CN103208559A - 制造太阳能电池射极方法及太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于用于制造太阳能电池(201)的射极(203)的方法，包括下列步骤：将第一掺质(402)通过太阳能电池基板(401)的表面而导入(101)太阳能电池基板(401)中，在该太阳能电池基板(401)的该表面上形成(103)第二掺质(701)无法通过的扩散阻障层(603)，以及将该第二掺质(701)设置(105)于该扩散阻障层(603)上。本发明还进一步有关于太阳能电池(201)。
Description
技术领域
本发明有关于用于制造太阳能电池的射极的方法及太阳能电池。
背景技术
当利用激光加工制作选择性射极时，可达成的接触电阻取决于磷硅酸盐玻璃品质的问题常常发生。在标准扩散程序中，掺杂源(例如，磷硅酸盐玻璃)会在晶圆上沉积一段预设的时间，并接着被驱动进入晶圆中。在此程序中会发生的一个问题是，在磷硅酸盐玻璃中的磷浓度是由会影响扩散分布的沉积参数所决定(尤其是表面浓度)的。这样，特别地会导致在用于激光加工的层中留下太少的磷，其使它无法达成具有足够品质的接触电阻。
公开案DE 10 2008 056 456 A1揭示了一种以二阶段沈积而用于制造太阳能电池的方法。
公开案DE 10 2008 055 515 A1揭示了一种用于形成掺杂材料的量变曲线的方法。
发明内容
本发明的目的可为提供一种用于制造太阳能电池的射极的方法，其中，可配置具有足够品质的接触电阻。
本发明的目的亦在于提供一种相对应的太阳能电池，其包括具有足够品质的接触电阻。
这些目的是利用独立权利要求的各自的标的而解决。较佳实施例则在从属权利要求中指明。
根据本发明的一个方面，提供一种用于制造太阳能电池的射极的方法。在第一步骤中，第一掺质，特别是，第一掺杂手段，或分别地，将包括该第一掺质的第一掺杂材料经由太阳能电池基板的表面导入该太阳能电池基板中。再者，在该太阳能电池基板的该表面上形成扩散阻障层，该扩散阻障层为第二掺杂手段无法通过的，或分别地，第二掺质材料包括第二掺质。然后该第二掺质被设置于该扩散阻障层上。
根据一另一方面，提供包括射极的太阳能电池，该射极是利用用于制造太阳能电池的射极的方法所制成。
因此，本发明的特殊想法在于经由太阳能电池基板的表面而将第一掺质导入该太阳能电池基板中。此特别是指太阳能电池基板受到了掺杂。因此，在优选的方式中，被设置在该太阳能电池基板的表面下方的层混有该第一掺质已被导入的层。此掺杂层特别地形成了该太阳能电池的射极。
扩散阻障层以扩散阻障层为第二掺质无法通过的这样方式而在受到掺杂的该太阳能电池基板上形成。此特别地表示，该第二掺质无法扩散通过该扩散阻障层。
因此，由于该扩散阻障层对该第二掺质是无法通过的事实，因此第二掺质明确定义的量可优选地被设置于该扩散阻障层上，在形成该扩散阻障层后用于其他加工步骤，而不会出现例如被设置在该扩散阻障层上的第二掺质部分的量在程序中不慎扩散进入该太阳能电池基板，此则通常会导致其无法在接下来的加工步骤中被使用的事实。
另一加工阶段特别可包括形成用于接触该已掺杂半导体基板(特别是用于接触该射极)的接点。在此上下文中，由于第二掺质明确定义的量，因此可达到明确定义的接触电阻。再者，此可优选为电性接触提供足够量的第二掺质。
根据一个实施例，孔隙(特别地是多个孔隙)可在该扩散阻障层中形成，用于经由孔隙而将该第二掺质导入该太阳能电池基板中。此特别地表示，其有可能以此通过在该扩散阻障层中的孔隙而将该第二掺质导入该太阳能电池基板的方式，而优选地允许利用第二掺质而掺杂该太阳能电池基板。在太阳能电池基板被设置在该扩散阻障层的孔隙下方的区域中，优选地利用第一掺质以及利用该第二掺质而在此区域范围中造成特别高的掺质浓度。结果，在此区域中可具优势地形成特别良好的接触电阻，以电性接触经掺杂的太阳能电池基板，在此上下文中特别是射极。
仅利用该第一掺质掺杂的区域因此包括比较低的掺杂浓度，在这些区域仅利用该第一掺质来掺杂。优选地减少了电荷载体(在此上下文中特别是电子以及电洞)间再结合的可能性，其明显地增加该太阳能电池的量子效率。
根据一个实施例，该扩散阻障层可利用激光而被打开。较佳地是，该第二掺质利用该激光而被导入该太阳能电池基板中。利用激光来打开该扩散阻障层，或分别地，利用激光来导入该第二掺质表示，该扩散阻障层(或分别地该第二掺质)受到激光脉冲、和/或一连续激光光束的充电。
根据另一实施例，形成该扩散阻障层包括在该太阳能电池基板的表面上形成氧化层。此特别地表示，氧化层在该太阳能电池基板的表面上形成为扩散阻障层。其较佳地被提供为，该表面被氧化，使得该太阳能电池基板的已氧化表面形成该扩散阻障层。氧化该太阳能电池基板的表面较佳地可利用充氧(oxygen-charging)该表面(特别是利用气态氧)而完成。
在另一实施例中，导入该第一掺质可包括利用氧而驱动该第一掺质进入该太阳能电池基板。举例而言，其可提供为，该第一掺质或掺杂手段，或分别地，包括该第一掺质的掺杂材料被设置(特别是被沉积)在该太阳能电池基板的表面上，该第一掺质利用氧而被驱动通过该表面进入该太阳能电池基板中。
在另一实施例中，其可提供为，利用在该第一掺质驱动进入期间的氧，氧的量是以每分钟标准立方公分为测量单位而增加。以下，每分钟标准立方公分应该被简称为sccm。单位标准立方公分特别地定义了每单位时间内气体的已定义流量，特别地是，气体的一定数量粒子或量。该标准立方公分在标准条件下为气体体积V＝1cm3，亦即，特别是T＝0℃以及P＝1013.25hPa，亦即根据DIN 1343所指的物理标准条件。在此上下文中，标准化体积可特别地经过乘上相关的标准密度而被转换为质量流。
因此，通过每分钟标准立方公分增加氧气量，该扩散阻障层形成为氧化层，且同时间伴随着该第一掺质的驱动进入，亦即利用该第一掺质而掺杂该太阳能电池基板，在此范围内，以增加浓度来增加氧化了该太阳能电池基板的表面。
根据另一实施例，该太阳能电池基板为p掺杂，以及该第一以及第二掺质为n掺质。n掺质可特别是指为施体。
根据另一实施例，其可提供为该太阳能电池基板为n掺杂，以及该第一以及第二掺质为p掺质。p掺质可特别是指为受体。
因此，通过对一p掺杂的太阳能电池基板进行n掺杂，或分别地，通过对一n掺杂的太阳能电池基板进行p掺杂，而形成具pn接面的空间电荷区域。特别是，利用第一掺质掺杂的该太阳能电池基板的区域形成了该太阳能电池的射极，较佳地是选择性射极。
在另一实施例中，该第一掺质以及该第二掺质，特别是第一掺杂材料以及第二掺杂材料可以相同。此以有利的方式特别地简化了制造程序。
根据另一实施例，磷硅酸盐玻璃被沉积在该太阳能电池基板的表面上，作为用于导入磷作为该第一掺质的第一掺杂基质。此特别地表示磷硅酸盐玻璃被沉积在该太阳能电池基板的表面上，包含在该磷硅酸盐玻璃中的磷通过添加氧而被驱动进入该太阳能电池基板中。
根据另一实施例，其可提供为，磷硅酸盐玻璃被沉积在该扩散阻障层(特别是该氧化层上)上，作为一第二掺质，以将磷设置为该第二掺质。此特别地表示磷硅酸盐玻璃被沉积在该扩散阻障层上，以将包含在该扩散阻障层上的该磷硅酸盐玻璃中的磷作为第二掺质。
根据另一实施例，该已沉积磷硅酸盐玻璃的层厚度和/或该氧化层的层厚度分别介于10nm至50nm之间。较佳地，各自的层厚度以相同或不同的方式进行配置。此特别地表示，直接沉积在该太阳能电池基板的表面上的该磷硅酸盐玻璃的层厚度可介于10nm至50nm之间。该扩散阻障层(特别是该氧化层)的层厚度可例如介于10nm至50nm之间。较佳地，沉积在该扩散阻障层(特别是该氧化层上)上的该磷硅酸盐玻璃的层厚度介于10nm至50nm之间。上下文中有关磷硅酸盐玻璃(或分别地，该氧化层)的各自层厚度的以上叙述一般而言应用于任何的第一以及第二掺杂材料，以及任何的扩散阻障层。
在一实施例中，其可提供为，该磷硅酸盐玻璃利用氧氯化磷(POCl)以及氧而被沉积在该太阳能电池基板的表面，或分别地，在该扩散阻障层(特别是该氧化层上)上。除了氧氯化磷以外，或取代氧氯化磷(POCl)，也可以使用POCl3(三氯氧磷)。
在一实施例中，该氧氯化磷(或分别地POCl3)的量可介于500sccm至1500sccm之间。
在另一实施例中，氧的量可介于150sccm至5000sccm之间。特别地表示，例如用于沉积该磷硅酸盐玻璃和/或形成该氧化层的氧的量可介于150sccm至5000sccm之间。
根据另一实施例，其可提供为，至少在导入该第一掺质、形成该扩散阻障层以及设置该第二掺质的步骤中的任一步骤中，设定温度介于780℃至860℃之间。较佳地，其可提供为，在该三个步骤的温度不同或相同。较佳地，其可提供为，温度在至少一步骤中变化，特别地在介于780℃至860℃之间的范围变化。
在另一实施例中，其可提供为，导入该第一掺质、形成该扩散阻障层以及设置该第二掺质的步骤中，至少其中之一的持续时间介于5分钟至20分钟之间。其可特别地提供为，各自步骤的各自持续时间相同或不同。
在另一实施例中，其可提供为，该太阳能电池基板为一半导体基板。该太阳能电池基板可例如为硅基板。该硅基板可例如以硼掺杂，且因此优势地为正传导，亦即p传导。该太阳能电池基板可特别地形成为晶圆。
具体实施方式
接下来，本发明将利用参考图式的较佳实施例而进行详细叙述，其中：
图1：描绘用于制造太阳能电池的射极的方法的流程图；
图2：显示一太阳能电池；
图3：描绘用于制造太阳能电池的射极的另一种方法的流程图；
图4～图9：每一图显示在用于制造太阳能电池的射极的方法中，在不同时间点时的太阳能电池的图解视图。
其中，各元件符号如下：
201太阳能电池
203射极
401太阳能电池基板
403已沉积磷层
501氧的添加
601已掺杂区域
603氧化层
701磷硅酸盐玻璃层
801连续激光光束
900孔隙
901第二掺质
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
实施例1
在接下来中，相同的参考符号用于相同的特征。
图1显示一种用于制造太阳能电池的射极的方法的流程图。
根据步骤101，第一掺质通过太阳能电池基板的表面而被导入太阳能电池中。
根据步骤103，第二掺质无法通过的扩散阻障层被沉积在经掺杂的太阳能电池基板的表面上。
根据步骤105，第二掺质被沉积在此扩散阻障层上。
由于第二掺质无法通过该扩散阻障层的事实，第二掺质将不会以不受控制的方式扩散通过该扩散阻障层且再进入该太阳能电池基板中，使得在将该第二掺质设置于该扩散阻障层上之后，可获得第二掺质明确定义的量而用于该太阳能电池基板的进一步处理步骤。这类的进一步处理步骤可包括例如形成接点。更进一步的加工步骤可特别包括激光加工步骤。
通过将该第一掺质导入该太阳能电池基板中，以有利的方式进行掺质，使得太阳能电池的射极在相对应的经掺杂区域中形成。用于射极的电接触的相对应接触电阻，然后可特别地利用该第二掺质而实现。因此本文所叙述的方法特别地包括二个阶段：在太阳能电池基板中形成第一已掺杂层，以及接着形成用于该射极的电接触的第二已掺杂层。
图2示描绘一太阳能电池201，其包括利用用于制造太阳能电池的射极的方法所制成的射极203。为了清晰显示，本文并未显示太阳能电池201的其他可能元件。特别地，为了清晰显示，也未显示用于该射极203的电性接触的接点。
图3显示用于制造太阳能电池的射极的另一方法的流程图。在此上下文中，该太阳能电池可包括例如硅晶圆，以作为太阳能电池基板。
根据步骤301，磷硅酸盐玻璃利用氧氯化磷(POCl)以及氧而被沉积在太阳能电池基板上。POCl的量较佳地可介于500sccm至1500sccm之间。氧的量较佳地可介于150sccm至800sccm之间。在步骤301期间所使用的温度可介于例如730℃至860℃之间。步骤301的持续期间较佳地可介于5至20分钟之间。
通过在太阳能电池基板的表面上沈积磷硅酸盐玻璃，磷可具优势地被导入该太阳能电池基板中而作为第一掺质。这特别地表示该太阳能电池基板受到磷的掺杂。磷硅酸盐玻璃层的层厚度较佳地是介于10nm至50nm之间。
根据步骤303(特别是在时间上可紧接于步骤301之后)，该已沉积的磷硅酸盐玻璃层以氧进行氧化，使得一扩散阻障层可具优势地以氧化层的形式形成。氧的量在此上下文可较佳地是介于1000sccm至5000sccm之间。在步骤303期间的温度可例如介于780℃至860℃之间。步骤303的持续时间可较佳地介于5至20分钟之间。氧化层较佳地以介于10nm至50nm之间的层厚度形成。通过利用氧而氧化该磷硅酸盐玻璃层，在该太阳能电池基板的表面上具优势地形成磷无法通过的扩散阻障层，作为第二掺质。
根据步骤305，利用氧氯化磷以及氧，磷硅酸盐玻璃被沉积在该已氧化的层(亦即氧化层，或分别地为该扩散阻障层)上。POCl的量可较佳地介于500sccm至1500sccm之间。氧的量可例如介于150sccm至800sccm之间。在步骤305期间的温度可例如介于780℃至860℃之间。步骤305的持续时间可例如介于5至20分钟之间。沉积的磷硅酸盐玻璃层的层厚度较佳地介于10nm至50nm之间。
再次通过在该氧化层上沉积磷硅酸盐玻璃，磷具优势地作为第二掺质而被设置在该扩散阻障层上，在此例子中为该氧化层上。
在本文未显示的实施例中，亦可提供地是，该扩散阻障层被打开，以将该第二掺质通过孔隙或多个孔隙而导入该太阳能电池基板中。藉此，用于该射极的电性接触的接触电阻(亦即，利用该太阳能电池的该第一掺质所掺杂的区域)具优势地形成。在该扩散阻障层中形成孔隙可较佳地在将该第二掺质(在此上下文中，例如，磷)设置于该扩散阻障层(在此上下中，特别是该已氧化的层)上后执行。尤其，该孔隙是利用该扩散阻障层的激光加工而形成。较佳地，该第二掺质(在此上下文中，例如，磷)是利用该激光而被导入该太阳能电池基板中，特别地表示该扩散阻障层(特别是具有第二掺质设置于其上的扩散阻障层)可利用激光脉冲和/或利用连续激光光束而充电，以将一孔隙导入该扩散阻障层和/或将该第二掺质导入该太阳能电池基板。
图4至图9每一图显示在用于制造太阳能电池的射极的方法中，在不同时间点时的太阳能电池基板的图解视图。
图4显示一太阳能电池基板401，在此上下文中作为一范例，其形成为一晶圆。举例而言，可以提供一硅晶圆。在该晶圆401上，一第一掺质被沉积作为一层403。该第一掺质可例如为磷。
根据图5，该已沉积磷层403利用氧而被驱动进入该晶圆401中。在此上下文中，氧的添加是在图5中利用具有参考符号501的数个箭头而图解描绘。
图6显示晶圆401，其表面下方的区域包括由该第一掺质掺杂的区域。此已掺杂区域在本文是以点的方式描绘，并以参考符号601标示。
由于根据图5该第一掺质利用氧而被驱动进入该晶圆401的事实，因此氧化层603在该第一掺质被驱动的同时也在该晶圆401的表面上形成。此氧化层603特别地无法被一第二掺质(在此上下文中，例如，磷)通过。
图7显示具有其氧化层603的该已掺杂晶圆401，其中，该第二掺质(例如，磷)被沉积在该氧化层603(层701)上。其例如可提供为，该氧化层603可通过添加氧而以POCl3充电，以在该氧化层上形成磷硅酸盐玻璃，使得磷硅酸盐玻璃具优势地被沉积在该氧化层603上。该已沉积的磷硅酸盐玻璃层701接着较佳地作为其他的加工步骤的磷来源，特别是作为用于激光程序的扩散源)在此上下文中，第二掺质的额外来源提供了一区域的形成，其可利用在该表面上掺质足够的浓度而形成关于该已掺杂区域601的良好接触电阻。再者，利用此程序，溶质磷具优势地被提供于该晶圆401的表面上，然而，其电性不活泼，因此仅会影响接点形成。
在范例的方式中，图8显示根据图7的该晶圆401如何利用激光而进一步加工。图8的激光射线特征为利用具有参考符号801的波浪状箭头。通过以激光脉冲(或分别地，以连续激光光束)而对第二掺质的层701(在此上下文中，例如磷硅酸盐玻璃层)进行充电，磷可优选地扩散进入该晶圆401中，或分别地，该磷可扩散通过该氧化层603，以电性接触该已掺杂区域601(亦即该射极)。
图9描绘以激光加工后的图8的晶圆401。该氧化层603在几个位置被打开。在本文中，这些孔隙特征为参考符号900。通过这些孔隙900，其亦可能利用激光脉冲(或分别地，该连续激光光束801)而将该第二掺质驱动进入该晶圆401中。该第二掺质(在此例子为磷)图示特征为参考符号901，源自于层701的第二掺质。由于利用第一以及第二掺质的掺杂，因此晶圆401于孔隙900下方的区域相较于此区域以外且仅以第一掺质掺杂的区域优选地包括增加浓度的掺质。因此，在这些在孔隙900下方双倍掺杂的区域中，提供射极的良好电性接触，或分别地足够好的接触电阻。
综上所述，本发明特别包括提供用于射极(特别是选择性射极)的二阶段扩散，制造方法的想法，使得扩散第一掺质(例如，磷)以及提供第二掺质(例如，磷)而用于形成良好接触电阻的步骤被提供为各自的步骤。藉此，在一方面，形成良好的接触电阻，其中太阳能电池同时包括良好的量子效率。在本文叙述的用于制造太阳能电池的射极的方法亦可较佳地用于标准扩散程序，特别是，用于一阶段的扩散程序。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种制造一太阳能电池的一射极的方法，包括下列步骤：
将第一掺质通过太阳能电池基板的表面而导入所述太阳能电池基板中；
所述太阳能电池基板的所述表面上形成第二掺质无法通过的扩散阻障层；以及
将所述第二掺质设置于所述扩散阻障层上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中孔隙在所述扩散阻障层中形成，用于将所述第二掺质通过所述孔隙而导入所述太阳能电池基板中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中形成所述扩散阻障层包括在所述太阳能电池基板上形成氧化层。
4.根据权利要求3所述的方法，其中导入所述第一掺质包括利用氧而驱动所述第一掺质进入所述太阳能电池基板。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在驱动进入程序期间，氧的量以每分钟标准立方公分为单位而增加。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述太阳能电池基板具有p掺杂，以及所述第一掺质以及所述第二掺质为n掺质。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述太阳能电池基板具有n掺杂，以及所述第一掺质以及所述第二掺质为p掺质。
8.根据权利要求6有关其指回权利要求4的范围所述的方法，其中，磷硅酸盐玻璃被沉积在所述太阳能电池基板的所述表面上，以导入磷作为所述第一掺质。
9.根据权利要求1至6以及8中任一项有关其指回权利要求6的所述的方法，其中，磷硅酸盐玻璃沉积在所述扩散阻障层上，以设置磷作为所述第二掺质。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述已沉积的磷硅酸盐玻璃和/或所述扩散阻障层的层厚度介于10nm至50nm之间。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中所述磷硅酸盐玻璃是利用氧氯化磷以及氧而进行沉积。
12.根据权利要求11所述的方法，其中氧氯化磷的量介于500sccm至1500sccm之间。
13.根据前述权利要求中任一项有关其指回权利要求4的范围所述的方法，其中，氧的量介于150sccm至5000sccm之间。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在导入所述第一掺质、形成所述扩散阻障层以及设置所述第二掺质的步骤中至少其中之一，设定的温度介于780℃至860℃之间。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中导入所述第一掺质、形成所述扩散阻障层以及设置所述第二掺质的步骤中其中之一的持续时间介于5分钟至20分钟之间。
16.一种利用前述权利要求中任一项所述的方法而制造的包含射极的太阳能电池。
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