CN102217085A

CN102217085A - 无图案化地形成硅太阳能电池之前触点的方法

Info

Publication number: CN102217085A
Application number: CN2009801456555A
Authority: CN
Inventors: P·伯登; J·杜科维克; L·徐
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-10-12
Also published as: US7820472B2; WO2010056800A3; US20100120191A1; WO2010056800A2

Abstract

一种用于在硅太阳能电池上形成前触点的方法，包括：纹路蚀刻太阳能电池的前表面，在所述表面上形成抗反射层，将掺杂材料扩散到所述表面中以在所述表面的纹路蚀刻期间形成的谷中形成重掺杂区，在所述谷中的所述重掺杂区上沉积导电材料并使所述太阳能电池退火。

Description

无图案化地形成硅太阳能电池之前触点的方法

技术领域

本发明通常涉及光电硅太阳能电池，并且更具体来说涉及在所述电池之前辐射-接收侧上形成触点。

背景技术

光电太阳能电池主要包括具有邻近于其前表面形成的浅p-n结(p-n junction)的一种导电类型的半导体基板。当暴露于太阳辐射时，所述电池要求对于其前侧和后侧的电触点以从所述电池获得电流。太阳能电池前面的触点通常是以栅格形式制造，所述栅格包括多个向同一方向延伸的狭窄、伸长、平行的副栅线(finger)和至少一个、但在大多数情况下两个伸长的主栅线(bus bar)，主栅线与副栅线直角交叉。副栅线的宽度、数量和间隔经配置以将所述电池之前表面的最佳区域暴露于入射太阳辐射。

现有技术中形成栅极的方法要求对前表面上的电极栅进行图案化。一种方法是在沉积的氮化硅层上丝网印刷电极，用以形成抗反射(AR)涂层。通常由填银浆形成的丝网印刷的电极栅在烧结时溶解氮化硅，形成触点。这种方法形成约100μm宽的栅线，其阻挡了大部分的入射阳光；和深几千埃的触点。宽栅线和深触点适用于较低效率的电池，而不适用于需要狭窄的浅触点的高效率装置。对于这些装置，图案化通常涉及遮蔽，例如使用光刻法和蚀刻，以在太阳能电池之前表面上提供的抗反射涂层上提供开口，使得敷金属的触点可以被直接施用于太阳能电池之前表面。这种遮蔽增加了生产太阳能电池的时间和成本，而且在经济上往往是不可行的。

因此，需要一种可以整合到大量生产制造工艺中的针对狭窄浅栅线的触点成形技术，其中所述触点成形技术不利用图案化，并且因此增加了形成触点的速度并降低了形成触点的复杂度。

发明内容

一种在硅太阳能电池上形成前触点的方法包括：纹路蚀刻(texture etching)所述太阳能电池之前表面；在所述太阳能电池之前表面上施用抗反射涂层；向此处施用掺杂材料；进行退火以将所述掺杂材料扩散到所述前表面中以提供相反导电类型的层；和对由所述纹路蚀刻形成的谷施用触点金属材料。

本发明的实施例可进一步提供一种用于在晶体太阳能电池的表面上无图案化地形成导电通路的方法，这种方法包括：对所述太阳能电池的表面进行纹路蚀刻以提供峰和谷；将导电材料电镀到经纹路蚀刻的表面上；和逆转电镀电流以从所述经纹路蚀刻的表面的峰而不是谷回蚀电镀的材料。

本发明的实施例还可提供一种用于在晶体硅基板的表面上形成导电通路的方法，这种方法包括：使所述晶体硅基板的表面纹路化(texturizing)；在所述晶体硅基板的表面上形成一发射极层，所述发射极层的导电类型与所述晶体硅基板相反；在所述晶体硅基板的纹路化表面上形成导电通路的一微图案，其中所述导电通路的微图案沿着所述发射极层的表面具有多个非连续栅格线；和在所述晶体硅基板的纹路化表面上形成一电介质层，其中所述晶体硅基板的纹路化表面的至少一部分没有被所述电介质层覆盖，从而暴露出下面的非连续栅格线。

附图说明

因此，可详细理解本发明的上述特征的方式，可参考实施例获得上文简要概述的本发明的更特定描述，其中某些实施例图示于附图中。然而，应注意，附图仅图示了本发明的典型实施例，并因此不欲视为本发明范围的限制，因为本发明可容许其他同等有效的实施例。专利或申请文件包含至少一张制成彩色的图。这种带有彩色图的专利或专利申请公开的拷贝将在作出请求并支付必要的费用之后由专利局提供。

图1A图示包含前侧敷金属互连图案的太阳能电池的等距视图；

图1B是图示根据本发明的一实施例利用间断栅格线以降低硅太阳能电池的发射极的串联电阻的示意图；

图1C图示根据本发明的一实施例包含前侧敷金属互连图案的太阳能电池的平面图；

图2A是展示根据本发明的一实施例在硅半导体基板的纹路化前表面上形成的栅格线的示意图；

图2B是图示根据本发明的一实施例形成在图2A中所示的结构的工艺的流程图；

图2C是图示根据本发明的一实施例用于形成间断栅格线的方法的示意图；

图3A-3G图示根据本发明的一实施例在结合图4描述的工艺步骤的不同阶段期间结构的示意性横截面图；

图4是图示根据本发明的一实施例形成在图3A-3G中所示的结构的工艺的流程图；

图5是根据本发明的一实施例通过安放触点材料用于在纹路化表面的谷中产生栅格线的硬件的示意图；

图6是根据本发明的一实施例在电镀触点材料之后硅半导体基板的纹路化前表面的示意图；

图7是根据本发明的一实施例在经回蚀而在通过表面纹路化形成的谷中留下触点材料之后硅半导体基板的纹路化前表面的示意图；

图8A-8D图示根据本发明的一实施例在结合图9描述的工艺步骤的不同阶段期间结构的示意性横截面图；

图9是图示根据本发明的一实施例形成在图8A-8D中所示的结构的工艺的流程图；

图10是根据本发明的一实施例的基板的纹路化前表面的一部分的扫描电子显微镜图，其中在这种纹路化前表面上形成有抗反射涂层，这种抗反射涂层具有使用本文描述的工艺在多个谷中形成的多个暴露区域；和

图11是根据本发明的一实施例的基板的纹路化前表面的一部分的扫描电子显微镜图，其中这种纹路化前表面具有布置在使用本文描述的工艺形成的暴露区域中的导电触点材料。

为了便于理解，尽可能使用相同元件符号来指代附图共有的相同元件。涵盖一个实施例的元件和特征可以有利地并入其他实施例，而无需进一步叙述。

具体实施方式

本发明通常提供一种用以在光电装置之前表面上形成敷金属结构的方法和设备。图1A图示所形成的太阳能电池装置100之前表面。在图1A中图示的太阳能电池装置具有形成于其上的二条主栅线125和多条规则的栅格线126，以形成用以从所形成的太阳能电池装置100收集电流的电极栅。当有太阳光照射时太阳能电池产生电流，电流流经布置在前表面15上的触点，即光-接收侧，并且流经太阳能电池100的背侧(未图示)。顶部的触点结构通常构造为宽间隔的薄金属条或规则的栅格线126，以向较大的主栅线125供应电流。背部触点(未图示)通常并不强制形成为多条薄金属条，因为除了诸如双面电池的特殊情况外，入射光并不穿透太阳能电池100的背部表面。太阳能电池100之前表面15通常用充当抗反射涂层或ARC的诸如Si₃N₄的电介质材料的薄层覆盖，以最小化来自太阳能电池100的顶表面的光反射。如上所述，当光照射到太阳能电池时，来自入射光子的能量在p-n结区的两侧产生电子空穴对(electron-hole pairs)。电子扩散越过p-n结达到较低能级，而空穴在相反方向上扩散，使得当电路布置在发射极和基极(base)之间并且p-n结暴露于一定波长的光时，电流将流动。

在形成具有电极栅或栅格线类型结构的太阳能电池装置时遇到的一个问题是由于互连元件中的串联电阻，所形成的太阳能电池容易功率损耗。典型硅太阳能电池具有电阻率为约1欧姆/厘米的块区(例如，p型硅区)。在所述块区是p型区的情况下，n型发射极可以扩散到基板之前表面以形成p-n结。虽然一些电流是在所述装置的发射极收集到，但是大部分电流是在基板的块区收集到。在发射极中收集到的电流在所述发射极内流向栅格线126并且随后流出经主栅线125进入电路。如果对发射极使用重掺杂，则将降低发射极层的电阻。然而，这样的重掺杂增加了发射极的复合损耗，因此降低了太阳能电池的效率。太阳能电池的效率还可以因减小栅格线126之间隔而损耗，这是由于遮蔽了入射光。栅格线126通常间隔2到3毫米且通常宽50到100微米且厚10到15微米。在一些情况下，栅格线126由烧结的银浆制成。

已经发现了一种减小发射极电阻从而允许增大栅格线间隔的方法，这种方法是沿着硅太阳能电池之前表面提供间断或非连续的栅格线。间断栅格线118、120通常垂直于栅格线126(如图1C所示)，并且通常具有比栅格线126窄的尺寸。例如，间断栅格线118、120可宽10微米且厚5微米。这些栅线可以通过带孔的印刷掩模进行丝网印刷，这种孔比正常分辨率的丝网印刷工艺的孔更精细。在另一实施例中，金属通过精细的电镀掩模电镀在表面上。所形成的栅线甚至可以比光波长窄，因此光阻挡大大降低。这种细栅线的形成在下文论述。这些非连续或间断的栅格线并非旨在将电流直接传导到栅格线和主栅线，而是提供平行于发射极的低电阻通路，如图1B所示。参阅图1B，基板10通常具有在其上形成的发射极层112，发射极层112形成了p-n结114的一侧。流经基板10和发射极层112的电流(即，元件符号116)用多个箭头图示。间断栅格线118和120是沿着发射极的表面而提供，并且如所示一些电流自发射极流动，如122处所示，且流经间断栅格线118、120，如124处所示。这提供穿过发射极112的平行传导通路。由于这些平行传导电路，发射极112的总电阻因此减小，并且太阳能电池的效率增加。已经发现在常规栅格结构(没有间断栅格线)的情况下，太阳能电池的效率为约18.5％。如果使用相同的电池，但没有发射极电阻，则效率增加到19.49％。具有3.8mm间隔之间断栅格线的电池提供19.32％的效率。因而认识到即使低密度下间断栅格线也能几乎消除发射极电阻的影响，否则发射极电阻会使电池效率降低约1％的绝对值。

如上所述，本发明通常提供一种用以在光电装置之前表面上形成敷金属结构的方法和设备。在一实施例中，敷金属结构形成在基板之前表面上，以形成用以改善所形成的太阳能电池装置的效率之间断栅格线结构的至少一部分。在另一实施例中，敷金属结构形成在基板之前表面上，用以代替栅格线结构(例如，图1A中的元件符号126)，并且因此将电流提供给一或多条主栅线125。

图2A是具有根据本发明的方法之一形成之前触点的诸如晶体硅基板的基板10的示意性侧视截面图。图2B是图示用以形成图2A中所示的敷金属结构的步骤的流程图。基板10优选用p型硅材料构造，并且具有在基板之前表面15上形成的n型发射极区12以形成p-n结14。基板10之前表面15通过使用在所属领域中熟知的技术纹路化，以形成峰17和谷19。横跨基板10之前表面而提供抗反射(AR)涂层16。例如，涂层16可为氮化硅(SiN_x)材料或其他熟知的抗反射涂层材料。

发射极区12和AR涂层16可以用许多不同的方式形成。在一实施例中，AR涂层16由其上沉积有SiN_x层的掺杂有磷的薄(数量级为

)二氧化硅层组成。随后基板10被加热到约850℃，以驱使氧化物层中的磷进入基板10以形成p-n结14。在另一实施例中，AR涂层16掺杂有n型掺杂剂，例如通过离子注入磷掺杂剂，以形成n型发射极区12和AR涂层16。在一实例中，离子注入使用可以从美国加利福尼亚州圣克拉拉市(Santa Clara California)的应用材料公司(Applied Materials，Inc.)购得的等离子体离子浸没(plasma ion immersion，P3i)室执行。随后所注入的结构通过加热到约840℃的温度达30分钟的时段来退火以活化并导入掺杂剂。在一实施例中，掺杂工艺使用旋压型工艺、将液体掺杂剂源施用到表面型工艺或气源型掺杂工艺(例如，熔炉掺杂工艺)来执行。

图2C图示使用在本文中结合图2-9论述的工艺形成之间断栅格线结构的一实施例。图2C是纹路化硅基板的顶表面的俯视图，纹路化硅基板由于纹路蚀刻工艺而具有在其上形成的多个角锥体128-136。应注意到图2C仅仅展示了基板的顶表面的一小部分。通过执行如下所述的各种处理步骤，在各角锥体之间的谷138中形成合适的金属触点材料。在一实施例中，穿过角锥体128-136的底部的所形成的亚微米栅格137可用于形成如上论述之间断栅格线的微图案。在一种构造中，栅格线是亚波长尺寸(例如，高度和宽度)的，并且因此提供穿透所形成太阳能电池基板的顶表面的光子的轻微光学遮蔽或没有光学遮蔽。通过利用这种技术，各载流连接点之间的距离为约10微米，与常规处理中的典型距离1mm不同。因此，串联电阻将减小。通过将这种微图案用于间断栅格，光收集的绝对得率为0.5％，并且串联电阻的绝对得率为约0.5％。

如图2B所示，在一实施例中，用于形成如图2A所示的结构的基本步骤是首先使用常规蚀刻化学纹路蚀刻基板10之前表面(即，步骤22)。此后，在步骤24，在纹路化前表面15上沉积AR涂层。如上所述，AR涂层16可以溅射到基板10之前表面上。当这种溅射发生时，材料将聚集在峰17处，并且由于遮蔽沉积膜的厚度朝着谷19方向将逐渐减小。在一实施例中，由于遮蔽，溅射工艺在各峰17之间留下未被抗反射涂层覆盖的谷19。

在步骤26，提供发射极区12的n型掺杂材料可以通过等离子体浸没离子注入(plasma immersion ion implantation，P3i)形成。等离子体浸没离子注入可以通过使包含掺杂材料的合适气体(诸如包含磷化氢的氢载气)流动，并且随后施加合适的电能场来产生等离子体来完成。等离子体产生磷离子，由于基板10适当偏压，磷离子将冲击基板10之前表面15。如所熟知的，SiN_x抗反射涂层16将作为掩模，但是因为AR涂层16(例如，SiN_x)没有覆盖谷中的一些区域，所以大量的离子注入将在用以形成重掺杂区20的那些区域中发生。在一实例中，重掺杂的n+区在重掺杂区20内形成。在等离子体浸没离子注入工艺期间，一些磷原子将被抗反射涂层16所吸收。在一实施例中，掺杂工艺使用旋压型工艺、将液体掺杂剂源施用到表面型工艺或气源型掺杂工艺(例如，熔炉掺杂)来执行。

然后，执行可选的导入步骤或步骤27，以使AR涂层16中所含的磷原子从AR涂层16扩散到基板10的顶表面，以形成发射极12。随后所注入的结构通过加热到约840℃的温度达30分钟的时段来退火，这也将活化掺杂剂并导入掺杂剂。

然后，在执行注入步骤(步骤26)之后，随后可以在步骤28处施用诸如镍(Ni)的金属材料的涂层，以形成触点18。触点材料以如下方式施用到基板10之前表面15：触点材料占据在如元件符号18处图示的纹路化前表面中的谷19，可用于形成硅太阳能电池之前表面的栅格线。触点材料可为电镀或溅射到基板的表面上的镍。在一实例中，可以将镍直接无电电镀在暴露的硅上，并且随后熔合形成硅化镍触点。可有利地用来形成敷金属触点18的无电沉积工艺和化学的实例在2006年10月27日提交的共同转让并同在申请中的美国专利申请第11/553,878号[代理机构案号：APPM/010659.P1]和2006年3月20日提交的共同转让的美国专利申请第11/385,043号[代理机构案号：APPM 9916.04]中进一步论述，这两个专利申请都以引用的方式全部并入本文。在一实例中，无电镍沉积工艺使用无电溶液执行，这种无电溶液含有：浓度为约60mM的硫酸镍；浓度为约14mM的二甲氨基硼烷(DMAB)；浓度为约60mM的柠檬酸；浓度在约33mM和约115mM之间的二乙醇胺(DEA)；浓度在约5mM到约50mM之间的甘氨酸；浓度在约5mM和约10mM之间的硼酸；浓度为约120mM的乳酸；以将无电溶液的pH值调节在约8到约11、优选约9到约10且最优选约8.0到约8.5范围，诸如约8.5的浓度的氢氧化四甲基铵(TMAH)。无电沉积工艺可以在约35℃到约120℃、优选约80℃到约85℃的范围内的温度下实施。在一实例中，可将去离子水(DI water)预热并脱气(例如，小于约100ppm)，以降低随后形成的无电溶液中的氧浓度。将水预热到中等温度允许无电溶液在预定温度下形成，该预定温度刚好低于用以开始沉积工艺的温度，从而缩短沉积工艺的时间。

在步骤26的另一实施例中，将很薄的Ni层(数量级为

)溅射到前表面15上并且加热以在表面15上的暴露区域处形成硅化镍层，因此可以形成敷金属触点18。布置在AR涂层16上的过量镍随后可以在王水硝酸(HNO₃)溶液，或食人鱼洗液(pirannah)(硫酸和过氧化氢)化学品中被蚀刻掉，并且可含有银的较厚金属层随后被无电电镀到暴露的硅化镍层上。

在步骤28的一实施例中，传导材料的附加层随后用在谷19中形成大量传导材料沉积，以使用所形成的触点18作为基底形成互连的栅格线结构。在一实施例中，附加层通过使用电镀工艺形成。附加层的材料可包括银、镍、铜、铝或其他类似的材料。如上所述，可能希望通过蚀刻该不需要的材料来去除布置在抗反射层16的外表面上的附加层的部分。可以使用的蚀刻材料优选将包括硝酸(HNO₃)或其他合乎需要的适于蚀刻金属的蚀刻溶液。

然后，在步骤30中，使基板10退火以在由互连触点18形成的触点材料和基板中的重掺杂区20之间形成合乎需要的电连接。如所属领域的技术人员将认识到的，通过利用如上所述的方法，在不利用在利用现有技术的情况下常用的任何图案化的情况下，已经形成可用于在基板10上形成前触点的栅格线结构。在制造如图2A所示且如上所述的结构之后，在所属领域中熟知的主栅线可以丝网印刷到前表面15上，以在光的光子穿透太阳能电池装置时收集在太阳能电池中产生的电流。因此电流可以通过使电流在形成的互连栅格线结构和主栅线之间流动来收集。

替代处理方法

图3A-3G图示根据本发明的一实施例形成栅格线的替代方法。图3A-3G通常图示在图4中图示的处理步骤400的不同时期或阶段基板10之前表面15的一部分的一系列侧视近距横截面图。如图3A-3G所示，具有两个表面34和36的单个谷19形成在两个峰17之间，其都是基板10的纹路蚀刻之前表面15的一部分。

参阅图3A和图4，在步骤402处，基板10的表面经纹路蚀刻以形成谷19。如上所述，纹路蚀刻工艺可以使用常规的纹路蚀刻工艺执行，以在基板10的表面上形成在所属领域中熟知的随机金字塔形类型的结构(例如，角锥体)。

然后，如图3B所示的电介质层38在步骤404期间形成于基板的表面36和34上。在一实例中，电介质层38是通过使用在所属领域中熟知的化学气相沉积(CVD)工艺形成的SiO₂层。

在步骤406处，如图3C所示，将电介质层38随后掺杂合适的掺杂材料，诸如n型掺杂剂(例如，磷)，以形成掺杂的电介质层40。掺杂工艺可以通过使用如上所述的等离子体浸没离子注入工艺或其他类似工艺执行。在一实施例中，掺杂工艺使用旋压型工艺、将液体掺杂剂源施用到表面型工艺或气源型掺杂工艺(例如，熔炉掺杂)来执行。

在步骤408处，随后使基板退火以将掺杂原子(例如，磷原子)扩散并导入基板10中以形成发射极层40(例如，n型发射极)。退火工艺通常可以包括将基板加热到约800℃的温度达30分钟的时段。

在步骤410处，且如图3D所示，诸如SiN_x的抗反射涂层42沉积在发射极层40的表面上。在一实例中，约

厚的氮化硅涂层通过使用溅射工艺沉积在发射极层40上。

在步骤412处，在沉积抗反射涂层42之后，基板的顶表面经受用以去除谷19中的SiO₂层的缓冲HF(稀释50∶1)蚀刻剂，从而在硅基板10的表面36-34上形成暴露的区44。

然后，在步骤414中，随后将附加掺杂材料(例如，n型掺杂剂)施用到基板10以形成重掺杂区46。在一实施例中，掺杂工艺通过使用等离子体浸没离子注入工艺或诸如旋压玻璃法(SOG)的其他类似工艺来执行。

在步骤416处，随后使基板退火以将掺杂原子(例如，磷原子)扩散并导入基板10中，以形成重掺杂的区46(例如，n+型区)。退火工艺通常可以包括将基板加热到约800℃的温度达30分钟的时段。

此后，在步骤418，在重掺杂区46上形成合适的导电金属层48。导电金属层48可以通过如上论述的溅射或电镀形成。在一实例中，导电金属层48是施用到区域44的含镍材料。在一实施例中，传导材料的附加层随后沉积在传导金属层48上以形成互连的栅格线结构。同样如上所述，在执行步骤418之后，主栅线可以丝网印刷到前表面15上以在光的光子穿透太阳能电池装置之前表面时收集在太阳能电池中产生的电流。在一种构造中，该电流可以通过使电流在形成的互连栅格线结构和主栅线之间流动来收集。在另一构造中，电流可以通过使电流在形成之间断栅格线结构、发射极层和主栅线之间流动来收集。

第二替代处理方法

在现参阅的图5、图6和图7中展示在晶体硅太阳能电池基板的纹路化表面的谷中形成互连栅格线的替代方法。图5图示可适用于在纹路化基板上形成栅格线的常规电镀室55。在将基板56插入电镀室55中之前，导电层或晶种层通过使用诸如PVD、CVD、蒸发或其他类似技术的常规沉积技术沉积于纹路化前表面62上。在一实施例中，晶种层包括类似于在后续步骤中将电镀到基板表面上的层的材料。在一实例中，沉积的晶种层由选自由银、镍、铜、锡、铝或其他类似材料组成的群的金属制成。如所图示，提供具有电镀液的电解槽52的容器50。镍或其他适当传导材料的电极54支撑在容器50内，并且连接到电能源58的第一末端。电能源58的第二末端连接到基板56。随着电流在正极方向53(例如，基板为负极的)流动，电镀层60在布置于半导体基板56的纹路化前表面62上的晶种层上形成。应该注意到，如区64和区66所示，在纹路化表面的谷中的电镀材料60的厚度通常大于在纹路化表面的峰处的电镀材料的厚度。可将电镀抑制剂和化学制剂加入电解质溶液以进一步提高如在集成电路工艺中所熟知的“超填(superfill)”效应，从而形成镶嵌结构。随后逆转电镀电流57(例如，基板是阳性的)，因此发生蚀刻过程，并且一定量的电镀材料60被从基板56的表面68-78(图7)去除。认为通过使用相对高的逆转电镀电流密度，电镀材料可以优选从纹路化前表面62的峰，而非谷80中去除。将优选从纹路化前表面62的峰去除电镀材料的合乎需要的电镀电流通常将随电解液传导率、电镀室55的流体动力学性质、将要去除的沉积膜的传导率而变。一方面，可以向电解液中添加一或多种常规添加剂(例如，抑制剂、催化剂、匀平剂、抛光剂)以促进电镀材料60的优选蚀刻。电镀的材料60随后仅仅保留在谷80中，并且因此形成用于太阳能电池的栅格结构。在合适的主栅线被丝网印刷在适当位置之后，进行形成p-n结并提供抗反射涂层和如上所述的n+区的合适附加步骤。

第三替代处理方法

根据本发明的又一实施例，参阅图8A-8D和图9。图8A-8D通常图示具有通过使用纹路蚀刻工艺在表面84和86之间形成的单个谷19的基板10的部分的一系列侧视近距横截面图。步骤902通常类似于如上论述的步骤402。

在步骤904期间，如图8A和图9所示，向经纹路蚀刻的基板10的表面86和84施用脆性薄膜88。脆性薄膜88可以包括含有例如二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)的薄膜或含碳薄膜(例如碳化硅(SiC))。这种沉积的脆性薄膜88可以是例如在300℃和500℃之间的温度下在富H₂环境中通过等离子体增强化学气相沉积而沉积的SiN。通过在这些低温下沉积层88，原子在着陆于基板的表面之后不再具有移动的迁移率，并且因此趋向于形成脆性层。在一实施例中，脆性薄膜88在如下温度下沉积：该温度使得脆性薄膜88在冷却时开裂，这是由于薄膜中因热压缩而产生的应力。

然后，在步骤906处，如图8B所示，随后将具有沉积在其上的脆性薄膜88的基板10加热，或暴露于紫外光，以排出所形成层内所含的氢。这种工艺在脆性薄膜88(例如，Si₃N₄)中产生张力，使得脆性薄膜88沿着谷19的底部开裂，以产生包含表面86和84的一部分的暴露区域82。如果需要，则在裂缝90形成之后，所述表面可以经受HF稀释的6∶1缓冲蚀刻剂，以蚀刻沉积的膜并扩展裂缝90。去除脆性薄膜88的部分可以因此形成更大的开口，在下一步骤中掺杂原子可以经所述开口传送。

图10为具有在多个角锥体1001上形成的脆性薄膜88(例如，氮化硅)的基板的纹路化表面的一部分的近距扫描电子显微镜图。如图10所示，在脆性薄膜88中形成的裂缝产生了在多个角锥体1001之间的谷19中形成的多个暴露区82。

在步骤908处，如图8C所示，随后对暴露区域82进行掺杂以形成重掺杂的区92。在一实例中，假如基板10为p型基板，则掺杂剂为磷。掺杂可以通过等离子体浸没离子注入(P3i)工艺或其他熟知的扩散技术来完成。磷离子可以被Si₃N₄层88所吸收，但是主要是通过裂缝90由硅基板吸收。

在步骤910处，如图8C所示，使具有包含于其中的磷离子的硅基板10退火，使得在谷19内形成重掺杂区92(例如，n+区)，并且同时被Si₃N₄层所吸收的磷原子扩散到基板的表面中以形成发射极层94(例如，n型发射极)。在一替代实施例中，Si₃N₄层可以在沉积工艺期间掺杂磷，以提供附加量的磷从而帮助形成p-n结。如上所论述，在一实施例中，在执行步骤904之前，Si₃N₄层可以沉积在掺杂磷的SiO₂薄层上。在一些情况下，这种方法可以用来提供附加的磷掺杂，因为磷在SiO₂中扩散地更快，所以硅中可以掺杂更多的磷。

此后，在步骤912处(图8D)，将导电触点材料96施用到重掺杂区92以提供栅格线，如以上类似地论述。如在所属领域中所熟知，导电触点材料96可以通过电镀、溅射或类似工艺施用。如上所述，主栅线可以随后沿着顶表面形成，以完成对于太阳能电池的顶表面的电接触。

应该注意到，先前描述的方法也可以用以在纹路化工艺期间形成的角锥体的底部形成一系列细栅格线(图2C)。在另一实施例中，一系列细栅格线未必是连续的，因为其可用于形成提供平行于经掺杂的发射极的低电阻通路的一组间断栅格线。图11为基板的纹路化表面的一部分的近距扫描电子显微镜(SEM)图，其中该基板具有在暴露区82中形成的导电触点材料96，暴露区82在各角锥体1001之间形成的谷19中形成。如图所示，导电触点材料96或在这种情况下形成的镍层沿在涂覆有脆性薄膜88的多个角锥体1001中的各角锥体之间形成的谷19分布。

因此公开了一种在其上具有已形成的栅格线的硅太阳能电池，所述栅格线是在无图案化的情况下提供。

虽然先前内容是针对本发明的实施例，但是可在不脱离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其他和另外实施例，并且本发明的范围由以上权利要求书来决定。

Claims

1.一种用于在晶体太阳能电池的表面上无图案化地形成导电通路的方法，包括：

使基板的表面纹路化以形成具有峰和谷的多个金字塔形类型的结构；

在所述表面上形成抗反射层，其中在所形成的谷中的所述表面的至少一部分没有被所形成的抗反射层覆盖；

将掺杂材料形成并扩散到没有被所形成的抗反射层覆盖的所述基板的所述表面的所述至少一部分中；

将导电材料沉积在没有被所形成的抗反射层覆盖的所述基板的所述表面的所述至少一部分上；和

加热所述基板到所希望的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将掺杂材料从所述抗反射层扩散到所述基板的所述表面的至少一部分中。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述抗反射层是在约300℃和约500℃之间的温度下在富氢环境中通过等离子体增强的化学气相沉积而沉积的脆性薄膜。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括去除所述抗反射层中所含的氢以使所述抗反射层在所述谷内开裂，从而在所述多个金字塔形类型的结构之间的所述谷中形成暴露区域的步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括蚀刻所述太阳能电池的所述表面以扩大所述暴露区域的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述导电材料包括将所述金属触点材料沉积在所述所形成的金字塔形类型的结构之间，以形成间断栅格线的一微图案。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述金属触点材料溅射或电镀于在所述所形成的金字塔形类型的结构之间的所述谷中。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述抗反射层通过选自由化学气相沉积和溅射组成的群的工艺形成。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述掺杂材料通过使用等离子体浸没离子注入工艺施用。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述掺杂材料从气相或液相源传送。

11.根据权利要求6所述的方法，其中所述间断栅格线间隔约1mm到约10mm的距离。

12.根据权利要求6所述的方法，其中所述间断栅格线宽约0.01mm且厚约0.005mm。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶体太阳能电池为p型材料，并且所述掺杂材料为磷。

14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述太阳能电池的表面上形成平行于但实质上并不电连接到所述导电材料之间断栅格线。

15.一种用于在晶体硅基板的表面上形成导电通路的方法，包括：

使所述晶体硅基板的表面纹路化；

在所述晶体硅基板的所述表面上形成发射极层，所述发射极层具有与所述晶体硅基板相反的导电类型；

在所述晶体硅基板的所述纹路化表面的所述表面中形成导电通路的一微图案，其中导电通路的所述微图案具有沿着所述发射极层的所述表面的多个非连续栅格线；和

在所述晶体硅基板的所述纹路化表面上形成电介质层，其中所述晶体硅基板的所述纹路化表面的至少一部分没有被所述电介质层覆盖，以暴露下面的非连续栅格线。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括在所述晶体硅基板的所述纹路化表面的所述表面中形成多个传导线，其中所述多个传导线实质上垂直于所述多个非连续栅格线。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述非连续栅格线间隔约1mm到约10mm的距离。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述非连续栅格线宽约0.01mm且厚约0.005mm。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述传导线间隔约2mm到约3mm的距离，且宽约0.05-0.1mm，并且厚约0.01-0.015mm。

20.根据权利要求15所述的方法，其中导电通路的微图案使用丝网印刷或光刻工艺形成。

21.一种用于在晶体太阳能电池的表面上无图案化地形成导电通路的方法，包括：

纹路蚀刻所述太阳能电池的表面以提供峰和谷；

在所述纹路化表面上电镀导电材料；和

逆转电镀电流以优选从所述峰去除所述电镀的导电材料并在所述纹路化表面的所述谷中留下一定量的所述导电材料。

22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括将掺杂材料扩散到所述纹路化表面中。