TW201611321A - 太陽能電池的以箔為基礎的金屬化 - Google Patents

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Abstract

描述太陽能電池的以箔為基礎金屬化的方法及所得之太陽能電池。在一個例子中，太陽能電池包含一基板。複數個交替之N-型及P-型半導體區域設置於基板中或基板上。導電接點結構設置於複數個交替之N-型及P-型半導體區域上。導電接點結構包含提供設置於各交替之N-型及P-型半導體區域上之金屬晶種材料區域之複數個金屬晶種材料區域。金屬箔片設置於複數個金屬晶種材料區域上，金屬箔片具有絕緣與交替之N-型及P-型半導體區域對應之金屬箔片的金屬區域之陽極化部分。

Description

太陽能電池的以箔為基礎的金屬化
本發明之實施例是屬於可再生能源領域，且特別是包括太陽能電池的以箔為基礎金屬化的方法，及其所得之太陽能電池。
俗稱為太陽能電池之光伏打電池，為用以將太陽輻射直接轉換為電能之眾所周知的裝置。一般而言，太陽能電池是用半導體製程技術來形成接近於基板表面的p-n接面，以製造於半導體晶片或基板上。撞擊基板表面並進入基板之太陽輻射在塊狀基板中產生電子及電洞對。電子及電洞對移動至基板中之p-摻雜及n-摻雜區域，從而於摻雜區域間產生電壓差。摻雜區域被連接至太陽能電池上之導電區域以將來自電池之電流引導至與其耦接之外部電路。
效率是太陽能電池的重要特性，因為其與太陽能電池產生電力之能力直接相關。同樣的，生產太陽能電池的效率與此種太陽能電池的成本效益直接相關。據此，普遍期望用於增加太陽能電池的效率的技術或用於增加太陽能電池生產效率的技術。本發明的一些實施例允許藉由提供製造太陽能電池結構的新穎的製程來增加太陽能電池的生產效率。本揭露的一些實施例允許藉由提供新穎的太陽能電池結構來增加太陽能電池效率。
在一實施例中，太陽能電池的製造方法包含形成複數個交替之N-型及P-型半導體區域於基板中或於基板上。方法亦包含附著金屬箔片於交替之N-型及P-型半導體區域。方法亦包含僅雷射燒蝕穿過在與交替之N-型及P-型半導體區域間之位置對應的區域的金屬箔片的部分。方法亦包含，在雷射燒蝕後，絕緣對應於交替之N-型及P-型半導體區域的剩餘金屬箔片區域。
在一個實施例中，絕緣剩餘金屬箔片區域包含陽極化剩餘金屬箔片。
在一個實施例中，絕緣剩餘金屬箔片區域包含蝕刻剩餘金屬箔片。
在一個實施例中，方法進一步包括，在附著金屬箔片之前，形成複數個金屬晶種材料區域以提供金屬晶種材料區域於各交替之N-型及P-型半導體區域上，其中附著金屬箔片於交替之N-型及P-型半導體區域包含附著金屬箔片於複數個金屬晶種材料區域。
在一個實施例中，方法進一步包括，在附著金屬箔片於複數個金屬晶種材料區域之前，形成絕緣層在複數個金屬晶種材料區域上，其中附著金屬箔片於複數個金屬晶種材料區域包含打破絕緣層區域。
在一個實施例中，附著金屬箔片於複數個金屬晶種材料區域包含使用選自由雷射焊接製程、熱壓製程及超音波接合製程所組成的群組中之技術。
在一個實施例中，形成複數個金屬晶種材料區域包含形成各具有大約0.3到20微米厚度的鋁區域，其包括大約97%以上的量的鋁與大約0-2%範圍內的量的矽，其中附著金屬箔片包含附著具有大約5-100微米範圍內厚度的鋁箔片，及其中絕緣剩餘金屬箔片區域包含藉由氧化鋁箔片的暴露表面至大約為1-20微米範圍內的深度，以陽極化鋁箔片。
在一個實施例中，僅雷射燒蝕穿過金屬箔片的部分包含雷射燒蝕金屬箔片完整金屬箔片厚度的大約80-99%範圍內之厚度。
在一個實施例中，形成複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含交替之N-型及P-型半導體區域在形成在基板之上的多晶矽層中，及方法進一步包括形成溝槽在各交替之N-型及P-型半導體區域之間，該溝槽部分地延伸入基板。
在一個實施例中，基板是單晶矽基板，且形成複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含形成交替之N-型及P-型半導體區域在單晶矽基板中。
在一個實施例中，方法進一步包括，在雷射燒蝕之前，形成遮罩層在金屬箔片的至少一部分上。
在一實施例中，太陽能電池的製造方法包含形成複數個交替之N-型及P-型半導體區域於基板中或於基板上。方法亦包括附著陽極化金屬箔片於交替之N-型及P-型半導體區域，陽極化金屬箔片以金屬部分於其間地具有陽極化頂部表面及陽極化底部表面，其中附著陽極化金屬箔片於交替之N-型及P-型半導體區域包含打破陽極化金屬箔片之陽極化底部表面區域。方法亦包括雷射燒蝕穿過與交替之N-型及P-型半導體區域間的位置對應的區域之陽極化金屬箔片之陽極化頂部表面及金屬部分，其中雷射燒蝕終止於與交替之N-型及P-型半導體區域對應之剩餘金屬箔片的陽極化金屬箔片的絕緣區域的陽極化底部表面。
在一個實施例中，方法進一步包括，在附著陽極化金屬箔片之前，形成複數個金屬晶種材料區域以提供金屬晶種材料區域於各交替之N-型及P-型半導體區域上，其中附著陽極化金屬箔片於交替之N-型及P-型半導體區域包含附著陽極化金屬箔片於複數個金屬晶種材料區域。
在一個實施例中，方法進一步包括，在附著陽極化金屬箔片於複數個金屬晶種材料區域之前，在複數個金屬晶種材料區域上形成絕緣層，其中附著陽極化金屬箔片於複數個金屬晶種材料區域包含打破絕緣層區域。
在一個實施例中，附著陽極化金屬箔片於複數個金屬晶種材料區域包含使用選自由雷射焊接製程、熱壓製程及超音波接合製程所組成之群組中的技術。
在一個實施例中，形成複數個金屬晶種材料區域包含形成各具有大約0.3到20微米厚度的鋁區域，其包括大約97%以上的量的鋁與大約0-2%範圍內的量的矽，其中附著陽極化金屬箔片包含附著具有大約5-100微米範圍內的總厚度、包含其各佔大約為1-20微米範圍內的厚度之陽極化頂部表面及陽極化底部表面的陽極化鋁箔片。
在一個實施例中，方法進一步包括，在附著陽極化金屬箔片於交替之N-型及P-型半導體區域前，形成雷射反射或吸收膜在陽極化金屬箔片的陽極化底部表面上。
在一個實施例中，形成複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含在形成在基板之上的多晶矽層中，形成交替之N-型及P-型半導體區域，及方法進一步包括形成在各交替之N-型及P-型半導體區域之間的溝槽，該溝槽部分地延伸入基板。
在一個實施例中，基板是單晶矽基板，且形成複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含形成交替之N-型及P-型半導體區域在單晶矽基板中。
在一個實施例中，方法進一步包括，在雷射燒蝕之前，在一部分的陽極化金屬箔片上形成遮罩層，及在雷射燒蝕後，去除該遮罩層。
在一實施例中，太陽能電池包含基板。複數個交替之N-型及P-型半導體區域設置於基板中或基板上。導電接點結構設置於複數個交替之N-型及P-型半導體區域上，該導電接點結構包含提供設置於各交替之N-型及P-型半導體區域上之金屬晶種材料區域之複數個金屬晶種材料區域，及設置於複數個金屬晶種材料區域上之金屬箔片，金屬箔片具有絕緣與交替之N-型及P-型半導體區域對應之金屬箔片的金屬區域之陽極化部分。
在一個此種實施例中，所有金屬箔片的暴露表面皆被陽極化。
以下之詳細描述僅為說明性質，且不意圖限制申請標的實施例或此些實施例之應用及使用。如用於本文中，用字「例示性」表示「用作為範例、例子或說明」。本文中被描述為例示性之任何實施不必然被解釋為較佳或優於其他實施。另外，不意圖被出現在前述技術領域、背景、小結或以下詳細描述中明示或暗示之理論束縛。
本說明書包含參照「一個實施例(one embodiment)」或「一實施例(an embodiment)」。「於一個實施例中」及「於一實施例中」之語句的出現不必然表示相同實施例。具體特徵、結構或特性可以與本發明一致之適當地方式結合。
術語，以下段落提供在本發明中找到之用語的定義及/或內容(包含所附之申請專利範圍)：
「包含(Comprising)」，此術語為開放式的。當用於所附之申請專利範圍時，此用語不排除其他結構或步驟。
「配置以」，各種單元或組件可描述或主張為「配置以」執行一或多個工作。在這樣的內文中，使用「配置以」以藉由指出單元/組件包含在操作期間執行那些一或多個工作的結構而暗示結構。因此，即使當特定單元/組件不是目前正在運作的(例如，不是開啟/活動的)，單元/組件也可說是被配置以進行工作。描述單元/電路/組件被「配置以」執行一或多個工作是明確地對於所述單元/組件，不意圖援引35 U.S.C. §112，第六段。
「第一(First)」、「第二(Second)」等，如在本文中使用，這些用語係用作為其所前綴之名詞的標示，而不意味著任何形式的排序(例如，空間、時間、邏輯等)。舉例來說，參照「第一」太陽能電池不必然意味著此太陽能電池在順序上為第一個太陽能電池；相反地，用語「第一」係用以區分另一太陽能電池(例如，「第二」太陽能電池)與此太陽能電池。
「耦接(Coupled)」-以下描述表示元件或節點或特徵被「耦接」在一起。如在本文中使用，除非另有明確地指出，否則「耦接」表示一元件/節點/特徵係直接地或間接地連接至(或直接地或間接地相通於)另一元件/節點/特徵，而不必然為機械上的。
此外，一些用語也可僅為了參考之目的而使用在以下描述中，並且因此不意圖為限制。例如，用語如「上部(upper)」、「下部(lower)」、「上方(above)」及「下方(below)」表示進行參照之圖式中的方向。用語如「前(front)」、「後(back)」、「背(rear)」、「側(side)」、「外側(outboard)」及「內側(inboard)」描述藉由參照以下討論描述組件之內文及相關圖式，描述於變得明確之進行參照的一致但任意框架中的組件部分的方向及/或位置。這樣的用語可包含上面具體地提到的文字、其衍生及類似含意的文字。
本文描述太陽能電池的以箔為基礎金屬化的方法及所得之太陽能電池。在以下敘述中，描述了許多具體細節，像是具體操作流程，以提供本發明實施例之透徹的理解。對於領域中之通常知識者將顯而易見的是，本揭露實施例可無需此些具體細節地執行。於其他例子中，習知之製造技術，像是微影及圖樣化技術不詳細描述以免不必要地模糊本揭露實施例。另外，將理解的是，圖式中所示之各種實施例為說明性地表示，且不必然按比例繪製。
本文揭露太陽能電池的製造方法。於一個實施例中，太陽能電池的製造方法涉及形成複數個交替之N-型及P-型半導體區域於基板中或於基板上。方法亦涉及附著金屬箔片於交替之N-型及P-型半導體區域。方法亦涉及僅雷射燒蝕穿過在與交替之N-型及P-型半導體區域間之位置對應的區域的金屬箔片的部分。方法亦涉及，在雷射燒蝕後，陽極化剩餘之金屬箔片以將對應於交替之N-型及P-型半導體區域之剩餘金屬箔片之區域絕緣。
在另一實施例中，太陽能電池的製造方法涉及形成複數個交替之N-型及P-型半導體區域於基板中或於基板上。方法亦涉及附著陽極化金屬箔片於交替之N-型及P-型半導體區域，陽極化金屬箔片以金屬部分於其間地具有陽極化頂部表面及陽極化底部表面。附著陽極化金屬箔片於交替之N-型及P-型半導體區域涉及打破陽極化金屬箔片之陽極化底部表面區域。方法亦涉及雷射燒蝕穿過與交替之N-型及P-型半導體區域間的位置對應的區域之陽極化金屬箔片之陽極化頂部表面及金屬部分。雷射燒蝕終止於與交替之N-型及P-型半導體區域對應之剩餘金屬箔片的為陽極化金屬箔片絕緣區域的陽極化底部表面。
本文亦揭露太陽能電池。在一個實施例中，太陽能電池包含基板。複數個交替之N-型及P-型半導體區域設置於基板中或基板上。導電接點結構設置於複數個交替之N-型及P-型半導體區域上。導電接點結構包含提供設置於各交替之N-型及P-型半導體區域上之金屬晶種材料區域之複數個金屬晶種材料區域。金屬箔片設置於複數個金屬晶種材料區域上，金屬箔片具有與交替之N-型及P-型半導體區域對應之金屬箔片的金屬區域絕緣之陽極化部分。
本文所述之一或多個實施例係針對，太陽能電池以金屬(像是鋁)陽極化為基礎之金屬化。在一個實施例中，揭露用於交叉背接觸式(interdigitated back contact，IBC)太陽能電池之鋁金屬化製程。在一個實施例中，揭露陽極化及後續雷射刻槽方法。
在第一態樣中，以雷射圖樣化及鋁(Al)箔(其被雷射焊接於電池)之陽極化為基礎之雷射刻槽及後續陽極化製程提供IBC太陽能電池一種新電極圖樣化方法，以形成相互交叉圖樣的接觸指。可執行第一方法的實施例以提供無損傷的方法來圖樣化晶圓上之Al箔片，並避免複雜的對準及/或遮罩之方法。
與上述參照之第一態樣一致，第1A圖至第1E圖描繪根據本發明之實施例，於使用以箔為基礎金屬化之太陽能電池的製造中之各階段的剖面圖。第2圖是為列出根據本發明之實施例中，太陽能電池的製造之方法中，為對應於第1A圖至第1E圖之操作的流程圖。
第1A圖描繪太陽能電池的製造中，形成於太陽能電池基板背面的一部分上之射極區上之選擇性金屬晶種區域形成後的階段。參照第1A圖及流程圖 200之對應操作202，複數個交替之N-型及P-型半導體區域被形成於基板上。具體而言，基板100已設置有在薄介電材料102上設置之N-型半導體區域104及P-型半導體區域106於其上，薄介電材料102分別作為N-型半導體區域104或P-型半導體區域106與基板100間之中間材料。基板100具有相對於其上形成有N-型半導體區域104及P-型半導體區域106之背面的光接收表面101。
於一實施例中，基板100為單晶矽基板，例如一塊單晶N-型摻雜矽基板。然而，將正確評價(appreciated)的是，基板100可為設置於整體太陽能電池(global solar cell)基板上之層，像是多晶矽層。在一實施例中，薄介電層102為具有約2奈米或更小之厚度的穿隧矽氧化物層。在一個此種實施例中，用語「穿隧介電層」表示非常薄的介電層，導電可透過其達成。導電可因為量子穿隧及/或透過介電層的薄點直接物理聯結之小區域的存在所致。在一個實施例中，穿隧介電層為或包含薄矽氧化層。
於一實施例中，交替之N-型及P-型半導體區域104及106，分別被形成為藉由如使用電漿輔助化學氣相沉積(PECVD) 形成的多晶矽。在一個此種實施例中，N-型多晶矽射極區104被摻雜有N-型雜質，像是磷。P-型多晶矽射極區106被摻雜有P-型雜質，像是硼。如於第1A圖中所描繪的，交替之N-型及P-型半導體區域104及106 可具有形成於其間之溝槽108，溝槽108部分地延伸入基板100。另外，於一實施例中，底部抗反射塗層(BARC)材料 110或其他保護層(像是非晶矽層)形成於交替之N-型及P-型半導體區域104及106上，如於第1A圖中所繪示的。
於一實施例中，光接收表面101為紋理化之光接收表面，如於第1A圖中所繪示的。於一個實施例中，採用氫氧化物類濕蝕刻劑來紋理化基板100之光接收表面101，可能的話，以及溝槽108表面，如也被描述於第1A圖中的。將正確評價的是，光接收表面的紋理化時間可有所變化。舉例來說，紋理化可在薄介電層102的形成之前或之後執行。於一實施例中，紋理化之表面可為具有規則或不規則形狀之用於散射入射光、減少太陽能電池之光接收表面101反射出之光的量的表面。再次參照第1A圖，其它實施例可包含在光接收表面101上之鈍化及/或抗反射塗佈(ARC)層(共同顯示為層112)的形成。將正確評價的是，鈍化及/或ARC層的形成時間亦可有所變化。
再次參照第1A圖且現在參照流程圖200之對應選擇性操作204，形成複數個金屬晶種材料區域114以分別提供金屬晶種材料區域於各交替之N-型及P-型半導體區域104及106上。金屬晶種材料區域114直接接觸交替之N-型及P-型半導體區域104及106。
在一實施例中，金屬晶種區域114為鋁區域。在一個此種實施例中，鋁區域各具有大約在0.3到20微米範圍之間的厚度，及包括大約97%以上的鋁與大約0-2%範圍內的矽。在其它實施例中，金屬晶種區域114包含金屬，如鎳、銀、鈷或鎢，但不限於此。
第1B圖描繪在保護層選擇性形成後的第1A圖之結構。特別是，參照第1B圖，絕緣層116形成在複數個金屬晶種材料區域114上。在一實施例中，絕緣層116是氮氧化矽材料層的氮化矽。
第1C圖描繪在金屬箔片附著於其背面後的第1B圖之結構。參照第1C圖及流程圖200之對應操作206，藉由直接耦合金屬箔片118與各金屬晶種材料區域114的對應部分，將金屬箔片118附著在交替之N-型及P-型半導體區域。在一個此種實施例中，金屬箔片118的部分與金屬晶種材料區域114的對應部分的直接耦合，涉及在此種位置的每一個形成金屬焊點120，如於第1C圖中所繪示的。在另一實施例中，使用在此製程階段上未被圖樣化之毯覆金屬晶種層替代金屬晶種區域114。在那個實施例中，毯覆金屬晶種層可在後續蝕刻製程時被圖樣化，例如在氫氧化物類濕蝕刻製程時被圖樣化。
於一實施例中，金屬箔片118為鋁(Al)箔片，具有大約5-100微米範圍內的厚度，較佳的為50-100微米範圍內的厚度。在一實施例中，鋁箔片是鋁合金箔片，其包含鋁及第二元素，例如銅、錳、矽、鎂、鋅、錫、鋰、或其組合，但不限於此。在一實施例中，鋁箔片是例如F-grade(為制造(as fabricated))、O-grade(全軟(full soft))、H-grade(應變硬化(strain hardened))或T-grade(熱處理)之調質度箔片(temper grade foil)，但不限於此。
在一實施例中，金屬箔片118直接附著於複數個金屬晶種材料區域114，藉由如雷射焊接製程、熱壓製程或超音波接合製程的技術，但不限於此。在一實施例中，包含選擇性絕緣層116，以及附著金屬箔片118於複數個金屬晶種材料區域114涉及打破絕緣層116的區域，如於第1C圖中所繪示的。
將正確評價的是，根據其它實施例，可實施無晶種的方法。在一個此種實施例中，金屬晶種材料區域114未被形成，金屬箔片118被直接附著於交替之N-型及P-型半導體區域104及106的材料。舉例來說，在一實施例中，金屬箔片118被直接附著於交替之N-型及P-型多晶矽區域上。
第1D圖描繪在金屬箔片中雷射凹槽形成後的第1C圖之結構。參照第1D圖及流程圖200之對應操作208，金屬箔片118被雷射燒蝕穿過僅與交替之N-型及P-型半導體區域104及106間之位置對應的區域的金屬箔片118，例如，於第1D圖中所繪示的溝槽108的位置上。雷射燒蝕形成凹槽122，其部分擴展進金屬箔片118，但並未完全穿透金屬箔片118。
在一實施例中，形成雷射凹槽122涉及雷射燒蝕完整金屬箔片118厚度的大約80-99%範圍內之金屬箔片118的厚度。如此在一實施例中，關鍵在於，金屬箔片118的下部並未被穿透，使金屬箔片118保護底層的射極結構。
在一實施例中，雷射剝蝕是無遮罩地執行；然而，在其它實施例中，遮罩層在雷射燒蝕前形成於金屬箔片118的部分上，且在雷射燒蝕後被去除。在一個此種實施例中，遮罩被形成在箔片區域的一部分或整個箔片區域上。在另一實施例中，遮罩在下述的陽極化製程期間被留在原處。在一實施例中，在製程的最後未去除遮罩。然而在另一實施例中，在製程的最後未去除遮罩且遮罩被保留作為保護層。
第1E圖描繪陽極化金屬箔片的暴露表面後的第1D圖之結構。參照第1E圖及流程圖 200之對應操作210，剩餘之金屬箔片118在其暴露表面被陽極化，以將對應於交替之N-型及P-型半導體區域104及106之剩餘金屬箔片118之區域絕緣。特別是，金屬箔片118的暴露的表面，包含凹槽122的表面，被陽極化以形成氧化物塗層124。在對應於交替之N-型及P-型半導體區域104及106之位置126，例如在溝槽108上方位置之凹槽122，金屬箔片118的整個剩餘厚度被陽極化，從而絕緣仍然在各N-型及P-型半導體區域104及106上方之金屬箔片118的區域。
在一實施例中，金屬箔片118是鋁箔片，且陽極化該金屬箔片涉及形成氧化鋁在金屬箔片118之剩餘部分的暴露及最外層的區域上。在一個此種實施例中，陽極化鋁箔片涉及氧化鋁箔片的暴露表面至約1-20微米範圍內之深度，且較佳的為約5-20微米範圍內之深度。在一實施例中，為了電絕緣金屬箔片118的接觸部分，在雷射凹槽122底部的金屬箔片118的部分被完全地陽極化，如於第1E圖中所繪示的。在一實施例中，開口128可被形成在氧化物塗層124之部分中，同樣如於第1E圖中所繪示的，以使能接觸到金屬箔片118的某些區域。
再次參照第1E圖，在另一實施例中，圖樣化金屬箔片被蝕刻以絕緣金屬箔片的部分來代替陽極化金屬箔片以絕緣金屬箔片的部分。在一個此種實施例中，第1D圖的結構被暴露於濕蝕刻劑中。雖然濕蝕刻劑蝕刻金屬箔片所有的暴露的部分，但使用仔細的定時蝕刻製程以打破雷射凹槽122的底部，而並未顯著減少金屬箔片的非凹槽區域的厚度。在一個具體實施例中，使用氫氧化物類蝕刻劑，如氫氧化鉀(KOH)或氫氧化四甲基銨(tetramethylammonium hydroxide, TMAH)，但不限於此。
在第二態樣中，陽極化及後續雷射刻槽方法涉及，使用陽極化氧化鋁(AAO)作為雷射著陸區(laser landing zone)之陽極化箔片的實施。著陸區接著被保留以在最後的太陽能電池中提供電絕緣。
與上述參照之第二態樣一致，第3A圖至第3C圖描繪根據本發明之另一實施例，使用以箔為基礎金屬化之太陽能電池的製造中之各階段的剖面圖。第4圖是為列出根據本發明之實施例中，太陽能電池的製造方法中，為對應於第3A圖至第3C圖之操作的流程圖 。
第3A圖描繪太陽能電池的製造中，涉及將陽極化金屬箔片放置在形成於太陽能電池基板的背面的一部分上之射極區上形成之選擇性金屬晶種區域上的階段。參照第3A圖及流程圖 400之對應操作402，複數個交替之N-型及P-型半導體區域形成於基板上。具體而言，基板300已設置有在薄介電材料302上設置之N-型半導體區域304及P-型半導體區域306於其上，薄介電材料302分別作為N-型半導體區域304或P-型半導體區域306與基板300間之中間材料。基板300具有相對於其上形成有N-型半導體區域304及P-型半導體區域306之背面的光接收表面301。
於一實施例中，基板300為單晶矽基板，例如塊狀單晶N-型摻雜矽基板。然而，將正確評價的是，基板300可為設置於整體太陽能電池基板上之層，像是多晶矽層。在一實施例中，薄介電層302為具有約2奈米或更小之厚度的穿隧矽氧化物層。在一個此種實施例中，用語「穿隧介電層」表示非常薄的介電層，導電可透過其達成。導電可因為量子穿隧及/或透過介電層的薄點直接物理聯結之小區域的存在所致。在一個實施例中，穿隧介電層為或包含薄矽氧化層。
於一實施例中，交替之N-型及P-型半導體區域304及306，分別被形成為藉由如使用電漿輔助化學氣相沉積(PECVD) 形成的多晶矽。在一個此種實施例中，N-型多晶矽射極區304被摻雜有N-型雜質，像是磷。P-型多晶矽射極區306被摻雜有P-型雜質，像是硼。如於第3A圖中所描繪的，交替之N-型及P-型半導體區域304及306 可具有形成於其間之溝槽308，溝槽308部分地延伸入基板300。
於一實施例中，光接收表面301為紋理化之光接收表面，如於第3A圖中所繪示的。於一個實施例中，採用氫氧化物類濕蝕刻劑來紋理化基板300之光接收表面301，可能的話，以及溝槽308表面，如也被描述於第3A圖中的。將正確評價的是，光接收表面的紋理化時間可有所變化。舉例來說，紋理化可在薄介電層302的形成之前或之後執行。於一實施例中，紋理化之表面可為具有規則或不規則形狀之用於散射入射光、減少太陽能電池之光接收表面301反射出之光的量之表面。再次參照第3A圖，其它實施例可包含光接收表面301上之鈍化及/或抗反射塗層(ARC)層(共同顯示為層312)的形成。將正確評價的是，鈍化及/或ARC層的形成時間亦可有所變化。
再次參照第3A圖且現在參照流程圖400之對應選擇性操作404，形成複數個金屬晶種材料區域314以分別提供金屬晶種材料區域於各交替之N-型及P-型半導體區域304及306上。金屬晶種材料區域314直接接觸交替之N-型及P-型半導體區域304及306。
在一實施例中，金屬晶種區域314為鋁區域。在一個此種實施例中，鋁區域各自具有大約在0.3到20微米範圍之間的厚度，及包括大約97%以上之量的鋁與大約0-2%範圍內之量的矽。在其它實施例中，金屬晶種區域314包含金屬，如鎳、銀、鈷或鎢，但不限於此。
再次參照第3A圖，陽極化金屬箔片318被放置在金屬晶種區域314之上。在一實施例中，陽極化金屬箔片318為具有氧化鋁塗層319形成於其上之陽極化鋁箔片。在一個此種實施例中，陽極化金屬箔片318具有大約5-100微米範圍內的總厚度，而較佳的為50-100微米範圍內的總厚度，其中包含陽極化頂部表面319A及陽極化底部表面319B，其各自佔大約為1-20微米範圍內的厚度，較佳為5-20微米範圍內的厚度。因此在一實施例中，陽極化金屬箔片318具有包括導電金屬部分在其間之陽極化頂部表面(塗層319A)及陽極化底部表面(塗層319B)。在一實施例中，陽極化金屬箔片318是陽極化鋁合金箔片，其包含鋁及第二元素，例如銅、錳、矽、鎂、鋅、錫、鋰、或其組合，但不限於此。在一實施例中，陽極化金屬箔片318是例如F-grade(為制造)、O-grade(全軟)、H-grade(應變硬化)或T-grade(熱處理)之調質度陽極化鋁箔片，但不限於此。
第3B圖描繪將陽極化金屬箔片焊接於其背面後的第3A圖之結構。參照第3B圖及流程圖400之對應操作406，藉由直接耦合陽極化金屬箔片318與各金屬晶種材料區域314的對應部分，將陽極化金屬箔片318附著在交替之N-型及P-型半導體區域304及306。在一個此種實施例中，陽極化金屬箔片318的部分與金屬晶種材料區域314對應的部分的直接耦合，涉及在此種位置的每一個形成金屬焊點320，如於第3B圖中所繪示的。在一個具體實施例中，陽極化金屬箔片318在點焊矩陣後，以真空系統壓平在背面上並雷射焊接在金屬晶種層上。
在一實施例中，陽極化金屬箔片318附著於複數個金屬晶種材料區域314，藉由使用如雷射焊接製程、熱壓製程或超音波接合製程的技術，但不限於此。在一實施例中，附著陽極化金屬箔片318於複數個金屬晶種材料區域314，涉及打破底部表面的氧化塗層319B，如於第3B圖中所繪示的。
在一實施例中(未演示，但與第1B圖的描述相似)，在附著陽極化金屬箔片318於複數個金屬晶種材料區域314前，絕緣層被形成在複數個金屬晶種材料區域314上。在那個實施例中，附著陽極化金屬箔片318於複數個金屬晶種材料區域314，涉及打破絕緣層的中間區域(intervening regions)。
將正確評價的是，根據其它實施例，可實施無晶種的方法。在一個此種實施例中，金屬晶種材料區域314未被形成，陽極化金屬箔片318被直接附著於交替之N-型及P-型半導體區域304及306的材料。舉例來說，在一實施例中，陽極化金屬箔片318被直接附著於交替之N-型及P-型多晶矽區域。在一個此種實施例中，製程涉及打破底部表面的氧化塗層319B。
第3C圖描繪陽極化金屬箔片中雷射凹槽形成後的第3B圖之結構。參照第3C圖及流程圖400之對應操作408，陽極化金屬箔片318被雷射燒蝕穿過陽極化頂部表面319A，及與交替之N-型及P-型半導體區域304及306間之位置對應的區域之陽極化金屬箔片318的中央金屬部分，例如，於第3C圖中所繪示的溝槽308的位置上。雷射燒蝕終止於陽極化金屬箔片318陽極化底部表面319B，其為與交替之N-型及P-型半導體區域對應之剩餘金屬箔片318的絕緣區域。
因此，雷射燒蝕形成凹槽322，其部分擴展進陽極化金屬箔片318，但並未完全穿透。在一實施例中，關鍵在於，陽極化金屬箔片318的陽極化底部表面319B並未被穿透，這樣陽極化金屬箔片318保護底層的射極結構。因此，凹槽深度被準確控制以座落在陽極化鋁箔片的底部氧化物層，且不會將其完全切斷。在一實施例中，雷射剝蝕是無遮罩地執行；然而，在其它實施例中，遮罩層在雷射燒蝕前形成於陽極化金屬箔片318的部分上，且在雷射燒蝕後被去除。
在一實施例中，結合第3A圖至第3C圖描述的方法進一步涉及，在附著陽極化金屬箔片318於交替之N-型及P-型半導體區域304及306前，形成雷射反射或吸收膜在陽極化金屬箔片318的陽極化底部表面319B上。在一實施例中，雷射燒蝕涉及使用紅外線(IR)雷射，且形成雷射反射或吸收膜涉及形成洋紅色膜。更廣泛的來說，將正確評價的是實施例涉及使用顏色係依據所用之雷射而設計之膜。在此種方法中，以反射或燒蝕為目標來選擇膜的顏色。在一個所述之具體實施例中，使用洋紅色膜表示其吸收綠色與反射藍色及紅色。在一實施例中，對雷射光為透明之頂部膜被施加於陽極化金屬箔片的上部表面。然而，反射膜被用於陽極化金屬箔片的底部表面。在另一實施例中，底部表面為染色陽極化氧化鋁層，可吸收大約85%或以上的雷射脈衝。
再次參照第3C圖，雷射被使用以最後圖樣化陽極化鋁箔片，藉由根據相互交叉圖樣形成凹槽，其可為平行或垂直於晶種圖樣。前述的說明證實一般方法及可被直接用於平行刻槽。在另一實施例中，陽極化鋁箔片的絕緣表面在粗糙金屬二(coarse metal two (M2))的方法可為增益，即為了垂直刻槽，以僅連接所選極性的觸指。在一個此種實施例中，在箔片底部的陽極氧化鋁層僅防止相對極性的觸指與由點焊製造之電接點之間的分流。
第5圖描繪根據本發明另一實施例，在使用以陽極化箔為基礎金屬化之另一太陽能電池的製造中之各階段的剖面圖。參照第5圖的部分(a)，陽極化鋁箔片518裝配在基板500上，基板500具有複數個金屬晶種材料區域514設置在其上。參照第5圖的部分(b)，執行雷射焊接以形成附著箔片518於金屬晶種區域514上之焊接點520。參照第5圖的部分(c)，執行雷射圖樣化以提供雷射凹槽512。在一實施例中，凹槽的圖樣是垂直於金屬晶種區域514的圖樣。在一實施例中，雷射燒蝕停止在金屬箔片518的陽極化底部表面。
本文所述之實施例可用以製造太陽能電池。在一些實施例中，參照第1E圖及第3C圖，太陽能電池包括設置在基板100或300上方的複數個交替之N型(104或304)及P-型(106或306)半導體區域。導電接點結構設置於複數個交替之N-型及P-型半導體區域上。導電接點結構包含提供設置於各交替之N-型及P-型半導體區域上之金屬晶種材料區域之複數個金屬晶種材料區域114或314。金屬箔片118或318被設置在複數個金屬晶種材料區域上。金屬箔片118或318具有陽極化部分124或319，和與交替之N-型及P-型半導體區域對應之金屬箔片118或318的金屬區域絕緣。在一個此種實施例中，所有金屬箔片118或113的暴露表面皆被陽極化。然而，在另一實施例中，為了金屬接點，開口128可被形成在陽極化部分，如結合第1E圖所述。在又另一個實施例中，箔片在雷射燒蝕前被陽極化，且不執行後續的陽極化。在那個實施例中，雷射凹槽322可有暴露的非陽極化表面，如於第3C圖中所繪示的。在一實施例中，基板100或300是N型單晶矽基板，複數個交替之N型(104或304)及P-型(106或306)半導體區域被設置在於基板上方設置的多晶矽材料中。
在又一個其它實施例中，基板是單晶矽基板，交替之N-型及P-型半導體區域被形成在單晶矽基板中。在第一例子中，第6A圖描繪根據本發明之實施例，具有在形成於基板中之射極區上形成之以箔為基礎的接點結構的太陽能電池的一部分的剖面圖。參照第6A圖，太陽能電池包含設置在基板600中之複數個交替之N-型604及P-型606半導體區域。導電接點結構設置於複數個交替之N-型及P-型半導體區域上。導電接點結構包含提供設置於各交替之N-型及P-型半導體區域上之金屬晶種材料區域之複數個金屬晶種材料區域614。金屬箔片618被設置在複數個金屬晶種材料區域614上。金屬箔片618具有陽極化部分624，和分別與交替之N-型及P-型半導體區域604及606對應之金屬箔片618的金屬區域絕緣。
在第二例子中，第6B圖描繪根據本發明之實施例，具有在形成於基板中之射極區上形成之以陽極化箔為基礎的接點結構的太陽能電池的一部分的剖面圖。參照第6B圖，太陽能電池包含設置在基板650中之複數個交替之N-型654及P-型656半導體區域。導電接點結構設置於複數個交替之N-型及P-型半導體區域上。導電接點結構包含提供設置於各交替之N-型及P-型半導體區域上之金屬晶種材料區域之複數個金屬晶種材料區域664。金屬箔片668被設置在複數個金屬晶種材料區域664上。金屬箔片668具有陽極化部分669，絕緣分別與交替之N-型及P-型半導體區域664及666對應之金屬箔片668的金屬區域。
在本發明的另一方面，提供建立在被結合以上例示性實施例描述之的概念上的其它實施例。作為最廣泛的考量，背接觸式太陽能電池通常需要兩種極性的圖樣化金屬在太陽能電池的背面上。當預圖樣化金屬因為成本、複雜性或效率的因素而不可行時，毯覆金屬的低成本、低材料製程通常偏好雷射圖樣化的方法。
就高效率電池而言，在電池背面的圖樣化金屬通常具有兩要件：(1)金屬的完全絕緣，及(2)無損傷製程。對於大規模生產而言，製程可需要也是高產量的製程，像是一小時產量超過500個晶圓。對於複雜的圖樣而言，利用雷射以圖樣化在矽頂部的厚的(例如，大於1微米)或高反射金屬(例如，鋁)可能在製造上產生一個實質上產量的問題。產量的問題可因為在高速率下燒蝕厚的及/或高反射的金屬之能量需求，需要在底層射極的損傷界限之上的雷射能量(例如，大於1J/cm2)，而產生。基於使金屬完全絕緣的需要，及金屬厚度與雷射能量的變化， 金屬圖樣化經常執行過蝕刻。特別是，似乎沒有在高產量/低成本之單一雷射能量窗，可以完全去除金屬及不暴露射極於破壞性雷射光束。
根據本發明的實施例，描述不同金屬圖樣化的方法。再者，將正確評價的是，由於圖樣化製程與金屬結合製成的相互作用，考慮結合第一或晶種金屬層(M1)與上部金屬層，如箔片(M2)，的接合方法亦為重要的。如更加詳細描述於下的，一些接合方法可實現不同的圖樣化選擇。
在一實施例中，結合至氣相沉積薄晶種金屬(M1)，且因此，結合至裝置底層晶圓的箔片(M2)間附著強度的不同，是根據接結合方法來達成。再者，在附著力測試期間觀察到不同形式的失敗模型。對於雷射接合而言，附著力可取決於雷射通量(每聚焦面積的能量)。 在較低通量下，在M1與M2間的附著力太弱，M2可輕易分離。當雷射通量增加，在箔片與底層M1晶種層間藉由焊接的附著，變得夠強以在附著力測試中撕破箔片。當雷射通量變得更高時，底層M1層變成被影響，而在箔片在剝離測試時被撕去前，裝置M1晶片的接合被破壞。在一實施例中，為得到這樣不同的撕除模式的優點，在雷射接合製程中使用空間整形的雷射光線(spatially shaped laser beam)。雷射光線在外部區域可具有較高的強度(M1撕除範圍)，在內側有較低的強度(M2撕除範圍)，如此在焊接之後，箔片(M2)可隨M1被撕去，同時在焊接完整下留下M2/M1區域。
在另一個態樣中，當濕化學蝕刻劑被用以完成凹槽後的絕緣，M1可被長時間暴露在蝕刻劑中。在這段時間裡，可能會發生不想要的蝕刻，或如果M1與M2沒有完全的結合在一起，化學物質可能會殘留在M1極M2之間。在兩種情況中，如果鋁箔片是使用不連續接合法沿著金屬指與金屬晶種層接合(例如，低密度接合，如每10毫米一接合)，蝕刻液可能滲入箔片/金屬晶種介面，造成不要的M1觸指蝕刻及/或M1/M2接合的傷害，造成差勁的裝置性能。接合方法可包括雷射焊接、局部熱壓焊接(local thermo-compression bonding)、軟焊接(soldering bonding)及超音波焊接(ultra-sonic bonding)。因此，並非所有的接合方法都與以蝕刻為基礎的圖樣化兼容，尤其是任何低密度接合方法，如雷射焊接，可能變成特別具有挑戰性。
在一實施例中，藉由保護M1層抵抗化學傷害且允許使用以蝕刻為基礎之圖樣化製程的方法，可執行所述之方法以解決與濕化學蝕刻劑相關之上述問題。實施例可包括作為接合方法的雷射焊接、及作為圖樣化方法之雷射刻槽後化學蝕刻的使用，但該概念可被適用於其它非線性接合方法及以化學蝕刻為基礎之圖樣化方法。
在第一此種實施例中，毯覆保護層在金屬晶種沉積後沉積於基板上，或在雷射焊接製程前沉積於箔片上。材料的選擇及層的厚度確保雷射焊接可透過保護層來達成。該材料可為抵抗化學蝕刻處理(例如，氫氧化鉀(KOH)溶液)。合適的材料的例子包括黏合劑、有機矽、聚合物或薄電介質，但不限於此。在第二此種實施例中，薄覆蓋層(例如，大約100奈米厚度)被沉積在金屬晶種層的頂部上。薄覆蓋層是由不同金屬(例如，Ni)所構成，並為抗化學蝕刻溶液。在一特定的實施例中，薄覆蓋層與M1及M2間之雷射焊接兼容。在第三此種實施例中，在雷射焊接之前或之後，抗蝕刻材料的觸指被印在M1觸指之間並進行熱處理，以確保保護性觸指及M2箔片間的持續附著。在特定的實施例中，由雷射製程所產生的熱最後被用以接合保護性材料觸指於M2層。在箔片與觸指間的介面用作為抵抗蝕刻溶液的屏障。材料可為夠薄及/或軟的，以不影響箔片裝配及雷射焊接製程(例如，M1/M2密切的接觸是必要的)。
在第一示例性製程流程中，刻槽及蝕刻方法涉及M1沉積在太陽能電池的裝置側(例如，能夠與M2接合之晶種導電層的沉積)。M2層被施加於M1/電池上並維持適合接合的接觸。施加接合能，例如熱壓或雷射的能量(例如，長脈衝持續時間(大於100微秒))，以局部加熱M2，以及接合M1及M2。然後凹槽被機械地形成或藉由另一雷射製程形成(例如，短脈衝持續時間，少於大約1微秒)以提供深凹槽(例如，超過箔片厚度的約80%)及修整來自上箔器的箔片。實現接著導電區域的絕緣，其係例如藉由施加蝕刻介質於結構及選擇性地蝕刻M2的剩餘部分而實現。在一實施例中，為了增加選擇性，選擇預圖樣化M1層以對蝕刻介質提供蝕刻抗性，例如Ni金屬抗KOH蝕刻。潛在的M2材料包括鋁、鎳、銅、鈦、鉻或其多層組合，但不限於此。就鋁M1層，蝕刻介質可包括鹼性化學物質如氫氧化鉀，或酸性化學物質如磷酸或磷酸及硝酸的混合物。蝕刻介質接著徹底從晶圓清洗掉，以完成蝕刻反應和避免殘留化學殘留物在晶圓上。可利用臥式噴霧清洗及/或聲波攪動來從晶圓上完全去除化學物質。
在第二示例性製程流程中，基於高功率雷射刻槽加低功率雷射絕緣使用雙步驟圖樣化。第一方法涉及M1在太陽能電池的裝置側上的沉積(例如，適合與M2雷射焊接之晶種導電層)及沉積的M1層的圖樣化。接著M2層被施加於M1/電池上並維持適於雷射焊接的直接接觸。施加高能光束(例如，長脈衝持續時間(約大於100微秒)雷射或電子束)以局部地加熱M2，以及接合M1及M2。施加其他雷射(例如，短脈衝持續時間，約小於1微秒)以提供深凹槽(例如，超過箔片厚度的約80%)及修整來自上箔器的箔片。接著第二低功率雷射沿雷射凹槽施加以絕緣剩餘的M2。
將正確評價的是，刻槽可通過其它方法達成。舉例來說，在另一個實施例中，前述刻槽以機械式製程來形成，如拖過表面的硬頭刀具陣列、輕觸切割(kissing cutting)、數控銑床(CNC milling)、離子銑床(ion milling)或其它切割式機制，但不限於此，來代替使用雷射製程。
將正確評價的是，剩餘金屬可通過其它方法被去除。舉例來說，在另一實施例中，於凹槽形成後，剩餘金屬透過使用電力來去除，例如以高電流，藉由電阻加熱以燒除剩餘金屬。在另一實施例中，於凹槽形成後，剩餘金屬透過非常輕/低通量的雷射燒蝕來去除。在另一實施例中，於凹槽形成後，剩餘金屬透過其它蝕刻來去除，如電漿蝕刻或背濺射蝕刻。在另一實施例中，於凹槽形成後，剩餘金屬透過抓住或附著於待去除之金屬區域，接著"撕去"被抓住或附著的部分。
在撕除方法以去除剩餘金屬的第一具體實施例中，形成兩平行凹槽，留下待撕去的金屬帶，金屬帶具有為大約100到500微米範圍內的寬度。在第二具體實施例中，凹槽線延伸到太陽能電池的外部，以用作為後續撕除程序的撕除起始點。在第三具體實施例中，在刻槽之前，使用M1/M2接合方法，例如雷射焊接點(或線)、熱壓焊接或其他的方法，其提供比在最後撕去M2箔片的剪切強度更強的附著性。在第四具體實施例中，雷射凹槽或雷射接合的雷射之雷射光束形狀，被用來修改金屬的機械性能，例如通過光束輪廓的調整來定制冷卻方式及基於時間和溫度修改顆粒結構。在這個方法中，剖槽絕緣製程(post-groove isolation process)變得容易。在一個此種實施例中，高斯光束形狀被扭曲，以反轉峰值使得邊緣輪廓具有更高的能量並用以形成線焊接。在接合邊緣的較高局部加熱造成較大的應力及改變冷卻方式(cooling profile)，而焊接的材料邊緣具有比主體低的降伏強度或較少的韌性。在這個情況下，在撕除製程中，介面是第一個失敗的。在四個實施例的每一個中，金屬晶種層可在刻槽前被圖樣化，或在刻槽後被圖樣化，最好隨著前述的剖槽絕緣。
在其它實施例中，M1層透過沉積在M1或M2上，具有與焊接製程兼容之厚度或組成(例如，小於大約10微米以焊接透過聚合物)之覆蓋層，如Ni、聚合物、氧化或薄黏合劑來保護其免受蝕刻劑損壞。在其它實施例中，實現具有合適的高密度的接合(例如，從上往下看時為100％)以防止蝕刻劑滲透進間隙，及避免M1的過度蝕刻。接合可透過與塊狀M2的一體化而實現(例如，線性焊接、熱壓焊接)。
雖然某些材料已參照第1A圖至第1E圖、第3A圖至第3C圖、第5圖、第6A圖及第6B圖及其它所述的實施例，而在前面具體地描述，但一些材料可輕易的以其他材料取代，且其它這樣的實施例仍在本發明的實施例的精神和範疇之內。舉例來說，在一實施例中，不同的材料基板，例如III-V族材料基板，可被用於取代矽基板。在其它實施例中，前述的方法可被適用於製造其它的太陽能電池。舉例來說，發光二極體(LEDs)的製造可受益於本文所描述的方法。
如此，已描述太陽能電池的以箔為基礎金屬化的方法及所得之太陽能電池。
雖然已在前描述了具體的實施例，然而即使關於特定的特徵僅描述單一實施例，這些實施例並不意圖限制本揭露的範疇。除非另有說明，否則在本發明中所提供的特徵之示例是意圖為說明性的而非限制性的。前面的描述是意在涵蓋對具有本發明的利益的技術領域中的通常知識者而言是為顯而易見之此類替代物、修改物及等效物。
本發明的範疇包含在本文中所揭露的任何特徵或特徵的組合(明顯地或隱含地)，或者其任何概括，而不論其是否減輕了本文中所解決的任何問題或所有問題。因此，在本申請(或其聲明優先權的申請案)的審查期間，可制定新的申請專利範圍成任何這樣的特徵組合。特別是，參照所附的申請專利範圍，來自附屬項的特徵可與獨立項的特徵組合，而來自各獨立項的特徵可以任何適當的方式組合，且不僅為所附的申請專利範圍中所列舉的特定組合。
100、300、500、600、650‧‧‧基板
102、302‧‧‧薄介電層
104、304、604、654‧‧‧N-型半導體區域
106、306、606、656‧‧‧P-型半導體區域
108、308‧‧‧溝槽
110‧‧‧底部抗反射塗層(BARC)材料
112、312‧‧‧抗反射塗層(ARC)
114、314、514、614、664‧‧‧金屬晶種材料區域
116‧‧‧絕緣層
118、618、668‧‧‧金屬箔片
320‧‧‧金屬焊點
322、522‧‧‧凹槽
124、624‧‧‧氧化物塗層
126‧‧‧位置
128‧‧‧開口
200、400‧‧‧流程圖
202、204、206、208、210、402、404、406、408‧‧‧操作
101、301‧‧‧光接收表面
318‧‧‧陽極化金屬箔片
319‧‧‧氧化鋁塗層
319A‧‧‧陽極化頂部表面
319B‧‧‧陽極化底部表面
518‧‧‧箔片
520‧‧‧焊接點
669‧‧‧陽極化部分
第1A圖至第1E圖描繪根據本發明之實施例，使用以箔為基礎(foil-based)金屬化之太陽能電池的製造中，各階段的剖面圖，其中：
第1A圖描繪太陽能電池的製造中，形成於太陽能電池基板背面的一部分上之射極區上之選擇性金屬晶種區域形成後的階段；
第1B圖描繪在保護層選擇性形成後的第1A圖之結構；
第1C圖描繪在金屬箔片附著於其背面後的第1B圖之結構；
第1D圖描繪在金屬箔片中雷射凹槽形成後的第1C圖之結構；以及
第1E圖描繪陽極化金屬箔片的暴露表面後的第1D圖之結構。
第2圖是為列出根據本發明之實施例中，太陽能電池的製造方法中，為對應於第1A圖至第1E圖的操作之流程圖。
第3A圖至第3C圖描繪根據本發明另一實施例，在使用以箔為基礎金屬化之太陽能電池的製造中之各階段的剖面圖，其中：
第3A圖描繪太陽能電池的製造中，涉及將陽極化金屬箔片放置在形成於太陽能電池基板的背面的一部分上之射極區上形成之選擇性金屬晶種區域上的階段；
第3B圖描繪將陽極化金屬箔片焊接於其背面後的第3A圖之結構；以及
第3C圖描繪陽極化金屬箔片中雷射凹槽形成後的第3B圖之結構。
第4圖是為列出根據本發明之實施例中，太陽能電池的製造方法中，為對應於第3A圖至第3C圖的操作之流程圖 。
第5圖描繪根據本發明另一實施例，在使用以陽極化箔為基礎金屬化之另一太陽能電池的製造中之各階段的剖面圖。
第6A圖描繪根據本發明之實施例，具有在形成於基板中之射極區上形成之以箔為基礎的接點結構的太陽能電池的一部分的剖面圖。
第6B圖描繪根據本發明之實施例，具有在形成於基板中之射極區上形成之以陽極化箔為基礎之接點結構的太陽能電池的一部分的剖面圖。
200‧‧‧流程圖
202、204、206、208、210‧‧‧操作

Claims (22)

  1. 一種製造太陽能電池的方法，該方法包含： 形成複數個交替之N-型及P-型半導體區域於一基板中或於該基板上； 附著一金屬箔片於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域； 僅雷射燒蝕穿過在與該複數個交替之N-型及P-型半導體區域間之位置對應的區域的該金屬箔片的部分；以及 在雷射燒蝕後，絕緣對應於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域之剩餘的該金屬箔片區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中絕緣剩餘的該金屬箔片區域包含陽極化剩餘的該金屬箔片。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中絕緣剩餘的該金屬箔片區域包含蝕刻剩餘的該金屬箔片。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含： 在附著該金屬箔片之前，形成複數個金屬晶種材料區域以提供一金屬晶種材料區域於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域中之每一個上，其中附著該金屬箔片於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含附著該金屬箔片於該複數個金屬晶種材料區域。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，進一步包含： 在附著該金屬箔片於該複數個金屬晶種材料區域之前，形成一絕緣層在該複數個金屬晶種材料區域上，其中附著該金屬箔片於該複數個金屬晶種材料區域包含打破該絕緣層區域。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中附著該金屬箔片於該複數個金屬晶種材料區域包含使用一技術，該技術選自由一雷射焊接製程、一熱壓製程及一超音波接合製程所組成之群組。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中形成該複數個金屬晶種材料區域包含形成各具有大約0.3到20微米厚度的複數個鋁區域，且該複數個鋁區域包括大約97%以上的量的鋁與大約0-2%範圍內的量的矽，其中附著該金屬箔片包含附著具有大約5-100微米範圍內厚度的一鋁箔片，及其中絕緣剩餘的該金屬箔片區域包含藉由氧化該鋁箔片的暴露表面至大約為1-20微米範圍內之深度，陽極化該鋁箔片。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中僅雷射燒蝕穿過該金屬箔片的部分包含雷射燒蝕完整該金屬箔片大約80-99%範圍內的厚度之該金屬箔片的厚度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中形成該複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含形成該複數個交替之N-型及P-型半導體區域於形成在該基板之上的一多晶矽層中，該方法進一步包含： 形成一溝槽在該複數個交替之N-型及P-型半導體區域的每一個之間，該溝槽部分地延伸入該基板。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基板是一單晶矽基板，且其中形成該複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含形成該複數個交替之N-型及P-型半導體區域在該單晶矽基板中。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含： 在雷射燒蝕之前，形成一遮罩層在該金屬箔片的至少一部分上。
  12. 一種製造太陽能電池的方法，該方法包含： 形成複數個交替之N-型及P-型半導體區域於一基板中或於該基板上； 附著一陽極化金屬箔片於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域，該陽極化金屬箔片以一金屬部分於其間地具有一陽極化頂部表面及一陽極化底部表面，其中附著該陽極化金屬箔片於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含打破該陽極化金屬箔片之該陽極化底部表面區域；以及 雷射燒蝕穿過與該複數個交替之N-型及P-型半導體區域間的位置對應的區域之該陽極化金屬箔片之該陽極化頂部表面及該金屬部分，其中雷射燒蝕終止於與該複數個交替之N-型及P-型半導體區域對應之剩餘的該金屬箔片的該陽極化金屬箔片絕緣區域的該陽極化底部表面。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，進一步包含： 在附著該陽極化金屬箔片之前，形成複數個金屬晶種材料區域以提供一金屬晶種材料區域於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域之每一個上，其中附著該陽極化金屬箔片於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含附著該陽極化金屬箔片於該複數個金屬晶種材料區域。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，進一步包含： 在附著該陽極化金屬箔片於該複數個金屬晶種材料區域之前，形成一絕緣層在該複數個金屬晶種材料區域上，其中附著該陽極化金屬箔片於該複數個金屬晶種材料區域包含打破該絕緣層區域。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中附著該金屬箔片於該複數個金屬晶種材料區域包含使用一技術，該技術選自由一雷射焊接製程、一熱壓製程及一超音波接合製程所組成之群組。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之方法，形成該複數個金屬晶種材料區域包含形成各具有大約0.3到20微米厚度的複數個鋁區域，且該複數個鋁區域包括大約97%以上的量的鋁與大約0-2%範圍內的量的矽，其中附著該陽極化金屬箔片包含附著具有大約5-100微米範圍內的總厚度的一陽極化鋁箔片，該陽極化鋁箔片包含該陽極化頂部表面及該陽極化底部表面，其各佔大約為1-20微米範圍內的厚度。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之方法，進一步包含： 在附著該陽極化金屬箔片於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域前，形成一雷射反射膜或一雷射吸收膜在該陽極化金屬箔片的該陽極化底部表面上。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中形成該複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含形成該複數個交替之N-型及P-型半導體區域於形成在該基板之上的一多晶矽層中，該方法進一步包含： 形成一溝槽在該複數個交替之N-型及P-型半導體區域的每一個之間，該溝槽部分地延伸入該基板。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該基板是一單晶矽基板，且其中形成該複數個交替之N-型及P-型半導體區域包含形成該複數個交替之N-型及P-型半導體區域在該單晶矽基板中。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之方法，進一步包含： 在雷射燒蝕之前，形成一遮罩層在該陽極化金屬箔片的部分上；以及 在雷射燒蝕後，去除該遮罩層。
  21. 一太陽能電池，其包含： 一基板； 複數個交替之N-型及P-型半導體區域，設置於該基板中或該基板上；以及 一導電接點結構，設置於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域上，該導電接點結構包含： 複數個金屬晶種材料區域，提供設置於該複數個交替之N-型及P-型半導體區域的每一個上之一金屬晶種材料區域；以及 一金屬箔片，設置於該複數個金屬晶種材料區域上，該金屬箔片具有絕緣與該複數個交替之N-型及P-型半導體區域對應之該金屬箔片的金屬區域之陽極化部分。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之太陽能電池，其中所有該金屬箔片的暴露表面皆被陽極化。
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