TW201251082A - Metallic contacts for photovoltaic devices and low temperature fabrication processes thereof - Google Patents

Description

201251082 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之實施例大致與光伏元件相關，例如太陽能電 池’以及用於製造該光伏元件的方法。 【先前技術】 由於化石燃料正在以日益增長的速度枯竭，尋找替代能 源的需求正變得越來越明顯。來自風能，太陽，流水的能 源提供可再生、對環境友善的替代能源（如煤，石油和天然 氣等的替代能源）»因太陽能在地球上幾乎任何地方都可取 得，故太陽能可能有一天會成為一個可行的選擇。 要利用I自太it的能I，太陽能電池的接面吸收光子以 產生電子•電洞對，電子-電洞對會被接面的内部電場分離 以產生電壓’ &而將光能轉換為電能。可藉由將太陽能電 ’且可藉由將太陽能電池並

池串聯連接增加經產生的電壓 聯 池 源轉換成交流電源。

’通常將金屬接點以氣相沈 201251082 積處理方式配置’且通常在熱退火處理期間將金屬接點加 熱至超過300°C的溫度。這些高溫處理通常因過度耗時與 耗能而昂貴。此外’高溫處理通常會損害被包含在光伏元 件内的敏感性材料。 因此’相較於傳統太陽能電池，光伏元件需要增進效率 且具有經減少的成本與用於製造此經增進效率之光伏元件 的方法》 【發明内容】 本發明的實施例一般而言與光電半導體元件相關，例如 光伏元件，且更精確而言，與光伏元件上的金屬接點相關， 例如光伏電池，且與用於形成此金屬接點的製造處理相關。 在一個實施例中’將金屬接點配置於光伏元件上，例如 可提供光伏電池，光伏電池包含鈀鍺合金層，鈀鍺合金層 配置於光伏電池的吸收材料層上，且金屬覆蓋層配置於鈀 鍺合金層上。例如，覆蓋層可包含附著層，附著層配置於 鈀鍺合金層上，且導電層配置於附著層上。在一些實施例 令’纪錯合金層厚度可落於從約100埃至約1，〇〇〇埃的厚 度範圍内’例如從約300埃至約600埃。附著層之厚度落 於至少約20埃之厚度範圍内。導電層之厚度至少為約1，000 埃。 在其他的實施例中，提供用於在光伏元件上形成金屬接 201251082 點的方法’該方法包含將鈀層沈積在光伏電池的吸收材料 層上’將鍺層沈積在鈀層上，將金屬覆蓋層沈積在鍺層上， 以及在退火期間將光伏電池加熱至從約2〇〇c至約275°C的 溫度範圍内。例如，沈積覆蓋層可包含在鍺層上沈積附著 層，且在附著層上沈積導電層。鈀層與鍺層形成鈀鍺合金， 把錯合金配置於介於該吸收材料層與該附著層之間β在一 些範例中’可將光伏電池加熱至落於從約2〇〇c至約1 75〇c 之溫度範圍内之一溫度，且持續加熱一段時間，該段時間 落於從約5刀鐘至約6 0分鐘之時間範圍内，例如從約1 〇 〇 〇匸 至約150°C，或可將光伏電池加熱至落於從約15〇。匚至約 275 C之溫度範圍内之一溫度，且在退火期間持續加熱一 段時間，該段時間至少為約〇 5分鐘。 鈀層之厚度落於從約50埃至約3〇〇埃，且可在沈積處 理期間在-溫度下沈積鈀層，該溫度落於從約20。。至約 2〇〇°c的溫度範圍内。鍺層之厚度落於從約1〇〇埃至約 ι，〇〇〇埃，且可在沈積處理期間在一溫度下沈積鍺層該溫 度落於從約2〇°c至約赠的溫度範圍内。在-些實施例 中’附著層包含鈦或鈦合金且具有—厚度，該厚度至少為 約20埃。在其他範例中，導f層包含黃金或黃金合金且具 有-厚度’該厚度至少為約【，㈣埃。在其他態樣中，光 伏電池的吸枚材料層包含“石申化鎵材料，而可將金屬接 點配置於光伏電池的背面。 201251082 【實施方式】 本發明諸實施例-般而言與光伏元件與處理過程相 關，更精確而言，與配置於光伏電池、形成於光伏電池上 的金屬接點，以及用於形成光伏電池與金屬接點的製造過 程相關。-些製造過程包含以蟲晶方式生成钟化録材料的 薄膜，更進—步藉由以剝離處理法來處理料化録材料。 在此所述金屬接點的實施例包含_合金⑽錯合金 在退火處理期間於低溫下所形成。在—些實施例中，可將 光伏電池加熱至—溫度，該溫度落在從約㈣至約奶。〔 之溫度範圍内，例如，可在熱退火處理期間將光伏電池加 熱至一溫度且/或加熱持續一段時間，該溫度落在從約取 至約1WC之溫度範圍内’該段時間落在從約5分鐘至約 60分鐘的時間範圍内，例如，…。。C下持續約3。分 鐘。在其他實施例中，可在退火處理期間將光伏電池加妖 至一溫度持續—段時間，該溫度落在從約15G^ 275〇c 之溫度範圍内，該段時㈣至少約Q5分鐘，例如， 250°C下持續約i分鐘。 ”適合與金屬接點一併使用的光伏電池的_些實施例將 描这於在此所述之實施例中。光伏電池可包含石申化錄基電 池’該神化鎵基電池包含配置於Μ薄臈堆疊上的 膜堆疊’使得該η型薄膜堆疊正對電池正面，而Ρ型薄膜 堆疊位在電池背面。在-個實施財，該光伏電池為雙面 201251082 光伏電池，且具有一 η型金屬接點，該η型金屬接點配置 於該電池的正面，而一 Ρ型金屬接點配置於該電池的背 •面。在其他的實施例中，該光伏電池為一單面光伏電池， ‘且具有配置於電池背面的η型金屬接點與Ρ型金屬接點。 本發明一些實施例提供一種以磊晶方式在超過5微米/ 小時的高生長率下生長III-V族材料的處理過程，例如約 10微米/小時或更高的生長率、約20微米/小時或更高的生 長率、約3 0微米/小時或更高的生長率’例如約6 〇微米/ 小時的生長率或約100微米/小時之更高.的生長率或約12〇 微米/小時之更高的生長率，或更高的生長率。以磊晶方式 生長的III-V族材料薄膜，其中該ΠΙ_ν族材料可包含砷化 鎵、砷化鋁鎵、磷化銦鋁鎵、磷化鋁鎵，或上述各者之組 合。在一些實施例中’金屬接點可包含鈀鍺合金，該鈀鍺 合金在低溫下形成，例如低於3〇〇〇c，且在一些範例中， 在低於25 0°C的溫度下或在低於2〇〇。^的溫度下形成，例 如在約20。(：（或在約室溫下）至約15〇〇c之間。當與傳統太 陽能電池相比’此發明可使光伏元件具有更高的效率與機 動性。 第1A圖圖不光伏單元9〇的橫截面圖，該光伏單元9〇 包含砷化鎵基電池14〇 ’該砷化鎵基電池ι4〇藉由犧牲層 104與生長晶1 〇丨麵接’該犧牲層1 〇4配置於砷化鎵基 電池140與生長晶元1〇1之間。將兹晶材料的多層沈積在 201251082 光伏單元90内，其中為晶材料包含各種組成，該光伏單元 9〇包含緩衝層1〇2、犧牲層1〇4，以及钟化鎵基電池14〇 内所包含的許多層。磊晶材料的不同層可藉由沈積處理來 生長或另外形成，例如以化學氣相沈積（CVD)處理、有機 金屬cvD(mocvd)處理，或分子束遙晶（mbe)處理。 在此所述之其他實施例中，可將光伏單元9〇暴光於濕 蝕刻溶液以蝕刻犧牲層104，且在磊晶剝離（EL〇)處理期間 將砷化鎵基電池140從生長晶元1〇1中分離。濕蝕刻溶液 一般而言包含氫氟酸，且亦可包含不同添加劑、緩衝液， 以及/或介面活性劑。濕蝕刻溶液會選擇性地蝕刻犧牲層 104而保留砷化鎵基電池ι4〇與生長晶元ι〇1。如第a圖 所示，一旦將砷化鎵基電池140分離，可進一步將崎化鎵 基電池140加以處理以形成不同的光伏元件，包含光伏電 池與模組，正如在此一些實施例所述。 以遙晶方式生長的ΠΙ-ν族材料薄膜，其中πι_ν族材料 可包含砷化鎵、砷化鋁鎵，或其他類似材料.諸如窗層的 些層可包含額外的材料，包含鱗化姻銘錄、鱗化銘録， 或上述二者之組合。以磊晶方式生長的該等層，可在高生 長率之氣相沈積處理期間，藉由生長III-V族材料而形成。 在與傳統上所觀察到少於5微米/小時的沈積速率做比較， 高生長率沈積處理可允許高於5微米/小時之生長率，例如 約10微米/小時或更高、約20微米/小時或更高、約30微 9 201251082 米/小時或更高，例如約60微米/小時或約1 00微米/小時或 更高之更高生長率，或約120微米/小時或更高之生長率。 處理過程包含將晶元加熱至約550°C或更高的沈積溫 度，在處理系統内，將晶元暴光於沈積氣體，該沈積氣體 包含化學先驅物，例如用於砷化鎵沈積處理的鎵先驅物氣 體與砷，以及將含砷化鎵之層沈積在晶元上。可利用具有 高生長率的沈積處理來沈積不同材料，包含砷化鎵、砷化 鋁鎵、磷化鋁鎵、磷化鋁鎵、磷化銦鋁鎵 '磷化鋁銦，上 述各者之合金、上述各者之摻質變質體，或上述各者之組 合。在沈積處理的一些實施例中，沈積溫度可落於從約 550°C至約900°C之一溫度範圍内》在其他範例申，沈積 溫度可落於從約600°C至約800oC之一溫度範圍内。在其 他範例中，沈積溫度可落於從約650°C至約75〇。(：之一溫 度範圍内。在其他範例中，沈積溫度可落於從約65〇〇c至 約720。<：之一溫度範圍内。 在一個實施例中，可在沈積氣體進入或通過嘴淋頭之 前’藉由在一氣體分歧管内組合或混合兩個、三個 < 更多 個化學前驅物以形成沈積氣體。在其他實施例中， 1在沈 積氣體通過責淋頭之後，藉由在反應區内組合或混人兩 個、三個或更多個化學前驅物以形成沈積氣體。沈積氣體 亦可包含一個、兩個或更多個載體氣體，亦可在栽體氣體 201251082 通過喷淋頭之前或在通過喷淋頭之後，將該載體氣體與前 驅物氣體組合或混合。 沈積氟體可包含一種或多種材料之化學前驅物，該種材 料包含鎵、鋁、銦、砷、磷或其他材料。沈積氣體可包含 鎵前驅物氣體，該鎵前驅物氣體為烷基鎵的化合物，例如 三甲基鎵或三乙基鎵。沈積氣體可進一步包含鋁前驅物氣 體’該铭前驅物氣體為烷基鋁的化合物，例如三甲基紹或 三乙基鋁。沈積氣體可進一步包含銦前驅物氣體，該銦前 驅物氣體為烧基銦的化合物，例如三甲基銦。 在一些實施例中，沈積氣體進一步包含載體氣體。載體 乳體可包含氫氣（HO、氮氣（No，混合氣體（氫氣與氮氣、 鼠氣、氦氣，或上述各者之組合的混合物）。在許多範例中， 載體氣體包含氫氣、氮氣’或氫氣與氮氣的混合體。可以 從約5sCCm(每分鐘標準立方公分）至約“㈦“爪的流動速 率將沈積氣體之中的每-者提供至處理腔室。可以從約 5〇〇SCCm至約3GO〇sccm的流動速率將載體氣體提供至處理 腔室》 在其他實施例中 沈積氣體包含砷與鎵前驅物氣體，該 别驅物氣體具有3或更高的砷/鎵前驅物 或更尚、或可為約5或更高、 約7或更高。在一些實施例中 約5至約10的範圍以内。在— 比例’或可為約4 或可為約6或更高 '或可為 ’砷/鎵前驅物比例可落在從 些貫施例中，可從沈積氣體 201251082 形成或生長ΙΙΙ-V族材料’該沈積氣體包含第V族前驅物 與第III族前驅物的比例為約30 : 1，或40 : 1，或5〇 : 1， 或60 : 1，或更高。在一些範例中，沈積氣體具有磷/第⑴ 族前驅物之比例為5 0 : 1。 處理系統可具有内部壓力’該内部壓力落在從約2〇托 至約1000托之壓力範圍。在一些實施例中，内部壓力可為 大氣壓力或咼於大氣壓力，例如落在從約76〇托至約1 托之壓力範圍内。在一些範例中，内部壓力可落在從約8〇〇 托至約1000托之壓力範圍内。在其他範例中内部壓力落 在從約780托至約900托之壓力範圍内，例如從約8〇〇托 至約850托。在其他實施例中，内部壓力可為大氣壓力或 低於大氣壓力，例如落在從約2〇托至約76〇托之壓力範圍 内，介於從約50托至約45〇托之間較佳，介於從約ι〇〇托 至約250托之間更佳。 如在此所述用於沈積或形成m_v族材料之沈積處理， 可在下列腔室中執行’包含：單晶元沈積腔室、多晶元沈 積腔室、目定式沈積腔室，或連續進給沈積腔室。在兩個 吳國申請案中描述一個連續進給沈積腔室，該連續進給沈 沈積’或另外形成ΠΙ-ν族材料。 12/475, 131 與 12/475,169 之美國 積腔室可被利用於成長、 該等美國申請案號分別為 申晴案皆於 2009 年 s b 〇〇 士 月29日k出申睛，在此將納入本案 做為參考。 12 201251082 在一個實施例中，可將一個 生長晶元！(H上，以心 夕個緩衝層！〇2形成於 以開始形成光伏單亓Qn T ^ n «J -¾ 早 70 90。生長晶元 l〇i J包3 η型或丰絕緣材 婉接蜻★镥的泣 了包3與上述—個或更多個 ，.二接續沈積的緩衝層相同或相似的 化鎵緩衝層，或η型换 ，當產生砷 ^人站 型擦雜钟化鎵緩衝層時，生長晶元1〇1 可珅化鎵，或η型換 镠雜f化鎵。Ρ摻質可選自下列各 者，包含：碳、鎖、辞，或A组入 σ 而η摻質可選自下列 各者，包含m，或其組合。在—些實施财，ρ 型摻質前驅物可包含四漠化碳（咖4)(作為碳穆質的ρ型換 質前驅物）、環：戊稀基鎂（Cp2Mg)(作為鎂摻質的ρ型捧質 前驅物），以及包含-审A拉斗、一，甘μ 匕a—曱基鋅或一乙基鋅之二烷基鋅化合物 (作為鋅摻質的Ρ型摻質前驅物）。在其他實施例中，η型摻 質前驅物可包含曱㈣（SiH4)或乙錢（Si2H6)(作為石夕換質 的η型摻質前驅物），硒化氫（H2Se)(作為硒摻質的n型摻質 刖驅物）’以及包含二曱基碲（dimethylteUurium)、二乙基碲 (diethyltelludum)，以及二異丙碲（diis〇pr〇pyhellurium)之 烧基碲化合物（dialkyltellurium)(作為碲摻質的n型摻質前 驅物）。 緩衝層102或複數個層可提供介於生長晶元i〇i與最終 光伏單元的半導體層之間的中間物，當形成各種磊晶層 時，該最終光伏單元可容納上述緩衝層與複數個層之不同 的晶體結構。可將一個或更多個緩衝層1 02沈積至一厚 13 201251082 至約600奈米之間的厚度範 。基於最終光伏單元的期望 度’該厚度落於從約100奈米 圍内’例如約500奈米的厚度 組成，-個或更多個緩衝層IG2 _之每—者可包含出V族 化合物半導體，例如坤化鎵。亦可將緩衝層iQ2加以捧雜， 例如以η型摻雜材料，例如n型摻雜之砰化鎵。 可將犧牲層1()4沈積於緩衝層⑽上。犧牲層1〇4可包 含合適的材料，例如砷化銘或砰化铭合金，且可將犧牲層 1〇4沈積成具有一厚度，該厚度落在從約3奈米至約2〇奈 米之間的厚度範圍内，例如從約5奈米至約1()奈求之間， 例如’約iO奈米。亦可將犧牲層1G4摻雜，例如以η型換 雜材料加以摻雜，例如以"耗㈣參雜。當在助處理 期間’將石中化鎵基電池140從生長晶元1〇1分離出時係 將亦被稱為釋放層的犧牲層1〇4姓刻且移除。在將犧牲層 飯刻之前，亦可利用犧牲層1〇4以形成晶格結構，該 晶格結構係用於後續以蟲晶方式生長的複數個層，該等層 被包含在石申化鎵基電池140之内，例如n型接點層1〇5。 砷化鎵基電池140包含η型薄膜堆疊12〇，該η型薄膜 堆疊120包含配置於ρ型薄膜堆疊13〇之上的η型摻雜砷 化鎵材料’該ρ型薄膜堆疊13〇包含ρ型摻雜砷化鎵材料。 η·型薄膜i隹φ 120與ρ型薄膜堆疊13〇中之每一者獨立地 包含不同組成的材料的多層’該材料包含砷化鎵材料。在 一個實施例中，η·型薄膜堆# 12G包含η型接點層 3 14 201251082 型前窗106、η型吸收材料層ΐ〇8， η型吸收材料層1〇8 形成於與η型前窗1〇6相鄰處，且可選擇性地包含中間層 114» Ρ型薄膜堆疊130包含ρ型發射器層u〇與形成於ρ 型發射器層110上的Ρ型接點層 如同描述於一個實施例中，在製造處理期間，可將η型 接點層105或介面層沈積在犧牲層1〇4上。基於最終光伏 單元的期望組成’ η型接點| 105包含㈣族材料，例如 石中化鎵。η型接點層1G5為"㈣，㈣於—些實施例， 摻雜濃度可落於大於 π 丁，立万公分之濃度範 圍，例如大於約6x1018原子/立方公合，彳 乃a刀，例如從大於約lxl〇ls 原子/立方公分至約wo”原子/立方公分。可將n型接點 層⑼形成而具有一厚度，該厚度落於從約料米至約 奈米或從約财米至約約⑽奈米得厚度範圍内， 例如從約25奈米至約75奈米，例如％ 列如約50奈米。在此階段 可形成η型接點層105，例如在FT n办 在EL〇處理之前的珅化鎵基 電池140之一部分。另外，在|

α他的貫施例中，可在ELO 處理之後的下個階段形成η型接點 伐點層1〇5。在EL〇處理之 前，將η型接點層105形成而成為 取马申化鎵基電池140之一 部分的優勢之一在於在後續的處理 夕鄉期間’ η型接點層 1 05有助於保護η型前窗丨％免於 光於不期望的損害或材料污 染’例如在ELO處理期間，當 餓刻出犧牲層104時。 15 201251082 可將亦被稱為保護層的n型前窗1〇6形成於犧牲層ι〇4 上’或若當接點I 105存在時，可選擇性形成於接點層ι〇5 上。η型前窗1〇6可包含UI_V族材料，例如鎵化铭、珅化 鋁鎵’或上述二者之合金或組合。可將n型前窗ι〇6材料 加乂 η里摻雜，且對於一些實施例，擦雜濃度可落於從大 於約lxlO1*原子/立方公分的濃度範圍内例如大於約 3xl〇18原子/立方公分，例如，從大於約ixi〇ls原子/立方 a刀至約ΐχίο原子/立方公分。n型前窗材料可為無 推雜。石申化铭鎵可具有莫耳比化學式Α1χ(^χΑ3，例如為 〇.3Ga〇.7As。可將n型前窗1〇6沈積出一厚度，該厚度落 於從約5奈米至約75奈米之厚度範圍内，例如，約奈 米至为40奈米。n型前窗1〇6可為透明狀以允許光子通過 在砰化鎵基電池140正面的n型前窗1〇6而至其他底層。 另卜11里刚囪1 06可包含材料如磷化鋁鎵、磷化銦鋁 鎵，及上述•去+ , 之口金、衍生物或組合〇這些填化鋁鎵化 °物係用於提供大能隙(例如約2.2eV)以及對短波長之高 收集器效率(當於n型前窗1〇6内被利用時)。 °將吸收材料層1〇8形成於前窗上。吸收材料層 17 S 1 V麵化合物半導體，例如砷化鎵。吸收材料層 1〇8可為單晶體。例如，吸收材料層108可只具有-種型 式的摻雜，例如n型換雜，且對於一些實施例，打型吸收 材料層1 0 8的採雜、渔Α , 雜濃度可落於從约1χ10ι6原子/立方公分至 16 201251082 約1x1019原子/立方公分之濃度範圍内，例如1χ10ι、子/ 刀n型吸收枒料108的厚度可落於從約300奈米 至約3,500奈米，例如從約1000奈米至約2000奈米（約 1.0微米至約2.0微米），例如，2〇〇〇奈米。 如第1Β圖所圖示，可將在一些實施例中亦被稱為背窗 的發射裔層110形成於與吸收材料層1〇8相鄰處。例如， 可將發射益層11G加以ρ型摻雜βρ型發射器層11Q可包含 ⑴^族化合物半導體，係為了形成與η型吸收材料層1〇8 間的異質介面。例如，若η型吸收材料層1〇8包含砷化鎵， Ρ型發射器層11G可包含不同的半導體材料，例如坤化紹 鎵右P型發射器層UUn型前窗1〇6兩者皆包含砰化 鎵p型發射益層110的AlxGaj xAs組成可與η型前窗 的AlyGai-yAs組成相同或不同。例如，ρ型發射器層 U〇具有莫耳比為Ai —型發射器層UG可為單 晶體。P型發射器層110可為重p型摻雜，且對於一政實 施例’P型摻雜發射器層的摻雜濃度可落於從約ΐχΐ〇”原 子/立方公分至約1χ1〇20原子/立方公分之漠度範圍内，例 如約1x10,9原子/立方公分。Ρ型發射器層U0的厚度可落 於從約⑽奈米至約綱奈米，例如，心〇〇奈米。對_ 些型吸收材料層108可具有約_奈米或較少 之厚度，例如約500奈米或較少，例如落在從約⑽奈米 至約500奈米的厚度範圍内。 5 17 201251082 在一些實施例中’η型吸收材料層108與p型發射器層 相接點會產生用於吸收光子的p-n介面層。在本發明 中，η型吸收材料層1〇8包含一種材料（例如砷化鎵），且p 型發射器層110包含不同材料（例如钟化铭鎵），該種不同 的材料與吸收材料層108的該種材料具有不同能隙，在本 發明的貫施例中，ρ-η介面層為異質介面。如在此實施例所 述’與傳統光伏材料的同質介面相比，可觀察到異質介面 能減少暗電流 '改善電壓生成，以及改善輻射之復合。當 光在接近ρ_η介面層之處被吸收以產生電子電洞對時，ρ_η 接面所產生之内建電場可驅動電洞朝向ρ型摻雜之一側， 且驅動電子朝向η型摻雜之一側。此自由電荷之位移會導 致介於η型吸收材料層1〇8與ρ型發射器層11〇之間的電壓 差，使得當將負載以橫跨方式連接到耦接於上述二層的終 端時，會有電流流通。在此所述之一些實施例中，ρ型發 射器層U 0的材料具有比η型吸收材料層丨〇8的材料更高 的能隙。 傳統的光伏半導體元件一般而言具有Ρ型底層/吸收材 料層以及η型背層/發射器層，而非如上所述之η型吸收材 料層108與ρ型發射器層110。因載子的擴散長度之故， 傳統元件的底層/吸收材料層一般而言是ρ型摻雜。根據本 發明實施例而製造較薄的底層/吸收材料層則可允許底層/ 吸收材料層以η型摻雜。如同在此實施例所述，η型摻雜 201251082 層中的電子相較於P型摻雜層中的電洞具有較高的流動 性，較高的流動性會導致η型吸收材料層1〇8有較低的摻 雜密度。其他實施例可使用ρ型摻雜的底層，吸收材料層與 η型摻雜的背層/發射器層。 另外，如第1Β圖圖示，可在η型吸收材料層1〇8與ρ 型發射器層110之間形成中間層114。中間層114可提供介 於η型吸收材料層1〇8肖卩型發射器層"〇之間的材料過 ;又中間層可包含石申化紹錄，神化紹錄可具有莫耳比化學 式AlxGai.xAs ’例如，莫耳比為A。jAs且以η型摻雜， η型摻雜濃度落於從約1χ1〇16原子/立方公分至約。^"原 子/立方公分，例如1Χ10丨7原子/立方公分，且摻雜濃度在 較佳情況為與η型吸收材料層1〇8相同或實質相同。在中 間層114的一個實施例中，中間層U4包含漸變層u5與η 型月® 117，將η型背窗U7配置成介於η型吸收材料層 108與ρ型發射器層u〇e在將ρ型發射器層ιι〇形成於η 型责® 117之上之前’先將漸變層η5形成於型吸收材 料層108之上且將η型背窗U7形成於漸變層η5之上。 漸變層115可為從畔化鎵漸變至珅化紹鎵的漸變層，其 中珅化鎵與η型吸收材料層log相鄰，且神化銘鎵與η型 背窗11 7相鄰。在許多範例中，砷化鋁鎵可具有莫耳比化 學式AUGaHAs ’例如，莫耳比為ai〇 3Ga〇 7As。漸變層115 的漸變可為拋物線、指數或線性的漸變。在其他的實施例 19 201251082 中，中間層114只包含漸變層u 5或n型背窗}丨7。n型背 窗117亦可包含砷化鋁鎵且可具有莫耳比化學式

AlxGa!-xAs ’例如莫耳比為AlojGauAs。漸變層ι15與η 型背窗117中之每一者可為11型摻雜，且對於一些實施例， 摻雜濃度可落於從約1χ10ΐ6原子/立方公分至約ΐχΐ〇19原 子/立方公分之濃度範圍内，例如lxl〇w原子/立方公分， 摻雜濃度在較佳情況為與η型吸收材料層1〇8相同或實質 相同。 可選擇f生地將Ρ型接點層112形成於ρ型發射器層 之上。？魏點| 112彳包含m_v族化合物半導體例如 坤化鎵。P型接點4 112 —般為單晶體與p型摻雜，且對 於一些實施例，P型接點層112的摻雜濃度可大於ΐχΐ〇ιβ 原子/立方公分’例如從約6xl〇u原子/立方公分至約2χΐ〇ΐ9 原子/立方公分，例如約lxlol9原子/立方公分βΡ型發射器 曰10可具有厚度，該厚度落於從約i〇nm至約1〇〇nm 之厚度範圍内，例如，約5〇nm。 厂P型發射器層110已形成，孔穴與凹槽(未顯示)可 形成於發射器層11G(或可選擇^接點層ιι2)内，孔穴與 槽的冰度足以達到底層基部之η型吸收材料層刚。可 藉由在Ρ型發射器層11〇上(或可選擇？型接點層ιΐ2)施加 遮罩’使用微影術以㈣_，例如，使用諸如濕飯刻或 乾蝕刻之技術將在ρ型發射器層u。(或可選擇ρ型接點層 20 201251082 112)内未以遮罩覆蓋的材料移除。以這種方式可透過砷 化鎵基電池14〇的背側使用η型吸收材料層1〇8。 在其他實施例中，在上述討論的該等層中可使用相反類 型的摻雜，且/或可使用其他可提供上述異質介面與ρ_η接 面的材料。此外，在一些實施例中，可藉由與上述順序不 同的順序沈積或形成該等層。 相較於具有厚度為幾微米的傳統太陽能單元，以這種方 式產生的光伏單元具有非常薄的吸收材料層例如，少於 500奈米。吸收材料層的厚度與光伏單元内的暗電流位準 成正比（例如，吸收材料層越薄，暗電流會越小）。暗電流 為即便在當無光子進入該元件時，流通過光伏單元或其他 相似光伏元件（例如光二極體）的小電流。此背景電流之存 在起因於熱離子放射或其他效應。因為當光敏半導體元件 内之暗電流減少時，開路電壓（voc)會增加，對於一個給定 的光強度，較薄的吸收材料層極可能導致較高的V。。，.因此 減少效率。只要吸收材料層能捕捉到光，效率便會隨吸收 材料層芬度減少而增加。 吸收材料層的薄度可不僅受限於薄膜技術和EL0的能 力例如，效率隨吸收材料層薄度的增加而增加，但吸收 材料層應足夠厚以承載電流。然而，即便在具有較高效率 非节薄的吸收材料層内，較高的摻雜位準可使電流流 動傳統的光伏兀件可能承受體復合效應，且因此此傳統 21 201251082 兀件在吸收材料層使用南摻雜。當決^合適的厚度時，亦 可將吸收材料層的片電阻納入考慮。 如在此所述包含薄吸收材料層之光伏元件相較於具有 幾微米厚度的傳統太陽能電池而言，通常較具可撓性。再 者，如在此所述之薄吸收材料層超越傳統太陽能電池提 供經增進之效率。因此基於本發明實施例的光伏單元比起 傳統太陽能電池可適用於為數更多的應用。 第2圖圖示光伏電池2〇〇的一個實施例，光伏電池2〇〇 為雙面光伏元件且因此包含接點之每一者，例如配置於光 伏電池200相對兩側的ρ型金屬接點層2〇4與η型金屬接 點層208。η型金屬接點層208配置於光伏電池2〇〇的正面 或太陽面以接收光210，而ρ型金屬接點層204配置於光 伏電池200的背面。如第1Β圖圖示且如在此實施例所述， 可從砷化鎵基電池140形成光伏電池200。 在一個實施例中，η型金屬接點層208配置於η型接點 層105上且在之後形成凹槽通過η型金屬接點層2〇8與η 型接點層105以將光伏電池200正面的η型前窗ι〇6暴光 出來。在另一個實施例中，可將凹槽初步形成於η型接點 層105以將光伏電池200正面的η型前窗1〇6暴光出來。 之後’可將η型金屬接點層208形成於η型接點層ι〇5之 剩餘部分’而留下經暴光的η型前窗1〇6 »11型接點層ι〇5 包含η型摻雜砷化鎵材料，η型摻雜砷化鎵材料可具有摻 3 22 201251082 質濃度大於约3x1 Ο18原子/立方公分，例如落於從大於約 6xl018原子/立方公分至約ιχι〇19原子/立方公分。 依據本發明之實施例，可將抗反射被覆（八尺^層2〇2配 置於經暴光之η型前窗106上、以及n型接點層1〇5與η 型金屬接點層208上。ARC層202包含可允許光通過同時 防止光從ARC層202的表面反射的材料。例如，層 202可包含氟化鎂、硫化鋅、氧化鈦' 氧化矽，上述各者 的衍生物或組合。可藉由諸如濺鍍的技術，將aRC層2〇2 施加於η型前窗106。ARC層202可具有一厚度，該厚度 落於從約25奈米至約200奈米的厚度範圍内，例如從約 50奈未至約150奈米。 對於一些實施例’在施加ARC層202之前，可將η型 前窗106、Ρ型發射器層110、且/或卩型接點層U2粗糙化 或紋理化。可藉由蝕刻處理將η型前窗1〇6、ρ型發射器層 U0且/或卩型接點層112中之每一者粗糙化，例如濕蝕刻 處理或乾蝕刻處理。在施加ARC層202之前，可藉由施加 小粒子（例如聚苯乙烯球）至η型前窗106表面達到紋理 化。藉由將η型前窗1〇6、ρ型發射器層11〇,且/或口型接 點層11 2粗糙化或紋理化，可在介於arC層2〇2與η型前 固106之間的介面提供不同角度，η型前窗ι〇6可具有不 同的折射率指數。以這種方式，可將更多的入射光子傳送 進入η里剛固1 而非從介於ARC詹202與η型前窗1〇6

S 23 201251082 之間的介面反射’因為根據司乃耳定律，一些光子之入射 角度會太大。因此，將η型前窗106、p型發射器層 且/或p型接點層112粗糙化或紋理化可捕捉更多光。 在一些實施例中，η型前窗ι〇6可包含複數個窗層 (window layer)。對於這些實施例，如第2圖所圖 、，在施 加ARC層202之前，可如上述般將最外側窗層（例如，田 ，最 接近光伏電池200正面的窗層）粗糙化或紋理化。 一個實 施例中’ η型前窗106包含第一窗層（未顯示）與第二窗層（未 顯不），該第一窗層配置於與η型吸收材料層1〇8相鄰處， 第一窗層插入介於第一窗層與ARC層2〇2之間。第—與第 一 ϋι層如上述可包含任何適於n型前窗1〇6的材料（例如砷 化鋁鎵）’但一般而言具有不同組成。例如，第一窗層可包 3 Al〇 3Ga07As ’且第二窗層可包含αι〇丨Ga〇 9as。另外， 對於一些實施例，可將多個窗層中之一些層摻雜，而不將

其他層摻雜。例如，可將第一窗層摻雜，❿不將第 摻雜。 S P型金屬接點層204且/或η-型金屬接點層208之每一者 包含接點材料’接點材料為導電材料，例如金屬或金屬合 金較佳情況下，在被利用於光伏電池200製造期間的任 °处理步驟期Μ，.被包含在Ρ型金屬接點層204且/或η型 ，屬接點層208内的接點材料並不會擴散通過其他層，例 半導體層。通常，Ρ型金屬接點層204肖η型金屬接點

S 24 201251082 層208包含美有相同或不同接點材料的多層。接點金屬較 佳的情況具有精確的接點電阻，電阻值為ΐχΐ().3Ω_平方公 =或較少。較佳的接點材料在載子濃度為副18原子/立方 刀時亦，、有、力〇.8eV或更高的蕭特基能障高度d) 〇合 適的接點材料可包含黃金、鋼 鎳、鉻、鎢、钽'釕、辞、鍺、鍺鈀合金、上述各者之衍 生物、合金’或組合。 在此所述—些實施例中，可藉由以下方法將P型金屬接 點層204且/或n型金屬接點層2〇8製造於光伏電池 上例如通過光阻的真空蒸鍍、微影術、網版印刷技術， 或僅沈積於光伏電池200之經曝光表面，其中光伏電池2〇〇 以光阻遮罩、^ ’或其他保護材料部分覆蓋。這些沈積處 理之許多者包含覆蓋或保護光伏電池200表面之一部分， 同時以沈積、電鍍、印刷，&其他方式將接點材料形成於 SX计圖案上’設計圖案被包含在光伏電池2〇〇的表面中， 未經覆蓋、未經保護，或其他未經曝光的表面。在幾個範 例中，網版印刷技術可為形成接點材料的方法中成本效益 最高的方式。 在一些實施例中，p型金屬接點層204包含第一導電 層、配置於第一導電層上之第二導電層，配置於第二導電 層上之與第三導電層，導電層厚度落於從約5〇〇埃至約 2,000埃的厚度範圍，例如约ι，〇〇〇埃，第二導電層厚度落 25 201251082 於從力10,000埃至約25,000埃的厚度範圍，例如從約 15,000埃至約2〇,〇〇〇埃，筮-谱兩 ’疾第二導電層厚度落於從約500埃 至約2，_埃的厚度範圍’例如約埃。在一個範财: P型金屬導…04包含第一導電層、第二導電層，與第 三導電層，其中第一導電層包含銀或鎳且具有約M00埃 之厚度’第二導電層包含间' 门且具有約1 8,000埃之厚度，第 三導電層包含金且具有約1，〇〇〇埃之厚度。 在一些實施例中，η型金屬接點層2〇8包含第—導電 層、配置於第-導電層上之第二導電層，配置於第二導電 層上之與第三導電層，導電層厚度落於從約500埃至約 2，_埃的厚度範圍，例如約！，_埃，第二導電層厚度落 U 10,000埃至約25,〇〇〇埃的厚度範圍，例如從約 15,〇〇〇埃至約2〇 〇〇〇埃’第三導電層厚度落於從約5⑻埃 至約2，_埃的厚度範圍’例如約ι 〇〇〇埃。在一個範例中： Π型金屬導電I糊包含第—導電層、第二導電層，與第 ^導電層，其中第-導電層包含黃金且具有約1〇〇〇埃之 $度’第二導電層包含銀且具有約15，咖埃至約％⑽〇 埃之厚度’第三導電層包含金銅或銘且具有約 埃之厚度。 在其他的實施例中，ρ型金屬導電層2〇4可包含以—層 或夕層形式形成的反射器層，該反射器層被包含在ρ型金 屬接點層2〇4 β。ρ型金屬接點層2〇4可為選自以下材料 26 201251082 之群組：銀’鋁，金，鉑，銅，鎳，上述各者之合金或組 合°在—個範例中，P型金屬接點層204包含銀或銀合金。 在其他的範例中，P型金屬接點層204含銀接點層。反射 盗層的厚度可落在從約0.01微米至約1微米的厚度範圍 内’在較佳的情況下是從約〇.05微米至約〇 5微米的厚度 範圍内’且在更佳的情況下是從約0.1微米至約0.3微米， 例如約0,2微米或約微米（1，〇〇〇埃）。可藉由氣相沈積 處理沈積出反射器層，例如物理氣相沈積（PVD)、濺鍍、電 子束沈積（e-beam)、ALD、CVD、PE-ALD，或 PE-CVD， 或藉由其他沈積處理，包含喷墨印刷、網版印刷技術、揮 發、電鍍、無電鍍沈積（e_less)，或上述各者之組合。 可選擇性地將金屬保護層或金屬附著層 接點層204上。金屬保護層可包含以下材料：鎳，鉻，痴 上述各者之合金或組合。金屬保護層能顯示對經p型摻 石申化鎵良好的附著性是較佳的。在—個實施例中，可將 屬保護層沈積出厚度落於約從5埃至約2。埃的厚度範I 内’且具有約議或更高的反射係數。在較佳的情況下 沈積出該金屬保護層的材料與沈積厚度在於將任何對p 金屬接點層204的干擾降至最低。例如對於從約請奈 至約麵奈米的波長範圍内的波長而言，包含鎳且具有 2 2〇埃之厚度的薄膜被觀察到具有約8G%的反射係數且 3錦且具有約為1()埃之厚度的薄膜被觀察到具有約· 27 201251082 反射係數。在一個範例中，將包含鎳且具有約1 〇埃之厚户 的薄膜當作ρ型金屬接點層204的金屬的金屬保護層使 用。Ρ型金屬保護層2〇4的金屬可包含以下金屬：黃金， 銅’銀’錄，紹’及上屬各者之合金或組合。藉由電子束 沈積處理或PVD處理（亦被稱為濺鍍處理）沈積出金屬保護 層。 如在此其他實施例所述，第3圖圖示之光伏電池3〇〇為 單面光伏元件，因此光伏電池300兩種接點皆包含，例如 Ρ型金屬接點302以及配置於與光伏電池3〇〇同面的η型 金屬接點3 12。如第3圖所示，ρ型金屬接點3〇2以及η型 金屬接點312皆在光伏電池300背面，而ARC層2〇2在光 伏電池300的太陽面或正面，光伏電池3〇〇接收光32〇。 在此所述一些實施例中，ρ型金屬接點3〇2包含ρ型金屬 接點層304，P型金屬接點層3〇4配置在p型金屬接點層 306上，❿η型金屬接點312包含n型金屬接點層3〇8, n 型金屬接點層308在η型金屬合金接點31〇上。 在一些實施例中，可從第1Β圖的砷化鎵基電池14〇中 形成光伏電池300。在一個範例中，可將光阻遮罩形成於ρ 型接點層U2的經以表面，且可在微影術處理期間形成 圖案凹槽與孔洞。圖案凹槽與孔洞延伸通過ρ型接點層 li2、P型發射器層110、n型背窗117，以及漸變層115, 且圖案凹槽與孔洞會部分地進入n型吸收材料層⑽。之 28 201251082 後，如從朝向光伏電池300背面的二維透視觀察，將光阻 遮罩移除以顯露出n型吸收材料層1〇8與？型接點層m 作為光伏電池300背面的經曝光表面。側壁的凹槽與孔洞 顯露出Ρ型接點層112'ρ型發射器層uo、n型背窗117, 以及漸變層11 5之經曝光表面，且側壁的凹槽與孔洞部分 進入η型吸收材料層108。 在一個實施例中，將ρ型金屬接點層3〇6形成於經曝光 的Ρ型接點層112之一部分上，且將η型金屬合金接點 形成於經曝光的η型吸收材料層1〇8之一部分上。之後， 可將絕緣層216沈積於光伏電池300的表面上，例如用以 覆蓋所有經曝光表面，包含ρ型金屬接點層3〇6與η型金 屬合金接點310 ^隨後，藉由以微影術處理將圖案孔洞蝕 刻成絕緣層21 6而將ρ型金屬接點層3〇6的經曝光表面與 η型金屬合金接點310顯露出來。在一些實施例中，在el〇 處理期間，將砷化鎵基電池14〇從生長晶元1〇1分離出之 則，先形成ρ型金屬接點層306與η型金屬合金接點31〇, 而在ELO處理之後，形成絕緣層216。如第3圖示，可將 Ρ型金屬接點層3〇4形成於ρ型金屬接點層3〇6以及絕緣 層216之一部分上，而可將η型金屬接點層3〇8形成於η 型金屬合金接點310與絕緣層216之其他部分上以形成光 伏電池300。在一些範例中，可將ρ型金屬接點層3〇4與η 型金屬接點層308形成為具有與彼此相同的材料成分層， 29 201251082 且在其他範例中，在相同的金屬化步驟期間，將p型金屬 接點層304與n型金屬接點層308同時形成於光伏電池300 上。 在另外的實施例中，可以整體或部分的方式製造p型金 屬接點層302與η型金屬接點層312，且接下來，可將絕 緣層2 1 6形成於凹槽側壁上或上方，凹槽側壁介於且圍繞 著Ρ型金屬接點層302與η型金屬接點層312。在其他另 外的貫施例中’可在形成ρ型金屬接點層302與η型金屬 接點層312之前，以整體或部分的方式將絕緣層216形成 於光伏電池300上。 儘官所有的接點（例如ρ型金屬接點層3〇2與η型金屬 接點層3 12)係位於光伏電池3〇〇的背面以減少太陽陰影， 當設計有效率的光伏元件時，仍然要注意暗電流與暗電流 隨時間與溫度的穩定性的影響，例如光伏電池3 〇〇。因此， 對於一些實施例而言，可將絕緣層2丨6沈積或以其他方式 形成在光伏電池300的背面。絕緣層2丨6包含電性絕緣材 料或漿料，漿料有助於減少在光伏電池3〇〇内的暗電流。 絕緣層216可包含電性絕緣材料或漿料，例如矽氧化物 (silicon oxides)、二氧化石夕㈤ic〇n di〇xide)、矽氮氧化物 (silicon oxynitride)、矽氮化物（sUic〇n nitride)、矽氧聚合 物（P〇lysil〇Xane)、矽有機樹脂（silicone)、溶膠凝膠材料 (sol-gel materials)、二氧化鈦（titanium 〇xide)、五氧化二鈕 30 201251082 上述各者之衍生物 (tantalum 〇xide)、硫化鋅（zincsulfide)， 或組^。可藉由鈍化法形成絕緣層2i6,例如藉由㈣處 理、蒸鑛處理、旋轉塗佈處理，或CVD處理。 在其他實施例中，絕緣層216消除或實質上減少p型金 屬接點層302與n型金屬接點層312間發生電性短路。絕 緣層216包含電性絕緣漿料且/或其他電性絕緣材料，其他 電性絕緣材料具有電性電阻值至少為0·5 ΜΩ (百萬歐姆） 或更尚，例如電阻值落於從約丨ΜΩ至約5 μω或更高的 電阻值範圍内。範例性漿料或其他電性絕緣材料可包含高 分子材料，例如乙烯乙酸乙烯酯（EVA)、聚亞醯氨 (polyimide)、聚氨基甲酸酯（polyurethane)，以上各者之衍 生物或組合《在一個範例十，電性絕緣漿料包含光敏聚亞 酿氨鑛膜。在其他的範例中，電性絕緣漿料包含熱固型高 分子材料。 在許多實施例中，可藉由低溫處理形成η型金屬合金接 點3 10 ’低溫處理包含低溫沈積處理、其次為低溫熱退火 處理。在一些實施例中，執行低溫熱退火處理的溫度落於 從約20〇C至約275°C的溫度範圍内。例如，在一個實施例 中’再如室溫般的低溫下執行低溫熱退火處理，例如溫度 落於從約20oC至約1750C的溫度範圍内，而在其他的實 施例中，在如150°C的低溫下執行低溫熱退火處理，例如 溫度落於從約150°C至約275°C的溫度範圍内。一般而 31 201251082 言，為了將形成接點形成至坤化録材料，接點形成處理的

又*要300 C至4〇〇。〇：或更高溫，而且需要接點材的 複雜冶金。 V 藉由低溫沈積處理將合適的接點材料沈積於㈣金屬合 金接點3 1 0内，低《田、、士 #考 低概沈積處理的材料可包含鈀，鍺，鍺鈀 。金鈦’金，錄，銀，銅，麵金，上述各者之合金或組 合’以及其他材料。我們相信，低溫沈積處理的好處之— 在於排除在傳統處理上，使用傳統較高溫（例如3〇〇〇c 彻。C或更高溫）的沈積，以及接續接點材料沈積步驟的傳 統退火步驟，我們相信上述傳統步驟會抑制在相鄰材料上 較高的摻質濃度，例如，相較於傳統處理技術，η型前窗 1〇6、Ρ型發射器層110’且/stn型被窗117。 在其他實施例中，n型金屬合金接點310可包含多層導 電材料’多料電㈣包含域合金。將n型金屬合金接 點31〇配置於介於n型吸收材料層1〇8與n型金屬接點層 之間’用於提供上述兩者之間之強歐姆接點。在。型 金屬合金接點310内的把鍺合金允許高導電性電位，高導 電性電位係為從η型吸收材料層1〇8内的钟化鎵材料，跨 越η型金屬合金接點31〇，至η型金屬接點層則的電位。 η型金屬合金接點310亦包含金屬覆蓋層，例如，可提 供金屬覆蓋層於把錯合金層上。在一些實施例中，覆蓋層 可包含附著層與高導電性層。例如，附著層能允許導電性 32 201251082 層附者於合金層。在-些範例中，附著層可包含鈦，錫， 鋅’上述各者之合金或組合’且高導電性層可包含金，銀， 錄，銅…上述各者之合金或組合，或多個不同的金屬 層和或σ金層的堆疊。在一個實施例中η型金屬合金接 is问導电性層，高導電性層包含黃金且配置於附 著層上，附著層包含鈦且配置於鈀鍺合金上。 在二實鈀例中，可藉由將含鈀層沈積於底層（例如η 型吸收材料層1〇8)、將含錯層沈積於含飽層上以及而後 將覆蓋層沈積於含鍺層1，而將域合金形成於η型金屬 合金接點3U)N。覆蓋層的沈積方式可包含，例如，將附 著層沈積於鍺層且將高導電性層沈積於附著層上。可藉由 PVD處理、室溫蒸鍵方法、㈣處理，或無電較積將含 鈀層 '含鍺層、附著層，以及高導電性層中之每—者獨立 地沈積或以其他方式形成。例如，可在沈積處理期間，在 從約2〇cC至約200。〇：的溫度範圍内的溫度下沈積鈀層。在 其他範例中，可在沈積處理期間，可在從約2〇〇c至約 200°C的溫度範圍内的溫度下將鍺層沈積。 可將鈀鍺合金形成於各種不同的材料上，然而該等材料 被包含在底層内’在介於把鍺合金與砷化鎵材料（例如在光 伏吸收材料層内可發現的η型砷化鎵材料） y'^间彤成強歐姆 接點。因此’藉由在此貫施例所述將把鍺合金利用成與 型吸收材料層108之歐姆接點。 33 201251082 含纪層之厚度可落於從約50埃至約 内，例如從約50埃^ 500埃的厚度範圍 埃至約300埃，例如約15〇 厚度可落於從約5〇垃5 、λ 、 3鍺層之 埃至約1，〇〇〇埃的厚戶給 約100埃至約100()垃"的；度範圍内’例如從 “ ，_埃’例如約300埃。附著層 洛於從約10埃至約20 礤的厗度範圍内，例如從約10埃至 約10 0埃，或從％ 1Λ 一 埃至約80埃，例如約5〇埃。高 性層之厚度可至少為約5 咮乂 ，υυ〇埃，例如從約500 埃至約5,000埃，或從約1〇〇〇 硬芏，.0 2,〇〇〇埃，例如約丄〇 埃。 在一個實施例中’可將n型金屬接點3i0形成成具有含 纪層、含鍺層、附著層以及高導電性層，&中含麵層包含 鈀金屬或鈀合金且具有厚度為約15〇#，含鍺層包含鎵金 屬或錯合金且具有厚度為約，附著層包含欽金屬或 鈦合金且具有厚度為約50埃，且高導電性層包含黃金金屬 或黃金合金且具有厚度為約15〇〇埃。 接著，用於將鈀鍺合金形成於n型金屬接點31〇内的方 法包含將光伏電池300熱退火至低溫（即熱退火處理）。在 一個實施例中，在從約20。(：至約275。(：的溫度範圍内的溫 度下執行低溫熱退火處理，例如從約2 〇。C至約1 7 5。C ,例 如從約1〇〇。(：至約15〇。(：或從約150〇c至約275〇c。在一 些實施例中，熱退火處理可持續一段從約5分鐘至約6〇分 鐘之時間範圍内的時間’例如約30分鐘，或持續至少約 34 201251082 3〇秒。在許多範例中，在從約1〇〇〇c至約15〇%的溫度範 圍内的溫度下執行低溫熱退火處理，熱退火處理可持續一 段從約5分鐘至、約60分鐘之時間範圍内的時間。在一個範 例中，在·約125〇C #溫度範圍内的溫度下執行低溫熱退火 處理，熱退火處理持續一段約3〇分鐘的時間。在一個範例 中，在從約20〇C至約175γ的溫度範圍内的溫度下執行低 溫熱退火處理，熱退火處理持續一段從約5分鐘至約6〇分 鐘之時間範圍内的時間。 在其他實施例中，在從約15(rc至約27以的溫度範圍 内的溫度下執行低溫熱退火處理，例如從約2〇〇〇c至約 275Y或從約24(TC至約26〇γ，且熱退火處理持續一段至 少約W分鐘的時間’例如約1分鐘。在其他範例中在 從約250oC的溫度下執杆彻$ 又^矾仃低溫熱退火處理，熱退火處理持 續一段至少約1分鐘的時間。 在此所述之-些實施例中，形成於η型金屬合金接點 310内的_合金可具有均句組成㈣錯材料，使得銳盘 鍺原子分佈遍及在η型金屬合金接點⑽㈣㈣合金。' 在此描述之其他實施例中，形成於η型金屬合金接點31〇 内的纪緒合金可具有非均勾或漸變組成的纪鍺材料。非均 句或漸變組成的鈀錯材料在最接近η型吸收材料層1〇8處 包含最高濃度㈣以及最低壤度的鍺，自此處以濃度梯度 方式延伸至相對的η型金屬合金接點3Π)，在η型金屬^ 35 201251082 金接點3 10處包含最高濃度的鍺與最低濃度的鈀。鈀鍺合 金包含η型金屬合金接點31〇之厚度落於從約1〇〇埃至約 1，000埃之厚度範圍内’例如從約3〇〇埃至約6〇〇埃例如， 約450埃。 當描述關於在此所述之nS金屬合金接點31〇之結構 時’低溫接點成形處理可使用於形成額外光伏元件，在西 元年10月23曰申請之美國申請案號i2/6〇5 i〇8中可 找到此額外光伏兀件的結構的範例，此額外光伏元件的結 構的範例被納人作為本案的參考資料，並且與在此詳細揭 不之申清專利範圍與敘述具有一致的範圍。此外，當將p 型金屬接點層304與n型金屬合金接點31〇描述成背面接 點時，可在各種不同的光伏結構使用用於？型金屬接點層 304與η型金屬合金接點31〇的沈積處理來形成正面與背 面接點。 包含Ρ型金屬接點層^々與卩型金屬接點層3〇6的ρ型 金屬接點302，以及包含η型金屬接點層3〇8與η型金屬 合金接點310 # η型金屬接點312包含接點材料，接點材 料為導電材料’例如金屬或金屬合金。較佳的情況是在 製造光伏電池300期間内所使用之任何處理階段期間，接 點材料被包含在Ρ型金屬接點3〇2且/或η型金屬接點312 不會擴散通過其他層，例如半導體層。通常，ρ型金屬接 點層306 ^型金屬接點層3〇8中之每一者包含具有相同 3" 36 201251082 況為具有精確 較佳的接點材 ’亦具有約為 或不同接點材料的多層。接點材料在較佳情 之接點電阻值為IX 1〇-3Ω-平方公分或較少。 料在載子濃度為約lxio18原子/立方公分下 〇_8eV或更尚之蕭特基能障高度(〜)。可被包含在p型金 屬接點302且/或η型金屬接點3 12内’合適的接點材料包 含黃金，銅，銀，叙，纪，麵 鈦，結，錄，鉻，鶴，姐， 釕，鋅，鍺，鍺鈀合金，上述各者之衍生物、合金或組合。 在此所述一些實施例中，可將ρ型金屬接點層3〇6製造 於光伏電池300上。例如，如上述用於電池2〇〇上之ρ型 金屬接點層2〇4且/或η型金屬接點層208之相似的製造方 法與實施例可被利用在光伏電池300上的ρ型金屬接點層 306 ° 在一些實施例中’ρ型金屬接點層可包含第一導電層、 第二導電層，以及第三導電層。第三導電層與上述用於ρ 型金屬接點層204的相應層相似且/或以相似方式形成。此 外，在一些實施例中，ρ型金屬接點層306可包含反射器 層’將反射器層形成做為被包含在ρ型金屬接點層306内 的一層或多層，例如，ρ型金屬接點層306可相似於反射 器層且/或相似於用於形成該反射器層的方法，其中該反射 器層為如上述用於ρ型金屬接點層204之反射器層》此外， 在一些實施例中，可選擇性地將金屬保護層，或金屬附著 層沈積在ρ型金屬接點層306上，ρ型金屬接點層306可 37 201251082 與上述用於P型金屬接點層2〇4之金屬保護層相似且/或以 相似方式形成。 此外，在一些實施例中，P型金屬接點層304與η型金 屬接點層308之每一者獨立地包含第一導電|、第二導電 層，與第三導電層，第三導電層例如可與上述用於η型金 屬接點層208的相應層相似且/或以相似方式形成。 第4Α圖圖示第一結構4〇〇的一個實施例，該實施例為 在光伏元件402上形成金屬接點之實施例。參考第3圖， 上述金屬接點的一個範例為η型金屬合金接點31(^結構 400包含已經沈積在元件4〇2上的四層。 可將含鈀層404沈積於元件4〇2上，例如沈積於底層， 在一些實施例令參考第3圖，如上述，例如元件3〇〇的吸 收材料層108 ^可將含鍺層406沈積於含鈀層4〇4上。可 將金屬覆蓋層407沈積於鍺層4〇4上。在所示之實施例中， 金屬覆蓋層407包含沈積於含鍺層4〇6上之附著層4〇8， 且將高導電性層410沈積在附著層4〇8上。在一些實施例 中’參考接點310，可使用上述技術且以上述厚度與材料 沈積這些層。 第4Β圖圖示最終結構420，已將最終結構42〇從第4Α 圖的第一結構400中形成。在一些實施例中，藉由將包含 結構400的電池退火至低溫（即熱退火處理）以形成結構 420 ’在參考^型金屬合金接點31〇下與上述相似。

S 38 201251082 結構420包含鈀鍺合金層422與金屬覆蓋層4〇7。合金 層422包含鈀鍺合金，鈀鍺合金產生自施加於電池退火處 理’在第4A圖中’電池包含含把層404與含鍺層406。例 如’鈀鍺合金層422的特徵可如上述參考η型金属接點 31〇。覆蓋層407位於鈀鍺合金層422上，且可如上述包含 附著層408以及高導電性層410。可將金屬接點層（例如η 型金屬接點層308)沈積於覆蓋層407上以提供用於金屬接 點的接點層。 即便上述為關於本發明之實施例，仍可提出本發明之其 他或更進一步的實施例而不偏離本發明之基本範圍以及由 接續的申請專利範圍所決定的範圍。 【圖式簡單說明】 故可以以上述揭示方式而更仔細瞭解本發明的特徵，已 先在【發明内容】巾簡單摘要之本發明更針對性的描述， 可參考實施例加以說明’其中一些實施例將以附圖圖示說 明。然而，應注意的是附圖僅圖示本發明之典型實施例且 因此不應被視為對本發明範圍的限制，因為本發明可承認 其他具等價有效的實施例。 示之光伏單 第1Α-1Β圖為依在此所述—個實施例所圖 元之橫截面圖； 39 201251082 第2圖為依在此所述一些實施例所圖示之雙面光伏單_ 之橫截面圖； 第3圖為依在此所述其他實施例所圖示之單面光伏單元 之橫截面圖； 第4 A與4B圖為依在此所述一些實施例所圖示之金屬接 點之橫载面圖； 【主要元件符號說明】 90 光伏單元 101 生長晶元 102 緩衝層 104 犧牲層 105 η型接點層 106 η型前窗 108 η型吸收材料層 110 Ρ型發射器層 112 Ρ型接點層 114 中間層 115 漸變層 117 η型背窗 120 η型薄膜堆疊 130 Ρ型薄膜堆疊 140 砷化鎵基電池 200 光伏電池 202 抗反射被覆層 204 Ρ型金屬接點層 208 η型金屬接點層 210 光 216 絕緣層 300 光伏電池 302 Ρ型金屬接點 304 ρ型金屬接點層 40 201251082 306 Ρ型金屬接點層 308 η型金屬接點層 310 η型金屬合金接點 312 η型金屬接點 - 320 光 400 第一結構 . 402 元件 404 含纪層 406 含鍺層 407 金屬覆蓋層 408 附著層 410 高導電性層 420 最終結構 422 纪錯合金層 41

Claims (1)

1. 201251082 七、申請專利範圍： 1. 一種用於在一光伏元件上形成一金屬接點的方法，該方 法包含以下步驟： 將—鈀層沈積在一光伏電池的一吸收材料層上； 將一鍺層沈積在該鈀層上； 將一金屬覆蓋層沈積在該鍺層上；以及 將該光伏電池加熱至一溫度，該溫度落於從約至約 275°C的一溫度範圍内以形成一鈀鍺合金，該鈀鍺合金配 置於介於該吸收材料層與該金屬覆蓋層之間。 2·如請求項1所述之方法，其中沈積該金屬覆蓋層之步驟 包含以下步驟： 將一附著層沈積在該鍺層上；以及 將—導電層沈積在該附著層上。 ，其中s玄執行該加熱步驟持續一 为鐘至約60分鐘之一時間範圍 •如請求項1所述之方法 奴時間’該段時間落於約5 内。 4.如請求項1所述之方法， 約275°c之—溫度範圍内， 間’该段時間至少為3〇秒 其中該溫度落於從約15〇〇c至 且執行該加熱步驟持續一段時 S 42 201251082 5.如請求項 所述之方法，其中該溫度落於從約1〇〇。(：至 約150°C之一溫度範圍 間’該段時間落於從約5 内’且執行該加熱步驟持續一段時 刀鐘至約60分鐘之一時間範圍内。 6.如-月求項！所述之方法#中該溫度落於從約Μ%至 約175 C之一溫度範圍内，且該加熱步驟持續一段時間， 該段時間落於從約5分鐘至約6〇分鐘之—時間範圍内。 7.如明求項丨所述之方法其中該鈀層具有一厚度，該厚 度落於從約50埃至約300埃之一厚度範圍内，且在一沈積 處步驟期間，在一溫度下沈積該鈀層，該溫度落於從約 20 C至約2〇〇〇c之一溫度範圍内。 8·如請求項1所述之方法，其中該鍺層具有一厚度，該厚 度落於從約1〇〇埃至約^00埃之一厚度範圍内且在一 沈積處理步驟期間，在一溫度下沈積該鍺層，該溫度落於 從約20〇C至約200°C之一溫度範圍内。 9.如請求項2所述之方法，其中該附著層包含鈦或鈦合金 且具有一厚度’該厚度至少為約20埃。 10.如請求項2所述之方法，其中該導電層包含黃金或黃 金合金且具有一厚度’該厚度至少為約1，〇〇〇埃。 43 201251082 11.如明求項〖所述之方法，其中該光伏電池的該吸收材 料層包含一 η型砷化鎵材料。 如明求項η所述之方法其中該金屬接點配置於該光 伏電池之背面。 13· —種用於在一光伏元件上形成一金屬接點的方法，該 方法包含以下步驟： 將一鈀層沈積在一光伏電池的一吸收材料層上； 將一鍺層沈積在該鈀層上； 將一附著層沈積在該鍺層上； 將一導電層沈積在該附著層上；以及 將該光伏電池加熱至一溫度，該溫度落於從約15〇〇c 至約275 C的一溫度範圍内持續一段時間，該段時間至少 為〇.5分鐘以形成一鈀鍺合金，該鈀鍺合金配置於介於該 吸收材料層與該附著層之間。 14· 一種配置於一光伏元件上的金屬接點，包含： 一鈀鍺合金層，配置於一光伏電池的一吸收材料層上； 以及 一金屬覆蓋層’配置於該鈀鍺合金層上。 44 201251082 15.如請求項14所述之金屬接點，其中該金屬覆蓋層包含： 一附著層，配置於該鈀鍺合金層上；以及 一導電層，配置於該附著層上。 16·如請求項15所述之金屬接點，其中該附著層包含鈦。 17. 如請求碩㈠所述之金屬接點，其中該導電層包含金 18. 如請求項14所述之金屬接點，其中該鈀鍺合金層具有 一厚度’該度落於從约1〇〇埃至約1，〇〇〇埃之一厚度範圍 内。 19. 如凊求項18所述之金屬接點，其中該鈀鍺合金層的該 厚度落於從約300埃至約000埃的一厚度範圍内。 20. 如清求項15所述之金屬接點，其中該附著層具有一厚 度’該厚度至少為約2〇埃。 21. 如凊求項15所述之金屬接點，其中該導電層具有一厚 度’該厚度至少為約1，000埃。 22. 如凊求項14所述之金屬接點，其中該光伏電池的吸收 材料層包含—η型砷化鎵材料。 S 45 201251082 23.如請求項14所述之金屬接點’其中將該金屬接點配置 於該光伏電池的背面。 46