CN105074938A - 太阳能电池敷金属和互连方法 - Google Patents

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马修·布鲁斯·爱德华兹
艾利森·琼·雷诺
萧佩杰
布迪·桑托索·特亚赫约诺
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Abstract

一种太阳能电池与在太阳能电池上形成接触结构的方法，该太阳能电池具有p-n结形成在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间。该方法包括：在太阳能电池的表面上形成多个接触点，据此，接触点提供至第一半导体区域的电连接；并且将多个导电电线定位在太阳能电池之上，以与接触点进行电连接。接触点是暴露的硅表面或者在其上形成金属垫的硅表面。金属垫可包括低熔化温度金属的电镀层和/或可以具有小于5微米的厚度。

Description

太阳能电池敷金属和互连方法
技术领域
本发明涉及光伏装置的制备，且具体地，本发明提供了一种在这些装置上形成接触的改进方法。
背景技术
在硅太阳能电池的拥有成本降低中的一个关键要求是通过低成本制备高效率的电池特征。标准的工业太阳能电池制造传统上使用均匀(同质，homogeneous)重掺杂的顶面发射极层，以在太阳能电池内分离电荷载流子，将载流子横向传输给前电池金属接触，并且将低电阻欧姆接触提供给这些金属接触。相反，具有选择性发射极的太阳能电池使用在金属接触之下的选择性重掺杂的区域，而周围的顶面层比较轻掺杂。这允许在轻掺杂的表面区域内具有低复合，提高了电池对短波长光的响应，进而提高电池的短路电流和开路电压。同时，在电池接触下的重掺杂的区域减少了在金属-硅界面上的复合，进一步提高开路电压，同时在硅与金属之间提供低电阻欧姆接触。
而且，太阳能电池的成本受到敷金属工艺的选择的严重影响。传统的丝网印刷太阳能电池主导商业制造，然而，它们需要大量厚膜银膏来形成前接触(前触点，frontcontact)，这单独占据了将硅晶圆转换成太阳能电池的成本的大约三分之一。传统的丝网印刷太阳能电池拥有均匀的发射极和大金属接触区域，导致在金属-硅界面上的高度复合、低短波长响应、高接触电阻以及高屏蔽损耗。在以完全敷金属的背面使用时，这些电池的电压从而限制为大约640mV并且其效率限制为大约18％。而且，丝网印刷在太阳能电池上施加压力，需要更厚的硅衬底，并且从而需要更高的成本。
使用选择性发射极的最新丝网印刷电池通过在丝网印刷接触之下导入重掺杂以及在别处导入更轻的掺杂而克服了这些问题中的一些。然而，这些电池依然被限制性能的改进和/或制造成本的设计折中方案所限制。
使用含铅焊料的丝网印刷太阳能电池的标准互连也是个问题，这是因为在中心母线内被收集之前，电荷载流子需要沿着导电金属指流动较长距离，然后，中心母线连接至在模块内的下一个电池。这需要大幅金属覆盖面积，造成屏蔽损耗和成本增大，同时母线本身也屏蔽电池的表面的大约2％。为了解决这个问题，提出了使用多个均匀间隔薄母线的互连方案。这些多个薄母线直接连接至在太阳能电池上的指(finger)，不需要在电池本身上具有任何母线敷金属，并且允许缩短电流流动距离。即使太阳能电池接触指比以前略微更进一步间隔开，这也可以使得实现更低的电阻损耗，并且还可以产生更低的屏蔽损耗。然而，迄今为止，使用这些互连方案的模块概念仅仅集中使用丝网印刷太阳能电池。丝网印刷敷金属(metallisation，金属化)具有有限的范围来减少金属使用或相关的成本，并且未充分利用由多个母线互连方案提供的优点。这是因为如果不破坏金属电线，丝网印刷就难以印刷比10微米薄得多的金属层。这也是其他敷金属方法(例如，金属油墨的喷墨印刷)以及甚至一些电镀技术具有的情况，其中，通过使金属电线更窄或更薄来节省成本的尝试造成产生很多破坏。敷金属(敷金属，metallization)的破坏通常造成电池的功率输出降低。
发明内容
根据第一方面，提供了一种用于在太阳能电池上形成接触结构的方法，所述太阳能电池具有在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间形成的p-n结，所述方法包括：
在所述太阳能电池的暴露的半导体表面上的多个点之上来电镀金属垫，金属垫包含具有小于150℃的熔化温度的低熔化温度金属，据此，所述第一接触点提供与所述第一半导体区域的电连接。
在电镀金属垫之后，通过熔剂(例如，异丙醇和ADIPIC酸的混合物)，可以去除在金属内的自然氧化物。随后，在比熔化温度更高的温度(优选地，高20℃到50℃)来回流金属垫。
根据第二方面，提供了一种用于在太阳能电池上形成接触结构的方法，所述太阳能电池具有在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间形成的p-n结，所述方法包括：
在所述太阳能电池的表面上形成多个第一接触点，据此，所述第一接触点提供与所述第一半导体区域的电连接，并且是暴露的硅表面或者在其上形成金属垫的硅表面；并且
将多个第一导电电线定位在所述太阳能电池之上，据此，每个第一导电电线与至少一个(以及优选地多个)第一接触点进行电连接。
根据第三方面，一种太阳能电池组件包括太阳能电池，所述太阳能电池具有在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间形成的p-n结，多个第一接触点提供与所述第一半导体区域的电连接，所述第一接触点是暴露的硅表面或者在其上形成金属垫的硅表面，并且多个第一导电电线跨所述太阳能电池铺设，据此，每个第一导电电线与至少一个(以及优选地多个)第一接触点进行电连接。
根据第四方面，提供了一种用于在太阳能电池上形成接触结构的方法，所述太阳能电池具有在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间形成的p-n结，所述方法包括：
在所述太阳能电池的多个点之上来电镀金属垫，以形成多个第一接触点，金属垫包括具有小于150℃的熔化温度的低熔化温度金属，其中，所述第一接触点提供与所述第一半导体区域的电连接；并且
将多个第一导电电线设置在太阳能电池之上，以经由至少一个(以及优选地多个)第一接触点与第一半导体区域进行电连接。
在电镀金属垫之后，通过熔剂(例如，异丙醇和ADIPIC酸的混合物)，可以去除在金属内的自然氧化物。随后，通过比熔化温度更高的温度(优选地，高20℃到50℃)，回流金属垫。回流步骤可以用于将金属垫粘合至与金属垫接触的第一导电电线。
根据第五方面，一种太阳能电池组件，包括太阳能电池，所述太阳能电池具有在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间形成的p-n结，多个第一接触点提供与所述第一半导体区域的电连接，其中，所述第一接触点包括金属垫，金属垫包含具有小于150℃的熔化温度的低熔化温度金属、位于所述太阳能电池的多个点之上，以提供与所述第一半导体区域的电连接，并且多个第一导电电线跨所述太阳能电池铺设，以与至少一个(以及优选地多个)第一接触点进行电连接。
还可以与所述第一接触点在太阳能电池的相同的表面上形成多个第二接触点，其中，所述第二接触点提供与所述第二半导体区域的电连接并且是暴露的硅表面或者在其上形成具有小于5微米的厚度的金属垫的硅表面。
所述第一接触点可以形成在一个或多个间隔平行线性阵列中，并且所述第二接触点可以形成在与第一接触点的间隔线性阵列平行的一个或多个间隔线性阵列中，并且所述第二接触点的间隔线性阵列与第一接触点的间隔线性阵列交替。
多个第二导电电线可被定位在所述太阳能电池之上，据此，每个第二导电电线定位成在所述第二接触点的间隔线性阵列之一中的第二接触点上穿过，以与第二接触点的相应间隔线性阵列的一个或多个第二接触点进行电连接。
所述多个第一导电电线可被定位在与所述多个第二导电电线平行的位置中，据此，每个第一导电电线定位成在第一接触点的间隔线性阵列之一中的第一接触点上穿过，以与第一接触点的相应间隔线性阵列的一个或多个第一接触点进行电连接。
所述太阳能电池可被定位为类似太阳能电池阵列中的一个太阳能电池，一个太阳能电池的第一接触点的间隔线性阵列均与和所述一个太阳能电池相邻的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列对准，并且所述一个太阳能电池的第一和/或第二导电电线跨太阳能电池的阵列延伸，据此，所述一个太阳能电池的第一电线包括相邻的太阳能电池的第二导电电线，并且所述一个太阳能电池的第二电线包括相邻的太阳能电池的第一导电电线。
根据第六方面，提供了一种互连太阳能电池的阵列的方法，包括：
在所述阵列中的每个太阳能电池上形成接触结构，每个太阳能电池具有在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间形成的p-n结，包括：
i)在每个太阳能电池的表面上的一个或多个间隔平行线性阵列中形成多个第一接触点，其中，所述接触点提供与所述第一半导体区域的电接触并且是暴露的硅表面或者在其上形成具有小于5微米的厚度的金属垫的硅表面；
ii)与所述第一接触点在每个太阳能电池的相同表面上、在与第一接触点的间隔线性阵列平行的一个或多个间隔线性阵列中形成多个第二接触点，其中，所述第二接触点提供与所述第二半导体区域的电接触并且是暴露的硅表面或者在其上形成具有小于5微米的厚度的金属垫的硅表面，
将所述太阳能电池定位在太阳能电池的线性阵列中，所述阵列的一个太阳能电池的第一接触点的间隔线性阵列均和与所述一个太阳能电池相邻的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列对准；
将多个第一导电电线定位成在所述太阳能电池的阵列之上延伸，据此，每个第一导电电线定位成在所述一个太阳能电池的第一接触点的间隔线性阵列之一中的第一接触点上穿过，以与所述一个太阳能电池以及所述阵列中的相对于所述一个太阳能电池每隔一个的太阳能电池的至少一个第一接触点进行电连接；
将多个第二导电电线定位成所述太阳能电池的阵列之上延伸，其中，每个第二导电电线定位成在所述一个太阳能电池的第二接触点的间隔线性阵列之一中的第二接触点穿过，以与所述一个太阳能电池以及阵列中的相对于所述一个太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列的一个或多个第二接触点进行电连接；并且
所述一个太阳能电池的所述第一导电电线包括与所述一个太阳能电池相邻的太阳能电池以及所述阵列内的相对于所述相邻的太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第二导电电线，并且所述一个太阳能电池的所述第二导电电线包括所述相邻的太阳能电池以及所述阵列内的相对于所述相邻的太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第一导电电线。
根据第七方面，一种太阳能电池的互连的线性阵列，包括：
接触结构，定位于所述阵列内的每个太阳能电池上，每个太阳能电池具有在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间形成的p-n结，包括：
i)多个第一接触点，位于每个太阳能电池的表面上的一个或多个间隔平行线性阵列中，其中，所述接触点与所述第一半导体区域进行电接触并且是暴露的硅表面或者在其上定位具有小于5微米的厚度的金属垫的硅表面；
ii)多个第二接触点，在每个太阳能电池的与所述第一接触点相同的表面上、与第一接触点的间隔线性阵列平行的一个或多个间隔线性阵列中，其中，所述第二接触点与所述第二半导体区域进行电接触并且是暴露的硅表面或者在其上定位具有小于5微米的厚度的金属垫的硅表面，
所述太阳能电池的线性阵列设置为所述阵列的一个太阳能电池的第一接触点的间隔线性阵列均和与所述一个太阳能电池相邻的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列对准；
多个第一导电电线设置在所述太阳能电池的阵列之上，其中，每个第一导电电线在所述一个太阳能电池的第一接触点的间隔线性阵列之一中的第一接触点上穿过，以与所述一个太阳能电池以及所述阵列内的相对于所述一个太阳能电池每隔一个的太阳能电池的至少一个第一接触点进行电连接；
多个第二导电电线设置在所述太阳能电池的阵列之上，其中，每个第二导电电线在所述一个太阳能电池的第二接触点的间隔线性阵列之一中的第二接触点上穿过，以与所述一个太阳能电池以及所述阵列内的相对于所述一个太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列的一个或多个第二接触点进行电连接；并且
所述一个太阳能电池的所述第一导电电线包括与所述一个太阳能电池相邻的太阳能电池以及在所述阵列内相对于所述相邻的太阳能电池每隔一个的太阳能电池的第二导电电线，并且所述一个太阳能电池的所述第二导电电线包括所述相邻的太阳能电池以及在所述阵列内的相对于所述相邻的太阳能电池每隔一个的太阳能电池的第一导电电线。
在第一和/或第二接触点包括金属垫时，金属垫可以具有小于5微米的厚度。替代地，金属垫可以具有小于2，1或0.5微米的厚度。如果存在的话，那么金属垫的厚度优选地大于0.1微米。
通过形成从所述太阳能电池的表面延伸到所述第一半导体区域的多个重掺杂区域，形成所述多个第一和/或第二接触点，所述重掺杂区域比所述第一半导体区域更重地掺杂有所述第一掺杂剂极性的掺杂剂。重掺杂区域可以形成有1到50欧姆/平方并且优选地20欧姆/平方的片电阻。
第一和/或第二接触点还可以包括在所述电线与所述第一半导体区域之间将要进行连接的点处直接形成在所述第一半导体区域的暴露表面上的所述金属垫。
第一和/或第二接触点可以包括形状为圆形、椭圆形、方形、矩形或多边形的区域，并且可以在太阳能电池的表面的平面内具有在8-12微米的范围内的尺寸。第一和/或第二接触点还可以包括细长的平行边区域，其具有在8-12(大约10)微米的范围内的宽度。第一和/或第二导电电线优选地定位使得导电电线在第一和/或第二接触点中的每个上穿过。
在使用重掺杂区域时，所述重掺杂区域可以包括细长的平行通道，并且所述细长的平行通道可以在太阳能电池的表面的平面内具有8-12(假设10)微米的宽度。所述第一和/或第二导电电线优选地定位成与所述细长的平行通道相交，并且优选地设置成与所述细长的平行通道大致垂直地相交。可以在所述第一半导体区域之上形成介电层，在所述介电层中形成开口，以露出要形成所述重掺杂区域的区域，并且可以将所述第一和/或第二导电电线放在所述介电层之上，以穿过所述介电层内的开口形成与所述重掺杂区域的连接。可以在所述重掺杂区域之上形成金属垫，以与所述重掺杂区域电连接，但是通过所述介电层与所述第一半导体区域的剩余部分隔离，并且可以将所述电线放在所述太阳能电池的表面之上，以通过所述金属垫和重掺杂区域与所述第一半导体区域进行接触。可以通过电镀，来在所述重掺杂区域上施加所述金属。
可以通过在所述太阳能电池的表面上或附近提供掺杂剂源，并且在与所述重掺杂区域的位置对应的图案中激光加热所述掺杂剂源和所述第一半导体区域，以使所述掺杂剂源的掺杂剂将所述重掺杂区域掺杂为所需要的浓度，同时破坏所述介电层，在所述介电层内形成开口以露出所产生的重掺杂区域的表面，从而形成所述重掺杂区域。可以在所述第一半导体区域之上形成介电层，在所述介电层中形成开口，以露出所述第一半导体区域的表面，可以将所述第一和/或第二导电电线放在所述介电层之上并且穿过所述介电层内的开口连接至所述第一半导体区域。可以在所述第一半导体区域的表面之上形成所述金属垫并且所述金属垫与表面电连接，使得通过所述介电层与所述第一半导体区域的剩余部分隔离，并且放在太阳能电池的表面之上的电线可以通过所述金属垫与所述第一半导体区域的表面接触。可以通过在第一半导体区域的表面上电镀来施加金属。可以通过电镀，形成所述金属垫，并且所述金属垫可以包括具有低于150℃的熔点的一层或多层镍、银、锡和/或金属。替代地，金属垫可以是一层或多层电镀的镍、银和/或锡，在其上电镀的最终层具有低于150℃的熔点的金属。具有低于150℃的熔点的金属可被选择为锡与铟和/或铋的合金，并且该金属可以是与锡与铟和/或铋的共晶成分。
第一半导体区域优选地形成有80到200欧姆/平方的片电阻。
该方法可以进一步包括在太阳能电池的表面和电线之上粘合密封剂层。
优选地，各个第一和/或第二接触点通过第一和/或第二导电电线中的一个接触。在密封所述太阳能电池之前，可以将电线放在太阳能电池的表面上，或者电线可以连接至一片密封剂并且与所述密封剂一起应用到所述太阳能电池的表面中。在电线连接至密封剂时，例如，通过在一片密封剂上印刷金属种子层并且在所述金属种子层上电镀金属，以产生具有所需要的横截面面积的电线，从而在一片密封剂上制备所述电线。金属种子层可以是镍、银或聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚(4-苯乙烯磺酸盐)，并且所述电镀金属可以是铜或银。
还可以通过低熔化温度金属(例如，锡与铟和/或铋的合金)涂覆第一和/或第二导电电线。
本发明的优选实施方式提供了一种新光伏电池构造，其中，在密封之前，母线不一体形成在太阳能电池的表面上。在密封工序期间，使用在电池上铺设的并且粘合至太阳能电池的表面上的相应第一和/或第二接触的垂直的多个母线实现第一和/或第二接触点互连。经由重掺杂的窄(大约10微米)导电通道，可以沿着电池的表面将电流输送给金属电线，通过将在通道内的硅选择性掺杂为比太阳能电池的表面区域的剩余部分更高的掺杂剂浓度，形成这些重掺杂的窄通道。重掺杂的通道还可以具有薄金属包层，以帮助与其连接。替代地，可以省略重掺杂的通道，并且可以将金属轨道直接放在第一半导体区域上。通过与导电通道进行电接触的第一和/或第二导电金属母线的垂直阵列，实现收集电流和在模块内使一个电池与下一个电池互连。必要时，通过在半导体通道之上电镀薄(小于2微米)层镍、银或锡，在第一和/或第二垂直金属电线与太阳能电池导电半导体通道之间的接触电阻可以减小。替代地，通过激光或其他方法对介电层开口，然后，在开口的区域之上电镀薄(小于2微米)层镍、银或锡，可以形成在太阳能电池上的导电通道。不需要其他敷金属。
半导体指状物或通道技术以前需要丝网印刷敷金属。然而，通过重掺杂硅在电池表面上形成的导电通道，同时第一和/或第二导电金属电线的垂直阵列铺设于半导体通道之上，以从导电通道中收集电流，通过确保第一和/或第二金属接触点仅仅用于重掺杂区域，来提供选择性发射极，由于金属接触点仅仅用于重掺杂区域，所以减小了接触电阻，并且通过消除丝网印刷敷金属的需要，来消除所有高温/高压处理步骤。将薄层金属或金属合金电镀为半导体通道的能力，可以降低接触电阻并且提高金属电线与半导体通道的粘合性。
使用这种接触方法的各种形式，可能允许以下优点超过传统的太阳能电池：
1、避免了与正面丝网印刷敷金属相关联的处理步骤和成本；
2、避免了昂贵的高温处理步骤；
3、消除了或者大幅减少了昂贵金属(例如，银和铜)的成本；
4、避免了与高效率选择性发射极电池技术的互连相关联的工艺复杂性；
5、避免了基于毒铅的焊料，以及与基于焊料的互连所需要的高温以及相关联的产量损耗；
6、避免了基于毒铅的电池敷金属；
7、通过更高的装置电流和更高的填充因数以及更高的电压，实现高效率。通过使用选择性发射极，能够具有高电流，由于缺乏电池母线以及窄通道宽度，所以具有良好的短波长响应和低屏蔽损耗。通过紧密接近光接收表面的轻掺杂的发射极区域以及在任何硅/金属界面上的重掺杂区域，实现高电压，同时通过在太阳能电池上的更小长度的导体以及允许细小间距的窄导体，实现高填充因数；
8、非常薄(小于2微米)的金属层造成优异的电镀通道粘合性(如果使用电镀)；
9、如果使用电镀，那么硅化物势垒层或保护盖层不需要镍烧结、形成，这是因为不使用可以扩散到造成缺陷的太阳能电池内或者造成退化的模块材料内的铜；
10、任何电池敷金属和互连自动对准。
合适的互连技术的一个实例涉及在太阳能电池的表面之上应用电绝缘的光学透明薄膜，该薄膜具有：涂布于其表面中的粘合剂，以使其粘合至太阳能电池；以及多个平行的第一和/或第二导电电线，其嵌入粘合剂内，以和太阳能电池接触并且用作母线。电绝缘的光学透明薄膜应具有高光学透射率、高电绝缘性、高导热性、对紫外线曝光的高稳定性以及良好的折射率匹配。
作为一个替代，通过首先根据金属电线所需要的图案印刷种子层，然后，通过导电金属(例如，铜)电镀这些种子层，然后，通过电镀低熔化温度合金的表面层来涂覆电线，金属母线可以形成在(例如)EVA的聚合物片上。低熔化温度合金可以通过比熔化温度更高的温度(优选地，高20℃到50℃)回流，以给在太阳能电池的表面上的电镀的半导体通道提供机械粘合性，并且提供电连接。替代地，垂直的第一和/或第二导电金属电线的阵列可以是锡电镀的，使用低熔化温度合金电镀太阳能电池导电通道，或者可以使用低熔化温度合金电镀太阳能电池导电通道和垂直的第一和/或第二导电金属电线的阵列。通过熔解，可以去除在低熔化温度合金上形成的自然氧化物，以提高湿润性并且促进回流工艺。熔剂(flux)可以是异丙醇和ADIPIC酸的混合物。
如果电镀步骤不均匀地沉积金属，那么低熔化温度合金的回流还用于混合合金金属。这还允许依次沉积金属，然后，混合金属。
具有足够低的熔化温度的金属合金的实例包括锡与铟或铋等元素的合金。通过选择与共晶成分对应的金属成分比率，可以尽可能减小合金的熔化温度(即，具有最低的熔化温度的合金)。
附图说明
现在，参照附图，通过实施例的方式，描述本发明的实施方式，在附图中：
图1以图解方式示出了根据本发明的一个实施方式的具有发射极接触的太阳能电池结构；
图2以图解方式示出了形成图1的结构的步骤；
图3以图解方式示出了形成图1的结构的进一步步骤；
图4以图解方式示出了形成图1的结构的更进一步步骤；
图5以图解方式示出了在透明片上制备电线的方法；
图6以图解方式示出了在透明片上制备的多个并行电线；
图7以图解方式示出了图1的设备(arrangement)的发射极接触的一个替换的实施方式；
图8以图解方式示出了用于具有p型晶圆和前n型发射极的太阳能电池装置的发射极接触的光诱导电镀(LIP)的电镀设备；
图9以图解方式示出了用于具有n型晶圆和前p型发射极的太阳能电池装置的发射极接触的场诱导电镀(FIP)的电镀设备；
图10是在图9中描绘的装置的制备的工序流程；
图11是场诱导电镀(FIP)设备的示意图示；
图12以图解方式示出了图1和图7的设备的发射极接触的进一步替换的实施方式；
图13以图解方式示出了应用于背面接触中的接触结构的实施方式；
图14以图解方式示出了背面接触的一个替换的实施方式；
图15以图解方式示出了图14的设备的背面接触的另一个替换的实施方式；
图16以图解方式示出了图14或图15的设备的背面接触的另一个替换的实施方式；以及
图17以图解方式示出了进一步替换的实施方式，其中，p型和n型接触均设在电池的背面上；以及
图18以图解方式示出了串联连接的多个电池，其中，每个电池的n型和p型接触都在与在图17中示出的构造类似的构造的相同表面上并且电池通过直电线互连。
具体实施方式
参照图1到图4，示出了新型太阳能电池顶面设计，其中，消除了均匀重扩散发射极的依赖性，从而在与先前可获得的商用太阳能电池相比时，提高了对短波长光的响应的性能。
在图1中描绘了所提出的结构，该示图示出了包括p型硅衬底16的太阳能电池，其中，轻掺杂的n型发射极优选地通过热扩散形成在纹理正面上。发射极被掺杂为80和200欧姆/平方的片电阻。本发明还可以应用于形成在具有p型发射极的n型衬底上的电池中，在这种情况下，在以下描述中的所有极性将相反。
硅表面由还用作抗反射涂层的氮化硅层或相似的介电层14适当地钝化。
平行的激光掺杂(laserdoped)的导电通道11形成在贯穿发射极13和介电层14的正面内并且相隔的距离在0.5到5mm的范围内，但标称地说1mm。多个母线12铺设在通道11之上并且与其垂直，以与通道11互连，并且给太阳能电池的前面(即，发射极13)提供电连接点。激光掺杂的掺杂剂源可以是涂布于电池表面的包含磷(phosphorus，磷光体)的溶液、在光发射极扩散期间形成的磷硅玻璃(PSG)的固体层、或者轻掺杂的发射极层13本身。在后一种情况下，通过熔化发射极层13，实现导电通道的形成，其中，通道将被形成为在熔化区域内重新分布磷原子。
使用垂直的母线12，提供对金属电线破坏的抗性和免疫力，避免了通常功率损耗，并且有助于以更低的成本和对金属电线破坏的更少的担忧来使用更薄的金属层(或者可能完全没有金属)。
通过将金属层15涂布于p型衬底16的后面，以允许与衬底电连接，可以形成背面连接。这可以通过在背面上丝网印刷金属膏并且烧结金属膏来涂布。
图2是示出制备所提出的发射极13的第一阶段的示意性横截面。通过将磷热扩散到p型结晶硅晶圆16的顶面内，形成轻掺杂的磷发射极层13。这个发射极区域可以形成有80欧姆/平方或更大的片电阻，并且优选地具有大约200欧姆/平方的片电阻。然后，使用氮化硅沉积14或其他商用钝化技术，将晶圆钝化。含磷掺杂剂源被溅射或旋转涂布在晶圆的表面上，或者可替代地，发射极层本身可以用作掺杂剂源，或者在发射极形成期间形成的PSG可以保持并且用作掺杂剂源。一个有利的结构利用在硅内形成导体(如在图4中的横截面中所示)并且跨表面发射极区域13延伸的重掺杂的n型硅11的线路。这些重掺杂的导体提供从轻掺杂的发射极层13到连接至太阳能电池的金属母线12的高导电性路径。
用于形成重掺杂的导体11的一种可能的掺杂技术涉及使用激光18(如图3中所示)，其中，硅线路(以及覆盖的钝化层)熔化并且再结晶，以产生重掺杂的n型导体11(如在图4中的横截面中所示)。
然而，还可能使用其他热扩散方法，例如：
1)遮罩表面并且仅仅涂布掺杂剂源于掩模无遮盖的地方(或者在不开放的区域中使用势垒扩散的掩模)，然后，在烤炉中或者在加热器下面进行热处理；
2)使用表面介电层作为掩模，且使用喷墨沉积的蚀刻剂在介电层中蚀刻重掺杂的通道11的图案，并且按照以上的1)进行掺杂；
3)按照以上1)和2)进行遮罩并且使用非激光的局部热源进行热处理。
图4的电池结构解决了丝网印刷的金属接触不具有形成细小的线路并且与轻掺杂的发射极进行欧姆接触的能力的基本局限性。还提供了传统的电镀太阳能电池的替换结构，传统的电镀太阳能电池难以互连并且需要使用即使在低温下也高度扩散的铜，并且如果其未被势垒层或包覆层包含，则不利于电池和模块的性能。
在一种设计中，导电金属电线12的多个母线趋向与重掺杂的通道11垂直。每个导电金属电线12可以是独立式传统的引线，或者可以受聚合物片20的支撑且在其上制备，如图5中所示。导电金属电线12可以由单层金属或多层构成，例如，在图5中示出了三层22、23、24。在图5的实例中，电线通过以下方式被电镀在片上：首先形成与聚合物片20接触的底层22，该底层可以用作导电金属种子层，并且提供到聚合物片20的可靠的粘合性。为了电镀，底层22需要导电，使得中间层23可以通过各种电镀工艺中的一种在其上生长。中间层23涂有薄涂层24，该涂层由具有低熔化温度的金属合金构成。
图6示出了在聚合物片20上的导电金属电线12的阵列。聚合物片20可以附接到密封剂中，在这种情况下，聚合物片必须具有高透光率，并且还优选地具有高电绝缘、高导热性、对紫外线曝光的高稳定性以及良好的折射率匹配。如果使用额外的片，那么与传统密封剂相似的材料将是合适的。例如，乙烯醋酸乙烯酯(EVA)是优选的材料，该材料在光伏行业中主要用作密封剂。其他合适的材料是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)以及热塑性聚氨酯。然而，优选使用密封剂层本身来支撑导电金属电线，这是因为利用了不必要的中间聚合物片。
在导电金属种子层22的形成期间，确定电线12的阵列的图案。广泛的材料可以用作导电金属种子层22：银纳米颗粒、镍纳米颗粒、以及导电聚合物，例如，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚(4-苯乙烯磺酸盐)。可能的图案化方法包括喷墨印刷和气流喷印，这两者都是可靠的并且高吞吐量技术。在导电金属种子层22的图案化之后，会需要烧结，以实现充足的导电率。中间层23提供在模块内将电子从一个太阳能电池中传输给下一个太阳能电池所需要的导电性。在相邻的导电金属电线12之间的距离和中间层23的厚度应优选地设计为传导具有期望的低电阻损耗的电流。电镀是用于形成中间层23的一个优选工艺，其厚度由电镀电流和电镀时间控制。适合于中间层23的材料的实例是铜、镍、锡、银、金等。
涂层24应具有低熔化温度。优选地，涂层24在小于200℃的温度下并且更优选地在低于150℃的温度下熔化。具有足够低的熔化温度的金属或金属合金的实例包括锡和诸如铟或铋等元素的合金。通过选择与共晶成分对应的金属成分比率，可以尽可能减小合金的熔化温度，以该共晶成分，合金具有最低的熔化温度。在图5与图6中示出了涂层24，仅仅涂覆中间层23的一个表面，然而，要理解的是，涂层可以涂覆电线12的所有暴露的表面。
通过电镀，可以在中间层23上实现涂层24的沉积。对于锡-铋合金，需要设计电镀电解质的成分，这是因为这两个金属的开始沉积电位不同。为了使锡和铋同时电镀，需要将复合剂加入电解质中，以便在金属与复合剂之间形成稳定的复合种，减少这两个开始沉积电位之间的间隙。表1示出了电解质的成分的一个实例。电解质的pH值由盐酸和氢氧化铵调整，以保持电解质清澈，没有沉淀物。金属成分比率随着电镀电流密度变化。通过控制电流密度，可以沉积共晶成分。优选地，通过20mA/cm2的电流密度在25℃下或者通过其他电镀温度与合适的电流密度进行电镀。涂层24的厚度必须足够厚，以减小接触电阻并且在导电金属电线12与导电半导体通道11之间提供充足的粘合力。
化学品 浓度
Bi(NO3)3·5H2O 0.05M
SnCl2·5H2O 0.15M
柠檬酸 0.30M
EDTA 0.05M
PEG400 0.20M
表1-电镀电解质成分
在光伏模块层压的典型工艺中，施加压力，并且温度提高为150℃。由于电线12或半导体通道11(参照以下图7的描述)或者这两者涂有低熔化温度合金，该合金优选地具有低于150℃的熔化温度，所以金属合金熔化，从而在这两者每次互连时，能够在太阳能电池的表面上在导电金属电线母线12与半导体通道11之间进行电接触。
为了在太阳能电池的表面上在导电金属电线母线12与半导体通道11之间进行可靠的电接触和粘附，可取地在半导体通道11之上电镀金属25的中间层，如图7中所示。由于半导体通道11的形成直接在半导体通道之上的介电质钝化层14内产生开口，所以在重掺杂的n型通道上的电镀是自动对准工艺。这个中间层25可以包括(例如)镍、银、锡、或低熔化温度合金、或这些金属的层状组合，优选地具有低熔化温度合金的最终层。具有足够低的熔化温度的金属或金属合金的实例包括锡和诸如铟或铋等元素的合金。通过选择与共晶成分对应的金属成分比率，可以尽可能减小合金的熔化温度，在该共晶成分下，合金具有最低的熔化温度。
在作为具有n型发射极的太阳能电池的图7的实例中，可以执行电镀方法(例如，光诱导电镀(LIP))，以电镀中间层25。为了获得锡-铋合金的共晶成分，优选地，通过20mA/cm2的电流密度在25℃下进行电镀，或者优选地，通过与取决于照明强度的太阳能电池的操作温度对应的电流密度执行LIP。在p型发射极(在图9中的105)的情况下，可以使用场诱导电镀(FIP)，如后所述。
在图8中示意性示出了用于图7的n型发射极的敷金属25的LIP的电镀设备31，并且该设备包括浴槽室(bathchamber)32，该浴槽室连接至阳极35所在的阳极室33并且共同包含电镀溶液34。电路36经由电源39将阳极连接至激光掺杂的选择性发射极(LDSE)太阳能电池38的背面铝电极37。电镀溶液34根据表1，并且由于电镀溶液具有高酸性，所以如果电池完全浸入电镀溶液内，那么在电镀溶液内的HC1腐蚀LDSE电池38的背面铝电极37。因此，电池的背面铝电极37保持干燥，同时电镀正面接触金属25(见图7)。Sn-Bi电镀溶液34保持在透明容器内，该容器允许光源41从浴槽的底部照亮LDSE电池38的正面。电源39在恒流模式中操作，以控制偏置电流实现共晶Sn-Bi成分。
图9示出了具有包括重掺杂的p型接触区域125和p型接触敷金属100的p型发射极105的太阳能电池。如上所述，场诱导电镀(FIP)可以用于在形成在n型衬底上的太阳能电池(例如，LDSE电池)的p型发射极的接触区域125上电镀金属(例如，在图9中的敷金属100)。可替换地，这种方法可以用于通过在覆盖的介电层130内的开口直接电镀到轻掺杂的发射极中，而不形成重掺杂的区域125。与上述实例一样，多个电线140与敷金属100接触。图10描述了制备图9的太阳能电池所需要的工序步骤。这个结构需要使用n型硅晶圆110。该工艺以在步骤205中清洗硅衬底开始。这去除了在晶圆的表面上的任何电线锯切损害，并且从表面中去除了任何金属杂质。优选地，这个步骤还包括表面的纹理，以减少从照明的表面中反射的光量。
通常使用碱性纹理工艺，使单晶晶圆具有纹理，该工艺使用氢氧化钾或钠[3-5％(w/v)]和异丙醇[3-5％(v/v)]的水溶液，这在表面之上产生随机定位的小金字塔。酸性蚀刻液更常用来使多晶硅晶圆具有纹理。在包含氢氟酸和硝酸的溶液内进行酸性纹理，硝酸负责将硅表面氧化，并且氢氟酸负责溶解所形成的氧化物。通常，酸性纹理溶液包括～45％(w/v)的硝酸以及～15％(w/v)的氢氟酸，并且执行纹理化，没有先前的锯切损害蚀刻步骤，这是因为纹理工艺需要具有锯切损害缺陷，用于纹理效应。
在接下来的步骤210中，通过硼的炉扩散，以形成太阳能电池的p-n结，在正面上形成p型发射极105。在热扩散工艺期间，在晶圆的表面上形成硼硅酸盐玻璃(氧化物)。然后，由第二清洗步骤215去除氧化物。这优选地在氢氟酸的溶液中进行。这个清洗步骤还对沉积的钝化介电层制备电池的正面和背面。优选地，在步骤220中，使用PECVD，在正面和背面晶圆之上沉积～75nm厚度的氮化硅层，以形成正面130和背面120介电层。正面氮化硅层130用作ARC并且帮助钝化太阳能电池的正面，并且减少该表面的总体反射。而且，还在稍后描述的FIP步骤中，在金属接触的形成期间，还形成绝缘势垒。一层氧化铝或者氧化铝和氮化硅的某种组合还可以用于钝化p型表面。
形成在背面120之上的氮化硅层提供钝化层。由PECVD沉积的氮化硅层的有利性能在于，它们包含储存的正电荷，正电荷将在n型硅内的电子吸引到硅-氮化硅界面。这造成形成累积层，该累积层降低了该界面的表面复合速率。所形成的累积层可以视为用作弱背面场(BSF)，其用于从背面中排除少数载流子空穴。通过在整个背面之上扩散n型层，可替代的处理顺序可以直接形成BSF。
在步骤225中，优选地，在旋涂一层硼掺杂源(例如，由Filmtronics等公司提供的)之后，p型激光掺杂的区域125形成在p型发射极105的表面上。替换地，如果氧化铝用作前钝化介电质，那么可以提供铝原子的源，用于p+激光掺杂。优选地，在p型激光掺杂的区域的基底的片电阻至多是50欧姆/平方。替换地，激光掺杂的区域125可以省略，并且可以通过在氮化硅层130内制备的开口(通过激光或化学蚀刻)，直接在轻掺杂的p型发射极105上执行下面描述的电镀步骤。
然后，在步骤230中，大体上使用上面为LDSE电池的p型发射极接触描述的工艺，在电池的背面上形成N型激光掺杂的接触区域135。点接触具有以下优点：减小金属硅区域，从而降低饱和电流密度，并且增大最终装置的隐含开路电压，然而，点激光掺杂区域的形成通常需要使用Q开关激光器或者与连续波激光器一起使用的掩模，后者具有与使掩模与太阳能电池对准相关的问题。优选地，在n型激光掺杂的区域的基底的片电阻至多是20欧姆/平方且更优选≤10欧姆/平方。背面指或点接触的间隔促使重掺杂不超过10％的表面面积，优选地在1％附近。而且，更深的激光掺杂区域是可取的，以便实现更有效的局部BSF，以从高表面复合速度金属-硅表面中排斥(repel)少数载流子。虽然激光掺杂是在电池内形成重掺杂区域的优选方式，但是也可以使用形成开口(例如，图案化蚀刻)的其他方法。
然后，在步骤235中，通过在整个背面之上溅射铝，对n型(背面)激光掺杂区域制作金属接触。优选地，铝层115具有至少2μm的厚度。替换地，背面电极可以由铝的热或电子束蒸发或者铝浆的丝网印刷来形成。在使用丝网印刷膏的变化中，需要短热固化工艺，以驱逐出在膏内使用的溶剂。这种情况下，如果晶圆被加热高于577℃的温度(铝和硅的共晶温度)加热，那么n型硅必须充分地重掺杂，以便铝的烧制不造成在与n型硅形成整流结的铝之下形成局部p+区域。后铝层在激光掺杂开口内与硅接触，以形成局部接触。使用铝覆盖整个表面，给电池提供后反射器，这是一个重要的属性，尤其在晶圆变得更薄并且更大比例的更长波长光穿过电池(无吸收)时。可以将少量硅(例如，<1％)加入用于形成背面金属层的铝内，以尽可能减少硅扩散到铝内造成的装置劣化的风险。替换地，在这个背面金属电极中，可以使用沉积的金属的堆积，与包括镍、钛或钨等金属的势垒层，用于限制硅和铝的相互扩散。
在通过背面氮化硅层120形成背面接触的上述方法的变化中，在电镀工艺之前，可以丝网印刷并且然后通过氮化硅层120烧制银膏指状物，大体上如现有技术的丝网印刷的硅太阳能电池所述。优选地，烧制温度保持为低于700℃，以避免损坏由氮化硅层提供的氢钝化。然后，丝网印刷的金属网格可以用作背面金属电极(即，在图9中，115的等同物)。在这个变化中，电池的背面优选地由反射后板密封，以尽可能增大在电池内的光陷阱。替换地，可以整合到有两面的模块内，其中，可以从两个表面中捕捉光。
现在，制备晶圆，用于在步骤240中执行的FIP工艺。将晶圆放入用于执行FIP的设备内，如图11中所示。FIP工艺造成在形成在p型发射极105中所形成的p+激光掺杂的区域125上形成电镀的金属接触100。该设备促使在图9中描述的太阳能电池的正面p型发射极105和背面铝电极115电隔离。这可以使用不透水材料345(例如，腈泡沫)来实现，允许仅仅在电镀溶液325内浸没表面的正面，而背面115保持干燥。此外，不透水材料345必须避免在水上具有不均匀的压力，以避免破坏。不透水材料345优选地与可以移动晶圆穿过电镀路径的晶圆支架350接触，晶圆支架350的速度确定有效的电镀时间。
在太阳能电池115上的背面金属接触放置成与的导电电极305进行物理接触。导电界面材料355放在电池115的背面电极与导电电极305之间。这个界面材料355优选地是膨胀的石墨材料，以提供所需要的导电性，而不损坏晶圆的表面。导电界面材料355和电极305优选地密封在晶圆支架350内。而且，界面材料355可以由其他泡沫材料的堆叠构成，以控制施加到晶圆的表面中的直接压力的量。
优选地，导电界面材料355的厚度在1与20mm之间，并且更优选地在1与10mm之间，并且该材料具有在40％与80％之间的压缩性。实例材料包括膨胀的石墨织带(例如，由宜昌新成石墨有限责任公司提供)、柔性石墨箔和层压板(例如，由SGL集团提供，销售的产品名称是Sigraflex)、导电聚合物塑料(例如，导电尼龙、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯(例如，由3M提供)或导电粘性电解液、油墨或膏(例如，由DowChemicals提供)。
在与石墨相关的材料的情况下，优选地，界面材料355在与压缩性的轴垂直的平面内具有300到1400S/cm的导电性，更优选地800到1200S/cm。如果具有充足的压缩性，那么还可以使用具有各向同性导电性的材料，以能够与在形成在介电层内的凹槽的基底中露出的硅进行电接触。
电极305连接至可以在电流控制模式或电压控制模式中操作的电源360的负端子。然后，电源的负端子连接电极330(阳极)，该电极浸没在电镀电解质325内。一旦给这两个电极305和330施加电压，在电极之间的电场就在太阳能电池110的二极管中引起正向偏压。正向偏压减小了二极管的内置电位，并且能够允许电流自由地流过半导体装置的结点。电子通过发射极105的激光掺杂的区域125吸引到暴露到电解质325中的p型区域中。在暴露的p型硅区域的表面上的负电荷的这个浓度将带正电荷的金属离子(例如，铜、镍、银、锡或低熔化温度合金，例如，锡与诸如铟或铋等元素的合金、或者这些金属和/或合金的层状组合)吸引到表面中，其中，这些金属离子减少，以形成(电镀的)金属沉积100。金属不在覆盖p型发射极105的氮化硅表面130上电镀，这是因为氮化硅提供绝缘势垒。为了获得合金(例如，锡-铋合金)的共晶成分，优选地通过电流密度20mA/cm2在25℃下执行电镀。
在n型表面上，背面铝电极115经由导电界面材料355和电极305与电源360的负端子电接触。电子通过这个连接流入电池内，从而完成电化学电路。由于二极管通过在电源的电极之间的电场正向偏压，所以一旦超过p-n结的电位势垒，电流即可以自由地流过装置，有效的电镀电流由施加电位、硅晶圆的块电阻、电镀电解质的欧姆电阻、与在电极305与电池115的铝背面之间的界面相关联的电阻、以及在太阳能电池的阴极表面上的过电位确定。
电镀的低熔化温度合金25或100(在图7与图9中)在表面上形成自然生长的金属氧化物。自然氧化物可以不利地影响在半导体通道11或125与导电母线12之间的接触，这是因为这增大了接触电阻并且减小了粘合力。可以在低熔化温度合金25或100的表面上应用焊剂(例如，“免清洗焊剂”)或异丙醇和ADIPIC酸的混合物，以去除自然生长的金属氧化物。在焊剂内的激活剂可以包含腐蚀酸(例如，氯化锌)、盐酸和磷酸或羧酸(例如，戊二酸)、癸二酸以及己二酸。激活剂溶解金属氧化物，以便提高湿润性并且促进回流过程。在熔化之后，低熔化温度合金可以在高于低熔化温度合金的熔化温度的温度下回流，该温度优选地在20℃到50℃的范围内。如果电镀步骤不均匀地沉积金属，那么低熔化温度合金的回流还用于混合合金金属。这还允许依次沉积金属，然后，混合金属。
可以在环境空气、氮气或惰性气体中在电炉上或者在烤箱、带式炉或快速热退火系统内进行回流工艺。在电镀、熔化以及回流的工艺之间的时间延迟应尽可能减少，以限制自然氧化物的过度生长或再生长。
由于从太阳能电池发射极13到多个导电母线的传导性由半导体通道11提供，所以中间金属层25的功能仅仅是提供从导电母线12到半导体通道11的低电阻欧姆接触，从而可以非常薄。由于具有短电镀时间并且在半导体通道11与中间金属层25之间并且在中间金属层25与导电母线12之间提供良好的粘合性，所以大约1-3微米的厚度可取。
替换地，仅仅通过激光、蚀刻机的喷墨印刷或其他方式在介电层14内制备开口，并且在开口的区域之上电镀一层金属25，从而可以形成在太阳能电池上的导电通道11，如图12中所示。这个金属层25再次可以由(例如)镍、银、锡、或低熔化温度合金、或这些金属的层状组合，并且再次自动对准。这种情况下，虽然从太阳能电池发射极到多个导电母线12的传导性由这些电镀的金属层25提供，但是在导电母线12之间的距离保持足够短，以便在金属层25内仅仅需要少量电镀金属。大约1-3微米的厚度再次可取，以允许具有短电镀时间并且在硅16与中间层25之间并且在中间层25与导电母线12之间提供良好的粘合性，并且低熔化温度合金熔化，以去除自然氧化物，然后，在高于低熔化温度合金的熔化温度的温度下回流，该温度优选地在20℃到50℃的范围内。
在太阳能电池发射极13的表面上期望地电镀薄层(～1-3微米)金属25的情况下，这可以是一层低熔化温度合金。这可以更换在多个导电母线12上的低熔化温度合金涂层24，或者替换地，可以在太阳能电池发射极13的表面上并且在多个导电母线12上，电镀低熔化温度合金。
替换地，在发射极13或者重掺杂的通道13上或者在电线12上可以没有低熔化温度金属，在这种情况下，电线仅仅与半导体表面接触，以进行电连接。
上述各种结构代表用于形成太阳能电池的新方法，该方法通过以下方式提高了装置性能：
1、通过减小在光接收表面上的掺杂浓度，大幅提高对短波长光的响应，确保非常接近该表面的所有载流子能够有助于装置光生电流。与传统的丝网印刷电池相比，这造成短路电流大幅提高，通常大约是5-10％。
2、通过减小在硅与和硅接触的任何金属之间的界面面积，减少了装置暗饱和电流，因此，增大开路电压，并且确保在这些区域内非常重地掺杂硅。由于衬底厚度继续减小，并且从而装置电压越来越多受到表面复合的限制，所以这变得越来越重要。
3、通过在电池表面上去除母线敷金属，并且完全消除在该表面上的电池敷金属或者非常窄的电镀金属区域以及小部分金属覆盖，减少金属屏蔽损耗。这相当于装置的更高短路电流。
4、提高在与传统的丝网印刷太阳能电池相关联的高温下劣化的一些衬底材料的后处理少数载流子使用期。对于这种装置，来自更低的处理温度的改进的后处理材料质量使得电流和电压提高。
5、由于在装置的边缘内具有在前后金属接触之间产生不需要的传导路径的更少的不需要的扩散，所以提高了边缘结隔离。
6、通过去除焊接的互连工艺，减小在硅衬底上的热应力。
通过以下方式，所描述的结构降低了装置成本：
1、避免了与正面丝网印刷敷金属相关联的处理步骤和成本，并且去除了昂贵的银厚膜膏的成本；
2、避免或大幅减少了昂贵金属的使用，例如，银和铜；
3、在需要电池表面上的电镀的敷金属的情况下，去除了对镍烧结、硅化物势垒层或保护的包覆层的形成的需要，这是因为不使用铜，该铜可以扩散到太阳能电池内造成缺陷或者扩散到模块材料内造成劣化。
通过简化选择性发射极太阳能电池的互连工艺，确保垂直的互连母线12和任何电镀的电池敷金属25自动对准，并且将任何电镀的电池敷金属的厚度限制为～1-3微米，这确保在硅表面与敷金属之间具有良好的粘合性，从保留高产率。而且，通过消除基于铅的焊料并且大幅减少使用或消除含铅厚膜丝网印刷膏，获得环境效益。
所提出的结构的实现方法
虽然可以使用各种已知的热扩散工艺，但是在优选的制备序列中，通过使用含磷化合物涂覆晶圆表面，然后，使用激光加热要形成导电通道的区域，可以形成重掺杂的导体通道11。选择激光功率，以便熔化(而不大幅烧蚀)底层硅，从而允许大量磷原子释放到熔融硅内，随后，熔融硅再结晶为重掺杂的n++硅。还可以使用其他局部加热设备代替激光。含磷化合物可以选自：
i)大量市售旋涂式或溅射式扩散源中的一个；
ii)在更高的温度下将P2O5运送到晶圆表面上的市售固体源；
iii)由传统技术应用的POCl3液体扩散源；
iv)通过将磷植入该层中的方式沉积的介电层，例如，由PECVD等沉积的氮化硅等；或者
v)合适的含磷化合物，例如，磷酸。
通常，有利地使用相同的含磷化合物来首先将晶圆顶面轻度扩散为大约200欧姆/平方，然后，使用上述激光加热局部区域，从而产生重掺杂的半导体通道。根据所使用的激光光学和激光类型，这种通道的宽度通常在5-30微米的范围内。首先进行顶面扩散的优点在于，对于一些含磷化合物，热处理用于调节层，使得随后在由激光熔化硅时，更有效地释放磷。在没有这种合适的调节/干燥的情况下，在将充足的磷释放到硅内之前，一些含磷化合物烧蚀。
替换地，磷掺杂源可以是轻度扩散的发射极本身，其中，通过局部激光熔化，重新分布磷掺杂剂原子，从而产生高度导电的通道。
在这个步骤中的激光处理的另一个重要方面在于，可以通过这种方式损坏表面钝化和含磷化合物层，以便露出硅表面的区域，或者至少减小在一些区域内的表面钝化和含磷化合物层的厚度。如果在半导体通道11与垂直的母线12之间需要界面金属层，那么这促进了在半导体通道11与垂直的母线12之间的后续接触，并且还允许将非常薄(～1-3微米)的层的金属25自动对准电镀到硅表面中。
使用本发明的制备工艺的实例
1)通过蚀刻晶圆16的表面，进行锯切损坏去除(标准的商业过程)；
2)使晶圆16的表面具有纹理(标准的商业过程)；
3)清洗晶圆16的表面(标准的商业过程)；
4)使用内联带式炉工艺或石英管式炉，在晶圆16的顶面(即，正面)上将发射极层13扩散为大约200欧姆/平方(标准的商业过程)；
5)磷硅玻璃去除和边缘结隔离(标准的商业过程)；
6)沉积氮化硅钝化和抗反射层14(标准的商业过程)；
7)丝网印刷背面铝金属接触15并且干燥(标准的商业过程)；
8)烧制背面接触15(标准的商业过程)；
9)在正面上涂布含磷化合物，用作选择性掺杂源(未示出)；
10)通过激光18熔化本地硅区域，以便跨在晶圆16的整个正面之上激光掺杂相隔大约1mm的重掺杂的半导体通道11；
11)连接与通道11垂直定向的母线互连电线12，以使一个通道与下一个通道互连，并且提供连接点用于使电池与相邻的电池互连。
如上所述，11个处理步骤中的8个处理步骤与制备商在制备传统的丝网印刷的太阳能电池时使用的标准商业过程非常相似。然而，可以很多变化，这些变化可以用于实现所提出的结构。降低成本的一种共同变化是在步骤9中消除掺杂源，或者使用抗反射涂层代替该掺杂源，例如，氮化硅，其沉积为含磷，以能够使其用作扩散源，或者沉积在薄含磷化合物/层上，例如，P2O5。随后，在任一种情况下，使用以上所描述的步骤10，以形成半导体通道。与掺杂源无关，在步骤10中，重要的是，由激光或其他热源将硅加热为高于大约1400℃的硅熔化温度。这不仅促进了更多的磷掺杂剂深入穿透到硅内，而且还损坏了覆盖的介电层，从而在硅内在母线12与半导体通道11之间促进更好的后续电接触。
图1示出了纹理硅晶圆16的表面的细节，该晶圆轻度扩散为200欧姆/平方，以形成发射极13，然后涂有介电钝化/抗反射层14。然后，半导体通道11使用激光或其他局部加热方法形成为彼此平行，具有大约1mm的间距。垂直母线12在穿过半导体通道11的位置与硅形成接触，但是在表面介电层14依然完整的所有其他表面区域中与硅保持相对隔离。
参照图7，如果在硅内在垂直母线12与半导体通道11之间应需要非常薄的电镀金属25的界面层，为了可靠性或更小的接触电阻的原因，那么施加金属层25的步骤可以在以上实例制备工艺中插在步骤10和11之间。这个中间层可以由(例如)镍、银、锡、或低熔化温度合金、或这些金属的层状组合构成。如果中间金属层25由低熔化温度合金构成，那么可以熔化，以去除其自然氧化物，然后，在高于低熔化温度合金的熔化温度的温度下回流，该温度优选地在20℃到50℃的范围内。中间金属层25的功能仅仅是提供从导电母线12到半导体通道11的低电阻欧姆接触，从而可以非常薄。由于具有短电镀时间并且在半导体通道11与中间层25之间并且在中间层25与导电母线12之间提供良好的粘合性，所以大约1-3微米的厚度可取。替换地，中间金属25可以在硅晶圆的表面上形成导电通道，如图12中所示，而非重掺杂半导体通道11。这在以上处理序列中消除了步骤9。虽然中间层25现在也必须用作电荷输送层，但是电电镀依然可以非常薄，这是因为与最近的垂直母线相距的距离非常短(几毫米)。在电镀任何中间金属层25时，避免使用铜，不需要形成势垒层或烧结的硅化物。
参照图13，在传统的丝网印刷电池上的另一个可能的变化在于，还将相同的接触技术应用于晶圆的背面中，以便提高有效的背面钝化，同时还能够生产可以接收进入背面的光的两面电池。在将所提出的接触结构应用于晶圆的背面中时，用于背面接触重掺杂半导体区域28的激光掺杂的掺杂剂的极性与用于正面重掺杂半导体区域11的极性相反。扩散的背面场层26的使用为可选。在图13中，可以看出，通过应用p型掺杂源层，通过与上面为正面情况描述的方式相似的方式，熔化底层硅，从而可以形成导电通道、点、虚线或者圆圈28。这避免了重掺杂整个背面，同时提供进入背面垂直母线29的高导电性路径，并且通过钝化层27的正确选择提供良好钝化，这还可以用作掺杂源。如果重掺杂半导体区域28成形为细长通道(即，其结构与在图7中显示的正面接触相似)或者断续性短通道(或者“虚线”，见图15)，那么母线29通常与通道28大体上垂直。因此背面不完全覆盖在金属中，能够具有电池的背面照明的可能性。
参照图14，背面接触的重掺杂半导体区域28可以具有点接触的形状(方形垫)，如图所示。还可以通过与参照图7描述的正面实施方式相似的方式，使用金属垫30来电镀重掺杂半导体区域28。金属垫30可以包括(例如)镍、银、锡、或低熔化温度合金、或这些金属的层状组合，优选地具有低熔化温度合金的最终层。替换地，关于正面接触金属25直接沉积在发射极13(见图12)上的情况，重掺杂半导体区域28可被免除并且金属垫可以直接形成在衬底16(未显示)的半导体材料上。同样，还可以使用与图1的正面接触结构相似的背面接触结构，其中，省略金属层30，并且电线29在重掺杂区域28上直接接触。与发射极接触实例一样，通过蚀刻在介电层27内的开口的图案，可以露出衬底16，通过这些开口，掺杂衬底16，以形成重掺杂区域28和/或在衬底16或重掺杂区域28上电镀。具有足够低的熔化温度的金属或金属合金的实例包括锡和诸如铟或铋等元素的合金。通过选择与共晶成分对应的金属成分比率，可以尽可能减小合金的熔化温度，在该共晶成分下，合金具有最低的熔化温度。如果使用低熔化温度，那么可以熔化，以去除其自然氧化物，然后，在高于低熔化温度合金的熔化温度的温度下回流，该温度优选地在20℃到50℃的范围内，以提供良好的电接触和粘合性。
图15与图16示出了不同形状的接触结构的背面接触的实施方式。图15示出了与在图14中显示的接触的结构相似的结构，除了接触区域成形为断续性短通道以外。图13示出了与在图14中显示的接触的结构相似的结构，除了接触区域是圆圈形以外。
具有除了所示的那些意外的接触结构的其他组合的与图14、图15和图16的形状和结构相似的背面接触形状和结构(即，具有或没有表面敷金属并且具有或没有重掺杂的通道)也是可行的。
正面接触形状和结构的其他排列，例如，与图1、图7和图12的结构相似的结构组合到诸如在图14、图15和图16中所示的背面接触的接触形状也是可行的。
描述了上面的新型电池设计，用于n型发射极和p型衬底。可以使用p型衬底16以及硼掺杂的p型发射极13、p型正面重掺杂的半导体通道11以及n型发背面半导体通道28，在相反极性中同样适当地实现接触结构。
参照图17，在传统的丝网印刷电池上的另一个可能的变化在于，还将相似的接触技术用于与晶圆的背面的负和正接触，以便提高有效背面钝化并且在正面上消除屏蔽损耗。在将所提出的接触结构应用于晶圆的背面中时，用于背面p型接触重掺杂半导体区域28的激光掺杂的掺杂剂的极性与用于背面n型重掺杂半导体区域11的极性相反。扩散的背面发射极层13的使用为可选。可以看出，通过应用n型掺杂源层，通过与上面为正面情况描述的方式相似的方式，熔化底层硅，从而可以形成导电通道、点、虚线或者圆圈11。这避免了重掺杂整个背面，同时提供从发射极13到背面垂直母线12的高导电性路径，并且通过钝化层27的正确选择提供良好钝化。同样，通过应用p型掺杂源层，通过与上面为正面情况描述的方式相似的方式，熔化底层硅，从而可以形成导电通道、点、虚线或者圆圈28，其中，所产生的p型掺杂区域穿透发射极层13，并且提供从基底衬底16到背面垂直母线29的高导电性路径。通过与上面描述的实施方式相似的方式，重掺杂n型半导体区域11也通过金属垫25来电镀，并且重掺杂p型半导体区域28也通过金属垫30来电镀。正面涂有介电钝化/抗反射层14。正面浮动结层31的使用为可选。
图18示出了串联连接的多个电池，其中，每个电池的接触都在与在图17中显示的构造类似的构造中的背面(在图18中朝着页面的外面)上。通过使n型和p型接触交替，并且具有彼此相同数量的行和列，能够每隔一个电池旋转，使得一个电池40的n型接触25与相邻电池41的p型接触对准，以便一系列笔直的平行电线42分别用作互连的电线12和29(如图17中所示)，以在每个电池内提供接触的互连，并且通过连接一个电池40的n型接触和相邻电池41的p型接触，还在电池之间提供串联连接。
本领域的技术人员要理解的是，在不背离本公开的概括性范围的情况下，可以对上述实施方式进行多种变形和/或修改。因此，本实施方式在各方面被视为说明性的且非限制性的。

Claims (147)

1.一种在太阳能电池上形成接触结构的方法，所述太阳能电池具有p-n结形成在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间，所述方法包括：
将包含具有小于150℃的熔化温度的低熔化温度金属的金属垫电镀在位于所述太阳能电池的暴露的半导体表面上的多个点上，以形多个第一接触点，
据此，所述第一接触点提供与所述第一半导体区域的电连接。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：通过在暴露的所述第一半导体区域上仅电镀一层具有低于150℃的熔点的所述低熔化温度金属，来形成每个所电镀的金属垫。
3.根据权利要求1所述的方法，包括：通过电镀一层或多层的镍、银和/或锡，并且在所述一层或多层的镍、银和/或锡上电镀一层具有低于150℃的熔点的所述低熔化温度金属，来形成每个所电镀的金属垫。
4.根据权利要求3所述的方法，包括：加热所电镀的金属垫以在所述多层的镍、银和/或锡的边缘上回流所述低熔化温度金属的层。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，进一步包括：将所电镀的金属垫加热至高于低熔点金属的熔化温度的温度20℃到50℃，以回流所述低熔化温度金属。
6.根据权利要求4或5所述的方法，进一步包括：在回流所述低熔化温度金属之前，熔解所电镀的金属垫以去除自然金属氧化物。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，包括：从锡与铟和/或铋的合金中选择具有低于150℃的熔点的所述低熔化温度金属。
8.根据权利要求7所述的方法，包括：从锡与铟和/或铋的共晶成分中选择所述合金。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，包括：形成具有80到200欧姆/平方的片电阻的所述第一半导体区域。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，包括：将所述第一半导体区域形成为n型区域并且使用光诱导电镀来电镀所述金属垫。
11.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，包括：将所述第一半导体区域形成为p型区域并且使用场诱导电镀来电镀所述金属垫。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，包括：将所述金属垫电镀为小于5微米的厚度。
13.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，包括：将所述金属垫电镀为小于2微米的厚度。
14.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，包括：将所述金属垫电镀为小于1微米的厚度。
15.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，包括：将所述金属垫电镀为小于0.5微米的厚度。
16.根据权利要求1到15中任一项所述的方法，包括：将所述第一接触点在形状上形成为圆形、椭圆形、方形、矩形或多边形的区域。
17.根据权利要求1到16中任一项所述的方法，包括：在所述太阳能电池的表面的平面中形成具有在8-12微米的范围内的尺寸的所述第一接触点。
18.根据权利要求1到15中任一项所述的方法，包括：将所述第一接触点形成为细长的平行边区域。
19.根据权利要求18所述的方法，包括：形成具有在8-12微米的范围内的宽度的所述细长的平行边区域。
20.根据权利要求17所述的方法，包括：形成重掺杂区域作为细长的平行通道。
21.根据权利要求20所述的方法，包括：在所述太阳能电池的表面的平面中形成具有8-12微米的宽度的所述细长的平行通道。
22.根据权利要求1到21中任一项所述的方法，其中，形成所述第一接触点包括：将所述金属垫直接电镀在所述第一半导体区域的暴露表面上。
23.根据权利要求1到21中任一项所述的方法，其中，形成所述多个第一接触点包括：形成从所述太阳能电池的暴露的半导体表面延伸到所述第一半导体区域的多个重掺杂区域，所述重掺杂区域比所述第一半导体区域更重地掺杂有所述第一掺杂剂极性的掺杂剂，并且所述金属垫被电镀在所述重掺杂区域的暴露表面上。
24.根据权利要求23所述的方法，包括：形成具有1到50欧姆/平方的片电阻的所述重掺杂区域。
25.根据权利要求23或24所述的方法，包括：在所述第一半导体区域上形成介电层，并且在所述介电层中形成开口以露出将要形成所述重掺杂区域的区域，并且所述金属垫被电镀在所述重掺杂区域之上并且电连接至所述重掺杂区域，但是通过所述介电层与所述第一半导体区域的剩余部分隔离。
26.根据权利要求23、24或25中的任一项所述的方法，包括：通过以下方式来形成所述重掺杂区域：在所述太阳能电池的表面上或附近设置掺杂剂源，并且在与所述重掺杂区域的位置对应的图案中激光加热所述掺杂剂源和所述第一半导体区域，以使来自所述掺杂剂源的掺杂剂将所述重掺杂区域掺杂为要求的浓度，同时破坏所述介电层，在所述介电层中形成开口，以暴露产生的所述重掺杂区域的表面。
27.根据权利要求1到26中任一项所述的方法，包括：将第一电线定位在所述太阳能电池的表面之上，以经由所述金属垫与所述第一半导体区域进行电连接。
28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：将密封剂层粘合在所述太阳能电池的表面和所述第一电线之上。
29.根据权利要求28所述的方法，包括：在密封所述太阳能电池之前，将所述第一电线放置在所述太阳能电池的表面上。
30.根据权利要求27或28所述的方法，包括：将所述第一电线附接到一片密封剂，并且将所述电线与所述密封剂一起应用到所述太阳能电池的表面。
31.根据权利要求30所述的方法，包括：在所述一片密封剂上形成所述第一电线。
32.根据权利要求31所述的方法，包括：通过在所述一片密封剂上印刷金属种子层并且在所述金属种子层上电镀金属来创建要求的横截面面积的电线，以形成所述第一电线。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述种子层是镍、银或聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚(4-苯乙烯磺酸盐)，并且所电镀的金属是铜或银。
34.根据权利要求27到33中任一项所述的方法，包括：利用低熔化温度金属来电镀导电的所述第一电线。
35.根据权利要求34所述的方法，包括：从锡与铟和/或铋的合金中选择在所述导电的第一电线上电镀的金属涂层的金属。
36.根据权利要求35所述的方法，包括：从锡与铟和/或铋的共晶成分中选择所述合金。
37.一种在太阳能电池上形成接触结构的方法，所述太阳能电池具有p-n结形成在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间，所述方法包括：
在所述太阳能电池的表面上形成多个第一接触点，据此，所述接触点提供与所述第一半导体区域的电连接，并且所述接触点是暴露的硅表面或者具有小于5微米的厚度的金属垫形成在其上的硅表面；并且
将多个第一导电电线定位在所述太阳能电池之上，据此，每个所述导电电线与所述第一接触点中的至少一个进行电连接。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，形成所述多个第一接触点包括：在所述硅表面上形成具有小于2微米的厚度的金属垫。
39.根据权利要求37所述的方法，其中，形成所述多个第一接触点包括：在所述硅表面上形成具有小于1微米的厚度的金属垫。
40.根据权利要求37所述的方法，其中，形成所述多个第一接触点包括：在所述硅表面上形成具有小于0.5微米的厚度的金属垫。
41.根据权利要求37、38、39或40所述的方法，其中，形成所述多个第一接触点包括：形成从所述太阳能电池的表面延伸到所述第一半导体区域的多个重掺杂区域，所述重掺杂区域比所述第一半导体区域更重地掺杂有所述第一掺杂剂极性的掺杂剂。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，形成所述重掺杂区域包括形成具有1到50欧姆/平方的片电阻的区域。
43.根据权利要求37、38、39或40所述的方法，其中，形成所述第一接触点包括：在所述电线与所述第一半导体区域之间将要进行连接的点处将所述金属垫直接形成在所述第一半导体区域的暴露表面上。
44.根据权利要求37到43中任一项所述的方法，其中，所述第一接触点包括形状为圆形、椭圆形、方形、矩形或多边形的区域。
45.根据权利要求37到44中任一项所述的方法，其中，所述第一接触点在所述太阳能电池的表面的平面中具有在8-12微米的范围内的尺寸。
46.根据权利要求37到43中任一项所述的方法，其中，所述第一接触点包括细长的平行边区域。
47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述细长的平行边区域具有在8-12微米的范围内的宽度。
48.根据权利要求46所述的方法，其中，所述重掺杂区域包括细长的平行通道。
50.根据权利要求48所述的方法，其中，所述细长的平行通道在所述太阳能电池的表面的平面中的宽度为8-12微米。
51.根据权利要求48或49所述的方法，包括：将所述导电电线放置成与所述细长的平行通道相交。
52.根据权利要求51所述的方法，包括：将所述导电电线放置成与所述细长的平行通道大致垂直地相交。
53.根据权利要求41、42或48到52中任一项所述的方法，包括：在所述第一半导体区域之上形成介电层，并且在所述介电层中形成开口，以暴露将要形成所述重掺杂区域的区域，并且将所述导电电线放置在所述介电层之上，以穿过所述介电层中的所述开口形成与所述重掺杂区域的连接。
54.根据权利要求53所述的方法，包括：在所述重掺杂区域之上形成金属垫以电连接至所述重掺杂区域，同时通过所述介电层与所述第一半导体区域的剩余部分隔离，并且将所述电线放置在所述太阳能电池的表面之上，以经由所述金属垫和重掺杂区域与所述第一半导体区域进行接触。
55.根据权利要求54所述的方法，包括：通过在所述重掺杂区域上进行电镀来形成所述金属垫。
56.根据权利要求41、42或48到52中任一项所述的方法，包括：通过以下方式来形成所述重掺杂区域：在所述太阳能电池的表面上或附近设置掺杂剂源，并且在与所述重掺杂区域的位置对应的图案中激光加热所述掺杂剂源和所述第一半导体区域，以使来自所述掺杂剂源的掺杂剂将所述重掺杂区域掺杂到要求的浓度，同时破坏所述介电层，在所述介电层中形成开口，以暴露产生的所述重掺杂区域的表面。
57.根据权利要求37或43所述的方法，包括：在所述第一半导体区域之上形成介电层，并且在所述介电层中形成开口，以暴露所述第一半导体区域的表面，并且将所述导电电线定位在所述介电层之上以穿过所述介电层中的所述开口连接至所述第一半导体区域。
58.根据权利要求57所述的方法，包括：在所述第一半导体区域的暴露表面之上形成所述金属垫并且所述金属垫电连接至所述第一半导体区域的暴露表面，使得所述金属垫通过所述介电层与所述第一半导体区域的剩余部分隔离，并且将所述电线定位在所述太阳能电池的表面之上，经由所述金属垫与所述第一半导体区域的暴露表面电连接。
59.根据权利要求58所述的方法，包括：通过在暴露的所述第一半导体区域上电镀金属，来形成所述金属垫。
60.根据权利要求53、54或58所述的方法，包括：通过在暴露的所述第一半导体区域上电镀一层或多层的镍、银和/或锡，来形成每个所述金属垫。
61.根据权利要求60所述的方法，包括：在所述一层或多层的镍、银和/或锡之上电镀一层具有低于150℃的熔点的金属。
62.根据权利要求61所述的方法，包括：将所电镀的金属垫加热，以在所述多层的镍、银和/或锡的边缘上回流低熔化温度金属的层。
63.根据权利要求53、54、58或59所述的方法，包括：通过在暴露的所述第一半导体区域上仅电镀一层具有低于150℃的熔点的金属，来形成每个所述金属垫。
64.根据权利要求61到63中任一项所述的方法，进一步包括：将所电镀的金属垫加热为高于低熔点金属的熔化温度的温度20℃到50℃，以回流所述低熔化温度金属。
65.根据权利要求62或64所述的方法，进一步包括：在回流所述低熔化温度金属之前，熔解所电镀的金属垫以去除自然金属氧化物。
66.根据权利要求64或65所述的方法，包括：从锡与铟和/或铋的合金中选择具有低于150℃的熔点的金属。
67.根据权利要求66所述的方法，其中，所述合金是锡与铟和/或铋的共晶成分。
68.根据权利要求37到67中任一项所述的方法，包括：形成具有80到200欧姆/平方的片电阻的所述第一半导体区域。
69.根据权利要求37到68中任一项所述的方法，进一步包括：将密封剂层粘合在所述太阳能电池的表面和所述电线之上。
70.根据权利要求37到69中任一项所述的方法，包括：在密封所述太阳能电池之前，将所述电线放置在所述太阳能电池的表面上。
71.根据权利要求37到69中任一项所述的方法，包括：附接所述电线至一片密封剂，并且将所述电线与所述密封剂一起应用到所述太阳能电池的表面。
72.根据权利要求71所述的方法，包括：在所述一片密封剂上形成所述电线。
73.根据权利要求72所述的方法，包括：通过在所述一片密封剂上印刷金属种子层并且将金属电镀在所述金属种子层上来创建要求的横截面面积的电线，以形成所述电线。
74.根据权利要求73所述的方法，包括：从镍、银或聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚(4-苯乙烯磺酸盐)中选择所述金属种子层，并且从铜或银中选择所电镀的金属。
75.根据权利要求37到74中任一项所述的方法，包括：利用低熔化温度金属来电镀所述导电电线。
76.根据权利要求75所述的方法，包括：加热所电镀的金属电线，以在多层的铜或银的边缘之上回流所述低熔化温度金属的层。
77.根据权利要求76的任一项所述的方法，进一步包括：将所电镀的金属电线加热为高于低熔点金属的熔化温度的温度20℃到50℃，以回流所述低熔化温度金属。
78.根据权利要求76或77所述的方法，进一步包括：在回流所述低熔化温度金属之前，熔解所电镀的金属电线以去除自然金属氧化物。
79.根据权利要求75、76、77或78所述的方法，包括从锡与铟和/或铋的合金中选择所述导电电线上电镀的金属。
80.根据权利要求79所述的方法，包括：从锡与铟和/或铋的共晶成分中选择所述合金。
81.一种太阳能电池组件，包括太阳能电池，所述太阳能电池具有p-n结形成在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间，多个第一接触点提供与所述第一半导体区域的电连接，所述第一接触点是暴露的硅表面或者具有小于5微米的厚度的金属垫定位在其上的硅表面，并且多个导电电线跨所述太阳能电池铺设，据此，每个所述导电电线与所述第一接触点中的至少一个进行电连接。
82.根据权利要求81所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点包括：具有小于2微米的厚度的所述金属垫定位在其上的硅表面。
83.根据权利要求81所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点包括具有小于1微米的厚度的所述金属垫定位在其上的硅表面。
84.根据权利要求81所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点包括具有小于0.5微米的厚度的所述金属垫定位在其上的硅表面。
85.根据权利要求81、82、83或84所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点包括从所述太阳能电池的表面延伸到所述第一半导体区域的多个重掺杂区域，所述重掺杂区域比所述第一半导体区域的剩余部分更重地掺杂有所述第一掺杂剂极性的掺杂剂。
86.根据权利要求81、82、83、84或85所述的太阳能电池组件，其中，所述重掺杂区域具有1到50欧姆/平方的片电阻。
87.根据权利要求83所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点包括在所述电线与所述第一半导体区域之间将要进行连接的点处的与所述第一半导体区域的暴露表面直接接触的所述金属垫。
88.根据权利要求85、86或87所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点包括形状为圆形、椭圆形、方形、矩形或多边形的区域。
89.根据权利要求88所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点在所述太阳能电池的表面的平面中具有在8-12微米的范围内的尺寸。
90.根据权利要求81到87中任一项所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点包括细长的平行边区域。
91.根据权利要求90所述的太阳能电池组件，其中，所述细长的平行边区域具有在8-12微米的范围内的宽度。
92.根据权利要求85或86所述的太阳能电池组件，其中，所述重掺杂区域包括细长的平行通道。
93.根据权利要求92所述的太阳能电池组件，其中，所述细长的平行通道在所述太阳能电池的表面的平面中的宽度为8-12微米。
94.根据权利要求92或93所述的太阳能电池组件，其中，所述导电电线被定位成与所述细长的平行通道相交。
95.根据权利要求94所述的太阳能电池组件，其中，所述导电电线被定位成与所述细长的平行通道大致垂直地相交。
96.根据权利要求85、86或92到88中任一项所述的太阳能电池组件，其中，介电层定位于所述第一半导体区域之上并且所述介电层中的开口定位于所述重掺杂区域之上，所述金属垫定位于所述介电层中的所述开口中并且与所述重掺杂区域电连接，并且所述导电电线定位于所述介电层之上并且经由所述金属垫和所述重掺杂区域连接至第一半导体区域。
97.根据权利要求96所述的太阳能电池组件，其中，所述金属垫定位于所述重掺杂区域之上并且电连接至所述重掺杂区域，但是通过所述介电层与所述第一半导体区域的剩余部分隔离，并且定位于所述太阳能电池的表面之上的所述电线经由所述金属垫与所述重掺杂区域进行接触。
98.根据权利要求81或87所述的太阳能电池组件，其中，介电层定位于所述第一半导体区域之上并且所述介电层中的开口暴露第一半导体区域的表面，并且所述导电电线定位于所述介电层之上并且穿过所述介电层中的所述开口与所述第一半导体区域电连接。
99.根据权利要求98所述的太阳能电池组件，其中，所述金属垫定位于所述第一半导体区域的暴露表面之上并且电连接至所述第一半导体区域的暴露表面，但是通过所述介电层与所述第一半导体区域的剩余部分隔离，并且定位于所述太阳能电池的表面之上的所述电线经由所述金属垫与所述第一半导体区域进行电连接。
100.根据权利要求97或99所述的太阳能电池组件，其中，每个所述金属垫包括一层或多层的镍、银和/或锡。
101.根据权利要求56所述的太阳能电池组件，其中，具有低于150℃的熔点的一层金属定位于所述一层或多层的镍、银和/或锡之上。
102.根据权利要求95、97或98所述的太阳能电池组件，其中，所述金属垫包括具有低于150℃的熔点的一层金属。
103.根据权利要求101或102所述的太阳能电池组件，其中，具有低于150℃的熔点的金属被选择为锡与铟和/或铋的合金。
104.根据权利要求102所述的太阳能电池组件，其中，所述金属垫的金属是锡与铟和/或铋的合金。
105.根据权利要求81到104中任一项所述的太阳能电池组件，其中，所述第一半导体区域具有80到200欧姆/平方的片电阻。
106.根据权利要求81到105中任一项所述的太阳能电池组件，其中，密封剂层被粘合至所述太阳能电池的表面并且在所述电线之上延伸。
107.根据权利要求81到106中任一项所述的太阳能电池组件，其中，所述电线包括铜或银。
108.根据权利要求81到107中任一项所述的太阳能电池组件，其中，所述导电电线涂覆有具有低于150℃的熔点的金属。
109.根据权利要求108所述的太阳能电池组件，其中，所述导电电线上的金属涂层的金属被选为锡与铟和/或铋的合金。
110.根据权利要求104或109所述的太阳能电池组件，其中，所述合金是锡与铟和/或铋的共晶成分。
111.一种太阳能电池组件，包括太阳能电池，所述太阳能电池具有p-n结形成在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间，多个第一接触点提供与所述第一半导体区域的电连接，其中，所述第一接触点包括金属垫，所述金属垫包含具有小于150℃的熔化温度的低熔化温度金属、定位于所述太阳能电池上的多个点之上，以提供与所述第一半导体区域的电连接，并且多个导电电线跨所述太阳能电池铺设，以与所述第一接触点中的至少一个进行电连接。
112.根据权利要求111所述的太阳能电池组件，其中，所述金属垫具有小于5微米的厚度。
113.根据权利要求111所述的太阳能电池组件，其中，所述金属垫具有小于2微米的厚度。
114.根据权利要求111所述的太阳能电池组件，其中，所述金属垫具有小于1微米的厚度。
115.根据权利要求111所述的太阳能电池组件，其中，所述金属垫具有小于0.5微米的厚度。
116.根据权利要求111、112、113、114或115所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点包括从所述太阳能电池的表面延伸到所述第一半导体区域的多个重掺杂区域，所述重掺杂区域比所述第一半导体区域的剩余部分更重地掺杂有所述第一掺杂剂极性的掺杂剂，并且所述金属垫定位于所述多个重掺杂区域的表面上。
117.根据权利要求111、112、113、114、115或116所述的太阳能电池组件，其中，所述重掺杂区域具有1到50欧姆/平方的片电阻。
118.根据权利要求111、112、113、114或115所述的太阳能电池组件，其中，所述金属垫在所述电线与所述第一半导体区域之间将要进行连接的点处直接定位于所述第一半导体区域的表面上。
119.根据权利要求116、117或118所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点包括形状为圆形、椭圆形、方形、矩形或多边形的区域。
120.根据权利要求111到119中任一项所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点在所述太阳能电池的表面的平面中具有在8-12微米的范围内的尺寸。
121.根据权利要求111到119中任一项所述的方法，其中，所述第一接触点包括细长的平行边区域。
122.根据权利要求121所述的方法，其中，所述细长的平行边区域具有在8-12微米的范围内的宽度。
123.根据权利要求116或117所述的太阳能电池组件，其中，所述重掺杂区域包括细长的平行通道。
124.根据权利要求123所述的太阳能电池组件，其中，所述细长的平行通道在所述太阳能电池的表面的平面中的宽度为8-12微米。
125.根据权利要求123或124所述的太阳能电池组件，其中，所述导电电线定位成与所述细长的平行通道相交。
126.根据权利要求125所述的太阳能电池组件，其中，所述导电电线定位成与所述细长的平行通道大致垂直地相交。
127.根据权利要求116、117或123到126中任一项所述的太阳能电池组件，其中，介电层定位于所述第一半导体区域之上并且所述介电层中的开口定位于所述重掺杂区域之上，所述金属垫定位于所述介电层的所述开口中并且与所述重掺杂区域电连接，并且所述导电电线定位于所述介电层之上并且经由所述金属垫和所述重掺杂区域连接至所述第一半导体区域。
128.根据权利要求111或118所述的太阳能电池组件，其中，介电层定位于所述第一半导体区域之上并且所述介电层中的开口暴露所述第一半导体区域的表面，所述金属垫定位于所述介电层的所述开口中并且与所述第一半导体区域电连接，并且所述导电电线定位于所述介电层之上并且经由所述金属垫与所述第一半导体区域进行电连接。
129.根据权利要求111到128中任一项所述的太阳能电池组件，其中，每个所述金属垫包括一层或多层的镍、银和/或锡。
130.根据权利要求129所述的太阳能电池组件，其中，具有低于150℃的熔点的一层金属被电镀在所述一层或多层的镍、银和/或锡之上。
131.根据权利要求111到128中任一项所述的太阳能电池组件，其中，每个所述金属垫仅由具有低于150℃的熔点的一层金属组成。
132.根据权利要求111到131中任一项所述的太阳能电池组件，其中，具有低于150℃的熔点的金属被选择为锡与铟和/或铋的合金。
133.根据权利要求111到132中任一项所述的太阳能电池组件，其中，所述第一半导体区域具有80到200欧姆/平方的片电阻。
134.根据权利要求111到133中任一项所述的太阳能电池组件，其中，密封剂层被粘合至所述太阳能电池的表面并且在所述电线之上延伸。
135.根据权利要求111到134中任一项所述的太阳能电池组件，其中，所述电线包括铜或银。
136.根据权利要求111到135中任一项所述的太阳能电池组件，其中，所述导电电线涂覆有具有低于150℃的熔点的金属。
137.根据权利要求136所述的太阳能电池组件，其中，所述导电电线上的金属涂层的金属被选择为锡与铟和/或铋的合金。
138.根据权利要求132或137所述的太阳能电池组件，其中，所述合金是锡与铟和/或铋的共晶成分。
139.根据权利要求81至138中任一项所述的太阳能电池组件，其中，多个第二接触点与所述第一接触点定位于所述太阳能电池组件的相同表面上，据此，所述多个第二接触点提供与所述第二半导体区域的电连接并且是暴露的硅表面或者具有小于5微米的厚度的金属垫定位在其上的硅表面。
140.根据权利要求139所述的太阳能电池组件，其中，所述第一接触点被配置在一个或多个间隔平行线性阵列中，并且所述第二接触点被配置在与所述第一接触点的间隔线性阵列平行的一个或多个间隔线性阵列中，并且所述第二接触点的间隔线性阵列与所述第一接触点的间隔线性阵列交替。
141.根据权利要求140所述的太阳能电池组件，其中，多个第二导电电线定位于所述太阳能电池之上，其中，每个所述第二导电电线在所述第二接触点的间隔线性阵列之一中的所述第二接触点上穿过并且与所述第二接触点的相应间隔线性阵列中的一个或多个所述第二接触点进行电连接；并且
所述多个第一导电电线定位为与所述多个第二导电电线平行，其中，每个所述第一导电电线在所述第一接触点的间隔线性阵列之一中的所述第一接触点上穿过并且与所述第一接触点的相应间隔线性阵列中的一个或多个所述第一接触点进行电连接。
142.根据权利要求141所述的太阳能电池组件，其中，所述太阳能电池定位为类似太阳能电池的线性阵列中的一个太阳能电池，其中，所述一个太阳能电池的所述第一接触点的间隔线性阵列均与相邻于所述一个太阳能电池的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列对准，并且所述一个太阳能电池的第一和第二导电电线跨太阳能电池的阵列延伸，其中，所述一个太阳能电池的第一电线包括相邻的太阳能电池的第二导电电线，并且所述一个太阳能电池的第二导电电线包括相邻的太阳能电池的第一导电电线。
143.一种太阳能电池的互连线性阵列，包括：
接触结构，定位于所述阵列中的每个太阳能电池上，每个太阳能电池具有p-n结形成在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间，包括：
i)多个第一接触点，定位于每个太阳能电池的表面上的一个或多个间隔平行线性阵列中，其中，所述接触点与所述第一半导体区域进行电连接并且是暴露的硅表面或者具有小于5微米的厚度的金属垫定位在其之上的硅表面；
ii)多个第二接触点，与所述第一接触点在每个太阳能电池的相同的表面上、在与所述第一接触点的间隔线性阵列平行的一个或多个间隔线性阵列中，其中，所述第二接触点与所述第二半导体区域进行电连接并且是暴露的硅表面或者具有小于5微米的厚度的金属垫定位在其之上的硅表面，
所述太阳能电池的线性阵列被排列成：所述阵列的一个太阳能电池的第一接触点的间隔线性阵列均与相邻于所述一个太阳能电池的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列对准；
多个第一导电电线放置在所述太阳能电池的阵列之上，其中，每个所述第一导电电线在所述一个太阳能电池的第一接触点的间隔线性阵列之一中的所述第一接触点上穿过，以与所述一个太阳能电池以及所述阵列中的相对于所述一个太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第一接触点中的至少一个进行电连接；
多个第二导电电线放置在所述太阳能电池的阵列之上，其中，每个所述第二导电电线在所述一个太阳能电池的第二接触点的间隔线性阵列之一中的所述第二接触点上穿过，以与所述一个太阳能电池以及所述阵列中的相对于所述一个太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列的一个或多个第二接触点进行电连接；并且
所述一个太阳能电池的所述第一导电电线包括与所述一个太阳能电池相邻的太阳能电池以及所述阵列中的相对于所述相邻的太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第二导电电线，并且所述一个太阳能电池的所述第二导电电线包括所述相邻的太阳能电池以及所述阵列中的相对于所述相邻的太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第一导电电线。
144.根据权利要求27-79中任一项所述的方法，进一步包括：
与所述第一接触点在所述太阳能电池的相同的表面上形成多个第二接触点，据此，所述第二接触点提供与所述第二半导体区域的电连接并且是暴露的硅表面或者具有小于5微米的厚度的金属垫形成在其上的硅表面。
145.根据权利要求139所述的方法，进一步包括：在一个或多个间隔平行线性阵列中形成所述第一接触点，并且在与第一接触点的间隔线性阵列平行的一个或多个间隔线性阵列中形成所述第二接触点，并且所述第二接触点的间隔线性阵列与所述第一接触点的间隔线性阵列交替。
146.根据权利要求140所述的方法，进一步包括：
将多个第二导电电线定位在所述太阳能电池之上，据此，每个所述第二导电电线定位成在所述第二接触点的间隔线性阵列之一中的所述第二接触点上穿过，并且与第二接触点的相应间隔线性阵列的一个或多个第二接触点进行电连接；并且
将所述多个第一导电电线定位在与所述多个第二导电电线平行的位置中，其中，每个所述第一导电电线定位成在第一接触点的间隔线性阵列之一中的第一接触点上穿过，并且与第一接触点的相应间隔线性阵列的一个或多个第一接触点进行电连接。
147.根据权利要求141所述的方法，进一步包括：将所述太阳能电池定位为类似太阳能电池的线性阵列中的一个太阳能电池，所述一个太阳能电池的第一接触点的间隔线性阵列均与相邻于所述一个太阳能电池的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列对准，并且所述一个太阳能电池的所述第一和第二导电电线跨所述太阳能电池的阵列延伸，据此，所述一个太阳能电池的第一电线包括相邻的太阳能电池的第二导电电线，并且所述一个太阳能电池的第二电线包括相邻的太阳能电池的第一导电电线。
148.一种互连太阳能电池的阵列的方法，包括：
在所述阵列中的每个太阳能电池上形成接触结构，每个太阳能电池具有p-n结形成在第一掺杂剂极性的第一半导体区域和与所述第一掺杂剂极性相反的第二掺杂剂极性的第二半导体区域之间，包括：
i)在每个太阳能电池的表面上的一个或多个间隔平行线性阵列中形成多个第一接触点，据此，所述接触点提供与所述第一半导体区域的电连接并且是暴露的硅表面或者具有小于5微米的厚度的金属垫形成在其之上的硅表面；
ii)在与第一接触点的间隔线性阵列平行的一个或多个间隔线性阵列中形成多个第二接触点，所述多个第二接触点与所述第一接触点位于每个太阳能电池的相同表面上，据此，所述第二接触点提供与所述第二半导体区域的电连接并且是暴露的硅表面或者具有小于5微米的厚度的金属垫形成在其之上的硅表面，
将所述太阳能电池定位在太阳能电池的线性阵列中，所述阵列的一个太阳能电池的第一接触点的间隔线性阵列均与相邻于所述一个太阳能电池的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列对准；
将多个第一导电电线定位成在所述太阳能电池的阵列之上延伸，据此，每个所述第一导电电线被定位成在所述一个太阳能电池的第一接触点的间隔线性阵列之一中的所述第一接触点上穿过，以与所述一个太阳能电池以及所述阵列中的相对于所述一个太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第一接触点中的至少一个进行电连接；
将多个第二导电电线定位在在所述太阳能电池的阵列之上延伸，其中，每个所述第二导电电线被定位成在所述一个太阳能电池的第二接触点的间隔线性阵列之一中的所述第二接触点上穿过，以与所述一个太阳能电池以及所述阵列中的相对于所述一个太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第二接触点的相应间隔线性阵列的一个或多个第二接触点进行电连接；并且
所述一个太阳能电池的所述第一导电电线包括：与所述一个太阳能电池相邻的太阳能电池以及所述阵列中的相对于所述相邻的太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第二导电电线，并且所述一个太阳能电池的所述第二导电电线包括：所述相邻的太阳能电池以及所述阵列中的相对于所述相邻的太阳能电池的每隔一个的太阳能电池的第一导电电线。
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