TW201539777A - 太陽能電池及其製造方法 - Google Patents

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Douglas Arthur Hutchings
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Matthew Young
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Abstract

鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。該鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將該太陽能電池之該區域之該第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。

Description

太陽能電池及其製造方法
本發明之實施例係關於可再生能源之領域，且詳言之，係關於太陽能電池及其製造方法。
通常，太陽能電池係已知為將太陽輻射轉化成電能之裝置。典型地，太陽能電池係使用半導體處理技術製造於半導體基板上，以在基板之表面附近形成p-n接面。入射於基板之表面上的太陽輻射在基板之本體中產生電子及電洞對。電子及電洞對遷移至基板中之p型摻雜區及n型摻雜區，進而在該等摻雜區之間產生電壓差。摻雜區係耦接至太陽能電池上之金屬觸點，以將電流自電池導向至與其耦接之外部電路。輻射轉化效率為太陽能電池之重要特性，因為其直接相關於太陽能電池產生電力之能力。
第1圖為典型均質發射體太陽能電池結構100之橫截面圖之圖解。如第1圖所示，高摻雜p+型矽發射體102係形成於n型矽基板101上。諸如金屬柵格線104之金屬柵格線係形成於發射體102上。抗反射塗層(antireflective coating；「AR」)103係沉積於發射體102上介於柵格線之間的部分上。諸如發射體102之習知均質發射體具有於柵格觸 點下方及其之間的均勻摻雜特性分佈。均質摻雜發射體之表面處的活性摻雜劑濃度通常為至少1020cm-3以與柵格線形成歐姆接觸並獲得高填充因子，該填充因子係典型地定義為實際最大可獲得功率與開路電壓及短路電流之乘積的比率。
發射體之表面處的活性摻雜劑之高濃度產生高的表面重組速度。高的表面重組速度限制開路電壓(Voc)及短路電流(Jsc)，從而直接限制太陽能電池之轉化效率。
選擇性發射體係用於避免由均質發射體引起的限制。選擇性發射體具有於柵格線之下的高摻雜劑濃度及介於柵格線之間的低摻雜劑濃度。習知選擇性發射體技術需要兩個或兩個以上處理步驟來達成此點。
一種選擇性發射體技術係以輕微摻雜Si發射體開始。隨後，將高摻雜矽膏經由遮罩選擇性地塗覆於輕微摻雜Si發射體中將會置放有柵格線之區域。隨後，使柵格線形成於高摻雜矽膏區域上。
另一種選擇性發射體技術係以高摻雜Si發射體開始。將硬遮罩沉積於高摻雜發射體上。經由硬遮罩深蝕刻高摻雜Si發射體之部分，以減少Si發射體中介於柵格線之間的彼等部分中之摻雜。隨後，將柵格線沉積於發射體之未蝕刻高摻雜區域上。
另一種選擇性發射體技術使用至少兩個單獨離子佈植步驟來在發射體之柵格線下方產生高摻雜，且在發射體之柵格線之間產生低摻雜。
所有習知選擇性發射體技術需要複雜的對準處理且通常具有低生產量。利用此等技術達成的表面摻雜提供100Ω/sq以上之高薄片電阻。此等高薄片電阻引起大量功率損失，以致習知選擇性發射體需要比均質發射體多至多50%之柵格線。因為柵格金屬化典型地含有銀，所以此為極昂貴的需求。
本案描述製造太陽能電池之方法及設備之示範性實施例。在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。在一實施例中，防止化學物種以顯著地改變活性摻雜濃度之充分量達到第二部分。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。第一部分中之摻雜劑之電氣活性藉由使摻雜劑與來自鈍化層之化學物種反應以形成電非活性複合物而去活化。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活 化。鈍化層為氮化矽、氧化矽、氧化鋁、一或多個旋塗式玻璃或其任何組合，且其中化學物種包含原子氫、氘、鋰、銅或其任何組合。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。鈍化層包含SixHyNz，其中y為約1重量%至約70重量%。在一實施例中，鈍化層包含矽、氮、氧及氫之任何組合。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。第一溫度經調整以產生摻雜劑特性分佈，該摻雜劑特性分佈在第一部分之表面部分處具有的活性摻雜劑之濃度小於在遠離該表面部分之一距離處活性摻雜劑之濃度。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。偏壓(例如，穩態電壓、脈衝偏壓或兩者)施加至太陽能電池以控制該太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性之去活化。在一實施例中，施加至太陽能電池之偏壓經調整以控制化學物種於鈍化層、太陽能電池之該區域之第 一部分或兩者中之穿透深度。在一實施例中，溫度、化學物種之濃度或兩者經調整以控制太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性之去活化。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。第一溫度為約85℃至約400℃。在一實施例中，第一溫度為約-100℃至約+1000℃。在一實施例中，鈍化層在第一溫度下退火第一時段以驅使化學物種進入太陽能電池之該區域之第一部分中。在一實施例中，鈍化層在第一溫度下退火第二時段以將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。在一實施例中，第一時段時之第一溫度高於第二時段時之第一溫度。在一實施例中，第一時段短於第二時段。在一實施例中，第一時段時之第一溫度低於第二時段時之第一溫度。在一實施例中，第一時段長於第二時段。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。鈍化層之厚度為約1奈米(nanometer；「nm」)至約500nm。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將 太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。柵格線在高於第一溫度之第二溫度下經退火以於第二部分上形成電觸點。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。在一實施例中，該區域為形成於太陽能電池基板上之發射體。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。在一實施例中，該區域為太陽能電池之背表面場。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。在一實施例中，鈍化層充當抗反射塗層。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活 化。太陽能電池之該區域之第二部分中的摻雜劑保持為電活性的。太陽能電池之該區域具有p型導電性。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。太陽能電池之該區域之第二部分中的摻雜劑保持為電活性的。太陽能電池之該區域具有n型導電性。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。太陽能電池之該區域之第二部分中的摻雜劑保持為電活性的。柵格線為導電性的。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。太陽能電池之該區域之第二部分中的摻雜劑保持為電活性的。鈍化層之退火之時間、鈍化層之退火之溫度或兩者經調整以控制太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性之去活化。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍 化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。太陽能電池之該區域之第二部分中的摻雜劑保持為電活性的。摻雜劑為以下至少一者：硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)。在一實施例中，摻雜劑為氫。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。太陽能電池之該區域之第二部分中的摻雜劑保持為電活性的。摻雜劑為以下至少一者：氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)及鉍(Bi)。在一實施例中，摻雜劑為氫。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。太陽能電池之該區域之第二部分中的摻雜劑保持為電活性的。鈍化層沉積於柵格線上，該柵格線充當遮罩以防止化學物種將在該第二部分中之摻雜劑去活化。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。太陽能電池之該區域之第二部分中的摻雜劑保持為電活 性的。柵格線係藉由網版印刷沉積於該區域之第二部分上，該網版印刷包含：將含有蝕刻劑之金屬膏置放於太陽能電池之該區域之第二部分上的鈍化層上；以及藉由蝕刻劑蝕刻穿過鈍化層深入至該區域，以將金屬膏置放成與區域之第二部分直接接觸。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。柵格線之退火在高於鈍化層之退火之溫度的溫度下執行。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。第一部分中之摻雜劑之電氣活性藉由使摻雜劑與來自該鈍化層之化學物種反應以形成電非活性複合物而去活化。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。鈍化層為氮化矽、氧化矽、氧化鋁、一或多個旋塗式玻璃或其任何組合，且其中化學物種包含氫、氘、鋰、銅或其任何組合。在一實施例中，鈍化層為表面鈍化層、場效應鈍化層、抗反射層或其任何組合。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。摻雜劑特性分佈在第 一部分之表面部分處具有的活性摻雜劑之濃度小於在遠離該表面部分之一距離處活性摻雜劑之濃度。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。偏壓施加至太陽能電池以控制第一部分中之摻雜劑之電氣活性的去活化。在更特定實施例中，偏壓跨於太陽能電池施加來控制第一部分中之摻雜劑之電氣活性的去活化。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。鈍化層之厚度為約1奈米至約500奈米。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑 之電氣活性實質上經防止免於去活化。該區域為形成於太陽能電池基板上之發射體。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。該區域為太陽能電池之背表面場。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。該區域具有p型導電性。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。該區域具有n型導電性。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。鈍化層之退火之時間、鈍化層之退火之溫度或兩者經調整以控制第一部分中之摻雜劑之電氣活性的去活化。在一實施例中，鈍化層中化學物種之濃度、抗反射塗層中化學物種之濃度、太陽能電池之該區域之第一部分中化學物種之濃度或其組合經調整以控制第一部分中之摻雜劑之電氣活性的去活化。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑之電氣活性實質上經防止免於去活化。摻雜劑為以下至少一者：硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)。在一實施例中，摻雜劑為氫。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域上。太陽能電池之該區域包含第一部分及第二部分。柵格線係沉積於第二部分上。柵格線經退火以於第二部分上形成電觸點。鈍化層經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將第一部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。第二部分中之摻雜劑 之電氣活性實質上經防止免於去活化。摻雜劑為以下至少一者：氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)及鉍(Bi)。在一實施例中，摻雜劑為氫。
在一實施例中，化學物種係供應至置放於腔室中的太陽能電池之一區域之第一部分。鈍化層係沉積於太陽能電池之該區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性係藉由使用柵格線作為遮罩來暴露於化學物種而去活化。太陽能電池之該區域之第二部分中的摻雜劑保持為電活性的。原子元素自化學物種產生。該區域之第一部分中之摻雜劑暴露於該等原子元素。偏壓施加至太陽能電池以控制太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性之去活化。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。第一摻雜劑之部分結合至來自鈍化層之化學物種且為電非活性的。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。鈍化層為氮化矽、氧化矽、氧化鋁、旋塗式玻璃或其任何組合，且其中化學物種包含原子氫、氘、鋰、銅或其任何組合。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。鈍化層包含SixHyNz，其中y為約1重量%至約70重量%。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。該區域為形成於太陽能電池基板上之選擇性發射體。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。該區域為太陽能電池之背表面場。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。在第一部分之表面部分處的電活性第一摻雜劑濃度小於在遠離該表面部分之一距離處的電活性第一摻雜劑濃度。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。抗反射塗層係沉積於鈍化層上。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。第一摻雜劑在第一區域之第一部分中柵格線之下為電活性的。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。該區域為p型區。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。該區域為n型區。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。柵格線與第二區域形成類歐姆接觸。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。基板包含單晶矽、多晶矽或其任何組合。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。第一摻雜劑為以下至少一者：硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)及鉈(Tl)。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線 係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。第一摻雜劑為以下至少一者：氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)及鉍(Bi)。
在一實施例中，太陽能電池包含形成於基板之第一側面上之第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分。第一柵格線係沉積於第二部分上。鈍化層係沉積於第一部分及第一柵格線上。第一摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之該區域之第一部分中去活化。太陽能電池包含：第二區域，該第二區域具有於基板之第二側面上之第二摻雜劑；以及，鄰近於第二區域之第二柵格線。鈍化層係沉積於第二柵格線上。第二摻雜劑之一部分之電氣活性在太陽能電池之第二區域中處於第二柵格線外部之一部分中去活化。
本發明之實施例之其他特徵將自以下隨附圖式及詳細描述而明顯。
100‧‧‧均質發射體太陽能電池結構
101‧‧‧n型矽基板
102‧‧‧p+型矽發射體/發射體
103‧‧‧抗反射塗層
104‧‧‧金屬格網線
200‧‧‧太陽能電池板/面板
201‧‧‧框架
202‧‧‧太陽能電池
203‧‧‧前玻璃片
204‧‧‧背片材
300‧‧‧太陽能電池板/橫截面圖/視圖
301‧‧‧金屬框架
302‧‧‧太陽能電池
303‧‧‧前玻璃片
304‧‧‧背片材
305、306‧‧‧封裝劑
400‧‧‧太陽能電池/視圖
401‧‧‧太陽能電池基板
402‧‧‧匯流條
403‧‧‧柵格線
404‧‧‧視圖
405‧‧‧間隔
406、407‧‧‧寬度
408、410‧‧‧部分
500‧‧‧視圖
501‧‧‧基板
502‧‧‧摻雜區/區域/摻雜劑區
503‧‧‧鈍化層
504‧‧‧柵格線
505‧‧‧化學物種
506‧‧‧退火
507‧‧‧柵格線觸點
508‧‧‧摻雜劑粒子
509、511‧‧‧部分
510‧‧‧視圖
512‧‧‧退火
513‧‧‧電非活性複合物
514‧‧‧表面部分
520‧‧‧視圖
525‧‧‧界面
530、540、550‧‧‧視圖
561‧‧‧距離
562‧‧‧部分
600‧‧‧橫截面圖
601‧‧‧基板
602‧‧‧摻雜區
603‧‧‧鈍化層
604‧‧‧柵格線觸點/柵格線
605‧‧‧化學物種
606‧‧‧摻雜劑粒子
607、608‧‧‧部分
609‧‧‧電非活性複合物
611‧‧‧表面部分
612‧‧‧退火
620‧‧‧視圖
625‧‧‧界面
628‧‧‧部分
629‧‧‧距離/深度
700‧‧‧橫截面圖
701‧‧‧基板
702‧‧‧選擇性發射體
703‧‧‧鈍化層
704‧‧‧柵格線觸點
705‧‧‧化學物種
706‧‧‧摻雜劑粒子
707、708‧‧‧部分
709‧‧‧電非活性複合物
712‧‧‧背表面區域
713‧‧‧鈍化層
714‧‧‧柵格線觸點
715‧‧‧化學物種
716‧‧‧摻雜劑粒子
717、718‧‧‧部分
719‧‧‧電非活性複合物
721、731‧‧‧表面部分
722、732‧‧‧部分
741‧‧‧前表面
742‧‧‧退火
743‧‧‧背表面
800‧‧‧視圖
801‧‧‧基板
802‧‧‧摻雜區
803‧‧‧鈍化層
804‧‧‧柵格線觸點
805‧‧‧化學物種
806‧‧‧摻雜劑粒子
807‧‧‧電非活性複合物
808、809‧‧‧部分
811‧‧‧太陽能電池
812‧‧‧表面部分
813‧‧‧支座
821、822‧‧‧電極
900‧‧‧系統/電漿系統
901‧‧‧處理腔室/腔室
902‧‧‧處理氣體
903‧‧‧RF電源
904‧‧‧電漿源
905‧‧‧電漿/電漿源
906‧‧‧基座
907‧‧‧工件
908‧‧‧原子元素/化學物種
909‧‧‧DC電源
910‧‧‧RF源
911‧‧‧控制器
912‧‧‧處理器
913‧‧‧溫度控制器
914‧‧‧輸入/輸出裝置
915‧‧‧記憶體
916‧‧‧壓力控制系統
917‧‧‧排氣出口
1000‧‧‧圖表
1001‧‧‧深度
1002‧‧‧氫濃度
1003‧‧‧虛線/特性分佈
1004‧‧‧實線
1100‧‧‧圖表
1101‧‧‧深度
1102‧‧‧載子濃度
1103‧‧‧去活化
Tc‧‧‧溫度/退火溫度
Tp‧‧‧溫度/退火溫度
第1圖為典型均質發射體太陽能電池結構之橫截面圖之圖解。
第2圖為根據本發明之一個實施例的太陽能電池板俯視圖之圖解。
第3圖為根據本發明之一個實施例的太陽能電池板之一部分的橫截面圖之圖解。
第4圖為根據本發明之一個實施例的具有柵格線之太陽能電池的視圖之圖解。
第5A圖為根據本發明之一個實施例的呈部分製造狀態的太陽能電池之一部分之橫截面圖。
第5B圖為類似於第5A圖之視圖，處於根據本發明之一個實施例的鈍化層沉積於太陽能電池之摻雜區上之後。
第5C圖為類似於第5B圖之視圖，處於根據本發明之一個實施例的柵格線沉積於太陽能電池之摻雜區之一部分上之後。
第5D圖為類似於第5C圖之視圖，其例示根據本發明之一個實施例的柵格線之退火。
第5E圖為類似於第5D圖之視圖，處於根據本發明之一個實施例的柵格線觸點形成於摻雜區之部分上之後。
第5F圖為類似於第5E圖之視圖，例示根據本發明之一個實施例的鈍化層之退火。
第5G圖為類似於第5F圖之視圖，處於根據本發明之一個實施例的鈍化層之退火之後。
第6A圖為根據本發明之另一實施例的呈部分製造狀態的太陽能電池之一部分之橫截面圖。
第6B圖為類似於第6A圖之視圖，例示根據本發明之另一實施例的鈍化層之退火。
第6C圖為類似於第6B圖之視圖，處於根據本發明之另一實施例的鈍化層之退火之後。
第7A圖為橫截面圖，其例示根據本發明之一個實施例的呈部分製造狀態的雙面選擇性發射體太陽能電池之鈍化層之退火。
第7B圖為類似於第7A圖之視圖，處於根據本發明之一個實施例的鈍化層之退火之後。
第8圖為一視圖，其例示根據本發明之一個實施例的施加偏壓來使太陽能電池之一部分中之摻雜劑去活化。
第9圖為一視圖，其例示根據本發明之一個實施例的使太陽能電池之一部分中之摻雜劑去活化的電漿系統。
第10圖展示一圖表，其例示根據本發明之一個實施例的氫濃度於柵格線之退火之前及之後的二次離子質譜儀特性分佈。
第11圖為一圖表，其例示根據本發明之一個實施例的在去活化之後太陽能電池之摻雜區之表面處的活性摻雜劑濃度之減小。
本文所述製造太陽能電池之方法及設備。在以下描述中，闡述眾多特定細節，諸如特定製程流程操作，以便提供對本發明之實施例之全面理解。熟習此項技術者應明白，本發明之實施例可在沒有此等特定細節的情況下加以實踐。在其他情況下，諸如半導體沉積技術之熟知製造技術未加以詳細描述，以便不會不必要地模糊本發明之實施例。此外，應理解，圖式中展示的各種實施例為例示性表示且未必按比例繪製。
在一實施例中，鈍化層係沉積於太陽能電池之一區域之第一部分上。柵格線係沉積於該區域之第二部分上。鈍化層在第一溫度下經退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將 太陽能電池之該區域之第一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。在一實施例中，防止化學物種以顯著地改變活性摻雜濃度之充分量達到第二部分。用以驅使來自鈍化層之化學物種的鈍化層之熱處理提供以下優點：摻雜劑之電氣活性於該太陽能電池之該區域之一部分中的原位去活化，而無需單獨的去活化操作，進而減少製造操作之數量及製造成本。
在一實施例中，如本文所述的該太陽能電池之該區域之一部分中的摻雜劑之電氣活性之去活化涉及一步、自對準製程，其需要很少的消耗品，且在選擇性發射體之表面部分處、介於柵格線之間達成盡可能低的的電活性摻雜劑濃度。在至少一些實施例中，使用如本文所述的製程製造的選擇性發射體太陽能電池僅沿邊緣具有增加的薄片電阻，且需要與均質發射體太陽能電池相同或比其更少的柵格線。
第2圖為根據本發明之一個實施例的太陽能電池板俯視圖之圖解。太陽能電池板200具有框架201，其固持諸如太陽能電池202的太陽能電池。在一實施例中，太陽能電池具有柵格線及使用如本文所述的製程製造的選擇性發射體及背表面場(未圖示)之至少一者。在一實施例中，太陽能電池係形成於半導體晶圓或基板上，該半導體晶圓或基板為例如矽之半導體材料或其他半導體材料之薄片。在一個實施例中，晶圓充當用於嵌入晶圓中及晶圓上之太陽能電池的基板。
在一實施例中，太陽能電池為n型太陽能電池，其具有如以下進一步詳細所述的自對準p型選擇性發射體。在一實施例中，太陽能電池為p型雙面太陽能電池，其具有n 型選擇性發射體及自對準p型背表面場以吸收來自兩側的光，如以下進一步詳細所述。
諸如太陽能電池202的太陽能電池安裝在前玻璃片203及背片材204之間。在一個實施例中，框架201為鋁框架、鈦框架或其他金屬框架。在一個實施例中，背片材為塑膠片、金屬片或其組合。在一個實施例中，背片材為玻璃片。在一實施例中，太陽能電池板之太陽能電池彼此電連接以產生所要電壓。前玻璃片典型地由回火玻璃製成以允許光通過，同時保護半導體晶圓免遭由於例如風成碎屑、雨、雹等等之磨損和衝擊。在一實施例中，太陽能電池串聯連接以產生相加電壓。在一實施例中，一個太陽能電池之前部藉由導線、導線帶或兩者串聯連接至相鄰電池之背部。在一實施例中，獨立地操縱串聯連接的電池之串列。在一實施例中，太陽能電池並聯連接以產生高電流。在一實施例中，為達成太陽發電能之實際使用，使用反相器將電力饋送至配電網(並網光伏系統)。在一獨立系統中，蓄電池係用於儲存不立即需要的能量。太陽能板可用於對可攜式裝置供電或再充電。在一實施例中，面板中之太陽能電池藉由扁平線、金屬帶或兩者電互連。
第3圖為根據本發明之一個實施例的太陽能電池板300之一部分的橫截面圖300之圖解。在一實施例中，視圖300例示如第2圖所描繪的面板200之一部分。如第3圖所示，金屬框架301包圍一堆疊，該堆疊包含置放於前玻璃片303與背片材304之間的太陽能電池302。在一實施例中，太陽能電池具有柵格線及使用如本文所述的製程製造的選擇性 發射體及背表面場(未圖示)之至少一者。封裝劑305置放於太陽能電池302之前表面與前玻璃片303之間。封裝劑306置放於太陽能電池302之背表面與後片材304之間。在一實施例中，封裝劑305及306之每一者為聚合物封裝劑。
第4圖為根據本發明之一個實施例的具有柵格線之太陽能電池400的視圖之圖解。太陽能電池可為如第2及3圖所描繪的太陽能電池202及320之一。在一個實施例中，視圖400為太陽能電池之俯視圖。在一個實施例中，視圖400為太陽能電池之仰視圖。太陽能電池具有諸如柵格線403之柵格線，及諸如形成於太陽能電池基板401之表面上的匯流條402之匯流條。視圖404為太陽能電池之部分408之放大圖。在一個實施例中，柵格線及匯流條為導電線，其包含銀、銅、其他金屬、任何其他電導材料，或其組合。
柵格線係用於自太陽能電池之各部分收集電流、電壓或兩者。柵格線連接至匯流條。匯流條係典型地用於自多個太陽能電池收集電流、電壓或兩者。在一實施例中，柵格線之間的間隔405大於約1.8毫米(millimeter；「mm」)。在一個實施例中，柵格線之間的間隔為約1.5mm至約25mm。在更特定實施例中，柵格線之間的間隔約1.9mm。在一實施例中，柵格線之寬度406為約80微米(micron；「μm」)至約100μm。在一實施例中，匯流條之寬度407為約1.5mm至約4mm。在更特定實施例中，匯流條之寬度407為約2毫米。在一實施例中，6吋太陽能電池半導體基板或晶圓具有形成於其上之約80個至約90個柵格線。在一實施例中，太陽能電池 基板上之柵格線之密度為每吋不超過約13個柵格線。在其他實施例中，太陽能電池基板上之柵格線之密度為每吋小於約10個柵格線。在一實施例中，太陽能電池基板為半導體，例如，單晶矽、多晶矽、非晶矽、碲化鎘、銅銦硒化物/硫化物、砷化鎵、其他半導體，或其組合。在一實施例中，太陽能電池基板包括薄膜，例如，沉積於支撐基板上之非晶矽、碲化鎘、銅銦鎵硒化物、砷化鎵或其他半導體薄膜。在一個實施例中，太陽能電池基板係至少部分地使用自上而下鋁誘導結晶(top-down aluminum induced crystallization；TAIC)來製造。在一實施例中，太陽能電池基板包括有機材料，例如，染料、聚合物或其組合。
在一實施例中，精細導電柵格線及較寬匯流條係使用金屬膏網版印刷於半導體基板之表面上。在一個實施例中，金屬膏包括銀、銅膏、其他金屬、其他電導材料，或其組合。在一個實施例中，金屬膏為銀膏。在一個實施例中，太陽能電池基板具有在前側及背側上的柵格圖案觸點。在一個實施例中，太陽能電池基板具有在前側上的柵格圖案觸點及在後表面上的全區域金屬觸點(未圖示)。全區域金屬觸點典型地覆蓋基板之整個後側。在一實施例中，全區域後部接觸係藉由網版印刷例如鋁之金屬膏來形成。典型地，隨後將膏劑在數百攝氏度下退火以形成與矽成類歐姆接觸的金屬電極。在製成金屬觸點之後，太陽能電池藉由扁平線或金屬帶互連，且組裝成模組或太陽能板，諸如第2圖所描繪的太陽能電池板。
導電柵格線及匯流條可使用電子裝置製造技術中的一般技藝人士已知的導電線沉積技術之一沉積於太陽能電池基板上。
第5A圖為根據本發明之一個實施例的呈部分製造狀態的太陽能電池之一部分之橫截面圖。視圖500可表示第2-4圖所描繪的太陽能電池之一。視圖500可表示太陽能電池沿第4圖所描繪的軸A-A之部分410。摻雜區502形成於基板501上。典型地，太陽能電池之類型藉由基板(「基底」)之類型限定。在一實施例中，基板501為半導體基板，例如，單晶矽、多晶矽、非晶矽、碲化鎘、銅銦硒化物/硫化物、砷化鎵、其他半導體，或其任何組合。
區域502具有摻雜劑。摻雜劑由複數個電活性摻雜劑粒子(諸如摻雜劑粒子508)表示。取決於實施例，電活性摻雜劑粒子為電子、電洞、原子、離子或摻雜劑之任何其他電活性粒子。在一個實施例中，區域502之厚度為約0.001μm至約2μm。在一個實施例中，摻雜區502具有p型導電性。在一個實施例中，摻雜區502具有n型導電性。在一個實施例中，摻雜區502之摻雜劑為以下至少一者：硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)及其他受體摻雜劑。在一個實施例中，摻雜區502之摻雜劑為以下至少一者：氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)及其他施體摻雜劑。在一實施例中，摻雜區502之摻雜劑為充當替代摻雜劑之氫。
在一個實施例中，摻雜區502為太陽能電池之選擇性發射體。在一實施例中，摻雜區502具有不同於基板501 之彼者的導電性類型。例如，若基板具有n型導電性，則摻雜區具有p型導電性。若基板具有p型導電性，則摻雜區具有n型導電性。在一實施例中，基底區為n型矽基板，且摻雜區具有p型摻雜劑，例如硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、其他受體摻雜劑，或其組合，以便提供p型導電性。在一實施例中，基底區為p型矽基板，且摻雜區具有n型摻雜劑，例如氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、其他施體摻雜劑，或其組合，以便提供n型導電性。在一個實施例中，摻雜區為p+型區，其具有至少約1019cm-3之受體摻雜劑濃度。在一個實施例中，摻雜區為n+型區，其具有至少約1019cm-3之施體摻雜劑濃度。在一實施例中，摻雜區包含磷矽酸鹽玻璃(phosphosilicate glass；「PSG」)、硼矽酸鹽玻璃(borosilicate glass；「BSG」)或其任何組合。在一實施例中，PSG、BSG或其任何組合係由於摻雜區之表面上的擴散而形成，該摻雜區充當鈍化層，其稍後在製程中加以移除。
在一個實施例中，摻雜區505為太陽能電池之背表面場。在一實施例中，摻雜區具有與基板相同的導電性類型。例如，若基板具有p型導電性，則摻雜區具有p型導電性。在一實施例中，p型矽基板上之摻雜區具有p型摻雜劑，例如硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、其他受體摻雜劑，或其組合，以便提供p型導電性。若基板具有n型導電性，則摻雜區具有n型導電性。在一實施例中，n型矽基板上之摻雜區具有n型摻雜劑，例如氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、其他施體摻雜劑，或其組合，以便提供n型導電性。
在一實施例中，摻雜區係藉由擴散、離子佈植或電子裝置製造技術中的一般技藝人士已知的任何其他技術將摻雜劑引入基板中來形成。在一實施例中，摻雜區係藉由電子裝置製造技術中的一般技藝人士已知的磊晶技術來形成。
第5B圖為類似於第5A圖之視圖510，處於根據本發明之一個實施例的鈍化層沉積於太陽能電池之摻雜區上之後。鈍化層503係沉積於摻雜區502上以減少用於載子(電子及/或電洞)的表面陷阱之量。在一實施例中，鈍化層經沉積以將摻雜區502之一部分中的摻雜劑之一部分去活化，如以下進一步詳細所述。鈍化層503包含化學物種，諸如與摻雜劑區502之摻雜劑粒子反應以形成電非活性複合物之化學物種505，如以下進一步詳細所述。在一實施例中，化學物種505形成於鈍化層503與摻雜區502之間的界面525處。在一實施例中，化學物種505包含原子元素及雙原子元素(例如，原子氫、氘、鋰、銅或其他原子元素)。
在一實施例中，含有化學物種505之鈍化層為富氫的氮化矽。在一實施例中，含有化學物種505之鈍化層為富氫的氧化矽。在一實施例中，含有化學物種505之鈍化層為富氫的氧化鋁。在一實施例中，含有化學物種505之鈍化層包含氮化矽、氧化矽、氧化鋁或其任何組合。在一實施例中，鈍化層包含SixHyNz，其中y為約1重量%至約70重量%。在一實施例中，鈍化層包含矽、氮、氧及氫之任何組合。在一實施例中，含氫化學物種係由氮化矽處理形成於界面525處。在一實施例中，氫化學物種係於氮化矽沉積之前，由矽烷與 氨之間的化學反應形成於界面525處。在一實施例中，氮化矽之鈍化層於矽之摻雜區上的沉積將氫引入矽之摻雜區中及氮化矽之鈍化層中。在一實施例中，氮化矽之鈍化層於矽之摻雜區上的沉積在氮化矽之鈍化層中比在矽之摻雜區中引入更多的氫。在一實施例中，偏壓(例如，穩態電壓、脈衝偏壓或兩者)跨於基板501上之摻雜區502來施加，以同時地沉積鈍化層503及將化學物種505引入摻雜區502上。在一實施例中，摻雜劑粒子508之一部分藉由在鈍化層之偏壓沉積期間引入的化學物種去活化，如以下相對於第8及9圖進一步詳細所述。
在一實施例中，鈍化層之厚度為約1nm至約500nm。在一實施例中，鈍化層503之厚度為約20nm至約100nm。在一個實施例中，鈍化層503之厚度為約10奈米(「nm」)至約200nm。在更特定實施例中，鈍化層503之厚度為約70nm至約100nm。在一實施例中，鈍化層503包括二氧化矽鈍化層上之氮化矽抗反射塗層。下伏二氧化矽層之厚度小於二氧化矽層之厚度，以便二氧化矽層不干擾其周圍之抗反射塗層之光學性質。在一實施例中，氮化矽抗反射塗層之厚度為約70nm，且下伏二氧化矽層之厚度為約10nm至約20nm。
在一實施例中，在形成鈍化層之前，矽基板上具有(100)結晶平面定向之摻雜區沿(111)結晶平面定向受顯著蝕刻，以形成棱錐(未圖示)來捕集入射光。在一個實施例中，摻雜區502之表面上的棱錐之高度為約10微米。在一實施例中，摻雜區係使用電子裝置製造技術中的一般技藝人士所知 的濕式蝕刻或乾式蝕刻技術來蝕刻。在一實施例中，摻雜區係使用氫氟酸來濕式蝕刻。
在一實施例中，含氫之氮化矽鈍化層係沉積於摻雜矽區之表面上形成的棱錐上。在一個實施例中，鈍化層係於小於約400℃之溫度下沉積。在更特定實施例中，鈍化層係於約160℃至約240℃之溫度下沉積。在一實施例中，鈍化層係使用電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition；PECVD)技術，或電子裝置製造技術中的一般技藝人士已知的其他鈍化層沉積技術之一來沉積於摻雜區上。
在一實施例中，抗反射(「AR」)塗層(未圖示)係沉積於鈍化層上，以減少由於反射之光損失且將光導向至太陽能電池中。在一實施例中，AR塗層為多層塗層。在一實施例中，鈍化層504充當AR塗層。在一個實施例中，AR塗層之厚度為約1nm至約200nm。在一個實施例中，AR塗層之厚度為小於約100nm。在一個實施例中，AR塗層之厚度為約20nm至約100nm。在一個實施例中，鈍化層及AR塗層兩者之總厚度為約10nm至約400nm。在一個實施例中，AR塗層係使用電漿增強化學氣相沉積(PECVD)技術，或電子裝置製造技術中的一般技藝人士已知的其他AR塗層沉積技術之一來沉積。
第5C圖為類似於第5B圖之視圖520，處於根據本發明之一個實施例的柵格線504沉積於太陽能電池之摻雜區之一部分上之後。在一實施例中，柵格線504之厚度為約5μm至約200μm。在一實施例中，柵格線之厚度為約5μm至約 45μm。在一實施例中，柵格線比AR塗層及/或鈍化層厚至少四倍。
在一實施例中，柵格線係藉由將含有蝕刻劑之金屬膏網版印刷至AR層、鈍化層或兩者上來沉積於摻雜區之部分上。金屬膏中之蝕刻劑蝕刻穿過AR層、鈍化層或兩者深入至摻雜區，以便金屬膏係置放成與摻雜區直接接觸。在一實施例中，含有蝕刻劑之金屬膏為銀、鋁或電子裝置製造技術中的一般技藝人士已知的任何其他金屬膏。
第5D圖為類似於第5C圖之視圖530，其例示根據本發明之一個實施例的柵格線之退火，以形成與太陽能電池摻雜區之部分的類歐姆接觸。如第5D圖所示，柵格線504係於溫度Tc下退火506，以蝕刻穿過鈍化層503以形成類歐姆柵格線觸點507。如第5D圖所示，在溫度Tc下，化學物種505移動至柵格線觸點507外部。在一實施例中，溫度Tc實質上高於300℃。在一實施例中，溫度Tc為約700℃至約900℃。在更特定實施例中，溫度Tc為約800℃。在一個實施例中，網版印刷至矽太陽能電池基板之摻雜區上的銀膏係加熱至至少700℃，以蝕刻穿過AR層、鈍化層或兩者深入至摻雜矽區域。
第5E圖為類似於第5D圖之視圖540，處於根據一個實施例的類歐姆柵格線觸點形成於摻雜區之部分上之後。如第5E圖所示，區域502具有：未由柵格線觸點覆蓋的部分，諸如部分509；及由藉由柵格線觸點覆蓋的部分，諸如部分511。如第5E圖所示，活性摻雜劑粒子實質上均勻地分配於 區域602中，該區域602包括：在柵格線觸點507之下的部分，諸如部分509；以及在柵格線觸點外部的部分，諸如部分511。
第5F圖為類似於第5E圖之視圖550，其例示根據本發明之一個實施例的鈍化層之退火，以將太陽能電池之摻雜區之一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。如第5F圖所示，化學物種505藉由在溫度Tp下退火512而受驅使進入摻雜區502的在柵格線外部的部分中。如第5F圖所示，在溫度Tp下，防止化學物種505以顯著地改變活性摻雜濃度的充分量達到摻雜區502的在柵格線之下的部分(諸如部分511)。摻雜劑之電氣活性係藉由在摻雜劑粒子與化學物種505之間形成諸如電非活性複合物513之電非活性複合物來去活化。化學物種與摻雜劑粒子反應且基於反應形成電非活性複合物。在一實施例中，電非活性複合物包含結合至化學物種之原子元素的摻雜劑粒子。在一個實施例中，電非活性複合物包含與藉由原子元素捕獲的摻雜劑(例如，電洞、電子)相關聯的載流子。
在一實施例中，對太陽能電池的具有硼或任何其他受體摻雜劑之p+型矽區而言，電非活性複合物包含藉由原子氫捕獲的電洞，該原子氫係自藉由在溫度Tp下退火的鈍化層驅使而出。在一實施例中，對太陽能電池的具有磷或任何其他施體摻雜劑之n+型矽區而言，電非活性複合物經形成包含藉由原子氫捕獲的電子，該原子氫係自藉由在溫度Tp下退火的鈍化層驅使而出。
第10圖展示圖表1000，其例示根據一個實施例的氫濃度於柵格線退火以在氮化矽鈍化層塗佈之晶圓上形成類歐姆觸點之前(虛線1003)及之後(實線1004)的二次離子質譜儀(secondary ion mass spectroscopy；「SIMS」)特性分佈。特性分佈1003及1004例示氫濃度沿自晶圓之表面的深度1001的分佈。在觸點退火之前的氮化矽鈍化層塗佈晶圓之示例性實施方案可由第5C圖所描繪的視圖表示。在柵格線觸點退火之後的氮化矽鈍化層塗佈晶圓之示例性實施方案可由第5E圖所描繪的視圖表示。在SIMS量測之前移除氮化矽鈍化層。如第10圖所示，在退火柵格線觸點之前、在自晶圓之表面約0微米(「μm」)之深度1001處的氫濃度1002大於退火觸點之後的氫濃度。在約0.1μm至約0.15μm之深度處，在退火柵格線觸點之後的氫濃度1002大於退火柵格線觸點之前的氫濃度。如第10圖所示，在退火柵格線之後留下的氫之量足以使足夠的硼去活化，以提供具有摻雜劑特性分佈之裝置結構，該摻雜劑特性分佈在表面部分中具有的電活性摻雜劑之濃度小於在遠離表面部分之一距離處電活性摻雜劑之濃度，如以下進一步詳細所述。
返回參考第5F圖，在一實施例中，鈍化層之退火溫度Tp低於柵格線之退火溫度Tc。在一實施例中，退火溫度Tp為約85℃至約400℃。在一實施例中，退火溫度Tp為約-100℃至約+1000℃。在一實施例中，退火溫度Tp為約85℃至約200℃。在一實施例中，退火溫度Tp為約200℃至約400℃。在一實施例中，鈍化層係於複數個溫度Tp下退火。 在一實施例中，退火溫度Tp維持相對高歷時第一時段以驅使化學物種(例如，氫)進入太陽能電池之該區域的在柵格線外部的矽部分中，且隨後勻變下降以在第二時段期間將此等部分中之摻雜劑去活化。在一實施例中，退火溫度Tp維持相對低歷時第一時段以驅使化學物種(例如，氫)進入太陽能電池之該區域的在柵格線外部的矽部分中，且隨後勻變上升以在第二時段期間將此等部分中之摻雜劑去活化。在一實施例中，第一時段短於第二時段。在一實施例中，第一時段長於第二時段。
在一實施例中，鈍化層之退火之時間、鈍化層之退火之溫度或兩者經調整以控制摻雜劑之電氣活性之去活化。在一實施例中，一或多個其他參數，例如，存在於鈍化層中之化學物種之濃度、抗反射塗層中化學物種之濃度、太陽能電池之該區域之該第一部分中化學物種之濃度或其組合經調整以控制摻雜劑之電氣活性之去活化。在一實施例中，鈍化層之退火係執行約1秒至約30分鐘。
第5G圖為類似於第5F圖之視圖，處於根據本發明之一個實施例的鈍化層之退火之後。如第5G圖所示，摻雜區501於柵格線觸點507外部之部分509具有表面部分514及在該表面部分外部之部分562。如第5G圖所示，表面部分包含藉由使摻雜劑粒子與化學物種505反應形成的電非活性複合物513。部分562中之摻雜劑粒子508為電活性的。摻雜劑特性分佈係產生為在表面部分514中具有的電活性摻雜劑之濃度小於在部分562中電活性摻雜劑之濃度。在柵格線觸點507 之下的部分511中之摻雜劑粒子實質上不會去活化。在一實施例中，表面部分514中之活性摻雜劑濃度小於約5x1019cm-3，且部分562中之活性摻雜劑濃度大於表面部分514中之活性摻雜劑濃度。在一實施例中，部分511中之活性摻雜劑濃度大於約5x1019cm-3。
在一實施例中，退火溫度Tp經調整以控制離摻雜區502與鈍化層503之間的界面之距離561。表面部分514之大小係藉由距離561決定。在一實施例中，鈍化層退火時間經調整以控制距離561。在一實施例中，跨於太陽能電池施加偏壓以控制化學物種505於摻雜區中之穿透以將摻雜劑去活化，如以下相對於第8圖所述。
如第5G圖所示，該區域於柵格線觸點507之下的部分511中之摻雜劑之電氣活性實質上不會去活化，且活性摻雜劑粒子(諸如彼區域中之活性摻雜劑粒子508)之濃度保持實質上與退火鈍化層之前一樣。在一個實施例中，在鈍化層之退火之後，在該區域502於柵格線觸點507外部之部分509中包括電活性摻雜劑粒子及電去活化摻雜劑粒子之摻雜劑粒子之總數實質上與退火之前彼部分中之摻雜劑粒子之總數相同。在一個實施例中，在藉由使鈍化層在Tp下退火的情況下、由原子氫將摻雜劑去活化之後，柵格線觸點外部的活性硼濃度劇烈減小，因為摻雜區之表面(諸如表面部分514)處的約99%之硼為未活化的。在柵格線觸點以下之部分511中，活性硼濃度實質上不變化，因為原子氫藉由使柵格線於溫度Tc下退火自部分511驅出。
在一個實施例中，距離561為小於0.1μm。在一個實施例中，距離561為約0.001μm至約0.1μm。在一個實施例中，距離561為約0.001μm至約0.2μm。在一個實施例中，在柵格線觸點之下的電活性摻雜劑濃度大於太陽能電池之該區域中在柵格線外部之表面部分處的電活性摻雜劑濃度一個數量級以上。在一個實施例中，在柵格線觸點之下的電活性摻雜劑濃度大於太陽能電池之該區域中在柵格線外部之表面部分處的電活性摻雜劑濃度至少兩個數量級。在一實施例中，太陽能電池之該區域中在柵格線外部之表面部分處的電活性摻雜劑濃度小於太陽能電池之該區域中在柵格線外部遠離表面部分之距離處的部分處的電活性摻雜劑濃度一或多個數量級。在一實施例中，太陽能電池之該區域中在柵格線外部之表面部分處的電活性摻雜劑濃度小於太陽能電池之該區域中在柵格線外部遠離表面部分之距離處的部分處的電活性摻雜劑濃度至少兩個數量級。在一個實施例中，在太陽能電池之該區域中在柵格線外部之表面部分(諸如表面部分514)中，約99.99%之摻雜劑為非活性的。在一個實施例中，在柵格線之下的電活性摻雜劑濃度為至少1020cm-3，太陽能電池之該區域中在柵格線外部之表面部分處的電活性摻雜劑濃度為約1016cm-3至約5x1019cm-3，且太陽能電池之該區域中在柵格線外部遠離表面部分之距離處的部分處的電活性摻雜劑濃度為至少1020cm-3。在一個實施例中，具有藉由在溫度Tp下退火的鈍化層驅使的原子氫去活化的摻雜劑之一部分的選擇性發射體在表面部分中具有顯著減小的活性受體濃度(例如， 99%摻雜劑為非活性的)。此提供低的串聯電阻及低的表面重組，從而達成較高Voc及Jsc，而不會使串聯電阻增加到足以需要更多表面金屬化。表面處的電活性摻雜劑之較小濃度提供極佳表面鈍化以減少表面陷阱，且在遠離表面之距離處的電活性摻雜劑之濃度使薄片電阻保持為低的。
第6A圖為根據本發明之另一實施例的呈部分製造狀態的太陽能電池之一部分之橫截面圖600。視圖600可表示第2-3圖所描繪的太陽能電池之一。視圖600可表示太陽能電池沿第4圖所描繪的軸A-A之部分410。基板601表示以上相對於第2-5G圖所述的基板之一。摻雜區602表示以上相對於第2-5G圖所述的摻雜區之一。類歐姆柵格線觸點604係形成於摻雜區602之部分(諸如部分607)上。摻雜區602具有在柵格線觸點604外部的部分，諸如部分608。
在一實施例中，柵格線觸點604係藉由在溫度Tc下退火直接沉積於摻雜區602之部分上的柵格線來形成。在一實施例中，柵格線係藉由將金屬膏網版印刷至摻雜區602之部分上而直接沉積於摻雜區之該等部分上。在一實施例中，金屬膏為銀、鋁或電子裝置製造技術中的一般技藝人士已知的任何其他金屬膏。在一實施例中，柵格線係藉由例如使用銅或任何其他金屬電鍍來沉積。
在一實施例中，柵格線觸點604之厚度為約5μm至約200μm。在一實施例中，柵格線觸點之厚度為約5μm至約45μm。在一實施例中，柵格線觸點比稍後於製程中沉積的AR塗層及/或鈍化層厚至少四倍。在一實施例中，溫度Tc實 質上高於300℃。在一實施例中，溫度Tc為約700℃至約900℃。在更特定實施例中，溫度Tc為約800℃。在一個實施例中，網版印刷至矽太陽能電池基板之摻雜區上的銀膏係加熱至至少700℃，以形成連接至摻雜矽區域之類歐姆觸點。鈍化層603係沉積於柵格線觸點604上，及摻雜區602於柵格線觸點604外部之部分(諸如部分608)上。鈍化層603經沉積以減少摻雜區602上用於載子(電子及/或電洞)的表面陷阱之量，且將摻雜區603之一部分中的摻雜劑之一部分去活化，如上所述。鈍化層603包含化學物種，諸如與摻雜劑粒子反應以形成電非活性複合物之化學物種605，該等摻雜劑粒子諸如摻雜劑區域602之摻雜劑粒子606。在一實施例中，化學物種605係形成於鈍化層603與摻雜區602之間的界面625處。在一實施例中，化學物種605包含原子元素及雙原子元素(例如，原子氫、氘、鋰、銅或其他原子元素)。
在一實施例中，含有化學物種605之鈍化層為富氫的氮化矽。在一實施例中，含有化學物種605之鈍化層為富氫的氧化矽。在一實施例中，含有化學物種605之鈍化層為富氫的氧化鋁。在一實施例中，含有化學物種605之鈍化層包含氮化矽、氧化矽、氧化鋁或其任何組合。在一實施例中，鈍化層包含SixHyNz，其中y為約1重量%至約70重量%。在一實施例中，鈍化層包含矽、氮、氧及氫之任何組合。在一實施例中，含氫化學物種由氮化矽處理形成於界面625處。在一實施例中，氫化學物種係於氮化矽沉積之前，由矽烷與氨之間的化學反應形成於界面625處。在一實施例中，偏壓(例 如，穩態電壓、脈衝偏壓或兩者)跨於基板601上之摻雜區602來施加，以同時地沉積鈍化層603及將化學物種605引入摻雜區602上。在一實施例中，摻雜劑粒子606之一部分藉由在鈍化層之偏壓沉積期間引入的化學物種去活化，如以下相對於第8及9圖進一步詳細所述。
取決於一實施例，鈍化層603具有如以上相對於鈍化層503所述的厚度之一。在一實施例中，在形成鈍化層之前，矽基板上具有(100)結晶平面定向之摻雜區沿(111)結晶平面定向受顯著蝕刻，以形成棱錐(未圖示)來捕獲入射光，如上所述。
在一個實施例中，鈍化層603係於小於約400℃之溫度下沉積。在一實施例中，鈍化層係使用電漿增強化學氣相沉積(PECVD)技術，或電子裝置製造技術中的一般技藝人士已知的其他鈍化層沉積技術之一來沉積於摻雜區上。在一實施例中，抗反射(「AR」)塗層(未圖示)係沉積於鈍化層上，以減少由於反射之光損失且將光導向至太陽能電池中，如上所述。
第6B圖為類似於第6A圖之視圖620，其例示根據本發明之另一實施例的鈍化層之退火，以將太陽能電池之摻雜區之一部分中的摻雜劑之電氣活性去活化。如第6B圖所示，化學物種605藉由在溫度Tp下退火612而受驅使進入摻雜區602的在柵格線觸點604外部之部分(部分608)中，以將此等部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。如第6B圖所示，柵格線觸點604充當防止化學物種605達到摻雜區602於柵格 線之下之部分(諸如部分607)的遮罩。亦即，柵格線觸點充當用於去活化摻雜劑之遮罩。在一個實施例中，柵格線觸點具有足夠厚度以防止化學物種之原子元素穿透太陽能電池之下伏區域。
摻雜劑之電氣活性係藉由在摻雜劑粒子與化學物種605之間形成諸如電非活性複合物609之電非活性複合物來去活化，如以上相對於第5F圖所述。在一實施例中，自鈍化層驅使而出的原子氫與柵格線觸點之銀材料反應替代穿透柵格線觸點，而不達到太陽能電池之該區域之下伏部分，例如部分607。在一實施例中，鈍化層之退火溫度Tp低於柵格線之退火溫度Tc，如以上相對於第5F圖所述。在一實施例中，鈍化層之退火係執行約1秒至約30分鐘之預定持續時間。
第6C圖為類似於第6B圖之視圖，處於根據本發明之另一實施例的鈍化層之退火之後。如第6C圖所示，部分608具有表面部分611及在表面部分外部之部分628。如第6C圖所示，表面部分611包含電非活性複合物609，其係藉由使摻雜劑粒子與自藉由在溫度Tp下退火的鈍化層驅使而出的化學物種605反應而形成。部分628中之摻雜劑粒子為電活性的。摻雜劑特性分佈係產生為在表面部分611中具有的電活性摻雜劑之濃度小於在部分628中電活性摻雜劑之濃度。在柵格線觸點604之下的部分607中之摻雜劑粒子實質上不會去活化。在一實施例中，表面部分611中之活性摻雜劑濃度小於約5x1019cm-3，且部分628中之活性摻雜劑濃度大於表面 部分611中之活性摻雜劑濃度。在一實施例中，部分607中之活性摻雜劑濃度大於約5x1019cm-3。
在一實施例中，退火溫度Tp經調整以控制離摻雜區602與鈍化層603之間的界面之距離629。表面部分611之大小係藉由距離629決定。在一實施例中，鈍化層退火時間經調整以控制深度629。在一實施例中，將偏壓施加至太陽能電池以控制化學物種605於摻雜區602中之穿透以將摻雜劑去活化，如以下相對於第8圖進一步詳細所述。
如第6C圖所示，部分607中之摻雜劑之電氣活性實質上不會去活化，且彼區域中活性摻雜劑粒子之濃度保持實質上與退火鈍化層之前一樣。在一個實施例中，在鈍化層之退火之後，在部分608中包括電活性摻雜劑粒子及電去活化摻雜劑粒子之摻雜劑粒子之總數實質上與退火之前彼部分中之摻雜劑粒子之總數相同。在一個實施例中，在藉由使鈍化層在Tp下退火的情況下、由原子氫將摻雜劑去活化之後，柵格線觸點外部的活性硼濃度劇烈減小，因為摻雜區之表面(諸如表面部分611)處的約99%之硼為未活化的。在部分607中，活性硼濃度實質上不變化，因為藉由柵格線觸點604防止來自鈍化層603之原子氫達到部分607。
取決於一實施例，距離629為以上相對於距離561所述的距離之一。在一實施例中，在柵格線觸點之下及在太陽能電池之該區域中在柵格線外部之表面部分處的電活性摻雜劑濃度與以上相對於第5G圖所述的彼等電活性摻雜劑濃度類似。
太陽能電池之摻雜區中在柵格線觸點外部的藉由如上所述退火鈍化層產生的摻雜特性分佈具有：在太陽能電池之其他高摻雜區域(例如，選擇性發射體、背表面場)之表面處，恰好足夠的摻雜劑不活化或活性摻雜劑之實體缺少以減少表面重組。不同於在習知技術中簡單地以輕微摻雜發射體開始，此發射體可具有低的薄片電阻，從而消除功率損失且避免對用於增加柵格線之數量的傳統選擇性發射體之要求。
第7A圖為橫截面圖700，其例示根據本發明之一個實施例的呈部分製造狀態的雙面選擇性發射體太陽能電池之鈍化層之退火。視圖700可表示第2-3圖所描繪的太陽能電池之一。視圖700可表示太陽能電池沿第4圖所描繪的軸A-A之部分410。太陽能電池基板1001具有前表面741及背表面743。太陽能電池基板可為如上所述的太陽能電池基板之一。選擇性發射體702鄰近於基板之前表面741。選擇性發射體可為如上所述的選擇性發射體之一。導電性柵格線觸點704經形成鄰近於選擇性發射體702之一部分。如第7A圖所示，背表面場712鄰近於基板701之背表面743。在一個實施例中，背表面場具有與基板701相同類型之導電性。背面柵格線觸點714鄰近於背表面場712。
在一實施例中，柵格線觸點704係藉由在溫度Tc下退火直接沉積於選擇性發射體702之部分上的柵格線來形成，如以上相對於第6A圖所述。在一實施例中，背面柵格線觸點714係藉由在溫度Tc下退火直接沉積於背表面場712之部分上的柵格線來形成，如以上相對於第6A圖所述。
包含化學物種705之鈍化層703係沉積於選擇性發射體中在柵格線觸點外部之部分(諸如部分708)上及柵格線觸點704上，如以上相對於第6A圖所述。在一個實施例中，鈍化層如上所述充當AR塗層。在一實施例中，AR塗層(未圖示)係如上所述沉積於鈍化層703上。包含化學物種715之鈍化層713係沉積於背表面場712及柵格線觸點714上，如以上相對於第6A圖所述。在一個實施例中，AR塗層(未圖示)係如上所述沉積於鈍化層上。在一個實施例中，鈍化層713如上所述充當AR塗層。
在一個實施例中，選擇性發射體具有p型摻雜劑，且基板具有n型摻雜劑。在一個實施例中，選擇性發射體具有n型摻雜劑，且基板具有p型摻雜劑。
在一實施例中，選擇性發射體702具有n型摻雜劑，基板701具有p型摻雜劑，且背表面場712具有p型摻雜劑。在一實施例中，背表面場712具有比基板701中之p型摻雜劑濃度(p)更高的p型摻雜劑濃度(p+)，以與背面柵格線714形成類歐姆接觸。在另一實施例，選擇性發射體具有p型摻雜劑，且背表面場具有比基板中之n型摻雜劑濃度(n)更高的n型摻雜劑濃度(n+)，以與背面柵格線觸點714形成類歐姆接觸。在一個實施例中，選擇性發射體之厚度為約0.001μm至約2μm。在一個實施例中，背表面場之厚度為約0.001μm至約2μm。
如第7A圖所示，化學物種705藉由在溫度Tp下退火742而受驅使進入選擇性發射體702的在柵格線觸點704 外部之部分(部分708)中，以將此等部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。如第7A圖所示，柵格線觸點704充當防止化學物種705達到選擇性發射體於柵格線觸點之下之部分(諸如部分707)的遮罩。
如第7A圖所示，化學物種715藉由在溫度Tp下退火742而受驅使進入背表面場712的在柵格線觸點714外部之部分(部分718)中，以將此等部分中之摻雜劑之電氣活性去活化。如第7A圖所示，柵格線觸點714充當防止化學物種715達到選擇性發射體於柵格線觸點之下之部分(諸如部分717)的遮罩，如以上相對於第6B圖所述。
摻雜劑之一部分之電氣活性係藉由在摻雜劑粒子(諸如摻雜劑粒子706)與化學物種705之間形成諸如電非活性複合物709之電非活性複合物來在選擇性發射體702中去活化，如以上相對於第5F及6B圖所述。在背表面場712中，摻雜劑之一部分之電氣活性係藉由在摻雜劑粒子(諸如摻雜劑粒子716)與化學物種715之間形成諸如電非活性複合物719之電非活性複合物來去活化，如以上相對於第5F及6B圖所述。在一實施例中，鈍化層之退火溫度Tp低於柵格線之退火溫度Tc，如以上相對於第5F及6B圖所述。在一實施例中，鈍化層之退火係如上所述執行預定持續時間。
第7B圖為類似於第7A圖之視圖，處於根據本發明之一個實施例的鈍化層之退火之後。如第7B圖所示，部分708具有表面部分721及在表面部分外部之部分722。如第7B圖所示，表面部分721包含電非活性複合物709，其係藉由使 摻雜劑粒子與自藉由在溫度Tp下退火的鈍化層703驅使而出的化學物種705反應而形成。部分722中之摻雜劑粒子為電活性的。摻雜劑特性分佈係產生為在表面部分721中具有的電活性摻雜劑之濃度小於在部分722中電活性摻雜劑之濃度。在柵格線觸點704之下的部分707中之摻雜劑粒子實質上不會去活化，如以上相對於第6A圖所述。
如第7B圖所示，部分732包含表面部分731及在表面部分外部之部分732。如第7B圖所示，表面部分731包含電非活性複合物719，其係藉由使摻雜劑粒子與自藉由在溫度Tp下退火的鈍化層713驅使而出的化學物種715反應而形成。部分732中之摻雜劑粒子為電活性的。摻雜劑特性分佈係產生為在表面部分731中具有的電活性摻雜劑之濃度小於在部分732中電活性摻雜劑之濃度。在柵格線觸點714之下的部分717中之摻雜劑粒子實質上不會去活化，如以上相對於第6A圖所述。
第8圖為視圖800，其例示根據本發明之一個實施例的施加偏壓來控制太陽能電池之一部分中之摻雜劑的電氣活性之去活化。如第8圖所示，呈部分製造狀態之太陽能電池811係置放於連接至DC電源(未圖示)之電極821與822之間。如第8圖所示，太陽能電池811係置放於支座813上。藉由電極將正(+)至負(-)DC偏壓施加至太陽能電池811。例如，當負偏壓施加至電極821時，正偏壓電壓施加至電極822，且反之亦然。在一實施例中，偏壓係相對於電極822而 施加至電極821。在一實施例中，電極822為腔室壁，如相對於第9圖進一步詳細所述。
在一實施例中，跨於太陽能電池施加的偏壓為穩態電壓。在一實施例中，跨於太陽能電池施加的偏壓為脈衝偏壓，其接通及斷開預定時段。
在一實施例中，太陽能電池811表示以上所述的太陽能電池之一。如第8圖所示，太陽能電池811包含形成於基板801上之摻雜區802。摻雜區802包含摻雜劑粒子，諸如摻雜劑粒子806。柵格線觸點804如上所述形成於摻雜區802之部分(諸如部分809)上。鈍化層803係沉積於摻雜區802於柵格線觸點804外部之部分(諸如部分808)上。如第8圖所示，DC偏壓電壓施加至太陽能電池811以使化學物種805之原子元素自鈍化層803驅使而出，以將表面部分812中之摻雜劑粒子去活化。摻雜劑粒子係如上所述藉由以下方式去活化：與因偏壓而自鈍化層803驅使而出的化學物種反應，以形成諸如電非活性複合物807之電非活性複合物。
在一實施例中，將偏壓(例如，穩態電壓、脈衝偏壓或兩者)跨於基板801上之摻雜區802來施加至電極821及822，以同時地沉積鈍化層803及將化學物種805引入摻雜區802上。在一實施例中，氮化矽之鈍化層803係使用含矽及氮之處理氣體，藉由將脈衝偏壓電壓施加至電極822及821來沉積。鈍化層脈衝偏壓沉積引入化學物種805(例如，原子元素及雙原子元素，例如原子氫、氘、鋰、銅或其他原子元素)，以將摻雜劑粒子806之至少一部分去活化。在一實施例中， 將摻雜劑粒子806之一部分去活化的化學物種係於使用偏壓形成鈍化層的同時引入。
在一實施例中，當在溫度Tp下退火鈍化層時，如上所述將偏壓施加至太陽能電池來控制摻雜區中含有去活化摻雜劑粒子之表面部分之深度。在一實施例中，施加至太陽能電池之偏壓為約1V至約20kV。在一實施例中，施加至太陽能電池支座813之偏壓為將帶正電化學物種(例如，在氫的狀況下為質子)朝向電池吸引之負偏壓，該等化學物種達到穿透鈍化層803至所要深度之充分速度。在一實施例中，除對太陽能電池支座之DC偏壓之外，產生獨立電漿。所產生電漿充當正離子源，以轟擊太陽能電池之摻雜區之一部分。電漿可由電子迴旋共振(electron cyclotron resonance；「ECR」)、微波、RF、遠程微波、感應耦合電漿、輝光放電DC電漿或其他電漿來源來產生。在一實施例中，對太陽能電池之DC偏壓亦產生電漿。
第9圖為一視圖，其例示根據本發明之一個實施例的使太陽能電池之一部分中之摻雜劑去活化的電漿系統。如第9圖所示，系統100具有處理腔室901。在一實施例中，處理腔室101為電漿腔室。用於固持工件907之基座906置放於處理腔室901中。在一實施例中，基座906包含嵌入靜電吸盤(未圖示)中之DC電極。DC電源909連接至基座906之DC電極。系統900包含輸入一或多種含有化學物種之處理氣體902的入口，該等化學物種如上所述例如氫、氘或其他化學物種。如第9圖所示，電漿源904耦合至RF電源903。
在一實施例中，電漿源904為遠程電漿源。電漿源904使用高頻電場自一或多種處理氣體902產生電漿905。包含原子元素(例如，氫原子H、氘原子D、其他原子元素)、電子、自由基、離子或其任何組合之電漿905係藉由電漿源905自氣體之化學物種產生。
在一實施例中，工件907表示以上所述的太陽能電池之一。在一實施例中，工件907包含沉積於太陽能電池之摻雜區之第一部分上的鈍化層，及沉積於太陽能電池之摻雜區之第二部分上的柵格線觸點，如以上相對於第5C圖所述。在一實施例中，工件907包含：形成於基板上的第一區域，該第一區域包含第一部分及第二部分；沉積於該第二部分上之柵格線；以及沉積於該第一部分及該柵格線上之鈍化層，如以上相對於第6A圖所述。
太陽能電池之該區域中未由柵格線覆蓋之部分中之摻雜劑暴露於原子元素908。在一實施例中，摻雜劑之電氣活性係藉由暴露於原子元素而去活化。太陽能電池之該區域之該第二部分中的摻雜劑未暴露於原子元素，且保持為電活性的。來自RF源910之RF偏壓功率施加至置放於基座906上之太陽能電池，以控制太陽能電池之該區域中未由柵格線覆蓋的部分中之摻雜劑之電氣活性的去活化。
在一實施例中，偏壓功率(例如，穩態電壓、脈衝偏壓或兩者)施加至基座906以跨於工件907產生電場，從而同時地將鈍化層沉積於基板上之摻雜區上且將化學物種908引入摻雜區上。在一實施例中，氮化矽之鈍化層係藉由向基座 906施加脈衝偏壓而自處理氣體902所產生的含有矽及氮之電漿905沉積。將來自電漿905之化學物種908(例如，原子元素及雙原子元素，例如原子氫、氘、鋰、銅或其他原子元素)在形成鈍化層的同時引入基板上之摻雜區上。鈍化層之脈衝偏壓沉積引入化學物種來將摻雜劑粒子之至少一部分去活化。在一實施例中，摻雜劑粒子之一部分係藉由在使用偏壓形成鈍化層的同時引入化學物種來去活化。
在一實施例中，除對太陽能電池支座之DC偏壓之外，產生獨立電漿。所產生電漿充當正離子源，以轟擊太陽能電池之摻雜區之一部分。電漿可由電子迴旋共振(「ECR」)、微波、RF、遠程微波、感應耦合電漿、輝光放電DC電漿或其他電漿來源來產生。在一實施例中，對太陽能電池之DC偏壓亦產生電漿。在一實施例中，RF偏壓功率係用於激勵藉由電漿源904產生的原子元素，以將太陽能電池之摻雜區中之摻雜劑去活化。在一實施例中，電漿偏壓功率119具有在約2MHz至約60MHz之間的頻率。在一實施例中，來自RF電源910之偏壓為約-1伏特(「V」)至約-20千伏特(「kV」)。
在一實施例中，電漿係藉由RF功率或任何其他電漿源來產生。隨後，獨立DC偏壓係用於將正離子自彼電漿朝向太陽能電池吸引。所施加DC電壓係用於在電池之摻雜區之一部分的表面附近產生氫化學物種(例如，質子)。質子穿透電池之摻雜區之該部分的表面，從而使摻雜劑不活化。
如第9圖所示，壓力控制系統916向處理腔室901提供壓力。如第9圖所示，腔室901經由排氣出口917抽出。 控制器911耦合至腔室901。控制器911包含處理器912、耦合至處理器912之溫度控制器913、耦合至處理器912之記憶體915及耦合至處理器914之輸入/輸出裝置914，該控制器係用於控制處理腔室901執行本文所述的一或多種方法及功能。在至少一些實施例中，施加至腔室之壓力及溫度之至少一者經調整以控制摻雜劑之去活化。
在一個實施例中，用於去活化處理腔室中之摻雜劑的壓力範圍為約1mTorr至約10Torr。在一實施例中，氫氣之流率取決於腔室之大小、施加至腔室之壓力或兩者。在一個實施例中，氫氣之流率為約1標準立方公分每分鐘(standard cubic centimeters per minute；sccm)至約10標準立方公升每分鐘(liters per minute；SLM)。在一個實施例中，氫氣之流率為約20sccm。在一實施例中，電漿系統900為電漿增強化學氣相沉積(PECVD)系統。
第11圖為一圖表1100，其例示根據本發明之一個實施例的在去活化之後太陽能電池之摻雜區之表面處的活性摻雜劑(載子)濃度之減小。第11圖描繪在針對矽太陽能電池之摻雜區之深度1101的去活化之後的載子濃度1102。深度1101指示離摻雜區之表面的距離。載子濃度係藉由量測矽太陽能電池之摻雜區於柵格線外部之電阻隨深度的變化(電阻特性分佈)來獲得。如第11圖所示，在去活化之後，在去活化1103之後的活性摻雜劑濃度特性分佈具有自表面(0深度)處之約5x1017cm-3增加至約0.2μm之深度處的8x1019cm-3的載 子濃度。在一實施例中，具有摻雜特性分佈1103之活性摻雜劑為硼或如本文所述的其他摻雜劑。
在先前說明書中，本發明之實施例已參考其特定示範性實施例加以描述。顯然，在不脫離本發明之實施例之較寬泛精神及範疇的情況下，可對該等實施例做出各種修改。因此，本說明書及圖式係就說明性意義而非限制性意義而言。
501‧‧‧基板
502‧‧‧摻雜區/區域/摻雜劑區
503‧‧‧鈍化層
507‧‧‧類歐姆柵格線觸點/柵格線觸點
508‧‧‧摻雜劑粒子/活性摻雜劑粒子
509‧‧‧部分
511‧‧‧部分
513‧‧‧電非活性複合物
514‧‧‧表面部分
525‧‧‧界面
561‧‧‧距離
562‧‧‧部分

Claims (33)

  1. 一種製造一太陽能電池之方法，其包含以下步驟：將一鈍化層沉積於該太陽能電池之一區域之一第一部分上，其中一柵格線係沉積於該區域之一第二部分上；在一第一溫度下將該鈍化層退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將該第一部分中之一摻雜劑之一電氣活性去活化。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該第一部分中之該摻雜劑之該電氣活性係藉由使該摻雜劑與來自該鈍化層之該等化學物種反應以形成一電非活性複合物而去活化。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該鈍化層為氮化矽、氧化矽、氧化鋁或其任何組合，且其中該等化學物種包含原子氫、氘、鋰、銅或其任何組合。
  4. 如請求項1所述之方法，其進一步包含以下步驟：調整該第一溫度以產生一摻雜劑特性分佈，該摻雜劑特性分佈在該第一部分之一表面部分處具有的活性摻雜劑之一濃度小於在遠離該表面部分之一距離處活性摻雜劑之該濃度。
  5. 如請求項1所述之方法，其進一步包含以下步驟：將一偏壓施加至該太陽能電池以控制去活化。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該第一溫度為約85℃至約400℃。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該鈍化層之厚度為約1奈米至約500奈米。
  8. 如請求項1所述之方法，其進一步包含以下步驟：在高於該第一溫度之一第二溫度下將該柵格線退火以於該第二部分上形成一電觸點。
  9. 如請求項1所述之方法，其進一步包含以下步驟：調整該鈍化層之該退火步驟之一時間以控制去活化。
  10. 如請求項1所述之方法，其中該鈍化層係沉積於該柵格線上，該柵格線充當一遮罩以防止該等化學物種將該第二部分中之該摻雜劑去活化。
  11. 一種製造一太陽能電池之方法，其包含以下步驟：將一鈍化層沉積於該太陽能電池之一區域上，該區域包含一第一部分及一第二部分；將一柵格線沉積於該鈍化層上、處於該第二部分之上；將該柵格線退火以於該第二部分上形成一電觸點；以及將該鈍化層退火以驅使來自該鈍化層之化學物種將該第一部分中之一摻雜劑之一電氣活性去活化。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該柵格線之退火步驟係在高於該鈍化層之退火步驟之溫度的一溫度下執行。
  13. 如請求項11所述之方法，其中該鈍化層包含氮化矽、氧化矽、氧化鋁或其任何組合，且其中該等化學物種包含氫、氘、鋰、銅或其任何組合。
  14. 如請求項11所述之方法，其進一步包含以下步驟：將一偏壓施加至該太陽能電池以控制去活化。
  15. 如請求項11所述之方法，其中該鈍化層之厚度為約1奈米至約500奈米。
  16. 如請求項11所述之方法，其進一步包含以下步驟：調整該鈍化層之該退火步驟之一時間以控制去活化。
  17. 如請求項11所述之方法，其中該摻雜劑為硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、氫或其任何組合。
  18. 如請求項11所述之方法，其中該摻雜劑為氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)及鉍(Bi)、氫或其任何組合。
  19. 一種太陽能電池，其包含： 形成於一基板上之一第一區域，該第一區域包含一第一部分及一第二部分；該第二部分上之一第一柵格線，以及該第一部分及該第一柵格線上之一鈍化層，其中該第一部分中之一第一摻雜劑之一部分的一電氣活性被去活化。
  20. 如請求項19所述之太陽能電池，其中該第一摻雜劑之該部分係結合至來自該鈍化層之化學物種且為電非活性的。
  21. 如請求項19所述之太陽能電池，其中該鈍化層為氮化矽、氧化矽、氧化鋁或其任何組合，且其中該等化學物種包含原子氫、氘、鋰、銅或其任何組合。
  22. 如請求項19所述之太陽能電池，其中該鈍化層包含SixHyNz，其中y為約1重量%至約70重量%。
  23. 如請求項19所述之太陽能電池，其中該區域為形成於一太陽能電池基板上之一選擇性發射體。
  24. 如請求項19所述之太陽能電池，其中該區域為該太陽能電池之一背表面場。
  25. 如請求項19所述之太陽能電池，其中在該第一部分之一表面部分處的一電活性第一摻雜劑濃度小於在遠離該表面部 分之一距離處的該電活性第一摻雜劑濃度。
  26. 如請求項19所述之太陽能電池，其中該第一摻雜劑為硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)及鉈(Tl)、氫或其任何組合。
  27. 如請求項19所述之太陽能電池，其中該第一摻雜劑為氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)及鉍(Bi)、氫或其任何組合。
  28. 一種製造一太陽能電池之方法，其包含以下步驟：將化學物種供應至置放於一腔室中之一太陽能電池之一區域的一第一部分，其中一鈍化層係沉積於該第一部分上，且一柵格線係沉積於該區域之一第二部分上；以及使用該等化學物種將該第一部分中之一摻雜劑之一電氣活性去活化；以及將一偏壓施加至該太陽能電池以控制該去活化。
  29. 如請求項28所述之方法，其中該第二部分中之該摻雜劑保持為電活性的，且該柵格線係用作用於去活化之一遮罩。
  30. 如請求項28所述之方法，其中該偏壓為一穩態電壓、一脈衝電壓或兩者。
  31. 如請求項28所述之方法，其進一步包含以下步驟：在一第一溫度下將該鈍化層退火以驅使來自該鈍化層之 化學物種將該第一部分中之該摻雜劑之該電氣活性去活化。
  32. 如請求項28所述之方法，其進一步包含以下步驟：調整該等化學物種之一濃度以控制該去活化。
  33. 如請求項28所述之方法，其中該第一部分中之該摻雜劑之該電氣活性係使用在該鈍化層沉積之步驟期間供應至該第一部分的該等化學物種來去活化。
TW104103894A 2014-02-11 2015-02-05 太陽能電池及其製造方法 TW201539777A (zh)

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