CN106030826A - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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道格拉斯·亚瑟·哈钦斯
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马修·永
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Abstract

钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。对钝化层进行退火以使化学物种离开所述钝化层，以使该太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明的实施方式涉及再生能源领域，特别是涉及太阳能电池及其制造方法。
背景技术
通常，太阳能电池为已知的将太阳辐射转换成电能的装置。典型地，利用半导体处理技术将太阳能电池制造在半导体基板上，以在基板的表面附近形成p-n结。太阳辐射入射到基板的表面在基板的大部分中产生电子和空穴对。电子和空穴对迁移到基板中的p掺杂区域和n掺杂区域，由此在掺杂区域之间生成电压差。掺杂区域联接到太阳能电池上的金属触点，以将电流从电池引导到联接到该电池的外部电路。辐射转换效率由于其直接涉及到太阳能电池生成电力的能力，因而是太阳能电池的重要特征。
图1为典型的均匀发射极太阳能电池结构100的剖视图的图示。如图1中所示，高度掺杂p+型硅发射极102形成在n型硅基板101上。金属栅线(例如金属栅线104)形成在发射极102上。抗反射涂层(antireflective coating，“AR”)103沉积在发射极102的在栅线之间的部分上。常规的均匀发射极(例如发射极102)在栅极触点下面和栅极触点之间具有均匀的掺杂分布。均匀掺杂的发射极的表面处的活性掺杂浓度一般为至少1020cm-3，以与栅线形成欧姆接触，并获得高的填充因数，填充因数通常被定义为实际最大可获得功率与开路电压和短路电流的乘积的比。
在发射极的表面处的活性掺杂剂的高浓度产生高的表面复合速度。高的表面复合速度限制了开路电压(Voc)和短路电流(Jsc)，这直接限制了太阳能电池的转换效率。
选择性发射极用来避免由均匀发射极所引起的限制。选择性发射极在栅线下面具有高的掺杂浓度并在栅线之间具有低的掺杂浓度。常规的选择性发射极技术需要两个或更多的处理步骤，以实现这一点。
一种选择性发射极技术开始于轻掺杂的Si发射极。然后，高度掺杂的硅浆料通过掩模被选择性地施加到轻掺杂的Si发射极的将要放置栅线的区域。然后，栅线形成在高度掺杂的硅浆料区域上。
另一种选择性发射极技术开始于高度掺杂的Si发射极。硬掩模沉积在高度掺杂的发射极上。高度掺杂的Si发射极的部分通过硬掩模被回蚀刻，以在Si发射极的在栅线之间的那些部分中减少掺杂。然后，栅线沉积在发射极的未蚀刻的高度掺杂的区域上。
另一种选择性发射极技术利用至少两个离子注入的单独步骤，以在栅线的下面产生发射极的高掺杂，并在栅线之间产生发射极的低掺杂。
所有的常规的选择性发射极技术需要复杂的对准处理，并通常具有低的生产能力。利用这些技术实现的表面掺杂提供了大于100Ω/sq的高的薄层电阻。这种高的薄层电阻导致了大量的电力损失，使得常规的选择性发射极需要比均匀发射极多高达50％的栅线。由于栅金属化通常含有银，这是非常昂贵的要求。
附图说明
图1为典型的均匀发射极太阳能电池结构的剖视图的图示；
图2为根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板俯视图的图示；
图3为根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板的一部分的剖视图的图示；
图4为根据本发明的一个实施方式的具有栅线的太阳能电池的视图的图示；
图5A为根据本发明的一个实施方式的处于部分制造状态的太阳能电池的一部分的剖视图；
图5B为类似于图5A的、根据本发明的一个实施方式在钝化层沉积在太阳能电池的掺杂区域上之后的视图；
图5C为类似于图5B的、根据本发明的一个实施方式在栅线沉积在太阳能电池的掺杂区域的一部分上之后的视图；
图5D为类似于图5C的、示出了根据本发明的一个实施方式对栅线退火的视图；
图5E为类似于图5D的、根据本发明的一个实施方式在栅线触点形成在掺杂区域的部分上之后的视图；
图5F为类似于图5E的、示出了根据本发明的一个实施方式对钝化层进行退火的视图；
图5G为类似于图5F的、根据本发明的一个实施方式在对钝化层进行退火之后的视图；
图6A为根据本发明的另一个实施方式的处于部分制造状态中的太阳能电池的一部分的剖视图；
图6B为类似于图6A的、示出了根据本发明的另一个实施方式对钝化层进行退火的视图；
图6C为类似于图6B的、根据本发明的另一个实施方式在对钝化层进行退火之后的视图；
图7A为示出根据本发明的一个实施方式的对处于部分制造状态的双面选择性发射极太阳能电池的钝化层进行退火的剖视图；
图7B为类似于图7A的、根据本发明的一个实施方式在对钝化层进行退火之后的视图；
图8为示出了根据本发明的一个实施方式的施加偏置电压以使太阳能电池的一部分中的掺杂剂去活的视图；
图9为示出根据本发明的一个实施方式的使太阳能电池的一部分中的掺杂剂去活的等离子体系统的视图；
图10示出了图表，该图表示出根据本发明的一个实施方式在对栅线进行退火之前的氢浓度的二次离子质谱曲线和退火之后的氢浓度的二次离子质谱曲线；
图11为示出了根据本发明的一个实施方式的在去活之后的太阳能电池的掺杂区域的表面处的活性掺杂剂浓度的下降的图表。
发明内容
描述了制造太阳能电池的方法和设备的示例性实施方式。在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。在一个实施方式中，阻止化学物种以足够的量到达第二部分来显著改变活性掺杂浓度。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。该第一部分中的所述掺杂剂的电活性通过所述掺杂剂与来自钝化层的所述化学物种反应以形成电惰性复合物而去活。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。钝化层为氮化硅、氧化硅、氧化铝、一个或多个旋涂玻璃、或它们的任意组合，并且其中所述化学物种包括原子氢、氘、锂、铜或它们的任意组合。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。所述钝化层包括SixHyNz，其中y是按重量计约1％至约70％。在一个实施方式中，所述钝化层包括硅、氮、氧和氢的任意组合。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。调节所述第一温度以生成掺杂分布，所述掺杂分布在所述第一部分的表面部分处的活性掺杂剂的浓度小于在距所述表面部分有距离处的活性掺杂剂的浓度。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。向所述太阳能电池施加偏置电压(例如稳态电压、脉冲偏压或二者)，以控制太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性的去活。在一个实施方式中，调节施加到所述太阳能电池的偏置电压，以控制化学物种进入到钝化层、太阳能电池的该区域的该第一部分或二者中的渗透深度。在一个实施方式中，调节温度、化学物种的浓度或二者，以控制太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性的去活。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第一温度为约85摄氏度到约400摄氏度。在一个实施方式中，第一温度为约-100摄氏度到约+1000摄氏度。在一个实施方式中，在第一温度下持续第一时间段对钝化层进行退火，以使化学物种进入到太阳能电池的该区域的该第一部分中。在一个实施方式中，在第一温度下持续第二时间段对钝化层进行退火，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。在一个实施方式中，在第一时间段的第一温度高于在第二时间段的第一温度。在一个实施方式中，第一时间段比第二时间段短。在一个实施方式中，在第一时间段的第一温度低于在第二时间段的第一温度。在一个实施方式中，第一时间段比第二时间段长。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。所述钝化层的厚度为约1纳米(nm)到约500纳米。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。以高于第一温度的第二温度对栅线进行退火，以在第二部分上形成电触点。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。在一个实施方式中，该区域为形成在太阳能电池基板上的发射极。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。在一个实施方式中，该区域为太阳能电池的背表面场。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。在一个实施方式中，该钝化层充当抗反射涂层。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。太阳能电池的该区域的所述第二部分中的掺杂剂被保持电活性。太阳能电池的该区域具有p型导电性。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。太阳能电池的该区域的所述第二部分中的掺杂剂被保持电活性。太阳能电池的该区域具有n型导电性。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。太阳能电池的该区域的所述第二部分中的掺杂剂被保持电活性。栅线为导电的。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。太阳能电池的该区域的所述第二部分中的掺杂剂被保持电活性。调节对所述钝化层进行退火的时间、对所述钝化层进行退火的温度、或二者，以控制太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性的去活。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。太阳能电池的区域的所述第二部分中的掺杂剂被保持电活性。所述掺杂剂为以下至少一种：硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)。在一个实施方式中，掺杂剂为氢。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。太阳能电池的该区域的所述第二部分中的掺杂剂被保持电活性。所述掺杂剂为以下至少一种：氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)。在一个实施方式中，掺杂剂为氢。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。太阳能电池的该区域的所述第二部分中的掺杂剂被保持电活性。钝化层沉积在充当掩膜以防止所述化学物种使所述第二部分中的掺杂剂去活的栅线上。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。太阳能电池的该区域的所述第二部分中的掺杂剂被保持电活性。通过丝网印刷将栅线沉积在该区域的第二部分上，丝网印刷包括：将含有刻蚀剂的金属浆料置于太阳能电池的区域的第二部分上的钝化层上；以及通过刻蚀剂刻蚀穿过钝化层，直到该区域，以将该金属浆料设置成与该区域的第二部分直接接触。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的该区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的该区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。以高于对所述钝化层进行退火的温度的温度执行对所述栅线的退火。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的该区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。该第一部分中的所述掺杂剂的电活性通过所述掺杂剂与离开钝化层的所述化学物种反应以形成电惰性复合物而去活。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的该区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。钝化层包括氮化硅、氧化硅、氧化铝、一个或多个旋涂玻璃、或它们的任意组合，并且其中所述化学物种包括氢、氘、锂、铜或它们的任意组合。在一个实施方式中，钝化层为表面钝化层、场效应钝化层、抗反射层或它们的任意组合。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的该区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。掺杂分布的在所述第一部分的表面部分处的活性掺杂剂的浓度小于在距所述表面部分有距离处的活性掺杂剂的浓度。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。向所述太阳能电池施加偏置电压，以控制第一部分中的掺杂剂的电活性的去活。在更具体的实施方式中，在太阳能电池的两端施加偏置电压，以控制第一部分中的掺杂剂的电活性的去活。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的该区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。所述钝化层的厚度为约1纳米到约500纳米。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的该区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。该区域为形成在太阳能电池基板上的发射极。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的该区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。该区域为太阳能电池的背表面场。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的该区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。该区域具有p型导电性。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的该区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。该区域具有n型导电性。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。调节对所述钝化层进行退火的时间、对所述钝化层进行退火的温度、或二者，以控制第一部分中的掺杂剂的电活性的去活。在一个实施方式中，调节钝化层中的化学物种的浓度、抗反射涂层中的化学物种的浓度、太阳能电池的区域的第一部分中的化学物种的浓度或者它们的组合，以控制第一部分中的掺杂剂的电活性的去活。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。所述掺杂剂为以下至少一种：硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)。在一个实施方式中，掺杂剂为氢。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域上。该太阳能电池的区域包括第一部分和第二部分。栅线沉积在第二部分上。对栅线进行退火以在该第二部分上形成电触点。对钝化层进行退火以使化学物种离开钝化层，以使第一部分中的掺杂剂的电活性去活。第二部分中的掺杂剂的电活性基本上防止被去活。所述掺杂剂为以下至少一种：氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)。在一个实施方式中，掺杂剂为氢。
在一个实施方式中，向置于腔室中的太阳能电池的区域的第一部分供应化学物种。钝化层沉积在该太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。利用作为掩膜的栅线，该太阳能电池的区域的第一部分中的掺杂剂的电活性通过暴露于化学物种而去活。太阳能电池的该区域的第二部分中的掺杂剂被保持电活性。原子元素从化学物种生成。该区域的第一部分中的掺杂剂暴露于原子元素。向太阳能电池施加偏置电压，以控制太阳能电池的区域的第一部分中的掺杂剂的电活性的去活。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述第一掺杂剂的所述一部分结合到来自所述钝化层的化学物种，并且所述第一掺杂剂的所述一部分是电惰性的。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述钝化层为氮化硅、氧化硅、氧化铝、旋涂玻璃或它们的任意组合，并且其中所述化学物种包括原子氢、氘、锂、铜或它们的任意组合。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述钝化层包括SixHyNz，其中y是按重量计约1％至约70％。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述区域为形成在太阳能电池基板上的选择性发射极。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述区域为所述太阳能电池的背表面场。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。在所述第一部分的表面部分处的电活性的第一掺杂剂浓度比距所述表面部分有距离处的电活性的第一掺杂剂浓度小。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。抗反射涂层沉积在钝化层上。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。在栅线下面的第一区域的第一部分中，第一掺杂剂是电活性的。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述区域为p型区域。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述区域为n型区域。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述栅线形成与第二区域的欧姆状触点。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述基板包括单晶硅、多晶硅或它们的任意组合。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述第一掺杂剂为以下至少一种：硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和铊(Tl)。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。所述第一掺杂剂为以下至少一种：氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)。
在一个实施方式中，太阳能电池包括形成在基板的第一侧上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分。第一栅线沉积在第二部分上。钝化层沉积在第一部分和第一栅线上。在该太阳能电池的区域的第一部分中，第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。该太阳能电池包括：在基板的第二侧上的具有第二掺杂剂的第二区域；以及邻近于该第二区域的第二栅线。钝化层沉积在第二栅线上。在该太阳能电池的第二区域的位于第二栅线之外的部分中，第二掺杂剂的一部分的电活性是去活的。
本发明的实施方式的其它特征从下面的附图和详细的描述将是显而易见的。
具体实施方式
本文描述了制造太阳能电池的方法和设备。在以下描述中，提出了许多具体的细节，例如具体的工艺流操作，以便提供对本发明的实施方式的彻底的理解。对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的实施方式可以没有这些具体的细节而进行实践。在其它的实例中，并不对众所周知的制造技术(例如半导体沉积技术)进行详细描述，以便不会使本发明的实施方式不必要地不清楚。此外，应该理解的是，在附图中所示出的各个实施方式是说明性的表示，并不一定按比例进行绘制。
在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。在一个实施方式中，阻止化学物种以足够的量到达第二部分来显著改变活性掺杂浓度。使化学物种离开钝化层的钝化层的热处理提供了以下优点：无需单独的去活操作，太阳能电池的区域的一部分中的掺杂剂的电活性原位去活，由此减少了许多制造操作并降低了制造成本。
在一个实施方式中，如本文所描述的，太阳能电池的区域的一部分中的掺杂剂的电活性的去活涉及一个步骤(要求很少耗材的自对准处理)，并实现栅线之间的选择性发射极的表面部分处的尽可能低的电活性的掺杂剂浓度。在至少一些实施方式中，利用本文所描述的工艺制造的选择性发射极太阳能电池仅具有最低限度增大的薄层电阻，并要求与均匀发射极太阳能电池相同或更少的栅线。
图2为根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板俯视图的图示。太阳能电池板200具有框架201，框架201保持例如太阳能电池202的太阳能电池。在一个实施方式中，太阳能电池具有栅线、和使用本文所描述的工艺所制造的选择性发射极和背表面场(未示出)中的至少一个。在一实施方式中，太阳能电池形成在半导体晶圆或半导体基板上，该半导体晶圆或半导体基板是薄片的半导体材料，例如硅或其它的半导体材料。在一个实施方式中，晶圆充当基板，以用于太阳能电池构建在晶圆内以及构建在晶圆上。
在一实施方式中，太阳能电池是n型太阳能电池，其具有如以下进一步详细描述的自对准p型选择性发射极。在一实施方式中，太阳能电池为p型双面太阳能电池，其具有n型选择性发射极和自对准p型背表面场以如以下进一步详细描述的从两面吸收光。
太阳能电池(例如太阳能电池202)安装在前玻璃板203和背板204之间。在一个实施方式中，框架201为铝框架、钛框架或其它金属框架。在一个实施方式中，背板为塑料板、金属板或其组合。在一个实施方式中，背板为玻璃板。在一实施方式中，太阳能电池板的太阳能电池彼此电连接以产生所期望的电压。前玻璃板通常由钢化玻璃制成，以允许光穿过、同时保护半导体晶圆免受磨损和由于例如风驱动的碎片、雨、冰雹等引起的冲击。在一实施方式中，太阳能电池串联连接，以产生叠加的电压。在一实施方式中，一个太阳能电池的正面通过电线、电线带或二者来串联连接到相邻的电池的背面。在一实施方式中，串联连接的电池串被独立地处理。在一实施方式中，太阳能电池并联连接以产生高的电流。在一实施方式中，为了能够实际使用太阳产生的能量，将电力供给到使用逆变器的电网(并网光伏系统)中。在独立的系统中，电池用来存储不立即需要的能量。太阳能电池板可以用来向便携式设备供电或给便携式设备再充电。在一实施方式中，板中的太阳能电池通过扁平的电线、金属带或二者电互连。
图3为根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板300的一部分的剖视图300的图示。在一实施方式中，视图300示出了如图2中所描绘的板200的一部分。如图3中所示，金属框架301包围包括置于前玻璃板303和背板304之间的太阳能电池302的层叠体。在一个实施方式中，太阳能电池具有栅线、和使用本文所描述的工艺所制造的选择性发射极以及背表面场(未示出)中的至少一者。密封剂305置于太阳能电池302的前表面与前玻璃板303之间。密封剂306置于太阳能电池302的后表面与背板304之间。在一实施方式中，密封剂305和密封剂306中的每一者为聚合物密封剂。
图4为根据本发明的一个实施方式的具有栅线的太阳能电池400的视图的图示。太阳能电池可以为图2和图3中所描绘的太阳能电池202和太阳能电池320中的一者。在一个实施方式中，视图400为太阳能电池的俯视图。在一个实施方式中，视图400为太阳能电池的仰视图。太阳能电池具有栅线(例如栅线403)和母线(例如形成在太阳能电池基板401的表面上的母线402)。视图404为太阳能电池的一部分408的放大视图。在一个实施方式中，栅线和母线为包括银、铜、其它金属、任何其它导电材料或其组合的导线。
栅线用来从太阳能电池的各个部分收集电流、电压或者二者。栅线连接到母线。母线通常用来从多个太阳能电池收集电流、电压或二者。在一实施方式中，栅线之间的间隔405大于约1.8毫米(mm)。在一个实施方式中，栅线之间的间隔从约1.5mm到约25mm。在更具体的实施方式中，栅线之间的间隔为约1.9mm。在一实施方式中，栅线的宽度406为从约80微米(μm)到约100μm。在一实施方式中，母线的宽度407从约1.5mm到约4mm。在更具体的实施方式中，母线的宽度407为约2毫米。在一实施方式中，6英寸的太阳能电池半导体基板或晶圆具有形成在其上的约80条栅线到约90条栅线。在一实施方式中，栅线在太阳能电池基板上的密度不超过每英寸约13条栅线。在其它的实施方式中，栅线在太阳能电池基板上的密度小于每英寸约10条栅线。在一实施方式中，太阳能电池基板为半导体，例如单晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化镉、铜铟硒化物/硫化物、砷化镓、其它半导体或它们的组合。在一个实施方式中，太阳能电池基板包括薄膜，例如非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒化物、砷化镓或沉积在支撑基板上的其它半导体薄膜。在一个实施方式中，太阳能电池基板至少部分地使用自上而下的铝诱导结晶化(top-down aluminuminduced crystallization，TAIC)来制造。在一个实施方式中，太阳能电池基板包括有机材料，例如染料、聚合物或它们的组合。
在一实施方式中，细导电栅线和更宽的母线利用金属浆料被丝网印刷到半导体基板的表面上。在一个实施方式中，金属浆料包括银、铜浆料、其它金属、其它导电材料或它们的组合。在一个实施方式中，金属浆料为银浆料。在一个实施方式中，太阳能电池基板在前侧上且在背侧上具有栅线图案触点。在一个实施方式中，太阳能电池基板在前侧上具有栅线图案，并在后表面(未示出)上具有全区域金属触点。全区域金属触点通常覆盖基板的整个背侧。在一个实施方式中，全区域后触点通过丝网印刷金属浆料(例如铝)来形成。通常，之后浆料以几百摄氏度退火，以形成与硅的欧姆状触点的金属电极。在制成金属触点之后，太阳能电池通过扁平电线或金属带互连，并被组装成模块或太阳能板，例如图2中所描绘的太阳能电池板。
导电栅线和母线可以使用电子器件制造领域技术人员已知的导电线路沉积技术中的一种来沉积在太阳能电池基板上。
图5A为根据本发明的一个实施方式的太阳能电池的一部分处于部分制造状态的剖视图。视图500可以表示图2至图4中所描绘的太阳能电池中的一者。视图500可以表示太阳能电池沿着图4中所描绘的轴线A-A的一部分410。掺杂区域502形成在基板501上。通常，太阳能电池的类型通过基板(“基底”)的类型来限定。在一个实施方式中，基板501为半导体基板，例如单晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化镉、铜铟硒化物/硫化物、砷化镓、其它半导体或它们的任意组合。
区域502具有掺杂剂。掺杂剂由多个电活性掺杂剂颗粒(例如掺杂剂颗粒508)来表示。根据实施方式，电活性掺杂剂颗粒为电子、空穴、原子、离子或任何其它的电活性掺杂剂颗粒。在一个实施方式中，区域502的厚度为约0.001μm至约2μm。在一个实施方式中，掺杂区域502具有p型导电性。在一个实施方式中，掺杂区域502具有n型导电性。在一个实施方式中，掺杂区域502的掺杂剂为以下至少一种：硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、以及其他受主掺杂剂。在一个实施方式中，掺杂区域502的掺杂剂为以下至少一种：氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)以及其它施主掺杂剂。在一个实施方式中，掺杂区域502的掺杂剂是作为替代的掺杂剂的氢。
在一个实施方式中，掺杂区域502为太阳能电池的选择性发射极。在一实施方式中，掺杂区域502具有不同于基板501的导电类型的导电类型。例如，如果基板具有n型导电性，则掺杂区域具有p型导电性。如果基板具有p型导电性，则掺杂区域具有n型导电性。在一实施方式中，基底区域为n型硅基板，掺杂区域具有p型掺杂剂，例如硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、其他受主掺杂剂或它们的组合以提供p型导电性。在一实施方式中，基底区域为p型硅基板，掺杂区域具有n型掺杂剂，例如，氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、其他施主掺杂剂或它们的组合以提供n型导电性。在一个实施方式中，掺杂区域为具有至少约1019cm-3的受主掺杂剂浓度的p+型区域。在一个实施方式中，掺杂区域为具有至少约1019cm-3的施主掺杂剂浓度的n+型区域。在一个实施方式中，掺杂区域包括磷硅玻璃(“PSG”)、硼硅玻璃(“BSG”)、或它们的任意组合。在一个实施方式中，PSG、BSG、或它们的任意组合由于在充当钝化层的掺杂区域的表面上扩散而形成，该钝化层稍后在一个工艺中去除。
在一个实施方式中，掺杂区域505是太阳能电池的背表面场。在一个实施方式中，该掺杂区域具有与基板相同的导电类型。例如，如果基板具有p型导电性，则掺杂区域具有p型导电性。在一个实施方式中，p型硅基板上的掺杂区域具有p型掺杂剂，例如硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、其他受体掺杂剂、或它们的组合，以提供p型导电性。如果基板具有n型导电性，则掺杂区域具有n型导电性。在一个实施方式中，n型硅基板上的掺杂区域具有n型掺杂剂，例如，氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、其他施主掺杂剂、或它们的组合，以提供n型导电性。
在一个实施方式中，掺杂区域通过扩散、离子注入或电子器件制造领域的技术人员已知的任何其它的技术将掺杂剂引入到基板中来形成。在一个实施方式中，掺杂区域通过电子器件制造领域的技术人员已知的一种外延技术来形成。
图5B为根据本发明的一个实施方式的类似于图5A、在钝化层沉积在太阳能电池的掺杂区域上之后的视图510。钝化层503沉积在掺杂区域502上，以减少用于载流子(电子和/或空穴)的表面陷阱的量。如在以下进一步详细描述的，在一个实施方式中，沉积钝化层，以使掺杂区域502的一部分中的掺杂剂的一部分去活。如在以下进一步详细描述的，钝化层503包括化学物种(例如化学物种505)以与掺杂区域502的掺杂颗粒反应，以形成电惰性复合物。在一个实施方式中，化学物种505形成在钝化层503与掺杂区域502之间的交界面525处。在一个实施方式中，化学物种505包括原子元素和双原子元素(例如，原子氢、氘、锂、铜、或其他原子元素)。
在一个实施方式中，包含化学物种505的钝化层是富氢的氮化硅。在一个实施方式中，包含化学物种505的钝化层是富氢的氧化硅。在一个实施方式中，包含化学物种505的钝化层是富氢的氧化铝。在一个实施方式中，包含化学物种505的钝化层包括氮化硅、氧化硅、氧化铝、或它们的任意组合。在一个实施方式中，钝化层包括SixHyNz，其中，y按重量计为约1％到约70％。在一个实施方式中，钝化层包括硅、氮、氧、和氢的任意组合。在一个实施方式中，从氮化硅处理在交界面525处形成包含氢的化学物种。在一个实施方式中，在氮化硅沉积之前，从硅烷与氨之间的化学反应在交界面525处形成氢化学物种。在一个实施方式中，氮化硅钝化层在硅掺杂区域上的沉积将氢引入到硅掺杂区域中和氮化硅钝化层中。在一个实施方式中，氮化硅钝化层在硅掺杂区域上的沉积将比引入到硅掺杂区域中的氢更多的氢引入到氮化硅钝化层中。在一个实施方式中，在基板501上的掺杂区域502的两端施加偏置电压(例如稳态电压、脉冲偏压或者两者)，以同时沉积钝化层503以及将化学物种505引入到掺杂区域502上。如参照图8和图9在以下进一步详细描述的，在一个实施方式中，通过在钝化层的偏置电压沉积期间所引入的化学物种来使一部分掺杂颗粒508去活化。
在一个实施方式中，钝化层的厚度为约1nm到约500nm。在一个实施方式中，钝化层503的厚度为约20nm到约100nm。在一个实施方式中，钝化层503的厚度为约10纳米(nm)到约200nm。在更具体的实施方式中，钝化层503的厚度为约70nm到约100nm。在一个实施方式中，钝化层503包括在二氧化硅钝化层上的氮化硅抗反射涂层。下面的二氧化硅层的厚度小于该二氧化硅层的厚度，从而该二氧化硅层不会影响抗反射涂层针对它的光学特性。在一个实施方式中，氮化硅抗反射涂层的厚度为约70nm，下面的二氧化硅层的厚度为约10nm到约20nm。
在一个实施方式中，在形成钝化层之前，主要沿着(111)晶面取向蚀刻硅基板上的具有(100)晶面取向的掺杂区域，以形成角锥体(未示出)来捕获入射光。在一个实施方式中，掺杂区域502的表面上的角锥体的高度为约10微米。在一个实施方式中，使用电子器件制造领域的技术人员所已知的湿法刻蚀技术或干法刻蚀技术来刻蚀掺杂区域。在一个实施方式中，使用氢氟酸来湿法刻蚀掺杂区域。
在一个实施方式中，包含氢的氮化硅钝化层沉积在形成在掺杂硅区域的表面上的角锥体上。在一个实施方式中，在小于约400摄氏度的温度下沉积钝化层。在更具体的实施方式中，在约160摄氏度到约240摄氏度的温度下沉积钝化层。在一个实施方式中，使用等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)技术或电子器件制造领域的技术人员所已知的其它的钝化层沉积技术中的一种来将钝化层沉积到掺杂区域上。
在一个实施方式中，抗反射(anti-reflective，AR)涂层(未示出)沉积在钝化层上，以减小由于反射而导致的光损失，并将光引导到太阳能电池中。在一个实施方式中，AR涂层为多层涂层。在一个实施方式中，钝化层504充当AR涂层。在一个实施方式中，AR涂层的厚度为约1nm到约200nm。在一个实施方式中，AR涂层的厚度小于约100nm。在一个实施方式中，AR涂层的厚度为约20nm到约100nm。在一个实施方式中，钝化层和AR涂层二者的总厚度为约10nm到约400nm。在一个实施方式中，使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术或电子器件制造领域的技术人员所已知的其它的AR涂层沉积技术中的一种来沉积AR涂层。
图5C为根据本发明的一个实施方式的类似于图5B、在栅线504沉积在太阳能电池的掺杂区域的一部分上之后的视图520。在一个实施方式中，栅线504的厚度为约5μm到约200μm。在一个实施方式中，栅线的厚度为约5μm到约45μm。在一个实施方式中，栅线的厚度是AR涂层和/或钝化层的厚度的至少四倍。
在一个实施方式中，通过将包含刻蚀剂的金属浆料丝网印刷到AR层、钝化层或二者上，来将栅线沉积到掺杂区域的多个部分上。金属浆料中的刻蚀剂刻蚀穿过AR层、钝化层或二者，下至掺杂区域，从而金属浆料被设置成与掺杂区域直接接触。在一个实施方式中，包含刻蚀剂的金属浆料为银、铝或电子器件制造领域的技术人员所已知的任何其它的金属浆料。
图5D为根据本发明的一个实施方式的类似于图5C、示出了对栅线退火以形成与太阳能电池的掺杂区域的多个部分的欧姆状触点的视图530。如在图5D中所示出的，在温度Tc下对栅线504进行退火506，以刻蚀穿过钝化层503，形成欧姆状栅线触点507。如图5D中所示，在温度Tc下，化学物种505移动到栅线触点507之外。在一个实施方式中，温度Tc显著地高于300摄氏度。在一个实施方式中，温度Tc为约700摄氏度到约900摄氏度。在更具体的实施方式中，温度Tc为约800摄氏度。在一个实施方式中，将被丝网印刷到硅太阳能电池基板的掺杂区域上的银浆料加热到至少700℃，以刻蚀穿过AR层、钝化层或二者，下至掺杂硅区域。
图5E为类似于图5D、在根据一个实施方式在掺杂区域的多个部分上形成欧姆状栅线触点之后的视图540。如在图5E中所示，区域502具有多个未被栅线触点覆盖的部分(例如部分509)和多个被栅线触点覆盖的部分(例如部分511)。如在图5E中所示，活性掺杂颗粒基本上均匀地分布在区域602中，区域602包括在栅线触点507下面的部分(例如部分509)和在栅线触点之外的部分(例如部分511)。
图5F为类似于图5E的、示出了根据本发明的一个实施方式对钝化层进行退火以使太阳能电池的掺杂区域的一部分中的掺杂剂的电活性去活的视图550。如在图5F中所示出的，通过在温度Tp下进行退火512，使化学物种505进入到掺杂区域502的位于栅线之外的部分，以使得在这些部分中的掺杂剂的电活性去活。如在图5F中所示出的，在温度Tp下，阻止足够数量的化学物种505到达掺杂区域502的位于栅线下面的部分(例如部分511)，以防显著地改变活性掺杂浓度。通过在掺杂颗粒与化学物种505之间形成电惰性复合物(例如电惰性复合物513)来使掺杂剂的电活性去活。化学物种与掺杂颗粒反应并基于反应形成电惰性复合物。在一个实施方式中，电惰性复合物包括结合到化学物种的原子元素的掺杂颗粒。在一个实施方式中，电惰性复合物包括由原子元素捕获的与掺杂剂相关联的载流子(例如空穴、电子)。
在一个实施方式中，对于具有硼或任何其它的受主掺杂剂的太阳能电池的p+型硅区域，电惰性复合物包括由通过在温度Tp进行退火而从钝化层赶出的原子氢捕获的空穴。在一个实施方式中，对于具有含磷的、或任何其它的施主掺杂剂的太阳能电池的n+型硅区域，形成电惰性复合物，该电惰性复合物包括由通过在温度Tp进行退火而从钝化层赶出的原子氢捕获的电子。
图10示出了图表1000，其示出根据一个实施方式的在对栅线进行退火以形成氮化硅钝化层涂覆的晶圆上的欧姆状触点之前的氢浓度的二次离子质谱(secondary ion mass spectroscopy，SIMS)曲线(虚线1003)和之后的氢浓度的SIMS曲线(实线1004)。曲线1003和曲线1004示出了从晶圆的表面开始沿着深度1001的氢浓度的分布。在对触点进行退火之前，氮化硅钝化层涂覆的晶圆的一个示例性实施方式可以用图5C中所描绘的视图来表示。在对栅线触点进行退火之后，氮化硅钝化层涂覆的晶圆的一个示例性实施方式可以用图5E中所描绘的视图来表示。在SIMS测量之前，去除氮化硅钝化层。如在图10中所示，在从晶圆的表面开始约0微米(μm)的深度1001处的氢浓度1002在对栅线触点进行退火之前比在对这些触点进行退火之后大。在从约0.1μm到约0.15μm的深度处，氢浓度1002在对栅线触点进行退火之后比在对栅线触点进行退火之前大。如在图10中所示，在对栅线进行退火之后留下的氢的量足以使充足的硼去活，以提供具有以下这样的掺杂剂分布的装置结构，如在以下进一步详细描述的，该掺杂剂分布在表面部分的电活性掺杂剂的浓度小于从该表面部分离开一定距离的电活性掺杂剂的浓度。
返回参照图5F，在一个实施方式中，钝化层的退火温度Tp比栅线的退火温度Tc低。在一个实施方式中，退火温度Tp为约85摄氏度到约400摄氏度。在一个实施方式中，退火温度Tp为约-100摄氏度到约+1000摄氏度。在一个实施方式中，退火温度Tp为约85摄氏度到约200摄氏度。在一个实施方式中，退火温度Tp为约200摄氏度到约400摄氏度。在一个实施方式中，在多个温度Tp下对钝化层退火。在一个实施方式中，将退火温度Tp在第一时间段维持得相对高，以将化学物种(例如氢)驱动到太阳能电池的区域的位于栅线之外的硅部分中，然后降温以在第二时间段期间使这些部分中的掺杂剂去活。在一个实施方式中，将退火温度Tp在第一时间段维持得相对低，以将化学物种(例如氢)驱动到太阳能电池的区域的位于栅线之外的硅部分中，然后升温以在第二时间段期间使这些部分中的掺杂剂去活。在一个实施方式中，第一时间段比第二时间段短。在一个实施方式中，第一时间段比第二时间段长。
在一个实施方式中，调节钝化层的退火的时间、钝化层的退火的温度、或者二者，以控制掺杂剂的电活性去活。在一个实施方式中，调节一个或多个以下其它的参数以控制掺杂剂的电活性去活：例如，存在于钝化层中的化学物种的浓度、抗反射涂层中的化学物种的浓度、太阳能电池的区域的第一部分中的化学物种的浓度、或者它们的组合。在一个实施方式中，执行钝化层的退火持续约1秒到约30分钟。
图5G为类似于图5F的、根据本发明的一个实施方式在对钝化层进行退火之后的视图。如在图5G中所示出的，掺杂区域501的位于栅线触点507之外的部分509具有表面部分514和位于该表面部分之外的部分562。如在图5G中所示出的，该表面部分包括由掺杂颗粒与化学物种505反应所形成的电惰性复合物513。在部分562中的掺杂颗粒508是电活性的。生成掺杂剂分布，其在表面部分514中的电活性掺杂剂的浓度小于在部分562中的电活性掺杂剂的浓度。在栅线触点507的下面的部分511中的掺杂颗粒基本上是未去活的。在一个实施方式中，在表面部分514中的活性掺杂剂浓度小于约5×1019cm-3，在部分562中的活性掺杂剂浓度比在表面部分514中的活性掺杂剂浓度大。在一个实施方式中，在部分511中的活性掺杂剂浓度大于约5×1019cm-3。
在一个实施方式中，调节退火温度Tp以控制来自掺杂区域502与钝化层503之间的交界面的距离561。表面部分514的大小通过距离561来确定。在一个实施方式中，调节钝化层退火时间来控制距离561。如以下参照图8所描述的，在一个实施方式中，在太阳能电池的两端施加偏置电压，以控制化学物种505渗透到掺杂区域，以使掺杂剂去活。
如在图5G中所示出的，在栅线触点507下面的区域的部分511中的掺杂剂的电活性基本上未去活，在该区域中的活性掺杂颗粒(例如活性掺杂颗粒508)的浓度保持与在对钝化层进行退火之前的浓度基本上相同。在一个实施方式中，在钝化层的退火之后，在区域502的位于栅线触点507之外的部分509中的包括电活性掺杂颗粒和电去活的掺杂颗粒的掺杂颗粒的总数目与在退火之前的该部分中的掺杂颗粒的总数目基本上相同。在一个实施方式中，在通过在Tp下对钝化层进行退火而通过原子氢使掺杂剂去活之后，由于在掺杂区域的表面(例如表面部分514)处的约99％的硼去活，因而位于栅线触点之外的活性硼浓度大幅度地减小。在栅线触点下面的部分511中，活性硼浓度基本上不会改变，这是由于通过在温度Tc下对栅线进行退火而使得将原子氢赶出部分511。
在一个实施方式中，距离561小于0.1μm。在一个实施方式中，距离561为约0.001μm到约0.1μm。在一个实施方式中，距离561为约0.001μm到约0.2μm。在一个实施方式中，在栅线触点下面的电活性的掺杂剂浓度比太阳能电池的位于栅线之外的区域的表面部分处的电活性的掺杂剂浓度大多于一个数量级。在一个实施方式中，在栅线下面的电活性掺杂剂浓度比太阳能电池的位于栅线之外的区域的表面部分处的电活性掺杂剂浓度大至少两个数量级。在一个实施方式中，太阳能电池的位于栅线之外的区域的表面部分处的电活性掺杂剂浓度比太阳能电池的位于栅线之外的区域的距表面部分有距离的部分处的电活性掺杂剂浓度小一个或多个数量级。在一个实施方式中，太阳能电池的位于栅线之外的区域的表面部分处的电活性掺杂剂浓度比太阳能电池的位于栅线之外的区域的距表面部分有距离的部分处的电活性掺杂剂浓度小至少两个数量级。在一个实施方式中，约99.99％的掺杂剂在太阳能电池位于栅线之外的区域的表面部分(例如表面部分514)中失去活性。在一个实施方式中，在栅线下面的电活性掺杂剂浓度为至少1020cm-3，在太阳能电池位于栅线之外的区域的表面部分处的电活性掺杂剂浓度为约1016cm-3到约5×1019cm-3，在太阳能电池的位于栅线之外的区域的距表面部分一定距离的部分处的电活性掺杂剂浓度为至少1020cm-3。在一个实施方式中，具有通过在温度Tp下退火而离开钝化层的原子氢去活的掺杂剂的一部分的选择性发射极显著地使表面部分中的活性受主浓度减小，例如99％的掺杂剂失去活性。这提供了低的串联电阻和低的表面复合，低的表面复合使得更高的Voc和Jsc成为可能，无需足够增大串联电阻而要求更多的表面金属化。在表面处的更小的电活性掺杂剂浓度提供了极好的表面钝化以减少表面陷阱，在距该表面一定距离处的更高的电活性掺杂剂浓度使薄层电阻保持得低。
图6A为根据本发明的另一个实施方式的处于部分制造状态中的太阳能电池的一部分的剖视图600。视图600可以表示图2至图3中所描绘的太阳能电池中的一者。视图600可以表示图4中所描绘的沿着轴线A-A的太阳能电池的部分410。基板601表示以上参照图2至图5G所描述的基板中的一者。掺杂区域602表示以上参照图2至图5G所描述的掺杂区域中的一者。欧姆状栅线触点604形成在掺杂区域602上的部分上，例如形成在部分607上。掺杂区域602具有位于栅线触点604之外的部分，例如部分608。
在一个实施方式中，栅线触点604通过在温度Tc下对直接沉积在掺杂区域602的部分上的栅线进行退火来形成。在一个实施方式中，栅线通过将金属浆料丝网印刷到掺杂区域602的部分上而直接沉积到掺杂区域的部分上。在一个实施方式中，金属浆料为银、铝或电子器件制造领域的技术人员所已知的任何其它的金属浆料。在一个实施方式中，栅线通过电镀(例如使用铜、或任何其它的金属)而沉积。
在一个实施方式中，栅线触点604的厚度为约5μm到约200μm。在一个实施方式中，栅线触点的厚度为约5μm到约45μm。在一个实施方式中，栅线触点的厚度为稍后在一个工艺中所沉积的AR涂层和/或钝化层的厚度的至少四倍。在一个实施方式中，温度Tc大大高于300摄氏度。在一个实施方式中，温度Tc为约700摄氏度到约900摄氏度。在更具体的实施方式中，温度Tc为约800摄氏度。在一个实施方式中，丝网印刷到硅太阳能电池基板的掺杂区域上的银浆料被加热到至少700℃，以将欧姆状触点形成到掺杂硅区域。钝化层603沉积在栅线触点604上，并沉积在掺杂区域602的位于栅线触点604之外的部分(例如部分608)上。如上所述，沉积钝化层603，以减小在掺杂区域602上的用于载流子(电子和/或空穴)的表面陷阱的数量，并使掺杂区域603的一部分中的掺杂剂的一部分去活。钝化层603包括化学物种(例如化学物种605)，以与掺杂颗粒(例如掺杂区域602的掺杂颗粒606)反应来形成电惰性复合物。在一个实施方式中，化学物种605形成在钝化层603与掺杂区域602之间的交界面625处。在一个实施方式中，化学物种605包括原子元素和双原子元素，例如原子氢、氘、锂、铜、或其它原子元素。
在一个实施方式中，包含化学物种605的钝化层是富氢的氮化硅。在一个实施方式中，包含化学物种605的钝化层是富氢的氧化硅。在一个实施方式中，包含化学物种605的钝化层是富氢的氧化铝。在一个实施方式中，包含化学物种605的钝化层包括氮化硅、氧化硅、氧化铝、或它们的任意组合。在一个实施方式中，钝化层包括SixHyNz，其中y是按重量计约1％至约70％。在一个实施方式中，钝化层包括硅、氮、氧、和氢的任意组合。在一个实施方式中，从氮化硅处理在交界面625处形成包含氢的化学物种。在一个实施方式中，在氮化硅沉积之前，从硅烷和氨之间的化学反应在交界面625处形成氢化学物种。在一个实施方式中，在基板601上的掺杂区域602两端施加偏置电压(例如，稳态电压、脉冲偏压、或二者)，以同时沉积钝化层603，并将化学物种605引入到掺杂区域602上。在一个实施方式中，通过在钝化层的偏压沉积期间所引入的化学物种使掺杂颗粒606的一部分去活，如在下面参照图8和图9进一步详细描述的。
根据一个实施方式，钝化层603具有如以上关于钝化层503所描述的厚度之一。在一个实施方式中，在形成钝化层之前，主要沿着(111)晶面取向刻蚀硅基板上的具有(100)晶面取向的掺杂区域，以形成角锥体(未示出)来捕获入射光，如上所描述的。
在一个实施方式中，在小于约400摄氏度的温度下沉积钝化层603。在一个实施方式中，使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术、或电子器件的制造领域的技术人员所已知的其它钝化层沉积技术之一将钝化层沉积到掺杂区域上。在一个实施方式中，抗反射(anti-reflective，AR)涂层(未示出)沉积在钝化层上，以减小由于反射而导致的光损失，并将光引导到太阳能电池中，如以上所描述的。
图6B为根据本发明的另一个实施方式的类似于图6A、示出了对钝化层进行退火以使太阳能电池的掺杂区域的一部分中的掺杂剂的电活性去活的视图620。如在图6B中所示出的，通过在温度Tp下进行退火612，使化学物种605进入到掺杂区域602的位于栅线触点604之外的部分(诸如部分608)中，以使在这些部分中的掺杂剂的电活性去活。如在图6B中所示出的，栅线触点604充当掩膜，该掩膜防止化学物种605到达掺杂区域602的在栅线下面的部分(例如部分607)。也就是说，栅线触点充当用于使掺杂剂去活的掩膜。在一个实施方式中，栅线触点具有足够的厚度，以防止化学物种的原子元素渗透太阳能电池的下面的区域。
通过在掺杂颗粒与化学物种605之间形成电惰性复合物(例如电惰性复合物609)来使掺杂剂的电活性去活，如以上关于图5F所描述的。在一个实施方式中，离开钝化层的原子氢与栅线触点的银材料反应，而不是渗透穿过栅线触点，没有到达太阳能电池的区域的下面部分(例如部分607)。在一个实施方式中，钝化层的退火温度Tp比栅线的退火温度Tc低，如以上关于图5F所描述的。在一个实施方式中，执行钝化层的退火持续一个预定时间段，该预定时间段约1秒到约30分钟。
图6C为类似于图6B的、根据本发明的另一个实施方式在对钝化层进行退火之后的视图。如在图6C中所示出的，部分608具有表面部分611和位于该表面部分之外的部分628。如在图6C中所示出的，表面部分611包括由掺杂颗粒与化学物种605(其为通过以温度Tp进行退火而离开钝化层的化学物种)反应所形成的电惰性复合物609。在部分628中的掺杂颗粒是电活性的。生成掺杂剂分布，掺杂剂分布在表面部分611中的电活性掺杂剂的浓度小于在部分628中的电活性掺杂剂的浓度。在栅线触点604的下面的部分607中的掺杂剂颗粒基本上是未去活的。在一个实施方式中，在表面部分611中的活性掺杂剂浓度小于约5×1019cm-3，在部分628中的活性掺杂剂浓度比在表面部分611中的活性掺杂剂浓度大。在一个实施方式中，在部分607中的活性掺杂剂浓度大于约5×1019cm-3。
在一个实施方式中，调节退火温度Tp以控制来自掺杂区域602与钝化层603之间的交界面的距离629。表面部分611的大小通过距离629来确定。在一个实施方式中，调节钝化层退火时间来控制深度629。如以下参照图8所描述的，在一个实施方式中，对太阳能电池施加偏置电压，以控制化学物种605渗透到掺杂区域602中，以使掺杂剂去活。
如在图6C中所示出的，在部分607中的掺杂剂的电活性基本上未去活，在该区域中的活性掺杂剂颗粒的浓度保持与在对钝化层进行退火之前的浓度基本上相同。在一个实施方式中，在钝化层的退火之后，在部分608中的包括电活性掺杂剂颗粒和失去电活性的掺杂剂颗粒的掺杂剂颗粒的总数目与在退火之前的该部分中的掺杂剂颗粒的总数目基本上相同。在一个实施方式中，在通过在Tp处对钝化层进行退火而通过原子氢使掺杂剂去活之后，由于在掺杂区域的表面(例如表面部分611)处的约99％的硼去活，因而位于栅线触点之外的活性硼浓度大幅度地减小。在部分607中，活性硼浓度基本上不会改变，这是由于通过栅线触点604而防止来自钝化层603的原子氢到达部分607。
根据一个实施方式，距离629具有如以上关于距离561所描述的距离之一。在一个实施方式中，在栅线触点的下面的电活性掺杂剂浓度与太阳能电池的位于栅线之外的区域的表面部分处的电活性掺杂剂浓度类似于以上关于图5G所描述的那些电活性掺杂剂浓度。
通过如上所述的对钝化层进行退火而生成的太阳能电池的位于栅线触点之外的掺杂区域中的掺杂分布具有刚好足够的掺杂剂惰性，或者该掺杂分布在太阳能电池的其它高度掺杂区域的表面(例如选择性发射极、背表面场)处在物理上缺乏活性掺杂剂，以减小表面复合。不像常规技术中的简单地利用轻掺杂的发射极启动，该发射极可以具有低的薄层电阻、消除电力损失并避免传统的选择性发射极来增大栅线的数目的需求。
图7A为示出对根据一个实施方式的处于部分制造状态的双面选择性发射极太阳能电池的钝化层进行退火的剖视图700。视图700可以表示图2至图3中所描绘的太阳能电池中的一者。视图700可以表示如在图4中所描绘的沿着轴线A-A的太阳能电池的一部分410。太阳能电池基板1001具有前表面741和后表面743。太阳能电池基板可以是以上所描述的太阳能电池基板中的一者。选择性发射极702邻近于基板的前表面741。选择性发射极可以是以上所描述的选择性发射极中的一者。导电栅线触点704邻近于选择性发射极702的一部分而形成。如在图7A中所示出的，背表面场712邻近于基板701的后表面743。在一个实施方式中，背表面场具有与基板701的导电性相同的类型。后栅线触点714邻近于背表面场712。
在一个实施方式中，栅线触点704通过在温度Tc下对直接沉积在选择性发射极702的多个部分上的栅线进行退火来形成，如在以上关于图6A所描述的。在一个实施方式中，后栅线触点714通过在温度Tc下对直接沉积在背表面场712的多个部分上的栅线进行退火来形成，如在以上关于图6A所描述的。
包括化学物种705的钝化层703沉积在选择性发射极的位于栅线触点之外的部分(例如部分708)上以及栅线触点704上，如以上关于图6A所描述的。在一个实施方式中，钝化层充当AR涂层，如以上所描述的。在一个实施方式中，AR涂层(未示出)沉积在钝化层703上，如以上所描述的。包括化学物种715的钝化层713沉积到背表面场712以及栅线触点714上，如以上关于图6A所描述的。在一个实施方式中，AR涂层(未示出)沉积到钝化层上，如以上所描述的。在一个实施方式中，钝化层713充当AR涂层，如以上所描述的。
在一个实施方式中，选择性发射极具有p型掺杂剂，基板具有n型掺杂剂。在一个实施方式中，选择性发射极具有n型掺杂剂，基板具有p型掺杂剂。
在一个实施方式中，选择性发射极702具有n型掺杂剂，基板701具有p型掺杂剂，背表面场712具有p型掺杂剂。在一个实施方式中，背表面场712具有比基板701中的p型掺杂剂浓度(p)更高的p型掺杂剂浓度(p+)，以形成与后栅线714的欧姆状触点。在另一个实施方式中，选择性发射极具有p型掺杂剂，背表面场具有比基板中的n型掺杂剂浓度(n)更高的n型掺杂剂浓度(n+)，以形成与后栅线触点714的欧姆状触点。在一个实施方式中，选择性发射极的厚度为约0.001μm到约2μm。在一个实施方式中，背表面场的厚度为约0.001μm到约2μm。
如在图7A中所示出的，通过在温度Tp下进行退火742，使得化学物种705进入到选择性发射极702的位于栅线触点704之外的部分(例如部分708)中，以使在这些部分中的掺杂剂的电活性去活。如在图7A中所示出的，栅线触点704充当掩膜，该掩膜防止化学物种705到达选择性发射极的在栅线触点下面的部分(例如部分707)。
如在图7A中所示出的，通过在温度Tp下进行退火742，使得化学物种715进入到背表面场712的位于栅线触点714之外的部分(例如部分718)中，以使在这些部分中的掺杂剂的电活性去活。如在图7A中所示出的，栅线触点714充当掩膜，该掩膜防止化学物种715到达选择性发射极的在栅线触点下面的部分(例如部分717)，如以上关于图6B所描述的。
如以上关于图5F和图6B所描述的，通过在掺杂剂颗粒(例如掺杂剂颗粒706)与化学物种705之间形成电惰性复合物(例如电惰性复合物709)，来使得选择性发射极702中，一部分掺杂剂的电活性去活。如以上关于图5F和图6B所描述的，通过在掺杂剂颗粒(例如掺杂剂颗粒716)与化学物种715之间形成电惰性复合物(例如电惰性复合物719)，来使得在背表面场712中，一部分掺杂剂的电活性去活。在一个实施方式中，如以上关于图5F和图6B所描述的，钝化层的退火温度Tp比栅线的退火温度Tc低。在一个实施方式中，如以上所描述的，钝化层的退火执行持续一个预定时间段。
图7B为类似于图7A的、根据本发明的一个实施方式在对钝化层进行退火之后的视图。如图7B中所示出的，部分708包括表面部分721和位于该表面部分之外的部分722。如在图7B中所示出的，表面部分721包括由掺杂剂颗粒与通过在温度Tp下进行退火而离开钝化层703的化学物种705反应所形成的电惰性复合物709。在部分722中的掺杂剂颗粒是电活性的。生成掺杂剂分布，该掺杂剂分布在表面部分721中的电活性掺杂剂的浓度小于在部分722中的电活性掺杂剂的浓度。在栅线触点704的下面的部分707中的掺杂剂颗粒基本上是未去活的，如以上关于图6A所描述的。
如在图7B中所示出的，部分732包括表面部分731和位于该表面部分之外的部分732。如在图7B中所示出的，表面部分731包括由掺杂剂颗粒与通过在温度Tp下进行退火而离开钝化层713的化学物种715反应所形成的电惰性复合物719。在部分732中的掺杂剂颗粒是电活性的。生成掺杂剂分布，该掺杂剂分布在表面部分731中的电活性掺杂剂的浓度小于在部分732中的电活性掺杂剂的浓度。在栅线触点714的下面的部分717中，掺杂剂颗粒基本上是未去活的，如以上关于图6A所描述的。
图8为示出了根据一个实施方式的施加偏置电压以控制太阳能电池的一部分中的掺杂剂的电活性的去活的视图800。如在图8中所示出的，处于部分制造状态的太阳能电池811被置于连接到DC电源(未示出)的电极821和电极822之间。如在图8中所示出的，太阳能电池811被置于支架813上。通过电极将正极(+)到负极(-)的DC偏置电压施加到太阳能电池811。例如，当向电极821施加负偏置电压时，向电极822施加正偏置电压，反之亦然。在一个实施方式中，相对于电极822向电极821施加偏置电压。在一个实施方式中，电极822为腔室壁，如关于图9所进一步详细描述的。
在一个实施方式中，在太阳能电池的两端所施加的偏置电压为稳态电压。在一个实施方式中，在太阳能电池的两端所施加的偏置电压为打开和关闭持续预定的时间段的脉冲偏置电压。
在一个实施方式中，太阳能电池811表示以上所描述的太阳能电池中的一者。如在图8中所示出的，太阳能电池811包括形成在基板801上的掺杂区域802。掺杂区域802包括掺杂剂颗粒，例如掺杂剂颗粒806。栅线触点804形成在掺杂区域802的部分上，例如形成在部分809上，如以上所描述的。钝化层803沉积在掺杂区域802的位于栅线触点804之外的部分(例如部分808)上。如图8中所示出的，向太阳能电池811施加DC偏置电压，以使得化学物种805的原子元素离开钝化层803，使表面部分812中的掺杂剂颗粒去活。掺杂剂颗粒通过与通过偏置电压而离开钝化层803的化学物种反应以形成电惰性复合物(例如电惰性复合物807)而去活，如以上所描述的。
在一个实施方式中，向基板801上的掺杂区域802的两端的电极821和电极822施加偏置电压(例如稳态电压、脉冲偏压或二者)，以同时沉积钝化层803并将化学物种805引入到掺杂区域802上。在一个实施方式中，通过向电极822和电极821施加脉冲偏置电压，利用含有硅和氮的处理气体沉积氮化硅钝化层803。钝化层的脉冲偏置沉积引入了化学物种805(例如原子元素和双原子元素，如原子氢、氘、锂、铜、或其它原子元素)，以使掺杂颗粒806的至少一部分去活。在一个实施方式中，在利用偏置电压形成钝化层的同时，引入使掺杂颗粒806中的一部分去活的化学物种。
在一个实施方式中，当在温度Tp下对钝化层退火以控制含有去活的掺杂剂颗粒的掺杂区域的表面部分的深度时，向太阳能电池施加偏置电压，如以上所描述的。在一个实施方式中，施加到太阳能电池的偏置电压为约1V到约20kV。在一个实施方式中，施加到太阳能电池支架813的偏置电压为负偏置电压，以朝向电池吸引带正电荷的化学物种(例如在氢的情况下的质子)到达足够的速度，以穿透钝化层803到所期望的深度。在一个实施方式中，除了在太阳能电池支架上的DC偏压，还生成了单独的等离子体。所生成的等离子体充当正离子源以轰击太阳能电池的掺杂区域的一部分。等离子体可以从电子回旋共振(electron cyclotron resonance，ECR)、微波、RF、远程微波、感应耦合等离子体、辉光放电DC等离子体、或其它的等离子体源生成。在一个实施方式中，施加到太阳能电池的DC偏压也产生等离子体。
图9为示出根据一个实施方式的使太阳能电池的一部分中的掺杂剂去活的等离子体系统的视图。如在图9中所示出的，系统100具有处理腔室901。在一个实施方式中，处理腔室101为等离子体腔室。保持工件907的基座906置于处理腔室901中。在一个实施方式中，基座906包括嵌入到静电卡盘(未示出)中的DC电极。DC电源909连接到基座906的DC电极。系统900包括入口，以输入含有化学物种(例如氢、氘或其它化学物种)的一种或多种处理气体902，如以上所描述的。如在图9中所描述的，等离子体源904联接到RF电源903。
在一个实施方式中，等离子体源904为远程等离子体源。等离子体源904利用高频电场从一种或多种处理气体902产生等离子体905。通过等离子体源905从气体化学物种生成等离子体905，该等离子体905包括原子元素(例如，氢原子H、氘原子D、其它原子元素)、电子、自由基、离子或其任意组合。
在一个实施方式中，工件907表示以上所描述的太阳能电池中的一者。在一个实施方式中，工件907包括沉积在太阳能电池的掺杂区域的第一部分上的钝化层以及沉积在太阳能电池的掺杂区域的第二部分上的栅线触点，如以上关于图5C所描述的。在一个实施方式中，工件907包括形成在基板上的第一区域，该第一区域包括第一部分和第二部分，栅线沉积在第二部分上，钝化层沉积在第一部分和栅线上，如以上关于图6A所描述的。
未被栅线覆盖的太阳能电池的区域的部分中的掺杂剂暴露于原子元素908。在一个实施方式中，通过暴露于原子元素，使得掺杂剂的电活性去活。在太阳能电池的区域的第二部分中的掺杂剂未暴露于原子元素，并保持电活性。向置于基座906上的太阳能电池施加来自RF源910的RF偏置功率，以控制使未被栅线覆盖的太阳能电池的区域的部分中的掺杂剂的电活性去活。
在一个实施方式中，向基座906施加偏置功率(例如稳态电压、脉冲偏压或二者)，来在工件907的两端产生电场，以同时将钝化层沉积在基板上的掺杂区域上并将化学物种908引入到掺杂区域上。在一个实施方式中，通过向基座906施加脉冲偏置电压，从含有处理气体902生成的硅和氮的等离子体905沉积氮化硅钝化层。在形成钝化层的同时，将来自等离子体905的化学物种908(例如，原子元素和双原子元素，如，原子氢、氘、锂、铜、或其它原子元素)引入到基板上的掺杂区域上。钝化层的脉冲偏压沉积引入了化学物种，以使掺杂剂颗粒的至少一部分去活。在一个实施方式中，在利用偏置电压形成钝化层的同时，通过引入的化学物种使掺杂剂颗粒的一部分去活。
在一个实施方式中，除了在太阳能电池支架上的DC偏压，还生成了单独的等离子体。所生成的等离子体充当正离子源轰击太阳能电池的掺杂区域的一部分。等离子体可以从电子回旋共振(electron cyclotron resonance，ECR)、微波、RF、远程微波、感应耦合等离子体、辉光放电DC等离子体、或其它的等离子体源生成。在一个实施方式中，施加到太阳能电池的DC偏压也产生等离子体。在一个实施方式中，RF偏置功率用来激励由等离子体源904所生成的原子元素，以使太阳能电池的掺杂区域中的掺杂剂去活。在一个实施方式中，等离子体偏置功率119具有约2MHz到约60MHz的频率。在一个实施方式中，来自RF电源910的偏置电压为约－1伏特(V)到约－20千伏特(kV)。
在一个实施方式中，等离子体由RF电源或任何其它的等离子体源生成。之后，单独的DC偏压用来从该等离子体向太阳能电池吸引正离子。所施加的DC电压用来将氢化学物种(例如质子)带到电池的掺杂区域的一部分的表面附近。质子穿透该电池的掺杂区域的该部分的表面，使掺杂剂失去活性。
如在图9中所示出的，压力控制系统916向处理腔室901提供压力。如在图9中所示出的，腔室901经由排气出口917排空。控制器911联接到腔室901。控制器911包括处理器912、联接到处理器912的温度控制器913、联接到处理器912的存储器915和联接到处理器912的输入/输出设备914，以控制处理腔室901来执行本文所描述的一个或多个方法和功能。在至少一些实施方式中，调节所施加到腔室的压力和温度中的至少一者以控制使掺杂剂去活。
在一个实施方式中，在处理腔室中的用于使掺杂剂去活的压力范围是约1毫托到约10托。在一个实施方式中，氢气的流速取决于腔室的大小、所施加到腔室的压力、或者二者。在一个实施方式中，氢气的流速为每分钟约1标准立方厘米(sccm)到每分钟约10标准立方升(SLM)。在一个实施方式中，氢气的流速为约20sccm。在一个实施方式中，等离子体系统900为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统。
图11为示出了根据本发明的一个实施方式的在去活之后的太阳能电池的掺杂区域的表面处的活性掺杂剂(载流子)浓度的下降的图表1100。图11描绘了相对于硅太阳能电池的掺杂区域的深度1101的去活之后的载流子浓度1102。深度1101表示距掺杂区域的表面的距离。载流子浓度是通过测量硅太阳能电池的位于栅线之外的掺杂区域的电阻来得到的，该电阻作为深度的函数(电阻曲线)。如在图11中所示出的，在去活之后，在去活之后的活性掺杂剂浓度曲线1103具有从在表面(0深度)处的约5×1017cm-3增大到在约0.2μm深度处的约8×1019cm-3的载流子浓度。在一个实施方式中，具有掺杂曲线1103的活性掺杂剂为硼或本文所描述的其它的掺杂剂。
在前述的说明书中，本发明的实施方式已经参考其特定示例性实施方式进行了描述。显而易见的是，可以对其进行各种修改，而不脱离本发明的实施方式的广泛的精神和范围。因此，本说明书和附图也应当被看作为说明性意义而非限制性意义。

Claims (33)

1.一种制造太阳能电池的方法，包括：
将钝化层沉积在所述太阳能电池的区域的第一部分上，其中，栅线沉积在所述区域的第二部分上；
在第一温度下对所述钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使所述第一部分中的掺杂剂的电活性去活。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一部分中的所述掺杂剂的电活性通过所述掺杂剂与来自所述钝化层的所述化学物种反应以形成电惰性复合物而去活。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钝化层为氮化硅、氧化硅、氧化铝或它们的任意组合，并且其中，所述化学物种包括原子氢、氘、锂、铜或它们的任意组合。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
调节所述第一温度以生成掺杂剂分布，所述掺杂剂分布在所述第一部分的表面部分处的活性掺杂剂的浓度小于在距所述表面部分有距离处的活性掺杂剂的浓度。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
向所述太阳能电池施加偏置电压，以控制去活。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一温度为85摄氏度到400摄氏度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钝化层的厚度为1纳米到500纳米。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在高于所述第一温度的第二温度下对所述栅线进行退火，以在所述第二部分上形成电触点。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
调节对所述钝化层进行退火的时间，以控制去活。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钝化层沉积在所述栅线上，所述栅线充当掩膜以防止所述化学物种使所述第二部分中的所述掺杂剂去活。
11.一种制造太阳能电池的方法，包括：
将钝化层沉积在所述太阳能电池的区域上，所述区域包括第一部分和第二部分；
在所述第二部分上将栅线沉积在所述钝化层上；
对所述栅线进行退火，以在所述第二部分上形成电触点；以及
对所述钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使所述第一部分中的掺杂剂的电活性去活。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在高于对所述钝化层进行退火的温度的温度下，执行对所述栅线的退火。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述钝化层包括氮化硅、氧化硅、氧化铝或它们的任意组合，并且其中，所述化学物种包括氢、氘、锂、铜或它们的任意组合。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：
向所述太阳能电池施加偏置电压，以控制去活。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述钝化层的厚度为1纳米到500纳米。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括：
调节对所述钝化层进行退火的时间，以控制去活。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述掺杂剂为硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、氢或它们的任意组合。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述掺杂剂为氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、氢或它们的任意组合。
19.一种太阳能电池，包括：
形成在基板上的第一区域，所述第一区域包括第一部分和第二部分；
在所述第二部分上的第一栅线，以及
在所述第一部分和所述第一栅线上的钝化层，其中，在所述第一部分中的第一掺杂剂的一部分的电活性是去活的。
20.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，所述第一掺杂剂的所述一部分结合到来自所述钝化层的化学物种，并且所述第一掺杂剂的所述一部分是电惰性的。
21.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，所述钝化层为氮化硅、氧化硅、氧化铝或它们的任意组合，并且其中，所述化学物种包括原子氢、氘、锂、铜或它们的任意组合。
22.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，所述钝化层包括SixHyNz，其中y是按重量计1％至70％。
23.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，所述区域为形成在太阳能电池基板上的选择性发射极。
24.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，所述区域为所述太阳能电池的背表面场。
25.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，在所述第一部分的表面部分处的电活性的第一掺杂剂浓度比距所述表面部分有距离处的电活性的第一掺杂剂浓度小。
26.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，所述第一掺杂剂为硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、氢或它们的任意组合。
27.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，所述第一掺杂剂为氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、氢或它们的任意组合。
28.一种制造太阳能电池的方法，包括：
向置于腔室中的太阳能电池的区域的第一部分供应化学物种，其中，钝化层沉积在所述第一部分上，并且栅线沉积在所述区域的第二部分上；以及
利用所述化学物种使所述第一部分中的掺杂剂的电活性去活；以及
向所述太阳能电池施加偏置电压以控制所述去活。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述第二部分中的所述掺杂剂被保持电活性，并且所述栅线被用作用于去活的掩模。
30.根据权利要求28所述的方法，其中，所述偏置电压为稳态电压、脉冲电压或二者。
31.根据权利要求28所述的方法，还包括：
在第一温度下对所述钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使所述第一部分中的掺杂剂的电活性去活。
32.根据权利要求28所述的方法，还包括：
调节所述化学物种的浓度以控制所述去活。
33.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，所述第一部分中的所述掺杂剂的电活性利用在所述钝化层的沉积期间供应到所述第一部分的所述化学物种而去活。
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