CN105074874B - 用于形成太阳能电池的空间定位扩散区的掺杂剂的离子注入 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了使用掺杂有第一导电类型掺杂剂的覆盖膜层来形成太阳能电池的扩散区(231)。在所述覆盖膜层的选定区域中注入第二导电类型掺杂剂以形成所述第二导电类型的掺杂剂源区域(232)。通过使所述第一导电类型掺杂剂和所述第二导电类型掺杂剂从所述覆盖膜层扩散进下面的硅材料来形成所述太阳能电池的扩散区(233)。所述覆盖膜层可为掺杂有硼的P型掺杂剂源层，其中在所述P型掺杂剂源层的选定区域中注入磷以在所述P型掺杂剂源层中形成N型掺杂剂源区域。

Description

用于形成太阳能电池的空间定位扩散区的掺杂剂的离子注入
技术领域
本文中所述主题的实施例整体涉及太阳能电池。更具体地讲，所述主题的实施例涉及太阳能电池制造方法和结构。
背景技术
太阳能电池是为人们所熟知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。太阳能电池具有在正常工作期间面向太阳以收集太阳辐射的正面，以及与正面相对的背面。照射在太阳能电池上的太阳辐射产生可用于为外部电路(诸如负载)供电的电荷。
太阳能电池制造工艺通常包括涉及掩蔽、蚀刻、沉积、扩散和其他步骤的许多步骤。本发明的实施例提供具有数量减少的步骤以便降低制造成本和提高生产量的太阳能电池工艺。
发明内容
在一个实施例中，使用掺杂有第一导电类型掺杂剂的覆盖膜层来形成太阳能电池的扩散区。在覆盖膜层的选定区域中注入第二导电类型掺杂剂以形成第二导电类型掺杂剂源区域。通过使第一导电类型掺杂剂和第二导电类型掺杂剂从覆盖膜层扩散进下面的半导体材料诸如硅，来形成太阳能电池的扩散区。覆盖膜层可为掺杂有硼的P型掺杂剂源层，其中在P型掺杂剂源层的选定区域中注入磷以在P型掺杂剂源层中形成N型掺杂剂源区域。硅材料可包括例如多晶硅或单晶硅基板。
所属领域的技术人员在阅读本公开内容的全文时将易于明了本发明的这些特征和其他特征，本公开内容包括附图和权利要求书。
附图说明
结合以下附图考虑时，可通过参考具体实施方式和权利要求得到对主题的更完整理解，其中在所有这些附图中，相似标号指代类似元件。附图未按比例绘制。
图1-4为示意性地示出了根据本发明实施例的太阳能电池的制造的剖视图。
图5-8为示意性地示出了根据本发明另一个实施例的太阳能电池的制造的剖视图。
图9-11为示意性地示出了根据本发明实施例的多晶硅和单晶硅基板叠堆的形成的剖视图。
图12示出了根据本发明实施例的形成太阳能电池的扩散区的方法的流程图。
图13示出了根据本发明实施例的形成多晶硅和单晶硅基板叠堆的方法的流程图。
具体实施方式
在本发明中，提供了许多具体细节，例如设备、结构、材料和方法的例子，以提供对本发明实施例的全面理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，可在不具有这些具体细节中的一个或多个具体细节的情况下实践本发明。在其他示例中，不显示或描述众所周知的细节以避免混淆本发明的方面。
在全背触式太阳能电池中，P型扩散区和N型扩散区以及所有对应的金属触点均位于太阳能电池的背面上。可通过从掺杂剂源扩散掺杂剂来形成扩散区。为了满足工艺要求，通常需要将掺杂剂源定位成彼此距离在小于100μm的范围内并且使其与晶片的边缘或中心对准，以便于后续处理步骤的对准。掺杂剂源的对准难度受其他步骤的位置精度要求的影响，诸如由沟槽分隔P型扩散区和N型扩散区。
在空间上定位太阳能电池的扩散区的一种技术可涉及沉积掺杂剂源的覆盖层；在掺杂剂源的顶部上施加光刻糊剂；采用蚀刻工艺图案化所述糊剂；以及驱使掺杂剂从掺杂剂源进入下面的层以形成扩散区。涉及沉积、图案化以及蚀刻的该技术不仅需要许多的步骤而且其实施成本也是高昂的。
在空间上定位扩散区的另一种技术可涉及用包含掺杂剂的油墨来取代光刻糊剂。这种技术科包括例如使用丝网印刷机或另选类型的印刷机来施加掺杂剂油墨，其中表面顶部上的所需图案需要掺杂剂源，并且驱使掺杂剂从油墨进入热处理步骤中的相反类型掺杂剂的覆盖层。这种技术的问题是对掺杂剂油墨提出了若干挑战性功能要求。更具体地讲，油墨必须是可印刷的，必须能够作为掺杂剂源，并且不得掺杂由于除气原因而未覆盖油墨的区域。油墨本身由此变得昂贵，并且根据油墨的使用方法，可能不会导致净制造成本降低。
图1-4为示意性地示出了根据本发明实施例的太阳能电池的制造的剖视图。所制造的太阳能电池为全背触式太阳能电池，因为如将在下文更显而易见的是，所制造太阳能电池的P型扩散区和N型扩散区以及对应的金属触点均位于该太阳能电池的背面上。
在图1中，在主基板的背表面上形成二氧化硅102形式的薄介电层，在图1的例子中该主基板为N型单晶硅基板101。在一个实施例中，二氧化硅102直接热生长在单晶硅基板101的背表面上，其厚度小于或等于40埃(例如，介于5至40埃之间，优选地为20埃)。二氧化硅102可提供隧道功能，例如用作隧道氧化物。
多晶(也称为“多晶硅”)硅103层形成在二氧化硅102上。此后P型掺杂剂源层104形成在多晶硅103上。顾名思义，P型掺杂剂源层104用作P型掺杂剂的来源。在一个实施例中，P型掺杂剂源层104包括通过沉积法诸如化学气相沉积法或蒸汽相外延法形成的硼硅酸盐玻璃(BSG)覆盖层。更具体地讲，可在多晶硅103上生长掺杂剂源层104，同时将P型掺杂剂引入沉积室。随后将掺杂剂(在该例子中为硼)从P型掺杂剂源层104扩散到下面的多晶硅103以在其内形成P型扩散区。一般来讲，P型掺杂剂源层104(以及在下文介绍的其他P型掺杂剂源层)可包括硼掺杂化物。
可通过独立的沉积步骤来形成多晶硅103层和P型掺杂剂源层104。在其他实施例中，诸如在随后描述的图9-11中，可以通过蒸汽相外延法在原位(即，在保持真空的情况下)在相同的设备中相继地生长这些层。
在图2中，将图1的太阳能电池结构放置在离子注入设备中，该离子注入设备也称为“离子注入机”。多年以来半导体行业一直采用离子注入法。然而，为了实现空间布置，通常需要将限定待注入区域的硬掩模(例如，光致抗蚀剂、氧化物、氮化物)形成在晶片的表面上。太阳能电池制造中的扩散布置所需的空间精度在严格程度上比半导体器件制造低几个数量级，例如，对于太阳能电池制造为小于200μm，对于半导体器件制造则为小于10nm。因此，可使用离子注入设备(其使用驻留在设备中的可移除和一次性的掩模，而不是形成在晶片的表面上的掩模)将掺杂剂注入太阳能电池中。
尽管如此，离子注入对全背触式太阳能电池的制造提出了独特的挑战，原因是P型扩散区和N型扩散区必须在空间上相对于彼此正确定位并且图案与晶片的中心或边缘对准。要实现这种空间定位，使用离子注入将需要独立的注入步骤，一个步骤用于P型掺杂剂，另一个步骤用于N型掺杂剂，每个步骤都具有其独立的注入掩模。在高效太阳能电池的制造中，这可能需要好于10μm的精确图案布置才能确保扩散区不彼此重叠，并且形成较大区域的空间电荷复合，这对于高生产量(例如，大于2100件每小时(UPH))注入设备极具挑战性。
在图2的例子中，注入掩模112是离子注入设备的一部分并且未形成在太阳能电池基板上。例如，注入掩模112可以是可移除的掩模，其可以独立于太阳能电池基板而插入注入设备或从注入设备中拔出。为了解决图案布置精度问题，只有一种导电类型的掺杂剂是使用离子注入来注入的。在图2的例子中，只有N型掺杂剂是通过离子注入来注入的；使用用作P型掺杂剂源层的覆盖膜层来形成P型掺杂剂。在一个实施例中，通过注入掩模112将磷离子选择性地注入P型掺杂剂源层104的特定区域中。并未将磷注入P型掺杂剂源层104的被注入掩模112覆盖的区域中，从而将这些区域保留为P型掺杂剂源。
P型掺杂剂源层104的由掩模112暴露的区域变为N型掺杂剂源区域113。在图2的例子中，由于P型掺杂剂源层104包括BSG并且注入了磷，因此，层104的注入了磷的区域113包括硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)。也就是说，离子注入步骤在P型掺杂剂源层104中形成N型掺杂剂源区域113。N型掺杂剂源区域113如此命名的原因是其提供N型掺杂剂(在该例子中为磷)，该N型掺杂剂将在随后扩散进多晶硅103层中以形成N型扩散区。
在区域113的BPSG中，磷有利地扩散进下面的硅中。发生这种情况是因为氧化硼膜中的磷扩散得到增强，并且因为磷降低了硼扩散进硅界面的速度。因此，在区域113中磷浓度与硼浓度比率合适的情况下，区域113有效地使得基本上扩散大部分的磷(而不是硼)，从而允许将区域113用作N型掺杂剂源。在一个实施例中，将磷注入BSG使得注入峰值发生在硅表面附近，从而在磷扩散进硅中之前，使将要扩散进硅中的硼的量最小化。基于BSG层的厚度来选择注入能量。6000A(埃)厚的BSG层可能需要200KeV的注入能量，这是相对高的能量。优选较低能量的注入，因此优选大约2000A至最少1000A的BSG厚度。优选的磷剂量为使得磷剂量介于BPSG总重量的4％到10％之间，使得足够多的磷到达硅表面以阻止硼的扩散。
将N型掺杂剂选择性地注入P型掺杂剂源层104导致在P型掺杂剂源层104中形成N型掺杂剂源区域113，同时将P型掺杂剂源层104的剩余部分保留为P型掺杂剂源。正如可以理解的，这允许形成两种不同极性的掺杂剂源，而不必执行另外的沉积、图案化以及蚀刻步骤，从而导致太阳能电池制造步骤得以减少。注入掩模布置精度问题通过以下方式解决：仅注入两种类型掺杂剂中的其中一种以形成扩散区，在该例子中为N型掺杂剂。即，仅需要一个关键对准步骤即可确保所得N型扩散区正确定位。在覆盖膜层中提供其他掺杂剂，在该例子中为P型掺杂剂源层104，而不是通过离子注入引入其他掺杂剂。
在图3中，执行扩散步骤将P型掺杂剂从P型掺杂剂源层104扩散进多晶硅103以形成P型扩散区114。扩散以形成P型扩散区114的P型掺杂剂来自P型掺杂剂源层104的未注入N型掺杂剂的区域。扩散步骤还将N型掺杂剂从N型掺杂剂源区域113扩散进多晶硅103以形成N型扩散区115。扩散P型掺杂剂和N型掺杂剂以在多晶硅103中形成对应的P型扩散区和N型扩散区可发生在相同的热处理步骤中，可在离子注入步骤之后立即执行该热处理步骤或在离子注入步骤之后的任何步骤中执行该热处理步骤。
可执行另外的步骤来完成太阳能电池的制造。在图4中，这些另外的步骤包括在太阳能电池的背面上形成介电层116和其他层以用于电绝缘、钝化和/或其他用途。然后在接触孔中形成金属触点117和118以分别电耦接到对应的N型扩散区115和P型扩散区114。金属触点117和118可以交叉。太阳能电池为全背触式太阳能电池，其中金属触点117、金属触点118、P型扩散区114和N型扩散区115全部位于太阳能电池的背面上(参见箭头120)。太阳能电池的正面(参见箭头121)与背面相对，并且在正常工作期间面向太阳。
在图1-4的例子中，P型扩散区114和N型扩散区115形成在多晶硅103层中，该层位于单晶硅基板101的外部。在其他实施例中，P型扩散区和N型扩散区形成在单晶硅基板内而不是材料的外部层内。现在结合图5-8来阐述具体例子。
图5-8为示意性地示出了根据本发明实施例的太阳能电池的制造的剖视图。在图5中，P型掺杂剂源层202形成在N型单晶基板201的背面上。在一个实施例中，P型掺杂剂源层包括BSG覆盖层。如前所述，P型掺杂剂源层202用作P型掺杂剂的来源，在该例子中其包括硼。
在图6中，将图5的太阳能电池结构放置在具有注入掩模112的离子注入设备中。注入掩模112是离子注入设备的一部分并且并未形成在太阳能电池基板上。在一个实施例中，只有N型掺杂剂是通过离子注入来注入的。具体地讲，在一个实施例中，使用注入掩模112将磷离子选择性地注入P型掺杂剂源层202的特定区域中。并未将磷注入P型掺杂剂源层202的被注入掩模112覆盖的区域中，从而将这些区域保留为P型掺杂剂源。
P型掺杂剂源层202的由掩模112暴露的区域变为N型掺杂剂源区域203，在该例子中其包括BPSG。N型掺杂剂源区域203提供N型掺杂剂，该N型掺杂剂将在随后扩散进单晶硅基板201以在其内形成N型扩散区。
在图7中，执行扩散步骤将P型掺杂剂从P型掺杂剂源层202扩散进单晶硅基板201以在单晶硅基板201中形成P型扩散区204。扩散以形成P型扩散区204的P型掺杂剂来自P型掺杂剂源层202的未注入N型掺杂剂的区域。扩散步骤还将N型掺杂剂从N型掺杂剂源区域203扩散进单晶硅基板201以在单晶硅基板201中形成N型扩散区205。扩散P型掺杂剂和N型掺杂剂以在单晶硅基板201中形成对应的P型扩散区和N型扩散区可发生在相同的热处理步骤中，可在离子注入步骤之后立即执行该热处理步骤或在离子注入步骤之后的任何步骤中执行该热处理步骤。
可执行另外的步骤来完成太阳能电池的制造。在图8中，这些另外的步骤包括在太阳能电池的背面上形成介电层208和其他层以用于电绝缘、钝化和/或其他用途。然后在接触孔中形成金属触点210和211以分别电耦接到对应的N型扩散区205和P型扩散区204。金属触点210和211可以交叉。太阳能电池为全背触式太阳能电池，其中金属触点210、金属触点211、P型扩散区204和N型扩散区205全部位于太阳能电池的背面上(参见箭头122)。太阳能电池的正面(参见箭头123)与背面相对，并且在正常工作期间面向太阳。
在包括掺杂单晶硅基板和P型掺杂剂源层的太阳能电池结构上执行上述太阳能电池制造步骤。在扩散区位于单晶硅基板外部的实施例中，多晶硅层可形成在P型掺杂剂源层和单晶硅基板之间，如图1所示。在扩散区形成于主硅基板内的实施例中，可以省略多晶硅层，如图5所示。
图9-11为示意性地示出了根据本发明实施例的多晶硅和单晶硅基板叠堆的形成的剖视图。在图9-11的例子中，在保持真空的情况下，在相同设备的相同室中相继地在原位生长这些层，在该例子中所述设备包括外延反应器。
在图9中，通过蒸汽相外延法从多孔单晶硅载体晶片220生长N型单晶硅基板221形式的主基板。使N型掺杂剂诸如磷流入室中以将基板221掺杂为N型。然后，使氧气流入室中以在N型单晶硅基板221的背表面上生长氧化物薄层222。然后在氧化物层222的表面上生长多晶硅223层。
在图10中，在多晶硅223上生长多晶硅层，同时使P型掺杂剂诸如硼流入室中。所得层为P型多晶硅225，其位于多晶硅223上。
在图11中，通过使氧气流入室中来氧化P型多晶硅225，从而将P型多晶硅225转变成可用作P型掺杂剂源层224的硼掺杂氧化物(例如，BSG)。可通过如前所述的离子注入来处理所得材料叠堆以在P型掺杂剂源层224中形成N型掺杂剂源区域。
图12示出了根据本发明实施例的形成太阳能电池的扩散区的方法的流程图。在图12的例子中，包括第一导电类型掺杂剂的覆盖膜层形成在硅材料上方(步骤231)。在一个实施例中，覆盖膜层为包括硼掺杂氧化物的P型掺杂剂源层，诸如形成在硅材料上方的BSG。在太阳能电池的扩散区形成在主太阳能电池基板外部的实施例中，硅材料可为多晶硅。在太阳能电池的扩散区形成在N型单晶硅基板(其用作主太阳能电池基板)之内的实施例中，硅材料可为N型单晶硅基板。
然后，将与第一导电类型(在该例子中为P型)相反的第二导电类型(在该例子中为N型)掺杂剂的离子注入覆盖膜层。在图12的例子中，通过离子注入将N型掺杂剂(诸如硼)注入P型掺杂剂源层的选定区域，以在P型掺杂剂源层中形成N型掺杂剂源区域(步骤232)。离子注入步骤形成P型掺杂剂源层，该P型掺杂剂源层具有在未注入N型掺杂剂的区域的P型掺杂剂源区域，和在已注入N型掺杂剂的区域的N型掺杂剂源区域。可使用注入掩模来执行注入步骤，该注入掩模暴露P型掺杂剂源层的N型掺杂剂源区域的面积并覆盖P型掺杂剂源层的P型掺杂剂源区域的面积。
执行扩散步骤使P型掺杂剂和N型掺杂剂从P型掺杂剂源层扩散以在硅材料中形成对应的P型扩散区和N型扩散区(步骤233)。硅材料可为多晶硅层或单晶硅基板，具体取决于实施例。扩散步骤将P型掺杂剂从P型掺杂剂源层的P型掺杂剂源区域扩散进硅材料以在硅材料中形成P型扩散区。相同的扩散步骤还将N型掺杂剂从P型掺杂剂源层的N型掺杂剂源区域扩散进硅材料以在硅材料中形成N型扩散区。在该实施例中，所制造的太阳能电池为全背触式太阳能电池，其中P型扩散区和N型扩散区形成在太阳能电池的背面上。所得太阳能电池具有直接位于P型掺杂剂源层的P型掺杂剂源区域(例如，BSG区域)下面的P型扩散区，和直接位于P型掺杂剂源层的N型掺杂剂源区域(例如，BPSG区域)下面的N型扩散区。
图13示出了根据本发明实施例的形成多晶硅和单晶硅基板叠堆的方法的流程图。可在相同设备的相同室中在原位执行图13的方法的步骤，所述设备在一个实施例中为外延反应器。
在图13的例子中，在多孔单晶硅载体晶片上生长主N型单晶硅基板(步骤241)。使N型掺杂剂诸如磷流入室中以将单晶硅基板掺杂为N型。然后，使氧气流入室中以在N型单晶硅基板的背表面上生长氧化物薄层(步骤242)。然后在氧化物层的表面上生长第一层多晶硅(步骤243)。在第一层多晶硅上生长第二层多晶硅，同时使P型掺杂剂诸如硼流入室中。所得的第二层多晶硅为P型多晶硅，其位于第一层多晶硅上(步骤244)。然后，通过使氧气流入室中来氧化P型多晶硅，从而将P型多晶硅转变成硼掺杂氧化物(步骤245)。可通过如前所述的离子注入来处理所得材料叠堆以在硼掺杂氧化物中形成N型掺杂剂源区域。
已经公开了用于形成太阳能电池的扩散区的技术及其相关结构。虽然已提供了本发明的具体实施例，但是应当理解，这些实施例是用于举例说明的目的，而不用于限制。通过阅读本发明，许多另外的实施例对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。

Claims (17)

1.一种形成太阳能电池的扩散区的方法，所述方法包括：
在硅材料上形成包含P型掺杂剂的P型掺杂剂源层；
通过离子注入将N型掺杂剂注入所述P型掺杂剂源层的选定区域，以在所述P型掺杂剂源层中形成N型掺杂剂源区域；
通过使N型掺杂剂从所述P型掺杂剂源层的N型掺杂剂源区域扩散进所述硅材料，在所述硅材料中形成所述太阳能电池的N型扩散区；以及
通过使P型掺杂剂从所述P型掺杂剂源层的其他区域扩散进所述硅材料，在所述硅材料中形成所述太阳能电池的P型扩散区，所述P型掺杂剂源层的其他区域为所述P型掺杂剂源层的未注入N型掺杂剂的区域，
其中所述硅材料包括多晶硅，并且所述方法还包括：
在单晶硅载体晶片上生长N型单晶硅基板；
在所述N型单晶硅基板上生长薄氧化物；
在所述薄氧化物上生长所述多晶硅；
在所述多晶硅上生长P型多晶硅层；并且
氧化所述P型多晶硅层以将所述P型多晶硅转变成P型掺杂氧化物，其中所述P型掺杂氧化物用作所述P型掺杂剂源层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述P型掺杂剂源层的其他区域包括硼，并且所述P型掺杂剂源的N型掺杂剂源区域包括硼和磷。
3.根据权利要求1所述的方法，其中注入所述P型掺杂剂源层的选定区域的N型掺杂剂包括磷。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅材料包括多晶硅。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述P型掺杂剂源层的其他区域包括硼硅酸盐玻璃(BSG)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述P型掺杂剂源层的N型掺杂剂源区域包括硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅材料包括多晶硅，并且所述方法还包括：
在N型单晶硅基板上形成薄氧化物；以及
在所述薄氧化物上形成所述多晶硅，其中所述P型掺杂剂源层形成在所述多晶硅上。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述P型掺杂氧化物包括硼掺杂氧化物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述硼掺杂氧化物包括硼硅酸盐玻璃(BSG)。
10.一种使用根据权利要求1所述的方法制造的太阳能电池。
11.一种形成太阳能电池的扩散区的方法，所述方法包括：
形成包括第一导电类型掺杂剂的覆盖膜层；
将与所述第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂剂离子注入所述覆盖膜层的选定区域，以在所述覆盖膜层中形成所述第二导电类型掺杂剂的掺杂剂源区域；
将所述第一导电类型掺杂剂从所述覆盖膜层扩散进下面的硅材料，以在所述硅材料中形成所述太阳能电池的第一导电类型的扩散区；以及
将所述第二导电类型掺杂剂从所述覆盖膜层扩散进所述硅材料，以在所述硅材料中形成所述太阳能电池的第二导电类型的扩散区，
其中所述硅材料包括多晶硅，并且所述方法还包括：
在单晶硅载体晶片上生长N型单晶硅基板；
在所述N型单晶硅基板上生长薄氧化物；
在所述薄氧化物上生长所述多晶硅；
在所述多晶硅上生长P型多晶硅层；并且
氧化所述P型多晶硅层以将所述P型多晶硅转变成P型掺杂氧化物，其中所述P型掺杂氧化物用作所述第一导电类型掺杂剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一导电类型包含P型，并且所述第二导电类型包含N型。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述覆盖膜层中的第二导电类型掺杂剂的掺杂剂源区域包括硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述硅材料包括多晶硅。
15.一种太阳能电池，其包括：
覆盖膜层，所述覆盖膜层包括包含P型掺杂剂的第一组区域和包含N型掺杂剂和P型掺杂剂的第二组区域；
多个P型扩散区，所述多个P型扩散区直接位于所述覆盖膜层的第一组区域的下面；以及
多个N型扩散区，所述多个N型扩散区直接位于所述覆盖膜层的第二组区域的下面，
其中所述太阳能电池还包括：
单晶硅载体晶片；
N型单晶硅基板，其上生长在所述单晶硅载体晶片；
薄氧化物，其生长在所述N型单晶硅基板上；
多晶硅，其生长在所述薄氧化物上；
P型多晶硅层，其生长在所述多晶硅上；并且
P型掺杂氧化物，其通过氧化所述P型多晶硅层以将所述P型多晶硅转变而成，其中所述P型掺杂氧化物用作所述P型掺杂剂。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中所述第一组区域包括硼硅酸盐玻璃(BSG)，并且所述第二组区域包括硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)。
17.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中所述多个P型扩散区和多个N型扩散区位于多晶硅层中。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101622089B1 (ko) * 2013-07-05 2016-05-18 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
US20150349180A1 (en) * 2014-05-30 2015-12-03 David D. Smith Relative dopant concentration levels in solar cells
DE102014109179B4 (de) * 2014-07-01 2023-09-14 Universität Konstanz Verfahren zum Erzeugen von unterschiedlich dotierten Bereichen in einem Siliziumsubstrat, insbesondere für eine Solarzelle, und Solarzelle mit diesen unterschiedlich dotierten Bereichen
DE102014215893A1 (de) * 2014-08-11 2016-02-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Erzeugen von Dotierbereichen in einer Halbleiterschicht eines Halbleiterbauelementes
US9559236B2 (en) * 2014-09-24 2017-01-31 Sunpower Corporation Solar cell fabricated by simplified deposition process
NL2013608B1 (en) * 2014-10-10 2016-10-04 Univ Delft Tech Self aligned low temperature process for solar cells.
US20160284913A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 Staffan WESTERBERG Solar cell emitter region fabrication using substrate-level ion implantation
CN106252458B (zh) 2015-06-10 2017-12-12 Lg电子株式会社 制造太阳能电池的方法
KR101751727B1 (ko) * 2015-06-10 2017-07-11 엘지전자 주식회사 태양 전지의 제조 방법
US10629758B2 (en) * 2016-09-30 2020-04-21 Sunpower Corporation Solar cells with differentiated P-type and N-type region architectures
JP7264674B2 (ja) * 2019-03-13 2023-04-25 東洋アルミニウム株式会社 バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法
JP7264673B2 (ja) * 2019-03-13 2023-04-25 東洋アルミニウム株式会社 バックコンタクト型太陽電池セルの製造方法
CN112635592A (zh) * 2020-12-23 2021-04-09 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种太阳能电池及其制作方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5194397A (en) * 1991-06-05 1993-03-16 International Business Machines Corporation Method for controlling interfacial oxide at a polycrystalline/monocrystalline silicon interface
JP2006310368A (ja) 2005-04-26 2006-11-09 Shin Etsu Handotai Co Ltd 太陽電池の製造方法及び太陽電池
US7820475B2 (en) * 2005-12-21 2010-10-26 Sunpower Corporation Back side contact solar cell structures and fabrication processes
JP5090716B2 (ja) * 2006-11-24 2012-12-05 信越化学工業株式会社 単結晶シリコン太陽電池の製造方法
US8222516B2 (en) * 2008-02-20 2012-07-17 Sunpower Corporation Front contact solar cell with formed emitter
US20090227095A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-10 Nicholas Bateman Counterdoping for solar cells
KR20110042051A (ko) * 2008-06-11 2011-04-22 솔라 임플란트 테크놀로지스 아이엔씨. 주입을 사용하여 솔라 셀의 제작
US8242354B2 (en) * 2008-12-04 2012-08-14 Sunpower Corporation Backside contact solar cell with formed polysilicon doped regions
JP2012521642A (ja) * 2009-03-20 2012-09-13 インテバック・インコーポレイテッド 太陽電池及びその製造方法
EP2515345A1 (en) * 2009-12-18 2012-10-24 Toray Industries, Inc. Method for manufacturing semiconductor device and back junction solar cell
US8735234B2 (en) * 2010-02-18 2014-05-27 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Self-aligned ion implantation for IBC solar cells
US8377738B2 (en) * 2010-07-01 2013-02-19 Sunpower Corporation Fabrication of solar cells with counter doping prevention
US8658458B2 (en) * 2011-06-15 2014-02-25 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Patterned doping for polysilicon emitter solar cells
US8993373B2 (en) * 2012-05-04 2015-03-31 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Doping pattern for point contact solar cells

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