CN102812565A - 具有两级掺杂的太阳能电池的制作方法 - Google Patents

Abstract

具有两级掺杂(88，89)的太阳能电池的制造方法，包括：在太阳能电池基底(80)的表面的至少一部分上形成一氧化物层(82)，该氧化物层可被一种第一掺杂物所穿过；通过除去在至少一个高掺杂区(88)中的氧化物层(82)，在该高掺杂区(88)中的氧化物层(82)上形成(16；50)一个开口；通过所述开口把第一掺杂物扩散到太阳能电池基底(80)的所述至少一个高掺杂区(88)中；通过所述氧化物层(82)把第一掺杂物扩散(28)到所述太阳能电池基底(80)中；其中通过所述开口和通过所述氧化物层(82)的扩散是在一个共同的扩散步骤(28)中同时进行的，且所述太阳能电池基底在所述共同的扩散步骤(28)中在一种至少部分的亲水状态下受到扩散(28)。

Description

具有两级掺杂的太阳能电池的制作方法

技术领域

本发明涉及一种具有两级掺杂的太阳能电池的制作方法和根据该方法生产的太阳能电池。

背景技术

在太阳能电池的生产中，人们总是努力制造更为有效的太阳能电池。两级掺杂，例如两级发射极掺杂或背表面区两级掺杂形式的两级掺杂，已经被证明在这方面是成功的。发射极的两级掺杂传统上也被称为选择发射极。选择发射极是基于这样的想法，即在太阳能电池的电触头之下提供具有强和深掺杂的高掺杂区，而在触头周围的区中只提供弱且相对平坦的掺杂。以此方式，可以在高掺杂区中保证太阳能电池的强掺杂区与其上设置的触头之间的电阻充分低的良好电接触，且同时在围绕触头或高掺杂区的区中由于其中的低掺杂而保证所产生的电荷载流子具有低的结合。

已知的两级掺杂太阳能电池制造方法提供了两个单独的扩散步骤，以产生这种两级掺杂。例如，太阳能电池基底的一个将要被扩散的表面首先被设置一个扩散阻挡层，该阻挡层对所采用的扩散方法中所用的掺杂物是不可穿过的，且该阻挡层在高掺杂区有开口。随后，在一个第一扩散步骤，在这些高掺杂区形成了强掺杂。然后，该掩膜被除去，且在一个第二掺杂步骤进行一种平坦的弱掺杂。这种过程是成本高的，因而其在太阳能电池的工业生产中至多只得到了有限程度的应用。

发明内容

因此，本发明的一个目的，是提供一种方法，该方法能够以节省成本的方式制作具有两级掺杂的太阳能电池。

进一步地，本发明的一个目的，是提供一种能够以节省成本的方式制造的、具有两级掺杂的太阳能电池。

根据本发明的方法在一个太阳能电池基底的表面的至少一个部分上提供了可被第一种掺杂物穿过的一个氧化物层，并在至少一个高掺杂区中除去该，从而在氧化物层的该位置处形成一个开口。进一步地，第一掺杂物通过所述开口扩散到太阳能电池基底的至少一个高掺杂区中，且第一掺杂物通过氧化物层扩散到太阳能电池基底中。在此情况下，通过所述开口的扩散和通过所述氧化物层的扩散是在一个共同的扩散步骤中同时进行的。

以此方式，以一种节省成本的方式在仅仅一个扩散步骤中形成了两级掺杂。该掺杂是一种共扩散的两级掺杂。与在两个单独的扩散步骤中形成两级掺杂的方法相比，这种共扩散对第一掺杂物的扩散期间的工艺管理有更严格的要求。而在根据现有技术的方法中，可容易地形成一种弱掺杂，其中在相关的扩散期间掺杂物的提供量较小，而在本发明中这种情况是不可能的，因为在高掺杂区中必然提供了足够的掺杂物。因而，扩散参数需要以适当的方式彼此适配。实际上，750℃至950℃范围内的扩散温度、5至60分钟的扩散持续时间和1至10％氧中的POCl₃的掺杂物浓度已经被证明是成功的，例如，对于磷气相扩散，即借助掺杂物从一种气相的淀积的扩散。以此方式，在高掺杂区中可实现约50Ω/sq的层电阻，且在周围的区中可实现约100Ω/sq的层电阻。

原理上，氧化物层能够以任何已知的方式打开；特别地，可局部施加蚀刻介质以蚀刻氧化物层，或者采用掩膜蚀刻法-其中在氧化物层被过蚀刻之前不形成开口的区被称为掩膜的抗蚀刻介质所覆盖。原理上，光刻掩膜法也可被采用，虽然这会使生产成本增大很多。机械开挖法(如锯出沟)，也是可以想到的。然而，该氧化物层优选地是借助激光烧蚀来形成开口。

由于氧化物层的形成是一个高温步骤，该步骤有把杂质引入太阳能电池基底的危险且这种引入会对所制成的太阳能电池的质量有不利影响，太阳能电池基底在形成氧化物层之前最好得到清洗。已知的和传统的适合于此目的的清洗方法包括对太阳能电池基底表面的碱或酸的过蚀刻、借助一种酸的金属杂质的氧化和借助氢氟酸含酸溶液对太阳能电池基底的疏水处理。

进一步地，特别是当采用从一个大块锯下的太阳能电池基底时，已经被证明有效的方法，是通过湿法化学除去锯下期间对表面的损坏。因而在形成氧化物层之前优选地进行这种锯下损坏蚀刻。

所采用的第一掺杂物既可以是p型掺杂物也可以是n式掺杂物。如果太阳能电池的生产以p式掺杂的太阳能电池基底开始，则可采用例如磷作为形成选择发射极的所述第一掺杂物。

经常被称为太阳能电池的金属化部分的电触头在高掺杂区或氧化物层的开口中的设置，原理上可用任何已知的方式进行。在工业生产中，糊印刷法，特别是屏网印刷法，已经被用于此目的，因而这些方法是优选采用的方法。

共同的扩散步骤是一个高温步骤，该步骤还导致了上述把杂质引入太阳能电池基底的危险的问题。因此，传统上，太阳能电池基底在扩散步骤之前得到清洗。如以上结合氧化物层的形成所描述的，在此情况下进行太阳能电池基底的表面的疏水化。这防止了已经进入或存在于蚀刻或冲洗介质中的杂质与太阳能电池基底一起进入扩散炉。在此情况下，疏水化一般通过用一种氢氟酸含酸溶液对太阳能电池基底进行过蚀刻。通过借助氢氟酸的过蚀刻的均等一次性处理是不可能的，因为被引入扩散管的杂质在扩散设备中至少部分地富集，因而即使在随后被引入扩散设备的太阳能电池基底预先用氢氟酸进行了清理或疏水处理的情况下，杂质也被引入太阳能电池基底；这最终对太阳能电池基底的效率有不利影响。

在这种背景下，把氧化物层用作扩散阻挡层的做法在过去是被无视的，因为在扩散之前在被认为不可缺少的太阳能电池基底疏水化处理期间氧化物层将被除去。然而，已经令人意外地发现，即使没有为形成疏水表面而用含氢氟酸溶液对太阳能电池基底的过蚀刻，也能够实现适当的清理效果，从而采用根据本发明的方法能够获得非常有效率的太阳能电池生产；而根据本发明的该方法与扩散之前的太阳能电池基底疏水化相比，提供了部分且优选地是完全处于太阳能电池基底的亲水状态的待扩散太阳能电池基底。

这种方法的一个方面，是提供了在形成所述氧化物层之后且在所述共同扩散步骤之前将要在包含一种酸的一种溶液中被蚀刻的太阳能电池基底，该酸对金属杂质进行氧化，优选地是盐酸；还提供了在蚀刻之后将要在用去离子水冲洗的太阳能电池基底，以及在冲洗之后将要被干燥的太阳能电池基底。

已经发现，采用这种处理过程，可以在太阳能电池基底受到的污染低的情况下，提供良好的效率，而不除去氧化物层且因而不进行疏水处理。为了进行干燥，在此情况下可采用基本上所有已知的干燥方法。例如，可采用卵细胞氮的干燥气体，优选地是在加热的额外作用下。在实际的干燥过程之前，可有利地对太阳能电池基底进行离心作用或吹风。在此情况下，作为离心作用的结果或作为气流的机械作用的结果，水从太阳能电池基底上被机械地吹掉或离心脱离。这有助于随后的干燥并能够加快干燥。

根据本发明的一个方面，提供了所要蚀刻的太阳能电池基底，该蚀刻在氧化物层形成之后且在共同的扩散步骤之前在一种碱性蚀刻溶液中进行，优选地是在一种碱性氢氧化物溶液中进行，其中所述氧化物层的至少一部分无保护地暴露于该碱性蚀刻溶液。在此情况下，氧化物层的该至少一个未受保护的部分区域至少部分地处于太阳能电池基底上。当太阳能电池基底受到较高污染时，这种处理过程被证明是成功的。在此情况下，所述碱性氢氧化物溶液优选地是碱性氢氧化钠溶液或碱性氢氧化钾溶液。就一种碱性蚀刻溶液中的蚀刻与对金属杂质进行氧化的一种酸中的蚀刻相结合来说，之间的冲洗步骤显然是可能的。另外，当氧化物层上的开口是通过激光烧蚀形成的且太阳能电池基底的表面在此情况下被损坏时，碱性蚀刻溶液的使用已经被发现是有利的，因为这种损坏经常能够通过在碱性蚀刻溶液中的蚀刻而被除去，即，例如在硅太阳能电池基底的情况下。

本发明的一个优选实施例提供了氧化物层的至少部分地留在太阳能电池基底上的至少一个未受保护的部分区域。在碱性溶液中进行蚀刻期间该氧化物层的完全除去因而被避免。这种危险只在原理上存在，但在传统上用于清理的碱性蚀刻溶液和此方面传统上的蚀刻时间的情况下是可忽略的。然而，在任何情况下，碱性蚀刻溶液的蚀刻速率和蚀刻时间必须得到这样的适配，即使得氧化物层不被完全除去。

当用硅基底作为太阳能电池基底且用氧化硅层作为扩散阻挡氧化物层时，碱性蚀刻溶液的小于25nm/分钟的氧化硅蚀刻速率已经被证明在此方面是成功的。

与之前已知的清理方法相比，上述的清理变形方案使得太阳能电池基底能够在至少部分的亲水状态下进行有利的扩散。

根据本方法形成的氧化物层，在其作为扩散阻挡层的效果上，与作为扩散阻挡层并在过去经常被用于太阳能电池生产中的厚氧化物层不同。因此，随后的弱掺杂的同质性被氧化物层的同质性和其厚度的变化所严重破坏。氧化物层可借助热氧化而施加，特别是借助湿热氧化、借助化学汽相淀积或借助臭氧环境中的紫外线作用而施加。由于氧化物层的厚度变化和同质性是关键的，氧化的工艺参数必须得到仔细的适配。例如，在湿热氧化的情况下，700至1000℃之间范围内的氧化温度和5至60分钟的氧化时间已经被证明是成功的。另外，各种淀积方法的特性必须得到考虑。因此，例如，借助化学汽相淀积施加的氧化物可具有与热氧化物不同的密度，因而具有不同的扩散阻挡效果。如果要求较薄的氧化物层，可有利地利用这种情况。在此情况下，可采用化学汽相淀积形成的氧化物层(CVD层)。这样的层可以以比例如热氧化物层低的密度形成。低密度的CVD层因而能够具有比拥有相当的扩散阻挡效果且用不同的方式制成的氧化物层更大的厚度。然而，更厚的层在技术上经常更容易处理。这尤其适用于优选地用于根据本发明的方法的、厚度在2nm至70nm之间的氧化物层。在此情况下，CVD层可在大气压下形成(APCVD)、在低压下形成(LPCVD)、或者以等离子体增强的方式形成(PECVD)。另外，CVD层能够以有效利用成本的方式制成。

在本发明的一个有利的实施例中，对于所要提供的太阳能电池基底，在形成氧化物层之前，至少在太阳能电池基底的表面的一部分上，提供了一种微结构；该微结构的构造具有大体小于100μm的结构直径，优选地是小于50μm，且更优选地是小于15μm。氧化物层的至少一部分随后被形成在这种微结构上。优选地，该微结构是从湿化学生成的纹理形成的。或者，该微结构可以例如借助等离子体蚀刻而生成。术语“一种纹理”在此情况下指的是太阳能电池基底的一种表面结构，它被已知用来减小入射光在太阳能电池基底表面上的反射。原理上，这种类型的纹理可借助机械结构形成而生成，例如借助锯，或者借助湿化学法生成。原理上，碱或酸性纹理蚀刻溶液可被用来通过湿化学法生成纹理。能够实现纹理的高度各向同性，特别是通过采用酸性纹理蚀刻溶液。已经发现，微结构的形成在多晶太阳能电池基底中是最重要的，因为氧化物层在不同取向的晶粒上以不同的速度生长。这大大妨碍了同质性氧化物层在多晶材料上的形成。另一方面，如果多晶太阳能电池基底带有所述类型的微结构，则氧化物的生长是均匀的，至少在宏观上是如此，且能够施加厚度变化小的同质性的氧化物层。

在本发明的一个方面，提供了在氧化物层形成之前的一种层，该层包含一种第二掺杂物并将要被形成在太阳能电池基底的背面，且该第二掺杂物将要从该层被扩散到太阳能电池基底中。以此方式，能够形成一个背表面区。一般地，该第二掺杂物具有与第一掺杂物不同的类型。例如，如果有一个p掺杂的太阳能电池基底，且如果第一掺杂物是一种n型掺杂物，例如是磷，则第二掺杂物是p型掺杂物，例如是硼。优选地，包含一种第二掺杂物的该层只形成在太阳能电池基底的背面，而不是太阳能电池基底的正面。由于这在采用CV淀积的情况下是容易的，这种方法被优选采用，特别是APCVD方法。然而，替代地，背面也可以用含掺杂物的溶液划线，例如通过旋涂这种溶液。

在p掺杂的太阳能电池基底中，与具有约10Ω/sq的层电阻的硼掺杂层的形成相对应的硼的扩散，已经被证明对于形成实在的背表面区是成功的。该硼掺杂层被驱入得很深，优选地比约1μm更深。在此情况下，通过随后的用于扩散第一掺杂物的扩散步骤进行的背表面区的过补偿不是所期望的，因为磷的驱入不那样深，优选地比0.5μm更浅；这不足以对实在的、深驱入的硼掺杂进行过补偿。然而，原理上，在太阳能电池基底的背面，也可形成具有更高的层电阻(例如约60Ω/sq的层电阻)的硼掺杂。然而，随后应该得当地保证的是，在用于引入第一掺杂物的然后扩散步骤中，在掺杂分布的整个深度之外，背面的硼掺杂至少不被补偿或过补偿。

在用第二掺杂物(特别是硼)对背面的实在掺杂形成了令人满意的钝化以减小电荷载流子在太阳能电池的背面上的再结合的同时，在中度掺杂的背表面区的情况下，例如在具有上述约60Ω/sq的层电阻的背表面区的情况下，要求一个附加的钝化。然而，反过来，该附加的钝化使得能够形成一种光学透明的背面，这又使得能够提供卵细胞光学镜面反射的光学措施，以减小所耦合的光的损耗。进一步地，被称为光捕获的效果是可能的。该镜面反射能够例如借助诸如铝的金属层来实现。或者，也可提供介电层以使背面形成镜面。

在含第二掺杂物的层的形成期间或者在第二掺杂物从该层扩散期间所形成的玻璃层在原理上仍然能够被保持在对应的边界层的纯度和低表面状态密度，以钝化背面并作为反射层。这特别适用于当已经形成了实在的背表面区时(见上述说明)。含有第二掺杂物的层之间的边界层，例如氧化硼/硅层，在适当的情况下能够随后通过回火而得到改善。这可在例如形成气体时发生。然而，优选地，所形成的上述玻璃被除去。该优选地通过湿化学法而进行。

一种适中的硼背表面区可例如借助一种磷掺杂而得到钝化。为了进一步改善这种钝化且还为了形成一种背面光学镜，在本发明的一个有利的变形实施例中，在一种第二掺杂物扩散到所述太阳能电池基底中之后，在扩散步骤期间，第一掺杂物将要被扩散到所述太阳能电池基底的背面中，且在该扩散步骤之后，一个氮化硅层将要被加到太阳能电池基底的正面和背面。在此情况下，这种氮化硅层优选地是化学汽相淀积的，特别是在低压下(LPCVD)或在大气压下(APCVD)。就在扩散步骤之前在背面上有一个氧化物层来说，该氧化物层优选地在所述扩散步骤之前被除去。

在本发明的一个优选变形实施例中，氧化物层将要被形成在太阳能电池基底的正面和背面，且形成在太阳能电池基底的背面的氧化物层将要被提供有抗氧化物蚀刻介质的一种保护层。以此方式，由一种第二掺杂物制成并预先在背面被扩散的一个层能够例如借助一种氧化物层而被钝化。在此情况下，象在其中在太阳能电池基底上残余有氧化物层的其他情况中那样，该氧化物层因而应该以钝化品质而被有利地加上。然而，即使在背面没有扩散进第二掺杂物，太阳能电池基底的背面仍然能够借助所施加的保护层而得到钝化。在两种情况下，该保护层都以这样的方式被有利地选择，即它一方面在可能的情况下加强了钝化效果，而另一方面改善了背面的光学性质，例如通过增加背面反射。在一种有利的变形实施例中，所加的保护层因而是一种氮化硅层。另外，碳化硅和氧化铝形成的层可有利地被用作该保护层。作为保护层的一种替代，也可采用覆盖的牺牲层，它们用诸如氧化硅制成并保证了首先加上的氧化硅层被保留在太阳能电池基底上。

该保护层优选地是借助一种CVD法而被施加，该CVD法能够被方便地用来进行在一侧的覆盖。为了实现特别良好的保护效果，一种PECVD氮化硅层被优选地施加，其中在原理上也可以采用APCVD和LPCVD覆层。另外，可以通过溅射形成该保护层。

就根据本发明的方法的一种变形实施例提供了一种可选的纹理蚀刻而言，这在原理上可发生在一侧或两侧，即在正面或在正面和背面。就在两侧上提供了纹理来说，一种背面抛光蚀刻可以是在随后有利的，以在适当的情况下与加到背面的介电覆层相结合地实现一种尽可能广泛的钝化和使背面反射达到最大。

在本发明的一个特别有利方面，除了在背面的氧化物层上形成了一个保护层之外，在扩散步骤之前在太阳能电池基底的背面上在氧化物层上形成有局部开口，且在正面上形成有保护层和氧化物层，该保护层和氧化物层在扩散步骤之后将要借助一种氧化物蚀刻介质除去。在一个有利的变形实施例中，该局部开口是在所述扩散步骤之前形成的。进一步地，它们优选地是借助激光烧蚀而形成在氧化物层和保护层上。在正面上的氧化物层优选地借助含氢氟酸的溶液而被除去。由于背面的氧化物层上设置有保护层，它与保护层一起被保留下来，即使是在扩散步骤之后。随后，可在背面的局部开口中设置电触头。这优选地是借助屏网印刷技术而进行。这提供了太阳能电池背面的局部触头，这对于减小背面的电荷载流子再结合是特别有利的。

另外，例如，如果所采用的第一掺杂物是磷，在背面氧化物层的局部开口之后的扩散能够造成有利的吸气效果。在此情况下，作为磷通过背面的局部开口的进入扩散的结果，可以实现在这些点上对杂质的吸气。

优选地，在氧化物层和保护层上的局部开口，是以一个点一个点的方式，在背面上形成的，并均匀分布在太阳能电池基底的背面上。

优选地，一种具有低玻璃熔料含量的含金属屏网印刷糊，特别优选地是一种含铝的糊，被用来在背面的局部开口中形成电触头。由于低玻璃熔料含量，对氧化物层和保护层的损坏基本上得到了避免。以此方式，在所述局部开口中能够形成点触头。为了能够以足够低的电阻可靠地与该点触头相接触，它们被有利地覆盖印刷了一种含有例如银和铝的进一步的糊。正面用一种已知的方式进行接触，特别是借助屏网印刷，且有利地是在正面施加了一种抗反射覆层之后。这种抗反射覆层可由例如一种氮化硅层形成，特别是一种PECVD的氮化硅层。随后前和背面的触头优选地被共同烧制；在有些情况下这被称为共烧。

就如所提出的借助含铝糊在局部开口中形成电触头来说，在背面的局部开口的区域中，在共烧的同时形成了一个局部的背表面区。然而，原理上，也可借助屏网印刷糊以外的手段把铝引入局部开口，例如借助喷涂印刷或汽相淀积。

在通过形成背面氧化物层和保护层上的局部开口而以上述方式形成局部背面触头的情况下，减小太阳能电池的活性区的边缘分离被有利地省略了。

借助根据本发明的方法能够有利地生产太阳能电池。特别地，不仅带有选择发射极的太阳能电池，而且埋置触头的太阳能电池，都能够以节约成本的方式生产。然而，对于埋置触头的太阳能电池，应该理解的是，在此情况下不仅在高掺杂区中的氧化物层上形成了一个开口，而且同时开挖了几十微米的太阳能电池基底以形成这种电池中典型的沟。然而，对于埋置触头的太阳能电池的触头设置，应该理解的是，一个通常为氮化硅的、可随后施加的抗反射覆层将要被触头所穿过。这可通过屏网印刷或通过随后的镀在沟中施加一种气溶胶籽晶层，而得到实现。

根据本发明的太阳能电池的一种有利的变形实施例具有一种两级掺杂，该两级掺杂被设置在正面并且是用一种第一掺杂物形成的。另外，这种变形实施例具有利用一种第二掺杂物形成在太阳能电池的背面的一个掺杂层，该第二掺杂物具有与第一掺杂物相反的类型。进一步地，第一掺杂物被扩散到与太阳能电池的背表面相对的所述掺杂层的一个部分区域中，第一掺杂物对该部分区域中的第二掺杂物进行过补偿。进一步地，至少在太阳能电池的正面和背面上提供了一个氮化硅覆盖层。

有利地，第一掺杂物由磷形成，第二掺杂物由硼形成。掺杂的磷在太阳能电池的背面上的掺杂层的部分过补偿造成了背面的并只有硼掺杂层的情况更好的钝化。该钝化效果被背面氮化硅层进一步强化，该背面氮化硅层对太阳能电池的背面的光学性质和背面反射有附加的改善。在一个优选变形实施例中，在此情况下所述太阳能电池具有硅太阳能电池的形式。

该氮化硅层可借助PECVD或LPCVD淀积。对于第一掺杂物的掺杂，与45Ω/sq的层电阻相对应的掺杂浓度已经被证明是成功的；对于第二掺杂物的掺杂，与约60Ω/sq的层电阻相对应的掺杂浓度已经被证明是成功的。

附图说明

以下结合附图详细描述本发明。在附图中，在方便的前提下，等价的元素用相同的标号表示。在附图中：

图1是根据本发明的方法的第一示例性实施例的示意图；

图2是图1的示例性实施例的各个处理步骤的示意显示；

图3是根据本发明的方法的一个进一步的示例性实施例的示意表示，其中在太阳能电池基底的背面上形成有含作为第二掺杂物的硼的一个层；

图4是根据本发明的方法的一个进一步的示例性实施例的示意显示，其中局部背后触头用局部BSF形成；

图5是根据本发明的方法的一个示例性实施例的示意显示，其中扩散阻挡氧化物层被用来对一个硼背表面区进行钝化；

图6是根据本发明的方法的一个进一步的示例性实施例的示意显示，其中有用于除去太阳能电池基底的背面上的氧化物层的一个可选步骤；且

图7是根据本发明的太阳能电池的一个示例性实施例的一个示意显示。

具体实施方式

图1是根据本发明的方法的一个第一示例性实施例的示意表示。该示例性实施例首先提供了锯开损坏蚀刻的可选步骤10，随后是通过湿化学纹理蚀刻形成12纹理。接着是形成14一个氧化物层14；在本示例性实施例中，这是通过本情况下采用的硅基底的硅表面的热氧化而进行的。在本示例性实施例以及在随后的示例性实施例中，该热氧化14包括一个在先的太阳能电池基底清理处理以减小在高温步骤中引入杂质的危险。图2的表示显示了从图1选出的处理序列的处理步骤对硅太阳能电池基底80的影响。如从图2可见，氧化物层的形成14导致了由氧化硅82形成的一个扩展层。

应该注意的是，在图2的显示中，为了简洁，通过湿化学蚀刻所形成12的纹理没有得到表示。

进一步地，在正面的高掺杂区中借助激光辐射84在氧化物层上形成了16开口。图2显示了根据所用的激光和选择的参数而可能产生的激光损伤86。

用激光形成开口的处理之后是清理处理，其中在热氧化14期间形成的氧化硅层82被无保护地暴露于蚀刻介质，但还没有被完全除去。这种清理处理包括在氢氧化钾溶液中的蚀刻18和随后的在盐酸中的蚀刻20以及随后的在去离子水中的冲洗22。由于氢氟酸的使用被完全避免，硅太阳能电池基底80处于一种亲水状态。因此，提供了其干燥26，而该干燥之前是太阳能电池基底80的离心处理24以加快干燥过程。如从图2可见，这种清理处理还有一个优点，即可造成所产生的电荷载流子的更多再结合的激光损伤86在氢氧化钾溶液(KOH溶液)中的蚀刻18期间被除去了。

之后，是一个扩散步骤28，它在本示例性实施例中是一个磷扩散步骤；设该硅太阳能电池基底是p掺杂的。然而，在原理上，也可进行硼扩散。这里的磷扩散28可通过从一种气相淀积一种掺杂物而实现，例如借助POCl₃的扩散。

磷扩散是以强磷扩散的形式进行，即在太阳能电池基底80的未被保护的区域中设定通常约10至50Ω/sq的层电阻。这也发生在高掺杂区88，这些区由于这种强扩散28而被强掺杂。另一方面，在其余的区域中，太阳能电池基底80的表面被氧化硅层所保护，从而在其中形成了弱掺杂区90。例如，在这里获得了约100Ω/sq的层电阻。

在磷扩散28之后，在磷扩散28期间产生的磷玻璃以及氧化物层82的残余被除去。优选地，这发生在一个共同的湿化学法步骤中。

随后，例如氮化硅覆层形式的一个抗反射覆层96以一种已知的方式被附上，且正面触头92和背面触头94借助屏网印刷以一种已知的方式被施加34。这些触头92、94随后被共烧34。所用的背面触头优选地是一种含铝的糊，从而由于这种烧制的结果而使背面发射极被过补偿且一个背表面区94被形成。

图3是根据本发明的方法的一个进一步的示例性实施例的示意表示。该示例性实施例省略了初始的锯损伤蚀刻(虽然可以没有困难地包括该处理)，并在硅太阳能电池基底的背面上形成40了一个硼掺杂的氧化硅。这是借助一种APCV淀积而进行的。之后进行42一个强硼扩散。术语“强硼扩散”指的是在所用的硅太阳能电池基底上导致在约10Ω/sq的范围内的层电阻的硼扩散。以此方式形成了一个硼背表面区，或简称为硼BSF。在这里所提供的强硼扩散42的情况下，该背面硼玻璃在原理上可以作为太阳能电池基底上的一个钝化层而保留。但在所示的示例性实施例中，背面硼玻璃通过例如蚀刻而被除去44。

之后，硅基底被清理46。因为之前没有施加掩膜氧化物，这种清理能够提供太阳能电池基底的表面的疏水性。随后，借助APCVD，至少在太阳能电池基底的正面上，形成48一个氧化硅层。这种氧化物层随后再次在高掺杂区中被形成50开口。为此目的，借助例如屏网印刷，把一种蚀刻糊局部印到所述高掺杂区上。在足够的反应时间之后，蚀刻糊在氧化物层上形成了开口，且蚀刻糊可在随后的冲洗步骤52中被除去。之后在盐酸中进行蚀刻20，随后在去离子水中冲洗22。由于屏网印刷糊因而也是所用的蚀刻糊含有大量的成分，为了安全起见，提供了在缓冲的盐酸(HF)溶液中蚀刻54的一个进一步的清理步骤，随后进行一个进一步的冲洗步骤56。在高污染的情况下，可额外设置一个在碱性蚀刻溶液中的蚀刻处理。如果几乎没有杂质的危险，可以考虑省略在缓冲HF中的蚀刻54。

冲洗52之后是干燥步骤26，在本示例性实施例中，干燥步骤26之前有对太阳能电池基底的吹风处理，以加快干燥。在干燥之后，再次进行磷扩散28，随后除去30磷玻璃和残余的氧化物层。进一步地，在本情况下，提供了在正面施加60抗反射覆层的步骤。另外，就在此采用的抗反射覆层具有钝化性质或能够改善背面反射来说，其在背面上的淀积也是可以考虑的；例如在氮化硅的情况下。

图4显示了根据本发明的方法的一个进一步的示例性实施例。该示例性实施例与图2的示例性实施例的不同，在于在硅太阳能电池基底的背面形成14了氧化物层之后，在该氧化物层上形成62了一个作为保护层的PECVD氮化硅层。由于该保护层，背面氧化物层即使在磷玻璃和氧化物层的蚀刻30期间也得到保存。优选地，该保护层因而是以使背面具有良好的钝化的质量而形成的。因此，优选地对一个CV淀积进行热氧化。然而，原理上，氧化硅CV淀积是可以想到的。若选择适当的材料，保护层本身能够具有额外的好的影响。因此，例如，一个光学上起作用的氮化硅层使得太阳能电池的背面上的反射行为能够受到好的影响。

与图2的方法的一个进一步的不同，在于这样的事实，即背面上的氧化物层和设置在其上的保护层都被局部开口64，在本情况下是借助激光烧蚀。如上所述，这种局部开口使得能够在否则被钝化的背面上形成局部后触头。由于背面的局部开口64发生在磷扩散之前，在这些局部背面开口的区域中也可以进行局部P吸气。就省略这种吸气效果来说，背面氧化物层和保护层也能够在任何以后的时候被局部开口，特别是刚好在施加34触头之前。

随后的步骤已经结合图2进行了说明。然而，关于触头的屏网印刷，应该理解的是，背面触头应该朝向局部背面开口上。有利地，如上所述，一种具有低玻璃熔料含量的含铝糊首先被印刷到这些局部背面开口中，随后背面开口被覆盖印刷触头面，且该背面开口优选地是由一种含铝和/或银的糊形成的。这除了产生在局部背面开口中的局部铝BSF之外，还产生了容易接触的背面。

图5的示例性实施例与图3的不同，首先在于没有提供强硼扩散。在本类型的一种适中的硼扩散66的情况下，硼掺杂的层的层电阻在约60Ω/sq的范围内。这种类型的硼扩散66可在比强硼扩散低的温度下进行。在具有大量晶体缺陷的多晶太阳能电池基底的情况下，这是特别有利的。然而，这样的适中硼掺杂只显示了不充分的钝化性质。因而应该提供背面的额外钝化。在本示例性实施例中，这是采用一种氧化物层而实现的，更具体地说是一种氧化硅层。因此，与图3的方法的一个不同，是借助一种热氧化形成14该氧化物层。所形成的氧化物层的背面被额外提供62有一个保护层。为此，在背面上淀积62了一个PECVD氮化硅层。

在所有其他方面，图5的方法与图3的方法没有基本的不同。总之，虽然根据图5氧化物层是借助激光烧蚀在正面开口16的，这在原理上也可采用局部印上蚀刻糊并随后对硅太阳能电池基底进行冲洗而进行。缺少在缓冲HF中蚀刻54的附加清理步骤也不是一个基本的不同。如果需要，这种附加清理步骤可被包括在根据图5的方法中。

因而，这提供了一种硼背表面区，它借助由一个氧化硅层和设置在其上的氮化硅层构成的复合结构，而得到钝化。同时，这些介电部分影响了背面的光学性质并可结合它们的厚度而得到适当的适配。

图6的示例性实施例显示了用于对一种适中硼背表面区进行钝化的不同过程：在与图5的实施例的一个不同中，氧化物层在此是通过在硅太阳能电池基底上APCV淀积一个氧化硅层而得到形成48的。没有提供用于施加到背面的一个氧化物层的一个保护层。实际上，施加的氧化物层直接在高掺杂区的正面上被开口16。由于类似的考虑，在图6和图5中，激光烧蚀都被用于这种目的。然而，在原理上，该氧化物层也可以以一种不同的方式被开口，例如通过局部施加蚀刻糊。在所有其他方面，在KOH和HCl中的蚀刻18和20、冲洗22、吹风58、干燥26、磷扩散28和磷玻璃和氧化物层的蚀刻30，都提供了与图5的步骤相同的步骤。

然而，一个不同是除去68太阳能电池基底的背面上的氧化物层的可选步骤。就氧化物层被形成在背面来说，这是通过在两侧进行APCV淀积48或采用热氧化而进行的。因此，有利的是采用一种单侧CVD法来形成该氧化物层，而除去68背面氧化物层的额外步骤则可被省略。

如果需要除去68氧化物层，则其后果是第一掺杂物(在此情况下是磷)在磷扩散28期间被扩散28到电池的背面中。由于一个磷掺杂的层的钝化比一个适中硼掺杂的层的钝化更容易实施，这简化了钝化问题。因而现在可以例如通过随后在背面上施加70一个LPCVD氮化硅层，而保证钝化，从而使太阳能电池基底的背面处的表面再结合速率能够得到减小。在根据图5的方法中，应该注意的是，硼掺杂被驱动得足够深，从而使随后的平坦驱动的磷掺杂对硼掺杂特别是背表面区的电性质没有实质的影响。然而，在接近太阳能电池基底的背表面处，将要提供借助磷的掺入28而对硼掺杂的一种过补偿。

有利地，LPCVD氮化硅被同时施加70到正面和背面。以此方式，其钝化和减小反射的性质在正面也可得到利用3。触头形成再次是借助触头的屏网印刷34和共烧34而进行。

图7是根据本发明的一个太阳能电池1的一个示例性实施例的示意显示。该太阳能电池是根据图6的方法制造的。相应地，它具有纹理2和一种两级发射极；该两级发射极是由强高掺杂区88和弱掺杂区90形成的。发射极88、90在本例中是用磷作为第一掺杂物而形成的。用一种第二掺杂物(优选地是硼)形成的一个掺杂层3被提供在背面上。第一掺杂物(在此例中是磷)被扩散在太阳能电池1的背面的一个部分区6中，该部分区6对着太阳能电池1的背表面；该第一掺杂物在该部分区6中对原来的硼掺杂进行过补偿。硼掺杂层的无补偿的部分区5造成了所希望的硼BSF。在太阳能电池1的正面，在高掺杂区88中设置了正面触头92。正面触头和背面的触头都借助一个LPCVD氮化硅层8而被烧制。

在前述的示例性实施例中，根据一种硅太阳能电池基底对本发明进行了描述。显然，也可采用其他半导体材料。进一步地，所有热氧化也可以具有湿热氧化的形式。由于根据本发明的方法的所有这些示例性实施例都提供了纹理的形成，它们能够被有利地用于制造多晶太阳能电池。另外，根据本发明的方法显然还可结合n掺杂太阳能电池基底而得到采用。另外，KOH之外的碱性蚀刻溶液，特别是一种氢氧化钠溶液，也可被用在所有这些示例性实施例中。

在所有这些示例性实施例中，只形成在正面的纹理是有利的。在背面纹理的情况下，这种纹理可通过湿化学而得到蚀刻。

显然，硼掺杂层的形成不一定要求形成一个硼掺杂的CVD氧化硅层。相反，原理上含硼的介质可以以任何方式被施加到背面上和扩散进入。

标号列表

1太阳能电池

2纹理

3硼掺杂层

5无补偿部分区域

6过补偿部分区域

7背触头

8 LPCVD氮化硅

10锯损伤蚀刻

12形成纹理

14形成氧化物层

16激光形成氧化物层上的开口

18在氢氧化钾溶液中进行蚀刻

20在盐酸中进行蚀刻

22冲洗

24离心

26干燥

28扩散步骤

30除去磷玻璃和氧化物层

32施加抗反射覆层

34施加/共烧触头

40形成硼掺杂氧化硅

42强硼扩散

44除去硼玻璃

46清理

48形成氧化物层

50屏网印刷蚀刻糊

52冲洗太阳能电池基底

54在缓冲氢氟酸中进行蚀刻

56冲洗

58吹风

60在正面施加抗反射覆层

62形成保护层

64背面上的氧化物层的局部激光开口形成

66硼扩散

68除去背面上的氧化物层

70施加LPCVD氮化硅

80硅太阳能电池基底

82氧化硅

84激光辐射

86激光损伤

88强掺杂的高掺杂区

90弱掺杂区

92正面触头

94背表面区和背面触头

96抗反射覆层

Claims (22)

1.具有两级掺杂(88，89)的太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：

在一个太阳能电池基底(80)的表面的至少一部分上形成(14，48)一个氧化物层(82)，该氧化物层可被一种第一掺杂物穿过；

通过除去(16；50)在至少一个高掺杂区(88)中的氧化物层(82)，在该高掺杂区(88)中的氧化物层(82)上形成(16；50)一个开口；

通过所述开口把所述第一掺杂物扩散(28)到太阳能电池基底(80)的所述至少一个高掺杂区(88)中；

通过所述氧化物层(82)把所述第一掺杂物扩散(28)到所述太阳能电池基底(80)中；

其中通过所述开口和通过所述氧化物层(82)的扩散(28)是在一个共同的扩散步骤(28)中同时进行的，且

所述太阳能电池基底(80)在所述共同的扩散步骤(28)中在一种至少部分的亲水状态下受到扩散(28)。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于

在形成(14；48)所述氧化物层(82)之后且在所述共同的扩散步骤(28)之前，所述太阳能电池基底(80)在含有对金属杂质进行氧化的一种酸的溶液中得到蚀刻(20)，该酸优选地是盐酸，

在所述蚀刻(20)之后，在去离子水中冲洗(22)所述太阳能电池基底(80)，以及

在所述冲洗(22)之后，对所述太阳能电池基底(80)进行干燥(26)。

3.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于

在形成(14；48)所述氧化物层(82)之后且在所述共同的扩散步骤(28)之前，所述太阳能电池基底(80)在一种碱性蚀刻溶液中得到蚀刻(18)，该碱性蚀刻溶液优选地是一种碱氢氧化物溶液，

所述氧化物层(82)的至少一个部分区域被无保护地暴露于所述碱性蚀刻溶液，

所述氧化物层(82)的该未保护的至少一个部分区域被至少部分地留在所述太阳能电池基底(80)上。

4.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于在所述氧化物层(82)的形成(14；48)与所述扩散步骤之间，省略了用一种含氢氟酸的介质对所述太阳能电池基底进行过蚀刻的处理。

5.根据权利要求3的方法，其特征在于

除了或代替在所述碱性蚀刻溶液中的蚀刻(18)，所述太阳能电池基底在具有小于每分钟25nm的氧化物蚀刻速率的高度稀释或缓冲氢氟酸溶液中得到蚀刻(54)。

6.根据权利要求2至5中任何一项的方法，其特征在于在蚀刻处理(18，20；54)期间氧化物层(2)的厚度总体上减小(18，20；54)了小于其起始厚度的50％，优选地是小于25％。

7.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于所提供的所述太阳能电池基底(80)是一种硅基底(80)，优选地是一种多晶硅基底，且所提供的氧化物层(82)是一种氧化硅层(82)。

8.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于所述太阳能电池基底(80)借助一种方法而被提供有一种氧化物层(82)，该方法是一个组的一部分，该组包括借助太阳能电池基底(14)的热氧化(14)、借助太阳能电池基底的湿热氧化、借助化学汽相淀积(48)和借助在臭氧环境下的紫外线作用而施加所述氧化物层。

9.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于在形成(14；48)所述氧化物层(82)之前，所述太阳能电池基底(80；1)在所述太阳能电池基底(80)的表面的至少一部分上被设置有一种微结构(2)，优选地是一种湿化学形成的纹理，所述微结构的结构具有大体小于100μm的结构直径，优选地是小于50μm且特别优选地是小于15μm的结构直径，所述氧化物层(82)的至少一部分被随后形成(14；48)在所述微结构(2)上。

10.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于所述氧化物层(82)的厚度在2nm与70nm之间，优选地是在10nm与70nm之间。

11.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于所述氧化物层(82)被以这样的方式形成，即其厚度变化小于±1nm。

12.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于

在形成所述氧化物层(14；48)之前，在所述太阳能电池基底的背面上形成(40)了一个含有一种第二掺杂物的层，

第二掺杂物从该层扩散(42；66)到所述太阳能电池基底中。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于在含有第二掺杂物的层的形成(40)期间或者在所述第二掺杂物的扩散(42；66)期间所形成的玻璃层被除去(44)，优选地是借助湿化学法(44)。

14.根据权利要求12或13的方法，其特征在于

在所述扩散步骤(28)期间，第一掺杂物被扩散(28)到所述太阳能电池基底(1)的背面，

可出现在所述背面的一个氧化物层被除去(68)，优选地是在所述扩散步骤(28)之前，以及

在所述扩散步骤(28)之后，在所述太阳能电池基底(1)的正面和所述背面施加(70)了一个氮化硅层(8)，优选地是借助低压化学汽相淀积(LPCVD)(70)或大气压化学汽相淀积(APCVD)(70)。

15.根据权利要求1至13中的任何一项的方法，其特征在于

所述氧化物层被形成(14)在所述太阳能电池基底的正面和背面，

形成在所述太阳能电池基底的背面上的氧化物层被提供(62)有一个保护层，所述保护层抵抗一种氧化物蚀刻介质。

16.根据权利要求15的方法，其特征在于所施加(62)的所述保护层是用这样的材料制成的一个层，即该材料是包含氮化硅、碳化硅和氧化铝的一个组中的一个成员，优选地是施加(62)用氮化硅制成的一个保护层。

17.根据权利要求15或16的方法，其特征在于

在所述太阳能电池基底的背面，优选地在所述扩散步骤(28)之前，优选地借助激光烧蚀(64)在所述氧化物层和所述保护层上形成(64)了局部开口，

在所述扩散步骤(28)之后，借助一种氧化物蚀刻介质，优选地是借助一种含氢氟酸的溶液，除去(30)所述正面上的所述氧化物层。

18.根据权利要求17的方法，其特征在于优选地借助屏网印刷(34)在所述背面的局部开口中设置(34)电触头。

19.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于在所述扩散步骤(28)期间形成的玻璃层与所述氧化物层(82)的至少一部分一起被除去(30)，优选地是借助所述氧化物蚀刻介质而被除去(30)。

20.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于作为所述两级掺杂形成了一个发射极(88，90)或一个背表面区。

21.利用根据权利要求1至20中的任何一项的方法制成的太阳能电池。

22.太阳能电池(1)，包括：

设置在一个正面并利用一种第一掺杂物形成的一个两级掺杂(88，90)；

利用一种第二掺杂物在所述太阳能电池(1)的一个背面上形成的一个掺杂层(3，5)，所述第二掺杂物是与所述第一掺杂物相反的类型的，

其中第一掺杂物已经被扩散到所述掺杂层(3)对着所述太阳能电池(1)的背表面的一个部分区域，所述第一掺杂物过补偿了在该部分区域中的所述第二掺杂物，以及

至少在所述正面和所述背面上设置的一个氮化硅覆盖层(8)。

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