CN101443893A - 背面触点太阳能电池及制造方法 - Google Patents

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Abstract

在一个实施例中，通过选择性沉积在晶片(100)背面的掺杂剂源(201，202，203，204)中的掺杂剂扩散来形成太阳能电池的有效扩散结(211，212，213，214)。例如，所述掺杂剂源(201，202，203，204)可使用印刷方法进行选择性沉积。可采用多个掺杂剂源形成具有不同掺杂浓度的有效扩散区。例如，可制成三个或四个有效扩散区来优化太阳能电池的硅/介电材料界面、硅/金属界面以及前述两界面。所述晶片的正面(103－1)在形成掺杂剂源(201，202，203，204)前采用织构工艺进行织构化，以将晶片材料的去除最小化。可以用自对准接触窗口刻蚀工艺形成使金属栅线能连接到有效扩散结的窗口，以将未对准的影响降到最小。

Description

背面触点太阳能电池及制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2005年12月21日提交的、美国临时专利申请序号No.60/752,664的优先权，该临时专利申请在此全部纳入本文作为参考。
技术领域
本发明通常涉及太阳能电池，尤其涉及但不是唯一涉及背面触点太阳能电池的结构及制造方法。
背景技术
众所周知，太阳能电池是一种将太阳辐射转化为电能的装置。它们可以采用半导体加工工艺在半导体晶片上制成。一般而言，可以通过在硅基片上形成P型和N型有效扩散区来制成太阳能电池。太阳能电池受到太阳辐射产生电子和空穴，这些电子和空穴移向有效扩散区，因此在所述有效扩散区之间形成电压差。在背面触点太阳能电池中，有效扩散区和与其相连接的金属栅均在太阳能电池的背面上。该金属栅使外电路能连接到太阳能电池并通过太阳能电池供电。在美国专利申请No.5,053,083和No.4,927,770中也公开了一种背面触点太阳能电池，上述两专利申请在此整体纳入本文作为参考。
效率是太阳能电池的一个重要特性，因为其效率直接关系到太阳能电池产生电能的能力。因此，提高太阳能电池效率的技术总是期望的。用于降低太阳能电池的制造成本的方法和结构也是需要的，因为节省下来的成本可以实惠于消费者。本发明公开了一种背面触点电池的结构及制造方法，这与传统的太阳能电池相比，提高了效率并降低了成本。
发明内容
在一个实施例中，通过扩散选择性沉积在晶片背面上的掺杂剂源中的掺杂剂来形成太阳能电池的有效扩散结。例如，所述掺杂剂源可用印刷方法进行选择性沉积。可以采用复合掺杂剂源来形成具有不同掺杂浓度的有效扩散区。例如，可以制成三个或四个有效扩散区来优化太阳能电池的硅/介电材料界面、硅/金属界面或前述两界面。在形成掺杂剂源之前，可用织构工艺对晶片正面进行织构化处理，将晶片材料的去除降到最小。使金属栅线能连接到有效扩散结的窗口可以采用自对准接触窗口刻蚀工艺来形成，以将未对准的影响减到最小。
本领域技术人员通过阅读包括附图和权利要求书的整个公开文本，将更清楚地了解本发明的上述和其它特征。
附图说明
图1，包括图1A、1B、1C和1D，示意性地示出了根据本发明的一个实施例经历织构工艺过程的基片的横截面图。
图2，包括图2A和图2B，示出了根据本发明的一个实施例使用相邻的选择性沉积掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。
图3，包括图3A-3C，示出了根据本发明的一个实施例使用搭接的选择性沉积掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。
图4，包括图4A和图4B，示出了根据本发明的一个实施例使用间隔开的选择性沉积掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。
图5，包括图5A和图5B，示出了根据本发明的一个实施例使用具有不同掺杂浓度的选择性沉积掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。
图6，包括图6A和图6B，示出了根据本发明的一个实施例使用具有不同掺杂浓度的选择性掺杂剂源形成背面触点太阳能电池的有效扩散区的另一种方式。
图7，包括图7A、7B、7C和7D，示出了根据本发明的一个实施例使用旋涂掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。
图8，包括图8A、8B和8C，示出了根据本发明的一个实施例使用选择性沉积和其它沉积工艺的结合制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。
图9，包括图9A、9B、9C和9D，示出了根据本发明的一个实施例使用便于采用自对准接触窗口刻蚀工艺的掺杂剂源制成背面触点电池的有效扩散区。
在不同的图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。除非另有说明，各图不一定是按比例绘制。
具体实施方式
在本公开文本中，提供了许多具体细节，例如结构和制造步骤的实例，使对本发明的实施例有深入的了解。然而，本领域的普通技术人员应认识到，在去掉一个或多个所述具体细节的情况下也能实施本发明。在其它例子中，对众所周知的细节将不再示出或描述，以避免模糊本发明的方向。
本公开文本涉及到太阳能电池的制造。在下述共同转让的公开文本中也公开了太阳能电池的制造方法，以下公开文本在此整体纳入本文作为参考：由William P.Mulligan、Michael J.Cudzinovic、Thomas Pass、DavidSmith、Neil Kaminar、Keith Mclntosh和Richard M.Swanson在2003年4月10日提交的申请号为No.10/412,638，题名为“改进的太阳能电池和制造”的美国专利申请；由William P.Mulligan、Michael J.Cudzinovic、ThomasPass、David Smith和Richard M.Swanson在2003年4月10日提交的公开号为No.2004/0200520(申请号未10/412,711)，题名为“用于太阳能电池的金属触点结构及制造方法”的美国专利申请；以及授权给Smith等人的美国专利No.6,998,288。
在太阳能电池的制造过程中，需要对太阳能电池的正面(即在正常运行过程中朝向太阳的一面)进行织构化使其带有随机角锥体结构，以提高太阳辐射的收集效率。所述织构工艺可包括使用氢氧化钾和异丙醇的湿法刻蚀工艺。太阳能电池的背面(即与正面相对的一面)可覆盖有二氧化硅保护层来防止电池在织构工艺中受到损坏。尽管大部分是这样做的，但上述的织构工艺还可以改进，即在处理该太阳能电池的背面之前进行上述工艺，以在进行如图1A-1D所述的织构化过程之前，将从晶片上去除的材料的量减到最小。
图1包括图1A、1B、1C和1D，示意性示出了根据本发明的一个实施例经历织构工艺过程的基片的横截面图。在一个实施例中，所述基片包括N型硅晶片100。在图1A中，所述晶片100是刚从晶片供应商或生产厂家处接收到的未经处理的晶片。因此，沿着大块的未受损部分101，晶片100还具有受损部分102(即102-1，102-2)。所述受损部分102通常是在将晶片100从其坯料上切下的切割过程中造成的。在该阶段，所述晶片100的总厚度约为200μm。
在图1B中，每个受损部分102被部分去除。更确切地说是将晶片100的两侧变薄来除去部分但不是全部的受损部分102。在一个实施例中，采用包括氢氧化钾或氢氧化钠的湿法刻蚀工艺将所述晶片100的每一侧除去约10μm。
在图1C中，在一工艺过程，对晶片100两侧面进行织构化处理，该工艺也除去所有余下的受损部分102。在一个实施例中，使用包括氢氧化钾或氢氧化钠的湿法刻蚀工艺在该晶片100上形成随机角锥体结构。这种织构工艺可以从晶片100的两侧去除掉大约10μm厚的材料，从而除去所有余下的受损部分102。晶片100的已织构化正面现用103-1标识，而晶片100的已织构化背面用103-2标识。
在图1D中，对晶片100的背面进行了抛光和清理，形成抛光表面104。在正常运行时朝向太阳的正面103-1收集太阳辐射。下面的描述将会更清楚，在所述晶片的背面将形成有效扩散区，该背面与所述正面103-1相对。部分去除晶片100两侧的受损部分102(图1B)的步骤，对晶片100的两侧进行织构化的同时去除受损部分102的剩余部分的步骤(图1C)，以及抛光晶片100背面的步骤可以在单独的加工设备中进行，晶片在该加工设备中从一个步骤转到另一步骤。
可通过背面的单面刻蚀对晶片100背面的进行抛光。例如，该背面的单面刻蚀可在水平蚀刻机上进行，即在晶片由位于蚀刻液槽上方的传送装置进行水平输送的加工设备中进行。该加工设备配置成仅使晶片的背面与蚀刻液接触。单面刻蚀也可以通过反应离子刻蚀(或“电浆刻蚀”)来完成。通过单面刻蚀对晶片背面进行抛光有利于接下来的图案化操作和提高背面扩散的复合性能。图1D中的晶片100可随后按如下方式进行处理来完成太阳能电池的制作。
图2-9示意性示出了根据本发明的实施例制成的背面触点太阳能电池的横截面图。用图1D中的晶片100对图2-9进行了说明。所提到的晶片100可包括N型硅晶片。在下面的例子中，可改变掺杂剂和扩散区的极性来适应P型晶片。通常，用于P型掺杂剂源的合适的掺杂剂可包括硼，而用于N型掺杂剂源的合适的掺杂剂可包括磷。
图2，包括图2A和图2b，示出了使用相邻的选择性沉积的掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。掺杂剂源201-204选择性地进行沉积，使得所述掺杂剂源不是通过随后进行图案化处理的全覆沉积形成。在图2A中，通过将掺杂剂源201-204直接印刷在晶片100的背面上进行选择性沉积，该背面与所述正面103-1相对。所述掺杂剂源201-204可通过工业喷墨印刷或丝网印刷进行印刷。例如，各掺杂剂源201-204可通过不同的印刷头或相同印刷头上不同组的喷嘴进行释放。所述掺杂剂源201-204也可用一个或多个印刷头进行单行程或多行程印制。
在图2和本发明的以下实施例中，用于喷墨印刷掺杂剂源的合适的材料可包括合适的溶剂化合物(例如IPA)、有机硅氧烷和催化剂的掺杂组合物，而用于掺杂剂源丝网印刷的合适的材料可包括合适的溶剂(例如IPA)、有机硅氧烷、催化剂和填充物如Al2O3、TiO2、或SiO2颗粒的掺杂组合物。
必要情况下，保护性材料例如二氧化硅附加层(未示出)可在掺杂剂源201-204上形成，来提供电绝缘，降低硅界面处的复合，或防止掺杂剂的交叉污染。所述掺杂剂源201和202可包括N型掺杂剂例如磷，其中掺杂剂源201轻掺杂(N-)，掺杂剂源202重掺杂(N+)。所述掺杂剂源203和204可包括P型掺杂剂例如硼，其中掺杂剂源203轻掺杂(P-)，掺杂剂源204重掺杂(P+)。在一个实施例中，掺杂剂源201-204可印刷大约5微米的厚度。
在图2B中，图2A中的试样放置在加热炉中并在高温条件下将掺杂剂源201-204中的掺杂剂扩散到晶片100中。掺杂剂源201-204中掺杂剂的扩散在晶片100中分别形成有效扩散区211-214。图2B中的扩散步骤和下面公开的实施例可以是将掺杂剂单步驱入到晶片100中，因为所有的掺杂剂源在扩散步骤之前已经形成。单步驱入也可电激活已扩散的掺杂剂来形成有效扩散区。
例如，掺杂剂源201和203可以轻掺杂，使得形成的扩散区211和213分别具有例如大约250ohm/sq的电阻率。例如，掺杂剂源202和204可以重掺杂，使得形成的扩散区212和214分别具有例如大约10ohm/sq的电阻率。所述掺杂剂源201-204已经用秒号(即201＂-204＂)重新标识，来反映出它们的掺杂剂在扩散步骤中已被驱入晶片100中。晶片100处于高温的同时，加热炉中存在的富磷气体将磷扩散入正面103-1中形成N型区206。另外，也可将氧引入加热炉中以在正面103-1上形成热氧化层207。N型区域206的形成和正面103-1上热氧化层207的形成可同时进行，并且与图2B的例子和下面阐述的实施例中的背面扩散步骤在下面进行。
在图2B中，可进行后续处理工艺来将金属栅线连接到重掺杂扩散区212和214。所述后续处理工艺可包括在正面103-1上形成抗反射涂层；形成触点掩膜，以在背面形成接触窗口；除去触点掩模；以及将穿过接触窗口的栅线电镀到相应的扩散区。在下面公开的其它实施例中，也可进行所述后续处理工艺将金属栅线连接到扩散区。也可以使用其它合适的后续处理工艺。
图3，包括图3A、3B和3C，示出了使用搭接的选择性沉积掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。在图3A中，掺杂剂源304选择性地沉积在晶片100的背面，所述背面与正面103-1相对。所述掺杂剂源304可用P型掺杂剂进行掺杂，并可选择性地沉积大约5微米的厚度。在图3B中，掺杂剂源302选择性地沉积在背面上没有覆盖掺杂剂源304的部分和所述掺杂剂源304的某些部分上。在掺杂剂源304部分区域的选择性沉积有利于使掺杂剂源302的选择性沉积对对准变动不敏感。掺杂物源302可N型掺杂剂进行掺杂，并可选择性地沉积大约5微米的厚度。所述掺杂剂源302和304可用例如喷墨印刷或丝网印刷进行选择性沉积。在每个掺杂剂源302和304沉积之后可进行固化处理。在图3C中，进行扩散步骤将掺杂剂源302和304中的掺杂剂扩散入晶片100中。该扩散步骤使掺杂剂源304中的P型掺杂剂扩散到晶片100中形成P+有效扩散区314，并使掺杂剂源302中的N型掺杂剂扩散到晶片100中形成N+有效扩散区312。
图4，包括图4A和图4B，示出了使用间隔开的选择性沉积掺杂剂源制造背面触点太阳能电池的有效扩散区。当P型和N型有效扩散区的对接处产生大的复合电流时，在选择性沉积的掺杂剂源之间留有间隙可提高太阳能电池的效率。在图4A中，掺杂剂源402和404通过喷墨印刷或丝网印刷选择性沉积在所述晶片100的背面。例如，在印刷过程的单行程中掺杂剂源402和404可选择性地沉积大约5微米的厚度。掺杂剂源402可用N型掺杂剂进行掺杂，而掺杂剂源404可用P型掺杂剂进行掺杂。掺杂剂源402和404之间存在的间隙大约为3微米或大于3微米，这取决于图案化技术的对准公差。在图4B中，所进行的扩散步骤将掺杂剂源402和404中的掺杂剂扩散到晶片100中。该扩散步骤将掺杂剂源402中的N型掺杂剂扩散入晶片100中形成N+有效扩散区412。同样，该扩散步骤将掺杂剂源404中的P型掺杂剂扩散入晶片100中形成有效扩散区414。该扩散步骤使掺杂剂源402和404转化为介电层416，所述介电层可包括硅玻璃。
制造太阳能电池时，形成与有效扩散区相接触的金属栅线，以将太阳能电池连接到外部设备。这使P型和N型有效扩散区均处于硅/介电材料和硅/金属界面之下。由于在硅和金属栅之间必须有接触，硅/金属界面是不能取消的。少数载流子的复合速度在硅/介电材料界面之下可以较低(例如在热生长氧化层下通常为10cm/s)，但在硅/金属界面之下始终非常高。高的表面复合速度会对设备的效率带来不利的影响。重和深的扩散，也可以称为“不透明扩散”，通过将界面与基片的屏蔽降低了高表面复合速度的影响。然而，不透明扩散也会产生高的少数载流子复合，这会降低设备的效率。
根据本发明的一个实施例，更高效率的背面触点太阳能电池可通过形成掺杂浓度不同的有效扩散区来制成，例如在硅/金属界面下的不透明扩散和在硅/介电材料界面下的轻的低复合扩散，这些不需要同样地进行前述屏蔽。选择性沉积有利于具有不同掺杂浓度的掺杂剂源的沉积节省成本；否则，将不得不使用掩模和图案化步骤来布置具有不同掺杂浓度的掺杂剂源，这会使成本过高或使制造过程复杂化。例如，可采用选择性沉积来形成4组不同的掺杂剂源：(1)轻掺杂P型掺杂剂源(P-)，用于在硅/介电材料界面之下形成低复合P型有效扩散区；(2)重掺杂P型掺杂剂源(P+)，用于在硅/金属界面之下形成不透明的P型有效扩散区；(3)轻掺杂N型掺杂剂源(N-)，用于在硅/介电材料界面之下形成低复合N型有效扩散区；(4)重掺杂N型掺杂剂源(N+)，用于在硅/金属界面之下形成不透明的P型有效扩散区。
图5，包括图5A和图5B，示出了使用掺杂浓度不同的选择性沉积掺杂剂源来制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。在一个实施例中，重掺杂掺杂剂源在晶片100上有效扩散区与金属相接触的部分(即在接触窗口之下)形成，轻掺杂掺杂剂源在晶片100的其它部分上形成。
在图5A中，掺杂剂源501，503，521和523选择性地沉积在晶片100的背面，所述背面与正面103-1相对。掺杂剂源501、503、521和523可配置成通过调节它们的化学成分或厚度使其轻掺杂或重掺杂。例如，掺杂剂源501可制成厚度大于或掺杂剂浓度高于掺杂剂源521。类似地，掺杂剂源503可制成厚度大于或掺杂剂浓度高于掺杂剂源523。例如，掺杂剂源501可用N型掺杂剂重掺杂，掺杂剂源521可用N型掺杂剂轻掺杂，所述掺杂剂源503可用P型掺杂剂重掺杂，掺杂剂源523可用P型掺杂剂轻掺杂。掺杂剂源501和503的选择性沉积可在印刷过程的第一行程形成，随后在印刷过程的第二行程形成掺杂剂源523的选择性沉积，接下来在印刷过程的第三行程形成掺杂剂源521。
在图5B中，进行扩散步骤，将掺杂剂源501、503、521和523中的掺杂剂扩散到晶片100中。该扩散步骤使掺杂剂源501中的N型掺杂剂扩散形成N+有效扩散区532，掺杂剂源521中的N型掺杂剂扩散形成N-有效扩散区531，掺杂剂源503中的P型掺杂剂扩散形成P+有效扩散区534，以及掺杂剂源523中的P型掺杂剂扩散形成P-有效扩散区533。掺杂剂扩散到晶片100中使掺杂剂源501、503、521和523转换成无掺杂剂的介电层535。接触窗口536贯穿介电层535形成，使金属栅线与N+有效扩散区532和P+有效扩散区534相接触。
在一些应用中，可能需要形成三组而不是四组不同的有效扩散区。例如，在图6中，可以去掉图5中的轻掺杂有效扩散区之一。
图6，包括图6A和图6B，示出了使用具有不同掺杂浓度的选择性沉积掺杂剂源来形成背面触点太阳能电池的有效扩散区的另一种方式。在图6A中，掺杂剂源602、603和604选择性沉积在晶片100的背面上，该背面与正面103-1相对。例如，掺杂剂源602可用N型掺杂剂重掺杂，掺杂剂源603可用P型掺杂剂轻掺杂，而掺杂剂源604可用P型掺杂剂重掺杂。掺杂剂源602和604可在印刷过程的第一行程形成选择性沉积，随后掺杂剂源603在印刷过程的第二行程形成。
在图6B中，进行扩散步骤，将掺杂剂源602、603和604中的掺杂剂扩散到晶片100中。该扩散步骤使掺杂剂源602中的N型掺杂剂扩散形成N+有效扩散区632，掺杂剂源603中的P型掺杂剂扩散形成P-有效扩散区633，以及掺杂剂源604中的P型掺杂剂扩散形成P+有效扩散区634。掺杂剂扩散到晶片100中使所述掺杂剂源602，603和604转换成无掺杂剂的介电层635。接触窗口636贯穿所述介电层635形成，使金属栅线能与N+有效扩散区632和P+有效扩散区634相接触。
除选择性沉积和化学气相沉积(CVD)之外，还可以使用旋涂来形成掺杂剂源。例如，可用适当掺杂的旋涂玻璃(SOG)来制成图7所示的P型和N型掺杂剂源。
图7，包括图7A、7B、7C和7D，示出了使用旋涂掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。在图7A中，掺杂剂源704旋涂在晶片100背面的整个裸露表面上，该背面与正面103-1相对。例如，所述掺杂剂源704可包括用P型掺杂剂重掺杂的旋涂玻璃，旋制成厚度大约为2微米。在图7B中，对掺杂剂源704图案化处理以露出晶片100背面的部分区域，在所述部分区域上将形成其它掺杂剂源。在图7C中，掺杂剂源702旋涂在图7B中的试样上。例如，掺杂剂源702可包括用N型掺杂剂重掺杂的SOG，并在掺杂剂源704的顶部旋涂大约2微米的厚度。在图7D中，进行扩散步骤将掺杂剂源704和702中的掺杂剂扩散到晶片100中。该扩散步骤将N型掺杂剂从掺杂剂源702扩散到晶片100中形成N+有效扩散区712。同样，该扩散步骤将掺杂剂源704中的P型掺杂剂扩散到晶片100中形成有效扩散区714。掺杂剂扩散到晶片100中使掺杂剂源702和704转换成不掺杂的介电层716。
图8，包括图8A，图8B和图8C，示出了使用选择性沉积和其它沉积方法相结合的方式制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。在图8A中，掺杂剂源804选择性沉积在晶片100的背面，该背面与所述晶片正面103-1相对。例如，所述掺杂剂源804可以直接印刷在晶片100的背面，厚度为大约5微米。掺杂剂源804可用P型掺杂剂重掺杂。掺杂剂源804的选择性沉积可在印刷过程(例如喷墨印刷或丝网印刷)的单行程中进行。
在图8B中，掺杂剂源802旋涂在图8A中的试样上。例如，该掺杂剂源802可包括用N型掺杂剂重掺杂的SOG，在所述掺杂剂源804的顶部旋涂大约2微米的厚度。注意，掺杂剂源804的选择性沉积有利之处在于，不必对要掺杂剂源804形成图案的情况下来旋涂掺杂剂源802。根据应用情况，掺杂剂源802也可用滚涂、喷射、丝网印刷或喷墨印刷工艺进行全覆沉积来制成。
在图8C中，进行扩散步骤将掺杂剂源804和802中的掺杂剂扩散到晶片100中。该扩散步骤将掺杂剂源802中的N型掺杂剂扩散入晶片100中形成N+有效扩散区812。同样，该扩散步骤将掺杂剂源804中的P型掺杂剂扩散入晶片100中形成P+有效扩散区814。掺杂剂扩散到晶片100中导致所述掺杂剂源802和804转换成不掺杂介电层816。
图9，包括图9A、9B、9C和9D，示出了使用便于采用自对准接触窗口蚀刻工艺的掺杂剂源制成背面触点太阳能电池的有效扩散区。
在图9A中，在所述晶片100的背面形成掺杂剂源903，该背面与正面103-1相对。在一个实施例中，掺杂剂源903是这样形成的，使得窗口906仅能在要形成重掺杂有效扩散区的位置上形成(参见图9C中的922和924)。下面的描述将会更清楚，相对较厚的掺杂剂源903便于采用自对准工艺，因为窗口906限定了到所述有效扩散区的接触窗口(参见图9D中的936)的位置。掺杂剂源903可选择性地沉积在晶片100的背面上。所述掺杂剂源903优选通过全覆沉积(例如通过化学气相沉积或旋涂)在晶片100的背面形成，随后通过图案化工艺来形成窗口906。在全覆沉积之后通过图案化工艺有利于防止可印刷的掺杂剂相互接触。
在一个实施例中，掺杂剂源903包括用P型掺杂剂轻掺杂的介电材料。掺杂剂源903的成分和厚度可这样形成，使得在高温扩散步骤之后，产生的P型有效扩散区将被轻掺杂(例如，大约250Ohm/sq)并将产生低载流子复合(例如，大约25fA/cm2的发射极饱和电流密度)，且掺杂剂源903与随后形成的掺杂剂源902和904(参见图9B)相比相对较厚(例如，大约2000埃)。
在图9B中，掺杂剂源902和904在掺杂剂源903上形成并进入窗口906中。掺杂剂源902和904用于在要连接金属栅线的位置形成有效扩散区。所述掺杂剂源902和904优选通过将其直接印刷在晶片100的背面上进行沉积。例如，掺杂剂源902和904可通过单行程或多行程丝网印刷或喷墨印刷进行选择性沉积。所述掺杂剂源902和904还可以通过全覆沉积(例如通过化学气相沉积或旋涂)形成，随后进行图案化工艺，但是可能需要附加的刻蚀终止层。
在一个实施例中，掺杂剂902包括用N型掺杂剂重掺杂的介电材料，而掺杂剂源904包括用P型掺杂剂重掺杂的介电材料。掺杂剂源902和904的成分和厚度可这样形成，在高温扩散步骤之后，使得(a)掺杂剂源902和904将在晶片100中形成重掺杂(例如，大约10Ohm/sq)扩散区，(b)掺杂剂源902和904与掺杂剂源903(参见图9B)比较起来相对较薄(大约500埃)，和(c)形成的扩散区是不透明的(即由扩散区诱导的载流子复合在这些位置不会受到硅界面条件的较大影响)。
掺杂剂源903相对于掺杂剂源902和904的厚度优选为，能使随后进行的接触窗口蚀刻工艺在掺杂剂源903完全除去之前，对掺杂剂源902和904进行刻蚀，直到通到晶片100。这对自对准接触窗口蚀刻工艺是有利的，因为掺杂剂源902和904不仅为有效扩散区提供掺杂剂源，而且还定位了接触窗口的位置。可根据太阳能电池的具体情况进行固化步骤或保护层沉积。
在图9C中，进行扩散步骤，将掺杂剂源902、903和904中的掺杂剂扩散到晶片100中。该扩散步骤将掺杂剂源902中的N型掺杂剂扩散到晶片100中形成N+有效扩散区922。该扩散步骤还将掺杂剂源904中的P型掺杂剂扩散到晶片100中形成P+有效扩散区924和掺杂剂源903中的P型掺杂剂扩散到晶片100中形成P-有效扩散区913。掺杂剂扩散到晶片100中导致掺杂剂源902、903和904转换成介电层935。也就是说，在扩散步骤之后，介电层935较厚的部分是掺杂剂源903余下的部分，而电介质层935较薄的部分是掺杂剂源902和904余下的部分。
在扩散过程中，可将富掺杂剂气体(例如三氯氧磷)和一些氧在选定的时间导入加热炉中，以在正面103-1上形成轻掺杂N型扩散区和生成热氧化层。正面103-1上的所述轻掺杂N型扩散区和热氧化层有助于降低太阳能电池的已织构化面上的复合。
在图9D中，图9C中的试样经过自对准接触窗口蚀刻步骤去除掉在有效扩散区922和924之上的介电层935部分。接触窗口刻蚀步骤形成穿过前述接触窗口906(参见图9C)的接触窗口936。所述接触窗口刻蚀步骤可设计成使在接触窗口906中的介电层935下部变薄来形成接触窗口936。因为掺杂剂源902和904制成比掺杂剂源903薄，接触窗口蚀刻步骤将电介质层935较厚的部分变薄，但将电介质层935较薄的部分完全去除。可以在接触窗口936处形成金属栅线以通过电连接到有效扩散区922和924。
在一个实施例中，接触窗口蚀刻步骤包括定时湿法刻蚀工艺。例如，所述接触窗口刻蚀步骤可通过将图9C中试样的背面(即未织构化的面)在控制的时间段内置于富氢氟酸(HF)的蚀刻剂(液体或蒸气)中来进行。通常，可以使用能产生可控的介电层935刻蚀速度的任何蚀刻剂。在应用中不好仅对一面进行刻蚀，可在已织构化正面103-1上沉积有附加保护层，以在接触窗口刻蚀过程中保护该正面。也可以用电浆蚀刻机在不刻蚀所述正面103-1的情况下来刻蚀晶片100的背面。该电浆刻蚀步骤可与随后用于在接触窗口936中形成金属栅线的金属溅镀步骤结合进行。例如，一种组合加工设备可具有用于进行电浆刻蚀步骤的第一腔室和用于形成金属栅线的另一腔室。
在一可选实施例中，首先形成用于形成有效扩散的相对较薄的掺杂剂源，接下来由较厚的掺杂剂源。例如，所述较厚的掺杂剂源903可在较薄的掺杂剂源902和904之后形成于晶片100的背面。然而，图9A-9D中的实施例是优选的，因为该实施例便于采用可靠的自对准工艺和防止可印刷掺杂剂的混合。
虽然已经提供了本发明的具体实施例，可以理解这些实施例用于示例之目的，并非限制性的。在本领域普通技术人员阅读本公开文本后，将会明了许多其它的实施例。

Claims (20)

1.一种在背面触点太阳能电池中形成有效扩散区的方法，所述方法包括：
提供要加工成太阳能电池的晶片，所述晶片的正面配置成在太阳能电池正常运行时朝向太阳；
在所述晶片的背面上选择性地沉积P型掺杂剂源和N型掺杂剂源，该背面与太阳能电池的所述正面相对，所述P型和N型掺杂剂源通过将其直接印刷在晶片的背面上进行选择性沉积；和
进行扩散步骤，将P型掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的P型有效扩散区，并将N型掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的N型有效扩散区。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶片的正面在形成P型和N型掺杂剂源之前进行了织构化。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用织构工艺对所述晶片的正面进行织构化，该工艺过程包括：
变薄所述晶片的正面和背面，以部分地去除该晶片的所述正面和背面上的受损部分；
织构化所述晶片的正面和背面，从而除该晶片的所述正面和背面上的剩余受损部分；和
抛光所述晶片的背面，以除去该晶片背面上的织构化结构。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P型和N型掺杂剂源通过丝网印刷进行选择性沉积。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P型和N型掺杂剂源通过喷墨印刷进行选择性沉积。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P型和N型掺杂剂源在印刷过程的单行程中进行选择性沉积。
7.根据权利要求1所述的方法还包括：
在进行扩散步骤之前，通过将P型掺杂剂源和N型掺杂剂源直接印刷在所述晶片的背面来对其进行选择性沉积；和
进行扩散步骤，将P型掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的所述P型有效扩散区，将N型掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的所述N型有效扩散区，将P型掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的P型有效扩散区，以及将N型掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的N-有效扩散区。
8.一种在背面触点太阳能电池中形成有效扩散区的方法，所述方法包括：
提供要加工成太阳能电池的晶片，所述晶片的正面配置成在太阳能电池正常运行时朝向太阳；
将掺杂有第一类型掺杂剂的第一组掺杂剂源选择性沉积在所述晶片背面上，该背面与太阳能电池的所述正面相对，所述第一组掺杂剂源通过将其直接印刷在所述晶片背面来进行选择性沉积；
在所述晶片的背面上形成掺杂有不同于第一类型掺杂剂的第二类型掺杂剂的第二组掺杂剂源；和
进行扩散步骤，将所述第一组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第一组有效扩散区，和将所述第二组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第二组有效扩散区。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二组掺杂剂源通过旋涂在所述晶片的背面形成。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述晶片的正面在形成所述第一组和第二组掺杂剂源前采用织构工艺进行织构化，该工艺过程包括：
变薄所述晶片的正面和背面，以部分地除去该晶片的所述正面和背面上的受损部分；
织构化所述晶片的正面和背面，从而除去该晶片的所述正面和背面上的余下受损部分；和
抛光所述晶片的背面，以除去该晶片背面上的织构化结构。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二组掺杂剂源印刷在所述晶片的背面。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于还包括：
在进行扩散步骤之前将第三组掺杂剂源沉积在所述晶片的背面上，所述第三组掺杂剂源相对于所述第一组掺杂剂源为轻掺杂；和
进行所述扩散步骤，将所述第一组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的所述第一组有效扩散区，将所述第二组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的所述第二组有效扩散区，和将第三组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第三组有效扩散区。
13.一种加工半导体晶片制成太阳能电池的方法，该方法包括：
织构化所述晶片的正面，该正面配置成在正常运行时朝向太阳来收集太阳辐射；
在对所述晶片织构化处理后，在与所述正面相对的该晶片的背面上选择性形成第一组掺杂剂源；和
将所述第一组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第一组有效扩散区。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，织构化所述晶片正面的过程包括：
变薄所述晶片的正面和背面，以部分地除去该晶片的所述正面和背面上的受损部分；
织构化所述晶片的正面和背面，以除去该晶片的所述正面和背面上的余下受损部分；和
抛光所述晶片的背面，以除去该晶片背面上的织构化结构。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一组掺杂剂源印刷在所述晶片的背面。
16.一种在背面触点太阳能电池中形成有效扩散区的方法，该方法包括：
在要加工成太阳能电池的晶片的背面形成第一组掺杂剂源，所述晶片具有正面，该正面配置成在太阳能电池正常运行时朝向太阳，所述背面与该正面相对；
在所述第一组掺杂剂源上选择性沉积第二组和第三组掺杂剂源，所述第二组掺杂剂源选择性沉积在贯穿所述第一组掺杂剂源的第一组窗口中，所述第三组掺杂剂源选择性沉积在贯穿所述第一组掺杂剂源的第二组窗口中，形成的所述第一组掺杂剂源的厚度大于所述第二组掺杂剂源和第三组掺杂剂源的厚度；
进行扩散步骤，将所述第一组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第一组有效扩散区，将所述第二组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第二组有效扩散区，和将第三组掺杂剂源中的掺杂剂扩散形成太阳能电池的第三组有效扩散区；和
在扩散步骤之后，将所述第一组、第二组和第三组掺杂剂源的余下部分与蚀刻剂相接触，以在自对准刻蚀工艺过程中去除掉所述第三组和第二组掺杂剂源的余下部分来形成到达所述第二组和第三组的有效扩散区的接触窗口，而不需要完全去除所述第一组掺杂剂源的剩余部分。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，采用定时刻蚀方法将所述第一组、第二组和第三组的掺杂剂源的余下部分与蚀刻剂进行接触。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述晶片的背面上形成所述第一组掺杂剂源的步骤包括：
进行全覆沉积来形成所述第一组掺杂剂源；和
对所述第一组掺杂剂源进行图案化处理来形成贯穿所述第一组掺杂剂源的所述第一组和第二组窗口。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述全覆沉积通过旋涂工艺进行。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述晶片的正面在选择性形成所述第一组掺杂剂源和选择性沉积所述第二组和第三组掺杂剂源之前用织构工艺进行织构化，该织构工艺过程包括：
变薄所述晶片的正面和背面，以部分地除去该晶片的所述正面和背面上的受损部分；
织构化所述晶片的正面和背面，以除去该晶片的所述正面和背面上的余下受损部分；和
抛光所述晶片的背面，以除去该晶片背面上的织构化结构。
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