CN103918088A - 利用细晶半导体吸收体的高效太阳能光伏电池及模块 - Google Patents

Abstract

本文描述了背接触太阳能电池背板的制作方法和结构，所述背板提供了太阳能电池衬底的加固和电互连,本文还描述了形成薄膜背接触太阳能电池的制作方法和结构。

Description

利用细晶半导体吸收体的高效太阳能光伏电池及模块

相关申请的交叉引用

本申请要求均在2011年8月9日提交的美国临时专利申请61/521,754和61/521,743的优先权，以上专利申请通过引用全文并入本文。

技术领域

概括地讲，本发明涉及光伏及半导体微电子领域。具体地，本发明涉及与高效背接触晶体硅光伏太阳能电池相关的方法、结构以及装置。

背景技术

如今，晶体硅（包括多晶体硅和单晶体硅）占据着光伏产业（PV）最大的市场份额，约为全球PV市场份额的85%。长久以来，向薄晶硅太阳能电池发展被看作是降低光伏发电成本（因为作为整个PV模块成本的一部分，在太阳能电池中应用的晶体硅片原材料成本相对较高）最具有潜力和高效的方法之一，然而，由于薄晶片极为脆弱，在晶体输送和电池处理中的机械损坏，以及由薄而脆弱的硅片导致的产量降低，使得更薄晶片的应用受到阻碍。其他问题包括，由于硅属于一种间接带隙半导体材料，而吸收较长如红色光子和红外光子等较长波长的光子（尤其是波长在约900nm到1150nm之间的光子）需要相对较长的光路长度，这常常远大于晶片厚度本身。进一步地，利用已知的设计以及生产技术，要在高机械成品率要求与光伏制造厂以节约成本的方式降低晶片损坏率并保持高成品率之间做出权衡通常是非常困难的。

至于衬底（半导体吸收体）厚度，对于现有晶体硅片太阳能电池来讲，即使将其现有厚度，即140um到200um的厚度范围，再轻微减少一点，都会在电池和模块生产过程中对机械成品率造成严重影响。这对于较大尺寸，如156mm x156mm和210mm x210mm大小的电池（相对于较小的125mm x125mm电池而言）来说，是一个很大的挑战。因此，旨在生产极薄的太阳能电池结构的可生产性解决方案，如带有厚度低于100，达到微米级以及亚微米级,常常必须利用特定的电池工艺，即在整个工艺流程中需要临时以及/或者永久主载体支撑该电池，或者利用自支撑、独立、带有创新结构的衬底的新型电池工艺。这种结构上的创新必须满足电池衬底可以在太阳能电池和模块高生产吞吐量的情况下，最大程度地避免损坏。后者的示例为由晶体硅薄膜构成的新颖3维蜂巢及金字塔结构。

在电池结构方面，背结/背接触单晶半导体（如单晶硅）太阳能电池对获取超高效率是有益的。这是很重要的，因为在前部没有了金属遮蔽相关的损失，同时在前部没有导致高蓝光响应的发射区。此外，同p型基区相比，利用n型基区使少数载流子具有更高的寿命，同时不会产生光致退化（LID）。此外，带有n型基区的背接触/背接电池可以利用已有的氮化硅前端钝化和减反射膜层，钝化层（或层堆叠）带有固定的正电荷,并包括可改进前端表面钝化的氮化硅，并通过场辅助钝化降低前端表面重组速率（FSRV）。进一步地，背部金属可以制作地更厚并且具有更高的区域覆盖率（如高于90%），以确保低串联电阻（或者很高的金属互连电导率），并不需要担心前接触电池通常需要考虑的对遮蔽的折衷。背接触/背接电池在与极薄（如太阳能）衬底结合方面是尤其有利的，至少由于两个明显的理由。首先，高效背接触/背结电池严格地要求少数载流子扩散长度（Leff）至少为衬底厚度（或者有效晶体半导体吸收层）的5X（至少约5倍）。极薄（如晶体半导体厚度小于80微米，优选地小于50微米）太阳能电池衬底，在不需要很高的大块衬底的使用寿命和非常高的材料质量的情况下，可以满足需要，因此，可以在实际中在去除最严格的衬底质量要求的情况下，以较低的原始材料完成。这间接提供了进一步的成本优势：除变得更薄外，其材料质量要求也可以放松。第二个原因涉及到可实现背接触/背结电池生产的工艺流程（在下文中会进一步讨论）。由于背接触电池结构和相关工艺流程满足高温处理工序（即所以电池处理步骤的处理温度均在400℃到～1150℃之间）均在电池一侧执行，当载流子通过另一侧时，对薄衬底的要求就大大降低了。因此，极薄衬底（如晶体半导体厚度小于约80微米，优选地，小于50微米）的使用与背接触/背结结构的结合为理想的太阳能电池组合。

之前，人们也努力在太阳能PV R&D中使用如玻璃等载体作为薄衬底；然而这对这些载体有着非常严格的限制，包括在采用纳钙玻璃情况下（或者其他大部份非硅异物）相对低的最高处理温度，其处理温度限制为远低于约400℃，这可能会影响到太阳能电池的效率。也有人努力制作小面积（如电池面积远小于10cm²）同时不会产生严重破损问题的薄电池（但是它们仍然受限于热处理，包括处理温度要远低于约400℃的限制）；然而为了高成本效益生产的商业可行性，通常需要大的电池面积（面积通常要远大于100cm²）。

发明内容

因此，需要一种关于背接触太阳能电池的制作方法和设计。根据本发明的主题，本文公开了制作背接触电池的方法、结构以及装置。这些创新充分地减少或者消除了先前开发背接触太阳能电池涉及的缺陷和问题。

根据公开的主题，一方面描述了背接触太阳能电池的背板的制作方法和结构，该背板提供了太阳能电池衬底加固和电互连。在一个实施例中，背接触背结电池包括具有光捕获前部表面、掺杂基极区、以及与掺杂基极区极性相对的掺杂背部发射极区的衬底。金属化层图案位于太阳能电池的背部，并设有永久加固筋为电池提供支持。

公开主题的这些以及其他优势，以及附加的新颖特征，均会在本文中得到明确描述。本发明内容部分并非是公开主题的完整描述，而是一些主题功能的简短描述。通过查阅以下附图和详细说明，本发明所提供的其他系统、方法、特征和优势对本领域技术人员是显而易见的。此说明书所包括的附加系统、方法、特征和优势都应落入权利要求的保护范围之内。

附图说明

根据下文的详细描述并结合附图，本发明主题的特征、特性以及优势会将会变得更加明显，其中类似的附图标记表示类似的特征，并且其中：

图1为描述太阳能电池处理载体组合的示意图；

图2为背接触太阳能电池实施例的截面图；

图3为描述非原位发射区工艺流实施例的示意图；

图4到图8所示为利用外延衬底的背接触太阳能电池的生产工艺流；

图9A到9L为背接触太阳能电池处理步骤之后的截面图；

图10到图21所示为利用外延衬底生产背接触太阳能电池的工艺流；

图22到图35所示为利用解理衬底（cleaved substrate）生产背接触太阳能电池的工艺流；

图36到图45为利用晶圆（bulk wafer）生产背接触太阳能电池的工艺流；

图46为背接触太阳能电池选择性发射区的生产工艺流；

图47为图46流程中生成电池的截面图；

图48为背接触太阳能电池生产工艺流；

图49为图48流程中生成的电池的截面图；

图50为背接触太阳能电池的生产工艺流；

图51为带有逆向抗蚀性侧壁的结构的截面图；

图52到图57为在多个不同工艺步骤之后的太阳能电池背板实施例的俯视图；

图58和图59为背接触太阳能异质结电池的生产工艺流；

图60为带有异质结结构的太阳能电池的截面图；

图61A到图61C所示为利用外延衬底生产背接触太阳能电池的工艺流；

图62A到图62G为背板处理步骤之后背接触太阳能电池的俯视图与截面图；

图63A到图63D为在某些处理步骤之后的Pluto结构截面图；

图64A到图64F显示了四层背板Oasis结构的多个方面，以及截面图、俯视图和工艺流程；

图65A到图65D为多个不同的电池背板金属指状物设计的俯视图；

图66为背板实施例的俯视图；

图67所示为Oasis结构的截面图；

图68A到图68C为混合结构的截面图；

图69和图70为浸入式接触胶接结构实施例的截面图；

图71为背接触太阳能电池的生产工艺流；

图72A所示为Pluto背板结构的工艺流程；

图72B所示为Oasis背板结构的工艺流程；

图73A到图73J所示为背接触太阳能电池工艺流Pluto实施例的制作步骤中电池的截面图；

图74A到图74D所示为背接触太阳能电池工艺流Oasis实施例的制作步骤中电池的俯视图（图74A）和截面图；

图75所示为利用预钻孔电介质板的Oasis结构两步层压的截面图；

图76所示为利用预钻孔电介质板的Oasis结构单步层压的截面图；以及

图77A到77D为背接触太阳能电池形成期间Pluto混合结构的截面图。

具体实施方式

以下描述并不作为对本发明的限制，而是作为公开本发明一般原理的描述。本发明的保护范围应由权利要求书确定。本文公开的示例性实施例在附图中得到描述，在多幅图中，类似的数字代表类似以及相应的部分。

并且，虽然本发明通过引用特定实施例得到描述，如引用晶体硅及其他制作材料，但是本领域技术人员可以将本文所述的原理，应用到其他材料、技术领域、以及/或者实施例中，而不需要通过大量的实验验证。

本文公开的主题提供了多种高效背结/背接触太阳能电池的结构和生产方法，此类太阳能电池具体使用了薄晶半导体吸收体，如带有电池吸收体层（或衬底）的单晶半导体，优选地，其厚度范围从不到1微米(1um)到约100微米(100um),特别地，厚度范围从约1微米（1um)到约50微米（um）。此处提供的电池衬底和生产方法还可应用于更厚的晶体半导体衬底或吸收体，厚度范围可从100um到约200um(还可包括更传统的CZ或者FZ晶片厚度范围)。晶体太阳能电池衬底可以通过化学气相沉积（CVD）方法形成，该方法包括外延生长（如常压外延），还可以利用其他晶体硅材料形成技术（包括但不局限于所谓的无切口切片或利用质子注入的剥离方法、金属应力引起的剥离，或者激光）。由于涉及到生产极薄晶体半导体太阳能电池衬底的各个方面，关于生产方法的多个实施例可以扩展到其他类型的材料和基于晶片的方法，包括无切口解理方法，如植入辅助晶片解理方法。此处提出的多个电池实施例的核心优势包括半导体（如硅）材料消耗实质性的降低、非常低的生产成本、高电池效率、以及相对较高的能量产出，进而带来的太阳能光伏模块性能的提高。特别地，这源于本发明独特的电池设计结构和生产方法的结合，使得在生产背结/背接触太阳能电池过程中薄晶体半导体层得以应用，在薄晶体半导体衬底上产生非常高的转换效率，从而降低了成本。尽管多种晶体半导体材料（如硅、砷化镓、锗等）可应用于多个公开实施例，此处还提供了优选的单晶硅实施例（同样适用于其他单晶半导体，包括砷化镓、锗、氮化镓等）。

本发明公开的主题提供了创新，尤其是涉及带有背结/背接触结构的极薄晶体太阳能电池（厚度从约1微米至150微米，优选的电池吸收体的厚度范围从约1微米到约50微米）的创新。首先，提供了非常薄的背接触/背结晶体硅电池结构（厚度范围为1微米到150微米）。第二，提供了背接触/背结晶体硅电池结构的生产方法。第三，提供了当衬底通过生产线加工时以及当其在现场应用时支撑薄衬底的方法（利用载体）。这三点的各种结合构成了种种结构、工艺流程、以及薄电池支撑载体组。图1为多个薄膜载体组合的图形化流程图，包括本文公开的临时薄膜载体1以及永久薄膜载体2。图1显示了两类载体，该两类载体的多种变换结合就构成了本文公开的生产极薄背接触/背结晶体半导体太阳能电池的创新结构和方法以及在文中公开的特定实施例。该两类载体分别为第一载体和第二载体。一旦建立了第一载体和第二载体，本文还将提供不同的电池制作工艺流程以供选择，包括图3所示。需要注意的是，可以利用大量的载体1和载体2的组合，对任何工艺流程进行配对。

利用这些独特的组合得到的最终结构即为背接触太阳能电池。非常重要的一点是，尽管本发明公开了很多组独特的结构、工艺流程、以及薄电池支撑载体，但是需要理解一点，文中并没有对每一组可能的工艺流程进行明确描述，这些未明确描述内容可以根据本文公开的电池设计与工艺流程结构推断出。本文还对多个工艺流程以及变换实施例进行了详细描述，本领域技术人员可以对各个公开的特征进行组合。

本文还公开了多个用于支撑薄半导体（如薄单晶体硅）电池的主载体的方法及结构。本文首先阐述涉及在生产过程中传输和支撑薄膜硅衬底（下文用TFSS表示）并永久性地加固衬底的内容——如图1中薄膜载体1和薄膜载体2所示。

高成品率是薄硅太阳能技术具有商业可行性的先决条件。为了维持高成品率以及商业可行性，在电池传输和处理的整个过程中对本文讨论的极薄太阳能电池（厚度从约1微米至150微米，优选地，电池吸收体厚度从约5微米至约60微米）充分并持续地支撑。这意味着，薄电池绝不会脱离临时或永久支撑附属装置（亦可称为衬底载体）处理或传送。如果将这些薄半导体电池配置在光伏模块中，用于安装以及现场操作，为了保持机械弹性、可靠性、以及组件层压/封装、现场安装及现场操作时的高产出，该薄半导体电池也需要永久性地支撑（或加固）。由于要穿过和处理太阳能电池的两面（以实现电池的背面和向阳面），一般TFSS（用来在传输、处理和最终模块封装时一直支撑薄半导体衬底）需要两个载体：分别用于处理太阳能电池的一面。该载体必须符合几个重要的标准：第一，它们必须是经济有效的（即每个电池的成本很低或者每峰瓦的成本很低）。摊余成本的总和应该小于薄电池中节约的硅成本（相对于常规的基于晶片的太阳能电池）。第二，至少一个载体可以在生产高效太阳能电池时，承受较高温度的工艺（尤其是温度范围在接近300℃到高达1150℃）处理，而不会产生由于热膨胀系数（CTE）失配以及/或者不良杂质掺入电池而导致的问题。另外，如果只有一个载体可以支持高温电池处理（即，利用CVD外延高温处理形成电池衬底本身，同时，根据需要完成电池背部设备结构），该工艺流程应满足，所有必需高温处理步骤均在该耐高温载体上进行（可作为临时可重复使用载体）。如前所述，这些特定标准对背接触/背结电池是非常有益的，因此，的确可以为背接触、背结薄电池带来高效率。第三，至少一个载体优选地可承受生产太阳能电池过程中需要的湿法工艺，以及最后的电池金属化。重要的湿法处理步骤例子包括利用稀释或加热过的碱性（包括KOH以及/或者NaOH,以及/或者TMAH）溶液对硅前表面进行随机的金字塔形绒面蚀刻。第四，一旦第一面（优选地，为背接触/背结电池处理的背阴面）部分或全部处理后，载体（作为临时可重复使用的载体）应该满足使薄电池（薄膜半导体衬底：TFSS）可以根据需要在高产量情况下容易地脱离或即时从载体处移离开，TFSS层在上移脱离处理（连接首先处理的一面，优选地，为背接触电池的电池背部）后，被传送到另一载体上，用来处理第二面。随后，在第一面（优选地为电池背面）仅经过部分处理的情况下，余下的处理步骤（例如，完成最后的电池金属化）可以通过下文详述的各个实施例完成。优选地，在本发明实施例中，耐高温临时载体以及高温处理步骤要先于永久载体以及湿法工艺和最终电池金属化步骤。再者，从利用CVD外延形成薄硅衬底开始，直到永久载体预上移连接到TFSS层，在临时载体上TFSS执行的所有处理步骤优选为干处理步骤（除了利用CVD处延形成TFSS之前的加湿多孔硅处理步骤，在临时载体上没有应用其他湿法工艺）。进一步地，优选地，电池触点金属镀层在电池触点形成之后执行，并在永久载体连接以及TFSS层上移脱离临时可重复使用载体或模板之前执行。

TFSS支撑载体#1（即可重复使用的模板）。为了组合带有背接触/背结结构的TFSS，本文为第一载体提供了两种选择，下文称载体1。这些选择在图1所示载体1下面。在其他的文件中，背接触/背结电池的向阳面也可以替换称为电池的“前部”，而非向阳面可以替换称为“背部”。

1.公开的载体1的第一个选择是一个相对较厚的（优选地，厚度范围为约0.02mm到2mm）半导体（如，优选为用于高效单晶硅太阳能电池的单晶硅）晶片（晶片面积范围从150cm²到超过2000cm²），它还可以作为可重复使用的模板（因此在可在多次模板使用循环中均摊成本）。首先，利用外延半导体（外延硅）在可重复使用晶体半导体模板上方生长，生产出电池面积理想的大面积薄太阳能电池衬底，如，尺寸为156mm x156mm的正方形电池（面积可扩展到至少210mm x210mm，或者更大的尺寸，直到300mm x300mm和450mm x450mm），然后将该衬底移离位置。该可重复使用模板可以是大体上平面的，或者在不同的实施例中，具有预结构化的3维预设图案。本文仅讨论大体上呈平面的模板，然而在多个实施例中，可以应用到带有随意结构或图案的常规3D特征的预设结构模板中。它可以被重复使用多次（优选的，至少数十次），供epi（外延硅）生长，这可以通过重复循环使用分摊成本。当重复使用周期结束后，可以利用CZ晶体生长和晶片切片将可重复使用模板循环再造，产出新的模板。TFSS通过牺牲脱模层脱模以实现重复使用模板，在优选实施例中，该脱模层为多孔硅层，优选地，具有至少两种不同的孔隙率（高孔隙率的掩埋脱模层以及低孔隙率的籽晶层）或者一个梯度变化的孔隙率，既然是可重复使用模板，则其优选地为一相对较厚（优选厚度范围为约0.2mm至2mm）硅片，它可以承受相对高的处理温度（如约1150℃或更高温度），而不会使随后的TFSS出现任何热膨胀系数失配问题，也不会出现杂质污染问题，可以满足上述强调的载体1的关键标准。该模板可以为多种尺寸，如156mm、165mm、200mm、300mm或450mm（或任何直径或尺寸大小在约100mm到几百毫米之间，至少达到450mm），形状为如圆形、正方形或多边形，厚度满足可承受整个或部分太阳能电池工艺而不会产生裂缝或裂口，模板厚度约为至少200um(厚约2mm或者更厚)。载体1的第二个标准，相关成本效益是通过多次TFSS制作循环（如果必要或者期望，也可以通过使用未抛光模板），重复使用以及均摊模板成本来实现的。最后，本载体还可以满足上文述及的，在具有高度可重复性及一致性的情况下有利于TFSS高产量地脱模的载体标准。这是通过前述TFSS外延生长及模板与TFSS间多孔硅层的形成（作为外延籽晶层以及后面的脱模层）实现的，优选的，用一种由HE和IPA（或者HE及乙酸，或HE与其他合适物质混合）组成的液体，使用一种湿电化学蚀刻工艺实现。多孔硅层的孔隙度得以满足，并在在深度上受到空间调整（通过使用低孔隙率上层和高孔隙率掩埋下层）以实现以下双重目的，i）在外延过程中，保证模板上传输结晶的保真度，并且ii）提供很高的脱模产量，并可从模板上即时脱模。可以通过如机械脱模（MR）或在液体中超声处理机械脱模（SMR）或者其他合适的方法等工艺实现电池脱模,在TFSS层连接或者层压在永久载体上后，导致TFSS层的上升脱离。

2.第二个公开的载体1的选择可以是一个可重复利用的厚晶片，或铸块。可以利用高注入能量实现TFSS的剥离，如MeV(兆电子伏)质子（氢离子）注入，并从宿主晶片或铸块中分离薄切片。

当对主载体上的多孔硅/epi技术与厚晶片/铸块及注入引起分离技术进行对比时，一些权衡取舍就可以确定了。带有注入技术的晶片/铸块具有不需要多孔硅、外延生长以及附带的反应器（尽管，它依赖于多晶硅进给和铸块生长）的优势。在另一方面，操作注入设备需要非常昂贵的MeV质子注入资本设备，并且能耗很高。硅的质量很大程度上依赖铸块的成本，并且潜在地，也允许湿法工艺。缺点就是，由于为消除不必要的过量的高质子注入量，铸块会有<111>朝向，因此晶片会依赖更加昂贵的、会产生破坏的干法制绒（texturing）工艺，而非标准的湿法制绒。而多孔硅/epi组合的优势在于，它适合标准碱性湿法制绒工艺，并且为了利于满足高效率要求，可以可对衬底掺杂作任何的调整/分级。并且，利用多孔硅/epi生产方法可能会产出极薄硅电池衬底（薄到约1微米），并且在外延生长过程中，可以启动和调节掺杂分布（而质子注入产出的薄硅层不可能做到这一点）。

TFSS支撑载体#2背板。第二载体，在背接触/背结电池这种特定情况下，优选地，应该满足几个标准。一个明显的标准是，它必须在余下的处理步骤中可以支撑TFSS。第二，当一面（前部）正在处理时，应该保护连接的另一面（在此特定结构下，为背部）之前的工艺，这就需要第二载体在处理前部时，优选地，可以相对免受湿化学处理的影响，或者对湿化学处理有抵抗力（特别地并且重要地，湿化学工艺用于对TFSS向阳面进行清洗和纹理化）。第三，它的主要部分可以有高导金属镀层（优选的，由铝和/或铜构成），也可以没有。在具有金属化层的情况下，除作为载体外（优选地，非常低成本的永久连接载体），背板还提供可使电池以低电阻与金属无缝接触的金属化层。最后，尽管不需要做优先考虑，但它应该具备热处理能力，以足够实现良好的前部钝化处理（因此，优选地，温度至少180℃，进一步优选地，可至少达到250℃或300℃），同时不会在TFSS上出现因任何硅CTE失配以及载体材料无梯度变化导致的裂缝。连接太阳能电池的第二载体，在下文中被描述为太阳能电池的“背板”。

本文公开了多个背板实施例，并在图1薄膜载体标题下进行了概述。需要重点注意的是，图1中所述多个载体2中的任何一个均可与上述两种载体1中的任一个结合，即，任何一个载体2实施例可以与任何一个可重复使用模板/epi/多孔硅或者铸块（或厚晶片）/注入选择结合使用。

载体2（或背板）可以分为两大类（图1）：第一类，“载体1上的完全背部处理”，即在载体1上，在连接侧（背部）完成所有需要的工艺之后，再连接载体2。对于一个背触/背结电池来说，这意味着要完成所有非向阳面（背部）的处理步骤，包括图形化掺杂剂扩散、触点开口、以及完全的背部接触金属化层。除非在某些情况下需要电连通到最终的电池金属化层，在背部不再需要其他处理。第二类，“载体1上的部分背部处理”，即在载体1上，在背部完成部分的工艺之后，连接载体2。虽然本文重点描述后一类部分完成工艺，并且会讨论该类别的几个子范例，但是要清楚的一点是，相应的变换都同样适用于第一类别的全部完成工艺，均在本发明保护范围之内。

选择在非向阳面（即电池背部）部分处理范例的原因之一在于可确保，如果有害物质（包括终生降解材料），如铜，为背部处理的一部分，不会污染到还要重复使用承载其他TFSS的载体1（因此，可避免生产线上的金属交叉污染）。这避免了在生产线上的交叉污染，以及由此导致的效能降低（因此，可以高产地重复使用模板，同时避免了电池交叉污染的风险）。因此，非向阳面上的部分处理的思想是引入潜在终生降解材料，并在TFSS剥离并从载体1处脱模后进行处理（如高导率铜镀层金属化），因此，消除了交叉污染的风险。

图1所示为部分处理范例内背板的三个子类别。在第一种情况下，其被看作是前表面加固，“FSR”，该TFSS利用连接部分处理背部的临时载体从模板脱模。随后，前部电池处理，如纹理化和钝化均由支撑TFSS的临时背部载体实现。选择临时载体的目的是TFSS脱模的方便性，并且可利用到已知的方法，如电力（如移动静电卡盘，MESC）、移动真空吸盘、MOVAC或者遇热或紫外曝光就会脱模的临时粘着剂。剩余的背部步骤（如，铜金属化）通过将TFSS从临时背部支撑传送到光学透明的永久前表面加固体上（如，低成本EVA密封剂/玻璃组合），从而将背部留给了后面的流程（如剩余的金属化步骤）。前部加固的一个特殊的要求是，除通常由模块级包装引起的降级外，它不能降低光线的传输及耦合。因此，优选为基于EVA/玻璃的加固体等，虽然，其他的材料也可行（如由ETEE制成的带有透明的前含氟聚合物薄板）。

第二子类别和第三子类别，部分背部处理的背板“无金属化的背板”以及“金属化的背板”，的特征在于，背板为永久性的（相对于前述的FSR而言）。两类别的不同点在于，“无金属化的背板”结构中不带有集成或嵌入的厚金属镀层；然而，在前部（向阳面）处理结束后，会对后端进行金属镀层。然而，“金属化的背板”有一个厚的整合在背板上的第二级金属化层（如图案化的金属箔）。背板上的厚金属化层与TFSS上的薄金属化层相连，形成第二层互连器，还可含有汇流条。厚高电导金属化层（优选地，由铝或/和铜构成）可减少背结电池的电阻。

在此公开了背板“无金属化的背板”子类别的三个特定实施例。重要的是，不应该将这三个实施例作为此类范例的限制。第一个例子称为后表面加固，或者“BSR”。在这一工艺流程中，利用一永久性背部加固物从模板（第一载体）上脱模。在BSR的支持下前部完成处理后，永久性背部加固物仅部分覆盖背部，通过开放区域能对背部进行处理。一个结构示例为由网格图案构成的背板，背板在网格间设有足够大的开放区域，在非向阳的后部上提供了通向背部的通道，用以进行最后几个处理步骤。

永久性“无金属化的背板”的第二个实施例明称根据首子母缩写为“PLUTO”。在本工艺流程中，当TFSS连接到第一载体时，一个简单而廉价的背板材料（如，一个热膨胀系数较低预浸材料，由树脂和纤维混合构成）会附加到TFSS上。背板连接可以通过直接胶接/层压（如果材料本身具有粘着剂），或者使用中间层粘着层，如非传导性的粘着剂（DA），该粘着剂可利用如丝网印刷等方式进行印刷（或者利用喷雾涂料器或滚筒式涂装机）。预浸总成/材料的选择应该满足以下标准：

a.脱模TFSS/预浸总成应该具有相对应力并无裂缝的，几乎没有弯曲。

b.当处理随后的处理步骤，如前部制绒（如，使用热KOH）以及PECVD钝化过程时，背板应该保持无裂缝性质，并且不能对TFSS造成应力裂缝。

c.背板需要对前部如制绒和绒面制作后的清洗等处理（以及任何可能的预制绒硅蚀刻）用到的化学品有相对的免疫力。

利用PLUTO背板处理完所有前部以后，需要钻出出入孔（几百到几千个孔），优选地，利用高效能的激光钻孔器，通过背板（如一预浸材料），剩余的电池金属化就完成了，优选地，通过电镀或者利用图案化的导电子浆料的丝网印刷与预设图案金属箔层（由铝和/铜构成）附着的结合。这些孔为下方的电池上图案化金属提供了连接通道，该图案化金属是在TFSS位于模板时形成的（在后续讨论的工艺流程中会述及具体示例）。可通过大量的激光以及机械方法完成钻孔，在一特定示例中，可以通过利用一快速吞吐的CO2激光完成。对钻孔技术的要求包括快速的产出，对TFSS以及TFSS下方的金属无损伤，清洗激光开口触点以提供至TFSS下方金属的低电阻连接的可靠方法（如果必要），以及孔与下方金属的合适对齐。在激光钻孔之后，剩下的金属化（包括第二级金属）可以通过多种方法完成，包括镀层（包括非电镀的以及/或者电镀的），厚金属直接写入技术，如火焰喷涂，将金属化的廉价电路板附加到背板，在图案化导通子浆料的丝网印刷之后连接金属箔指状物，或者以如单片式模块装配（MMA）的方式，将金属化层作为模块组件的一部分。一个小范围修改的工艺包括，在一个实施例中，预浸材在连接/层压到TFSS之前已含有钻孔（以消除激光钻孔导致的TFSS损坏的风险），并且受另一个易移除的廉价薄材料层或薄板保护（如薄的聚脂薄膜薄片或者其他合适材料)。在此实施例中，该可移除保护板优选地，在完成向阳面电池处理后（包括湿法制绒及PECVD钝化处理），并且在完成最后的电池金属化之前完成（或早于MMA实例中的模块装配）。

图1所示的永久“无金属化的背板”的第三个实施例“铜拴塞”只是对前述的所谓PLUTO实施例作出少许修改。尽管名字中带有金属名，但不能将本方法中电导材料仅限于铜。在这种情况下，较于PLUTO，此背板还具有一层额外的衬背。例如，此背板由玻璃或其他更坚硬的底板材料（如受过阳极化处理的Al），及易弯曲的连接物质组成，如密封剂PV-FS Z68（来自DNP太阳能），简称Z68，或者乙烯醋酸乙烯酯（EVA）。底板上设有预钻孔，但是下层的连接物质可作为密封剂，保护TFSS金属在前部处理时（如当前部湿法碱性制绒时）免受化学浸蚀。在制绒和钝化处理之后，通过底板上的预钻孔打开密封材料（例如，纳钙玻璃，SLG）。这可以利用多种方法进行，如激光钻孔或机械冲压。一旦这些孔被打开，就会堆积连续的籽晶金属层，直接写入方法，如金属油墨/浆料印刷（利用模板印刷机、丝网印刷机、喷绘机、或者气溶胶喷射印刷），或PVD，或无电镀在其中得以应用。此金属然后通过镀层加厚，并且在背板顶部在p型和n型扩散接触金属之间隔离。这里可以应用多种已知的镀层和隔离工艺，包括，例如先丝网印刷防染剂，然后进行毯覆金属镀敷，再回蚀防染剂并利用镀层金属作为蚀刻下层薄籽晶金属层的掩膜。或者，在我们的实施例中，替代并优选地，通过在背板上直接写入形成图案化电导浆料，如带有合适浆料的丝网印刷（如，包含铜、镍或其他合适导体）。然后，通过在图案化镀层籽晶上进行直接镀层（如，镀铜）完成最后的金属化处理（因此，不再需要牺牲性抗蚀剂及抗蚀带及籽晶回蚀处理）。

另一个实施例利用单侧或者前部干法制绒过程，因此不再需要保护部分处理的背部，并且所有的接入点都可在附加到背板或处理前部之前预先打开（利用激光钻孔或者机械钻孔或者冲压）。

如图1所示，部分背部处理的背板子类别“金属化的背板”，特征在于背板是永久的并且具有整合的金属化层。图1公开了“金属化的背板”的三个实施例：缩写为OASIS、基于SLG（纳钙玻璃）以及“在非衬底面上的金属化”（背向TFSS的金属化背板）。在OASIS和基于SLG的两个实施例中，当背板整合的金属与TFSS层压/胶接时，它面向TFSS，而在第三个实施例“在非衬底面上的金属化”中，背板金属镀层背对TFSS。

在OASIS背板实施例中，有多个元件。首先，它由金属后板构成，同时可以作为，也可以不作为金属化层。在特定实施例中，该金属化层利用汇流条构图为叉指式指状物，例如，由Al箔或可焊镍构成。该Al箔可以用镍或锡（或锡焊接合金）预包裹或预镀层，以提供更好的传导粘着力，通过其可以将TFSS互连器的第二级连接到第一级。通过合适的防护层，如Z68、EVA、预浸料或其他合适的聚合/塑料盖板，可以防止背板顶部受到化学浸蚀。这些层最终会被打开，并从顶部为测试和模块连接提供通道。当将图案化金属层压到EVA或Z68之类的物质上时，必须利用附着材料流实现大体上的平面化，以使得最终的组件自上而下基本为平面。在该组件的平面底部，Al箔金属与下层的TFSS金属利用选择性导电柱或者通过具有用于容纳电导性导通孔的间隙的介质层中的导通孔相连。在优选的实施例中，导通孔（下文中称为可导环氧树脂或CE）以及介电材料（下文中称为介电环氧树脂或DE）在TFSS或背板上丝网印刷而成。对CE材料的要求包括成本效益、高导电性，在优选的实施例中，其为可丝网印刷的，并与上层的背板金属及下层的TFSS金属以较低的电阻相连。对DE材料的要求包括成本成本效益，其为非电导电介质，在优选的实施例中，为可丝网印刷的，它可与上层的背板材料（金属以及EVA或Z68电介质密封材料）及下层由TFSS金属和电介质构成的TFSS材料很好的粘着。例如，OASIS背板会根据下列不同类别的选择作出大量的变换：

a.背板的后板材料，如包括铝箔、涂有锡或玻璃的Al箔（不同种类的玻璃，包括纳钙玻璃）或者其他聚合材料。要求该后板材料满足背板支撑TFSS的硬度和刚度要求。还有，在后续的热处理中，满足不会由于热膨胀系数失配而导致TFSS出现裂缝。

b.图案化金属化材料，如包括涂有其他金属的Al箔，有利于其可与电性导通孔以很低的接触电阻相连。在另一示例中，可以为预涂覆Al箔。在一个实施例中，金属化材料与后板材料相同，或者金属化材料与后板材料利用粘着剂连接在一起。金属化材料的厚度应根据电阻要求而定，如果它与后板相同，则还要根据硬度要求而定。

c.金属化层的图案化设计：选择主要包括用到的叉指式指状物数量与宽度。所使用的指状物的最大宽度以及最小数量由TFSS导电柱之间的金属丝的最大可容忍电阻（不考虑填充因素的影响）决定。第二个属于图案设计的考虑为金属箔是否具有附加功能。例如，可以设计为局部具有类似弹簧的功能，这可以通过，如使其在每个指状物内物理分离，或者将其局部切割成蛇形图案；然而，还有多种其他可能的设计。类似弹簧的功能目的是使金属箔可以自由地延伸和收缩，以使其不会由于热膨胀系数失配而使CE或者TFSS断裂。

d.电介质以及导电连接材料的选择：选择这些材料的标准在上文中已经讨论。

e.CE及DE材料的沉积方法，在优选的实施例中，这些材料被丝网印刷。此印刷可以是在TFSS上，也可以在背板上。

f.正交设计还是平行设计:背板金属化层（第二级金属或M2）与电池上TFSS金属化层（第一级金属或M1）是平行的还是正交的，要经过很多考虑后确定。正交背板（M2指状物正交、横切或垂直于M1）的一个优点在于，背板上的线宽（或者M2指状物宽度）可以是不受限制的，特别地，远宽于M1指状物。这有利于使金属镀层更加粗糙，并且与M1指状物相比，没有那么严格的对齐要求。然后，需要警惕的是，要确保正交线不要太短。因此，电介质材料必须具有良好的被覆。平行设计将背板金属（M2）节距（pitch）和尺寸限制为与电池上TFSS金属（M1）的设计相同。此电池设计一般是非常严格的，并且要根据多个设备考虑确定，包括降低基板电阻、减少电阴影等。

g.箔汇流条连接模块的接入方案：例如，可以通过通孔穿过保护层，或者是缠绕环绕Al箔的包装材料至背板顶层，在前部处理期间受到如层压聚合物的保护并在工艺最后阶段允许接触到箔。

图2为基于SLG的背接触太阳能电池实施例的截面图。本文所公开的纳钙玻璃或者基于SLG的实施例属于所谓OASIS背板的子范畴，其中后板材料为纳钙玻璃板，如图2所示。利用Z68（或者其他合适的密封材料）材料将其与涂有锡（或涂有焊锡）的Al箔金属化层相连。此Al箔包裹玻璃使汇流条位于玻璃后板的顶部，并在该侧上用防护Z69密封。“在非衬底面金属化”背接触太阳能电池实施例中，背板的整合金属化层背对TFSS。

在特定的示例中，这些背板可纳入到形成背接触太阳能电池的工艺流中，这在以下的生产方法中有所描述。

基于TFSS的背结/背接触太阳能电池基本结构和方法

上述关于第一载体和第二（背板）载体相关的讨论，是为了确保TFSS背结/背接触太阳能电池的高处理/生产量。下面部分将对利用这些载体的整个基于TFSS的太阳能电池的生产方法和工艺流进行介绍。某些情况下，当描述工艺时，背板可能会被概括化。概括化的背板可以被上文所讨论的多个供选择的背板替代。此外，背板与具体工艺流的结合可连同基于模板/多孔硅（PS）的载体1或者基于铸块（或厚晶片）/注入的载体2使用。与这两种情况相关的具体工艺流将会在下文显示。图1所示为载体1和载体2的工艺流选择及其关系；但是，需要再次注意的是，图1所示的工艺流及以下工艺流均为描述性示例，而不能作为对本发明的限制。再者，这里示例性的工艺流实施例应被理解为可以在多种背板中选择，同样可在两种载体中选择。需要注意的一个例外是，在基于原位发射区的工艺流中，不选择使用铸块（或厚晶片）/注入载体。

非原位发射区vs原位发射区。图1所述的工艺流可以进一步分成两大类工艺流：非原位发射区，即其中发射区并非作为外延生长工艺整体中的一部分形成的，而是在利用如常压化学气相沉淀（APCVD）在外延生长生产完TFSS之后制成的。而原位发射区适合于载体1模板/多孔硅选择，并且作为TFSS外延硅生长的一部分生长（因此，消除了后续形成发射区的必要）。本文着重描述非原位发射区的实施例，然而，对于本领域技术人员来讲，在一些情况下，也可以应用原位发射区工艺流。至于前述非原位及原位发射区，应该注意下述考虑。

1.非原位掺硼p+发射区在原位含磷n-外延衬底利用外延生长之后形成。优选地，图案化非原位发射区是利用APCVD BSG(玻璃高掺杂硼)以及BSG激光烧蚀组合形成，随后再进行发射区的渗入（drive-in）。

2.非原位发射区消除了在大批量生产太阳能电池过程中自动掺杂的风险，这种风险会在原位发射区生产中发生。

3.非原位发射区也消除以隔离基区和发射区（或形成图案化发射区及基极区）的皮秒脉冲激光硅烧蚀的需要。

工艺流程共有的基本结构和生产方法属性。下文将详述一类最终背结/背接触太阳能电池结构和生产方法的特例。注意，本发明结构与方法并不局限于所述特例。本领域的技术人员利用上述一般载体方法可以推导出更宽的示例范围。对于此处详述的被认为是一般属性的特定结构和方法，包括：

1.在公开的工艺实施例中，共同的结构属性：

a.约25um(微米）到50um的epi厚度。更普遍地，可以从5um到约100um的传统厚度。

b.含磷n型基区掺杂。一般而言，可以采用其他n型掺杂物质（如砷、锑或铟），也可以为p型基区，例如，但不局限于，掺杂硼或者镓。

2.在公开的工艺实施例中，共同的生产方法属性：

a.载体1的工艺（模板或者厚晶片/铸块）包括：

i.优选地，利用基于APCVD的处理工艺与熔炉退火协作，形成非原位发射区。一般情况下，APCVD即有硼硅玻璃（BSG），又有磷硅玻璃（PSG）。然而，其他APCVD PSG的替代物也是可行的，并会在下文中讨论。

ii.如前所述，在另一个与模板/多孔硅（PS）第一载体有关的实施例中，可以用外延原位发射区替代非原位APCVD发射区，然后利用激光硅烧蚀，将基区与发射极区域隔离开来。

iii.皮秒脉冲激光烧蚀图案，用于发射区-基区隔离，发射区与基区触点，以及电池上无汇流条的Al指状物。一般情况下，该图案由其他类型激光确定，如纳秒（ns）激光。此外，电池上的Al（或者铝合金，如铝硅合金）指状物可以为任何有利于电池性能的设计。这包括但不局限于，多个微电池（在一个基板上）通过各自的汇流条在电池金属化层的上方的一级相连，如在背板上相连。

iv.可选择性氧化的退火步骤，用于驱动并活化BSG掺杂剂（以及PSG，如果存在），并产生基于热氧化的后表面钝化层。在一个优选实施例中，这是一步完成的，然而如果需要，通常也可分成几步完成。此外，可以通过基于管道的或者内嵌热处理熔炉实现。

v.金属1沉积步骤，可为真空沉积，如像等离子溅射或蒸汽或离子束沉积等物理气相沉积（PVD），然后是激光烧蚀，如皮秒脉冲激光烧蚀步骤，用于图案化金属1层。或者，该金属1（M1）沉积步骤需要直接写入印刷，如利用喷墨印刷、丝网印刷、孔版印刷、或者气溶胶，直接将图案化的金属墨或浆料沉积在处理的TFSS背部上。

vi.如果载体1是一个模板/多孔硅（PS），在一个优选的处理方法实施例中，由于存在TFSS过早上升（lifting）或鼓泡的风险，之后不会在载体上使用湿法工艺（在外延生长与TFSS完成上升脱离载体2之间）。然而，这不应该被理解为对本发明的限制。本文公开的主题包括一般情况，即可以利用湿法工艺或半湿法工艺，如通过利用如HF蒸汽等蚀刻气体移除如硅酸盐玻璃等电介质薄膜。

vii.在载体1上层压背板，并当附着到载体2时TFSS从载体1脱离。

b.载体2（背板）上的处理

i.脱离后湿式蚀刻用于去除由处理后的多孔硅层引起的类晶体硅（QMS）层。还包括利用湿法工艺结构化前表面。在一优选实施例中，这些湿法步骤利用基于KOH（NAOH）的蚀刻化学法在一个步骤中执行。然而，如果需要，也可以将其分化为两个步骤，且均使用基于KOH的化学法，或者QMS去除步骤利用TMAH，或者分开的基于KOH（或NAOH）的化学法。只用KOH或TMAH进行QMS移除步骤，而不进行制绒（KOH在降低成本方面占优势）也是可能的。取代湿法制绒，利用基于激光或等离子工艺的干法制绒或者无制绒，并利用其他有效接入宽带阳光的方式-这里的“其他”表示依赖如电介质颗粒或银或金颗粒等散布纳米颗粒。

ii.如果涉及到制绒，背结/背接电池的一个关键步骤就是后面的制绒表面清洗工艺。该清洗步骤在清洗处理后形成了高质量的前表面钝化面。为此目的而使用的特定清洗化学物可以是基于HF/HC1的化学物和/或臭氧HF化学物，但是，更昂贵的替代物，如RCA清洗也是可行的。执行稀释HF浸渍的制绒后清洗和之前的钝化处理对于获得较低的前表面重组速率是非常关键的（从而得到较高质量的钝化）。对于如预浸料或者下方带有粘着层并且在制绒和制绒后清洗工艺中具有背板边缘完整性的预浸料等有机背板材料，在沉积如a-Si或a-SiOx（非晶硅氧化物）添加氮化硅的钝化层之前，还公开了一个附加步骤，利用减压或常压等离子体或者自由基（如氢自由基以及/或者离子）流将有机残留二次沉积从背板材料以及原生氧化物中去除。优选地，该工艺可整合到钝化处理的初始阶段（如PECVD钝化）中，也可线下执行。

c.低温前表面钝化以及ARC层要符合的设备规格包括，钝化层沉积温度应满足在所选背板可承受范围内。一般情况下，沉积允许最大温度取决于背板在不会造成TFSS破裂，不会导致背板材料的降解，以及/或者在太能阳电池填充因子或其他可靠性相关参数不受影响的情况下的可承受能力。对PECVD SiN来讲，较佳的钝化处理温度范围应在约150℃，或者大于150℃。在一示例中，使用薄非晶硅（利用PECVD沉积，衬底温度范围为约150℃到200℃），然后通过低温SiN沉积（优选地，温度与非晶硅或非晶氧化硅相同）。更一般地，好的钝化过程还具有一个非常低的硅界面陷阱密度，以及排斥少数载流子使其远离前表面的电荷极性。对于n型材料来讲，嵌入电荷需为稳定的正电荷。钝化处理后，在合适的时间，在合成气体、中性、真空或其他合适的环境下执行后续的热退火，对于提高钝化质量是有益的。该热退火温度可以等于或者高于PECVD钝化温度（根据背板材料的热稳定性和CTE匹配，可达约300℃）。

d.背板金属及其汇流条通道。其具体特征依不同背板类型而异。对于带有集成或内嵌金属箔喷镀的背板（如上所述），会选择预制通孔（在湿法工艺过程中被覆盖）或者绕汇流条开口（在湿法工艺过程中被覆盖）的包装材料。对于金属镀层为最后处理步骤的背板而言，不必考虑通道的问题。

图3所示为根据公开主题的非原位发射区工艺流的实施例。该工艺流被分化为四个类别，流程1到流程4，四个流程的区别在于基区触点制成的不同。图3所示的所有流程使用模板/多孔硅载体1或者体晶片铸块/注入载体，以及本发明描述的任何背板选择。

流程选择1：该工艺利用APCVD PSG制成基区掺杂。并且沉积PSG层，并利用分次式熔炉退火或者使用PSG层的纳秒脉冲激光热烧蚀去磷（在后一种情况下，以对下方的TFSS掺入杂质并为基区触点开口烧蚀PSG层）。

流程选择2：该工艺利用丝网印刷（或模板印刷）的应用于喷墨式（气溶胶喷射）印刷的硅纳米颗粒磷或硅纳米颗粒磷墨。随后进行热退火。

流程选择3：在喷墨印刷中应用含磷胶或含磷油墨丝网印刷。随后进行分次式熔炉热退火，以渗入杂质。

流程选择4：该处理利用三氯氧磷POCL₃作为起始含磷掺杂材料（优选地，此处理在POCL₃管式熔炉中进行）。这需要之后的扩散含磷玻璃湿法蚀刻或者HP蒸汽蚀刻。

图3所示的4个可选流程的子类别如下所述。

流程选择1：APCVD PSG基区掺杂。在该类中有两个子类别：a)利用纳秒脉冲激光工艺热烧蚀，使用激光驱动基区和发射区触点（并同步打开基区和发射区触点通孔），b)冷烧蚀（优选地，利用皮秒脉冲激光工艺），在熔炉退火制作基区触点扩散区域时。图4为利用带有选择性发射区的激光烧蚀（优选地，利用纳秒脉冲激光工艺）的工艺流，用于生产带有两载体的薄背接触/背结太阳能电池（对应图3中所示流程选1Al）。该工艺从清洗母模板晶体硅晶片开始。在一示例中，可以是一个直径为200mm，厚度为200um到1.2mm的半导体标准晶片。在另一示例中，可以是一个边长165mm的正方形，厚度为200um到1.2mm的晶体硅片。该模板利用化学物如KOH，以及酸性物质如HF，HC1，或者两者的结合（HF/HC1），以及/或者由臭氧HF构成的化学物质进行清洗。该清洗还可以利用其他已知的用于清洗金属有机杂质的化学物质。另一个示例为RCA清洗；然而，RCA清洗对于太阳能电池生产来说，比较昂贵。清洗完成之后，为利用电子化学刻蚀（优选地在HF/IPA中）形成双层或多层（至少有两种不同的孔隙度）多孔硅。第一层（或者顶层）形成低孔隙层（该层孔隙度为，例如但不局限于15-40%），然后第二层（掩埋层）在下方形成较高孔隙层（该层孔隙度为，例如但不局限于45-70%），第二层较接近于模板，并且将低孔隙层与模板隔开。其他结构，如多层、三层或者梯度孔隙度多孔硅也均为可行的，一般来讲，只要这些层结构满足几点关键要求：良好的顶部外延籽晶层，可以在低孔隙率多孔硅层形的顶部成高质量的外延硅层，由TFSS上升脱离模板高孔隙率层即时断开而得到的可靠高产的脱模产量，并且在模板上处理步骤（优选地，但不局限于此，在形成TFSS之后直到上升脱离的模板上全干法处理步骤）过程中，TFSS在模板载体上不会出现过早脱离或鼓泡现象。多孔硅形成工艺之后为干法步骤，随后为氢预焙及外延硅生长，优选地，厚度范围约为5um到约50um。优选的，氢预焙和外延生长工艺在生长工艺的相同An整合部分中执行，此为预焙状态的选择。在氢预焙处理步骤（优选的，在外延生产反应器中的原位预焙）中，氢预焙不仅移除了原生氧化物和其他可能表面污染物，还造成了硅回流和固相扩散，使得多孔硅表面气孔封闭低孔隙层表面（由于低孔隙度多孔硅表面能量降低造成的驱动力），因此，产出了良好的外延籽晶层，有利于后续高质量的TFSS层外延生长。接着，这促进了更好的外延生长及具有高少数截流子寿命的高质量原位掺杂TFSS层的形成。外延生产工艺后为BSG沉积，优选地，利用内嵌常压CVD（APCVD）反应器。BSG层利用硼的热扩散原理，使用热退火将其从BSG层扩散至下方的TFSS，最终作为形成发射极区的硼资源。尽管图4所示的厚度为150nm，但这可以根据后反射镜及发射区掺杂的要求作调整。实际上，BSG厚度可以在约50nm到250nm之间，并且此BSG层可由无掺杂的氧化层覆盖（无掺杂玻璃厚度约为10nm到100nm之间）。BSG层沉积之后，为BSG层的皮秒（ps）脉冲激光烧蚀，该激光烧蚀在露出硅时停止，因此不会破坏到下方的硅（与纳秒脉冲激光烧蚀对比，可忽略热作用区域）。该烧蚀区域最终会成为该设备的基区部分-其中发射区不再扩散，并且掺杂基极接触区会显露出来。根据装置设计，该区域部分（基区开口部分）可占约3%到约20%（与之对应的，发射极区范围约为80%至97%）。优选地，为了得到更高的电池效率，发射极区域部分可以更大，这可以通过利用皮秒脉冲激光工艺实现。大的开口，即大的基极区部分，会导致少数截流子需穿过更大的距离到达发射极区。这会导致更多的再结合而影响电池转换效率（又被称为电阴影）。开口宽度的较窄尺寸以可以对齐，并将基区扩散和接触区域放置在此区域内为限。在BSG激光烧蚀之后，可选地，为未掺杂硅玻璃（USG）的APCVD，随后为PSG/USG，从而形成三层结构。根据厚度，下面的USG层在退火过程中控制磷扩散的范围。更厚的USG层可以防止磷扩散，并且造成不带后表面场（下文用BSF表述）的真正分离结（其中发射极与基极扩散区域不接触）。BSF层有助于增加设备的开路电压（Voc）。如果下层USG层比较薄（或者根本没有沉积），在热退火过程中，会有一些磷扩散到TFSS表面区域中。这会导致BSF的形成，以及所谓邻接结电池结构的形成。分别位于PSG和BSG层的磷和硼的浓度，要控制在可以在发射区和基区产出合适浓度的杂质。根据电池设计的要求，BSG和PSG层的杂质温度控制在约2%到7%。在沉积USG/PSG/USG（在皮秒脉冲激光烧蚀直接图形化处理）之后，设备通过多功能熔炉退火步骤进行处理，其中包括氮气（或惰性气体）环境的惰性退火，以及可选择性的氧化退火，可选地，随后执行低温原位吸气退火（优选地，温度范围为550℃到650℃，吸除如铁等金属杂质），可选地，随后为低温原位合成气体退火（温度范围为约400℃到500℃）。目的是在相同的多功能熔炉退火处理方法中优化原位退火步骤的状态，以实现在单个生产设备中同时实现高质量后表面氧化层钝化、理想的磷及硼杂质驱入及杂质激活、吸附金属杂质以及背部钝化性能的进一步提高。优选地，在后表面紧贴一薄层铝氧化物Al203，因为它可以结合负电荷，从而排斥电子和发射极少数截流子，使之远离表面，并在该区域提供很好的表面钝化。该Al203层可以原位沉积，并作为同样的用于沉积BSG层的APCVD处理的第一个步骤。本发明在下文中描述了引入Al203的流程。

如图4所示，退火步骤之后，皮秒脉冲激光烧蚀用于打开触点（也可以利用其他类型的激光，如纳秒激光）。然而，可以利用一种叫作热激光烧蚀的特殊激光烧蚀工艺，以执行打开发射区和基区触点，并同时将杂质分别迅速驱入到TFSS硅层触点开口区域的双重任务。因此，基区触点以通过USG/PSG层与由PSG渗入硅形成的（其中PSG与硅接触），然而，发射区是通过USG/PSG/USG/BSG堆叠与硼引入（来自BSG层，其中其与硅接触，或由超薄层Al203与硅隔开）形成的。热烧蚀工艺可以制出高掺杂的n+和p+接触区域，在其下方，金属最终会与硅接触（用于基区和发射区触点的金属化）。这对于降低接触电阻和降低金属接触点的重组速率都是有利的。因此，可以制成局部高掺杂区域，同时保留轻度掺杂区域（由退火确定），如在钝化层之下并远离接触区域的更轻度掺杂的发射区（有利于更高的电池效率）。这确保了独立于远离接触区域的接触区附近区域的掺杂浓度优化，并有效形成了选择性发射区及基区，进而有利于获得更高的开路电压、更好的红外量子效率，及更高的整体电池效率。

在一个实施例中，金属1在激光热烧蚀之后，为物理气相沉积，形成薄铝或者铝硅合金层（如带有等离子溅射或蒸发）。该铝（Al）层的作用，一是作为后表面反射器（BSR）与背部钝化介质堆叠，同时也有助于提供与设备基区和发射区的良好接触。Al（或掺有Si的Al）PVD到掺有杂质的发射区以及到掺有杂质的基区的接触电阻都是很关键的。PVD工艺可以是一个热PVD（当电池衬底加热到约150℃到450℃时沉积Al层，或者沉积之后，视需要在150℃到450℃中执行退火）。为确保得到更好的接触电阻（因此，得到更高的填充因子），并在有铝（Al退火）以及H2存在的情况下利用APCVD层中良好的钝化（有效执行合成气体退火，以提高背部钝化并提高电池开路电压）。因此，其他PVD金属层会根据粘着力需求、反射需求以及激光金属隔离需求进行沉积。在一个演示中，NiV（或Ni）和Sn的组合在Al溅射沉积之后，也可以利用PVD在Al顶部作为第二层和第三层原位溅射。这种带有Sn顶层的金属堆叠可以确保背板金属或者M2的粘着力不会被破坏（从而提高了电池的填充因子以及长期可靠性）。作为这种堆叠的变换，Al/NiV/Sn堆叠可以低于Sn的熔点进行退火，在Sn与NiV之间执行类似焊接的退火。然后，利用皮秒脉冲激光隔离并图案化基极和发射极金属区域。这样的典型设计为叉指式指状物设计。在一优选的实施例中，在M1的电池上，只定义了指状物，并没有定义汇流条。这样可以最小化汇流条下的电阴影并提高电池效率。然而，其他带有汇流条及其他设计的实施例，如微电池，可以通过金属烧蚀激光工艺确定。一般而言，包括发射区/基区线节距的具体尺寸要经过多个设计考虑确定，包括但不局限于，基区和发射区扩散阻力。PVD需要真空溅射、真空蒸发、离子束沉积（IBD）、大气电喷雾以及其他热物理蒸汽涂层方法。在不同的非优选实施例中，抗蚀剂丝网印刷，随后应用蚀刻以隔离基极区和发射极区图案。然而，由于要在模板上执行湿法工艺，因此该方法是有风险的（对金属蚀刻以及抗脱落湿法处理步骤）。

在金属化处理的另一变换中，不使用PVD金属（其包括如溅射、蒸发等真空技术），而使用常用的金属丝网印刷。该方法的优势在于，不使用真空工艺，而该工艺耗费大，同时当电池处理真空时，会出现由于多孔硅交界面的层离压力而造成外延衬底过早地脱离母模板的危险。在金属丝网印刷实施例中，一般地，对基极区和发射极区金属进行丝网印刷（利用单个铝粘着材料的单个丝网印刷工艺），并烧制制作发射区和基区扩散区域的金属镀层触点，其中基区和发射区扩散可以利用多种可能技术构成，其中之一已在上文说明，其余的会在下文详述。工艺流的其余部分保持相似。丝网印刷金属可以是共烧或者依次烧制，对于基区和发射区而言可以相同，也可以不同。进一步地，丝网印刷金属可以是烧结的、轻度烧结的或者非烧结的（如合适的未烧结的铝粉浆）。该工艺的具体示例，需要在发射极区和基极区上丝网印刷未被烧结的Al金属浆，并利用相同的处理步骤执行共烧。M1金属的图案应根据下方金属的设计而定；然而，一般来讲，它可包括分段金属线，以降低晶片级压力并减少TFSS产生微裂口的风险。在此工艺的另一示例中，需要对磷触点进行丝网印刷并烧结Ag，而对基区触点丝网印刷并烧结Al。这些丝网印刷线或指状物可以是连续的，也可以是分段的。在本工艺中，如果在基极区是分段的，PSG可以选择性地沉积在基极区，因此，构成了基区掺杂区。随后，利用掺杂源（在此例中为PSG）对金属Ag进行烧制，以制作基极区的接触面。该方法的效率优势在于，保持了更小的基区触点少数截流子重组，从而提高了太阳能电池的开路电压和短路电流。它还省去了利用激光工艺打开基区触点的步骤。只是因为背板的多功能性，才有可能设计分段金属。当电流汇集到背板层时，该背板允许垂直电流。在出现难以提供与Ag金属分段节距相同的紧密节距上的背板级连接的情况下（也可以受其他设备支配），可在印制发射区金属的同时在Ag段顶部丝网印刷出连续金属（如Al）。需要注意的是，要确保金属（Al）不会穿透PSG氧化层，这可以通过使用正确的金属浆料避免。

尽管，以下部分并没有明确描述本工艺流程的其他变换，但应理解直接写入金属丝网印刷选项在以下讨论的工艺流中也可以替代PVD金属选项。

在图4所示的具体实施例中，下一步就是在电池上的图案化金属线上丝网印刷可导材料（例如环氧材料）。如果必要，还要印刷一电介质粘着层，以保护电池避免分流。如果必要，对于下面讨论的所有涉及到可导粘着的工艺流，这应被理解为一个选择（尽管并没有在工艺流程图中明确显示）。接下来是背板对齐，附着以及层压至金属线。在另一个实施例中，可导以及/或者电介质材料的丝网印刷可以在背板金属上执行。然后，带有可导材料的背板组件与模板上的金属线对齐并连接。背板上印刷可导环氧树脂的优点在于不必在模板上执行丝网印刷，从而确保了完全脱离模板，提高产出率。挑战在于对齐变得更加严格。

并且，虽然在之前部分已经讨论了几种背板，下面将详细两个实施例：

a.面对面接合：由厚度优选地在50um到300um之间的图案化Al箔构成的厚互连堆叠有助于低电阻性损耗地侧面传导电流。与背板连接的可导箔可以是带有PV认证的适用密封材料的玻璃或者塑料，例如但不局限于Z68。Al箔，Z68，以及背板材料（如玻璃或塑料）被称为背板组件。该组件利用前述的可导环氧树脂与模板相连，以使交叉指型预图案化箔图案连接到下面的模板。在下述两个结构中，Al箔的尺寸会不同。在第一个结构中，Al箔线与模板上的图案化线是平行的。在第二个结构中，背板Al箔线与模板上的金属线是正交的。在正交的情况下，为了避免发射区和基区线间的短路，只有相间的模板线以棋盘交叉点模式与溢流的背板箔线相接触。正交结构是有益的，因为它可以使背板线或指状物（M2指状物）更宽并且更少，使其生产更易受控，并降低成本。平行线必须符合非模板金属线节距/尺寸的需要，其反过来，也受设备设计的限制。在薄电池的情况下，节距由于薄电池较高的表面电阻受到进一步的限制。有几点预防建议，以确保在不需要M1连接的交叉结点上正交线间不出现短路。这可以通过在层压期间，在Al箔下流出Z68或其他合适环氧密封材料确保。如果Al箔有穿孔，则可以加强该流。另一个避免正交结构分流风险的方法是在负极棋盘图案上制作一个同样的印刷电介质（非传导）柱。这就确保了在不需要接触的交叉点上，用非传导柱支持溢流Al箔，因此，它不会下陷并接触到模板上的金属线。

还需要从下侧面传输电流至背板的顶部。下面为两个常见方案：第一，利用Al箔将背板的边缘包裹直到另一侧（下文中用环绕汇流条表示）。该方案的风险包括，在一些后续步骤中保护包裹箔比较困难。第二个方案中，钻出一些通孔，并且电流可以从下面的箔中通过这些位置流过。本文公开了构成这些通孔的几种方式。

b.背板的第二种结构不具有任何Al箔。背板组件仅由背板材料构成（大多情况下为聚合材料或塑料材料，或者玻璃），以及Z68或类似材料。聚合材料或塑料材料板，相对于玻璃来讲为优选的，因为在其上钻孔更容易/廉价，并且可使制成的太阳能电池具有柔性或者半柔性（从而，可以使柔性电池模块包装成本更低）。聚合物或塑料背板面临的困难是，带有塑料的后续步骤需要将温度控制在较低范围（如，不大于～150℃至300℃），因为与玻璃相较，它具有较高的硅CTE失配（除非它是由内嵌低CTE失配的纤维或颗粒构成）。孔只穿过背板，而不穿过Z68。在后续的湿法和干法工艺中，Z68覆盖物保护下方设备。最后，打开Z68，模块组件用于直接从下层电池中引入电流。这就显著地降低了电池的成本，然而，需要一个稍微更复杂的模块组装工艺。

尽管此工艺流与上述的背板实施例类似，在下面的工艺流中还会对A1箔结构进行详述。背板组件与电池/模板相连（图4），并且被层压及固化。之后为激光掘沟处理，以确定电池边缘和脱离边缘。然后，利用如机械脱离（MR）或声波机械脱离（SMR）等可用技术执行机械脱离。

脱模之后，清洗模板并对其进行回收，为多孔硅和epi重复利用。与背板组件（为第二及永久载体）连接的TFSS在QMS（或者多孔硅）侧上被清洗并制绒。在一个具体实施例中，可以利用基于热KOH化学体，如KOH/SCD或KOH/IPA混合（其中可以用NaOH替代KOH）。之后进行制绒后清洗，在一示例中，可以用HF/HC1混合物进行清洗。随后，对TFSS的向阳面进行最后的处理，即（氢化）SiNx ARC沉积，以及钝化层。出于对背板组件的考虑，该工艺最大温度控制在较低的范围，从150℃到300℃，根据背板材料的不同而异。其中一个以较低温度实现理想钝化结果的方法在之前钝化中有所描述。简单地说，这会得到良好的制绒后清洗以及在SiN前的薄（如3nm到10nm）非晶硅（a-Si）或非晶硅氧化层沉积。优选地，SiN要有大量的正电子，以排斥带正电荷的少数载流子孔，使其远离表面并减少表面重组。

图4所示工艺流的最后一步是通过背板中已存在的孔打开Z68材料的出入孔。这是为了在从Al箔纵向引出（或引入）发射极及基极电流。在一个特定的实施例中，Z68的穿通式出入孔是通过热焊接材料构成，其烧穿Z68材料，并连接到下层的Al箔。然后，焊料可用于模块组件。在另一实施例中，Z68（或其他合适的密封材料）材料可以暴露于快速辐射（可能为IR）源下，其可将材料收回，并打开指向Sn或焊锡合金的通道。在另一结构中，孔仅在Z68中或者在玻璃与Z68中利用激光在端部钻出来的。在另一结构中，孔是在背板装配时穿过Z68与玻璃钻出，但下层设备通过利用单侧制绒器具或者通过在孔顶部临时标记Z68在制绒液中得到保护。

图5所示为本发明具有代表性的选择性发射区和热烧蚀工艺流，其与图4所述类似，不同点在于利用了直接金属写入技术（与图3中流程选择1Al对应）。直接写入技术可以省去PVD金属沉积和后续激光金属隔离步骤。作为图4所示工艺流的变换，PVD金属沉积之后的激光金属隔离可以应用大量直接写入技术中的任何一个。这包括但不局限于一种或多种金属浆的丝网印刷、一种或多种金属油墨的喷墨/气溶胶印刷以及激光转换印刷。在这些直接金属写入处理之后，执行更高温度的退火处理。

图6和图7为分别与图4和图5类似的两选择性发射区及热烧蚀工艺流，区别在于图6和图7通过清除前部制绒在外延硅生长时允许形成原位前面场（FSF）。因此，图6和图7与图3中流程选择1A2对应。FSF的优势在于，它有助于降低电阻，并通过减少前表面重组速率（减少的FSRV）增加开路电压。无制绒流程的主意是为了保护原位掺杂前面场。在完成QMS移除（从前端移除少量的硅）之后，流程直接转向钝化处理，而非执行制绒。纹理在光捕获方面的功能可通过前端钝化后的额外后续步骤实现。这些步骤包括沉积，在一示例中的喷涂，合适的电介质或金属颗粒层以及固化。

图6显示了PVD金属堆叠沉积，而图7显示了直接写入金属技术。图6所示为带有PVD金属沉积的工艺流，其包括利用制绒处理获得的原位前面场。利用电池前部颗粒层可实现光捕获。图7所示为直接金属写入，而非图6所示的PVD金属及激光隔离方法。

图8为与图3流程选择1B对应的工艺流实施例。该流程与图1概述的流程相似，并包括了上述变换，区别在于图8流程利用冷烧蚀（优选的利用皮秒脉冲激光）而非热烧蚀技术。后端步骤与图4中流程选择1A类似，只有在初始模板上步骤有一些改动。冷烧蚀工艺中，可以修改一些模板上的步骤。如图所示，此流程与BSG层的激光烧蚀相同，都是用来隔离发射极和基极扩散区。此激光吃力步骤之后为APCVD USG层沉积步骤，而非USG/PSG/(USG)堆叠（因其可用于热烧蚀工艺）。随后，利用激光烧蚀工艺对USG层进行烧蚀，以制成磷掺杂开口。随后为PSG/USG（利用USG覆盖PSG顶部）堆叠沉积。现在，执行热氧化退火以及驱入。这确保了发射极结的形成，基区硅掺杂的形成以及带有热氧化层的后表面钝化层的形成。下一步是利用皮秒脉冲激光烧蚀打开发射区与基区触点。与热烧蚀不同的是，皮秒脉冲冷烧蚀的激光不具有渗入参杂剂的同步要求（对于基区和发射区而言这已经利用了高温退火完成）。激光只打开触点，并且在露出硅时停止，对硅的损坏可忽略不计。尽管冷烧蚀技术被认为是较简单的生产工艺，但热烧蚀技术至少具有两点优势。第一，它将步骤缩减到两步，降低了成本。第二，它只需要将基区触点与发射区/基区隔离区对齐，而冷烧蚀需要首先对齐USG开口区与发射区/基区隔离区，然后再对齐基区触点与USG开口区。对于一个给定的对齐性能和接触尺寸，冷烧蚀首先需要一个更宽的发射区/基区隔离区域。图8所示的后续处理步骤与前述流程类似。

图9A-L为图8中冷烧蚀流程的主要制作步骤截面图（对应于图3中的流程选择1B）。图9A所示为USG/BSG（BSG顶部为USG罩壳）沉积步骤，图9B所示为USG/BSG层激光烧蚀步骤，图9C所示为USG沉积步骤，图9D所示为USG/PSG/(USG)沉积步骤，图9E所示为氧化退火/掺杂驱入沉积步骤，图9F所示为激光冷烧蚀及触点开口步骤，步骤9G所示为PVD Al（或Al/NiV/Sn或其他含有Al下层及合适的焊锡合金上层的合适的堆叠）沉积步骤，图9H所示为激光金属烧蚀，以及环氧印刷步骤，图9I所示为背板连接步骤，图9J所示为电池/模板脱离步骤，图9K所示为QMS（TFSS上多孔硅剩余物）移除和制绒步骤，以及图9L所示为低温前表面钝化步骤。

图3流程选择2：硅纳米颗粒磷基区掺杂。图10描述了硅纳米颗粒基区磷掺杂（浆或墨）工艺流。工艺流的后段从Al PVD开始，前段流程由模板清洗/多孔硅/外延/APCVD BSG/USG沉积构成，并且BSG堆叠激光烧蚀在之前已经公开，如图4和图8所示。在流程选择2的三个子类别中（选择2A、2B、及2C），选择2A和2B利用热烧蚀，而选择2C利用冷烧蚀。图10、11和图12分别对图3中2A、2B、2C的整个工艺流程进行了描述。

图10表示选择2A，在BSG层烧蚀之后，在热熔炉退火设备中执行氧化退火。这是一个多功能工艺，具有至少两个目的，通过将硼从BSG引入到硅层形成发射极区，同时在BSG烧蚀处形成热氧化层，作为钝化处理，其最后会成为基极区。然后，对发射极区进行热激光烧蚀，形成选择性发射区，这与流程选择1A描述工艺相似。同时，在基极区利用冷烧蚀打开氧化物显现出基区掺杂触点。随后，在基区触点开口区域丝网印刷硅纳米颗粒磷浆，也可以利用其他方式，如注入。然后，对浆料进行退火，并驱动基区掺杂。然后，与选择1（连同它的变换）在PVD Al处开始的工艺流程一致。

图11所示为流程选择2B，包括热烧蚀以及硅纳米颗粒磷浆或油墨，利用两个APCVD设备。在选择2B（图11）中，在BSG激光烧蚀之后，利用APCVD沉积USG（而非选择2A中的热氧化物）。然后，对发射区进行热烧蚀，为基区触点开口进行USG冷烧蚀。随后，对含磷硅纳米颗粒（浆或者油墨）执行丝网印刷或者喷墨。之后为热退火，形成基区触点以及选择性发射区。随后的工艺与流程选项1的变换相同。

选择2C（图12）为冷烧蚀流程。图12显示了流程选择2C，包括用于磷掺杂的带有硅纳米颗粒浆的冷烧蚀。在这里，BSG激光烧蚀之后，如选择2B一样，使用APCVD沉积USG。然而，之后利用冷烧蚀基区和发射区触点开口。随后，在基区应用纳米颗粒浆（再次通过浆丝网印刷或者油墨的油墨印刷），并对其进行退火。退火动作驱动发射区，并形成基区掺杂区。之后的工艺与之前公开的工艺类似。

需要注意的是，在所有带有硅纳米颗粒（图3中的流程选择2）的选择中，由于浆料是基于硅纳米颗粒的，不需要在再次应用浆料后打开基区触点了。因此，金属可直接放在固化浆料上。如果需要，流程可以作修改以在放置PVD Al之前适应打开所述区域。

图3中流程选择3：磷浆料基区掺杂。与之前流程不同的是，利用商业可行的磷浆形成基区触点。所有在BSG堆叠激光烧蚀之前及以后的处理步骤，包括Al PVD，与选择1的处理步骤一致。图13、14和15分别显示了图3流程选择3A、3B、3C的磷浆基区掺杂的三个变换。在很多方面，这三个子选项反映了上面讨论的纳米颗粒浆料的三个子选项，只存在微小差异。图13（流程选择3A）以图14（流程选择3B）利用热烧蚀，而图15（选择3C）为冷烧蚀工艺。另外，如图13所示（流程选择3AB）使用一个APCVD，而图14（流程选择3A）和图15（流程选择3CA）使用两个APCVD设备。

在选择3A（图13）中，在BSG烧蚀后，存在针对发射区形成以及基极区钝化的使用热氧化的氧化退火，这与流程选择2A相似。然后，通过冷烧蚀利用激光烧蚀仅打开基区触点，这点与流程选择2A不同。此步骤之后，执行丝网印刷（或其他分配磷浆的用于直接写入的方法）处理，再之后执行退火处理，以引入基区触点磷扩散区。之后，对发射区执行热烧蚀，对基区执行冷烧蚀，制作选择性发射区和基区触点。所有跟随在此步骤之后的以PVD Al开始的步骤均已在前文中公开。

选择3B（图14）在BSG烧蚀之后，均具有APCVD USG沉积，随后执行USG皮秒脉冲激光（在本发明中任何需要冷烧蚀的工艺流程均可以用飞秒脉冲激光替代皮秒脉冲激光）冷激光烧蚀，以打开基区触点。如选择3A，随后为磷浆丝网印刷，以及基区触点与发射极区的渗入及退火。随后为发射极区的热烧蚀及基极区的冷烧蚀，以重新打开基区内穿过磷浆的触点。所有跟随此步骤的以Al PVD开始的步骤均已在上文中公开。

选择3C（图15）在使用BSG烧蚀之后使用APCVD USG。然后是基区开口的USG烧蚀，再之后为磷浆丝网印刷，然后是氧化退火以及/或者退火以形成发射区、基区掺杂以及钝化。随后为发射极区及基极区的冷烧蚀，以打开触点。随后，开始Al PVD，所有步骤均已在上文中公开。

流程选择4：基于POCL ₃ 的基区掺杂。图16、17和18为一组使用熔炉POCL₃（三氯氧化磷）掺杂剂进行基区掺杂的流程。如图所示，所有包括BSG层烧蚀的步骤，以及所有包括ALPVD及其之后的步骤均与上文公开一致。在图16、17和18中分别对应图3中流程选择4A、4B、和4C三种POCL₃基区掺杂的变换。图16（流程选择4A）及图17（流程选择4B）利用热烧蚀，而图18（流程选择4C）利用冷烧蚀工艺。此外，图16（流程选择4A）利用一个APCVD，而图17（流程选择4B）及图18（流程选择4C）利用两个APCVD设备。

在选择4A（图16）中，BSG堆叠的激光烧蚀之后为在分次式熔炉中氧化退火，其可在驱动发射区的同时，在基极区形成钝化热氧化物。随后为热氧化物冷烧蚀，用于基区触点开口，随后为POCL₃熔炉掺杂，以形成基区触点扩散区。随后，热烧蚀用于发射区触点开口，而冷烧蚀用于穿过基极区内POCL₃形成的玻璃。可以预想到，激光用于烧蚀所有POCL₃形成的玻璃，从后镜面角度来处理是可取的。随后执行前文公开的Al PVD。

在选择4B（图17）中，沉积APCVD氧化物，而非热氧化退火。随后为USG材料冷烧蚀，用以形成基区触点。随后为POCL₃掺杂，其形成基区扩散的同时将发射极区驱入硅中。随后，对发射区触点开口执行热烧蚀，并驱使形成选择性发射极区，其中冷烧蚀用于穿透POCL₃玻璃材料打开基区触点。随后为开始于PVD Al的标准加工。

在选择4C（图18）中，不选择热氧化物，而选择USG的APCVD构造POCL₃块。随后为USG冷烧蚀，用于基区触点及POCL₃加工。该POCL₃工艺不仅形成基区触点，而且可以同时扩散发射极。随后执行发射区和基区触点开口的冷烧蚀。余下的工艺流程与上文所述相同。

最短电池工艺流。本部分描述了如选择1所述的工艺流程（利用PSG制作基区触点）的变换。在此变换中，将多个步骤进行结合，并且消除了CE印刷步骤，降低了设备的数量，从而制造出高效率的背接触薄电池。这些最小化步骤流程的关键因素是通过使用低温焊锡合金（如58%Bi-42%Sn，138℃的焊化熔点，或者Bi-45%Sn-0.33%Ag，140-145℃的焊化熔点）省去了对可导环氧树脂的丝网印刷，在电池Al金属/镜面的顶部以及在背板金属指状物上形成覆盖物，构成背板金属指状物上预成型的管脚阵列。一旦背板对齐并置于电池上，所述背板管脚阵列在热层压工艺中就会焊连在电池上。

图19为热烧蚀直接写入工艺，描述了最少步骤工艺流程的第一个实施例，其需要注意的特性如下：使用了两个APCVD处理步骤，一个制绒工艺，使用PSG及热烧蚀形成基区扩散，利用激光形成选择性发射区，还具有一个金属写入工艺，如丝网印刷、喷墨、气腔胶印刷、激光转换印刷以及直接焊接，没有CE丝网印刷。

图20为冷烧蚀直接写入工艺，描述了最短工艺流的第二个实施例。它保留了图19的共同特性，如焊接连接，以及直接金属写入以省去几个处理步骤。然而，与图19流程不同的是，它不依赖热烧蚀，并且具有三个APCVD步骤。

非epi体薄衬底工艺流程。在上文中，公开了载体1两种类型的例子。第一类载体1利用模板，第二类载体1利用较厚晶片或铸块，利用大量现有技术，包括氢化离子注入，使薄CA或FZ切片从其上解理或脱落。下文描述了电池级的工艺流，其利用背板创新结合晶片切割方法，获得了薄硅衬底。质子注入解理产生<111>制绒衬底，优选地，需要干法制绒。本实施例示出了超薄衬底的质子注入解理/切片（如，约1um到80um厚的衬底与更厚的可重复使用的晶片，如几毫米到几厘米厚的晶片、砖形物分离/解理）。

图21示出了为使用晶片解理方法获得薄硅衬底的第一个工艺流程。该工艺流程与图4所述的流程1Al（载体1使用可重复利用的模板）类似，区别在于初始构成衬底的步骤。此流程的特点为：利用两个APCVD工艺（利用APCVD PSG及热激光烧蚀构成的基区触点扩散），电池前表面制绒可以在有或没有原位前面场（FSF）磷掺杂的情况下在平面的或者预制绒的模板上执行,并利用真空溅射、真空蒸发、大气电弧/热喷涂膜等进行金属沉积。第一步以可重复使用的厚晶片开始。

在图21中，首先，利用MeV质子注入晶片，通过注入能量设定衬底厚度。此步骤之后为衬底生成，该步骤直到背板连接步骤为止，与图4所示流程相似。背板附着之后，晶片通过注入解理，从厚晶片脱离。随后为干法制绒处理，由于它是<111>表面，因此可以利用激光或者干法等离子工艺执行。可选地，在制绒后会执行清洗步骤，而上文中利用可重复使用模板的实施例不需要干法制绒工艺。如图21所示，在干法制绒后，执行钝化和背板通道步处理。

图22到图35示出了图21中概述的利用质子注入并解理的薄硅电池的背接触薄晶硅太阳能电池工艺流的各种变换和示例。这些变换也反映了利用在模板工艺流程上可重复使用的PS/外延TFSS的相似流程。有四个类别的工艺流程与图3的工艺流程相似，这四个类别相互间的区别点在于构成基区扩散区域的方法。第一类别，包括图21所示流程，利用PSG层构成基极扩散区域；第二类别利用硅纳米颗粒；第三类别利用磷浆；而第四类别利用POC1工艺制成基极扩散区。

图22至图26示出了属于基于PSG掺杂类别的流程。这些工艺流程的特征在于均具有以下列举的属性。

图22对应于图3的工艺流程1Al，其特征在于具有如下属性：

·衬底通过可重复使用厚晶片或砖形物或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型（111）指向（有助于以合理的质子注入剂量解理），需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），含有选择性发射区

·使用两次APCVD处理

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散

·包括电池前表面制绒

·可以在平面的或者预制绒的模板上，利用或者不利用原位前面场（FSF）磷掺杂进行

·与流程1Al相同，但是利用叉指电池金属（如Al或Al/Sn或Al/NiV/Sn）的直接写入工艺

·可以利用直接写入工艺执行金属沉积，如丝网印刷、激光转换印刷、喷墨印刷、气溶胶印刷。

图23对应于图3的流程选择1A2，其特征在于如下属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型的（111）指向，需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），含有选择性发射区

·使用两次APCVD处理

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散

·无电池前表面制绒（无制绒），相反的，通过涂覆颗粒光捕获层（如电介质或金属颗粒）层辅助光捕获

·包括前面场（FSF）磷掺杂

·通过等离子喷溅、真空蒸发、大气电/热喷涂膜等执行金属沉积。

图24对应于图3的流程选择1A2，其特征在于下列属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型的（111）指向，需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），含有选择性发射区

·使用两次APCVD处理

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散

·无电池前表面制绒（无制绒），相反的，通过涂覆颗粒光捕获层辅助光捕获

·包括前面场（FSF）磷掺杂

·利用直接写入工艺，如丝网印刷、激光转换印刷、喷墨印刷、气溶胶印刷等执行金属沉积。

图25对应于图3的流程选择1B，其特征在于下列属性：

·利用可重复使用的厚晶片或砖形物或铸块板切片/解理形成衬底（如在MeV质子注入之后）；薄衬底为典型的（111）指向衬底，并且需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），含有选择性发射区

·使用三次APCVD处理

·利用APCVD PSG以及熔炉退火形成基区触点扩散

·通过等离子喷溅、真空蒸发、大气电/热喷涂膜等执行金属沉积。

图26对应于图3的流程选择1B，其特征在于下列属性：

·利用可重复使用的厚晶片或砖形物或铸块板切片/解理形成衬底（如在MeV质子注入之后）；薄衬底为典型（111）衬底，并且需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），含有选择性发射区

·使用三次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及熔炉退火形成基区触点扩散

·利用直接写入工艺，如激光转换印刷、喷墨印刷、气溶胶印刷等执行金属沉积。

图27对应于图3流程选择2A，其特征在于下列属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型的（111）衬底，需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），含有选择性发射区

·只使用一次APCVD处理工艺

·利用丝网印刷或喷墨印刷硅纳米磷浆形成基区触点扩散。

图28对应于图3的流程选择2B，其特征在于下列属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或砖形物或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型的（111）指向，需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），含有选择性发射区

·使用两次APCVD处理工艺

·利用丝网印刷或喷墨印刷硅纳米磷浆形成基区触点扩散。

图29对应于图3的流程选择2C，其特征在于下列属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或砖形物或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型的（111）指向，需要干法激光或等离子制绒

·无热烧蚀工艺且无选择性发射区

·使用两次APCVD处理

·利用丝网印刷或喷墨印刷硅纳米磷浆形成基区触点扩散。

图30对应于图3流程选择3A，其特征在于下列属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或砖形物或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型的（111）指向，需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），含有选择性发射区

·只使用一次APCVD处理工艺

·利用标准商用磷浆（如应用到丝网印刷）形成基区触点扩散。

图31对应于图3的流程选择3B，其特征在于下列属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或砖形物或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型的（111）指向，需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），含有选择性发射区

·使用两次APCVD处理步骤

·利用标准商用磷浆（如通过用丝网印刷应用）形成基区触点扩散。

图32对应于图3的流程选择3C，其特征在于下列属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或砖形物或铸块板（如，MeV质子注入之后）切片/解理构成；衬底为典型的（111）指向，需要干法激光或等离子制绒

·无热烧蚀工艺且无选择性发射区

·使用两次APCVD工艺流程

·利用标准商用磷浆（如通过用丝网印刷应用）形成基区触点扩散。

图33对应于图3的流程选择4A，其特征在于下列属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或砖形物或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型的（111）指向，需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），含有选择性发射区

·只使用一次APCVD工艺步骤

·利用POCL₃熔炉掺杂形成基区触点扩散

图34对应于图3的流程选择4B，其特征在于下列属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或砖形物或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型的（111）指向，需要干法激光或等离子制绒

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺）制成选择性发射区

·使用两次APCVD工艺步骤

·利用POCL₃熔炉掺杂形成基区触点扩散

图35对应于图3的流程选择4C，其特征在于下列属性：

·衬底利用可重复使用的厚晶片或砖形物或铸块板切片/解理构成（如，MeV质子注入之后）；衬底为典型的（111）指向，需要干法激光或等离子制绒

·无热烧蚀工艺且无选择性发射极

·使用两次APCVD工艺步骤

·利用POCL₃熔炉掺杂形成基区触点扩散

利用背板技术的CZ和FZ晶圆的具体生产工工艺。对于此类流程，本文详述了利用背板技术的具有代表性的CZ（直拉）以及FZ（浮区）晶圆背接触/背结工艺流程。其中的区别因素包括背板的嵌入以及为提高直接图案化清晰度而大量使用的皮秒激光工艺。尽管，并没有明确提出，但在需要时，背板技术可应用于FZ及CZ晶圆（bulk FZ and CZ wafers）上，以通过蚀刻它们获得更薄的电池吸收器，这对于追求廉价但使用寿命不要求很长的晶圆而言是非常有用的。这些廉价，但使用寿命相对较低的晶片也可以作为p型体掺杂。尽管，所述的所有工艺流程均为带有优选n型基区“本体（bulk）”掺杂的示例。

下文示出了五类流程——每一个类具有两个子类别。子类别的区别在于用于沉积及在电池金属上图形化的方法。第一个子类别，与本文前述的流程类似，均是利用PVD以及激光金属隔离工艺获得图形化的基区以及发射区金属。在第二个子类别中，利用直接图形化金属写入技术替代PVD/激光隔离步骤。5个主要类别的完整工艺流程在附图和说明书中得到了详细描述；然而，可以根据下述特征确定所述类别：

CZ/FZ选择I：制绒前形成基于PSG的前面场（FSF）。

CZ/FZ选择II：制绒前形成基于POCL₃的FSF。本工艺不具有POCL₃玻璃脱釉步骤，

CZ/FZ选择III：利用POCL₃玻璃脱釉形成基于POCL₃的FSF。

CZ/FZ选择IV：制绒后形成基于PSG的FSF。

CZ/FZ选择V：无FSF

图36对应于CZ/FZ选择I，其特征在于下列属性：

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），包括选择性发射区

·分离的基极-发射极结

·使用两次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散

·APCVD PSG用于前部FSF，同时用于基区扩散

·预制绒FSF形成

·内嵌背板连接

·通过等离子喷溅、真空蒸发、大气电/热喷涂膜等执行金属沉积。

图37对应于CZ/FZ选择I，其特征在于下列属性：

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），包括选择性发射区

·分离的基极-发射极结

·使用两次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散。

·APCVD PSG用于前部FSF，同时用于基区扩散

·预制绒FSF形成

·内嵌背板连接

·利用直接写入工艺，如激光转换印刷、喷墨印刷、气溶胶印刷等执行金属沉积。

图38对应于CZ/FZ选择II，其特征在于下列属性：

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），包括选择性发射区

·分离的基极-发射极结

·使用两次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散。

·APCVD PSG只用于背部基区扩散

·POCL₃管式退火用于同步或者连续退火并氧化

·无POCL₃玻璃脱釉

·预制绒FSF形成

·通过真空喷溅、真空蒸发、大气电/热喷涂膜等执行金属沉积。

图39对应于图38流程选择II，其特征在于下列属性：

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），包括选择性发射区

·分离的基极-发射极结

·使用两次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散。

·APCVD PSG只用于背部基区扩散

·POCL₃熔炉退火用于同步或者连续退火并氧化

·无POCL₃玻璃脱釉

·预制绒FSF形成

·利用直接写入工艺，如丝网印刷、激光转换印刷、喷墨印刷、气溶胶印刷等执行金属沉积。

图40对应于CZ/FZ选择III，其特征在于下列属性：

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），包括选择性发射区

·分离的基极-发射极结

·使用两次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散。

·APCVD PSG只用于背部基区扩散

·POCL₃熔炉退火用于同步或者连续退火并氧化

·带有POCL₃玻璃脱釉

·预制绒FSF形成

·通过等离子喷溅、真空蒸发、大气电/热喷涂膜等执行金属沉积。

图41对应于CZ/FZ选择III，其特征在于下列属性：

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），包括选择性发射区

·分离的基极-发射极结

·使用两次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散。

·APCVD PSG只用于背部基区扩散

·POCL₃熔炉退火用于同步或者连续退火并氧化

·带有POCL₃玻璃脱釉

·预制绒FSF形成

·利用直接写入工艺，如丝网印刷、激光转换印刷、喷墨印刷、气溶胶印刷等执行金属沉积。

图42对应于CZ/FZ选择IV，其特征在于下列属性：

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），包括选择性发射区

·分离的基极-发射极结

·使用两次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散。

·APCVD PSG用于前部FSF，同时用于背部基区触点扩散

·制绒后FSF形成

·通过等离子喷溅、真空蒸发、大气电/热喷涂膜等执行金属沉积。

图43对应于CZ/FZ选择IV，其特征在于下列属性：

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），包括选择性发射区

·分离的基极-发射极结

·使用两次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散。

·APCVD PSG用于前部FSF，同时用于背部基区触点扩散

·制绒后FSF形成

·利用直接写入工艺，如丝网印刷、

激光转换印刷、喷墨印刷、气溶胶印刷等执行金属沉积。

图44对应于CZ/FZ选择V，其特征在于下列属性：

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），包括选择性发射区

·分离的基极-发射极结

·使用两次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散。

·APCVD PSG用于背部基区触点扩散

·无FSF

·通过等离子喷溅、真空蒸发、大气电/热喷涂膜等执行金属沉积。

图45对应于CZ/FZ选择V，其特征在于下列属性：

·不需要额外的处理步骤（利用热烧蚀工艺），包括选择性发射区

·分离的基极-发射极结

·使用两次APCVD处理工艺

·利用APCVD PSG以及热激光烧蚀形成基区触点扩散。

·APCVD PSG用于背部基区触点扩散

·无FSF

·利用直接写入工艺，如丝网印刷、激光转换印刷、喷墨印刷、气溶胶印刷等执行金属沉积。

除图3所描述的流程族1B外，还可利用两个分离的BSG层沉积，连同另外的ps（或fs）脉冲激光冷烧蚀步骤，在背部产生选择性发射区结构也是可行并必要的。利用APCVD层以及激光烧蚀生成的此选择性发射区结构适用于作为所有前述结构及流程的变换，无论是作为由外延沉积薄膜产生的吸收层，CZ晶片产生的吸收层，还是其他工艺产生的吸收层，如利用MeV注入及切割等的高能量解理工艺。图46所示为利用附加BSG层以及皮秒激光烧蚀图案化生成发射区结构（具有发射极结轻度掺杂，发射区触点重度掺杂的浓度）的电池工艺流。图47为图46流程制成的最终电池结构的截面图，该电池包括由两BSG沉积制成的带有不同扩散板电阻的选择性发射区。

如图46所示，从清洗模板开始，形成多孔硅双层或者单层结构。轻度掺杂n型外延薄膜（原位基区掺杂典型地位于范围5×10¹⁴cm^-4到1×10¹⁸cm^-3内）沉积。基区磷掺杂深度可以根据在外延生长工艺过程中预先指定的分布而变化（再次，优选地，范围为5*10¹⁴cm^-4到1*10¹⁸cm^-3）。如上文描述，为了实现最佳的掺杂，可以选择性地使用不止一种掺杂度，例如，为了同时获得较高的开路电压（较高的少数载流子使用寿命）及填充因子（减少寄生基区电阻）。该最佳掺杂包括一个在靠近设备向阳侧表面执行高掺杂的前面场。然而，在该区域具有低掺杂也是有益的，其可以导致很好的前表面重组速率，但起到不同的影响。此影响的成因被认为是关于界面态带位置的表面带排列，其使该界面态不那么严重。

在外延硅生长层沉积之后，以较低浓度的硼进行第一BSG层沉积，方便以后在后表面区域本体内提供较轻度掺杂的发射区。该工艺之后为将要形成发射区触点的位置进行激光烧蚀（优选地，用皮秒激光）。此工艺以及后续结构化工艺中，有利地含有跨过整个结构的平行线。在一个可选的叉指式图样中，发射区触点及基区触点对齐。在某些区域中，即在本工艺后期汇流条位于金属2层（第二金属沉积层）的区域，与线性、平行、交叉的基区和发射区触点图案的偏离是有益的。该偏离可大量减少电阴影，否则在每个汇流条下都会产生电阴影。然后，利用具有相对较高浓度的硼进行第二BSG层沉积，如提供高掺杂发射极接触区域(p++掺杂）。随后，激光烧蚀基极接触区域，优选地，利用皮秒激光。然后，沉积PSG层，作为磷掺杂基区触点的前体。随后，在多功能高温处理步骤中驱入掺杂质，可选地，可含有如氮等中性环境，可选地，然后为氧化物环境，如氧气或水蒸汽（进一步地，可选地包括后端较低温度的吸除及最终的合成气体退火）。驱入制成结。随后在接触区域利用激光烧蚀制成触点，优选地，利用皮秒激光。然后，金属1（首先沉积的及与电池最靠近的金属）沉积并成型，要么在利用如Al、Ni或NiV和Sn堆叠的PVD后利用如皮秒激光烧蚀的图案化处理，要么通过丝网印刷、气溶胶印刷、喷墨或者其他印刷一到多层含铝浆。在第一层中铝浆中应包含一些硅，以减少结在之后的退火中形成的尖峰，也可以加入其他可减少尖峰的材料。在第二层中，同样由于金属1的结构，可选择含有合适的晶粒结构的浆料或油墨，使其与本层协调一致，通过钻通孔使金属1与金属2连通。其他的选择标准包括最佳的导电性，使在金属1（M1）内具有较低的导线电阻。为实现基区和发射区的低接触电阻，选择正确的浆料是非常关键的，尤其对于电阻较低的油墨或浆料。如果需要，不同的浆料或油墨甚至包含不同的金属，可用于制出分别对基区触点扩散或发射区触点扩散的接触。如，优选地，在一个自限性的工艺中,起始的金属1层可以为油墨薄层，如镍墨，其可以在接触区域局部沉积，然后通过加热，形成硅化物。然而，需在足够低的温度上处理金属1的后续层，以为每个形成的硅化物提供最低的电阻率相位。应当注意，为了通过激光钻孔为后续工序提供一个良好的工艺窗口，同时控制金属1的消耗（厚度）以及每个电池的成本，在指定出入孔区域下方局部印刷较厚铝金属垫片是可取的，并同时在电池的别的区域印刷更薄的铝浆，以形成连续的或者分段的指状物。本设计通过如在通路孔区域印刷额外金属浆材料形成（因此，金属浆双层丝网印刷），或通过在通路孔区域增加线宽形成，以得到更好的对齐容忍度，也可以通过前者与后者的组合形成。

还需要注意的一点是，尽管明确提到皮秒（或飞秒）激光烧蚀图案化之前的PVD为金属1沉积的方法，在另一个实施例中，本文公开的所有流程和结构可以对金属1浆料使用印刷工艺，如油墨、气溶胶或丝网印刷。在浆料或油墨印刷之后，所述浆料和油墨就可以被适当地烘焙和退火。接下来，背板通过，例如但不局限于，适当低CTE预浸材料的层压，或者通过另一粘着性填充物的第一丝网印刷以及热或辐射处理，如通过UV辐射，可选地在金属1空间之间附着，以在背板层压之前平滑化表面。如果使用此类额外粘着性填充物，则背板材料，如预浸材料，可以在之后层压到相对平滑的平面结构上。

层压材料，如预浸材料，在面积上小于模板的边尺寸，如每一边小几毫米。举例来说，对于一个标准的156mm xl56mm的电池最终品，层压材料面积大于电池是有益的，如158mmxl58mm，而模板的面积要比层压材料更大，如约165mm xl65mm。

层压之后，在层压之外的区域，利用激光刻出部分或全部穿过外延薄膜的硅烧蚀沟，优选地，利用纳秒UV激光或者热激光分离，一种使用移动激光束局部加热某一区域并随后使用气雾、水、或者其他如氮等冷却剂的后续射流冷却此区域，从而构成解理前端，其于脱模层区域处结束，由多孔硅形成在外延层与模板的交界面上。

在这些加工处理之后，层压加固的薄膜太阳能衬底（TFSS）会从模板上脱离，优选地，通过牵引工艺、剥离工艺、牵引剥离工艺或者通过声波降解支持，比如将TFSS与模板堆叠置于超声波清洗器中，或者将超声波能量注入到能够将在堆叠的两侧均施加真空的干脱离装置，或者通过真空振荡或上述的结合。在TFSS脱离之后，剩下的模板要经历一个处理，在该处理中，有效脱模区域之外通过磨削剥离剩下的外延材料，这要利用到水压或者其他液压，或化学去除，或上述方法的组合。随后，对模板进行清洗并检查，然后重新投入到循环生产中，用于下一轮的多孔硅形成、外延沉积等。

然后对脱离的TFSS进行尺寸修整，优选地，利用多种激光的组合，如UV或者绿纳秒激光。此尺寸修整包含边界内侧的部分烧蚀沟，以使该结构不易受外部设备影响而产生微裂缝。修整TFSS后，开始制绒，如利碱性制绒化学物，如带有合适添加物的KOH，然后执行制绒后清洗，如利用HF及HC1，最后进行疏水表面处理（如利用HF激光清洗步骤）。然后，TFSS接受前部钝化，如通过a-Si或a-SiOx沉积，随后为ARC激光沉积，如氮化硅（SiN），优选地，均使用PECVD。

氮化硅由于提供氢的同时还提供正电荷以排斥基区少数载流子，而有助于前部钝化。在沉积或者在后面的步骤中，如在生产线的末端，可以对钝化层及交界面进行退火，如利用合成气体或者中性环境或真空，以提高钝化。该退火可执行的温度范围从200℃到背板材料的最高允许温度，同时应该确保不会出现非晶硅的晶体化（或硅氧化），并且确保不会形成微裂缝，最高允许温度可为约300℃至350℃。

随后，在晶片背部得到一通路孔，优选地，利用C02激光钻孔，并且在金属层上或内停止。接下来，使用金属2沉积，它与金属1正交。例外情况是当汇流条为金属2的一部分时。如前所述，优选地在汇流条下方，金属1的指状物、发射区和基区的排列不同，以最小化汇流条区域总体电阴影。

在金属2沉积之前，要对触点进行表面清洗，如利用低气压或常压等离子蚀刻或清洗，以去除原生氧化物。对于金属2的涂覆，上文所述的多种技术都会应用到，包括之后利用抗蚀剂印刷图案化的PVD籽晶、Cu以及Sn镀电、防抗蚀剂剥离以及局部籽晶层蚀刻或者图案化或者非图案化印刷籽晶层，如印花镍油墨或浆料（或者铜油墨或浆料），随后在进行合适的烘焙及后续铜镀电。做为一种选择，金属2也可适用于热喷涂，如Al、带有Zn的Al、或者Cu，或者先Sn后Cu的火焰喷涂。该热喷涂可以在直线上执行，或者通过一个定期清洗的图像掩模。

对金属2的尺寸要求不是很严格，因为区域通道主要是由较小尺寸的金属1层实现，而金属2层与金属1正交。层压背板除提供其他功能外（如永久性地支撑和加固）还用于隔离金属1与金属2间的电介质，以为两层（M1以及M2）间通道提供通路孔充填物。图47中电池示例性厚度尺寸包括：外延硅～10到50um,背部钝化氧化物50到250nm，背板（预浸氧化物Al或者氧化冶金级硅：mg-Si）～150到500nm，溅射（PVD）Al或印刷（AlSi，Al）触点/反射镜～50到250nm，Ni镀金（上端和下端）～100到500nm，上Sn镀金～0.5到5um,以及铜镀金金属～25到50um。

如果汇流条不是电池的一部分，而是模块的一部分，那么电池的几何结构就得以简化，并且使得金属1和金属2均仅完全包含平行的叉指式指状物，并且金属1与金属2正交布置。

然而，在金属1中具有不完全线性结构的另一个优势在于，该设计考虑到凹口或者排除TFSS区域内金属2的覆盖区域，从而在镀金处理中封闭TFSS边缘。此封闭防止了有效吸收区域受到含有如铜等的潜在有害金属镀液的污染。

具有分段的金属1层叉值式金属线也是有益的，尤其是在如较厚印刷金属浆料的情况下。可将分段设置为，仍然与金属2连通，以使整条线上的串联电阻没有受到明显影响。当满足这些要求后，如线段长度在0.5到5厘米之间，然后这些分段就可以防止微裂缝的产生，以及在浆料退火中或者在金属沉积后的处理步骤中或在金属浆料退火中，防止金属1线收缩导致的过分弯曲及压力。

非常重要的一点是，也可以在电池背部形成并利用供替代选择的电介质。对于p型发射极，如硼掺杂发射极，具有一个与发射区接触的钝化电介质是有益的，它可以提供负电荷。因此，在上述所有结构和流程的一个变换中，在不管是由外延沉积薄膜、CZ晶片还是其他工艺产生的吸收层上，如利用如MeV注入及切割等高能量解理的工艺，具有如薄（厚度范围在5nm到50nm之间）铝氧化物（优选地，由APCVD或ALD形成）的材料作为与背部接触的第一层（因此，为外延层顶部）也是可能的。图48为将铝氧化物沉积合并作为有效吸收层的后表面钝化的示例工艺流程图，而图49为图48所示工艺形成的电池结构的示例性实施例的截面图，在该图中，沉积铝氧化物并入作为效吸收层的后表面钝化。图49中电池显示了作为背部钝化电介质的氧化铝。优选地，利用常压工艺，如APCVD进行氧化铝沉积，或者利用原子层沉积（ALD）。优选地在相同的设备中，在沉积第一BSG层之前直接沉积此层，而利用BSG的发射区掺杂通过此层进行。作为一种选择，此层本身可以包含硼，或者可能性较低地，包含足够的铝，作为掺杂剂以被激活并扩散，并形成发射区域，特别是对于选择性发射区中的轻度掺杂发射极区。该氧化铝层随后要经历与上述利用BSG、USG、PSG时相同的激光烧蚀处理。

图49电池的示例性厚度尺寸包括：外延硅～10到50um,背部钝化氧化物50到200nm，背板（预浸氧化物Al或者氧化mg-Si）～150到500um，溅射（PVD）Al或印刷（AlSi，Al）触点/反射镜～50到250nm，Ni镀金（上端和下端）～100到500nm，上Sn镀金～0.5到5um，镀电铜金属～25到50um。

作为上述沉积顺序的替代，也可能在稍后的一个时间点上及时应用氧化铝-如图50流程所述。图50为一可替代选择工艺流程的示例，其将氧化铝沉积层并入作为有益吸收层的后表面钝化。对于此流程，在移除作为发射区和基区触点扩散掺杂剂前体的掺杂玻璃层之后沉积氧化铝。

例如，在上述利用BSG、PSG和USG的方案之一的结扩散之后，可能需要剥落这些APCVD氧化层，如利用HF浸液，或者优选地，利用HF蒸汽刻蚀，随后进行合适的气流残渣移除。然后，直接将氧化铝沉积到硅上，其已经包含了合适的发射区和基区接触扩散。可选的，氧化铝要足够厚，或者被其他沉积氧化物覆盖，如USG，以防止后续的金属1沉积的针孔分流。进一步的工艺与所有其他实施例所述一致。

金属1层除提供电接触外，还为光子提供了通过薄吸收层的反射镜。因此，一个有效的反射镜对于收获并转换更多数量的光子是非常有益的，通过反射红外光子，以提高光子捕获及能量收获率。金属区域覆盖以及其具体反射率对于此功能中均扮演重要的角色。为了增加覆盖面积，沉积一薄的基于PVD的金属层，该PVD层位于之前已图案化的结构上，如图51所述。图51示出了使毯覆沉积金属层膜的图案化和间隔化成为可能的结构的截面图，该结构提供了背接触电池后表面上金属覆盖的加强区域。图51所示的结构包括上层材料结构，其对待反射的光子而言高度透明，并且提供了金属层隔离（电绝缘），以实现足够的基于视线的沉积处理，如PVD或蒸发。这样的层也省去了为隔离金属1层而执行的激光烧蚀。对此工艺来讲，清洗和工艺控制是关键的，以避免毗连的发射区和基区金属线的直接分流。图51结构显示了逆向抗蚀性侧壁，由双倍抗蚀丝网印刷形成。进一步地可选择性地，可利用透明EVA或PV硅树脂作为抗蚀材料。作为可替代选择地，任何其他具有长期可靠性的合适的材料均可以作为抗蚀材料，可以永久性地存在于电池上，并且附加地有助于后镜面反射率。

此外，需要优化模板上处理工艺的几何结构。除了上述在汇流条区域下可以收获电流的结构外，还有其他可以应用的几何结构，尤其是对于金属1，这些结构是有益的并在位于金属层2的汇流条下方以扇形散开。然而，为了简化，大多数发射区和基区的线路以及触点为平行的叉指排列-简化的结构描述如图52和图53所示。

图52所示为电池背板的俯视图，显示了基区触点窗口和发射区的布局，包括线性叉指式的发射区和基区指状物的触点开口。图53为图52的电池背板结构的俯视图，包括金属1沉积，另外还描述了较大的圆形区域，表示背板材料上的通路孔，实现金属1层和金属2层之间的连通。

然而，几何结构如图54和55所示，在发射极区域上具有如在海洋中的岛屿一样排列的基极扩散区域与基区触点开口区域也是可能的。这种布局可以降低基极区下方的电阴影。当通孔并不必须是仅垂直通向，而还必须横向通向发射极区时，就产生基区载流子电阴影（通孔位于n型材料中）。这是基极扩散区域下的情况。图54所示为电池背板的俯视图，显示了基区触点窗口和发射极区的布局，包括基区触点岛阵列情形下的触点开口。图55是电池背板的俯视图，显示了基区触点窗口和发射极区的布局，包括了基区触点岛陈列情形下并存在金属1线路和通路孔位置的触点开口。需要注意的是，通路孔与基区触点岛的位置没有直接的关联。

当应用基区岛时，从通路孔到发射区用于电流收集的平均传输距离将会降低，从而增加孔收集效率。图52到55显示了基区触点岛结构与线性结构的区别。在激光烧蚀工艺中需认真对齐基区扩散岛与基区触点孔开口。这些对齐和同步对于这些结构的成功来说是决定性的。岛屿与线性区域的几何形状适用于本文公开的所有结构。

相同的概念对于上述利用两种硼掺杂源的选择性发射区的构成同样适用，如两不同的BSG层，如上所述。图56和57描述了如此产生的选择性发射区的激光图案的示例性几何形状。图56所示为电池背板的俯视图，显示了基区触点窗口以及发射区的布局，包括线性叉指式的发射区和基区指状物以及选择性发射极区的触点开口，其中至发射区的触点的发射极扩散区的掺杂浓度高于远离所述触点区域的发射极扩散区。图57所示为电池背板的俯视图，显示了与图56所示相同的选择性发射区的布局，包括金属1的沉积。大圆形区域为背板材料上通路孔连通金属1层和金属2层的位置。

类似地，在大部分文中披露的实施例中，金属1都是利用PVD及后续的激光烧蚀产生的。然而，所有的结构和方法对于直接写入金属1的应用方法来说，都是完全可共存并适用的，如丝网印刷、喷墨或气溶胶喷射印刷以及热或火焰喷涂。

还有，在大部分公开的实施例中，钝化退火在原位退火方法中得到应用。然而，所有的工艺和结构在钝化材料沉积后合适的时间内，均可全部应用于非原位钝化退火。非原位退火的优势包括以下内容：非原位退火降低了所有涉及到材料间的热膨胀系数失配的严格度，主要是针对有效TFSS吸收材料，如硅、背板材料，以及金属1浆料，以及选择性的至少用于金属1线之间和有效吸收材料之间的如硅和背板薄片等附加粘着剂。当钝化本身以足够低的温度，如低于220℃，在精密沉积设备中，如PECVD机器中完成，随后的退化过程需要在一个较高的温度，如300℃，在一个非常简单的设备中，如烤炉，以一种在TFSS之间带有可选择性内隔层的简单并可能的硬币堆叠形式完成。这种处理顺序减少了涉及材料间残留的CTE失配导致的处理问题。

异质结。当今市场上大部分硅太阳能电池为基于异质结的。异质结，尤其是那些具有较宽能隙发射区的异质结，具有较高的开路电压的潜能，并从而具有更高效率的容量。本文提供了多种异质结与薄硅电池结合的具有成本效益的方法。异质结通常是通过引入氢化非晶硅（a-Si）至发射极区实现的，与晶体硅相比，它提供了更宽的带隙。处理带有非晶硅的电池的主要目的是为了在非晶硅沉积之后将实际处理温度保持在硅结晶温度以下，典型地低于400摄氏度。实际上，非晶体硅（或氧化硅）沉积是在约150℃到200℃之间利用PECVD完成。

图58和图59为生产异质结电池（均利用无熔炉工艺和喷墨含磷印刷）的工艺流的实施例，基于a-Si发射区并基于利用外延沉积薄晶体吸收器结构。图60为利用基于epi的电池的采用异质结薄硅电池架构的最终结构的截面图。此电池结构设计与基于CZ晶片的流程一样，只是使用的硅片较厚。然而，CZ硅的厚度也可以减少到可以在使用寿命与红外线吸收之间作一个最佳权衡，后者需要较厚的吸收层辅助。图60中电池的示例性厚度尺寸包括：外延硅～10到50um,背部钝化氧化物150到200nm，背板（预浸并受过阳极化处理的Al合金或者氧化mg-Si）～150到500um，溅射（PVD）Al或印刷（AlSi,Al）触点/反射镜～50到250nm，镀金Ni(从顶部到底部)～100到500nm，镀金顶Sn～0.5到5um，以及镀金铜金属～25到50um。

此工艺可以应用到薄硅上，如利用多孔硅层顶部的外延沉积，以及基于注入/解理的薄硅架构，以及CZ晶片-还有基于电池的薄CZ晶片。图61所示为此实施例的工艺流程实施例。模板清洗、多孔硅形成以及n型基区外延硅沉积与其他流程相同。外延之后，进行一系列的薄（典型地，小于200nm厚）沉积，包括，首先为固有沉积，然后为p+掺杂非晶硅（a-Si）堆叠。由于a-Si本身具有很低的导电性，需要在非晶硅之后加入支持层沉积，这有助于以足够低的电阻携带电流。该支持层应该在足够低的温度下沉积，以防止a-Si结晶。这种沉积的示例层有透明导电氧化物层，如ITO，或者Zn0，或硅和锗多晶合金（Sil-xGex），其具有足够的Ge，可以在足够低的温度以多晶形式沉积。随后，在将要放置基区触点的位置，对a-Si发射区材料和，可选地，支撑材料进行烧蚀，优选地，利用皮秒激光。随后，沉积后面的钝化层，包括二氧化硅或氧化铝。在基区触点区域，随后可局部应用磷掺杂源，如磷墨点印刷。在后续的步骤中，驱入基区触点掺杂剂，如利用纳秒激光熔化硅片顶部并将沉积掺杂剂引入到硅晶格中。另外，在发射区触点侧应用皮秒激光去除电介质，并制出a-Si发射区接触。对于金属1沉积，不只烧蚀后的PVD界定了金属层，也可以利用丝网印刷，前提是两工艺的热积存均未超出a-Si结晶的阈值。具有多个不同实施例的背板层压以及进一步的下游处理工艺均可以与同质结处理工艺的相同的方式进行。

以下描述提供了利用永久支撑结构（背板）提供永久加固的工艺方法和设计，其在应用于薄硅晶片之后不会被去除，并且可以与前或背触薄硅太阳能电池一同应用于太阳能模块板中。此外，公开的背板为从薄太阳能电池中提取电流和能量提供了合适的低能耗。公开的永久支撑结构通经过必要的处理步骤后输送和支撑薄太阳能电池，所述步骤包括但不局限于，边缘界定或修整、制绒和清洗、钝化和抗反射涂层（ARC）沉积以及可选择的后续退火，通过热量、微波或者如激光能等的辐射。此外，所述永久支撑结构进一步支撑各种连接方案，如通道开口以及多个金属镀层及电介质材料的应用方案，包括但不局限于，沉积、丝网印刷、镀电、层压金属或者金属包含导电膜及电介质，包括电池内、电池之间以及电池到模块的接触连接。

所述公开的主题详述了加固极薄硅（Si）太阳能晶片及电池的创新性方法和结构，以降低破损率，并在生产工艺中布置至发射区和基区的触点。这些方法和结构由太阳能电池产业从标准Si太阳能电池180到250um的厚度向更薄的发展所驱动，以降低Si的使用量，从而降低材料成本-硅晶片生产科技在减少晶片厚度方面已经得到快速的发展。关于厚度小于30um的Si晶片制造工艺已经在多个方法中描述过，如层传递及外延Si生长。然而，现在工业一般还不能生产出厚度小于140um的Si太阳能电池，这是因为电池破损率显著增加，以及成品率低的原因。本文所公开的主题为通过太阳能电池生产线处理更薄的硅提供了高产量，提供了低至数十微米甚至更小的厚度，从而降低了与破损率相关的成本。当下，工业标准衬底厚度大于180um.虽然太阳能电池已经开始应用厚度为140um的Si晶片进行生产，厚度小于140um的Si晶片经常由于太脆弱而不能在高容量的生产工艺中使用。可以预想的是，，太阳能电池材料厚度约为50um厚时，可以大幅度地降低成本，而且不会对电池性能造成明显影响，这是因为更少的硅成就了更廉价的太阳能电池（硅材料成本占据了太阳能电池总体成本相当大一部分）。如上所述，太阳能电池衬底可以为各种形状，包括但不限于，标准伪正方形，正方形以及六边形。衬底的尺寸和面积也是多变的，如125mm x125mm或x156mm。或者更大的电池，包括但不限于，210mm x210mm。进一步地，衬底材料可以为单聚合物或者多晶硅。本文所公开的主题可适用于多种类型的衬底，这些衬底以原料和形状区分。如，它至少可应用于两种类别：

A)来自利用直拉单晶硅（CZ）或浮区（FZ）技术（制绒或未制绒）得到的铸块，或来自利用如线锯、磨光、抛光、蚀刻或离子注入（氢或氮）铸块切片等技术获得的多晶体铸造铸块，的平晶片。

B)直接利用任意用于沉积硅的前体生产的外延或多晶生长衬底，所述沉积硅如四氯化硅（STC）、三氯甲硅烷（TCS）、二氯甲硅烷（DCS）或者硅烷。这些衬底可具有或不具有掺杂扩散，如同完成的太阳能电池中惯例的那样，如背面场（BSF）、体掺杂、前面场（FSF），以及发射区，作为外延生长工艺的一部分。本方法广泛并同样地适用于形成太阳能电池的数个掺杂组合中的任意一个。例如：（1）磷n型体掺杂与硼掺杂p型发射极以及（2）硼p型体掺杂与基于磷的n型发射极。文中已经提到带有p型发射极的n型掺杂基极为优先考虑，这是因为这些n型基极太阳能电池倾向于拥有通常在带有硼掺杂p型基极的硅太阳能电池能中看到的光引导降解效果。

数个制造外延衬底的实施例是可行的。在一个实施例中，外延衬底生长于母模板牺牲层的顶部，然后脱离。母模板会被重复利用（例如，通过去除残留、可选择性地重新调整，通过斜面或区域抛光或研磨，清洗或者重新形成牺牲层）多次，以生长出更多的外延衬底。牺牲层必须能够将关于母模板的结晶结构的信息转移到外延层，并且能够可选择性地从衬底和母模板上去除。特征层的一个特定实施例为多晶硅，其孔隙度设置为可实现上述两关键功能。

在外延衬底实施例中，存在多个以底部的、起始的母板为区别的可能性。以下所述示例为一些可能性，但是并不局限于此。

i)基本平面外延衬底：具有至少两个明显不同的情况。在第一种情况下，外延层在平坦的，无制绒的不具有图案的模板顶部生长。该模板可能利用标准直拉单晶硅（CZ）生长，或者是作为籽铸造近单晶铸块生产，以降低模板制造的成本。还可以使用多晶模板材料，进而产出多晶薄电池。在这里，基本上平面化的衬底将作为外延衬底，脱模外延衬底同样是没有图案的平面。第二种情况为，在模板上有一个作为基础的图案或绒面；然而，绒面的尺寸要远小于外延衬底的厚度。因此，脱离的外延层也是制绒的，但仍然为大体上平面的。该衬底在本文中也被称为外延衬底。

ii)三维外延衬底：在这里，下方的模板已经被预图案化或预结构化，并且图案的几何尺寸或者纹理与外延膜的厚度基本相等，或者比它更厚。因此，当外延层脱离时，它具有一个基本上非平面的3D几何形状。在本范例中，数预设图案的数个几何形状的示例是可能的，如，金字塔形状的电池。该衬底在本文中也被称为外延衬底。

在上述描述中，脱模层由多孔硅组成，而外延层也是硅。然而，本发明所公开的主题同样也适用于使用其他脱模层方法，如那些由氢注入产生以形成解理脱离区，或者利用聚焦在硅内的激光，形成脱离或解理区域。此外，本发明公开的主题除硅外还适用于其他有效吸收材料，包括异质外延组合，如硅和锗、碳或其混合物，也可以是来自III-V族的材料，如砷化镓（GaAs），其可以，如，在锗或者分级硅锗区域顶部生长，进而生长到多孔硅层，其需要考虑为GaAs和下方硅晶格之间的匹配，以在带有脱模层的基本硅衬底生长出高质量的GaAs。

对于之前所述的衬底（从铸块得到的平面晶片或外延衬底），如果沉积硅的厚度非常薄，或者如果处理条件与用于永久加固的材料不兼容，则有必要引入一个载体用于在处理过程中临时支撑太阳能电池，直到它适用于永久加固。临时加固的可能性包括（但不局限于此）利用静电、真空或者电子与真空方法的组合等的移动载体。这些结构可以明显加强和加固薄衬底，从而确保高产出率。然而，本发明所公开的主题提供了一个永久加固，以供太阳能模板连同前或背接触薄硅太阳能电池一起使用。

进一步地，对于在带有脱模层的模板上形成的外延衬底，本发明所公开的主题在生产处理期间提供了持续的薄衬底支撑。例如在初期，优选地在干法和潜在的高温处理阶段利用模板作为加固，而在之后，优选地在低温和潜在的湿法处理阶段中使用背板加固结构和方法。因此，本发明所公开的主题需要制造永久支撑结构的材料、设计、结构和方法，以实现带有薄且有效的吸收层（“薄太阳能电池”）太阳能电池的生产以及最终太阳能电池的结构。进一步地，本发明所公开的主题在多个电池生产流程实施例中为永久支撑结构的集成提供了条件-公开的背板结构、材料和方法均可以应用到利用高效薄膜太阳能电池衬底的光伏太阳能电池的制作当中。

已公开的薄膜太阳能电池结构的一个有利设计为背结、背接触电池，其中在包含背结和背接触的一侧上应用有加固结构。然而，在前端具有触点的至少一极的电池设计也可以通过利用本文公开主题与低温工艺组合的到支持，典型地，温度低于250℃到350℃，如果前端触点在加固物附着之后生产，此设计可用来生产前端触点。一个有效的低温处理工艺会利用到激光退火，其只加热前表面，而保持后表面的温度足够低，以使背板材料可以承受整个工艺处理。前端接触的方法包括，如Al或其他金属前端线的形成，后续用于接触的激光退火，选择性发射极结形成，以及前端接触或图案化的嵌入，随后为激光或其他用于形成结的大体上的低温退火，随后为合适的金属化处理，如铝沉积，或者利用沉积、印刷或喷涂印刷图案，或者不图案化，留待后续的图案化处理。

本发明的目的在于实现加固，从而提高多种类型的薄膜结构的生产产量，而本发明的实施例的重点在于给出常常更具挑战性的背接触电池的生产技术方案。多种用于生产薄膜太阳能衬底（TFSS），一直到金属化这一点，的结构和方法的示例在图61A-C的工艺流程图中均得到了一般性的描述。图61A-C所示为形成背接触太阳能电池的主要处理步骤的工艺流，包括常见的背板加固相关步骤，这在本文中会得到进一步的详述。

此工艺流以一个已清洗的可重复使用半导体晶片开始，称为模板。然后一脱模层，如多孔半导体材料，会在模板表面上沉积。如果模板是硅片的话，则脱模层为多孔硅。多孔硅层应至少包括两个具有不同孔隙度的区域，优选地，其中顶层孔隙度低于底层。底层做为薄弱层，而顶层在后续的烘焙步骤中在硅层沉积之前的epi反应器内回流，并且该回流重建表面以提供外延生长必需的的籽晶表面。在后续的外延生长中，其中利用至少一含有气体的硅，如混有氢（H2）的三氯甲硅烷（TCS）在高温环境下执行此外延生长，薄半导体层，如硅，在模板顶部的多孔硅顶部沉积。该层可以做为薄质有效吸收层，或用于太阳能电池的光捕获层。这表明，有效吸收基极层为n型层，如在沉积步骤过程中由附加磷化氢（PH3）构成。可选择地，该PH3可氢稀释。PH3在沉积过程中的分度可实现膜中的期望掺杂梯度。

外延沉积之后，进一步的步骤包括发射极层的形成和结构化，如通过硼硅玻璃（BSG）的常压化学气相沉积（APCVD），以及BSG激光烧蚀，以为基极制成期望的开口。后续可选择步骤包括未掺杂硅玻璃（USG）沉积，随后为激光烧蚀，用于之后生成基极触点与发射区之间的隔离区。然后，沉积磷硅酸玻璃（PSG）以后续形成高n掺杂基区触点的前体。未掺杂层可用于隔离有需要的每一层。然后使用后续的热驱入步骤来驱入生成掺杂扩散分布图，其中可选择地，在至少一个步骤中带有氧化反应，以形成与半导体（如硅）之间良好的交界面。然后，利用激光在需要的接触区域上烧蚀电介质，以形成与上后续的金属化层之间的接触。适用于上述烧蚀的激光包括皮秒激光以及尤其地，皮秒UV激光，其对下层的半导体几乎不造成或者不会造成表面损伤。

需要注意的是，在本文公开的背板附着和结构化工艺之后，在背板加固结构化的薄膜太阳能衬底（TFSS）从所述模板上脱离以后，可以重复使用。重复使用需要清洗步骤，以使模板准备好下一轮的多孔质层形成及外延沉积。图62A-C为背板加固步骤前的结构示意图。图62A和B分别为PVD和金属触点开口之后的电池结构的俯视图和截面图。图62C为PVD以及选择性发射区结构的金属触点开口之后的电池结构的截面图。一个如何得到选择性发射区结构的示例方法在图73F到73J中得到了详述。

图62D为图62B在电介质层和环氧树脂柱形成之后的结构的截面图。图62E为图62D在电介质层和环氧树脂柱形成之后的结构的俯视图。图62F为图62E在金属指状物（金属层2，显示为铝箔）形成之后的结构的俯视图。图62G为图62F的密封结构的截面图。

一般而言，公开的背板结构利用正交电流提取。在背接触太阳能电池中，由于触点在同一侧，电流通常需要长距离传输——因此，不容易实现大面积的平面电触点。为了减少电阴影，通常金属指状物要保持小尺寸，而指状物高度要足够高，这就导致了在背接触太阳能电池中金属指状物耗费高以及需要采用高压工艺。这种高压甚至会防碍将更大的衬底尺寸应用到常规的背接触电池中去。

本发明公开的主题提供了通过利用正交电流提取解决关于背接触金属指状物形成的高消耗高压工艺的方案。薄太阳能电池上的金属指状物要保持薄度，然后电流被引导通过接触点向上，接触点由可导性粘着剂构成，例如但不限于，银导电胶或焊接物，或沉积物，又或是印刷的下一层金属。剩余区域，或者接触点周围大部分的剩余区域被印刷电介质粘着剂或电介质粘着剂板覆盖，提供隔离背板的电隔离。该电介质板可由如层压到薄膜太阳能衬底（TFSS）的预浸材料构成，并且在将要构建的金属层1和金属层2的连接区域有一个从中钻出的孔。

然后，电流在背板结构上大发射极和基极指状物与薄膜太阳能电池衬底（TFSS）上的小发射区和基区指状物分别接触的地方被正交提取。通过使用正交转换，电流在电池薄金属层的传输距离得以最小化或者保持相对较小，从而显著地降低了结构中的串联电阻，从而使薄金属指状物在薄太阳能电池上的使用成为可能。

虽然第一和第二金属线通常为互相正交的，但也可以利用它的一些变换。当汇流条要在电池上实施为第二层金属的一部分的情况下，如果是正常的完全正交的话，汇流条下方会受到电阴影的影响，这是因为各个汇流条的用于连接相对第一金属层线的通道区域被汇条流所阻碍，使其无法收集到相对截流子或必须在有效吸收区域（硅）内传输较远，才能被它们各自的第二层金属的最近指状物收集到。在这里，在汇流条下面具有互相交织的第一金属线图案是有益的，该金属线与汇流条直接相连（金属线与汇流条具有相同的极性），或者与第二金属层最近的指状物相连并具有不同的极性。利用这种结构，显著减少了电阴影，并且与大部分电池中第一金属层与第二金属层线各自以交变极性正交排列的情形相比，只有第一金属层导致了额外损失。

在公开典型的层、结构、材料、功能和单元工艺之后，还对各个背板的流程和实施例变换作一个广泛而通用的解释。重要的是，不是每一个背板或工艺方法的实施例均需要所有上述的各层和功能。

一些电池层和结构与公开的背板流程和层相关，而这些流程和层直接影响到背板结构和方法。下面，以最接近薄膜太阳能电池（TFSS）的层和结构开始，以电池背部（最接近与模块接触的层）结束，列出并描述这些层和结构。

在TFSS上，在薄膜太阳能衬底顶部设有一层或多层适当图案化的电介质层，所述衬底在薄膜上沉积或生长，举例来说，在该薄膜位于模板上时。在电介质下，为发射区和基极区（发射区和基区）以及薄膜衬底的基区触点。这样的层的其中一个功能是在终端之间和金属线与薄膜太阳能衬底的有效区域之间提供介质隔离，第二个功能是用作形成发射区和/或基区触点的掺杂源。提供这种电介质的方法和实施例包括生长或沉积电介质层，如通过选择性的后续杂质驱入、热退火和/或热氧化构成的未掺杂或掺杂玻璃。

发射极和/或基极区（发射区和基区）中至少一个利用适当印刷方法（如激光烧蚀、蚀刻浆料、平板印刷以及蚀刻）的触点开口，为到掺杂区域的局部入口提供适当的接触面积。所述接触面积需要具有优化的参数，使之能得到最好的接触及分流电阻，同时使具有载流子高重组率的面积最小化。根据此工艺流程，该触点开口应该在电池工艺流程的后期进行，但一般应该在第一层金属镀层形成之前执行。

金属触点（这里也称为第一金属化层或第一电导互连层）在TFSS上沉积到发射区和基区上或者其中一个区域上。第一金属化层（一层或多层）图案可以为在TFSS（如果模板处理用于形成衬底，当连接到模板时）上的金属指状物，如互相交叉的金属电极，其中TFSS为可利用PVD或其他如印刷图案化金属层的方法沉积。形成第一金属化层的基区和发射区接触层适当地互相隔离，可以通过激光烧蚀、印刷、平版印刷术以及蚀刻、蚀刻浆料或者其他方法印制图案。第一金属化层的一个功能是提供到电池发射区和基区中至少一者的连接，并将电流从电池端部（发射区和基区）传输到下一个背板层/级；而第二个功能是提供低接触电阻的表面，如对硅中p-和高掺杂的n-型材料均为低电阻的铝，而在铝顶部的可选择材料可以提供到下一层/级良好的接触电阻。第三，如果下一级的金属利用到镀敷，第一金属化层可提供之后用于镀敷的表面，如Sn或Ni或NiV或Ta涂层材料。第四，在第一金属镀层顶部沉积的电介质层，如通过层压，将要利用如激光钻孔设备钻孔的情况下，第一金属镀层会提供良好的停蚀层。沉积第一金属化层的示例方法包括PVD、蒸发、丝网印刷、油墨印刷以及气溶胶喷射印刷。示例材料和实施例为PVD层，或者如Al本身或AlSil%,Al和Ni或NiV,以及可选的Sn或SnAg,Al和Ta或Pd或Ag的堆叠。厚Al或AlSil%，如厚度大于0.5微米的层可以作为尤其合适的无红外线反射体，从而作为在后续电池工艺中，通路孔C02激光钻孔的阻止层。其他的示例有带有附加局部印垫的PVD堆叠，以更好地与下一层接触，以提供更好的边界，阻止激光钻孔，提供机械锁以防止对齐的钻孔前电介质在层压期间移位。这些印垫由包含有Al或Ag的浆料构成，如导电环氧树脂。或者，可以利用印刷金属（一片或多片），如印刷Al或带有少量Si（AlSi）的Al，或者两者组合，可选择地，还带有Ag局部覆盖层，以为随之发生的激光钻孔工艺获得更好地接触和反射。对于这种印刷工艺，金属可以印刷成指状物、叉指或者与后来金属通道对齐的点。耐火金属，如Ti,Co或Ni可以利用如喷墨印刷或丝网印刷，以及当适当加热时可以局部形成硅化物的印刷技术进行印刷，其可以作为第一金属镀层或第一金属化层材料的一部分。可选择地，该硅化物可以利用下面的其他金属，如下面印刷的Al或AlSi。

下一层电介质（此处称之为第二电介质层）作为TFSS粘着层以及背板的附加部件。第二层电介质层也作为隔离介质，实现TFSS（第一电导互连层）金属指状物与电介质顶部或背板内部（第二电导互连层）的大金属指状物间的正交排列。在湿法工艺时，如制绒及制绒后清洗时，在第二电介质作为结构最外层的处理实施例中，它还用来防止沿第一电导互连层和第一电介质层的TFSS背部遭受化学浸蚀。第二电介质还用来为已连接有效吸收层提供背板加固的机械稳定性保障，它由薄膜硅太阳能电池衬底组成。第二电介质层的沉积方法包括，利用层压工艺连接钻孔前电介质板，利用层压工艺连接钻孔后板，并且在层压以后续湿法工艺中不进行钻孔，而在湿法处理步骤后钻孔，以及譬如在TFSS表面上，或者TFSS－背板结构的背板侧印刷图案化的电介质粘着剂。用于第二电介质层的示例材料包括第一电介质板，如预浸材料，EVA，Z68PE板，以及其他通过层压前钻孔或层压后钻孔的图案化化的材料（在预浸材料的情况下，优选使用如CO2激光的激光）。作为可替代的选择，可以利用穿孔或冲压工艺对该板进行穿孔。印刷电介质粘着剂，如热塑性材料或B阶材料，也可以用作第二电介质。其他第二电介质层示例包括三明治结构的电介质板，如预浸材料、EVA、Z68、或其他，其上覆盖有保护材料，如Tedlar、Mylar，以及如Q83的Teonex，或者其他的PEN或PET材料，其中至少有一层是连续的以提供安全保护，且至少有一个或者所有其他层为连续续的（在层压后钻孔的情况下）或当层压前钻孔时穿孔。后者可使得下层的金属指状物具有较低的接触电阻。另一个示例性第二电介质层包括随机的或者规则的，但未对齐的穿孔板，如在浸入式接触胶接结构的情况下。

需要注意的是，在没有湿化学品接触背板加固TFSS的实施例中，执行后面的湿法处理步骤时，在湿法工艺过程中，不需要保护板，此外，通路孔钻孔可以在湿法工艺前的任何时候执行。

位于附加电介质中的通路孔（也被称为触点开口）提供了TFSS（第一电导互连层）上的下方第一级金属指状物与位于背板（第二电导互连层）上的下一级金属之间的通道。在下述的Pluto结构中，对通道孔钻孔或者用保护板盖住通道孔，都在制绒、清洗以及前表面钝化步骤期间保护了TFSS上的底层金属，从而将加固结构浸入到湿化学浴中。电介质的通孔（触点开口）可以通过钻孔形成，优选地，利用上述的激光，或者在印刷电介质粘着的情况下，对需要通道孔的位置不进行印刷。

下一级金属传送电流使之通过通孔，然后到背板上的下一级金属，或者直接到电池间或者模块连接器，这根据背板结构和工艺实施而定。通孔填充材料的材料和实施例，典型地为可导环氧树脂，或者更普遍地，可导性粘着剂，其通过孔版或丝网印刷入通孔，或者在应用预钻孔电介质板之前实行。典型的材料还包括焊接物或焊接浆，如包含Ag，Cu，Sn，Bi或者将它们的混合物，这包括SnBi混合物，这是非常有利的，因为它焊接需要的温度约为140℃，其与期望的背板电介质工艺温度范围相当，甚至更低。

在至少部分通孔填充或甚至省略通孔填充之后，下一级沉积发热金属用于在电介质顶部提供大宽度金属指状物（在这里称为电导互连层或第二金属化层）。在更加理想的情况下，中间不需要使用额外的通孔填充，此第二级金属直接用于与下方的第一级金属通过钻开的通孔进行连接。该大金属指状物由镀敷的金属构成，可选地，带有先前的毯覆PVD籽晶，其然后被图案化并在此之后被去除的电介质覆盖，用于隔离发射区金属与基区金属。后面的印刷在之后被去除，并执行回蚀工艺以去除毯覆金属籽晶。对于镀敷的指状物，可选地，利用障板印刷或沉积籽晶，以使其预图形化。根据汇流板结构的存在，在镀敷指状物结构的过程中，需要更多数量的触点。大金属指状物（第二电导互连层）不只是利用如印刷、喷涂或电镀等方法被沉积或构造，他还可以由预制成形的指状物构成，其中预制成形的指状物由如可软焊铝构成，即带有Ni，NiV以及可选地，Sn的Al。出于结构强度考虑，指状物线应为交叉相扣的，或者也可以为拼片，可选择地，所述拼片也是交叉相扣的。另一个沉积正交指状物的示例包括喷涂金属，如焰火喷涂或热喷涂。而另一种选择为柔性印刷的箔，其可以通过焊接或者导电粘着点局部连接到下方的通孔——该印刷箔和用于弹性电路或弹性连接器的印刷箔相似。

金属指状物实施例可选地，包括汇流条设计。如果没有，则后续的通过焊接或印刷可导粘着剂生成的触点会连接到背板，并且通过背板，电池连接到模块。需要注意的是，对于一些实施例来说，不需要将可导材料印刷入孔中，而是在可选的对钻出的通路孔进行清洗，可选地连同去除金属上原生氧化物之后，可以将下一级金属（第二电导互连层）的籽晶层直接应用到已打开的通路孔内。

可选附加层，尤其是应用到于此描述的Oasis和混合结构的附加层，包括：

a.当正在对背板加固TFSS进行化学处理时，如制绒和制绒后清洗，在第二层金属已经位于背板上的情况下，建议在第二级金属上顶部设置保护电介质层。该层的作用是提供免受化学浸蚀的保护，可选地，帮助控制CTE失配以及结构弯曲，同时保护并提供电池接触的区域，用以之后的测试和模块互连。在如湿处理步骤之后，如通过激光切割或钻穿板或层，使接触区域可以通过保护层打开。示例性材料实施例包括使用预浸材料、EVA、Z68、Tedlar、MylarPEN(如TeonexQ83)。可选择地，两层或多层的三明治结构可以用来实现该任务，至少其中一层用于提供背板的化学保护，并防止边缘受到化学浸蚀。

b.除了上述电介质层，还可以添加背层，根据要求提供大部分太阳能电池模块实施例所需的足够的平坦度和硬度，并为结构提供预设的形状或弯曲度。后者在不利用扁平电池的结构设计中将会是非常有利的。然而，该弯曲度可以通过使用适当选择的初始背板电介质层（一层或多层）调整到可能足够的程度，电介质层如预浸材料或其他，如文中提到的。背层还需要穿孔，以实现通过其中到达下方金属层的接触，从而使金属触点能够穿过它。可选择地，在背层上分配触点电极中的一个。材料的典型实施例为铝、铁、玻璃或者其他合适的薄质刚性板块，优选地，厚度小于1或0.5mm。

c.如果采用金属或者其他非耐化学腐蚀材料作为背层，则需要附加顶部保护覆盖层以防止背层的化学浸蚀，该覆盖层在化学接触后会被穿透，如利用机械切割或激光切割，以提供到背层下方金属的电接触通道，从而使背板加固电池与多电池模块接触。在实施例中，这种保护层的典型材料为预浸材料、Mylar、PEN，如Teonex的Q83。保护层到背板加固电池的附着要么通过下方的额外的粘着剂执行，要么通过连接通过背板穿孔并围绕背层边缘的粘着剂执行。粘着剂由如预浸材料、EVA或Z68构成。背板层应该具有稍微缩小的尺寸，以允许下方粘着剂到上方保护覆盖层的边缘环绕式处理。在层压工艺中，具有一个压在背板加固TFSS的背板侧的合适形状的覆盖物将是有益的，该覆盖物提供了一种防止在层压工艺过程中，流动的粘着剂封闭区域的方法。这反过来也有利于更容易地在层压工艺之后在合适的点上将电流通向背板触点。在采用玻璃作为背层的情况下，可以通过穿过玻璃钻孔连通，也可以通过沿玻璃边缘环绕宽金属指状物连通，或环绕到玻璃的顶部，之后这些指状物被耐化学腐蚀材料所覆盖，或者使金属指状物伸出电池之外，以与模块中临近的电池新隆基。后者在电池湿化学接触过程中，还需要应用到耐化学腐蚀保护层。

由于本申请具有大量的实施例，本文提供了多个可能的实施例，其利用不同类型的支撑结构、材料和工艺。在这些实施例当中，我们指出了具体的结构、材料和工艺，以及它们的有益效果和需要考虑的关键点。在其他没有明确指出的实施例中，应该理解这些关键点对于其他所述的理论上相似的结构、方法以及工艺同样适用。

此外，在此公开的结构、材料和方法具有多个潜在的实施变换，在这里不能一一明确描述。如果某些实施例以相似的形式执行并利用了已提供实施例中的至少一部分，则这些实施例均处于本发明意图涵盖的范围之内。除最终结构外，用于实现最终结构的具体方法和处理步骤，以及其变换在每个示例中都会得到说明，下面的工艺流程和结构采用了需要载体支撑的极薄的硅，因为这种情况更加普遍。较厚的硅不需要载体，它是于此提供的更普遍情况的一个特例。

出于描述的目的，本申请提供了多个背板和处理工艺实施例，包括：Pluto结构、Oasis结构、混合结构以及浸入式接触胶接结构。然而，本领域技术人员可以对披露的背板结构和工艺组成部分作出任意数量的结合和变换。

图63A到63D为第一实施例在某些工艺阶段的截面图，在下文中称为pluto。图63A所示为预浸层压、激光钻孔以及PVD金属籽晶处理步骤之后的pluto结构。如图63A所示，pluto结构由以下组成部分构成：第一，薄膜太阳能基板（TFSS），由有效吸收层、图案化的发射极区和基极区，以及图案化的第一层金属，在本图中利用PVD沉积，并在其后图案化。典型的金属1指状物为与金属2正交延伸的线（在图3情况下为镀敷Cu/Sn）。TFSS前部（亦称为向阳面）经过制绒和钝化。第二，Pluto包括预浸材料或者其他合适的粘着电介质背板形成材料，其层压到TFSS结构上并固化，可选择地，固化与层压同一步骤完成。电介质背板材料选择为具有良好的粘着性、与硅的热膨胀系数具有良好的匹配，并且具有化学惰性或者，可选地，通过顶层覆盖板保护。热匹配要考虑到通孔钻孔，如利用C02激光钻孔。通孔的钻孔方向为指向下方金属1，并且在到达金属1的顶部或者进入金属1层时停止。进一步地，预浸材料可以由一或多个材料板构成，可选地，具有不同的性质，如引入织物或者非织物纤维（如玻璃、Kevlar，或其他合适材料，以及树脂或不同类的树脂），以最佳的比例最好地与下层硅的热膨胀系数匹配，或者至少，降低嵌入弯曲度，以及在层压和后续脱模三明治结构的关联压力。平衡热失配和粘着力，非对称树脂涂层预浸材料或者利用不同树脂量或类型层压不止一种预浸材料是有益的。

图63B，63C以及63D显示了处于镀敷和Sn覆盖层处理步骤中的pluto结构。图63C和图63D描述了在层压预浸材料之前，通过如丝网印刷，于金属1结构间放置附加黏剂的示例。需要注意的是，在图63D层压之前应用的粘着剂覆盖金属1线和金属1间的空间。在层压之前应用的粘着剂，要么只在金属1线（图63C）之间的空间印刷，要么至少部分在金属1线（图63D）之上，其可以提供额外的工艺选择和益处。粘着剂在后续的层压中通过提供更加平坦的起始层压平面，降低了平面化需求。还可提供改进的粘着以及应力缓冲，尤其是固化时具有较低的弹性模数的粘着剂，其有利于减弱背板（如预浸材料）与有效吸收材料（如外延生长和脱模层硅）间热膨胀系数失配。第三，上述通孔被填充，或者至少部分与金属化层，如PVD或者印刷籽晶层或可导浆料接触。图63B-D显示采用镀敷的铜做为示例金属化层，用以填充通路孔，同时提供导向通路孔并返回的电流的指状物。金属指状物（金属2）被设置为与第一层金属的TFSS上金属指状物（金属1）基本正交。

根据本方案可以预想出大量相似的结构，如由不止一种金属形成到TFSS上金属指状物的触点的结构。所示结构的共同点在于两层金属设计，其中外侧，即第二层金属（金属2）与内侧，即第一层金属（1）基本正交排列，进一步地，第二层金属的尺寸要远大于第一层金属，并且较早生产。

第二组结构实施例中，下文中称为oasis，由下述两个构思给出明确解释。首先，至少在某个时刻，该结构依靠正交或准正交电流转换，下面以结构属性对该概念进行描述：正交电流提取的正交指状物设计包括：1）互锁指状物，以提供结构完整性并防止电池-背板排列出现弯曲或扭曲，2）指状物内的减压切口；而正交电流提取的拼片设计包括：1）分段指状物（拼片）以减少薄太阳能电池与背板材料在指状物方向上由于CTE失配产生的压力，2）互连拼片提供结构的完整性，并防止电池-背板排列出现弯曲或扭曲。

Oasis结构的第二个特征在于，在太阳能电池生产工艺中的制绒和钝化工艺中，临近金属层的至少一层用于连接半导体基区和发射区的附加金属层已集成到背板中。因此，oasis背板为带有两金属层，即金属1和金属2的集成结构。

图64A-F显示了显示了四层背板oasis结构（不包括支柱）以及生产工艺流程实施例的多个方面。图64A为所有六个金属指状物（3对基极/发射极）从模板脱离后的oasis结构截面图。结构包括以下组成部分：首先，和pluto结构一样，包含有图案化的第一层金属指状物的TFSS。第二，电介质粘着剂，它可以利用丝网印刷作图案化应用，或者作为薄板，如预浸材料，它可以在TFSS应用之前未钻孔或者已钻孔。第三，可导触点阵列，可以是孔版印刷或者丝网印刷，由如可导环氧树脂构成的材料，如银胶。可导材料应用于在电介质处有开口的区域。第四，结构包含可导第二层金属指状物。第二层金属指状物材料为铝或可软焊铝板（SAP），如涂有薄层镍（Ni）的铝（Al），或者镍钒（NiV）及锡（Sn）。材料嵌入到另一电介质上，如预浸材料、EVA、Z68或者其他可共存的电介质。该另一电介质，可选择性地，已经预穿孔，以连通到可导第二层金属指状物。

一可选的耐化学腐蚀覆盖板会被施加在结构的顶部，如由Mylar、Tedlar或者其他PEN或PET材料，如Teonex，尤其是Teonex Q83。多个工艺流实施例有可能实现这种结构。该背板四层为1）电介质/可导粘着剂，2）SAPlate指状物，3）下层粘着剂，以及4）顶部覆盖板。

在单个背板层压工艺中，其中所有的元件积存在一起并同时层压，而在另一工艺中，第二层金属层压入平面背板，并且在第二次层压TFSS之前嵌入到周围的电介质，其中在这时，可以利用具有适当强度的脱离层通过模板支撑，两工艺间具有重要的结构差异。对于后者，背板的生产、储存与使用均与TFSS分离，这潜在地节省了成本，并简化了后勤。同时，在这种情况下有一个选择：一层电介质粘着剂或两层电介质粘着剂均在层压之前应用到背板侧，或者TFSS侧，其中该一层电介质粘着剂或两层电介质粘着剂提供TFSS与背板以及可导材料的黏结，以连接TFSS上金属指状物和大金属指状物，其中大金属指状物为背板的一部分。

图64B所示为背板结构顶部覆盖板的俯视图，如厚度为25um的塑料或预浸材料，其中线端通孔在背板外围附近形成。如图所示，有三个发射区通孔和三个基区通孔。通孔通过激光（机械）钻孔钻入到薄背板，露出可软焊Al着陆台，并穿过已预钻孔的EVA密封板。该通孔直径约为5到15mm，并且用不含铅的焊料连接，用纵向加强条连接，并层压和组装。在一个实施例中，每个正交指状物要使用一个大直径通孔（如图所示，六个通孔供六个下方正交指状物使用）。图64C显示了背板结构的俯视图，显示了可实现外部模块纵向加强条接触的外部通孔结构。注意，其不需要内部或外部电池汇流条。图64D重点描述oasis背板重要制作步骤的工艺流。图64E和64F显示了一个oasis背板实施例的结构工艺流。图64E的结构1显示了三层堆叠，从上至下依次为：1）薄（25um）覆盖板，由如透明塑料或预浸材料制成，2）薄（200um）EVA或预浸材料密封剂，利用大通孔预钻孔，由如未固化的EVA或预浸材料构成，以及3）薄（200um）可软焊Al指状物，利用激光切割以及KOH蚀刻或者冲压预制构件。在图64E的结构中，三层堆叠对齐，以形成堆叠：1）薄塑料覆盖板，2）预钻孔EVA或预浸材料，以及3）正交互锁SAPlate A1指状物。图64E结构显示了敞面层压直到顶部平面化，并在Al指状物之间填充缝隙和加工平面背板支柱结构之后的堆叠。图64F结构4显示了利用丝网印刷或者激光预钻孔电介质板（如预浸材料或Z68）形成场介质之后的结构。图64F结构5显示了通过丝网印刷形成可导粘着（CA）柱之后的结构，其中粘着柱可为b-阶的。图64F结构6显示了连接/层压到电池、脱离以及后端处理（还形成边缘密封）之后的结构。图64F结构7显示了对顶部塑料覆盖板的最后激光钻孔以形成电触通孔，以及应用锡凸块到通孔用于测试和分类之后的结构。

图65A-D为多个实施例的俯视图，描述了作为背板一部分的大金属指状物的可能结构。图65A显示了具有六个指状物的互锁团案，图65B显示了具有六个指状物的弹簧式分段平衡模式（平行四边形），图65C显示了具有六个指状物的物理分段平衡模式，图65D显示了互连接触图案。这些指状物一般与电池上第一层金属指状物正交排列。由于正交转换，第二金属层指状物尺寸应相对较大，同时不会由于通过金属路径的串联电阻而导致欧姆损失。典型地，这些金属指状物的厚度范围从100到数百微米厚。层压到背板的主要材料是晶体硅，它沿晶体平面上具有优选的机械弱指向性，可以作为优选的解理方向。因此，保证整体结构的强度，具有交错的指状物或拼片是可取的，以不再提供优选的解理方向。如果利用指状物（如图65A和图65B所示），指状物内附加的裂缝可用于提供弹簧作用，以减少沿大金属指状物方向的由于CET失配造成的压力。如果利用拼片（如图65C用了36个拼片），则每一列拼片极性相同（分别为发射区和基区），并且每个拼片需要与后面的拼片相连，其需要，如，在电池工艺完成以后对覆盖嵌入电介质板或者可替代的开口触点孔进行穿孔。这些触点孔可以由接触材料所填充，如可导环氧树脂，或者焊料，其连接到纵向加强条，作为模块组件的一部分。可以预想到多个其他大金属指状物的几何形状，例如65D图示的设计。图64B和64C的结构和几何形状为电池间相连及电池与模块相连的实施例。

图66为正交oasis设计的电池背部的俯视图；铝制指状物发射极和基区触点正交排列，并且与下方的电池上第一层金属指状物连接。

图67为oasis结构（带支柱）实施例截面图，在本文中称为五层或六层oasis结构。与图64中四层oasis结构相比，图67所示的结构包括附加板（一层或多层）以使结构具有更好的硬度、平坦度和机械支撑。上层板预穿孔以提供电解通孔，并且通过他本身的的电介质粘着板连接（增加一层，使之变成六层结构的Oasis结构），或者通过下层电介质板足够的回流连接，使其通过预穿孔的通孔并且流至设备边缘，以提供合适的黏结及边缘密封（一五层Oasis结构）。支持板应该为低成本材料，比如铝、铁、合适的聚合物、玻璃或者陶瓷。附加粘着板可以由如上述同样的材料组成，包括预浸材料、EVA以及Z68，及相关材料。用于确保到顶部覆盖板黏结的黏结材料可以通过适当执行设备实现回流可控，该设备在层压工艺过程中应用，可阻止粘着材料封闭期望的触孔，并同时使嵌入到下方支柱层的粘着材料回流，使之流出并接触到顶部覆盖板层。

第三组结构实施例的其中一个实施例中，下文称为混合结构，分别在图68A和68B-C示出了其俯视图和侧视图。图68B为混合结构发射区触点的截面图，而图68C为显示了混合结构基区触点的截面图。Pluto和oasis结构具有大量的类似点和大量的中间/组合结构，这源于pluto和oasis的构思，图68A-C描述了这样一个例子。图68A-C的混合结构具有pluto特征的组成部分，如在湿法工艺和钝化期间，在结构体上唯一的金属元件是那些在下述工艺流程中被归类为第一层金属的金属。公开的混合结构同样有oasis特征的组成部分，它包含大金属指状物阵列；然而该大金属指状物阵列应用于制绒和钝化工艺之后，并不会在连接到TFSS之前整合到背板结构，这属于oasis结构的特征。

图68A-C混合结构包括以下组成部分：带有图案化第一层金属的TFSS；电介质，它可以在沉积过程中利用丝网印刷图案化，也可以利用层压后或层压前钻孔的预浸材料；金属层（一层或多层），用于将金属从可穿过通孔的电池上第一层金属延伸至电介质顶部或直接延伸到大金属指状物的阵列中；大金属指状物，其与TFSS上第一层金属正交排列，并且嵌入到电介质中，如预浸材料、EVA或带有可选择性的垫板（如由玻璃、聚合物、陶瓷或金属）的Z68，以及，电池到电池及电池到模块的接触区域，位于一侧，由金属格外延形成，其与电池相比较尺寸较大，或者是通过嵌入到大金属指状物的电介质形成。或者，触点还可以通过将大金属指状物沿嵌入的可选择性地支持板材料环绕并且将金属直接暴露在电池的正背面形成。

第四组结构实施例的其中一个实施例中，下文称为浸入式接触胶接结构，图69和70示出了其截面图。图69为利用Al oasis背板的浸入式接触胶接结构和方法的截面图，显示了胶接前和胶接后的结构。图70为利用单片模块阵列（MMA）的浸入式接触胶接结构和方法的截面图，显示了胶接前和胶接后的结构。

上述的pluto，oasis以及pluto-oasis混合结构具有电介质粘着剂——丝网印刷材料或者层压预浸板——它隔离了电池上第一层金属与下层金属，并以对齐方式图案化，考虑到打开通路孔，以实现与下一层金属的接触。在浸入式接触胶接结构中，电介质粘着剂相对于第一层金属和背板部分金属间的触点并不是以对齐的方式图案化。该触点是通过对齐的、图案化的印刷导电凸块阵制成，如焊料或导电环氧树脂，它们被置于期望的触点位置上，并在层压过程中穿过电介质层压板。电介质层压板，如在层压过程中由足够柔软的材料构成，如EVA或DNP的Z68。可选地，这些材料用作穿孔板，以为可导凸块提供足够比例的开放区域，实现不同金属层间的低电阻接触。

因此，浸入式接触胶接结构包括：带有图案化第一层金属的TFSS；对齐的导电凸块阵列；电介质板，如由EVA或Z68构成，它以规则或不规则的方式进行穿孔，或者作为胶接工艺的一部分进行穿孔；在oasis实施中，如图69所述，具有一个oasis类型的预层压背板，其上嵌有大金属指状物；在如图70所述的MMA类型背板的实施中，设有保护覆盖层，其通过电介质粘着板（由，如PEN或其他合适的耐腐蚀材料）连接到TFSS。

图71为带有总成的背接触太阳能电池和生产背板加固物的工艺流的实施例。图73A-J描述了这些前端处理的流程。

前端的处理以重复使用的湿法清洗或者新的模板开始，之后为脱模层的形成，如双层多孔硅，下层孔隙度高，上层孔隙度低。随后，在氢气环境下沉积有效吸收层，如利用三氯甲硅烷（TCS）气体和掺杂剂，如三氢化磷（PH3）产生n型基极区，使硅外延沉积。可选地，沉积需要在深度上具有不止一种掺杂深度区域。沉积随后的掺杂玻璃层，如利用常压化学气相沉积（APCVD），随后为利用皮秒激光进行图案化处理。

在一个实施例中，第一玻璃层包含较少量的发射区掺杂（硼硅玻璃中的硼——BSG），可选择地，覆盖一层未掺杂的硅玻璃（USG），以形成掺杂度较轻的发射极区，随后为硼硅玻璃在发射区掺杂度较高的期望位置烧蚀，以反过来，提供了到发射区金属1低电阻接触。在此之后，掺杂度更高的BSG层（BSG2）在金属1连接到发射极区的位置沉积，可选择地，具有USG覆盖层。随后，烧蚀基极触点区域，优选地，利用皮秒激光。随后，磷硅玻璃（PSG）层沉积，用于磷的硼资源，从而产生掺杂度高的N+-型掺杂基极触点区域，形成到基区的低电阻接触。在之后的步骤中，对外形进行热退火，从而驱入结。可选择地，退火环境可以选择中性环境或者氧化环境，后者可以形成在背部高质量的交界面，实现较低的后表面重组速率。下一步，打开发射区和基区掺杂结的接触区域，使随后应用的金属1接触，其中金属可以为如印刷层，或者印刷层序列，如由铝（Al）或者AlSi形成金属1到结的低电阻，同时避免通过结的尖峰。印刷金属层（一层或多层）可选择地，在下面步骤之前进行热退火。这时，设备前端的处理可以认为已经完成，开始执行与背板相关步骤。

下一步可包括单步层压，或者背板加工，随后为层压至模板上的薄膜太阳能衬底。优选地，该层压在真空环境下进行，并在高温下固化。压力应该满足保证均衡且可靠粘着。在受热和抽真空的整个周期中，结构承受的压力是变化的。涉及到层压工艺和设备的多个实施例都是可行的，包括利用层压工艺堆叠多个模板，利用脱模层以及压力分布缓冲层分开，或者以大托盘排列形式，使多个模板并排层压。该大托盘排列本身可以利用多个插槽（间隙）堆叠到商用层叠机中，其全部被加热，通常是从上下两边，或者从其中一边。可以利用液压元件适用这种压力。可以利用充分精选的纤维或橡胶厚板，或其他合适的的板，克服由于局部堆叠高度差异或模板高度差异而导致的压力差异，这分别是由同时层压的多个模板的使用时间或者重复使用的次数不同造成的。需要注意的是，在层压背板材料之前（如预浸材料），应用额外的粘着剂将是有益的，如本文之前所述。

下面的步骤包括层压后薄膜太阳能电池衬底（TFSS）从模板上脱模，层压至背板。在层压之前或者TFSS脱模之前，可以设想利用激光切割勾勒TFSS的形状，或者是通过背板外的外延薄膜或者通过背板和外延薄膜切割。需要注意的是，应该将切割通过外延层和进入模板内造成的模板破坏降到最小。在切割过程中，要用到称为热激光分离的激光技术，其中热激光束应立即被冷却点跟随并追踪，所述冷却点由一股冷液或雾，如水或者冷的气体，如氮，所提供。通过这种做法，可通过硅初始化解理，所述硅在TFSS与模板之间的脱模层区域终止。

下一步为边缘加工步骤，包括修整（切割）边缘、以及可选地，对脆弱的薄膜从加固薄衬底去耦。设备的外边缘可以利用机械修剪切割尺寸，如剪切或冲压，或者通过激光修剪。设备的边缘可以利用凹槽或者其他合适形状切割，以钝化边缘，使其在后续的处理步骤中不必处理破损。

下一步为湿法（或者可选择地，干法）制绒步骤，随后为制绒后清洗和干化处理。制绒要通过一步或多步表面加工步骤，如通过物理粗加工步骤，如喷砂处理，来协助稍后形成合适的金字塔形状，或者通过表面处理，如有机残留去除或者形成薄化学氧化物以有助于制绒。

下一步为钝化步骤，在很低的温度上进行可选的干烘焙，需要或者不需要钝化层沉积之前的真空辅助。可行的低温钝化层示例有非晶硅（a-Si）或氧化硅或亚化学计量的氧化硅、氮氧化硅或氮化硅。或者，钝化层，如化学氧化物或氮氧化物可以在湿中间贮槽中沉积。

下一步为减反射涂层涂覆步骤，利用如氮化硅、Al2O3或其他电介质材料，优选地，在可以在硅中产生截流子的波长范围内具有较低的吸收能力，并且具有合适的内置电荷，以排斥各自的少数截流子。可选地，可以利用合成气体或者其他热退火改进前表面钝化。可选地，前面激光退火，以改进前表面钝化，同样可选地，体质量和后表面钝化根据激光参数和被选激光波长的穿透深度而定。

下一步包括打开至电池引出端的下一掩埋层的触点。根据已选背板结构，下一掩埋层可为，如：电池上的图案化的金属层，其在层压之前沉积到电池上；沉积在所述图案化的金属层上的接触垫，只有需要接触通道的区域需要；或者掩埋的下一级金属工艺路线，可选地，与初始的金属连接器基本正交。该接触工艺可以利用激光或机械孔或缝钻入到保护/电介质层执行。可选地，在这一步之前，通过薄板或材料保护该表面，以防止前表面在后续镀电工艺中收到镀敷或污染。

之后，下层的金属利用多个可选方式通过触点开口实现接入，如，可选的表面加工步骤，以促使金属籽晶的粘着性和/或可镀性；金属籽晶的沉积，通过PVD、镀电、包括丝网印刷、喷墨印刷、气腔胶喷射、孔版印刷或如焰火喷涂或热喷涂等喷涂的印刷；对于未印图案的沉积，图案化步骤，如印刷耐腐蚀、或在不耐腐蚀的覆盖表面上镀层，随后为去除抗蚀剂以及籽晶层回蚀（其中所有工艺共同点在于镀敷技术）。典型的金属化材料包括，如镀镍起始层、随后为铜，紧后为锡或者其他可软焊覆盖层，且印刷层含有合适的金属，包括银和合金、镍、铜、铝和锡。在PVD籽晶层的情况下，选择包括但不局限于Sn，Ni，NiV，Al，Pd，Ta，Cu，Ag或合金。

在可选择测试和分级之后，就可以很容易地实现接触到太阳能电池模块，如利用可软焊纵向加强条带。该纵向加强条带可以是如直线或者狗骨形状，并且可选地，包含黑色或涂黑的区域，如在模块用户看得见的区域，以保持全黑的外表，同时可选择地，在需要时作为电绝缘。利用如普通太阳能背部密封剂进行最后的密封。

下文涉及到示例性的结构和工艺流，仅做为描述性的目的。Pluto结构和oasis结构的主要区别在于，在进行外延薄膜前表面的湿处理或其他形式的制绒时，除了电池上金属发射区和基区触点指状物，pluto加固结构不含有任何其他金属结构，因此称为第一层金属，而oasis结构包括至少一部分第二层金属化层。

电池上金属可以利用毯覆沉积技术进行沉积，如物理气相沉积（PVD），或者蒸发（如通过电子束或热蒸发）以及后续图案化，如利用激光烧蚀或利用丝网印刷对金属或金属前体直接图案化沉积，通常还有后续的热烘焙、烧结或驱入步骤。重要的是，下面的描述对于PVD同样类似适用。在下文，如果没有其他说明，PVD用于表示所有其他大面积毯覆沉积类型的工艺。该毯覆薄膜会在模板整个外延电池结构上沉积，或者在沉积过程中应用到障板，以避免不必要的区域被沉积，如在模板的边缘或者有效结构的外侧。障板同样可以确定有效或者金属接触区域。

图72A以及图72B描述了pluto结构、oasis结构以及pluto和oasis混合结构的工艺流的不同实施例示意图。图72A所示为pluto结构和pluto混合结构相关的工艺流。下表定义了图72A所示工艺流要用到的缩写表示。

术语                  定义

表1.图72A中的术语和定义

图72B为oasis结构和oasis混合结构相关的工艺流。下表定义了图72B所示工艺流要用到的缩写表示。

术语              定义

表2.图72B中的术语和定义

图73A-J示出了生产背接触太阳能电池的pluto结构实施例的工艺流中的主要制造步骤过程中的电池的截面图。

图73A-E所示为基于通过采用非掺杂层和后续的图案化实现的基区和发射区触点区域间的物理隔离的流程。图73A所示为经BSG沉积和发射区开口步骤处理之后的电池。图73B所示为基区窗口开口步骤之后的电池。图73C所示为PSG基区沉积、退火以及开口步骤之后的电池。图73D所示为激光触点开口步骤之后的电池。图73E所示为金属沉积和激光隔离步骤之后的电池。

图73F-J示出了，通过使发射极区轻掺杂（除了发射区到金属1的触点形成的区域）形成选择性发射区，后者得益于更高的掺杂深度，可得到更低的接触电阻。图73F所示为轻掺杂发射极区前体沉积（BSG1）及重度掺杂发射极区开口步骤之后的电池。图73G所示为重度掺杂发射极区前体沉积（BSG2）及基区触点开口步骤之后的电池。图73F所示为金属沉积和激光隔离步骤之后的电池。图73H所示为PSG(+USG)沉积和杂质掺入形成结步骤之后的电池。图731所示为激光接触开口步骤之后的电池。图73H所示为PSG(+USG)沉积和杂质掺入形成结步骤之后的电池。图73J所示为金属1沉积，如印刷或带有烧蚀的PVD步骤之后的电池。

图74A-DJ所示为生产背接触太阳能电池的oasis结构实施例的工艺流中的主要制造步骤过程中的电池的俯视图（74A）以及截面图。图74A所示为oasis结构电池的俯视图。图74B所示为基区触点形成步骤之后的电池。图74C所示为背板层压步骤之后oasis结构电池的俯视图。图74B所示为带有支柱的最终的oasis电池。

对于所有提到的背板实施例，多个背板部分之前的工艺流和结构已经在本文中公开。例如，在一个初始衬底的实施例中，由模板支持的外延电池结构具有通向发射极区和基极区的触点。该通向基极区的触点具有高度掺杂的区域，以实现低阻抗，而发射极区选择性地在沿通向原生金属的触点周围高度掺杂。这些触点可以利用多种技术打开，如图73示例实施例，该触点利用上述电介质激光烧蚀打开。该触点最好以发射区和基区的交替触点线阵列的形式构成。

然后，形成第一层金属。在本文中，该层被称为第一层金属，即使它由多层金属或具有多种结构。在一个实施例中，第一金属结构优选地为铝或含有少量硅的铝，以减少峰值形成，确保与p型区域和n型区域的欧姆接触。如果利用PVD沉积材料，则通常选择单一材料，如铝，这是因为沉积一般要在整个电池区域上执行，然后结构化。之后对大面积层状沉积的材料进行图案化。图案化具有多种选择，在一实施例中，利用激光烧蚀对金属进行结构化。有多种可能的激光烧蚀选择，如利用皮秒激光烧蚀。优选地，对金属进行图案化，以在发射区和基区触点开口交替线的顶部形成发射区和基区触点的交替线。

如果不使用PVD，而对第一金属使用印刷工艺，如丝网印刷或汽溶印刷，以及-根据材料而定-后续的热工艺，可降低到两触点峰值的铝或者含有少量硅的铝得以使用，或者将铝用于p型区域触点，以及其他金属，如银或者其他，可用于n型区域触点。材料的选择还根据它们作为反射面的性能而定。好的反射性能（镜面的或者朗伯的（Lambertian））可以提高光线到电的整体转换率，尤其是对于波长较长的光，这对于使用薄硅的电池是非常重要的。或者，硅化物形成的耐火金属同样可以用作第一金属层，它具有低接触电阻；然而，他们的反射质量可能不够并且工艺会更复杂。

金属PVD和印刷工艺均可选地，允许堆叠金属层的沉积。在PVD工艺中，铝沉积之后为可提高粘着力的镍钒（NiV）或镍（Ni）层，Ni为优选地，因为它具有较低的压力。随后为锡（Sn）层，其考虑到工艺流中进一步的镀敷。此堆叠的替代选择为Al，随后为钽（Ta）。也有可能采用其他层组合。为简化工艺以及在随后介绍的激光开口工艺中的反射层具有好的性能，可以仅由Al作为第一层金属。如果镀敷的层作为下一金属层，而铝作为唯一的基区金属层，则铝需要特殊的表面处理，如浸锌处理或双浸锌处理。

金属或者金属堆叠的选择要考虑到多个属性，如需要提供良好的粘着，首先是到下方的氧化物或者epi上的玻璃的粘着力，其次是堆叠金属间的粘着力，第三是堆叠顶部金属和背板之间的粘着力，或者精确地说，到背板的粘着组件间的粘着力。

对于此点，如果铝为第一沉积金属，并且如果临近顶部的玻璃层作为掺杂源，如磷硅玻璃（PSG）作为基极n型掺杂源，则有助于保持PSG的磷含量在约6%或低于6%，并且／或者利用未掺杂的玻璃层覆盖PSG层。在沉积过程中或之后，可选的金属处理可以提高后续的粘着。该处理包括热退火、激光退火、表面粗加工以及其他。对于沉积材料而言，铝提供了到于此提供的背板材料的良好粘着力。

印刷的金属通常需要一个或多个热步骤，以烘干溶剂，并且可选地，需要烧结和/掺入步骤。如果印刷不止一层金属，可以预想在一个热步骤处理中所有金属，或者在印刷材料中间执行一步或多步热处理步骤。印刷材料还要考虑到金属在区域内有益的厚度选择，如在之后的某个时刻上作为到下层金属的接触区的区域内。当使用丝网印刷金属时，选择性增厚的方法为做不止一次印刷，并利用不同的丝网结构。

沉积金属或金属堆叠的表面应针对与PVD基区工艺结合的用于金属烧蚀的大工艺窗做出优化。对于PVD和印刷金属而言，选择或者处理金属堆叠顶部的金属（或者金属表面）-如果第一金属层只有一层金属则更好-使之具有足够的厚度和激光束反射比将是有益的，该激光束在之后的某个时间点用于穿透背板材料形成通孔，使下级金属连接到第一金属层。对于这种通道钻孔，可以使用如CO2激光，而铝、铜、银和一些其他金属可为CO2激光的长红外波长范围提供良好的反射比。

在印刷金属的情况下，局部加厚金属以及/或者在将来通孔位置增加额外的金属印刷将是有益的。这可以为通路钻孔增加工艺窗，同时为需要接触的第二层金属提供了良好的金属接触。

层压是在第一层金属及其图案化和处理后的主要处理步骤，在层压之前，当外延层位于模板上时，具有大尺寸的切口是有益的，以在背板加固外延电池结构脱离时提供一个已知的缺口位置。

Pluto结构层压时的工艺流。作为选择的背板材料，将要层压到含有图案化第一层金属的薄膜外延太阳能电池结构（TFSS），它的选择要考虑几点重要的属性，其中一些属性如下所述：首先，该材料要与硅具有合适的热膨胀系数匹配。第二，材料要么独立，要么在毯覆或图案化的粘着层的协助下，表现出与TFSS良好的粘着性，并且在整个温度、压力以及温度范围内维持这种粘着性，这对于生产出最终的太阳能电池内的背板加固TFSS以及模块内的太阳能电池在整个有效使用周期中都是必需的。第三，背板加固TFSS需能够承受化学和气体环境，以及在生产进入太阳能电池和模块整个过程中的所有处理步骤。第四，材料需具有成本竞争力、无毒，并且易获得。

上面主要讲述了预浸料背板与硅结合作为有效吸收材料的实施例。同样的概念可应用到硅与异质结材料，如Ge，SiGe，SiC，SiGeC，a-Si或a-SiGe，也可以与III-V族材料组合，如GaAs或GaAs与Si或Ge或其合金的组合。非常具有吸引力材料系为与印刷电路板业使用相同配方的预浸材料。这样的具有或者不具有各种不同类型的织物的预浸材料均可在市场中得到，如芳族聚酰胺、凯芙拉或树脂矩阵中的玻璃纤维。

当薄板位于模板上时，薄板层压到TFSS。加固物可包括单板或者不止一片薄板，其中要用到不同的预处理或者不同的纤维、纤维含量以及树脂类型和含量，以优化粘着性和CTE失配。

如先前所述，在预浸材料层压之前，印刷附加粘着剂到电池上是有益的。该粘着剂可以是热固化或者UV固化，可以覆盖整个区域（如图63D所示），并在后来的通路孔开口步骤中钻孔，或者与欲钻通孔的开口区域一起印刷，也可以仅覆盖金属1线间的区域（如图63所示）。

其他可选的背板加固材料包括类似于太阳能模块密封的材料，如EVA或Z68，在下述的例子中，只要明确提到预浸材料处理，就应当理解为涵盖应用其他合适的背板材料。

根据工艺流和材料配方，选择的材料可包括，具有非常合适或灵活的电池结构的选择，以及实现非平面电池表面的选择，其中所述非平面电池表面能够实现进一步的如非平面太阳能模块的应用结构方案。

可选择地，在层压期间，可利用保护板覆盖与TFSS接触的预浸材料区域，可防止预浸材料板在后来的背板加固TFSS过程中，如在制绒及制绒后清洗，以及镀敷和镀层表面加工中，吸收潮气或化学物。该覆盖板的示例为mylar或其他耐化学腐蚀的PEN材料。控制层压工艺本身的典型参数为压力、温度、温度差以及升温速率的应用、范围以及时间，树脂以及纤维类型和含量，以及可选地预浸层压板（一片或多片）的预定位焊接或预处理，处理时间及温度的时间、应用以及真空水平。通过层压全固化预浸材料或至少在其暴露于水或湿化学品之前全固化是有益的。

在层压步骤的冷却之后，从层压工具上卸下模板上层压的TFSS，并在随后利用机械或其他手段，如蚀刻，使其从模板上脱离。一般而言，后端加固TFSS的顶侧及模板被卡紧并分开，通过使用直接拖拉，或者剥落，或者通过脉冲拉力，如通过在结构的一侧或两侧利用真空产生的脉冲作用。

可选择地，脱模可通过利用声波或超声波机械作用力协助，如利用与平板耦合的压电致动器执行，用以卡紧加固TFSS的上部以及/或者模板。此外，在脱模之前立即在沿TFSS区域执行激光切割步骤，以在脱模发生区域内或者周围提供一优选的边缘。

脱模之后，背板加固TFSS的边缘被修整为适用于进一步加工或者甚至是最终大小的尺寸。一般而言，修整工艺可以利用如切割、修剪或锯削等物理修整，也可以利用一种或多种激光，如CO2激光或者脉冲YAG激光或类似其他，或者是物理修整与激光修整结合。根据几何形状、切割装置以及切割是从背板侧还是从TFSS侧开始，存在多个对齐修整切口到结构的选择。在这些对齐选择中有使用可视或红外摄像机（后者的情况中，使用到掩埋对齐目标）。在脱模层残留物上做标记可以将激光工艺的过程反映到TFSS背部上，该通过标记可以做为直接可视的对齐目标。

在边缘修整之后或之前，在暴露于大容量自动湿化学设备和工艺前的任何情况下，根据选取的材料和工艺以及背板加固TFSS从模板上脱模后最终的平坦度，一个可选的脱模背板加固TFSS热压力处理可有助于提供最优的层平坦度，这对后续的工艺是有益的。

背板加固TFSS包含脱模层的残留物，包括脱模层顶部的回流。该层是高度有缺陷的，并作为吸气点。它在下面的制绒步骤去除，或者通过制绒前的分离步骤去除。在钝化处理之前，可利用制绒后清洗去除金属残留物以及可选地，有机残留物。对于钝化处理和减反射涂层有多种选择，其与背板材料可承受温度范围相容，通常这些步骤的处理温度可以限制在低于200-250℃。

与制绒表面接触的起始钝化层可以为氧化物，如氧化硅或者亚氧化硅，即氧化硅中氧和硅的剂量比例小于2，其中这种氧化层均通过化学气相沉积（CVD）或湿法化学品沉积或生长。或者，初始钝化层也可以为氮氧化物，如通过CVD沉积或者磷硅（a-Si）层，固定掺杂或随意掺杂。该层利用如CVD或PVD沉积。该减反射涂层可以利用氮化硅实现，尽管氧化铝也是一个选择，尤其是对于p型基极电池。该层利用如CVD沉积。

在上表面层（一层或多层）沉积之后，或者在沉积中间，可以利用退火减少前表面重组速率（FSRV）以及后表面的重组速率（BSRV）。应该控制该退火，使之与设备，尤其是背板材料的热积存范围相容。这种退火的合适工艺包括合成气体退火、或者空气环境或惰性气体环境下的退火，也可以为激光退火，这些退火工艺可能将它们的能量适当地沉积到离表面足够近，并且/或者时间足够短，以防止超过背板可承受热积存。本应用热退火工艺的一个示例为在可见光或近红外波长范围的脉冲激光退火。

为了在后续工艺中保护前表面，同时改进处理，附着可选的透明保护层到前表面是可取的。该层可以是热塑性或热固性材料，如EVA或PE材料，如Z68或类似Z68的材料。后者在之后可以回流，并用于将电池连接到本工艺中模块组件部分内的玻璃。为了准备满足之后第二级金属镀层的结构，需要插入一可选步骤，为背端表面提供良好的粘着。该步骤包括表面机械粗加工，如粗砂爆破或研磨。或者，可以对表面进行化学处理或等离子处理以改进粘着性。需要注意的是，如果愿意，该处理也可以在制绒之前执行。

下一组处理步骤用于构建到第一金属层的接触，其到目前为止在背板材料下方受到保护。接触开口可通过激光通路钻孔实现。应用于此工艺的示例性激光为CO2激光，虽然也可以应用其他激光，如脉冲UV，可视的或者IR YAG激光，以烧蚀背板材料。可以通过直接脉冲在同一个地点钻孔，利用单次或重复脉冲，或者多次脉冲对该区域穿孔，这要根据其中孔尺寸要求和激光脉冲的有效能量而定。为了选择到下方第一层金属最好的激光钻孔工艺，下层金属应具有具有非常好的激光束反射率，例如铝以及银对于C02激光波长就具有很好的反射率。根据CO2激光波长的吸收特征，在待钻孔材料中含有染料是有益的（如预浸材料）。该染料用于增加背板钻孔速度（如预浸材料），从而增加下层金属的选择余地。该染料还具有视觉效果，为电池提供更暗的侧壁，使位于模具内的整个电池具有黑色外表。

激光钻孔工艺还可以与其他工艺结合，如等离子蚀刻开口通孔的残留物，或者利用如过氧化氢对通孔进行有机清洁，或者在钻孔工艺从开始到结束改变激光的类型或者激光的参数设置。如果执行一可能的等离子蚀刻，应该在下级金属沉积之前立即执行，尤其是当沉积发生在真空条件下，如当利用PVD时。利用分子自由基在下级金属沉积之前立即进行清洁工艺也是可以预想到的。

在该工艺流的实施中，通孔需要与TFSS下端结构对齐，尤其要从第一层金属到图案化金属指状物对齐。如果在第一层金属顶部的通孔下方印刷附加的金属触点，以增大激光工艺窗或者有利于到下层的良好的粘着力及电接触，则该通路孔还必须与该层对齐。对于TFSS上的对齐结构或目标，可以预想，在模板上图案化或者图案化沉积工艺的其中一个中，需要将对齐目标放下，否则结构本身，尤其是不具有对称性的区域，如有效区域的边缘，会无法充分利用有效区域为对齐目标提供对齐。既然一般的加固材料为非透明的，为通路孔钻孔工艺对齐TFSS上的目的可以通过多种方式实现：第一，在层压之前，在加固背板材料剪出窗口。这些窗口需要包含一些树脂，其在层压过程中回流进窗口，并且足够透明，满足视觉辨认对齐目标。或者第二，利用合适灵敏度波长的摄像机观察对齐目标，如红外摄像机，其可通过背板材料或者通过薄硅定位目标。

利用红外摄像机在激光钻孔工具中通过传输红外（IR）照明并使之穿过TFSS定位目标具有一个好处，即通过合适的装置在定位目标与钻通孔中间不会产生位移。在钻孔及可选择性的通孔清洁之后，背部加固TFSS就准备好形成第二层金属，以与第一层金属相连了。

在描述第二层金属形成之前，还要对另一个密切相关的实施例进行描述。应当注意，在层压之前将通路孔钻入到背板材料中也是可行的。这一过程在后来被称为通孔的预钻孔。预钻孔对于整休钻孔工艺窗而言是有益的。如果接触孔是预钻孔的，则对下方第一层金属材料的选择要求就会得以取消，或者大大放宽。对于预钻孔来讲，如果使用不止一张背板加固材料，如预浸材料，则在预钻孔之前利用粘性层压以合适的低温粘住这些加固材料。进一步地，在通孔预钻孔期间，激光会使在通孔的边缘引起局部固化。这会降低树脂的流出，防止堵住打开的孔。既然在层压之后，预钻孔不再需要在制绒和制绒后清洗的湿化学工艺期间适当地保护下方的第一层金属，加入上述mylar，teonex或其他PEN或PET材料的未钻孔保护板是有用的。与上述通路孔工艺类似，在对区域钻孔之后对通孔进行钻孔，然而在工艺选择上却大大放松了要求。这种在选择性上的收获可能会消除其他通孔钻孔后的清洗步骤。作为未钻孔保护板的替换，还可能局部覆盖与合适电介质接触的第一层金属，如玻璃或聚合物等化学耐腐蚀性足够承受制绒和制绒后清洗工艺的电介质，但要在第二层金属与第一层金属形成接触之前移除。在湿工艺并不是由浸入式，而是由单侧湿化学应用实现时，利用预钻孔板可不需要保护板。

当预钻孔加固背板层压到当时正由模板支撑的TFSS时，背板或模板上TFSS板的层压应用一定要带有对齐。为了保证在层压过程中保持对齐位置，薄板（一层或多层）可以利用激光或者其他局部热源粘结到表面上。或者，作为第一层金属形成的一部分，通孔的区域可以由较高的，优选地为印刷的，金属区域构建。这样的局部柱状物，如果尺寸合适，可以确保预钻孔板在层压期间保持原位置。在那种情况下，上述可选局部保护材料应用于该柱状物的顶部。该柱状物可应用为非常稀疏的模式上，以节省该柱状物的材料使用量。

第二层金属形成。优选地，第二层金属以与第一层金属指状物基本正交的方式构成，可能的例外为每个末端上的一个或者多个汇流板条。正交关系可大大地放松对第二层金属图案化的要求。例如，如果第一层金属的图案化要求为上百或数百微米范围，则第二层金属的图案化要求则可在毫米级到厘米级范围。这反过来使非常经济的图案化技术变得可行，如简单的障板或非常廉价的印刷，辊涂或者喷涂应用。此外，它还为大尺寸的金属指状物冲压成型创造了条件。要求放松是通过下面的理论实现的，在到达通孔提取之前，电流在正交关系几何结构内的每一个金属指状物传输的距离均为适当短的。

关于形成第二层金属的多个工艺流选择都已经得以公开，包括下述的实施例和变换形式。如果到第二层接触金属为铝，则在铝层顶部利用浸锌工艺，优选的双浸锌工艺进行可靠的镀层是有益的。如果之后为PVD工艺，则可以通过预溅射蚀刻清洗，而不必浸锌。

接触第一层金属的合适PVD工艺以预溅射蚀刻开始，Al，随后为Ni或NiV沉积，随后为可选择的Sn沉积。该PVD工艺可以利用障板执行，从而使之能够执行图案化金属沉积。或者，金属可以在沉积之后利用激光烧蚀图案化，与第一层金属图案化相似。沉积金属或金属堆叠可选择性地在沉积后，通过退火调整属性。

或者，可以利用印刷填充或部分填充通孔，如孔版印刷可导浆料，如铝、铜、镍或银浆。可以在金属顶部利用PVD或丝网印刷沉积金属籽晶或金属堆叠，用以至少部分填充通孔。印刷浆料可在应用后烘焙并/或退火。

在籽晶顶部，可对剩余金属进行电镀处理。或者，第二层金属的正交金属指状物的整体必需厚度可以通过合适的浆料印刷。至于镀层处理，金属籽晶可以通过图案化的方式实现沉积，如上所述，或者作为毯覆层，在之后利用抗蚀结构图案化，隔离发射区和基区金属镀层区域。镀层处理之后，抗蚀剂剥落，籽晶层在利用抗蚀剂保护的区域回蚀。典型的镀敷顺序以Ni开始，随后为铜（Cu）并为了可软焊性，以Sn结束。做为一种选择，并根据籽晶材料，也可以直接利用Cu进行镀电。在镀敷之后，还可以利用印刷，在需要焊接的区域局部应用Sn。至于印刷籽晶，如果负担得起，也可以利用如丝网或者油墨喷射印刷对整个第二级金属化层进行印刷。第二层金属的结构可以在每个末端只设一个或者多个汇流条，或者只含有金属指状物。至于第二层金属镀敷工艺，模块整合需要的触点数量与镀敷时的汇流条多少成比例。模块中电池到电池间的接触可以利用狗骨形态的接触指状物实现。对于只有指状物的结构，每一侧的狗骨状触点要与第二层每个末端金属指状物的数量相同。最小化汇流条，直到不再使用汇流条，可最大化电池上可提取电流的整体有效区域，从而最小化汇流条下的电阴影区域。

该电池间的接触金属条可由带有焊料或可软焊铝的Cu构成，如带有薄Ni及Sn或锡铋（SnBi）涂层的Al。在模块可视的区域内，金属条可以印刷成局部黑色的，以加强板的整体黑色外观。该印刷涂层也可以作为电介质层，使电池在模块内可紧凑排列。

生产Oasis结构。图64和67所示为oasis结构的示例性实施例。Oasis类型的背板结构可以通过不止一个元件单步层压到当时由模板支撑的TFSS实现，也可以通过利用一到多步层压步骤分别形成oasis类型背板，然后应用到模板支撑的TFSS上实现。如果选择后面的步骤，则具有附加的选择，即需要施加一些层到TFSS侧或者背板侧上。这适用如电介质粘着剂，它提供TFSS与背板之间的黏结，可应用如丝网印刷的工艺，或者层压电介质板，如预层压钻孔后层压后钻孔的预浸材料。这同样适用于可导材料，如可导粘着剂或可导环氧树脂，其可应用于没有电介质的区域，即通过电介质上的通孔提供TFSS上金属指状物与背板上下层金属间的可导接触，在这些情况下，至少电介质电介质粘着剂为B阶或者至少部分为可回流的是有益的，因此电介质必需要经过两次层压到不同的侧面。选择连接背板到TFSS的层压步骤的热积存（thermal budget），使电介质外部固化被认为是有益的。典型的电介质选择有预浸材料板或可丝网印刷电介质粘着剂，如多元脂或其他树脂。

Oasis形成实施例。图72B所示为形成oasis结构的多个选择。实施例包括以单一或分离步骤生产并连接背板，以存储和分级背板。

第二，对于带有第一层金属指状物的TFSS与背板大金属指状物的连接，实施例包括使用印刷电介质粘着剂与可导粘着剂或环氧树脂的结合，相对于与在层压之前或层压之后使用不同钻孔方式的电介质板，如预浸材料。对于预层压钻孔，如果背板是分别生产的，CA柱可以印刷到结构的TFSS侧或者结构的背板侧。对于利用预钻孔预浸材料单步层压，CA柱印刷在TFSS金属指状物上。

利用电介质粘着剂的Oasis层压。在一个工艺流实施例中，如图64G-F描述，其中oasis背板在附着到模板上TFSS之前生产，且印刷电介质粘着剂用于胶接TFSS到背板，将会用到下面的原材料。耐化学腐蚀顶部，优选地由Tedlar，Mylar，Teonex或其他PEN或PET材料构成，随后为位于大面积金属指状物上的电介质板（EVA、Z68或者预浸材料），其具有预钻通孔。金属指状物可由如可软焊铝制的平面板构成，即带有薄Ni和Sn层的Al，通过放电生产、激光标刻，随后为蚀刻（如果使用铝，则在KOH等材料内），或者通过使用一或多个冲压模具冲压成型。这些结构对齐并层叠排列，可选地覆盖一层脱模板，或者两侧具有非粘性表面，并且层压叠合。选择正确的材料和层压条件，如合适的疏散、温度范围、温度的升高以及层压压力，电介质材料流动并平面化结构。在不需要平面化的区域，如背部接触区域，需要保持开放，提供合适形状的层压接触卡盘或通过预固化接触孔边缘（如在切削这些洞时，利用增加的激光能量）以防止边缘的材料流出物堵住孔。

B-阶或者至少部分可回流的材料，即热塑性、印刷电介质粘着剂用作粘着剂，然后应用到背板或者（未显示）到TFSS。进一步地，可导粘着剂可以印刷在任一侧。电介质和可导粘着剂在印刷后分别接受合适可选的热处理。为了保持低成本，导电凸块的整体面积要保持很低，优选地，低于整体电池面积的2%。层压之前，需在有效区域外的一个区域对TFSS进行预切割，以在层压发生之后的脱模中，提供一epi层的指定破损点。在这之后，背板与模板上的TFSS层压到一起。在这个过程中，TFSS上的金属指状物与背板上的大金属指状物也实现了电接触。层压之后，结构通过机械脱离进行脱模，与pluto结构所述的脱模类似。然后，脱模的边缘以及背板加固设备会被修整，同样与pluto结构所述的修整类似。优选地，背板结构上需修整的边缘被合适的耐化学腐蚀电介质密封。之后，同样类似于pluto结构，在TFSS的向阳面，脱模层的残留物被清除，表面制绒，并且制绒后清洗，以及钝化。作为电池的最后一个工艺，到背板金属指状物的接触接入点被打开，如通过覆盖板材料激光钻孔。

可放置可导焊接凸块，或者采用用于模块组件生产的纵向加强条焊料，构成电池的触点。具有自己焊接凸块的电池具有一定的优势，即可以测试单个电池，并且通过测试的电池可以在之后组装入模块中；然而，此测试还可以利用合适的探测板结构完成。

利用电介质板的层压。作为层压的替换，利用上述印刷电介质粘着工艺，预钻孔的电介质板，如预浸材料，也可用作为包含背板的大金属指状物和TFSS之间的粘着剂。图75所示的截面图描述了利用预钻孔电介质板（还有两步层压）的oasis流，显示了此工艺。在这里，在期望区域印刷可导粘着剂，预钻孔电介质板以对齐方式辅垫在印刷可导粘着剂的网格上。为了实现该工艺，可导粘着剂为B阶的，以使其可干化并不会在叠合处理中被弄脏，但在层压期间依然可回流，以提供TFSS金属与背板金属间良好的接触。该工艺的残留物，在层压之后，与之前所述的利用印刷电介质粘着剂类似。

Oasis结构的单步层压工艺。在层压期间当热积存和热排序均合适的情况下，有可能在一个步骤中连接Oasis结构所有的元件，而不是分步进行背板层压以及背板到模板上TFSS的层压。

图75所示的截面图描述了利用预钻孔电介质板（一步层压）的oasis流程。在这里，需要在TFSS侧印刷可导粘着剂。在使用电介质粘着剂的情况下，粘着剂同样印刷在TFSS侧，优选地，在印刷可导粘着剂之前。在使用如预浸材料板的电介质板的情况下，为了实现单步层压，该板需要预钻孔。在上述两种情况下，在叠合预钻孔板之前，印刷可导凸块，并且预钻孔板需与已制凸块对齐。叠合背板的大金属指状物，然后叠合顶穿孔电介质板（如EVA、Z68或预浸材料），最后添加覆盖板。然后，利用适用于涉及材料需要的工艺参数执行层压工艺，典型的层压温度为低于300度，或甚至低于250度，在此层压之后，之后的工艺以与上述oasis结构的工艺流类似的形式进行。

Pluto-Oasis混合结构工艺流。图77A-D描述了pluto混合结构的处理步骤。图77A为pluto混合结构在预浸材料通孔钻孔工艺中的截面图。图77B为沉积和隔离工艺中的pluto混合结构的截面图-此金属隔离与图示并行，因此未示出。在一个实施例中，执行Al(+NiV+Sn)PVD及隔离。图77C为可导环氧树脂丝网印刷及背板层压之后的pluto混合结构基区触点的截面图。图77C为可导环氧树脂丝网印刷及背板层压之后的pluto混合结构发射区触点的截面图。混合结构的工艺流与pluto流程直到并包括钝化及表面加工之后利用激光钻孔打开通路孔工艺为止基本相同，如图73A-E所示。与pluto结构和流程不同，而与oasis结构和流程相似的点在于图77的混合结构包括大金属指状物结构，所述大金属指状物与背板加固的TFSS连接，而非与利用镀层工艺构成的金属化层结构连接。为此，如在pluto流程中所述的通孔清洗步骤之后，首先，金属触点从通孔的底部一直通到电介质的顶部，如预浸材料。这可在一个或多个步骤中实现。如果利用多步，首先通孔至少部分利用孔版或丝网印刷浆填充。然后，金属指状物通过具有裂缝的障板沉积，如PVD沉积。或者，如果在一步或者一个序列上执行金属配线工艺，则可以清洗通孔的底部表面，如就在PVD之前通过预溅射蚀刻以及/或者灰化，以去除可能的有机残留物和原生氧化物，两者都会导致高接触电阻和较差的接触可靠性。

作为通过障板沉积金属指状物的替换，因为存在着对指状物的粗糙尺寸要求（毫米级到厘米级），这也是可能的，金属还可以作为毯覆金属沉积，并在之后图案化，如利用激光烧蚀。

如针对pluto结构所述的，在与TFSS上金属指状物正交并在每个电极上具有可选的一个或多个汇流条的大宽度金属指状物的顶部，还印刷有可导凸块或者环氧树脂的阵列。与oasis结构类似，具有附加的带有大金属指状物的背板，如由可软焊的Al构成，如具有Ni和/或Sn涂层，其可为预生产的并后来层压到已经加固的TFSS上，或者为一步层压。背板本身含有如大宽度金属指状物，其由电介质粘着剂固定位置，该粘着剂同样具有垫板，如玻璃、聚合物、陶瓷或铁制垫板。为了将电池连接到其他电池，或者一般而言讲电池连接在在模具内，在大宽度金属指状物的上层具有一通孔或者使大宽度指状物延伸到电池边缘外将是有益的。这种金属指状物的生产方式与oasis结构中类似，如EDM冲压、缝隙切割或者在确定蚀刻区域后利用机械或者激光标刻进行适当蚀刻。从结构方面看，在整个工艺中保持结构不变是有益的，通过这种方式使成为汇流条的区域与两极相连，并且仅在电池组装之前，将接触电极的每边切断。如果选取的大宽度金属指状物网格大于电池，这个工艺则尤其简单。

在另一种替代变换中，该金属连接可以整合到模块组件中，其中可对金属指状物的大片区域进行平行的处理和层压。既然加固了的电池的初始金属已经允许测试并分类电池，这是可行的。

需要注意的是，对于混合结构，电池上薄指状物和背板上宽指状物间的金属线的正交变换的混合结构可从电池上指状物到沉积的第二层执行或到印刷的金属，或者从印刷的金属到背板铝箔指状物间实施。如果是后者，在沉积的第二层或印刷的金属及铝箔指状物之间实施另一电介质是有益的。

浸入式接触胶接结构工艺流。浸入式接触胶接工艺与oasis类型结构类似。主要的处理步骤区别如图69和70所示，并如下所述：在TFSS上薄金属指状物图案化之后，如上述结构所述，这些指状物覆盖有可导凸块阵列。然后，与oasis结构类似，具有两个基本变换。一个是带有可导凸块的TFSS与预制作背板的胶接，第二是背板所有组件的辅叠与普通层压。两种变换均具有与oasis流中所述的结构与流程选择。在这两种情况下，对于浸入式接触胶接，粘着性电介质不包含与可导凸块阵列互补图案化的通孔阵列。相反，将电介质应用为随机或者规则的穿孔阵列，为可导凸块提供足够的开口区域，以在层压发生回流，电介质变软时穿透。或者，电介质尚没有预穿孔，可导凸块的形状塑造为满足，在选择适当满足要求的电介质时，凸块依然可以穿透电介质，并且形成穿过电介质的低接触电阻，并构建TFSS金属指状物与背板上大宽度金属指状物间的连接。

上述示例性实施例描述目的在于使任何本领域技术人员可以制作或使用本发明要求保护的主题。对这些实施例作出的许多修改对于本领域技术人员来说都是非常明显的，本文定义的基本思想可以不需要使用创造性能力应用于其他实施例中。因此，本发明所要求保护的主题并不局限于本文所示的实施例，而是具有与本文所公开的思想和新颖特征一致的最宽的范围。

所有这些附加的系统、方法、特征和优势都包括在权利要求的保护范围之内。

Claims (41)

1.一种背接触背结薄太阳能电池，包括：

沉积半导体层，包括：

带有钝化层的光捕获前部表面，

掺杂基极区，以及

与所述掺杂基极区极性相反的掺杂背部发射极区；

位于所述背部发射极区上的背部钝化电介质层及图案化反射层；

与金属互连器连接的背部发射极触点与背部基区触点，所述金属互连器在所述背接触背结薄太阳能电池的背部上形成第一级叉指金属化图案；以及

至少一个位于所述背接触背结薄太阳能电池背部的永久支撑加固物；以及

第二金属层，由所述永久背部支撑加固结构将其从第一层隔离开，所述第二层通过所述永久背部支撑加固结构内通孔的叉指图案与第一级金属化图案局部接触。

2.根据权利要求1所述的背接触背结薄太阳能电池，其中所述第二金属层与第一层叉指金属化图案正交对齐。

3.根据权利要求1所述的结构，其中所述永久加固结构含有预浸材料。

4.根据权利要求1所述的结构，其中所述钝化层由玻璃组成，比如由硼硅玻璃组成。

5.根据权利要求1所述的结构，其中所述钝化层至少含有一氧化铝薄层。

6.根据权利要求1所述的结构，其中所述第二金属层在每个极性上包括有至少一个汇流条。

7.根据权利要求6所述的结构，其中所述第一层叉指金属化图案位于所述汇流条下方以据此减少电阴影。

8.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一层金属化图案利用印刷沉积。

9.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一层金属化图案包括有铝浆或含硅铝浆。

10.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一层金属化图案包括有超过一种铝浆。

11.根据权利要求1所述的结构，其中所述发射极区包括有至少两个掺杂浓度不同的区域，并且邻近发射区触点区域的掺杂浓度高于远离所述发射区触点区域的掺杂浓度。

12.根据权利要求1所述的结构，其中所述所述发射极区包括有位于原生非晶硅顶部的p+掺杂非晶硅的极薄层，所述发射极区由多晶硅锗合金或者可导氧化物支持。

13.一种形成半导体太阳能电池的方法，在所述半导体太阳能电池中形成有选择性发射极区，包括：

利用不同的掺杂浓度沉积掺杂剂前体；

通过激光烧蚀结构化所述区域，形成具有较高掺杂剂前体浓度的区域和较低掺杂剂前体的区域；以及

利用热退火步骤从预沉积掺杂源中驱入掺杂剂。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述掺杂剂前体源含有利用掺杂玻璃的化学气相沉积沉积的掺杂层。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述太阳能电池具有n型基极，所述掺杂玻璃由硼硅玻璃组成。

16.一种形成半导体太阳能电池的方法，包括：

在具有n型掺杂硅基极区和含a-Si薄发射极区的硅衬底上形成异质结发射极区，其中部分a-Si区为原生的而临近部分则为p型掺杂；并且

在不会导致非晶硅区域晶体化的温度上沉积传导率更高的p+掺杂多晶硅锗层，所述传导率更高的p+掺杂多晶硅锗层支持所述非晶硅区域。

17.根据权利要求16所述的方法，其中多晶硅的沉积温度低于450摄氏度。

18.一种背接触晶体半导体太阳能电池，包括：

晶体半导体衬底，所述衬底包括光捕获前部表面和背部表面，用以形成发射区和基区触点；

第一电导金属化层，其在晶体衬底的背部表面上具有发射区电极和基区电极的叉指图案，所述第一电导互连层厚度小于约40微米；

连接到晶体衬底背部表面的背板，所述背板层压到晶体衬底的背部表面并含有预浸材料；以及

第二电导金属化层，提供通过背板内通孔连接到第一电导互连层的高导电池互连器，所述第二电导互连层具有发射区电极和基区电极的叉指图案。

19.根据权利要求18所述的背接触晶体半导体太阳能电池，其中所述预浸材料利用从预浸材料回流的树脂与晶体衬底相连。

20.根据权利要求18所述的背接触晶体半导体太阳能电池，其中预浸材料利用额外的树脂在晶体衬底与背板之间的连接区域的至少一部分内与所述晶体衬底相连。

21.根据权利要求20所述的背接触晶体半导体太阳能电池，其中所述额外的树脂在发射区电极和基区电极的叉指图案中至少部分为平面化的。

22.根据权利要求18所述的背接触晶体半导体太阳能电池，其中所述第二电导金属化层由印刷的、喷涂的或者组合的层构成。

23.根据权利要求18所述的背接触晶体半导体太阳能电池，其中所述第二电导金属化层通过接触金属，如焊料或者导电合金，与所述第一电导金属化层接触。

24.根据权利要求18所述的背接触晶体半导体太阳能电池，其中所述第二电导金属化层由预制成的金属，如可焊铝，构成。

25.根据权利要求18所述的背接触晶体半导体太阳能电池，其中所述第二电导金属化层与第一电导金属化层实质上正交排列。

26.根据权利要求18所述的背接触晶体半导体太阳能电池，其中所述第二电导金属化层在每个电极上至少含有一个汇流条。

27.根据权利要求26所述的背接触晶体半导体太阳能电池，其中所述第一电导金属化层的发射区电极和基区电极的叉指图案位于所述第二电导金属化层中的汇流条的下方区域内，以减少电阴影。

28.根据权利要求18所述的背接触晶体半导体太阳能电池，其中所述第二电导金属化层包括有与晶体半导体衬底主晶状轴未完全对齐的互锁结构。

29.根据权利要求18所述的太阳能电池，其中所述晶体半导体衬底为外延硅衬底。

30.根据权利要求18所述的太阳能电池，其中所述晶体半导体衬底为薄或非薄CZ硅片。

31.根据权利要求18所述的太阳能电池，其中所述晶体半导体衬底为含砷化镓材料。

32.一种形成背接触太阳能电池的方法，包括：

在晶硅模板表面上利用至少两种不同的孔隙度形成多孔硅晶种和脱模层；

在所述多孔硅晶种和脱模层上沉积外延半导体层，外延硅层具有小于100微米的厚度并具有原位掺杂基极区，所述外延硅层包括掺杂发射极区和背部表面以形成与所述原位掺杂基极区和掺杂发射极区接触的发射区和基区触点；

在外延硅层的背部表面上沉积具有基区电极和发射区电极的叉指图案的第一层电导金属，所述第一层电导金属具有小于2微米的厚度；

在半导体衬底的背部表面上沉积具有基区电极和发射区电极的叉指图案的第一层电导金属，所述第一导电导金属具有小于约40微米的厚度；

将预浸背板层压至第一层导电导金属，所述预浸背板提供第一层电导金属和第二层电导金属间的电隔离；

通过激光处理形成预浸背板中的通孔，所述通孔提供了至第一层电导金属的通道；以及

在此结构的顶部施加第二电导金属化层，所述第二电导金属化层通过所述通孔与第一电导金属层接触。

33.根据权利要求32所述的方法，其中背板加固外延硅层在形成通孔之前从模板脱离。

34.根据权利要求32所述的方法，进一步包括，在外延硅层从模板上脱离之后，利用多孔硅和氮化硅通过热退火对前部进行制绒和钝化。

35.根据权利要求33所述的方法，预浸背板背部表面上第二金属化层的沉积处理通过半加成法进行，通过预浸背板中的通孔形成至所述第一层电导金属的电互连。

36.根据权利要求33所述的方法，其中所述第二金属化层由电镀序列通过毯覆籽晶层沉积，之后为籽晶层图案化掩膜，之后为在未掩膜区域电镀，之后为去除掩膜区域下方的籽晶层掩膜。

37.根据权利要求33所述的方法，其中所述第二金属镀层通过首先应用图案化籽晶层并直接在所述籽晶层上电镀实现。

38.根据权利要求33所述的方法，其中所述通路孔通过CO2激光钻开。

39.根据权利要求33所述的方法，在使用激光钻孔打开通路孔之后及将籽晶应用到所述第二层之前，利用湿法化学蚀刻清洗所述通路孔。

40.根据权利要求33所述的方法，在通过激光钻孔打开通孔之后以及在将籽晶应用到所述第二层之前，利用常压或低于常压的等离子蚀刻清洗所述通路孔。

41.根据权利要求33所述的方法，利用激光钻孔得出通孔，并使所述通孔在第一电导金属层内终止。