CN105794004B - 制造具有区分开的p型和n型区架构的太阳能电池发射极区 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了制造具有区分开的P型和N型区架构的太阳能电池发射极区的方法，以及所得太阳能电池。在一个例子中，背接触太阳能电池包括具有光接收表面和背表面的基板。第一导电类型的第一多晶硅发射极区设置在第一薄介电层上，所述第一薄介电层设置在所述基板的所述背表面上。第二不同导电类型的第二多晶硅发射极区设置在第二薄介电层上，所述第二薄介电层设置在所述基板的所述背表面上。第三薄介电层直接侧向设置在所述第一和第二多晶硅发射极区之间。第一导电触点结构设置在所述第一多晶硅发射极区上。第二导电触点结构设置在所述第二多晶硅发射极区上。

Description

制造具有区分开的P型和N型区架构的太阳能电池发射极区
技术领域
本公开的实施例属于可再生能源领域，并且具体地讲，涉及制造具有区分开的P型和N型区架构的太阳能电池发射极区的方法，以及所得太阳能电池。
背景技术
光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射直接转换为电能的装置。一般来讲，使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板主体中形成电子空穴对。电子空穴对迁移至基板中的p掺杂区和n掺杂区，从而使掺杂区之间生成电压差。将掺杂区连接至太阳能电池上的导电区，以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。
效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制造太阳能电池效率的技术是普遍所需的。本公开的一些实施例允许通过提供制造太阳能电池结构的新工艺而提高太阳能电池的制造效率。本公开的一些实施例允许通过提供新型太阳能电池结构来提高太阳能电池效率。
附图说明
图1示出了根据本公开的实施例的背接触太阳能电池的一部分的剖视图。
图2示出了根据本公开的另一个实施例的背接触太阳能电池的一部分的剖视图。
图3为根据本公开的实施例的流程图，所述流程图列出了与图5A-5F相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。
图4为根据本公开的实施例的流程图，所述流程图列出了与图5A-5F和图6A-6B相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。
图5A-5F示出了根据本公开的实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图。
图6A-6B示出了根据本公开的另一个实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作例子、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施未必理解为相比其它实施优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
本说明书包括对“一个实施例”或“实施例”的提及。短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式加以组合。
术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中的术语的定义和/或背景：
“包含/包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除另外的结构或步骤。
“被配置为”。各种单元或组件可被描述或主张成“被配置为”执行一项或多项任务。在这样的背景下，“被配置为”用于通过指示该单元/组件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此，即使指定的单元/组件目前不处于工作状态(例如，未开启/激活)，也可将该单元/组件说成是被配置为执行任务。详述某一单元/电路/组件“被配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/组件而言不援用35U.S.C.§112第六段。
如本文所用的“第一”、“第二”等这些术语用作其之后的名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑等)。例如，提及“第一”太阳能电池并不一定暗示该太阳能电池为某一序列中的第一个太阳能电池；相反，术语“第一”用于区分该太阳能电池与另一个太阳能电池(例如，“第二”太阳能电池)。
“耦接”–以下描述是指“耦接”在一起的元件或节点或特征。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/特征直接或间接连接至另一个元件/节点/特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械耦接。
此外，以下描述中还仅出于参考的目的而使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上面”或“下面”等术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”等术语描述在一致但任意的参照系内组件的某些部分的取向和/或位置，通过参考描述所讨论部件的文字和相关的附图可以清楚地了解这些取向和/或位置。这样的术语可以包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。
本文描述了制造具有区分开的P型和N型区架构的太阳能电池发射极区的方法，以及所得太阳能电池。在下面的描述中，给出了许多具体细节，诸如具体的工艺流程操作，以形成对本公开的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是可在没有这些具体细节的情况下实施本公开的实施例。在其他情况中，没有详细地描述熟知的制造技术，如平版印刷和图案化技术，以避免不必要地使本公开的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的展示并且未必按比例绘制。
本文公开了太阳能电池。在一个实施例中，背接触太阳能电池包括具有光接收表面和背表面的基板。第一导电类型的第一多晶硅发射极区设置在第一薄介电层上，该第一薄介电层设置在基板的背表面上。第二不同导电类型的第二多晶硅发射极区设置在第二薄介电层上，该第二薄介电层设置在基板的背表面上。第三薄介电层直接侧向设置在第一多晶硅发射极区和第二多晶硅发射极区之间。第一导电触点结构设置在第一多晶硅发射极区上。第二导电触点结构设置在第二多晶硅发射极区上。
本文还公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施例中，制造太阳能电池的交替N型和P型发射极区的方法涉及在形成于基板的背表面上的第一薄介电层上形成第一导电类型的第一硅层。在第一硅层上形成绝缘层。将绝缘层和第一硅层图案化，以形成其上具有绝缘顶盖的第一导电类型的第一硅区。在第一硅区的暴露侧上形成第二薄介电层。在形成于基板的背表面上的第三薄介电层上以及在第二薄介电层和第一硅区的绝缘顶盖上形成第二不同导电类型的第二硅层。将第二硅层图案化以形成第二导电类型的隔离第二硅区，以及在第一硅区的绝缘顶盖上方的第二硅层的区域中形成接触开口。将绝缘顶盖图案化为穿过接触开口以暴露第一硅区的部分。形成掩模以仅暴露第一硅区的暴露部分和隔离的第二硅区。在第一硅区的暴露部分上以及在隔离的第二硅区上形成金属晶种层。将金属层电镀在金属晶种层上以形成第一硅区和隔离第二硅区的导电触点。
在另一个实施例中，制造太阳能电池的交替N型和P型发射极区的方法涉及在形成于基板的背表面上的第一薄介电层上形成第一导电类型的第一硅层。在第一硅层上形成绝缘层。将绝缘层和第一硅层图案化，以形成其上具有绝缘顶盖的第一导电类型的第一硅区。在第一硅区的暴露侧上形成第二薄介电层。在形成于基板的背表面上的第三薄介电层上以及在第二薄介电层和第一硅区的绝缘顶盖上形成第二不同导电类型的第二硅层。将第二硅层图案化以形成第二导电类型的隔离第二硅区，以及在第一硅区的绝缘顶盖上方的第二硅层的区域中形成接触开口。将绝缘顶盖图案化为穿过接触开口以暴露第一硅区的部分。在将第二硅层和绝缘顶盖图案化之后，由第二硅层以及由第一硅区的暴露部分形成金属硅化物层。将金属层电镀在金属硅化物层上以形成第一硅区和隔离第二硅区的导电触点。
在第一方面，本文所述的一个或多个实施例涉及形成太阳能电池的P+和N+多晶硅发射极区，其中P+和N+多晶硅发射极区的相应结构彼此不同。可实施此类方法以简化太阳能电池制造工艺。此外，相比于其他太阳能电池架构，所得结构可提供相关的更低击穿电压和更低功率损耗。
在第二方面，本文所述的一个或多个实施例涉及太阳能电池制造的硅化物形成。可将硅化物材料掺入最终太阳能电池结构中，诸如背接触太阳能电池结构或正面接触太阳能电池结构。将硅化物材料用于太阳能电池的多晶硅发射极区的金属化可为此类太阳能电池提供更简单的金属化工艺。例如，如下文更详细地描述，使用硅化物技术从用于接触形成的金属晶种层工艺中有效地移除掩模操作。此外，由于硅化物工艺为自对准工艺，因此可减少对准问题。
在第一例子中，图1示出了根据本公开的实施例的背接触太阳能电池100的一部分的剖视图。太阳能电池100包括具有光接收表面104和背表面106的基板102。第一导电类型的第一多晶硅发射极区108设置在第一薄介电层110上，第一薄介电层110设置在基板102的背表面106上。第二不同导电类型的第二多晶硅发射极区112设置在第二薄介电层114上，第二薄介电层114设置在基板102的背表面106上。第三薄介电层116直接侧向设置在第一多晶硅发射极区108和第二多晶硅发射极区112之间。第一导电触点结构118设置在第一多晶硅发射极区108上。第二导电触点结构120设置在第二多晶硅发射极区112上。
再次参见图1，在一个实施例中，太阳能电池100还包括设置在第一多晶硅发射极区108上的绝缘层122。第一导电触点结构118被设置为穿过绝缘层122。另外，第二多晶硅发射极区112的一部分与绝缘层122重叠但与第一导电触点结构118分开。在一个实施例中，第二导电类型的另外多晶硅层124设置在绝缘层122上，并且第一导电触点结构118被设置为穿过第二导电类型的多晶硅层124以及穿过绝缘层122，如图1所示。如下文更详细地描述，在一个此类实施例中，另外的多晶硅层124和第二多晶硅发射极区112由相同层形成，该层毯覆式沉积并且随后加以刻划以在其中提供划线126。
再次参见图1，在一个实施例中，太阳能电池100还包括设置在基板102的背表面106上的凹陷部128。第二多晶硅发射极区112和第二薄介电层114设置在凹陷部128中。在一个此类实施例中，凹陷部128具有纹理化表面，并且第二多晶硅发射极区112和第二薄介电层114与纹理化表面共形，如图1所示。在一个实施例中，随后，第一多晶硅发射极区108和第一薄介电层110设置在基板102的背表面106的平坦部分上，并且第二多晶硅发射极区112和第二薄介电层114设置在基板的背表面106的纹理化部分上，如图1所示。然而，应当理解，其他实施例可能不包括纹理化表面，或者完全可能不包括凹陷部。
再次参见图1，在一个实施例中，太阳能电池100还包括设置在基板102的光接收表面104上的第四薄介电层130。第二导电类型的多晶硅层132设置在第四薄介电层130上。抗反射涂层(ARC)134，诸如氮化硅层，设置在多晶硅层132上。在一个此类实施例中，如下文更详细地描述，通过用于形成第二薄介电层114的基本上相同工艺来形成第四薄介电层130，并且通过用于形成第二多晶硅发射极区112的基本上相同工艺来形成多晶硅层132。
在一个实施例中，第一多晶硅发射极区108为P型多晶硅发射极区。第二多晶硅发射极区112为N型多晶硅发射极区。基板为N型单晶硅基板。在一个实施例中，第一薄介电层110、第二薄介电层114和第三薄介电层116包含二氧化硅。然而，在另一个实施例中，第一薄介电层110和第二薄介电层114包含二氧化硅，而第三薄介电层116包含氮化硅。在一个实施例中，绝缘层122包含二氧化硅。
在一个实施例中，第一导电触点结构118和第二导电触点结构120各自包括基于铝的金属晶种层，该金属晶种层分别设置在第一多晶硅发射极区108和第二多晶硅发射极区112上。在一个实施例中，第一导电触点结构118和第二导电触点结构120中的每一者还包括设置在基于铝的金属晶种层上的金属层，诸如铜层。
在第二例子中，图2示出了根据本公开的另一个实施例的背接触太阳能电池200的一部分的剖视图。太阳能电池200包括具有光接收表面204和背表面206的基板202。第一导电类型的第一多晶硅发射极区208设置在第一薄介电层210上，第一薄介电层210设置在基板202的背表面206上。第二不同导电类型的第二多晶硅发射极区212设置在第二薄介电层214上，第二薄介电层214设置在基板202的背表面206上。第三薄介电层216直接侧向设置在第一多晶硅发射极区208和第二多晶硅发射极区212之间。第一导电触点结构218设置在第一多晶硅发射极区208上。第二导电触点结构220设置在第二多晶硅发射极区212上。
根据本公开的实施例，第一导电触点结构218和第二导电触点结构220各自包括金属硅化物层，该金属硅化物层分别设置在第一多晶硅发射极区208和第二多晶硅发射极区212上。在一个此类实施例中，通过在硅化工艺中消耗第一多晶硅发射极区208和第二多晶硅发射极区212的暴露部分来形成金属硅化物层。因此，将第一多晶硅发射极区208和第二多晶硅发射极区212的所有暴露顶部表面以及任何其他暴露的硅表面加以金属化，如图2所示。在一个实施例中，第一导电触点结构218和第二导电触点结构220各自还包括设置在金属硅化物层上的金属层(诸如铜)。在一个特定实施例中，金属硅化物层包含一种材料，诸如但不限于硅化钛(TiSi2)、硅化钴(CoSi2)、硅化钨(WSi2)或硅化镍(NiSi或NiSi2)。
再次参见图2，在一个实施例中，太阳能电池200还包括设置在第一多晶硅发射极区208上的绝缘层222。第一导电触点结构218被设置为穿过绝缘层222。另外，第二多晶硅发射极区212的一部分与绝缘层222重叠但与第一导电触点结构218分开。在一个实施例中，第二导电类型的另外多晶硅层224设置在绝缘层222上，并且第一导电触点结构218被设置为穿过第二导电类型的多晶硅层224以及穿过绝缘层222，如图2所示。然而，相比于图1，多晶硅层224的整个顶部表面均加以金属化。如下文更详细地描述，在一个此类实施例中，另外的多晶硅层224和第二多晶硅发射极区212由相同层形成，该层毯覆式沉积并且随后加以刻划以在其中提供划线226。
再次参见图2，在一个实施例中，基板202的背表面206为基本上完全平坦的。然而，在另一个实施例中，第二多晶硅发射极区212和第二薄介电层214设置在凹陷部中，如结合图1有所描述。在一个此类实施例中，凹陷部具有纹理化表面，并且第二多晶硅发射极区212和第二薄介电层214与纹理化表面共形。
再次参见图2，在一个实施例中，太阳能电池200还包括设置在基板202的光接收表面204上的第四薄介电层230。第二导电类型的多晶硅层232设置在第四薄介电层230上。尽管未示出，但在一个实施例中，抗反射涂层(ARC)(诸如氮化硅层)设置在多晶硅层232上。在一个此类实施例中，如下文更详细地描述，通过用于形成第二薄介电层214的基本上相同工艺来形成第四薄介电层230，并且通过用于形成第二多晶硅发射极区212的基本上相同工艺来形成多晶硅层232。
在一个实施例中，基板202、第一多晶硅发射极区208、第二多晶硅发射极区212和各种介电层如上文结合图1针对基板102、第一多晶硅发射极区108、第二多晶硅发射极区112和各种介电层所述。
本文还公开了制造太阳能电池的方法。在第一示例性工艺流程中，图5A-5F示出了根据本公开的实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图。图3为根据本公开的实施例的流程图300，所述流程图300列出了与图5A-5F相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。
参见图5A和流程图300的对应操作302，制造太阳能电池的交替N型和P型发射极区的方法涉及在形成于基板502的背表面上的第一薄介电层504上形成第一导电类型的第一硅层506。
在一个实施例中，基板502为单晶硅基板，诸如块体N型掺杂单晶硅基板。然而，应当理解，基板502可以是设置在整个太阳能电池基板上的层，诸如多晶硅层。在一个实施例中，第一薄介电层504为薄氧化物层，诸如厚约2纳米或更小的隧道介电氧化硅层。
在一个实施例中，第一硅层506为多晶硅层，该多晶硅层通过原位掺杂、后沉积注入或它们的组合加以掺杂以具有第一导电类型。在另一个实施例中，第一硅层506为非晶硅层诸如由a-Si:H表示的氢化硅层，其在沉积非晶硅层之后，用第一导电类型的掺杂物进行注入。在一个此类实施例中，随后对第一硅层506进行退火(至少在工艺流程的某个后续阶段)以最终形成多晶硅层。在一个实施例中，对于多晶硅层或非晶硅层中的任一者而言，如果进行后沉积注入，则通过使用离子束注入或等离子体浸渍注入进行该注入。在一个此类实施例中，使用遮蔽掩模进行注入。在一个具体实施例中，第一导电类型为P型(例如，使用硼杂质原子形成)。
再次参见图5A并且现在参见流程图300的对应操作304，在第一硅层506上形成绝缘层508。在一个实施例中，绝缘层508包含二氧化硅。
参见图5B和流程图300的对应操作306，将绝缘层508和第一硅层506图案化以形成上面具有绝缘顶盖512的第一导电类型的第一硅区510。在一个实施例中，使用平版印刷或丝网印刷掩模和后续蚀刻工艺将绝缘层508和第一硅层506图案化。在另一个实施例中，使用激光烧蚀工艺(例如，直接写入)将绝缘层508和第一硅层506图案化。在任一种情况下，在一个实施例中，在该工艺中也将第一薄介电层504图案化，如图5B所示。
参见图5C，任选地，在绝缘层508和第一硅层506的图案化期间(或之后)，可在基板502中形成凹陷部514。此外，在一个实施例中，将凹陷部514的表面516纹理化。在相同或类似工艺中，还可将基板502的光接收表面501纹理化，如图5C所示。在一个实施例中，使用基于氢氧化物的湿法蚀刻剂形成凹陷部514的至少一部分并且/或者纹理化基板502的暴露部分。纹理化表面可为具有规则或不规则形状的表面，其用于散射入射光、减少从太阳能电池的光接收表面和/或暴露表面反射离开的光量。然而，应当理解，可从工作流程中省略背表面的纹理化以及甚至凹陷部形成。
参见图5D和流程图300的对应操作308，在第一硅区518的暴露侧上形成第二薄介电层518。在一个实施例中，在氧化工艺中形成第二薄介电层518并且它为薄氧化物层，诸如厚约2纳米或更小的隧道介电氧化硅层。在另一个实施例中，在沉积工艺中形成第二薄介电层504并且其为薄氮化硅层或氧氮化硅层。
再次参见图5D并且现在参见流程图300的对应操作310，在形成于基板502的背表面上的第三薄介电层522上以及在第二薄介电层518和第一硅区510的绝缘顶盖512上，形成第二不同导电类型的第二硅层520。在相同或类似工艺操作中，还可在基板502的光接收表面501上形成第二导电类型的对应薄介电层522’和第二硅层520’，如图5D所示。另外，尽管未示出，但可在对应的第二硅层520’上形成ARC层，如结合图1所述。
在一个实施例中，在氧化工艺中形成第三薄介电层518并且它为薄氧化物层，诸如厚约2纳米或更小的隧道介电氧化硅层。在一个实施例中，第二硅层520为多晶硅层，该多晶硅层通过原位掺杂、后沉积注入或它们的组合加以掺杂以具有第二导电类型。在另一个实施例中，第二硅层520为非晶硅层诸如由a-Si:H表示的氢化硅层，其在沉积非晶硅层之后，用第二导电类型的掺杂物进行注入。在一个此类实施例中，随后对第二硅层520进行退火(至少在工艺流程的某个后续阶段)以最终形成多晶硅层。在一个实施例中，对于多晶硅层或非晶硅层中的任一者而言，如果进行后沉积注入，则通过使用离子束注入或等离子体浸渍注入进行该注入。在一个此类实施例中，使用遮蔽掩模进行注入。在一个具体实施例中，第二导电类型为N型(例如，使用磷原子或砷杂质原子形成)。
参见图5E和流程图300的对应操作312，将第二硅层520图案化以形成第二导电类型的隔离第二硅区524，以及在第一硅区510的绝缘顶盖512上方的第二硅层520的区域中形成接触开口526。在一个实施例中，硅的离散区525可保留作为图案化工艺的人工痕迹。在一个实施例中，使用激光烧蚀工艺将第二硅层520图案化。
再次参见图5E并且现在参见流程图300的对应操作314，将绝缘顶盖512图案化为穿过接触开口526以暴露第一硅区510的部分。在一个实施例中，使用激光烧蚀工艺将绝缘顶盖512图案化。例如，在一个实施例中，使用首次激光通过将第二硅层520图案化，包括形成接触开口526。使用与接触开口526相同位置中的二次激光通过将绝缘顶盖512图案化。
参见图5F，在第一硅区510的暴露部分上以及在隔离的第二硅区524上形成金属晶种层528。将金属层530电镀在金属晶种层上以分别形成第一硅区510的导电触点532和隔离第二硅区524的导电触点534。在一个实施例中，金属晶种层528为基于铝的金属晶种层，并且金属层530为铜层。在一个实施例中，首先形成掩模以仅暴露第一硅区510和隔离第二硅区524的暴露部分，以便将金属晶种层528形成引导至受限位置。
在第二示例性工艺流程中，图6A-6B示出了根据本公开的另一个实施例的另一个太阳能电池的制造中的各个阶段的剖视图。图4为根据本公开的实施例的流程图400，所述流程图400列出了与图5A-5F和图6A-6B相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。因此，第二示例性工艺流程从图5E的结构移至图6A的结构。
参见图6A，在将第二硅层520和绝缘顶盖512图案化(如结合图5E所述)之后，由图案化第二硅层的暴露表面以及由第一硅区510的暴露部分形成金属硅化物层628。在一个实施例中，通过如下方式形成金属硅化物层：在图5E的整个结构上方形成毯覆式金属层，加热毯覆式金属层以与暴露的硅反应并形成金属硅化物。随后例如使用所形成硅化物材料可选择的湿法化学清洁工艺移除毯覆式金属层的未反应部分。在一个实施例中，金属硅化物层628包含一种材料，诸如但不限于硅化钛(TiSi2)、硅化钴(CoSi2)、硅化钨(WSi2)或硅化镍(NiSi或NiSi2)。在一个实施例中，使用快速热处理(RTP)退火形成硅化物。在该实施例中，在相同RTP工艺中激活发射极区的硅层中的掺杂物。在一个实施例中，在无氧或低氧环氧中进行RTP工艺以降低硅化金属的氧化。然而，在另一个实施例中，硅化工艺温度低于用于掺杂物激活的单独退火的温度。
参见图6B，将金属层630电镀在金属硅化物层上以分别形成第一硅区510的导电触点632和隔离第二硅区524的导电触点634。在一个实施例中，金属层630为铜层。在一个实施例中，在金属硅化物层上电镀金属之前将该层化学激活。在另一个实施例中，并非通过电镀金属，而是使用铝(Al)箔焊接工艺完成接触形成。
应当理解，相比于结合图5F所述的接触形成，结合图6A和6B所述的接触形成的硅化工艺少使用一个掩模。具体地讲，在硅化工艺中无需通过掩模来引导晶种层，因为硅化物将仅形成于暴露硅的区上，所述区已图案化。因此，在一个实施例中，硅化工艺为自对准工艺，可实施该工艺来减轻对准问题以及可能地减小电池接触制造可实现的间距。
总之，虽然上文具体描述了某些材料，但对于仍然在本发明实施例的精神和范围内的其他此类实施例，一些材料可易于被其他材料取代。例如，在一个实施例中，可使用不同材料的基板，诸如III-V族材料的基板，来代替硅基板。此外，应当理解，在具体描述N+型和P+型掺杂的情况下，设想的其他实施例包括相反的导电类型，分别为例如P+型和N+型掺杂。此外，应当理解，可取代铝晶种层用于接触形成的硅化方法也可适用于正接触电极太阳能电池。
此外，在一个实施例中，集群等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工具可用于在工艺工具中单程将上文所述的工艺操作中的许多操作加以组合。例如，在一个此类实施例中，多达四项不同PECVD操作和一项RTP操作可在集群工具中单程进行。PECVD操作可包括沉积以下层，诸如上文所述的背面P+多晶硅层、正面N+多晶硅层和背面N+多晶硅层以及ARC层。
因此，已公开了制造具有区分开的P型和N型区架构的太阳能电池发射极区的方法，以及所得太阳能电池。
尽管上面已经描述了具体实施例，但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施例，这些实施例也并非旨在限制本公开的范围。在本公开中所提供的特征的例子除非另有说明否则旨在为说明性的而非限制性的。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。
本公开的范围包括本文所公开的任何特征或特征组合(明示或暗示)，或其任何概括，不管它是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此，可以在本申请(或对其要求优先权的申请)的审查过程期间对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地讲，参考所附权利要求书，来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合，以及来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合，而不限于所附权利要求中所枚举的特定的组合。
在一个实施例中，背接触太阳能电池包括具有光接收表面和背表面的基板。第一导电类型的第一多晶硅发射极区设置在第一薄介电层上，该第一薄介电层设置在基板的背表面上。第二不同导电类型的第二多晶硅发射极区设置在第二薄介电层上，该第二薄介电层设置在基板的背表面上。第三薄介电层直接侧向设置在第一多晶硅发射极区和第二多晶硅发射极区之间。第一导电触点结构设置在第一多晶硅发射极区上。第二导电触点结构设置在第二多晶硅发射极区上。
在一个实施例中，背接触太阳能电池还包括设置在第一多晶硅发射极区上的绝缘层，其中第一导电触点结构被设置为穿过绝缘层，并且其中第二多晶硅发射极区的一部分与绝缘层重叠但与第一导电触点结构分开。
在一个实施例中，背接触太阳能电池还包括设置在第一多晶硅发射极区上的绝缘层，以及设置在绝缘层上的第二导电类型的多晶硅层，其中第一导电触点结构被设置为穿过第二导电类型的多晶硅层以及穿过绝缘层。
在一个实施例中，第二多晶硅发射极区和第二薄介电层设置在基板中设置的凹陷部中。
在一个实施例中，凹陷部具有纹理化表面。
在一个实施例中，第一多晶硅发射极区和第一薄介电层设置在基板的背表面的平坦部分上，并且第二多晶硅发射极区和第二薄介电层设置在基板的背表面的纹理化部分上。
在一个实施例中，第一和第二导电触点结构各自包括分别设置在第一和第二多晶硅发射极区上的基于铝的金属晶种层，并且各自还包括设置在基于铝的金属晶种层上的金属层。
在一个实施例中，第一和第二导电触点结构各自包括分别设置在第一和第二多晶硅发射极区上的金属硅化物层，并且各自还包括设置在金属硅化物层上的金属层。
在一个实施例中，金属硅化物层包含选自硅化钛(TiSi2)、硅化钴(CoSi2)、硅化钨(WSi2)和硅化镍(NiSi或NiSi2)的材料。
在一个实施例中，背接触太阳能电池还包括设置在基板的光接收表面上的第四薄介电层、设置在第四薄介电层上的第二导电类型的多晶硅层以及设置在第二导电类型的多晶硅层上的抗反射涂层(ARC)。
在一个实施例中，基板为N型单晶硅基板，第一导电类型为P型，并且第二导电类型为N型。
在一个实施例中，第一、第二和第三薄介电层均包含二氧化硅。
在一个实施例中，制造太阳能电池的交替N型和P型发射极区的方法涉及在形成于基板的背表面上的第一薄介电层上形成第一导电类型的第一硅层。在第一硅层上形成绝缘层。将绝缘层和第一硅层图案化，以形成其上具有绝缘顶盖的第一导电类型的第一硅区。在第一硅区的暴露侧上形成第二薄介电层。在形成于基板的背表面上的第三薄介电层上以及在第二薄介电层和第一硅区的绝缘顶盖上形成第二不同导电类型的第二硅层。将第二硅层图案化以形成第二导电类型的隔离第二硅区，以及在第一硅区的绝缘顶盖上方的第二硅层的区域中形成接触开口。将绝缘顶盖图案化为穿过接触开口以暴露第一硅区的部分。形成掩模以仅暴露第一硅区的暴露部分和隔离的第二硅区。在第一硅区的暴露部分上以及在隔离的第二硅区上形成金属晶种层。将金属层电镀在金属晶种层上以形成第一硅区和隔离第二硅区的导电触点。
在一个实施例中，将第一和第二硅层形成为非晶硅层，并且方法还涉及对第一和第二硅层进行退火以分别形成第一和第二多晶硅层。
在一个实施例中，将绝缘层和第一硅层图案化还涉及将第一薄介电层图案化，并且绝缘层、第一硅层和第一薄介电层的图案化、第二硅层的图案化以及绝缘顶盖的图案化全部涉及使用激光烧蚀。
在一个实施例中，制造太阳能电池的交替N型和P型发射极区的方法涉及在形成于基板的背表面上的第一薄介电层上形成第一导电类型的第一硅层。在第一硅层上形成绝缘层。将绝缘层和第一硅层图案化，以形成其上具有绝缘顶盖的第一导电类型的第一硅区。在第一硅区的暴露侧上形成第二薄介电层。在形成于基板的背表面上的第三薄介电层上以及在第二薄介电层和第一硅区的绝缘顶盖上形成第二不同导电类型的第二硅层。将第二硅层图案化以形成第二导电类型的隔离第二硅区，以及在第一硅区的绝缘顶盖上方的第二硅层的区域中形成接触开口。将绝缘顶盖图案化为穿过接触开口以暴露第一硅区的部分。在将第二硅层和绝缘顶盖图案化之后，由第二硅层以及由第一硅区的暴露部分形成金属硅化物层。将金属层电镀在金属硅化物层上以形成第一硅区和隔离第二硅区的导电触点。
在一个实施例中，形成金属硅化物层涉及形成毯覆式金属层、加热毯覆式金属层以及移除毯覆式金属层的未反应部分。
在一个实施例中，将第一和第二硅层形成为非晶硅层，并且方法还涉及对第一和第二硅层进行退火以分别形成第一和第二多晶硅层。

Claims (19)

1.一种背接触太阳能电池，包括：
基板，所述基板具有光接收表面和背表面；
第一导电类型的第一多晶硅发射极区，所述第一导电类型的第一多晶硅发射极区设置在第一薄介电层上，所述第一薄介电层设置在所述基板的所述背表面上；
第二不同导电类型的第二多晶硅发射极区，所述第二不同导电类型的第二多晶硅发射极区设置在第二薄介电层上，所述第二薄介电层设置在所述基板的所述背表面上；
第三薄介电层，所述第三薄介电层直接侧向设置在所述第一多晶硅发射极区和所述第二多晶硅发射极区之间；
第一导电触点结构，所述第一导电触点结构设置在所述第一多晶硅发射极区上；以及
第二导电触点结构，所述第二导电触点结构设置在所述第二多晶硅发射极区上；
绝缘层，所述绝缘层仅设置在所述第一多晶硅发射极区上，其中所述第一导电触点结构被设置为穿过所述绝缘层，并且其中所述第二多晶硅发射极区的一部分与所述绝缘层重叠但与所述第一导电触点结构分开。
2.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，还包括：
第二导电类型的多晶硅层，所述第二导电类型的多晶硅层设置在所述绝缘层上，其中所述第一导电触点结构被设置为穿过所述第二导电类型的所述多晶硅层以及穿过所述绝缘层。
3.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其中所述第二多晶硅发射极区和所述第二薄介电层设置在所述基板中设置的凹陷部中。
4.根据权利要求3所述的背接触太阳能电池，其中所述凹陷部具有纹理化表面。
5.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其中所述第一多晶硅发射极区和所述第一薄介电层设置在所述基板的所述背表面的平坦部分上，并且其中所述第二多晶硅发射极区和所述第二薄介电层设置在所述基板的所述背表面的纹理化部分上。
6.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其中所述第一和第二导电触点结构各自包括分别设置在所述第一和第二多晶硅发射极区上的基于铝的金属晶种层，并且各自还包括设置在所述基于铝的金属晶种层上的金属层。
7.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其中所述第一和第二导电触点结构各自包括分别设置在所述第一和第二多晶硅发射极区上的金属硅化物层，并且各自还包括设置在所述金属硅化物层上的金属层。
8.根据权利要求7所述的背接触太阳能电池，其中所述金属硅化物层包含选自硅化钛(TiSi2)、硅化钴(CoSi2)、硅化钨(WSi2)和硅化镍(NiSi或NiSi2)的材料。
9.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，还包括：
第四薄介电层，所述第四薄介电层设置在所述基板的所述光接收表面上；
第二导电类型的多晶硅层，所述第二导电类型的多晶硅层设置在所述第四薄介电层上；以及
抗反射涂层(ARC)，所述抗反射涂层(ARC)设置在所述第二导电类型的所述多晶硅层上。
10.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其中所述基板为N型单晶硅基板，所述第一导电类型为P型，并且所述第二导电类型为N型。
11.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其中所述第一、第二和第三薄介电层均包含二氧化硅。
12.一种制造太阳能电池的交替N型和P型发射极区的方法，所述方法包括：
在形成于基板的背表面上的第一薄介电层上形成第一导电类型的第一硅层；
在所述第一硅层上形成绝缘层；
将所述绝缘层和所述第一硅层图案化，以形成其上具有绝缘顶盖的所述第一导电类型的第一硅区；
在所述第一硅区的暴露侧上形成第二薄介电层；
在形成于所述基板的所述背表面上的第三薄介电层上，以及在所述第二薄介电层和所述第一硅区的所述绝缘顶盖上，形成第二不同导电类型的第二硅层；
将所述第二硅层图案化，以形成所述第二导电类型的隔离第二硅区，以及在所述第一硅区的所述绝缘顶盖上方的所述第二硅层的区域中形成接触开口；
将所述绝缘顶盖图案化并穿过所述接触开口以暴露所述第一硅区的部分；
形成掩模以仅暴露所述第一硅区的暴露部分和所述隔离第二硅区；
在所述第一硅区的所述暴露部分上以及在所述隔离第二硅区上形成金属晶种层；以及
将金属层电镀在所述金属晶种层上以形成用于所述第一硅区和所述隔离第二硅区的导电触点。
13.根据权利要求12所述的方法，其中将所述第一和第二硅层形成为非晶硅层，所述方法还包括：
对所述第一和第二硅层进行退火以分别形成第一和第二多晶硅层。
14.根据权利要求12所述的方法，其中将所述绝缘层和所述第一硅层图案化还包括将所述第一薄介电层图案化，并且其中所述绝缘层、所述第一硅层和所述第一薄介电层的所述图案化、所述第二硅层的所述图案化以及所述绝缘顶盖的所述图案化全部包括使用激光烧蚀。
15.一种根据权利要求12所述的方法制造的太阳能电池。
16.一种制造太阳能电池的交替N型和P型发射极区的方法，所述方法包括：
在形成于基板的背表面上的第一薄介电层上形成第一导电类型的第一硅层；
在所述第一硅层上形成绝缘层；
将所述绝缘层和所述第一硅层图案化，以形成其上具有绝缘顶盖的所述第一导电类型的第一硅区；
在所述第一硅区的暴露侧上形成第二薄介电层；
在形成于所述基板的所述背表面上的第三薄介电层上，以及在所述第二薄介电层和所述第一硅区的所述绝缘顶盖上，形成第二不同导电类型的第二硅层；
将所述第二硅层图案化，以形成所述第二导电类型的隔离第二硅区，以及在所述第一硅区的所述绝缘顶盖上方的所述第二硅层的区域中形成接触开口；
将所述绝缘顶盖图案化并穿过所述接触开口以暴露所述第一硅区的部分；
在将所述第二硅层和所述绝缘顶盖图案化之后，由所述第二硅层以及由所述第一硅区的所述暴露部分形成金属硅化物层；以及
将金属层电镀在所述金属硅化物层上以形成用于所述第一硅区和所述隔离第二硅区的导电触点。
17.根据权利要求16所述的方法，其中形成所述金属硅化物层包括形成毯覆式金属层、加热所述毯覆式金属层以及移除所述毯覆式金属层的未反应部分。
18.根据权利要求16所述的方法，其中将所述第一和第二硅层形成为非晶硅层，所述方法还包括：
对所述第一和第二硅层进行退火以分别形成第一和第二多晶硅层。
19.一种根据权利要求16所述的方法制造的太阳能电池。
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