CN107002277A - 采用简化沉积工艺制造的太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了使用简化的沉积工艺制造太阳能电池的方法和所得的太阳能电池。在一个示例中，制造太阳能电池的方法涉及将模板基板装载到沉积室中，并且在不从所述沉积室移除所述模板基板的情况下执行沉积方法。所述沉积方法涉及在所述模板基板上形成第一硅层，所述第一硅层为第一导电类型。所述沉积方法还涉及在所述第一硅层上形成第二硅层，所述第二硅层为所述第一导电类型。所述沉积方法还涉及在所述第二硅层上方形成第三硅层，所述第三硅层为第二导电类型。所述沉积方法还涉及在所述第三硅层上形成固态掺杂层，所述固态掺杂层为所述第一导电类型。

Description

采用简化沉积工艺制造的太阳能电池
技术领域
本公开实施例属于可再生能源领域，并且具体地讲，涉及使用简化的沉积工艺制造太阳能电池的方法和所得的太阳能电池。
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半导体基板的表面附近形成p-n结，从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本体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区和n掺杂区，从而在掺杂区之间产生电压差。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至图6示出了根据本公开实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图，其中：
图1示出了要装载到沉积室中的模板基板；
图2示出了其上形成有第一硅层的图1的结构；
图3示出了其上形成有第二硅层的图2的结构；
图4示出了其上形成有薄氧化物层的图3的结构；
图5示出了其上形成有第三硅层的图4的结构；以及
图6示出了其上形成有固态掺杂层的图5的结构。
图7为根据本公开实施例的流程图，该流程图列出与图1至图6相对应的太阳能电池的制造方法中的操作。
图8至图10示出了根据本公开实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图，其中：
图8示出了在将掺杂剂从固态掺杂层推进到第三硅层的区域中之后图6的结构；
图9示出了在从模板基板移除作为用于太阳能电池的单个材料叠堆的第一硅层、第二硅层和第三硅层之后图8的结构；以及
图10示出了在形成金属化结构之后图9的结构。
图11为根据本公开实施例的流程图，该流程图列出与图8至图10相对应的太阳能电池的制造方法中的操作。
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“用作实例、例子或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施未必理解为相比其他实施是优选的或有利的。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。
本说明书包括提及“一个实施例”或“实施例”。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/或语境：
“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除其他结构或步骤。
“被配置为”。各个单元或部件可被描述或声明成“被配置为”执行一项或多项任务。在这样的语境下，“被配置为”用于通过指示该单元/部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，可以说是将单元/部件配置成即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时也可执行任务。详述某一单元/电路/部件“被配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援用35U.S.C.§112第六段。
“第一”、“第二”等。如本文所用的，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”-以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。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)，并且不一定是机械连接。
“阻止”-如本文所用，阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当组件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时，它可以完全防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、表现和/或效应。因此，当组件、元件或特征被称为阻止结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。
此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上方”和“下方”的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”的术语描述部件的部分在一致但任意的参照系内的取向和/或位置，通过参考描述所讨论部件的文字和相关的附图来清楚地了解所述取向和/或位置。这样的术语可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。
本文描述了使用简化的沉积工艺制造太阳能电池的方法和所得的太阳能电池。在下面的描述中，阐述了诸如具体的工艺流程操作的许多具体细节，以便提供对本公开实施例的透彻理解。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实施例。在其他情况中，没有详细地描述诸如平版印刷和图案化技术的熟知制造技术，以免不必要地使本公开实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的各个实施例是例证性展示并且未必按比例绘制。
本文公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施例中，制造太阳能电池的方法涉及将模板基板装载到沉积室中，并且在不从沉积室移除模板基板的情况下，执行沉积方法。该沉积方法涉及在模板基板上形成第一硅层，该第一硅层为第一导电类型。该沉积方法还涉及在第一硅层上形成第二硅层，该第二硅层为第一导电类型。该沉积方法还涉及在第二硅层上方形成第三硅层，该第三硅层为第二导电类型。该沉积方法还涉及在第三硅层上形成固态掺杂层，该固态掺杂层为第一导电类型。
在另一个实施例中，一种制造太阳能电池的方法涉及在大约400至800摄氏度范围内的室温度下将多孔硅基板装载到沉积室中，并且在不从沉积室移除多孔硅基板的情况下执行沉积方法。该沉积方法涉及在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下，在多孔硅基板上形成第一N型单晶硅层，该第一N型单晶硅层具有大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的磷浓度并且具有大约0.1至10微米范围内的厚度。该沉积方法还涉及在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下，在第一N型单晶硅层上形成第二N型单晶硅层，该第二N型单晶硅层具有大约1E14至1E17个原子/cm3范围内的磷浓度并且具有大约10至100微米范围内的厚度。该沉积方法还涉及在第二N型单晶硅层上形成薄氧化物层。该沉积方法还涉及在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下，在薄氧化物层上形成P型单晶硅层，该P型单晶硅层具有大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的硼浓度并且具有大约0.1至1微米范围内的厚度。沉积方法还涉及在大约400至800摄氏度范围内的温度下，在P型单晶硅层上形成磷硅酸盐玻璃(PSG)层。该沉积方法还涉及继形成磷硅酸盐玻璃层之后，从沉积室移除多孔硅基板，并且随后执行一种方法，该方法涉及将磷掺杂剂从磷硅酸盐玻璃层推进到P型单晶硅层的区域中。此随后执行的方法还涉及从多孔硅基板移除作为用于太阳能电池的单个材料叠堆的第一N型单晶硅层、第二N型单晶硅层和P型单晶硅层。此随后执行的方法还涉及在P型单晶硅层上方形成金属化结构。
本文还公开了太阳能电池。在一个实施例中，太阳能电池包括具有光接收表面和背表面的基板。薄电介质层被设置在基板的背表面上。第一单晶硅发射极区被设置在薄电介质层的第一部分上并被掺杂第一导电类型的杂质。第二单晶硅发射极区被设置在薄电介质层的第二部分上，靠近被设置在薄电介质层的第一部分上的第一单晶硅发射极区。第二单晶硅发射极区被掺杂相反的第二导电类型的杂质。P/N结位于第一单晶硅发射极区和第二单晶硅发射极区之间。
本文所述的实施例涉及通过原位掺杂和激光掺杂工艺操作处理的多晶硅(Poly-Si)或单晶硅发射极的简化制造。在特定示例中，实施例涉及用于在薄外延(epi)硅(Si)层上实现无沟槽硅发射极的简化工艺。可以植入一个或多个实施例以节省涉及在薄外延硅结构上实现晶体硅发射极区的薄外延硅方法的成本。
为了提供上下文，虽然薄外延硅可以节省Si成本以获得低成本电池，但仍然需要高效率以便使此类电池跻身于高效率优质太阳能电池市场。实现用于此类太阳能电池的晶体硅发射极区可以由于其优异的钝化质量和相关电触点的有利特性而提高效率。然而，相对长(持续时间)的工艺操作可能使制造工艺的实现需要高成本。因此，本文所述的实施例可以涉及合并进行在外延沉积室的原位掺杂和后续的激光掺杂技术，以简化工艺操作并提供用于在epi Si上实现晶体硅发射极区的方法。
在示例性实施例中，如下文更详细地描述，太阳能电池制造方案涉及在多孔化模板上形成太阳能电池层。例如，可以在外延(epi)沉积室中的单程(pass)中形成五个层：(1)原位掺杂(例如，N型)前表面层，(2)轻掺杂(例如，N型)或本征Si“本体”层，(3)隧氧化物层(可通过热生长、沉积或其组合形成)，(4)轻掺杂(例如，P型)多晶Si或单晶Si层，以及(5)诸如磷硅酸盐玻璃(PSG)层的磷掺杂氧化物层。然后，可以从外延室移除模板，接着，可以通过将磷从磷硅酸盐玻璃层推进到发射极层来施加激光掺杂，以在某些区域中反向掺杂轻掺杂的P型发射极(多晶或单晶)层。在一个这样的实施例中，容易实现反向掺杂，因为P型发射极层被非常轻地掺杂。作为最终结果，可以制造出其中N型区域被磷重掺杂的无沟槽架构。在这种架构中，在一个实施例中，发射极推动效应或共扩散风险非常低，因为隧道氧化物抑制了该层下面的掺杂剂扩散。以上两种操作有效地完成了发射极制造。还可以实现后续的金属化和前表面工艺来完成太阳能电池制造工艺。可以实现本文所述的方法以提供高效率、低成本的薄Si太阳能电池。
在示例性工艺流程中，图1至图6示出了根据本公开实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图。图7为根据本公开实施例的流程图700，该流程图列出与图1至图6相对应的太阳能电池的制造方法中的操作。
参见流程图700的操作702和对应的图1，制造太阳能电池的方法涉及将模板基板100装载到沉积室中。在一个实施例中，在不从沉积室移除模板基板100的情况下，执行下文所述的完整沉积方法。在其他实施例中，在不从沉积室移除模板基板100的情况下，执行下文所述的沉积方法的至少一部分。
在一个实施例中，在大约400至800摄氏度范围内的室温度下，将模板基板100装载到沉积室中。在一个这样的实施例中，沉积室是诸如具有例如用于在该室内进行加热的红外(IR)灯的化学气相沉积(CVD)反应室的外延沉积室。在一个实施例中，模板基板100是多孔硅基板(例如，其可以具有通过退火工艺密封的表面，以仅仅使基板的内部部分多孔)。在一个这样的实施例中，在多孔硅层的顶表面上进行外延沉积之前，通过在该室中在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下进行预备退火来闭合多孔硅层的顶表面。在一个实施例中，在不从沉积室移除多孔硅基板的情况下，将下文所述的层以单程方式沉积在室中。
现在参见流程图700的操作704和对应的图2，制造太阳能电池的方法涉及在模板基板100上形成第一硅层102。在一个实施例中，第一硅层102为第一导电类型。
在一个实施例中，通过在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下沉积硅来形成第一硅层102。在一个这样的实施例中，第一硅层102被形成为具有大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的磷浓度的N型单晶硅层。在一个实施例中，第一硅层102被形成为具有大约0.1至10微米范围内的厚度的N型单晶硅层。在特定实施例中，使用硅烷(SiH4)、氮气(N2)和磷化氢(PH3)的组合作为工艺气体来形成第一硅层102。
现在参见流程图700的操作706和对应的图3，制造太阳能电池的方法涉及在第一硅层102上形成第二硅层104。在一个实施例中，第二硅层104为第一导电类型。
在一个实施例中，通过在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下沉积硅来形成第二硅层104。在一个这样的实施例中，第二硅层104被形成为具有大约在1E14至1E17个原子/cm3范围内的磷浓度的N型单晶硅层。在一个实施例中，第二硅层104被形成为具有大约10至100微米范围内的厚度的N型单晶硅层。在特定实施例中，使用硅烷(SiH4)、氮气(N2)和磷化氢(PH3)的组合作为工艺气体来形成第二硅层104。
现在参见流程图700的操作708和对应的图4，制造太阳能电池的方法涉及在第二硅层104上形成薄氧化物层106。
在一个实施例中，通过沉积薄氧化物层或热生长薄氧化物层或热生长和沉积的组合来在第二硅层104上形成薄氧化物层106。在一个实施例中，使用硅烷(SiH4)和氧气(O2)的组合作为工艺气体来沉积薄氧化物层106中的至少一些。
现在参见流程图700的操作710和对应的图5，制造太阳能电池的方法涉及在第二硅层104上方形成第三硅层108。在一个实施例中，第三硅层108为不同的第二导电类型。在一个实施例中，在形成了薄氧化物层106的情况下，在薄氧化物层106上形成第三硅层，如图5中描绘的。
在一个实施例中，通过在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下沉积硅来形成第三硅层108。在一个这样的实施例中，第三硅层108被形成为具有在大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的硼浓度的P型多晶硅或单晶硅层。在一个实施例中，第三硅层108被形成为具有在大约0.1至1微米范围内的厚度的P型多晶硅或单晶硅层。在特定实施例中，使用硅烷(SiH4)、氮气(N2)和硼源(例如，BH3、B2H6或BBr3中的一种或多种)的组合作为工艺气体来形成第一硅层102。
在另一个实施例中，形成低温P型多晶硅层作为第三硅层108。例如，在大约400至800摄氏度范围内的温度下，在诸如氧化硅层的薄氧化物层106上形成P型多晶层。
在另一个实施例中，在适于允许单晶生长的薄电介质层(作为层108的示例)上形成P型单晶硅层作为第三硅层108。在示例性实施例中，在薄氧化钆层上形成P型单晶硅层作为第三硅层108。
现在参见流程图700的操作712和对应的图6，制造太阳能电池的方法涉及在第三硅层108上形成固态掺杂层110。在一个实施例中，固态掺杂层110为第一导电类型。
在一个实施例中，通过在大约400至1000摄氏度范围内的温度下沉积来形成固态掺杂层110。在一个这样的实施例中，初始地，在大约400至800摄氏度范围内的室温度下，将模板基板100装载到沉积室中。然后，在1000至1300摄氏度范围内的温度下形成上述硅层。随后，允许该室中的温度下降，并且通过在大约400至800摄氏度范围内的初始室温度或附近进行沉积来形成固态掺杂层110。在特定实施例中，为了应对制造生产率，沉积固态掺杂层110的温度处于或接近将后续模板基板引入室中所需的温度。
在一个实施例中，固态掺杂层110是磷硅酸盐玻璃(PSG)层。在一个这样的实施例中，磷硅酸盐玻璃层由作为工艺气体的硅烷(SiH4)、氧气(O2)和磷化氢(PH3)的组合形成，或者由硅烷(SiH4)和P2O5的组合形成。在一个实施例中，通过在比其他沉积温度相对较低的温度下沉积固态掺杂层110，可以阻止掺杂剂从固态掺杂层110被推进到第三硅层108中，直到在沉积室外部执行后续加工/图案化操作。
现在参见流程图700的操作714，制造太阳能电池的方法涉及继在第三硅层108上形成固态掺杂层110之后，从沉积室移除模板基板100。
在一个实施例中，继形成固态掺杂层110之后，立即(例如，在不进行其他沉积工艺的情况下)从沉积室移除模板基板100。如以上提及的，在一个实施例中，该方法允许在沉积了固态掺杂层110之后不需要大幅改变温度的情况下引入新基板。
一旦从沉积室移除了具有上述层的模板基板，就可以执行进一步处理。在示例性的进一步工艺流程中，图8至图10示出了根据本公开实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图。图11为根据本公开实施例的流程图1100，该流程图列出与图8至图10相对应的太阳能电池的制造方法中的操作。
参见流程图1100的操作1102和对应的图8，制造太阳能电池的方法涉及继从沉积室移除模板基板100之后，将掺杂剂从固态掺杂层110推进到第三硅层108的区域112中，保留第三硅层108的剩余区域114。
在一个实施例中，以适合于P型和N型指接触图案化的图案推进掺杂剂。也就是说，只有需要N型发射极区的位置(例如，在从磷硅酸盐玻璃层推进磷掺杂剂的情况下)的掺杂剂被推进。在一个实施例中，使用直接写激光照射116对磷硅酸盐玻璃层的一些部分执行推进，如图8中描绘的。在其他实施例中，对磷硅酸盐玻璃层执行掩模和蚀刻工艺。在任一种情况下，可以在磷硅酸盐玻璃层存在时或者被移除之后执行后续退火。
根据本公开实施例，不管如何执行，掺杂剂的推进将使区域112转换为N型区域。为了将这些区域例如从P型转换为N型，相对于在区域112中的总掺杂剂浓度，随后掺入的N型掺杂剂可能必须超过目前P型掺杂剂至少一个数量级。在一个实施例中，区域112的电转换导致在层108内的相邻区域112和114之间形成P/N结。在特定实施例中，对区域112进行注入，以提供含硼硅层108的磷注入区域，其中，磷注入区域112的磷杂质的浓度比区域108中的硼杂质的浓度高出至少10倍(即，至少一个数量级)，因此，比未注入磷区域114中的硼杂质的浓度高出至少一个数量级。在一个实施例中，反向掺杂区域在掺杂浓度上至少高出一个数量级，以便充分超过(反向掺杂)最初被包含的掺杂剂，从而主导掺杂特性。然而，在该实施例中，反向掺杂区域在掺杂浓度上只是高出约两个或三个数量级，使得反向掺杂区域与非反向掺杂区域的电导率差异不影响太阳能电池的最终性能和效率。要理解，实际上，例如通过分散或缺陷掺杂，P型区域114可能会发生一些残余掺杂。然而，任何此类残余掺杂不足以反向掺杂最终剩下的P型区域114。
参见流程图1100的操作1104和对应的图9，制造太阳能电池的方法涉及从模板基板100移除作为用于太阳能电池的单个材料叠堆的第一硅层102、第二硅层104、薄氧化物层(如果存在)和第三硅层108。
因此，在一个实施例中，从多孔硅基板移除作为用于太阳能电池的单个材料叠堆的第一N型单晶硅层、第二N型单晶硅层和P型单晶硅层。在一个实施例中，固态掺杂层110在移除期间被保留，如图9中描绘的。然而，在其他实施例中，在从模板基板100移除材料叠堆之前，移除固态掺杂层110。
参见流程图1100的操作1106和对应的图10，制造太阳能电池的方法涉及在第三硅层108上方形成金属化结构117。虽然以示例性顺序描绘，但是要理解，根据可以由制造设施中的具体设置限定的最有效的制造工艺，操作1102、1104和1106可以按替代顺序执行。还要理解，固态掺杂层可以在掺杂剂推进之后一起被移除，或者可以保持完好或部分保留作为最终太阳能电池架构中的人工痕迹。
参见图10，在一个实施例中，通过将绝缘层118图案化并在其中形成导电触点120来形成金属化结构。导电触点120电连接到第三硅层108的区域112和114，即，电连接到太阳能电池的晶体硅发射极区。在一个实施例中，导电触点结构120通过以下方式制造：首先沉积和图案化绝缘层118，使其具有开口，并且随后在开口中形成一个或多个导电层。在一个这样的实施例中，通过激光烧蚀形成开口。在一个实施例中，导电触点结构120包含金属并通过沉积、光刻和蚀刻方法形成，或者作为另外一种选择通过印刷工艺或电镀工艺形成，或者作为另外一种选择通过箔粘合工艺形成。
再次参见图10，移除用于太阳能电池的单个材料叠堆涉及提供第一N型单晶硅层102作为太阳能电池的光接收表面122。在一个这样的实施例中，太阳能电池的光接收表面122被纹理化，以提供最终制造出的太阳能电池的纹理化表面124。在一个这样的实施例中，采用了基于氢氧化物的湿蚀刻剂来将N型单晶硅层102纹理化。要理解，将光接收表面纹理化的时间安排可以变化。在一个实施例中，纹理化表面可为具有规则或不规则形状表面的表面，该表面用于散射入射光，从而减少从太阳能电池的光接收表面反射离开的光量。
再次参见图10，另外的实施例可包括在光接收表面122上形成诸如氮化硅层、硅层、氧化硅层或氮氧化硅层的钝化和/或抗反射涂层(ARC)层(一齐被示出为层126)。要理解，形成钝化和/或ARC层的时间安排可以变化。
本文所述的一个或多个实施例涉及具有在太阳能电池基板上方形成的发射极区的太阳能电池，更具体地讲，涉及具有发射极区无沟槽布置的此类太阳能电池。作为参考，最先进的太阳能电池在背接触式太阳能电池背表面上的多晶硅层里形成有发射极区，这种太阳能电池常常具有将N型发射极区和P型发射极区分离的间隙。此外，该间隙常常被延伸以形成延伸进入下面的基板中的沟槽。因此，此类太阳能电池可被称为沟槽接触式太阳能电池。相比之下，本文所述的一个或多个实施例涉及以简化的沉积方法提供无沟槽布置的太阳能电池工艺流程。在一个实施例中，在多晶硅层中提供无沟槽布置。在另一个实施例中，在单晶硅层中提供无沟槽布置，在下文描述这种布置的示例性太阳能电池。
再次参见图10，在一个实施例中，太阳能电池包括具有光接收表面(层102的暴露表面)和背表面的基板(层102加上层104)。薄电介质层106被设置在基板的背表面上。第一单晶硅发射极区112被设置在薄电介质层106的第一部分上并被掺杂第一导电类型的杂质，例如，N型杂质。第二单晶硅发射极区114被设置在薄电介质层106的第二部分上，靠近被设置在薄电介质层106的第一部分上的第一单晶硅发射极区112。第二单晶硅发射极区114被掺杂相反的第二导电类型的杂质，例如，P型杂质。在一个实施例中，在第一单晶硅发射极区112和第二单晶硅发射极区114之间存在P/N结。
在一个这样的实施例中，第一单晶硅发射极区112还包括第二导电类型的杂质，例如，区域112既包括N型杂质又包括P型杂质。在一个特定的此类实施例中，第一单晶硅发射极区112中的第一导电类型的杂质的总浓度比第二单晶硅发射极区114中以及第一单晶硅发射极区112中的第二导电类型的杂质的总浓度高出大约一个数量级。在一个实施例中，太阳能电池还包括电连接到第一单晶硅发射极区112的第一导电触点结构120以及电连接到第二单晶硅发射极区114的第二导电触点结构120。
总之，虽然上文具体描述了某些材料，但对于仍然在本公开实施例的精神和范围内的其他此类实施例，一些材料可容易被其他材料取代。例如，在一个实施例中，可以形成不同的材料层以最终提供太阳能电池基板。在一个这样的实施例中，形成III-V族材料层以最终提供太阳能电池基板，而不是形成最终用作太阳能电池基板的N型硅层。
此外，要理解，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分别相反的导电类型，例如，P+型和N+型掺杂。另外，虽然主要提及背接触太阳能电池布置，但要理解，本文所述的方法也可应用于前接触式太阳能电池。在其他实施例中，可实施上述的所谓无沟槽工艺来最终制造出沟槽接触式太阳能电池。例如，可先实施诸如上述的工艺流程，随后可在射极区之间形成沟槽。
因此，已经公开了使用简化的沉积工艺制造太阳能电池的方法和所得的太阳能电池。
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旨在为例证性的而非限制性的，除非另有说明。以上描述旨在涵盖对于得益于本公开的本领域的技术人员将显而易见的那些替代形式、修改形式和等效形式。
本公开的范围包括本文所(明示或暗示)公开的任何特征或特征组合，或其任何概括，不管其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(或要求其优先权的申请)的审查过程期间针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，从属权利要求中的特征可与独立权利要求的特征相组合，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，而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。
在一个实施例中，制造太阳能电池的方法包括将模板基板装载到沉积室中，并且在不从沉积室移除模板基板的情况下，执行沉积方法。该沉积方法包括在模板基板上形成第一硅层，该第一硅层为第一导电类型，在第一硅层上形成第二硅层，该第二硅层为第一导电类型，在第二硅层上方形成第三硅层，该第三硅层为第二导电类型，以及在第三硅层上形成固态掺杂层，该固态掺杂层为第一导电类型。
在一个实施例中，形成第一硅层、形成第二硅层和形成第三硅层包括在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下沉积硅，并且形成固态掺杂层包括在大约400至1000摄氏度范围内的温度下沉积。
在一个实施例中，将模板基板装载到沉积室中包括在大约400至800摄氏度范围内的室温度下装载到所述沉积室中，并且形成固态掺杂层包括在大约400至800摄氏度范围内的室温度下沉积，并且该方法还包括，继在第三硅层上形成固态掺杂层之后，立即从沉积室移除模板基板。
在一个实施例中，在第二硅层上方形成第三硅层包括将第三硅层形成为第二硅层上的单晶硅层。
在一个实施例中，形成第一硅层包括形成具有大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的磷浓度的N型单晶硅层，形成第二硅层包括形成具有在大约1E14至1E17个原子/cm3范围内的磷浓度的N型单晶硅层，并且形成第三硅层包括形成具有在大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的硼浓度的P型单晶硅层。
在一个实施例中，形成第一硅层包括形成具有大约0.1至10微米范围内的厚度的N型单晶硅层，形成第二硅层包括形成具有大约在10至100微米范围内的厚度的N型单晶硅层，并且形成第三硅层包括形成具有大约0.1至1微米范围内的厚度的P型单晶硅层。
在一个实施例中，该沉积方法还包括在第二硅层上形成薄氧化物层，其中，在第二硅层上方形成第三硅层包括将第三硅层形成为薄氧化物层上的单晶硅层。
在一个实施例中，在第二硅层上形成薄氧化物层包括沉积薄氧化物层或热生长薄氧化物层。
在一个实施例中，该方法还包括，继在第三硅层上形成固态掺杂层之后，从沉积室移除模板基板，并且继从沉积室移除模板基板之后，将掺杂剂从固态掺杂层推进到第三硅层的区域中。
在一个实施例中，该方法还包括，继在第三硅层上形成固态掺杂层之后，从沉积室移除模板基板，并且在从沉积室移除模板基板之后，从模板基板移除作为用于太阳能电池的单个材料叠堆的第一硅层、第二硅层和第三硅层。
在一个实施例中，该方法还包括，继在第三硅层上形成固态掺杂层之后，从沉积室移除模板基板，并且继从沉积室移除模板基板之后，在第三硅层上方形成金属化结构。
在一个实施例中，该沉积方法还包括在第二硅层上形成薄氧化物层，在第二硅层上方形成第三硅层包括将第三硅层形成为薄氧化物层上的多晶硅层，形成第一硅层和形成第二硅层包括在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下沉积硅，形成第三硅层包括在大约400至800摄氏度范围内的温度下沉积硅，并且形成固态掺杂层包括在大约400至1000摄氏度范围内的温度下沉积。
在一个实施例中，一种制造太阳能电池的方法包括在大约400至800摄氏度范围内的室温度下将多孔硅基板装载到沉积室中，并且在不从沉积室移除多孔硅基板的情况下执行沉积方法。该沉积方法包括在大约在1000至1300摄氏度范围内的温度下，在多孔硅基板上形成第一N型单晶硅层，该第一N型单晶硅层具有大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的磷浓度并且具有大约0.1至10微米范围内的厚度；在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下，在第一N型单晶硅层上形成第二N型单晶硅层，该第二N型单晶硅层具有大约1E14至1E17个原子/cm3范围内的磷浓度并且具有大约10至100微米范围内的厚度；在第二N型单晶硅层上形成薄氧化物层；在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下，在薄氧化物层上形成P型单晶硅层，该P型单晶硅层具有在大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的硼浓度并且具有在大约0.1至1微米范围内的厚度；在大约400至800摄氏度范围内的温度下，在P型单晶硅层上形成磷硅酸盐玻璃(PSG)层；以及继形成磷硅酸盐玻璃层之后，从沉积室移除多孔硅基板，并且随后执行一种方法。该方法包括：将磷掺杂剂从磷硅酸盐玻璃层推进到P型单晶硅层的区域中；从多孔硅基板移除作为用于太阳能电池的单个材料叠堆的第一N型单晶硅层、第二N型单晶硅层和P型单晶硅层；以及在P型单晶硅层上方形成金属化结构。
在一个实施例中，将磷掺杂剂从磷硅酸盐玻璃层推进到P型单晶硅层的区域中包括用激光照射磷硅酸盐玻璃层的部分。
在一个实施例中，移除用于太阳能电池的单个材料叠堆包括提供第一N型单晶硅层作为太阳能电池的光接收表面，该方法还包括将太阳能电池的光接收表面纹理化。
在一个实施例中，太阳能电池包括：基板，其具有光接收表面和背表面；薄电介质层，其被设置在基板的背表面上；第一单晶硅发射极区，其被设置在薄电介质层的第一部分上并且被掺杂第一导电类型的杂质；第二单晶硅发射极区，其被设置在薄电介质层的第二部分上，靠近被设置在薄电介质层的第一部分上的第一单晶硅发射极区，第二单晶硅发射极区被掺杂相反的第二导电类型的杂质；以及第一单晶硅发射极区和第二单晶硅发射极区之间的P/N结。
在一个实施例中，第一单晶硅发射极区还包括第二导电类型的杂质。
在一个实施例中，第一单晶硅发射极区中的第一导电类型的杂质的总浓度比第二单晶硅发射极区中以及第一单晶硅发射极区中的第二导电类型的杂质的总浓度高出约一个数量级。
在一个实施例中，太阳能电池还包括电连接到第一单晶硅发射极区的第一导电触点结构以及电连接到第二单晶硅发射极区的第二导电触点结构。

Claims (20)

1.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：
将模板基板装载到沉积室中，并且在不从所述沉积室移除所述模板基板的情况下执行沉积方法，所述沉积方法包括：
在所述模板基板上形成第一硅层，所述第一硅层为第一导电类型；
在所述第一硅层上形成第二硅层，所述第二硅层为所述第一导电类型；
在所述第二硅层上方形成第三硅层，所述第三硅层为第二导电类型；以及
在所述第三硅层上形成固态掺杂层，所述固态掺杂层为所述第一导电类型。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一硅层、形成所述第二硅层和形成所述第三硅层包括在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下沉积硅，并且其中，形成所述固态掺杂层包括在大约400至1000摄氏度范围内的温度下沉积。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述模板基板装载到所述沉积室中包括在大约400至800摄氏度范围内的室温度下装载到所述沉积室中，并且其中，形成所述固态掺杂层包括在大约400至800摄氏度范围内的所述室温度下沉积，所述方法还包括：
继在所述第三硅层上形成所述固态掺杂层之后，立即从所述沉积室移除所述模板基板。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二硅层上方形成所述第三硅层包括将所述第三硅层形成为所述第二硅层上的单晶硅层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一硅层包括形成具有在大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的磷浓度的N型单晶硅层，其中，形成所述第二硅层包括形成具有大约在1E14至1E17个原子/cm3范围内的磷浓度的N型单晶硅层，并且其中，形成所述第三硅层包括形成具有在大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的硼浓度的P型单晶硅层。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一硅层包括形成具有在大约0.1至10微米范围内的厚度的N型单晶硅层，其中，形成所述第二硅层包括形成具有在大约10至100微米范围内的厚度的N型单晶硅层，并且其中，形成所述第三硅层包括形成具有在大约0.1至1微米范围内的厚度的P型单晶硅层。
7.根据权利要求1所述的方法，所述沉积方法还包括：
在所述第二硅层上形成薄氧化物层，其中，在所述第二硅层上方形成所述第三硅层包括将所述第三硅层形成为所述薄氧化物层上的单晶硅层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述第二硅层上形成所述薄氧化物层包括沉积所述薄氧化物层或热生长所述薄氧化物层。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
继在所述第三硅层上形成所述固态掺杂层之后，从所述沉积室移除所述模板基板；以及
继在从所述沉积室移除所述模板基板之后，将掺杂剂从所述固态掺杂层推进到所述第三硅层的区域中。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
继在所述第三硅层上形成所述固态掺杂层之后，从所述沉积室移除所述模板基板；以及
继从所述沉积室移除所述模板基板之后，从所述模板基板移除作为用于太阳能电池的单个材料叠堆的所述第一硅层、所述第二硅层和所述第三硅层。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：
继在所述第三硅层上形成所述固态掺杂层之后，从所述沉积室移除所述模板基板；以及
继从所述沉积室移除所述模板基板之后，在所述第三硅层上方形成金属化结构。
12.根据权利要求1所述的方法，所述沉积方法还包括：
在所述第二硅层上形成薄氧化物层，其中，在所述第二硅层上方形成所述第三硅层包括将所述第三硅层形成为所述薄氧化物层上的多晶硅层，其中，形成所述第一硅层和形成所述第二硅层包括在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下沉积硅，其中，形成所述第三硅层包括在大约400至800摄氏度范围内的温度下沉积硅，并且其中，形成所述固态掺杂层包括在大约400至1000摄氏度范围内的温度下沉积。
13.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：
在大约400至800摄氏度范围内的室温度下将多孔硅基板装载到沉积室中，并且在不从所述沉积室移除所述多孔硅基板的情况下执行沉积方法，所述沉积方法包括：
在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下，在所述多孔硅基板上形成第一N型单晶硅层，所述第一N型单晶硅层具有在大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的磷浓度并且具有大约在0.1至10微米范围内的厚度；
在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下，在所述第一N型单晶硅层上形成第二N型单晶硅层，所述第二N型单晶硅层具有在大约1E14至1E17个原子/cm3范围内的磷浓度并且具有在大约10至100微米范围内的厚度；
在所述第二N型单晶硅层上形成薄氧化物层；
在大约1000至1300摄氏度范围内的温度下，在所述薄氧化物层上形成P型单晶硅层，所述P型单晶硅层具有在大约1E18至1E20个原子/cm3范围内的硼浓度并且具有大约0.1至1微米范围内的厚度；
在大约400至800摄氏度范围内的温度下，在所述P型单晶硅层上形成磷硅酸盐玻璃(PSG)层；以及
继形成所述磷硅酸盐玻璃层之后，从所述沉积室移除所述多孔硅基板，并且随后执行包括以下步骤的方法：
将磷掺杂剂从所述磷硅酸盐玻璃层推进到所述P型单晶硅层的区域中；
从所述多孔硅基板移除作为用于太阳能电池的单个材料叠堆的所述第一N型单晶硅层、所述第二N型单晶硅层和所述P型单晶硅层；以及
在所述P型单晶硅层上方形成金属化结构。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将磷掺杂剂从所述磷硅酸盐玻璃层推进到所述P型单晶硅层的区域中包括用激光照射所述磷硅酸盐玻璃层的部分。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，移除用于所述太阳能电池的所述单个材料叠堆包括提供所述第一N型单晶硅层作为所述太阳能电池的光接收表面，所述方法还包括：
将所述太阳能电池的所述光接收表面纹理化。
16.一种根据权利要求13所述的方法制造的太阳能电池。
17.一种太阳能电池，包括：
基板，所述基板具有光接收表面和背表面；
薄电介质层，所述薄电介质层被设置在所述基板的所述背表面上；
第一单晶硅发射极区，所述第一单晶硅发射极区被设置在所述薄电介质层的第一部分上并被掺杂第一导电类型的杂质；
第二单晶硅发射极区，所述第二单晶硅发射极区被设置在所述薄电介质层的第二部分上，靠近被设置在所述薄电介质层的所述第一部分上的所述第一单晶硅发射极区，所述第二单晶硅发射极区被掺杂相反的第二导电类型的杂质；以及
所述第一单晶硅发射极区和所述第二单晶硅发射极区之间的P/N结。
18.根据权利要求17所述的太阳能电池，其中，所述第一单晶硅发射极区还包含所述第二导电类型的杂质。
19.根据权利要求18所述的太阳能电池，其中，所述第一单晶硅发射极区中的所述第一导电类型的杂质的总浓度比所述第二单晶硅发射极区中以及所述第一单晶硅发射极区中的所述第二导电类型的杂质的总浓度高出大约一个数量级。
20.根据权利要求17所述的太阳能电池，还包括：
电连接至所述第一单晶硅发射极区的第一导电触点结构；以及
电连接至所述第二单晶硅发射极区的第二导电触点结构。
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