(在仅使用具有一个注入能量的注入步骤时的理想方式)。
对于半导体实体100的基本掺杂和通过所述质子注入和紧接着的热处理步骤产生的n掺杂半导体区段31的掺杂，相应地对于该方法根据图1作出的说明是有效的。
参照图6C，除制造分别与第一侧101间隔设置并且基本平行于第一侧101伸展的n掺杂半导体区段31之外，制造太阳能电池还包括制造至少一个将单个埋藏的n半导体区段31相互连接的n掺杂连接区段32。连接区段32能够在制造n区段31之前实现或(如以下说明)也在制造n区段31之后实现。在制造n区段31之后制造连接区段31的可能决定性地取决于为制造连接区段31所必须的温度。如果温度高于550℃，在该温度n区段31的n掺杂复合物会分解，制造连接区段31必须在制造n区段31之前。
例如，参照图6C，制造连接区段32通过制造始于第一侧101在垂直方向上延伸入半导体实体100的沟槽来实现。制造沟槽103之后紧接着是在沟槽的侧壁区域制造n掺杂半导体区段32。制造n掺杂区段32能够通过n掺杂材料微粒向内扩散或通过注入n掺杂材料微粒并在以下的热处理步骤实现。制造沟槽103用以下方式实现，即沟槽103在垂直方向上达到最下面的，即排列得与第一侧101相隔最远的，埋藏的n半导体区段31。沟槽102能够在掺杂方法结束后用填充材料填充，填充材料是可以是电绝缘或电导通的。因为在该变型中应用了明显高于550℃的热处理和/或扩散温度，所以用于制造连接区段的方法在制造n半导体区段31之前执行。
太阳能电池通过在第一侧101区域设置的n掺杂发射极区段13(虚线表示)以及可选地通过在第二侧102区域设置的p掺杂发射极区段14来完成。之前根据图1G对太阳能电池所作出的说明也相应地适用于n-发射极区段13和p-发射极区段14的掺杂浓度。埋藏的n掺杂半导体区段31通过另一n半导体区段32联接到优选地在制造n区段31之前制造的n-发射极13。
在前侧101的区域制造n-发射极13是有利的，因为在第一侧下方产生的少量载流子对直接由在n-发射极13和半导体实体100具有基本掺杂的部分12之间的pn结形成的空间电荷区段隔开。n-发射极在该实施形式中由施加到前侧101的连接电极21接触。如参照图3A的说明，n-发射极13尤其能够形成为带状的。
参照图7，如果为了制造连接区段32而制造的沟槽在制造连接区段32之后用导电的的材料41(例如高度掺杂多晶硅)填充，且如果高度掺杂地制造连接区段32而使连接区段41和导电的填充材料之间存在低接触阻抗时，能够放弃这种设置在半导体实体100的前侧101区域中的n-发射极的制造。在这种情况下，连接区段32同时形成太阳能电池的n-发射极，太阳能电池的n-发射极通过导电的填充材料联接到接触填充材料的第一连接电极。
如果在结合图6和7说明的元件中为了制造n区段31而在通过第一侧101的整个表面上实现了质子注入，则在执行热处理步骤之后存在连续的n掺杂区段31。随后，两个在垂直方向上相邻设置的n区段31围住没有进一步措施就没有到p-发射极14的p连接的p掺杂中间区段。
为了将p中间区段12相互连接并联接到p-发射极，能够相应于n连接区段32的制造而制造p连接区段51，p连接区段51在图6D和7中用虚线标明且始于第二侧102在垂直方向上延伸入半导体实体100的。例如，制造该p连接区段51通过制造始于第二侧102在垂直方向上延伸入半导体实体100的沟槽来实现。在制造沟槽之后紧接着是在沟槽侧壁的区域制造p掺杂连接区段51。制造该p连接区段51能够通过p掺杂材料微粒向内扩散或通过注入p掺杂材料微粒且按照随后的热处理步骤。用以下方式实现沟槽的制造，即沟槽在垂直方向上达到最上面的，即排列得与第二侧102相隔最远的p区段12。这个沟槽能够在掺杂方法结束后用填充材料填充。如果为制造p连接区段51必需高于550℃的温度，则制造p连接区段51也应该在制造n半导体区段31之前实现。
如果为了制造缺陷区域(图3A中31′)而用以下方式实现质子注入掩蔽，使得半导体实体100的单个部分通过照射而留出空隙，则可以放弃此前说明的相较而言高成本的制造p连接区段51。参照图8A，由此在结果中形成垂直方向上具有连续的p掺杂部分15的太阳能电池，p掺杂部分15中不存在埋藏的n掺杂半导体区段。具有半导体实体100的p型基本掺杂且始于p-发射极14在半导体实体的垂直方向上伸展的p掺杂区段15，作为p连接区段起作用且实现由光子感生的载流子产生引起的电流，电流通过从半导体实体100的体积到p-发射极14。
参照显示了在图8A所示的断面B-B中的n区段31的横截面图的8B，例如在质子照射时用以下方式实现半导体实体100的掩膜，使得形成多个在横向方向上间隔设置的n区段31，其中在横向方向上位于这些n区段之间的p掺杂中间区域是p连接区段15的一部分。单个n区段能够在横向方向上具有任意图形并且尤其能够形成为带状。单个n区段分别联接到n连接区段32。为了制造图8B所示的结构，半导体实体在质子注入期间用格状掩膜掩蔽。
替代制造多个在横向方向上相隔一段距离的n区段31，还存在以下可能(未作进一步说明)，即制造在横向方向上仍具有p掺杂″空隙″的连续n区段31，p掺杂″空隙″是p连接区段的一部分。如果半导体实体100在质子照射时在孤立位置上被覆盖，则能够实现这种结构。
在之前结合图6A到6F说明的方法中，优选地以以下方式实现埋藏的n半导体区段31的制造，使得两个在垂直方向相邻设置的半导体区段31的相互距离小于半导体实体的具有基本掺杂的部分12中少数载流子的扩散长度和优选的小于该扩散长度的0.25倍。如果在平行于第一和第二侧101、102伸展的平面上实现了多个这种n区段31，上述情况同样也适用于两个n区段的横向距离。
借助根据本发明的方法能够在半导体实体100内比较精确地给定的位置上产生在垂直方向上狭长的n掺杂半导体区段31，这样在给定的半导体实体100的体积内一般能够达到具有大面积的pn结。由此产生了较小的距离，该距离必须由太阳能电池中通过光产生的自由载流子覆盖直到它们到达空间电荷区段，且由此实现太阳能电池的提高的电流强度。
制造将埋藏的n掺杂半导体区段31联接到n-发射极13的连接区段33能够相应于图1G所示的n半导体区段11的制造以以下方式实现，使得质子掩蔽地通过第一侧101注入半导体实体并且质子注入之后紧接着是用于产生氢感生施主的热处理步骤。具有用这种方式制造的连接区段33的太阳能电池在图9中以横截面形式表示。
能够在制造横向方向上伸展的n区段31之前或之后实现制造连接区段33。
为了在制造n区段之后制造连接区段，具有不同的注入能量的多个注入步骤是必需的。注入能量的选择使质子成功进入每两个在垂直方向上间隔设置的n区段31之间的p区域12，从而在执行热处理步骤之后在p区域12中引起n掺杂。在制造n区段31时形成了n连接区段33的一部分。显而易见，用于制造n区段31和连接区段33的注入步骤也能够交替执行。
如果在制造n区段31之前执行的热处理步骤的温度和/或时间的选择能够使注入的质子在照射侧101的方向上很大范围地扩散，从而通过整个具有照射损伤的区域来形成n掺杂区域。在制造n区段31之前，对于n连接区段33的制造一个注入步骤是足够的。制造连接区段33在制造n区段31之后不能够仅通过注入步骤实现，因为必需的热处理温度和/或必需的热处理时间在垂直方向上导致了n区段31的″共生″。
在图9所示的元件中，n区段是在使用掩蔽的质子照射的情况下制造的，从而存在具有半导体实体100的p型基本掺杂的p连接区段15。p连接区段15将p中间区段12联接到p-发射极。在该太阳能电池中，埋藏的n掺杂半导体区段31在横向方向上始于n连接区段33延伸入半导体实体，而在垂直方向上存在连续的p掺杂部分15，在p掺杂部分15中不存在埋藏的n掺杂半导体区段31。
很明显，在根据图9的元件中p连接区段也可以相应于图6A-6D的p连接区段32来实现。
之前说明的用于在p掺杂半导体衬底中制造达到深处的或埋藏的n掺杂半导体区段的方法不限于制造太阳能电池，而是例如也可以用于制造辐射检测器。用于探测高能量的辐射(例如宇宙线或γ辐射)的辐射检测器，在构建上等同太阳能电池并具有pn结，不同于太阳能电池，pn结在运行期间通过在反方向施加电压来偏压。这个反向电压导致空间电荷区段向pn结两侧的扩展。如果在工作期间辐射微粒成功进入空间电荷区段的区域，则产生引起作为辐射微粒的指示的反向电流的载流子对。
在辐射检测器中，为了提高指示敏感度以下是所希望的，即空间电荷区段在给定反向电压时尽可能宽且深的延伸入半导体实体。在具有位于p衬底和高度掺杂n区段之间靠近表面的pn结的现有辐射检测器中，这是通过尽可能小的衬底的基本掺杂来实现的。低的基本掺杂必然会加大在通过辐射损伤条件下的长期降解的风险。
在借助根据本发明方法制造的具有深的pn结的辐射检测器中，已经通过pn结的图形(Geometrie)确保了施加反向电压时扩展的空间电荷区段较深地延伸入半导体实体。因此p衬底能够比现有探测器中更高度地掺杂，从而由此并尤其基于深的垂直的pn结来避免照射损伤条件下的长期降解的问题或者至少明显减轻这个问题。
总而言之，所有之前对太阳能电池说明的制造方法也适于制造辐射检测器，并且所有之前适于太阳能电池的元件结构也适于辐射检测器。
Claims (47)
1.一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法具有以下方法步骤：
-提供单晶质半导体实体(100)，所述单晶质半导体实体(100)具有两个相对侧(101、102)和p型基本掺杂，
-将注入能量在0.5MeV和10MeV之间的质子通过所述侧的第一侧(101)用以下方式注入半导体实体(100)，使得形成一定数量在所述半导体实体的横向方向上相互间隔设置的缺陷区域(11′)，所述缺陷区域(11′)始于所述第一侧(101)延伸入半导体实体(100)，
-执行热处理步骤，在所述热处理步骤中所述半导体实体至少在所述缺陷区域(11′)的区域中被加热，并且其温度和持续时间用以下方式选择，使得形成一定数量的相互间隔设置的n掺杂半导体区段(31)，
-制造n掺杂发射极(13)，所述n掺杂发射极(13)联接到所述n掺杂半导体区段(31)，且所述n掺杂发射极(13)比所述n掺杂半导体区段(31)更高地掺杂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述n掺杂发射极在所述第一侧(101)的区域中制造。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述n掺杂发射极用以下方式制造，使得存在具有p型基本掺杂的所述半导体实体(100)的部分(12)直接联接到所述第一侧(101)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体实体具有垂直于所述第一侧(101)和第二侧(102)伸展的边侧(103)，且其中在此所述边侧(103)的区域中制造所述n掺杂发射极。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中制造了柱形的n掺杂半导体区段(11)。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中制造了多个在所述半导体实体(100)的横向方向上相互平行伸展的n掺杂半导体区段(11)。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中制造了n掺杂半导体区段(11)，所述n掺杂半导体区段(11)在平行于所述第一侧(101)和第二侧(102)伸展的平面上形成为格状。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中注入所述质子包括用多个注入能量的多个注入步骤。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中注入所述质子包括用一个注入能量的注入步骤。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述质子在所述注入步骤期间以关于所述第一侧(101)90°的角注入所述半导体实体(100)。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述质子在所述注入步骤期间以关于所述第一侧(101)小于90°且大于45°的角注入所述半导体实体(100)。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述质子用以下方式注入，使得所述缺陷区域(11′)始于所述第一侧(101)的深度相应于一个值，所述值至少相应于在所述太阳能电池工作时通过所述第一侧(101)的入射光的穿透深度和少数载流子的扩散长度的和。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述缺陷区域(11′)的深度至少相应于所述太阳能电池工作时通过所述第一侧(101)的入射光的穿透深度与所述少数载流子的扩散长度的和的两倍。
14.一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法具有以下方法步骤：
-提供单晶质半导体实体(100)，所述单晶质半导体实体(100)具有两个相对侧(101、102)和p型基本掺杂，
-执行质子注入，其中将注入能量在0.5MeV和10MeV之间的质子通过所述侧中的第一侧(101)用以下方式注入半导体实体(100)中，使得与所述第一侧(101)间隔而形成至少一个缺陷区域(31′)，
-执行热处理步骤，其中所述半导体实体至少在所述至少一个缺陷区域(31′)的区域中被加热，并且其温度和持续时间用以下方式选择，使得形成氢感生施主，从而由此产生至少一个埋藏的n掺杂半导体区段(31)，
-制造n掺杂发射极(13)，所述n掺杂发射极(13)比所述至少一个n掺杂半导体区段(31)更高地掺杂，
-制造n掺杂连接区段(32；33)，所述n掺杂连接区段(32；33)在所述半导体实体中从所述至少一个埋藏的n掺杂半导体区段延伸至所述n掺杂发射极(13)上。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述n掺杂发射极(13)在所述第一侧(101)的区域中制造。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述n掺杂发射极通过所述连接区段(32)构成。
17.根据权利要求14-16中的任一项所述的方法，其中所述质子注入用以下方式掩蔽而实现，使得形成至少两个在横向方向上相互间隔设置的缺陷区域(31′)或一个在横向方向上部分中断的缺陷区域(31′)。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述质子照射用以下方式掩蔽而实现，使得形成至少两个在平行于所述侧(101、102)伸展的平面中形成为带状的缺陷区域(31′)。
19.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中制造所述连接区段(32)包括以下方法步骤：
-制造沟槽(103)，所述沟槽(103)始于所述第一侧(101)延伸直到所述埋藏的n掺杂半导体区段，
-在沟槽(103)的侧壁区域中制造n掺杂半导体区段(32)。
20.根据权利要求19所述的方法，其中在制造所述埋藏的n掺杂半导体区段(31)之前制造所述连接区段(32)。
21.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中制造所述连接区段(33)包括以下方法步骤：
-执行质子注入，在所述质子注入中质子在使用掩膜的情况下通过所述第一侧(101)用以下方式注入所述半导体实体(100)，使得形成缺陷区域，所述缺陷区域始于所述第一侧(101)延伸入所述半导体实体(100)中，且在所述缺陷区域中存在所述半导体实体(100)的晶体缺陷和注入的质子，
-执行热处理步骤，其中所述半导体实体至少在所述缺陷区域的区域中被加热，且其温度和持续时间用以下方式来选择，使得由所述缺陷和所述质子形成氢感生施主，从而由此产生所述连接区段(33)。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述连接区段在制造所述埋藏的n掺杂半导体区段(31)之前制造。
23.根据权利要求21所述的方法，其中用于制造所述连接区段(33)的所述质子注入仅包含利用一个注入能量的注入步骤。
24.根据权利要求21所述的方法，其中用于制造所述连接区段(33)的所述质子注入包含利用多个注入能量的多个注入步骤。
25.根据权利要求21所述的方法，其中执行了用于制造所述至少一个埋藏的n掺杂半导体区段和所述连接区段(33)的共同热处理步骤。
26.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤期间的温度在250℃和550℃之间。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述热处理步骤期间的温度在400℃和500℃之间。
28.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤的持续时间在30分钟和10小时之间。
29.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中两个相邻设置的缺陷区域(11′31′)的距离小于或等于具有所述基本掺杂的所述半导体实体(100)的部分(12)中电子的扩散长度。
30.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中两个相邻设置的缺陷区域(11′，31′)的距离小于或等于具有所述基本掺杂的所述半导体实体(100)的部分(12)中电子的扩散长度的0.25倍。
31.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中在所述侧的第二侧(102)的区域中制造p-发射极(14)，所述p-发射极(14)的掺杂浓度高于所述半导体实体(100)的所述基本掺杂的掺杂浓度。
32.根据权利要求14所述的方法，此外还包括制造p掺杂连接区段(51)，所述p掺杂连接区段(51)始于所述侧的第二侧(102)延伸入所述半导体实体(100)。
33.根据权利要求32所述的方法，其中制造所述p掺杂连接区段(51)包括以下方法步骤：
-制造沟槽，所述沟槽始于所述第二侧(102)延伸入所述半导体实体中，
-在所述沟槽侧壁的区域中制造p掺杂半导体区段(51)。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述沟槽在制造所述连接区段之后用电绝缘材料填充。
35.根据权利要求33所述的方法，其中所述沟槽在制造所述连接区段之后用导电的材料填充。
36.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中杂质被引入所述半导体实体，所述杂质引起能量级别，其位于用于所述半导体实体的半导体材料的带空隙中，且通过多级激励提高了太阳能电池的效率。
37.一种太阳能电池，具有以下特征：
-具有第一侧(101)和第二侧(102)的半导体实体，所述半导体实体具有第一导通型的基本掺杂，
-第一发射极区段(13)，所述第一发射极区段(13)用与所述第一导通型互补的第二导通型的掺杂材料掺杂，
-多个第二导通型的半导体区段(11)，所述多个第二导通型的半导体区段(11)在所述半导体实体(100)的横向方向上相互间隔设置，所述多个第二导通型的半导体区段(11)至少部分地在半导体实体(100)中以垂直方向延伸，所述多个第二导通型的半导体区段(11)联接到所述第一发射极区段(13)，所述多个第二导通型的半导体区段(11)形成为连续区段，所述半导体区段(11)在横向方向上相应设置于两个具有所述半导体实体(100)的基本掺杂的部分之间，并且
所述第二导通型的半导体区段(11)具有氢感生施主，所述氢感生施主通过注入能量在0.5MeV和10MeV之间的质子注入和随后的热处理步骤形成，其中
-所述第一发射极区段(13)比所述第二导通型的半导体区段(31)更高度地掺杂。
38.根据权利要求37所述的太阳能电池，其中两个相邻设置的所述第二导通型的半导体区段(11)的距离小于或等于具有所述基本掺杂的所述半导体实体(100)的部分(12)中电子的扩散长度。
39.根据权利要求38所述的太阳能电池，其中两个相邻设置的所述第二导通型的半导体区段(11)的距离小于或等于具有所述基本掺杂的所述半导体实体(100)的部分(12)中电子的扩散长度的0.25倍。
40.根据权利要求37-39之一所述的太阳能电池，所述太阳能电池在第二侧的区域中具有所述第一导通型的第二发射极区段，其掺杂浓度高于所述半导体实体(100)的基本掺杂的掺杂浓度。
41.根据权利要求37-39之一所述的太阳能电池，其中在所述半导体实体中存在杂质，所述杂质引起能量级别，其位于所述应用的半导体材料的带空隙中，且通过由此多级激励而提高所述太阳能电池效率。
42.一种用于制造辐射检测器的方法，所述方法具有以下方法步骤：
-提供单晶质半导体实体(100)，所述单晶质半导体实体(100)具有两个相对侧(101、102)和p型基本掺杂，
-将注入能量在0.5MeV和10MeV之间的质子通过所述侧的第一侧(101)用以下方式注入所述半导体实体(100)，使得形成一定数量的相互间隔设置的缺陷区域(11′)，所述缺陷区域(11′)始于所述第一侧(101)延伸入所述半导体实体(100)中，
-执行热处理步骤，其中所述半导体实体至少在所述缺陷区域(11′)的区域中被加热，并且温度和时间用以下方式选择，使得形成一定数量的相互间隔设置的n掺杂半导体区段(31)，
-制造n掺杂发射极(13)，所述n掺杂发射极(13)联接到所述n掺杂半导体区段(31)上。
43.一种辐射检测器，所述辐射检测器具有：
-具有第一侧(101)和第二侧(102)的半导体实体，所述半导体实体具有第一导通型的基本掺杂，
-第一发射极区段(13；32)，使用与第一导通型互补的导通型的掺杂材料来掺杂所述第一发射极区段(13；32)，
-多个第二导通型的半导体区段(11；31)，多个所述第二导通型的半导体区段(11；31)在所述半导体实体(100)中相互间隔设置并且联接到第一发射极区段(13)及具有氢感生施主，其通过注入能量在0.5MeV和10MeV之间的质子注入和随后的热处理步骤来形成。
44.根据权利要求44所述的辐射检测器，其中所述第二导通型的半导体区段(11)在所述半导体实体(100)的横向方向上相互间隔设置且设置在相应两个具有所述半导体实体(100)的基本掺杂的区段之间。
45.根据权利要求44所述的辐射检测器，其中所述第二导通型的半导体区段(11)在所述半导体实体(100)的垂直方向上相互间隔设置。
46.根据权利要求45所述的辐射检测器，其中所述第一发射极区段(32)在所述半导体实体(100)的垂直方向上延伸。
47.根据权利要求44-46中任一项所述的辐射检测器，其中所述第二导通型的半导体区段是包含氢感生施主的n掺杂半导体区段。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005061820.0A DE102005061820B4 (de) | 2005-12-23 | 2005-12-23 | Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle |
| DE102005061820.0 | 2005-12-23 | ||
| PCT/EP2006/009550 WO2007079795A1 (de) | 2005-12-23 | 2006-10-02 | Verfahren zur herstellung einer solarzelle und solarzelle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101375414A CN101375414A (zh) | 2009-02-25 |
| CN101375414B true CN101375414B (zh) | 2012-07-04 |
Family
ID=37561107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2006800529856A Expired - Fee Related CN101375414B (zh) | 2005-12-23 | 2006-10-02 | 用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1969644B1 (zh) |
| CN (1) | CN101375414B (zh) |
| DE (1) | DE102005061820B4 (zh) |
| ES (1) | ES2390091T3 (zh) |
| WO (1) | WO2007079795A1 (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1833095B1 (en) * | 2006-03-06 | 2018-08-01 | ams AG | Photo diode having reduced dark current |
| DE102006040491B4 (de) * | 2006-08-30 | 2014-12-11 | Infineon Technologies Austria Ag | Verfahren zur Erzeugung einer Implantationszone und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einer Feldstoppzone |
| WO2011162394A1 (ja) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | 日立化成工業株式会社 | 不純物拡散層形成組成物、ｎ型拡散層形成組成物、ｎ型拡散層の製造方法、ｐ型拡散層形成組成物、ｐ型拡散層の製造方法、及び太陽電池素子の製造方法 |
| CN103390660A (zh) * | 2012-05-09 | 2013-11-13 | 上海太阳能工程技术研究中心有限公司 | 晶体硅太阳能电池及其制作方法 |
| FR2990563B1 (fr) * | 2012-05-11 | 2014-05-09 | Apollon Solar | Cellule solaire a base de silicium dope de type n |
| CN108400176B (zh) * | 2018-02-28 | 2020-01-17 | 张治国 | 垂直多结硅光伏器件的电极引线及集成方法 |
| CN109638109B (zh) * | 2018-12-11 | 2020-07-10 | 湖南红太阳光电科技有限公司 | 一种选择性发射极的制备方法、选择性发射极电池的制备方法 |
| CN111855706B (zh) * | 2020-07-28 | 2023-08-15 | 哈尔滨工业大学 | 半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3426226A1 (de) * | 1984-07-17 | 1986-01-30 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Uv-empfindliches fotoelement und verfahren zu seiner herstellung |
| US5290367A (en) * | 1991-10-01 | 1994-03-01 | Agency Of Industrial Science And Technology | Photoelectric element |
| US5797998A (en) * | 1994-03-31 | 1998-08-25 | Pacific Solar Pty. Limited | Multiple layer thin film solar cells with buried contacts |
| CN1198597A (zh) * | 1997-04-28 | 1998-11-11 | 夏普公司 | 太阳电池及其制备方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4371406A (en) * | 1965-09-28 | 1983-02-01 | Li Chou H | Solid-state device |
| JPS5124888A (zh) * | 1974-08-23 | 1976-02-28 | Hitachi Ltd | |
| FR2390014A1 (zh) * | 1977-05-05 | 1978-12-01 | Ibm | |
| US4206003A (en) * | 1977-07-05 | 1980-06-03 | Honeywell Inc. | Method of forming a mercury cadmium telluride photodiode |
| JPS63143876A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Hitachi Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| DE4416549C2 (de) * | 1994-05-10 | 1996-09-12 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle |
| AUPM982294A0 (en) * | 1994-12-02 | 1995-01-05 | Pacific Solar Pty Limited | Method of manufacturing a multilayer solar cell |
| US6727521B2 (en) * | 2000-09-25 | 2004-04-27 | Foveon, Inc. | Vertical color filter detector group and array |
| JP2005012108A (ja) * | 2003-06-20 | 2005-01-13 | Toyota Motor Corp | 光起電力素子 |
| DE10361134B4 (de) * | 2003-12-23 | 2014-10-23 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung eines p-Emitters eines IGBTs, einer Anode, einer Diode und einer Anode eines asymmetrischen Thyristors. |
-
2005
- 2005-12-23 DE DE102005061820.0A patent/DE102005061820B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-10-02 WO PCT/EP2006/009550 patent/WO2007079795A1/de active Application Filing
- 2006-10-02 EP EP06805994A patent/EP1969644B1/de not_active Expired - Fee Related
- 2006-10-02 ES ES06805994T patent/ES2390091T3/es active Active
- 2006-10-02 CN CN2006800529856A patent/CN101375414B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3426226A1 (de) * | 1984-07-17 | 1986-01-30 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Uv-empfindliches fotoelement und verfahren zu seiner herstellung |
| US5290367A (en) * | 1991-10-01 | 1994-03-01 | Agency Of Industrial Science And Technology | Photoelectric element |
| US5797998A (en) * | 1994-03-31 | 1998-08-25 | Pacific Solar Pty. Limited | Multiple layer thin film solar cells with buried contacts |
| CN1198597A (zh) * | 1997-04-28 | 1998-11-11 | 夏普公司 | 太阳电池及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| BARAKEL D等.n-p Junction formation in p-type silicon by hydrogen ionimplantation.SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS.2002,285-290. * |
| KEEVERS M J 等.Efficiency improvements of silicon solar cells by the impurityphotovoltaic effect.PROCEEDINGS OF THE PHOTOVOLTAIC SPECIALISTS CONFERENCE..1993,140-146. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1969644A1 (de) | 2008-09-17 |
| CN101375414A (zh) | 2009-02-25 |
| DE102005061820B4 (de) | 2014-09-04 |
| EP1969644B1 (de) | 2012-06-20 |
| ES2390091T3 (es) | 2012-11-06 |
| WO2007079795A1 (de) | 2007-07-19 |
| DE102005061820A1 (de) | 2007-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101375414B (zh) | 用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池 | |
| US10497801B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device having an undulated profile of net doping in a drift zone | |
| CN101981700B (zh) | 用于碳化硅器件的双保护环边缘终端和制造具有双保护环边缘终端的碳化硅器件的方法 | |
| US6683347B1 (en) | Semiconductor device with alternating conductivity type layer and method of manufacturing the same | |
| US6936892B2 (en) | Semiconductor device with alternating conductivity type layer and method of manufacturing the same | |
| EP2793267B1 (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
| CN105206515A (zh) | 用于处理半导体晶片的方法 | |
| US8569150B2 (en) | Method for producing a semiconductor device with a semiconductor body | |
| WO2015190579A1 (ja) | 半導体装置 | |
| CN103531632B (zh) | 包括边缘区域的半导体器件和制造半导体器件的方法 | |
| CN101114593A (zh) | 提高SiC晶体质量的方法和SiC半导体器件 | |
| KR20120027299A (ko) | 탄화 규소 소자들에 대한 확산된 접합 단자 구조들 및 이를 포함하는 탄화 규소 소자들을 제조하는 방법 | |
| CN104241337A (zh) | 具有复合中心的半导体器件和制造方法 | |
| JP2004214511A (ja) | 電力用半導体素子 | |
| CN102299072A (zh) | 沟槽型超级结器件的制作方法及得到的器件 | |
| US9520515B2 (en) | Emitter structure based on silicon components to be used in a photovoltaic converter and a method for production of the photovoltaic device | |
| CN103208529B (zh) | 半导体二极管以及用于形成半导体二极管的方法 | |
| KR20040071722A (ko) | 반도체 디바이스 및 그 제조 방법 | |
| CN107591454A (zh) | 半导体器件和用于形成半导体器件的方法 | |
| US8741750B2 (en) | Method for fabricating a semiconductor having a graded pn junction | |
| CN102931218B (zh) | 超结器件的结终端结构 | |
| CN108987460A (zh) | 一种二极管及其制备方法 | |
| CN103123935A (zh) | Nldmos器件及其制造方法 | |
| JP5556335B2 (ja) | 超接合半導体装置の製造方法 | |
| CN111354780A (zh) | 一种带有反型注入侧壁的超级结终端及其制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120704 |