CN106159008B - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种太阳能电池及其制造方法，该太阳能电池包括：半导体基板；导电区域，所述导电区域包括形成在所述半导体基板的一个表面上的第一导电区域和第二导电区域；钝化膜，所述钝化膜被形成在所述导电区域上，所述钝化膜具有接触孔；保护膜，所述保护膜在所述接触孔内被形成在所述导电区域上，所述保护膜被形成在所述接触孔的内侧表面的至少一部分和所述钝化膜二者中的至少一个上；以及电极，所述电极通过所述接触孔被电连接至所述导电区域且使所述保护膜被插置在所述电极与所述导电区域之间。

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太阳能电池及其制造方法，且更具体地，涉及背接触太阳能电池及其制造方法。
背景技术
近年来，由于诸如石油和煤炭等的现有能源的消耗，对用于取代现有能源的替代能源的兴趣正在增加。尤其是，用于将太阳光转换成电能的太阳能电池是最流行的下一代电池。
太阳能电池可以基于设计通过形成各种层和电极来制造。太阳能电池的效率可以由各种层和电极的设计来确定。为了使太阳能电池商业化，需要克服效率低的问题，且因此，存在对设计各种层和电极以最大化太阳能电池的效率的需求。
考虑到钝化、绝缘等，在光电转换器上形成绝缘层。随后，在绝缘层中形成接触孔以用于光电转换器与电极之间的电连接，并且转而在接触孔中形成电极。可以应用各种方法来形成接触孔。在这些方法当中，在电极是微电极的情况下，存在一种通过用激光照射绝缘层来形成接触孔的方法。然而，由于经由激光照射形成接触孔会导致激光所产生的热直接到达光电转换器的在形成有接触孔的区域中的一部分，所以相应的部分可能会被热损坏，或者其特性可能会受热而下降。
发明内容
因此，已鉴于上述问题做出本发明的实施方式，且本发明的实施方式的目的在于提供一种太阳能电池及其制造方法，即使应用使用激光的工艺，该太阳能电池的特性也不会被损坏或下降，因而是高效的。
根据本发明的一个方面，上述和其它目的可以通过提供一种太阳能电池来实现，所述太阳能电池包括：半导体基板；导电区域，所述导电区域包括形成在所述半导体基板的一个表面上的第一导电区域和第二导电区域；钝化膜，所述钝化膜被形成在所述导电区域上，所述钝化膜具有接触孔；保护膜，所述保护膜在所述接触孔内被形成在所述导电区域上，所述保护膜被形成在所述接触孔的内侧表面的至少一部分和所述钝化膜二者中的至少一个上；以及电极，所述电极通过所述接触孔被电连接至所述导电区域且使所述保护膜被插置在所述电极与所述导电区域之间。
根据本发明的另一方面，提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括：半导体基板；导电区域，所述导电区域包括形成在所述半导体基板的一个表面上的第一导电区域和第二导电区域；钝化膜，所述钝化膜被形成在所述导电区域上，所述钝化膜具有接触孔；保护膜，所述保护膜在所述接触孔内被形成在所述导电区域上；以及电极，所述电极通过所述接触孔被电连接至所述导电区域且使所述保护膜被插置在所述电极与所述导电区域之间，其中，所述钝化膜包括设置在所述导电区域上的第一层和设置在所述第一层上的第二层，所述第二层包括与所述第一层的材料不同的材料，其中，所述接触孔包括形成在所述第一层中的第一接触孔区域和形成在所述第二层中的第二接触孔区域，所述第二接触孔区域与所述第一接触孔区域连通，并且其中，所述第一接触孔区域包括具有比所述第二接触孔区域更大的尺寸的区域，或者在所述第一接触孔区域的内侧表面与所述第二接触孔区域的内侧表面之间布置有台阶部分。
根据本发明的又一方面，提供了一种制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：在半导体基板的一个表面上形成导电区域，所述导电区域包括第一导电区域和第二导电区域；在所述导电区域上形成钝化膜，所述钝化膜具有接触孔；在通过所述接触孔暴露出的所述导电区域上形成保护膜；以及形成通过所述钝化膜的所述接触孔电连接至所述导电区域的电极，且使所述保护膜被插置在所述电极与所述导电区域之间。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明的实施方式的上述和其它目的、特征及其它优点，在附图中：
图1是示出根据本发明的一种实施方式的太阳能电池的截面图；
图2是图1中所示的太阳能电池的局部后视图；
图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F、图3G、图3H、图3I、图3J、图3K、图3L、图3M和图3N是示出根据本发明的一种实施方式的制造太阳能电池的方法的截面图；
图4是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的局部后视图；
图5是示出根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的一部分的截面图；
图6是示出根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的一部分的截面图；
图7是示出根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的一部分的截面图；以及
图8是示出根据本发明的又一实施方式的太阳能电池的一部分的截面图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施方式，在附图中示出了这些实施方式的示例。然而，将理解的是，本发明不应局限于这些实施方式，并且本发明可以以各种方式被修改。
在附图中，为了清楚且简要地说明本发明的实施方式，省略了对与本描述无关的元件的例示，并且遍及整个说明书，相同或非常相似的元件由相同的附图标记来指代。此外，在附图中，为了更清楚的说明，诸如厚度、宽度等的元件的尺寸被放大或缩小，且因此，本发明的实施方式的厚度、宽度等不限于附图中的例示。
在本说明书中，当提及一个元件“包括”另一元件时，只要没有特别的冲突性描述，则该元件不应被理解为排除其它元件，并且该元件可以包括至少一个其它元件。此外，将理解的是，当提及诸如层、膜、区域或基板的元件“在”另一元件“上”时，它可以直接位于另一元件上或者也可以存在中间元件。另一方面，当提及诸如层、膜、区域或基板的元件“直接在”另一元件“上”时，这是指它们之间没有中间元件。
图1是示出根据本发明的一种实施方式的太阳能电池的截面图，以及图2是图1中所示的太阳能电池的局部后视图。
参照图1和图2，根据本实施方式的由附图标记100指代的太阳能电池包括半导体基板10；形成在半导体基板10的一个表面(下文中称为“背面”)上的隧穿层20；位于隧穿层20上的导电区域32和34；设置在导电区域32和34上的钝化膜(下文中称为“后钝化膜”)40，该钝化膜40具有接触孔46；形成在导电区域32和34上及接触孔46内并且形成在接触孔46的内侧面(例如，与接触孔46邻近的后钝化膜40的侧面)上的保护膜41；以及电极42和44，所述电极42和44通过后钝化膜40的接触孔46与导电区域32和34电连接，且使保护膜41被插置于电极42和44与导电区域32和34之间。这里，导电区域32和34包括具有第一导电类型的第一导电区域32和具有第二导电类型的第二导电区域34，并且电极42和44包括连接到第一导电区域32的第一电极42和连接到第二导电区域34的第二电极44。此外，太阳能电池100可以进一步包括，例如，设置在半导体基板10的正面上的钝化膜(下文中称为“正面钝化膜”)24；以及防反射膜26。以下将更详细地描述上述部件。
半导体基板10可以包括基区110，该基区110包括在相对较低掺杂浓度下的第二导电掺杂剂，因此属于第二导电类型。基区110可以由包括第二导电掺杂剂的晶体半导体形成。在一个示例中，基区110可以由包括第二导电掺杂剂的单晶或多晶半导体(例如，单晶硅或多晶硅)形成。具体地，基区110可以由包括第二导电掺杂剂的单晶半导体(例如，单晶半导体晶片，以及例如，半导体硅晶片)形成。使用具有高结晶度且由此具有低缺陷的基区110或半导体基板10确保了优异的电特性。
第二导电类型可以是p型或n型。在一个示例中，当基区110为n型时，可以较宽地形成p型的第一导电区域32，该p型的第一导电区域32与基区110一起形成用于经由光电转换而形成载流子的结(例如，其间插置有隧穿层20的pn结)，这可以产生增大的光电转换区域。此外，在这种情况下，具有较宽面积的第一导电区域32可以有效地收集移动相对缓慢的空穴，从而有助于光电转换效率的提高。然而，本发明的实施方式不限于此。
此外，半导体基板10可以包括设置在半导体基板10的相反表面(下文中称为“正面”)上的正面场区(或场区(field area))130。正面场区130的导电类型可以与基区110的导电类型相同，并且可以具有比基区110的掺杂浓度更高的掺杂浓度。
本实施方式示出了正面场区130被配置成通过以相对较高掺杂浓度用第二导电掺杂剂掺杂半导体基板10而形成的掺杂区的配置。如此，正面场区130包括第二导电类型的晶体(单晶或多晶)半导体，从而构成半导体基板10的一部分。在一个示例中，正面场区130可以构成第二导电类型的单晶半导体基板(例如，单晶硅晶片基板)的一部分。此时，正面场区130的掺杂浓度可以小于具有与正面场区130相同的第二导电类型的第二导电区域34的掺杂浓度。
然而，本发明的实施方式不限于此。因此，正面场区130可以通过用第二导电掺杂剂掺杂与半导体基板10分开的半导体层(例如，非晶半导体层、微晶半导体层或多晶半导体层)来形成。另选地，正面场区130可以被配置为与邻近于半导体基板10而形成并且被掺杂有固定电荷的层(例如，正面钝化膜24和/或防反射膜26)类似的场区。例如，当基区110为n型时，正面钝化膜24可以由具有负的固定电荷的氧化物(例如，氧化铝)形成，以便在基区110的表面上形成反型层。因此，正面钝化膜24可以被用作场区。在这种情况下，半导体基板10可以仅包括基区110，而无需单独的掺杂区，这可以使半导体基板10的缺陷最小化。可以使用各种其它方法来形成正面场区130的各种其他配置。
在本实施方式中，半导体基板10的正面可以经过纹理化，从而具有例如棱锥形式的突起。在半导体基板10上形成的纹理可以具有给定形状(例如，棱锥形状)，该给定形状具有形成在半导体的特定晶面上的外表面。例如，当通过经由纹理化在正面上形成的突起增加了半导体基板10的正面的粗糙度时，可以减少通过半导体基板10的正面引起的光的反射。因此，可以增加到达由基区110和第一导电区域32形成的pn结的光量，这可以使光的损失最小化。
此外，半导体基板10的背面可以例如经由镜面研磨被形成为具有比正面更低的表面粗糙度的相对平滑的表面。在如本实施方式中的第一和第二导电区域32和34两者均被形成在半导体基板10的背面上的情况下，根据半导体基板10的背面的特性，可以大大改变太阳能电池100的特性。因此，由于没有经由纹理化形成突起，所以半导体基板10的背面可以实现增强的钝化，从而太阳能电池100可以获得改进的特性。然而，本发明的实施方式不限于此。在一些情况下，半导体基板10的背面可以经由纹理化而被形成有突起，并且各种其它变型也是可行的。
隧穿层20可以被形成在半导体基板10的背面上。在一个示例中，隧穿层20可以与半导体基板10的背面相接触，这可以简化配置并且可以提高隧穿效应。然而，本发明的实施方式不限于此。
隧穿层20用作针对电子和空穴的势垒(barrier)，由此防止少数载流子的通过并且仅允许积聚在与隧穿层20相邻的部分处并由此具有给定级别或更多的能量的多数载流子的通过。此时，具有给定级别或更多的能量的多数载流子可以由于隧穿效应而很容易地穿过隧穿层20。另外，隧穿层20可以用作防止导电区域32和34的掺杂剂被扩散至半导体基板10的扩散势垒。隧穿层20可以包括能使多数载流子隧穿通过的各种材料。在一个示例中，隧穿层20可以包括氧化物、氮化物、半导体或导电聚合物。例如，隧穿层20可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、本征非晶硅或本征多晶硅。具体地，隧穿层20可以被配置为包括氧化硅的氧化硅层。这是因为氧化硅层具有优异的钝化性，并且因此确保了容易的载流子隧穿。
此时，可以在半导体基板10的整个背面上形成隧穿层20。这样，可以很容易地形成隧穿层20，而无需单独的图案。
为了实现足够的隧穿效应，隧穿层20可以比后钝化膜40更薄。在一个示例中，隧穿层20的厚度可以是5nm或更小(例如，2nm或更小，例如，在从0.5nm至2nm的范围内)。当隧穿层20的厚度T超过5nm时，不会发生顺利的隧穿，这阻止了太阳能电池100的操作。当隧穿层20的厚度小于0.5nm时，可能难以形成具有期望质量的隧穿层20。为了进一步提高隧穿效应，隧穿层20的厚度可以是2nm或更小(例如，在从0.5nm至2nm的范围内)。此时，隧穿层20的厚度可以在从0.5nm至1.2nm的范围内，以便进一步提高隧穿效应。然而，本发明的实施方式不限于此，并且隧穿层20的厚度可以具有各种值中的任何值。
包括导电区域32和34的半导体层30可以被设置在隧穿层20上。在一个示例中，半导体层30可以被形成为与隧穿层20相接触，这可以简化半导体层30并且可以使隧穿效应最大化。然而，本发明的实施方式不限于此。
在本实施方式中，半导体层30可以包括第一导电区域32和第二导电区域34，所述第一导电区域32包括第一导电掺杂剂并且表现出第一导电类型，所述第二导电区域34包括第二导电掺杂剂并且表现出第二导电类型。第一导电区域32和第二导电区域34可以位于隧穿层20上的相同平面中。即，在第一导电区域32与隧穿层20之间以及在第二导电区域34与隧穿层20之间可以不设置层。另选地，当另一个层被插置在第一导电区域32和第二导电区域34与隧穿层20之间时，所插置的层可以在第一导电区域32与隧穿层20之间以及在第二导电区域34与隧穿层20之间具有相同的堆叠配置。另外，阻挡区域36可以在与导电区域32和34相同的平面中位于第一导电区域32与第二导电区域34之间。
第一导电区域32配置发射区以便经由光电转换产生载流子，所述发射区与基区110形成pn结(或pn隧道结)并且使隧穿层20插置在发射区与基区110之间。
此时，第一导电区域32可以包括半导体(例如，硅)，该半导体包括与基区110的导电掺杂剂相反的第一导电掺杂剂。在本实施方式中，第一导电区域32被配置成半导体层，该半导体层单独地被形成在半导体基板10上(更具体地，在隧穿层20上)并且被掺杂有第一导电掺杂剂。这样，第一导电区域32可以被配置成具有与半导体基板10的晶体结构不同的晶体结构的半导体层，以便很容易地被形成在半导体基板10上。例如，可以通过将例如非晶半导体、微晶半导体或多晶半导体(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)掺杂有第一导电掺杂剂来形成第一导电区域32。第一导电掺杂剂可以在形成半导体层期间被包括在半导体层中，或者可以在形成半导体层之后，经由各种掺杂方法(诸如热扩散或离子注入)中的任何方法而被包括在半导体层中。
此时，第一导电区域32可以包括可以表现出与基区110的导电类型相反的导电类型的第一导电掺杂剂。即，当第一导电掺杂剂是p型掺杂剂时，可以使用诸如硼(B)、铝(Al)、镓(ga)或铟(In)的III族元素。当第一导电掺杂剂是n型掺杂剂时，可以使用诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)或锑(Sb)的V族元素。在一个示例中，第一导电掺杂剂可以是作为p型掺杂剂的硼(B)。
第二导电区域34被配置成后场区域，该后场区域形成后场以防止载流子由于复合而从半导体基板10的表面(更精确地，半导体基板10的背面)损失。
此时，第二导电区域34可以包括半导体(例如，硅)，该半导体包括与基区110的导电掺杂剂相同的第二导电掺杂剂。在本实施方式中，第二导电区域34被配置为半导体层，该半导体层单独地被形成在半导体基板10上(更明确地，在隧穿层20上)并且被掺杂有第二导电掺杂剂。这样，第二导电区域34可以被配置为具有与半导体基板10的晶体结构不同的晶体结构的半导体层，以便很容易地被形成在半导体基板10上。例如，可以通过将例如可以经由诸如沉积等的各种方法很容易地制造的非晶半导体、微晶半导体或多晶半导体(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)掺杂有第二导电掺杂剂来形成第二导电区域34。第二导电掺杂剂可以在形成半导体层期间被包括在半导体层中，或者可以在形成半导体层之后，经由各种掺杂方法(诸如热扩散或离子注入)中的任何方法而被包括在半导体层中。
此时，第二导电区域34可以包括可以表现出与基区110的导电类型相同的导电类型的第二导电掺杂剂。即，当第二导电掺杂剂是n型掺杂剂时，可以使用诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)或锑(Sb)的V族元素。当第二导电掺杂剂是p型掺杂剂时，可以使用诸如硼(B)、铝(Al)、镓(ga)或铟(In)的III族元素。在一个示例中，第二导电掺杂剂可以是作为n型掺杂剂的磷(P)。
另外，阻挡区域36位于第一导电区域32与第二导电区域34之间，以便使第一导电区域32和第二导电区域34彼此间隔开。当第一导电区域32和第二导电区域34彼此相接触时，发生分流，从而不期望地使太阳能电池100的性能下降。然而，在本实施方式中，通过将阻挡区域36定位在第一导电区域32与第二导电区域34之间，可以防止不必要的分流。
阻挡区域36可以包括可以位于第一导电区域32与第二导电区域34之间以基本上将导电区域32和34彼此绝缘的各种材料中的任何材料。即，阻挡区域36可以由未掺杂的绝缘材料(例如，氧化物或氮化物)形成。另选地，阻挡区域36可以包括本征半导体。此时，第一导电区域32、第二导电区域34和阻挡区域36可以由连续被形成的相同半导体(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)形成，使得三个区域32、34和36的侧表面彼此相接触。阻挡区域36可以包括基本上不含掺杂剂的i型(本征)半导体材料。在一个示例中，在形成包括半导体材料的半导体层之后，利用第一导电掺杂剂来掺杂半导体层的一部分从而形成第一导电区域32，并且利用第二导电掺杂剂来掺杂半导体层的另一部分从而形成第二导电区域34，由此其上没有形成第一导电区域32和第二导电区域34的其余区域可以配置阻挡区域36。以这种方式，可以简化制造第一导电区域32、第二导电区域34和阻挡区域36的方法。
然而，本发明的实施方式不限于此。因此，当与第一导电区域32和第二导电区域34独立地形成阻挡区域36时，阻挡区域36的厚度可以与第一导电区域32和第二导电区域34的厚度不同。在一个示例中，为了更有效地防止第一导电区域32与第二导电区域34之间的分流，阻挡区域36可以比第一导电区域32和第二导电区域34更厚。另选地，为了减少用于形成阻挡区域36所需的原材料的量，阻挡区域36可以比第一导电区域32和第二导电区域34更薄。当然，各种其它变型也是可行的。另外，阻挡区域36的基本构成材料可以与第一导电区域32和第二导电区域34的基本构成材料不同。
另外，本实施方式例示了阻挡区域36使第一导电区域32和第二导电区域34彼此完全间隔开的配置。然而，本发明的实施方式不限于此。因此，阻挡区域36可以被形成为使第一导电区域32和第二导电区域34仅沿着它们之间的边界的一部分彼此间隔开。因此，导电区域32和34可以沿着第一导电区域32与第二导电区域34之间的边界的其余部分彼此相接触。
这里，属于与基区110的导电类型不同的导电类型的第一导电区域32可以比属于与基区110的导电类型相同的导电类型的第二导电区域34更宽。这样，通过在基区110与第一导电区域32之间的隧穿层20形成的pn结可以被形成得更宽。此时，当基区110和第二导电区域34属于n型导电类型并且第一导电区域32属于p型导电类型时，宽的第一导电区域32可以有效地收集移动相对缓慢的空穴。下面将参照图2更详细地描述第一导电区域32、第二导电区域34和阻挡区域36的平面配置。
后钝化膜40可以被形成在第一导电区域32和第二导电区域34上，并且阻挡区域36可以被形成在半导体基板10的背面处。在一个示例中，后钝化膜40可以被形成为与第一导电区域32和第二导电区域34以及阻挡区域36相接触，由此具有简化的配置。然而，本发明的实施方式不限于此。
后钝化膜40具有用于将导电区域32和34与电极42和44彼此电连接的接触孔46。接触孔46包括用于将第一导电区域32与第一电极42彼此连接的第一接触孔461和用于将第二导电区域34与第二电极44彼此连接的第二接触孔462。这样，后钝化膜40用于防止第一导电区域32和第二导电区域34被连接至不正确的电极(例如，在第一导电区域32的情况下的第二电极44和在第二导电区域34的情况下的第一电极42)。另外，后钝化膜40可以具有对第一导电区域32和第二导电区域34和/或阻挡区域36的钝化效果。
后钝化膜40可以被设置在半导体层30的未设置电极42和44的部分上。后钝化膜40可以比隧穿层20更厚。这样，可以提高后钝化膜40的绝缘和钝化特性。各种其它变型也是可行的。
在一个示例中，在本实施方式中，前钝化膜24和抗反射膜26以及后钝化膜40中的至少一个可以不包括掺杂剂，以便例如获得优异的绝缘和钝化。
在本实施方式中，后钝化膜40可以包括设置在(例如，接触)导电区域32和34以及阻挡区域36(或半导体层30)上的第一层40a和设置在第一层40a上的第二层40b，第二层40b包括与第一层40a的材料不同的材料。另外，接触孔46可以包括形成在第一层40a中的第一接触孔区域46a和形成在第二层40b中的在与第一接触孔区域46a相对应的位置处的第二接触孔区域46b以便与第一接触孔区域46a连通。在本实施方式中，因为第一接触孔区域46a和第二接触孔区域46b被形成在由不同材料形成且经由不同工艺形成的第一层40a和第二层40b中，所以第一接触孔区域46a和第二接触孔区域46b例如可以具有不同的尺寸和形状。下文将更详细地对此进行描述。
这里，第二接触孔区域46b可以通过激光刻蚀来形成，并且第一接触孔区域46a可以通过湿法刻蚀来形成。这样，形成在第一层40a中的第一接触孔区域46a可以比形成在第二层40b中的第二接触孔区域46b更大。这是因为，通过在湿法刻蚀期间进行各项同性刻蚀来形成底切。这将在下文中更详细地描述。在与第二层40b相邻的区域处的第一接触孔区域46a的尺寸可以比在与导电区域30相邻的区域处的第一接触孔区域46a的尺寸更大。例如，第一接触孔区域46a的尺寸可以随着与其与导电区域30相邻的区域相比到其与第二层40b相邻的区域的距离的减小而逐渐增大，并且第一接触孔区域46a可以由弯曲的侧表面限定，并且第一层40a可以由凹陷弯曲的侧表面限定。这样，第一接触孔区域46a的侧表面和第二接触孔区域46b的侧表面可以呈台阶状。即，第二层40b的侧表面可以比第一层40a的侧表面更多地向接触孔46的内部伸出，并且第二层40b的侧表面可以比第一层40a的侧表面更多地凹陷或缩回。利用这种台阶形状，可以在电极42和44与设置在(例如，接触)第二层40b的侧表面上的保护膜41之间出现空的空间V。下文将对此进行更详细的描述。
在一个示例中，第二接触孔区域46b的内侧表面可以具有相对于导电区域32和34的上表面或下表面以直角或接近于直角取向的倾斜平面表面。然而，本发明的实施方式不限于此。
此时，设置在(例如，接触)导电区域32和34以及阻挡区域36上从而被插置在导电区域32和34以及阻挡区域36与第二层40b之间的第一层40a用来防止当在第二层40b中形成第二接触孔区域46b时可能另外发生的对导电区域32和34的损坏。在与本实施方式不同而不存在第一层40a的情况下，通过例如经由刻蚀而去除第二层40b的一部分，第二接触孔区域46b被形成为穿透第二层40b，由此可能去除导电区域32和34的设置在第二层40b下方的一部分，或者导电区域32和34的特性可能被降低。当发生对导电区域32和34的损坏时，太阳能电池100的特性和效率被降低。因此，在本实施方式中，在去除第二层40b时没有被去除的第一层40a被设置在导电区域32和34上，使得例如用来去除第二层40b的材料或物体与第一层40a相接触，但是不与导电区域32和34相接触。这可以完全防止对导电区域32和34的损坏。
在形成接触孔46时，必须去除第二层40b，但是必须保留而不是去除第一层40a。为此，可以使用各种方法。在一个示例中，当使用激光刻蚀来形成接触孔46时，第一层40a和第二层40b可以具有不同的带隙。即，第一层40a的带隙可以大于导电区域32和34以及第二层40b的带隙，并且用于激光刻蚀的激光的带隙可以具有落在第二层40b的带隙与第一层40a的带隙之间的值。激光的带隙与激光的波长相关，并且因此可以具有从激光的波长转换的值。因此，具有比激光的带隙更小的带隙的第二层40b被激光融化和去除，并且具有比激光的带隙更大的带隙的第一层40a发射激光并且保持不变。因此，在激光刻蚀时，接触孔46可以被形成在第二层40b中，并且第一层40a可以保持不变或可以仅获得激光刻蚀标记。
为了参考，在导电区域32和34包括多晶半导体层的情况下，导电区域32和34的带隙是等于或小于第二层40b的带隙的约1.12eV。因此，在不提供第一层40a的情况下，可能在刻蚀第二层40b时刻蚀导电区域32和34的一部分，这可能导致对导电区域32和34的损坏。另一方面，在本实施方式中，具有比导电区域32和34的带隙更大的带隙的第一层40a被形成为防止导电区域32和34在刻蚀第二层40b时被刻蚀。
例如，第一层40a的带隙可以是3eV或更大，并且第二层40b的带隙可以小于3eV。例如，第一层40a的带隙可以是5eV或更大(例如，在从5eV到10eV的范围内)，并且第二层40b的带隙可以是0.5eV或更大但是不超过3eV。这些值是考虑到用于激光刻蚀的激光的波长而确定的，并且当激光的波长改变时可以被改变。下面将针对制造方法更详细地描述用于激光刻蚀的激光的使用。然而，本发明的实施方式不限于此。
可以使用各种方法来调节带隙。在本实施方式中，考虑到不同材料具有不同带隙的事实，第一层40a和第二层40b可以由不同的材料形成。例如，第一层40a可以包括氧化物(例如，氧化硅、氧化铝或氧化钛)或具有相对高的带隙的非晶硅。因为氧化物具有5eV或更大的高带隙(通常，在从8eV至9eV的范围内)，所以氧化物甚至可以在例如执行激光刻蚀之后被保留。另外，非晶硅可以具有3eV或更大的带隙，并且甚至可以在例如执行激光刻蚀之后被保留。第一层40a可以是单层或具有两个或更多个层的组合的形式的多层。
第二层40b可以包括具有相对低的带隙的氮化物或碳化物(例如，氮化硅或碳化硅)。氮化硅或碳化硅的带隙通常小于3eV(例如，在从0.5eV至3eV的范围内)，但是其可能根据氮化硅或碳化硅的成分而略有不同。第二层40b可以是单层或具有两个或更多个层的组合的形式的多层。
可以设置第一层40a的厚度，使得在形成第二接触孔区域46b时保护第一层40a免受刻蚀或损坏。这样，第一层40a可以比隧穿层20和保护膜41更厚。在形成第二接触孔区域46b时保护第一层40a免受刻蚀或损坏的厚度是足够的，但是另一方面，过分的厚度会导致诸如增加处理时间的问题。有鉴于此，第一层40a可以比导电区域32和34更薄，并且可以与第二层40b一样厚或比第二层40b更薄。这里，第一层40a可以比第二层40b更薄。
在一个示例中，第一层40a的厚度可以在从5nm至100nm的范围内。当第一层40a的厚度小于5nm时，可能难以在形成第二接触孔区域46b时有效地保护导电区域32和34。当第一层40a的厚度超过100nm时，增加了制造处理时间，从而导致生产率下降。为了既有效地保护导电区域32和34又缩短处理时间，第一层40a的厚度可以在从10nm至50nm的范围内(例如，在从10nm至30nm的范围内)。然而，本发明的实施方式不限于此，并且第一层40a可以具有各种厚度。
形成在第一层40a中的第一接触孔区域46a可以在形成第二接触孔区域46b之后经由与形成第二接触孔区域46b的工艺不同的工艺而形成。如上所述，第一层40a具有至少给定的厚度，以便防止在形成第二接触孔区域46b的工艺中对导电区域32和34的损伤。因此，当导电区域32和34与电极42和44在第一层40a在第二接触孔区域46b下方保持不变的状态下彼此电连接时，导电区域32和34与电极42和44之间的电连接可能由于第一层40a的厚度而劣化。有鉴于此，在本实施方式中，第一接触孔区域46a被形成在第一层40a上的第二接触孔区域46b所位于的位置处。形成第一接触孔区域46a的工艺可以与形成第二接触孔区域46b的工艺不同，以便例如使对导电区域32和34的损坏以及其特性的下降最小化。下文将更详细地对此进行描述。
以这种方式，穿过后钝化膜40来形成包括第一接触孔区域46a和第二接触孔区域46b的接触孔46。
保护膜41在后钝化膜40中的接触孔46内位于导电区域32和34与电极42和44之间。因为接触孔46穿过后钝化膜40而形成，所以后钝化膜40不出现在接触孔46的位置处，这可能导致在不提供保护膜41时的钝化减弱。为了防止该问题，在本实施方式中，保护膜41在接触孔46内位于导电区域32和34上。以这种方式，可以有效地防止可能由于存在接触孔46而导致的钝化减弱。
另外，保护膜41可以防止导电区域32和34在形成接触孔46之后可以执行的各工艺中被损坏。例如，当例如经由在接触孔46内进行溅射而形成电极42和44时，通过接触孔46而暴露出的表面被暴露于等离子体。此时，当与本实施方式不同而没有提供保护膜41时，导电区域32和34可能直接被暴露于等离子体，因此带来表面损坏的风险。另一方面，当如在本实施方式中提供保护膜41时，保护膜41可以防止导电区域32和34被暴露于等离子体，或者可以防止产生等离子体。另外，保护膜41用于实现导电区域32和34的表面的钝化，由此产生改进的钝化。
可以在形成包括第一接触孔区域46a和第二接触孔区域46b的接触孔46之后形成保护膜41，由此在图案化电极42和44时对保护膜41进行图案化。因此，保护膜41可以在电极42和44与后钝化膜40之间被形成在形成电极42和44所在的整个部分上。
例如，保护膜41可以包括被设置在(例如，接触)接触孔46的下表面(例如，导电区域32和34的通过接触孔46暴露出的表面)上的一部分、被设置在(例如，接触)接触孔46的侧表面(例如，第一层40a和第二层40b的侧表面)上的一部分和被设置在(例如，接触)后钝化膜40的外表面或后钝化膜40与电极42和44的面向后钝化膜40的表面之间的宽的表面(图1中的下表面)上的一部分。保护膜41的如上所述的部分可以彼此结合，由此被配置为连续被形成的相同的层。此时，电极42和44的侧表面和保护膜41的侧表面可以被形成在相同的平面中。这用来允许保护膜41与用于形成电极42和44的图案化同时被刻蚀。
此时，因为导电区域32和34与电极42和44彼此电连接且使保护膜41被插置在它们之间，所以保护膜41可以很薄以便增强导电区域32和34与电极42和44之间的电连接。即，保护膜41可以比后钝化膜40(例如，第一层40a和第二层40b中的每一个)更薄。
保护膜41比后钝化膜40更薄，并且例如比第一层40a和第二层40b中的每一个更薄。这是因为，后钝化膜40为了充分的钝化而必须相对很厚，而保护膜41仅需要小的厚度以保护导电区域32和34，而不降低电连接性。
在一个示例中，保护膜41可以比隧穿层20更薄。这样，即使存在保护膜41，导电区域32和34与电极42和44之间的电连接也可以是优异的。然而，本发明的实施方式不限于此，并且保护膜41的厚度可以等于或大于隧穿层20的厚度。
例如，保护膜41的厚度可以在从0.5nm至2nm的范围内(例如，在从0.5nm至1.2nm的范围内)。当保护膜41的厚度小于0.5nm时，可能难以按均匀的厚度(或一致的厚度)形成整个保护膜41并且由保护膜41获得的效果可能不充分。当保护膜41的厚度超过2nm时，导电区域32和34与电极42和44之间的电连接可能轻微地下降。当保护膜41的厚度是1.2nm或更小时，可以进一步增强电连接。然而，本发明的实施方式不限于此，并且各种变型都是可行的。
保护膜41可以经由简化的工艺而被很容易地形成，并且可以由可以增强钝化并且可以保护导电区域32和34的材料形成。此时，保护膜41可以由与构成后钝化膜40的部分的材料不同的材料形成。在本实施方式中，保护膜41可以由与构成第二层40a的材料不同的材料形成。
在一个示例中，保护膜41可以由氧化物形成。具体地，保护膜41可以由氧化硅形成，该氧化硅经由氧与包括在导电区域32和34中的半导体材料(例如，硅)的结合来获得。当保护膜41包括氧化物(具体地，氧化硅)时，保护膜41可以表现出优异的钝化特性，并且可以例如经由化学氧化工艺或热氧化工艺很容易地形成。下文将针对制造方法对此进行更详细的描述。
布置在半导体基板10的后表面上的电极42和44包括电连接和物理连接至第一导电区域32的第一电极42以及电连接和物理连接至第二导电区域34的第二电极44。
此时，第一电极42被形成为填充接触孔46的在后钝化膜40中的至少一部分，由此被连接至第一导电区域32，且使保护膜41被插置在它们之间。第二电极44被形成为填充接触孔46的在后钝化膜40中的至少一部分，由此被连接至第二导电区域34。如上所述，由于第一层40a的底切而产生的台阶部分位于后钝化膜40的第一层40a和第二层40b的侧表面(例如，接触孔46的内侧表面)之间，并且例如由化学氧化工艺形成的保护膜41与第一层40a和第二层40b的侧表面进行紧密接触。即，保护膜41被形成为使得位于第一层40a和第二层40b的侧表面处的台阶部分或缩进部分被保留。然而，电极42和44可以不完整地被形成在形成有底切的台阶部分处(例如，第一层40a的侧表面的凹陷部分)。因此，在第一层40a和保护膜41与被形成为与第一层40a进行紧密接触的电极42和44之间，空的空间V可以保持不变。空的空间V不会产生关于特性的任何问题，并且此外，基于存在空的空间V，可以检查经由湿法刻蚀形成的第一层40a具有底切。然而，本发明的实施方式不限于此。因此，在保护膜41与电极42和44之间的接触孔46的侧表面中可以不形成空的空间V，并且电极42和44可以在接触孔44的侧表面上与保护膜41进行紧密接触。后续这将参照图5进行详细描述。
此时，在一个示例中，保护膜41可以通过化学氧化来形成。另外，因为导电区域32和34以及后钝化膜40的第一层40a和第二层40b包括硅，所以包括氧化硅的保护膜41可以经由化学氧化被形成在所有的导电区域32和34、第一层40a和第二层40b的侧表面以及第二层40b上。此时，因为构成第一层40a和第二层40b的硅的比例小于构成导电区域32和34的硅的比例，所以形成在导电区域32和34上的保护膜41可以比形成在第一层40a的侧表面上、形成在第二层40b的侧表面上和形成在第二层40b的外表面上的保护膜41更厚。然而，本发明的实施方式不限于此，并且保护膜41的厚度可以是一致的。另外，在保护膜41经由化学氧化来形成的情况下，当第一层40a和/或第二层40b不包括硅时，保护膜41不需要被形成在后钝化膜40的第一层40a和/或第二层40b上。因为保护膜41可以经由除了化学氧化之外的各种方法来形成，所以即使第一层40a和/或第二层40b不包括硅，保护膜41也可以在整个第一层40a和/或第二层40b中被形成为均匀的厚度。各种其它变型也是可行的。
第一电极42和第二电极44可以包括各种金属材料。另外，第一电极42和第二电极44可以具有为了分别连接至第一导电区域32和第二导电区域34而彼此不电连接所需的各种平面形状，从而收集载流子并将其向外发射。即，本发明的实施方式不被限制为第一电极42和第二电极44的平面形状。
在下文中，将参照图1和图2详细描述第一导电区域32、第二导电区域34、阻挡区域36以及第一电极42和第二电极44的平面形状的一个示例。
参照图1和图2，在本实施方式中，第一导电区域32和第二导电区域34被延长为形成条带并且交替地被布置在与纵向方向交叉的方向上。阻挡区域36作为间隔物可以位于第一导电区域32与第二导电区域34之间。虽然没有在图2中示出，但是彼此间隔开的多个第一导电区域32可以在其一个边缘处彼此连接，并且彼此间隔开的多个第二导电区域34可以在其另一边缘处彼此连接。然而，本发明的实施方式不限于此。
此时，第一导电区域32可以比第二导电区域34更宽。在一个示例中，第一导电区域32和第二导电区域34的区域可以通过提供具有不同宽度的第一导电区域32和第二导电区域34来调节。即，第一导电区域32的宽度W1可以大于第二导电区域34的宽度W2。
另外，第一电极42可以具有条带形状以便与第一导电区域32相对应，并且第二电极44可以具有条带形状以便与第二导电区域34相对应。当然，接触孔46可以被形成为仅将第一电极42和第二电极44的一部分分别连接至第一导电区域32和第二导电区域34。例如，可以形成多个接触孔46。另选地，每个接触孔(参见图1中的附图标记46)可以沿着第一电极42和第二电极44的整个长度被形成以便与第一电极42和第二电极44相对应。这样，可以使第一电极42和第二电极44与第一导电区域32和第二导电区域34之间的接触面积最大化，从而提高载流子的收集效率。各种其它变型也是可行的。另外，虽然没有在图2中示出，但是多个第一电极42可以在其一个边缘处彼此连接，并且多个第二电极44可以在其另一边缘处彼此连接。然而，本发明的实施方式不限于此。
再参照图1，前钝化膜24和/或抗反射膜26可以被设置在半导体基板10的前表面上(更精确地，在形成在半导体基板10的前表面上的前场区域130上)。在一些实施方式中，仅前钝化膜24可以被形成在半导体基板10上，仅抗反射膜26可以被形成在半导体基板10上，或者前钝化膜24和抗反射膜26可以依次地被设置在半导体基板10上。图1例示了前钝化膜24和抗反射膜26被依次形成在半导体基板10上，使得半导体基板10与前钝化膜24相接触。然而，本发明的实施方式不限于此，并且半导体基板10可以与抗反射膜26相接触。各种其它变型也是可行的。
前钝化膜24和抗反射膜26可以基本上被形成在半导体基板10的整个前表面上。这里，表述“膜被形成在整个基板上”包括所述膜物理地被完全形成在整个基板上的情况和所述膜必然地被形成在基板的除了一小部分以外的所有部分上的情况。
前钝化膜24与半导体基板10的前表面相接触以钝化出现在半导体基板10的前表面上或主体上的缺陷。这样，通过去除少量载流子的复合位置，可以增大太阳能电池100的开路电压。抗反射膜26减少引入到半导体基板10的前表面中的光的反射。这可以提高到达形成在基区110与第一导电区域32的界面处的pn结的光量。因此，可以增大太阳能电池100的短路电流Isc。总之，前钝化膜24和抗反射膜26可以增大太阳能电池100的开路电压和短路电流，由此提高太阳能电池100的效率。
前钝化膜24和/或抗反射膜26可以由各种材料形成。在一个示例中，前钝化膜24和/或抗反射膜26可以是单层膜或具有两个或更多个层的组合的形式的多层膜，所述两个或更多个层选自氮化硅层、含有氢的氮化硅层、氧化硅层、氮氧化硅层、氧化铝层、碳化硅层、MgF2、ZnS、TiO2和CeO2的组中。在一个示例中，前钝化膜24可以是形成在半导体基板10上的氧化硅膜，并且抗反射膜26可以采用氮化硅层和碳化硅层一个在另一个上依次被堆叠的堆叠形式。
当根据本实施方式将光引入到太阳能电池100中时，在形成在基区110与第一导电区域32之间的pn结处经由光电转换产生空穴和电子，并且所产生的空穴和电子经由通过隧穿层20进行隧穿而移动至第一导电区域32和第二导电区域34，并且然后移动至第一电极42和第二电极44。这使得产生电能。
在根据本实施方式的背接触式太阳能电池100中，电极42和44被形成在半导体基板10的背面上，并且没有电极被形成在半导体基板10的前表面上，可以使在半导体基板10的前表面处的遮光损失最小化。这可以提高太阳能电池100的效率。然而，本发明的实施方式不限于此。
另外，因为第一导电区域32和第二导电区域34被形成在半导体基板10上且使隧穿层20被插置在它们之间，所以第一导电区域32和第二导电区域34被配置为与半导体基板10分开的层。以这种方式，与通过将半导体基板10掺杂有掺杂剂而形成的掺杂区域被用作导电区域的情况相比，可以使由于复合而导致的光的损失最小化。
另外，保护膜41在后钝化膜40中被形成在接触孔46的内侧，并且导电区域32和34以及电极42和44彼此连接且使保护膜46被插置在它们之间，从而提高在接触孔46内的钝化并且保护导电区域32和34。另外，在与形成后钝化膜40的工艺单独的工艺中，保护膜41可以被形成为单独的层，从而比后钝化膜40更薄。这样，可以保持导电区域32和34与电极42和44之间优异的电连接。此时，因为后钝化膜40包括由不同材料形成的第一层40a和第二层40b，并且第一接触孔区域46a和第二接触孔区域46b经由不同工艺分别被形成在第一层40a和第二层40b中，所以在形成接触孔46期间可以有效地防止对导电区域32和34的损坏。以这种方式，可以提高太阳能电池100的效率。
下文将参照图3A至图3N详细描述制造具有上述配置的太阳能电池100的方法。图3A至图3N是例示根据本发明的实施方式的制造太阳能电池的方法的截面图。
首先，如图3A中通过示例所示，制备包括基区110的半导体基板10，该基区110含有第二导电掺杂剂。在本实施方式中，半导体基板10可以被配置成具有n型掺杂剂的硅基板(例如，硅晶片)。n型掺杂剂可以选自诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)的V族元素。然而，本发明的实施方式不限于此，并且基区110可以具有p型掺杂剂。
然后，如图3B中通过示例所示，隧穿层20被形成在半导体基板10的背面上。隧穿层20可以被形成在半导体基板10的整个背面上。
这里，隧穿层20例如可以经由热生长或沉积(例如，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或原子层沉积(ALD))来形成。然而，本发明的实施方式不限于此，并且隧穿层20可以经由各种其它方法中的任何方法来形成。
然后，如图3C和图3F中通过示例所示，第一导电区域32和第二导电区域34被形成在隧穿层20上，并且形成前场区域130。然后，可以在半导体基板10的前表面上形成纹理。下文将对此进行详细描述。
如图3C中通过示例所示，半导体层30被形成在隧穿层20上。半导体层30可以由微晶半导体、非晶半导体或多晶半导体形成。半导体层30可以例如经由热生长或沉积(例如，PECVD)来形成。然而，本发明的实施方式不限于此，并且半导体层30可以经由各种方法中的任何方法来形成。
然后，如图3D中通过示例所示，第一导电区域32被形成在半导体层30中。例如，第一导电区域32可以经由各种方法中的任何方法(诸如离子注入、热扩散或激光掺杂)通过将半导体层30的与第一导电区域32相对应的区域掺杂有第一导电掺杂剂来形成。
然后，如图3E中通过示例所示，半导体基板10的前表面可以经过纹理化，以便具有突起。在半导体基板10的表面上执行的纹理化可以是湿纹理化或干纹理化。湿纹理化可以通过将半导体基板10浸入纹理化溶液中来执行，并且具有处理时间短的优点。干纹理化是例如使用金刚石架或激光打磨半导体基板10的表面的工艺，并且可能导致处理时间长以及对半导体基板10的潜在损坏的缺点，尽管其优点可以在于突起被均匀地形成。另外，在半导体基板10上的纹理化例如可以是反应离子刻蚀(RIE)。这样，在本发明的实施方式中，半导体基板10可以经由各种方法而经过纹理化。
本实施方式例示了半导体基板10的前表面在形成半导体层30之后经过纹理化。然而，本发明的实施方式不限于此。因此，半导体基板10的表面可以在形成半导体层30之前或在其它工艺中经过纹理化。
然后，如图3F中通过示例所示，第二导电区域34和阻挡区域36被形成在半导体层30中，并且前场区域130被形成在半导体基板10的前表面上。
例如，第二导电区域34可以经由各种方法中的任何方法(诸如离子注入、热扩散或激光掺杂)通过将半导体层30的与第二导电区域34相对应的区域掺杂有第二导电掺杂剂来形成。这样，位于第一导电区域32与第二导电区域34之间的区域构成阻挡区域36。另外，前场区域130可以经由各种方法中的任何方法(诸如离子注入、热扩散或激光掺杂)通过将半导体基板10的前表面掺杂有第二导电掺杂剂来形成。例如，第二导电区域34和前场区域130可以经由热扩散同时被形成，这可以简化制造工艺。
然而，本发明的实施方式不限于此，并且对于形成导电区域32和34、阻挡区域36和前场区域130的方法或顺序，各种变型都是可行的。另外，不需要形成阻挡区域36。
然后，如图3G中通过示例所示，钝化膜24和抗反射膜26在半导体基板10的前表面上依次被形成。即，钝化膜24和抗反射膜26被形成在半导体基板10的整个前表面上。钝化膜24和抗反射膜26可以经由各种方法中的任何方法(诸如，例如真空沉积、化学气相沉积、旋转涂布、丝网印刷或喷涂)来形成。
然后，第一层40a被形成在半导体基板10的整个背面上，如图3H中通过示例所示，并且第二层40b被形成在整个第一层40a上，如图3I中通过示例所示。即，包括第一层40a和第二层40b的后钝化膜40被形成在半导体基板10的背面上，以便覆盖第一导电区域32和第二导电区域34。
包括第一层40a和第二层40b的后钝化膜40可以经由各种方法中的任何方法(诸如，例如真空沉积、化学气相沉积、旋转涂布、丝网印刷或喷涂)来形成。在一个示例中，第一层40a和第二层40b可以经由PECVD来形成，并且可以经由在相同的等离子体增强化学气相沉积设备中的后续工艺形成。
图3A至图3N及其描述例示了在形成前钝化膜24和抗反射膜26之后形成后钝化膜40的第一层40a和第二层40b。然而，本发明的实施方式不限于此，并且形成前钝化膜24、抗反射膜26以及后钝化膜40的第一层40a和第二层40b的顺序可以以各种方式来改变。
然后，如图3J中通过示例所示，第一层40a保持不变，并且第二接触孔区域46b被形成在第二层40b中。可以使用各种方法来形成第二接触孔区域46b。
在一个示例中，在本实施方式中，可以使用激光200经由激光刻蚀来形成第二接触孔区域46b。当使用激光刻蚀时，第二接触孔区域46b可以具有小的宽度，并且可以很容易地被形成为具有各种图案中的任何图案。另外，在第一层40a保持不变时，例如根据激光200的种类和波长，仅第二层40b可以被选择性地去除。
在激光刻蚀时，通过使用能够熔化第二层40b但是不能熔化第一层40a的激光200，通过去除第二层40b的相对应的部分来形成第二接触孔区域46b，但是第一层40a保持不变。此时，激光200可以具有特定的波长，并且因此可以具有比第一层40a的带隙更小的带隙和比第二层40b的带隙更大的带隙。即，因为激光200的波长与带隙直接相关，所以通过将激光200的波长转换成带隙所获得的值必须小于第一层40a的带隙并且大于第二层40b的带隙。例如，可以通过将1.24eV·um的值除以激光200的波长(um)来计算激光200的带隙。然而，这可以例如根据激光200的种类和特性而改变，且因此本发明的实施方式不限于此。
如上所述，在本实施方式中，第二接触孔区域46b可以经由调节第一层40a和第二层40b的带隙而仅被形成在第二层40b中。这样，可以很容易地执行选择性地仅刻蚀第二层40b同时允许保留第一层40a的工艺。
在一个示例中，在激光刻蚀时，激光200可以具有1064nm或更小的波长。这是因为，难以产生具有超过1064nm的波长的激光200。例如，激光200可以具有在从300nm至600nm的范围内的波长，从而确保容易产生激光以及容易刻蚀第二层40b。在一个示例中，激光200可以是紫外线激光。另外，激光200可以具有在皮秒(ps)至纳秒(ns)数量级的激光脉冲宽度，由此能够有效地实现激光刻蚀。具体地，激光200可以具有在皮秒(ps)数量级(例如，从1ps至999ps的范围内)的激光脉冲宽度，从而能够有效地实现激光刻蚀。另外，激光200可以具有激光射击模式，诸如单发射击或急速连射。急速连射用来将激光分成多发以便发射该激光。使用急速连射可以使对第一层40a和导电区域32和34的损伤最小化。然而，本发明的实施方式不限于此，并且可以使用各种类型的激光。
此时，因为第一层40a具有从5nm至100nm的范围内的厚度并且具有比激光200更大的带隙，所以第一层40a仅要求激光200从其穿过。因此，第一层40a不会被激光200损坏。另外，因为激光200的在穿过第一层40a之后到达导电区域32和34的强度被显著减小，所以即使激光200或由激光200产生的热到达导电区域32和34，激光200也不能熔化导电区域32和34或造成对导电区域32和34的损坏。
然后，如图3K中通过示例所示，使用第二层40b作为掩模来湿法刻蚀第一层40a，从而形成第一接触孔区域46a。即，随着刻蚀剂穿过形成在第二层40b中的第二接触孔区域46b到达第一层40a，第一层40a经过各向同性刻蚀。刻蚀剂可以选自刻蚀第一层40a但不刻蚀第二层40b或以非常低的速率刻蚀第二层40b的各种材料。在一个示例中，稀释的HF或缓冲氧化物刻蚀剂(BOE)可以被用作刻蚀剂。例如，稀释的HF可以包括在从0.5wt％至2wt％的范围内的氢氟酸。虽然刻蚀剂可以很容易地刻蚀例如由氧化物形成的第一层40a，但是刻蚀剂可以不刻蚀例如由氮化物或碳化物形成的第二层40b，或者可以以非常低的速率刻蚀第二层40b。因此，刻蚀剂可以选择性地仅刻蚀第一层40a。
因为第一接触孔区域46a如上所述经由各向同性刻蚀来形成，所以在所有方向上以相同的速率来刻蚀第一接触孔区域46a。因此，第一接触孔区域46a的内侧表面或第一层40a的侧表面可以是弯曲表面。
另外，第一接触孔区域46a在其与第二层40b相邻的区域中被刻蚀为具有相对很大的宽度或尺寸，并且朝向与第二层40b间隔开的导电区域32和34被刻蚀为具有相对小的宽度或尺寸。实际上，考虑到在厚度方向上的刻蚀速率比在其它方向上的刻蚀速率稍快的事实，第一接触孔区域46a在与第二层40b相邻的一侧处的宽度可以比第一接触孔区域46a或第二接触孔区域46b在与导电区域32和34相邻的另一侧处的宽度大第一层40a的厚度的从50％至100％的范围的量。即，第一层40a和第二层40b的侧表面(或第一接触孔区域46a和第二接触孔区域46b的内侧表面)可以在一侧处具有台阶部分，该台阶部分具有第一层40a的厚度的从50％至100％的范围内的宽度。
然后，如图3L中通过示例所示，保护膜41被形成在所有的通过接触孔46暴露出的导电区域32和34、后钝化膜40侧表面以及钝化膜40的外表面或宽表面(在图3L中的下表面)上。保护膜41可以经由各种工艺中的任何工艺来形成。
在本实施方式中，保护膜41可以是在通过接触孔46暴露出的导电区域32和34、后钝化膜40的侧表面和后钝化膜40的外表面或侧表面的所有上例如经由化学氧化而形成的氧化硅层。
在一个示例中，氧化硅层可以通过将太阳能电池的下表面浸入到硝酸类刻蚀剂中经由化学各向同性刻蚀而形成。在另一示例中，氧化硅层可以使用在清洗太阳能电池的下表面的工艺中使用的过氧化氢经由化学氧化来形成。例如，氧化硅层可以在使用包含过氧化氢、盐酸和超纯水的清洗溶液进行清洗期间被形成。这样，可以形成氧化硅层形式的保护膜41，而不会向制造方法增加单独的工艺。
如上所述经由化学氧化形成的氧化硅层可以以在从约0.5nm至约2nm的范围内的小的厚度均匀地被形成在通过接触孔46暴露出的导电区域32和34、后钝化膜40的侧表面和钝化膜40的外表面或宽表面的所有上。以这种方式，可以形成薄且均匀的保护膜41。
然而，本发明的实施方式不限于此，并且例如经由热氧化形成的氧化硅层或经由各种其它工艺形成的各种层或膜中的任何层或膜可以被用作保护膜41。
然后，如图3M和3N中通过示例所示，第一电极42和第二电极44被形成为填充接触孔46。
例如，如图3M中通过示例所示，例如经由溅射或镀制(plating)在整个保护膜41上形成电极层400。电极层400稳定且均匀地被形成在后钝化膜40上。由于台阶部分，电极层400可以不被形成在第一层40a和第二层40b的侧表面附近。具体地，电极层400不完全地填充当第一层40a从第二层40b中缩回或凹陷时或当第一接触孔区域46a的与第二层40b相邻的部分被延伸时限定的空间，由此空的空间(参见图1中的附图标记V)可以位于保护膜41与第一层40a和第二层40b之间。然而，本发明的实施方式不限于此，并且可以不限定空的空间V。
电极层400可以由各种已知材料中的任何材料(例如，银、金、铜或铝)形成。
然后，如图3N中通过示例所示，使用刻蚀剂或能够图案化电极层(参见图3M中的附图标记400)的刻蚀膏来图案化电极层400。由此，形成电极42和44。因为如上所述保护膜41很薄，所以可以去除保护膜41的与电极层400的要在图案化电极层400期间被去除的部分相对应的部分。由此，仅保留保护膜41的电极42和44所位于的部分。
在本实施方式中，第一层40a可以防止导电区域32和34在形成第二接触孔区域46b时被激光200损坏，并且可以使用没有刻蚀导电区域32和34的功能的刻蚀剂来形成第一接触孔区域46a。这可以使在形成接触孔46时可能另外发生的对导电区域32和34的损伤最小化。然后，保护膜41被形成为覆盖形成接触孔46的位置，由此可以改进导电区域32和34在接触孔46的位置处的钝化。另外，因为当形成第一电极42和第二电极44或电极层400时保护膜41位于接触孔46上，所以导电区域32和34不被暴露于外部。因此，可以防止在形成第一电极42和第二电极44的工艺中对导电区域32和34的损坏。以这种方式，可以制造具有优异特性和效率的太阳能电池100。
在下文中，将参照图4至图8详细描述根据本发明的其它实施方式的太阳能电池及其制造方法。将省略对与上文所述的元件相同或极为相似的元件的详细描述。将上述实施方式和变型与下文要描述的实施方式和变型相结合的实施方式也落入本发明的实施方式的范围内。
图4是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的局部后视图。在图4中，省略后钝化膜(参见图1中的附图标记40)的例示，并且主要例示了第一导电区域32和第二导电区域34、阻挡区域36以及第一电极42和第二电极44。虽然没有提供附加的例示或描述，但是在本实施方式中，后钝化膜40位于第一导电区域32和第二导电区域34、阻挡区域36与第一电极42和第二电极44之间。另外，后钝化膜40的第一导电区域32与第一电极42彼此交叠的部分可以被形成有用于将第一导电区域32连接至第一电极42的接触孔(参见图1中的附图标记46)，并且后钝化膜40的第二导电区域34与第二电极44彼此交叠的部分可以被形成有用于将第二导电区域34连接至第二电极44的接触孔(参见图1中的附图标记46)。
参照图4，在根据本实施方式的太阳能电池100中，多个第二导电区域34可以采用彼此间隔开的岛的形式，并且第一导电区域32可以遍及除了第二导电区域34和包围第二导电区域34的阻挡区域36以外的整个区域上形成。
这样，用作发射区的第一导电区域32可以具有最大面积，这可以提高光电转换效率。另外，可以在整个半导体基板10中分布第二导电区域34，同时使第二导电区域34的面积最小化。因此，可以使第二导电区域34的面积最大化，同时通过第二导电区域34有效地防止表面复合。然而，本发明的实施方式不限于此，且当然，第二导电区域34可以具有各种其它形状中的任何形状，只要它们可以具有可能的最小面积。
虽然图4将第二导电区域34例示为具有圆形形状，但是本发明的实施方式不限于此。因此，当然，第二导电区域34可以具有椭圆形状或多边形形状，例如，诸如三角形形状、矩形形状或六边形形状。
图5是例示根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的一部分的截面图。为了清楚和简化地例示，图5例示了与图1中放大的圆圈相对应的部分。
参照图5，在本实施方式中，第一电极42可以在第一接触孔区域46a和第二接触孔区域46b内被形成在整个保护膜41上。在一个示例中，第一电极42被形成为完全地填充第一接触孔区域46a和第二接触孔区域46b。由此，即使当第一层40a和第二层40b的侧表面例如具有台阶部分或弯曲部分时，保护膜41也可以被形成为与第一层40a和第二层40b的整个侧表面以及第一导电区域32的表面进行(紧密)接触，且进而第一电极42可以被形成在保护膜41上以便与整个保护膜41进行(紧密)接触。以这种方式，第一电极42可以在保护膜41上完全填充接触孔46，使得在第一电极42与接触孔46的侧表面之间不存在空的空间V。这是因为，第一电极42可以例如根据工艺条件被形成为在保护膜41上完全填充接触孔46。这可以增大第一电极42的体积和密度，由此减小电阻。另外，保护膜41还可以被设置在第二层40b的(与第一层40a相反的)外表面与第一电极42之间。
虽然图5和以上描述集中于第一电极42和第一导电区域32，但是上述描述可以直接被应用于第二电极(参见图1中的附图标记44)和第二导电区域(参见图1中的附图标记34)。
图6是例示根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的一部分的截面图。为了清楚且简化地例示，图6例示了与图1中放大的圆圈相对应的部分。
参照图6，在本实施方式中，保护膜41被形成为覆盖(或接触)第一导电区域32和第一层40a，但是不被形成为覆盖第二层40b。
例如，保护膜41可以包括设置在(例如，接触)接触孔46的底表面(即，导电区域32和34的通过接触孔46暴露出的表面)上的部分和设置在(例如，接触)第一接触孔区域46a或第一层40a的侧表面上的部分。另外，保护膜41不被形成在第二接触孔区域46b或第二层40b的侧表面上、第二层40b(与第一层40a或第一导电区域32相邻)的内表面上以及第二层40b(与内表面相反)的外表面上。
这是因为，第一导电区域32的表面可以包括半导体材料(例如，硅)并且通过与氧气反应可以很容易地被氧化，并且因此当第一导电区域32的表面包括氧化硅时，可以很容易地形成保护膜41。另外，这是因为，当第一层40a包括氧化物(例如，氧化硅)或非晶半导体材料(例如，非晶硅)时，保护膜41可以很容易地被形成在第一层40a上，并且因此保护膜41由氧化硅形成。这是因为，当第一层40a包括氧化硅时，包括与第一层40a相同的材料的保护膜41可以很容易地被形成，并且因为当第一层40a包括非晶硅时，第一层40a可以很容易地与氧气反应，由此形成由氧化硅形成的保护膜41。另一方面，因为第二层40b包括氮化物或碳化物，所以即使其包括氮化硅或碳化硅，第二层40b也在一定程度上已经化学稳定，并且因此可能难以使用完全不同的材料(例如，氧化硅)来形成保护膜41。
虽然图6和上述描述集中于第一电极42和第一导电区域32，但是上述描述可以直接被应用于第二电极(参见图1中的附图标记44)和第二导电区域(参见图1中的附图标记34)。
图7是例示根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的一部分的截面图。为了清楚和简化的例示，图7例示了与图1中放大的圆圈相对应的部分。
参照图7，在本实施方式中，保护膜41被形成为覆盖第一导电区域32，但是不被形成为覆盖第一层40b，或者被形成为仅覆盖其一部分。另外，保护膜42不被形成为覆盖第二层40b。
例如，保护膜41可以包括设置在(例如，接触)接触孔46的底表面(例如，导电区域32和34的通过接触孔46暴露出的表面)上的部分。另外，保护膜41的一部分可以被形成在(例如，接触)第一接触孔区域46a或第一层40a在其与接触孔46的底表面进行接触的位置处的侧表面上。另选地，保护膜41可以局部地仅与接触孔46相对应地形成在第一导电区域32上，并且可以不接触第一接触孔区域46a的侧表面。因此，不在第一接触孔区域46a或第一层40a的整个侧表面上形成保护膜41。另外，不在第二接触孔区域46b或第二层40b的侧表面上、第二层40b(与第一导电区域32或第一层40b相邻)的内表面上以及第二层40b(与内表面相反)的外表面上形成保护膜41。
如上所述，第一导电区域32的表面可以包括半导体材料(例如，硅)并且通过与氧气反应可以很容易地被氧化，由此可以形成由氧化硅形成的保护膜41。另外，第一层40a可以很薄，并且由于存在底切或各种工艺条件，保护膜41可以不被形成在第一层40a的侧表面上。另外，由于与参照图6描述的相同的原因，保护膜41可以不被形成在第二层40b上。
虽然图7和上述描述集中于第一电极42和第一导电区域32，但是上述描述可以直接被应用于第二电极(参见图1中的附图标记44)和第二导电区域(参见图1中的附图标记34)。
如上所述，在本实施方式中，在形成接触孔46之后形成保护膜41，并且因此保护膜41不被设置在钝化膜40与导电区域32和34之间。另外，电极42和44可以与导电区域32和34间隔开，且使保护膜41被插置在它们之间。
图7和上述描述例示了保护膜41具有与第一层40a的清晰的边界，并且保护膜41和第一层40a被配置成完全不同的层。然而，保护膜41和第一层40a可以包括相同的材料(例如，氧化硅)。在这种情况下，在保护膜41与第一层40a之间可以不存在边界。在这种情况下，可以确定或测定的是，薄的第一层40a或氧化硅层被形成为覆盖(或接触)在形成接触孔46的位置处的导电区域32和34，以及厚的第一层40a或氧化硅层被形成在没有形成接触孔46的位置处。在图1和图5的实施方式中，可以确定或测定的是，第一层40a或氧化硅层附加地延伸在第二层40b与电极42和44之间。
图8是例示根据本发明的又一实施方式的太阳能电池的一部分的截面图。为了清楚和简化的例示，图8例示了与图1中放大的圆圈相对应的部分。
参照图8，在本实施方式中，保护膜41包括设置在(例如，接触)接触孔46的底表面(例如，导电区域32和34的通过接触孔46暴露出的表面)上的一部分。
在本实施方式中，保护膜41不被形成在后钝化膜40的第二层40b的与第一导电区域32相反的表面上。这是因为，可能难以在第二层40b下方的在第一接触孔区域46a的位置处且在第二层40b的与第一导电区域32相反的表面上形成保护膜41。另选地，保护膜41不需要被形成在第一导电区域32的表面上和/或第一接触孔区域46a的位于第一接触孔区域46a中的第二层40b下方的侧表面上。这是因为，可能在制造工艺期间难以在相对应的表面上形成保护膜41。这样，保护膜41不需要被形成在第一接触孔区域46a的与位于第二层40b下方的空的空间V相邻的部分上。
另选地，保护膜41可以不被形成在第二层40b的侧表面上和/或第二层40b的与电极42和44(例如，图8中的第一电极42和/或图1中例示的第二电极44)相反的表面上。这是因为，有意地或在形成电极42和44前的其它工艺中去除保护膜41，或因为例如使用掩膜将保护膜41形成为具有给定图案，使得保护膜41不被形成在相对应的部分处。
虽然图8例示了仅在第一导电区域32上形成保护膜41从而与形成电极42和44的位置相对应，但是保护膜41例如可以被形成在与空的空间V相邻的部分上、第二层40b的侧表面或表面上。
上述特征、配置、效果等被包括在本发明的至少一种实施方式中，并且不应仅限于一种实施方式。另外，在每种实施方式中例示的特征、配置、效果等可以与其它实施方式相关地被实现为它们彼此结合或被本领域技术人员修改。因此，与这些结合和修改相关的内容应当被解释为包括在如所附权利要求书所公开的本发明的范围和精神内。
相关申请的交叉引用
本申请要求在韩国知识产权局于2015年5月13日提交的韩国专利申请No.10-2015-0066630以及于2016年4月5日提交的韩国专利申请No.10-2016-0041767的优先权权益，将其公开内容通过引用结合于此。

Claims (19)

1.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
半导体基板；
导电区域，所述导电区域包括形成在所述半导体基板的一个表面上的第一导电区域和第二导电区域；
钝化膜，所述钝化膜被形成在所述导电区域上，所述钝化膜具有接触孔；
保护膜，所述保护膜在所述接触孔内被形成在所述导电区域上，所述保护膜被形成在所述接触孔的内侧表面的至少一部分和所述钝化膜二者中的至少一个上；以及
电极，所述电极通过所述接触孔被电连接至所述导电区域且使所述保护膜被插置在所述电极与所述导电区域之间，
其中，所述钝化膜包括设置在所述导电区域上的第一层和设置在所述第一层上的第二层，
其中，所述接触孔包括形成在所述第一层中的第一接触孔区域和形成在所述第二层中的第二接触孔区域，所述第二接触孔区域与所述第一接触孔区域连通，并且
其中，所述第一接触孔区域包括具有比所述第二接触孔区域更大的尺寸的区域，或者在所述第一接触孔区域的内侧表面与所述第二接触孔区域的内侧表面之间布置有台阶部分。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述保护膜被形成在整个所述接触孔的形成有所述电极的位置上且在所述电极与所述钝化膜之间。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述保护膜被形成在通过所述接触孔暴露出的所述导电区域上以及在所述钝化膜的所述内侧表面的至少一部分上，以便与所述导电区域和所述钝化膜相接触。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第二层包括与所述第一层的材料不同的材料。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一接触孔区域在所述第一接触孔区域的与所述第二层相邻的第一区域处具有比在所述第一接触孔区域的与所述导电区域相邻的第二区域处更大的尺寸。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述保护膜被形成为与所述钝化膜的侧表面相接触，并且
其中，所述电极被形成在所述保护膜上以便与所述导电区域间隔开。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一层具有比所述第二层的带隙更大的带隙。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述保护膜具有比所述第一层和所述第二层中的每一个的厚度更小的厚度。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一层包括氧化物或非晶半导体，
其中，所述第二层包括氮化物或碳化物，并且
其中，所述保护膜包括氧化物。
10.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
半导体基板；
导电区域，所述导电区域包括形成在所述半导体基板的一个表面上的第一导电区域和第二导电区域；
钝化膜，所述钝化膜被形成在所述导电区域上，所述钝化膜具有接触孔；
保护膜，所述保护膜在所述接触孔内被形成在所述导电区域上；以及
电极，所述电极通过所述接触孔被电连接至所述导电区域且使所述保护膜被插置在所述电极与所述导电区域之间，
其中，所述钝化膜包括设置在所述导电区域上的第一层和设置在所述第一层上的第二层，所述第二层包括与所述第一层的材料不同的材料，
其中，所述接触孔包括形成在所述第一层中的第一接触孔区域和形成在所述第二层中的第二接触孔区域，所述第二接触孔区域与所述第一接触孔区域连通，并且
其中，所述第一接触孔区域包括具有比所述第二接触孔区域更大的尺寸的区域，或者在所述第一接触孔区域的内侧表面与所述第二接触孔区域的内侧表面之间布置有台阶部分。
11.一种制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：
在半导体基板的一个表面上形成导电区域，所述导电区域包括第一导电区域和第二导电区域；
在所述导电区域上形成钝化膜，所述钝化膜具有接触孔；
在通过所述接触孔暴露出的所述导电区域上形成保护膜；以及
形成通过所述钝化膜的所述接触孔电连接至所述导电区域的电极，且使所述保护膜被插置在所述电极与所述导电区域之间，
其中，形成所述钝化膜的步骤包括：
在所述导电区域上形成第一层；
在所述第一层上形成第二层；
形成穿过所述第二层的第二接触孔区域；以及
经由与形成所述第二接触孔区域的方法不同的方法来形成穿过所述第一层的第一接触孔区域，以便形成包括所述第二接触孔区域和所述第一接触孔区域的所述接触孔，
其中，所述第一接触孔区域包括具有比所述第二接触孔区域更大的尺寸的区域，或者在所述第一接触孔区域的内侧表面与所述第二接触孔区域的内侧表面之间布置有台阶部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述第二层包括与所述第一层的材料不同的材料。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在形成所述第二接触孔区域的步骤中，经由激光刻蚀来形成所述第二接触孔区域且所述第一层保持不变。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在形成所述第一接触孔区域的步骤中，经由湿法刻蚀来形成所述第一接触孔区域。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一接触孔区域包括底切。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述保护膜经由化学氧化来形成。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，在形成所述保护膜的步骤中，所述保护膜至少被形成在所述接触孔内且在所述导电区域上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述保护膜还被形成在所述接触孔的内表面的至少一部分和所述钝化膜的外表面二者中的至少一个上。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，经由化学气相沉积在原位工艺中形成所述第一层和所述第二层，并且
其中，经由溅射或镀制来形成所述电极。
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Assignee: Hanhua thinksin Co.,Ltd.

Assignor: LG ELECTRONICS Inc.

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Denomination of invention: Solar cell and method of making the same

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