TW201701490A - 具差異化p型及n型區域架構之太陽能電池的金屬化 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種製造具差異化P型及N型區域架構之太陽能電池的之方法及其產生的太陽能電池。在一示例中，太陽能電池包含設置於第一介電區域上之第一導電類型之第一射極區域，第一介電區域係設置在基板之表面上。第二介電區域係側向設置成與第一射極區域以及第二射極區域相鄰。不同的第二導電類型之第二射極區域係設置在第三介電區域上，第三介電區域係設置在基板之表面上以及在第二介電區域上並局部地設置在第一射極區域上。第一金屬箔片係設置在第一射極區域上。第二金屬箔片係設置在第二射極區域上。

Description

具差異化P型及N型區域架構之太陽能電池的金屬化
本揭露的實施例關於可再生能源的領域，特別是，一種太陽能電池及其製造方法。
光伏打(PV)電池通常被稱為太陽能電池，其是用以將太陽能輻射轉換成電能的裝置。一般而言，撞擊(impinging)於太陽能電池的基板的表面上並進入基板的太陽輻射產生電子與電洞對於基板的塊材中。電子以及電洞對遷移至基板的P型以及N型摻雜區，藉此在摻雜區之間產生電壓差。摻雜區連接至太陽能電池上的導電區，以自電池導通電流到外部電路。當PV電池結合於陣列例如PV模組中時，收集電能的所有PV電池可串聯結合及並聯配置，以利用特定電壓及電流提供功率。
效能為太陽能電池的重要特性，其與太陽能電池的生產產能直接相關。同樣地，太陽能電池的生產產能是與太陽能電池的成本效益直接相關。因此，普遍期望用於增加太陽能電池效能的技術或用於增加太陽能電池製作效率的技術。本揭露的部分實施例係藉由提供用於製造太陽能電池結構的創新製程，以增加製造太陽能電池的效率。本揭露 的部分實施例係藉由提供創新的太陽能電池結構，從而增加太陽能電池的效率。
基於上述目的，本發明係提供一種太陽能電池之製造方法，其包含下列步驟：形成第一導電類型之第一射極區域在形成於基板之表面上的第一介電區域上，在第一射極區域上具有絕緣帽；形成相鄰於第一射極區域之暴露側的第二介電區域；形成不同的第二導電類型之第二射極區域在形成於基板之表面上的第三介電區域上、以及在第一射極區域之第二介電區域及絕緣帽上；形成接觸開口在第二射極區域上，接觸開口係暴露第一射極區域之一部分；形成金屬區域在第一射極區域以及第二射極區域上；圖樣化金屬區域以及第二射極區域，以將第一導電類型之第一射極區域與不同的第二導電類型之第二射極區域分離，圖樣化步驟形成與第一射極區域耦接的第一金屬接觸部以及與第二射極區域耦接的第二金屬接觸部。
較佳地，圖樣化金屬區域以及第二射極區域的步驟可包含執行濕式蝕刻製程，以圖樣化金屬區域以及第二射極區域。
較佳地，執行濕式蝕刻製程以圖樣化金屬區域以及第二射極區域的步驟可包含使用鹼性蝕刻劑執行濕式蝕刻製程，以蝕刻金屬區域以及第二射極區域。
較佳地，第一射極區域以及第二射極區域可形成為非晶矽區域；方法更可包含退火第一非晶矽區域以及第二非晶矽區域，以分別形成第一多晶矽射極區域以及第二多晶矽射極區域。
基於上述目的，本發明再提供一種太陽能電池之製造方法，其包含下列步驟：形成第一導電類型之第一射極區域在形成於基板之表面上的第一介電區域上；形成絕緣區域在第一射極區域上；圖樣化絕緣區域以及第一射極區域，以形成具有絕緣帽的第一導電類型之第一射極區域；形成相鄰於第一射極區域之暴露側的第二介電區域；形成不同的第二導電類型之第二射極區域在形成於基板之表面上的第三介電區域上、以及在第一射極區域之第二介電區域及絕緣帽上；形成接觸開口在第二射極區域，接觸開口係暴露第一射極區域之部分；形成金屬區域在第一射極區域與第二射極區域上；以及雷射剝蝕穿過金屬區域以及第二射極區域，以將第一導電類型之第一射極區域與不同的第二導電類型之第二射極區域分離，其中雷射剝蝕步驟形成與第一射極區域耦接的第一金屬接觸部以及與第二射極區域耦接的第二金屬接觸部。
較佳地，雷射剝蝕穿過金屬區域以及第二射極區域的步驟可包含剝蝕絕緣帽之部分。
較佳地，在形成金屬區域之前，可形成金屬晶種區域在第二射極區域上；圖樣化步驟可包含圖樣化金屬晶種區域。
較佳地，本發明之方法可更包含將金屬區域接合至金屬晶種區域。
較佳地，接合步驟可包含選自由電鍍(plating)、焊接(soldering)、使用黏合劑(adhesive)、雷射焊接(laser welding)、超音波(ultrasonic)製程及熱壓縮(thermo-compression)製程所組成的群組中之一方法。
較佳地，雷射剝蝕以及接合的步驟可利用相同的雷射執行。
基於上述目的，本發明再提供一種太陽能電池，其可根據上述方法製造而成。
基於上述目的，本發明再提供一種太陽能電池，其包含第一導電類型之第一射極區域、第二介電區域、第二導電類型之第二射極區域、第一金屬箔片以及第二金屬箔片。第一導電類型之第一射極區域係設置在設於基板之表面上的第一介電區域上。第二介電區域係側向地設置成與第一射極區域以及第二射極區域相鄰。不同的第二導電類型之第二射極區域係設置在第三介電區域上，並且第三介電區域係設置在基板之表面上以及第二介電區域上、以及局部地設置在第一射極區域上。第一金屬箔片係設置在第一射極區域上。第二金屬箔片係設置在第二射極區域上，其中第二金屬箔片係與第一金屬箔片分離。
較佳地，本發明之太陽能電池可更包含各別金屬晶種區域，其可設置在第一金屬箔片與第一射極區域之間以及在第二金屬箔片與第二射極區域之間。
較佳地，金屬晶種區域可包含選自由鎳、銀、鈷或鎢所組成的群組中的一金屬。
較佳地，本發明之太陽能電池可更包含絕緣帽，其可設置在第一射極區域與第二射極區域之間。
較佳地，第一介電區域、第二介電區域以及第三介電區域可包含二氧化矽(silicon dioxide)。
較佳地，第一金屬箔片以及第二金屬箔片可為選自由鋁以及鋁合金所組成的群組中的一金屬。
100~118‧‧‧操作
202‧‧‧基板
204‧‧‧前側
206‧‧‧後側
208‧‧‧絕緣帽
210‧‧‧第一射極區域
212‧‧‧第一介電區域
214、216‧‧‧紋理表面
218‧‧‧第二介電區域
200‧‧‧太陽能電池
220‧‧‧第三介電區域
221‧‧‧第四介電區域
222‧‧‧第二射極區域
223‧‧‧第三射極區域
224‧‧‧接觸開口
226‧‧‧金屬晶種區域
228‧‧‧金屬區域
229‧‧‧第一金屬接觸部
230‧‧‧分離區域
231‧‧‧第二金屬接觸部
232、234‧‧‧接合位置
236‧‧‧部分
圖1係繪示根據部分實施例的太陽能電池的示例性製造方法的流程圖。
圖2至圖8係繪示根據部分實施例的示例性太陽能電池在圖1的製程期間的剖面圖。
圖9係繪示根據部分實施例的示例性太陽能電池的剖面圖。
以下詳細描述在本質上僅為說明性且不意於限制本申請標的或本申請的實施例或此種實施例的使用。如文中所使用的，詞彙「例示性」意味著「作為一個範例、例子或說明」。任何文中所述為例示性的實施例不必然被詮釋為對其他實施例而言是較佳的或具優勢的。此外，不意圖受呈現於先前技術(preceding technical field)、背景(background)、簡略總結(brief summary)或下列實施例(following detailed description)中任何表達或隱喻的理論所限制。
本說明書包含參照「一個實施例(one embodiment)」或「一實施例(an embodiment)」。短語「在一個實施例中(in one embodiment)」或「在實施例中(in an embodiment)」的出現不必然指稱相同實施例。特定特徵、結構或特性可以與本揭露一致的任何適合方式結合。
詞彙：下面段落提供用於在本揭露(包含所附申請專利範圍)中可發現的詞彙的定義及/或內容：
「包含(comprising)」：此詞彙為開放式的。當使用於所附申請專利範圍中時，此詞彙不排除其他結構或步驟。
「配置為(configured to)」：各種單元或部件可被描述或主張為「配置為(configured to)」執行一或多件任務。在此種內文中，「配置為(configured to)」用於藉由指出單元/部件包含在操作期間執行那些一或多件任務的結構而暗示結構。如此一來，即使是在特定單元/部件目前不為操作狀態(例如，不啟動/活動)時，單元/部件還是可稱為配置為執行任務。
「第一(first)」、「第二(second)」等：當使用於文中時，此類詞彙用作為其所前綴的名詞的標記，且不暗示任何種類的順序(例如，空間、時間、邏輯等)。舉例來說，參照為「第一」射極區域並不必然意味該射極區域於順序上為第一個射極區域；而是此詞彙「第一」係用於區分該射極區域與另一個射極區域(例如，「第二」射極區域)。在實施例中，射極區域可為用於收集正電荷及負電荷載體之太陽能電池的摻雜區域。在例子中，摻雜區域可為摻雜多晶矽區域。在一例子中，射極區域可為P型摻雜多晶矽區域或N型摻雜多晶矽區域。
「根據(Based On)」。如本文所用，此詞彙係使用以描述影響決定的一個或多個因素。此詞彙不排除可能影響判斷的其他因素。也就是說，判斷可單獨地根據此些因素或至少部分地根據此些因素。考慮慣用語「根據B判斷A(determine A based on B)」。雖然B可被認為是影響A的判斷之因素，此種慣用語不排除也根據C的A之判斷。在其他例子中，A可單獨地根據B而判斷。
「耦接(coupled)」：下列描述指稱元件或節點或特徵「耦接」在一起。當使用於文中時，除非明白地另有敘述，否則「耦接」意味著一個元件/節點/特徵直接地或間接地結合(或直接地或間接地連通)於另一個元件/節點/特徵，且不必然為機械上的。
如本文所用，「抑制(Inhibit)」係使用以描述減少或最小化效果。當組件或特徵被描述為抑制一個動作、移動、或條件，其可完全阻止完全的結果或成果或未來狀態。另外，「抑制」亦可指可另外可能發生的結果、性能及/或效力的減少或減輕。據此，當組件、元件、或特徵被稱為抑制結果或狀態時，其不需要完全防止或消除結果或狀態。
此外，部分詞彙還可僅為了參考的目的而用於以下描述中，且因此不意圖為限制。舉例來說，例如「上方(upper)」、「下方(lower)」、「以上(above)」以及「以下(below)」的詞彙指稱所參照的圖式中的方向。例如「前(front)」、「後(back)、「後方(rear)」、「側邊(side)」、「外側(outboard)」以及「內側(inboard)」的詞彙藉由參照以下討論描述組件的內文及相關圖式，明確描述一致但任意參照框架中的組件部分的方向及/或位置。此類詞彙可包含於上方具體提到的字眼、其衍生字以及類似意味的字眼。
在以下描述中，描述數種例如特定操作之特定細節，以提供本揭露之實施例之完全的了解。對所屬領域中具有通常知識者將為顯而易見的是，本揭露之實施例可不需要這些特定細節地實行。在其他例子中，不詳述眾所周知之技術，以避免不必要地模糊本揭露之實施例。 此外，將被理解的是圖中所示的各種實施例係為例示性表示而不需按比例繪製。
本發明首先揭露太陽能電池製程技術，以提升太陽能電池效能，隨後根據所揭露的技術描述製造的例示性太陽能電池。各個實施例被提供於本文中。
現參閱圖1，其係繪示根據部分實施例的太陽能電池之製造方法。在各個實施例中，圖1的方法可包含除了繪示以外的區塊(或包含較少的區塊)。舉例來說，在部分實施例中，不需形成金屬晶種區域，且金屬區域可直接取代其形成在第一射極區域及第二射極區域上。
請參閱圖2以及對應圖1的流程圖之操作100，根據部分實施例，第一射極區域210形成在位於基板202之表面上的第一介電區域212上。在一實施例中，基板202具有前側204以及相對於前側204的後側206。在一實施例中，基板202係為矽基板。在部分實施例中，在形成介電區域之前，矽基板可執行清洗、拋光、平坦化及/或薄化或其他製程。在一實施例中，矽基板可為單晶(single-crystalline)或多晶(multicrystalline)矽基板。在一實施例中，矽基板可為N型矽基板。在一實施例中，矽基板可為P型矽基板。
在一實施例中，第一介電區域212可為穿隧(tunneling)介電質。在一實施例中，第一介電區域212可為氧化矽(silicon oxide)、氮化矽(silicon nitride)或氮氧化矽(silicon oxynitride)等。在一實施例中，可透過熱製程生長及/或形成第一介電區域212。在一實施例中，第一介電區域212可具有5埃至30埃(Angstroms)的厚度。
在一實施例中，第一射極區域210可為非晶矽區域。在部分實施例中，非晶矽區域可生長在第一介電區域212上。在一實施例中，第一射極區域210可為多晶矽。在一實施例中，可透過熱製程生長及/或形成第一射極區域210。在一示例中，非晶矽區域可形成在第一介電區域212上，並將其加熱以形成多晶矽第一射極區域210。在一示例中，可執行退火製程以在多晶矽第一射極區域內形成第一射極區域210。
請一併參閱圖2以及對應的圖1之流程圖之操作102，絕緣區域208可形成在第一射極區域210上。在一實施例中，絕緣區域208可為氧化矽。在一實施例中，絕緣區域208可具有介於1000埃至4000埃之範圍的厚度。
圖3以及對應的圖1之流程圖之操作104，其係根據部分實施例繪示圖樣化絕緣區域208以及第一射極區域210，以形成其上具有絕緣帽(insulating cap)之第一射極區域210。在一實施例中，光刻的(lithographic)或網版印刷遮罩(screen print masking)以及隨後的蝕刻製程可使用於圖樣化絕緣區域208以及第一射極區域210。在一實施例中，圖樣化步驟包含濕式蝕刻製程。在一示例中，圖樣化步驟可使用化學蝕刻液，以蝕刻絕緣區域208以及第一射極區域210。在一實施例中，雷射剝蝕(laser ablation)製程可使用於圖樣化絕緣區域208以及第一射極區域210。在任一情況的一實施例中，如圖3所示，第一介電區域212也在該製程中被圖樣化。
在一實施例中，在圖樣化期間，犧牲層可形成在絕緣區域208上，以避免損害絕緣區域208。在一示例中，在濕式蝕刻製程期間， 犧牲層可被圖樣化在絕緣區域208上，以避免蝕刻部分的絕緣區域208，並允許蝕刻其他部分，例如絕緣區域208的暴露區域。在一實施例中，犧牲層係配置成避免雷射剝蝕製程損壞絕緣區域。在一實施例中，犧牲層可為氮化矽。在一示例中，犧牲層可具有介於50埃至500埃之範圍的厚度。在一實施例中，絕緣區域可為氧化矽。在一示例中，絕緣區域可具有介於500埃至1500埃之範圍的厚度。在一實施例中，犧牲層可在圖樣化製程後被移除。
現參閱圖4，根據部分實施例，在圖樣化絕緣層208以及第一射極區域210期間(或其之後)，選擇性地，紋理表面214可形成在基板202上。在相同或相似的製程中，如圖4所示，光接收表面例如基板202的前側204也可為紋理表面216。在一實施例中，氫氧化物類濕式蝕刻劑(hydroxide-based wet etchant)可使用於形成至少一部分的紋理表面214及216，及/或用於紋理化基板202的暴露部分。紋理表面可為具有用以散射入射光、減少太陽能電池的光接收表面及/或暴露表面的光反射量之規則形或不規則形表面中的其一。然而，應當理解的是，製造流程可省略紋理化後側206及/或前側204的步驟，甚至可省略形成紋理表面214及216的步驟。
圖5以及對應的圖1之流程圖之操作106，其係繪示根據部分實施例形成與第一射極區域210之暴露側相鄰的第二介電區域218。在一實施例中，在氧化製程中所形成的第二介電區域218係為薄氧化物，例如具有厚度約為2奈米(nanometer)或2奈米以下的穿隧介電質(例如，氧化矽)。在另一實施例中，在沉積製程中所形成的第二介電區域218係為 薄氮化矽或氮氧化矽。在一示例中，氮化矽及/或氮氧化矽可具有約40埃或40埃以下的厚度。
請再次參閱圖5並一併參閱對應的圖1之流程圖之操作108，根據部分實施例，第三介電區域220形成在基板202之表面上。在一實施例中，在氧化製程中所形成的第三介電區域220係為薄氧化物，例如具有厚度約為2奈米(nanometer)或2奈米以下的穿隧介電質(例如，氧化矽)。在另一實施例中，在沉積製程中所形成的第三介電區域220係為薄氮化矽或氮氧化矽。在一示例中，氮化矽及/或氮氧化矽可具有約40埃的厚度。在一實施例中，第二介電質及第三介電質係在相同步驟及/或製程中所形成。在一實施例中，第二介電質及第三介電質係為相同材料(例如，氧化矽、氮化矽及/或氮氧化矽)。
請再次參閱圖6並一併參閱對應的圖1之流程圖之操作110，根據部分實施例，不同的第二導電類型之第二射極區域222可形成在第三介電區域220上以及在第一射極區域210之第二介電區域218及絕緣帽208上。在一實施例中，第二射極區域222可為非晶矽區域。在部分實施例中，可生長非晶矽區域。在一實施例中，第二射極區域222可為多晶矽。在一實施例中，可透過熱製程生長及/或形成第二射極區域222。在一示例中，非晶矽區域可形成在基板202之表面上，並將其加熱以形成多晶矽第二射極區域210。在一示例中，可執行退火製程以形成多晶矽第二射極區域210。
在一實施例中，第二射極區域222係為透過原位摻雜(in-situ doping)、後沉積佈植(post deposition implanting)或其組合等 摻雜有第二導電類型之多晶矽。在另一實施例中，第二射極區域222係為非晶矽，例如以第二導電類型的摻質佈植由Si：H表示的氫化矽並隨後進行非晶矽的沉積。在此實施例中，第二射極區域222可隨後執行退火(製造流程的至少部分後續階段)，以在最後形成多晶矽(例如，形成第二射極區域222、包含多晶矽的第二射極區域222)。在一實施例中，若針對多晶矽或非晶矽執行後沉積佈植，可利用離子束佈植法(ion beam implantation)或電漿浸沒佈植法(plasma immersion implantation)執行佈植。在此實施例中，遮光罩(shadow mask)可使用於佈植。在一具體實施例中，第二導電類型係為N型(例如，使用磷(phosphorus)原子或砷(arsenic)雜質原子形成)。
在一實施例中，第四介電區域221可利用與所述的第一介電區域212、第二介電區域218及第三介電區域220所述的相同或相似製程操作形成在基板202的前側204。在一示例中，第四介電區域221可為與第一介電區域212、第二介電區域218及/或第三介電區域220相同的材料。第三射極區域223也可利用與所述的第一射極區域210及第二射極區域222相同或相似製程操作形成在基板202的前側204。在一示例中，第三射極區域223可為與第一射極區域210及/或第二射極區域222相同的材料。此外，雖然沒有繪示，抗反射區域(anti-reflective region,ARC)可形成在基板202的前側204及/或後側206上。
請一併參閱圖7以及對應的圖1之流程圖之操作112，其繪示圖樣化第二射極區域222以及絕緣帽208，以形成接觸開口224以暴露 部分的第一射極區域210。在一實施例中，可利用雷射剝蝕製程圖樣化絕緣帽208。
在一實施例中，在形成第二射極區域222之前可執行圖樣化，以僅圖樣化絕緣帽208，且第二射極區域222之一部分係形成在第一射極區域210之暴露部分上。在一示例中，可在絕緣帽208上執行雷射剝蝕製程，以形成接觸開口224，如此一來，第二射極區域222可在執行雷射剝蝕製程之後形成在位於接觸開口224內的第一射極區域210上。
請一併參閱圖8以及對應的圖1之流程圖之操作114，金屬晶種區域226可形成在第一射極區域210及第二射極區域222上。在一實施例中，金屬晶種區域226係為鋁(aluminum)、鋁/矽(aluminum/Si)、鎳(nickel)、銀(silver)、鈷(cobalt)、鎢(tungsten)、鈦(titanium)、銅(copper)、透明導電氧化物(transparent conductive oxide,TCO)極其合金。在部分實施例中，金屬晶種區域226係藉由毯覆式沉積所形成。在一實施例中，可圖樣化金屬晶種區域226。在一示例中，金屬晶種區域226可具有交指圖樣(interdigitated pattern)。在一實施例中，金屬晶種區域226可具有小於或等於5μm的厚度。在一實施例中，不需形成金屬晶種區域226。
請再次參閱圖8並一併參閱對應的圖1之流程圖之操作116，金屬區域228可形成在第一射極區域210及第二射極區域222上。在一實施例中，金屬區域228可形成在金屬晶種區域226上。在一實施例中，金屬區域228可為連續的(例如，未圖樣化金屬)。在一實施例中，金屬區域228可藉由將金屬(例如，鋁或鋁合金)接合至金屬晶種區域226上而形 成。在一實施例中，導電介質，例如黏合劑或焊料可使用於接合製程中。在一示例中，金屬區域228可電性黏接至金屬晶種區域226。在一實施例中，接合製程可包含電阻式接合(resistive bonding)或雷射焊接(laser welding)、熱音波(thermosonic)或熱壓縮(thermo-compression)製程。在一實施例中，接合步驟可包含將部分的金屬區域228與對應部分的金屬晶種區域226直接耦接。在此實施例中，如圖9所示，部分的金屬區域228與對應部分的金屬晶種區域226的直接耦接步驟包含在各該位置形成金屬接合區域232及234。在一實施例中，金屬區域228係為金屬箔片(例如，鋁箔片)。
在一實施例中，金屬區域228可藉由執行電鍍製程而形成。在一示例中，電鍍製程可使用於將金屬區域228電鍍至金屬晶種區域226上。在一實施例中，金屬區域228係為銅或銅合金。在一實施例中，金屬區域228可具有大於5μm的厚度。
在一實施例中，金屬區域228可直接形成在第一射極區域210及第二射極區域222上，以取代形成金屬晶種區域226。
請一併參閱圖9以及對應的圖1之流程圖之操作118，圖樣化金屬區域228、金屬晶種區域226以及第二射極區域222，以將第一導電類型之第一射極區域210與不同的第二導電類型之第二射極區域222分離。在一實施例中，圖樣化步驟形成與第一射極區域210耦接的第一金屬接觸部229以及與第二射極區域222耦接的第二金屬接觸部231。在一實施例中，圖樣化步驟包含在第一射極區域210之絕緣帽208上方的多個位置的金屬區域228、金屬晶種區域226以及第二射極區域222上執行雷射 剝蝕製程。在一示例中，雷射剝蝕製程可剝蝕穿過金屬區域228、金屬晶種區域226以及第二射極區域222，以將第一導電類型之第一射極區域210與不同的第二導電類型之第二射極區域222分離，其中圖樣化步驟形成第一金屬接觸部229及第二金屬接觸部231。在一實施例中，第一金屬接觸部229及第二金屬接觸部231皆為第一金屬箔片及第二金屬箔片(例如，鋁箔片)。
在一實施例中，圖樣化步驟包含執行濕式蝕刻製程。在一示例中，圖樣化步驟可利用鹼性蝕刻劑以蝕刻金屬區域228、金屬晶種區域226以及第二射極區域222。在一實施例中，濕式蝕刻係選擇性地避開絕緣區域208，例如在執行濕式蝕刻製程後，並未蝕刻絕緣區域208。
在一實施例中，圖樣化包含使用機械方法，例如輕觸切割(kiss cut)或金剛石尖刀具(diamond tip cutter)。
在一實施例中，金屬區域228、金屬晶種區域226以及第二射極區域222在相同步驟及/或製程執行圖樣化。在一實施例中，第一金屬接觸部229可屬於正導電類型，而第二金屬接觸部231可屬於負導電類型。在一實施例中，第一金屬接觸部229係自第二金屬接觸部231物理性斷開，例如沒有物理地接觸。在一實施例中，第一金屬接觸部229可與第二金屬接觸部231電性絕緣。
金屬區域228可直接形成在第二射極區域222上，以取代金屬晶種區域226的形成。在此實施例中，可圖樣化金屬區域228以及第二射極區域222，以將第一導電類型之第一射極區域210與不同的第二導電類型之第二射極區域222分離。在一示例中，雷射剝蝕製程可剝蝕穿過金 屬區域228以及第二射極區域222，以將第一導電類型之第一射極區域210與不同的第二導電類型之第二射極區域222分離，其中圖樣化步驟形成第一金屬接觸部229及第二金屬接觸部231。在一示例中，濕式蝕刻製程可蝕刻穿過金屬區域228以及第二射極區域222，以將第一導電類型之第一射極區域210與不同的第二導電類型之第二射極區域222分離，其中圖樣化步驟形成第一金屬接觸部229及第二金屬接觸部231。在一示例中，第一金屬接觸部229及第二金屬接觸部231可直接形成在第一射極區域210及第二射極區域210上。
在一實施例中，在雷射剝蝕製程期間，絕緣帽208可作為損壞緩衝物以保護下面的射極結構(例如，第一射極區域210)而避免損壞。在各個實施例中，絕緣帽208可為反射膜或吸收膜，以藉由吸收在絕緣帽208之部分236的過量雷射輻射而避免下面的射極區域損壞。在此實施例中，雷射剝蝕可利用紅外線(infra-red,IR)雷射執行，而形成雷射反射膜或吸收膜包含形成紫紅色(magenta)膜。更普遍地，應當理解的是，實施例揭露可根據使用的雷射設計所使用的膜顏色。在此示例中，雷射可具有大於155nm的波長。在此方法中，膜顏色可依據膜的折射率以及吸收係數選用以實現直接或間接剝蝕。在所述的具體實施例中，紫紅色膜裝置的使用表示其吸收綠光並反射藍光及紅光。在一實施例中，可被雷射光透射的頂部膜施加至絕緣帽208。在另一實施例中，絕緣帽208可吸收約85%或大於85%的雷射脈衝。
在一實施例中，雷射剝蝕可不需使用遮罩(mask free)執行；然而，在其他實施例中，遮罩區域可在雷射剝蝕之前形成，並在雷 射剝蝕之後移除。在一實施例中，相同雷射可使用於將金屬區域228接合至金屬晶種區域226上並應用於雷射剝蝕製程。
在一實施例中，金屬晶種區域226可被圖樣化而自金屬區域228以及第二射極區域222分離。在一示例中，可形成圖樣化金屬晶種區域。在另一示例中，不需形成金屬晶種區域226。在一實施例中，在圖樣化製程期間，圖樣化例如具有圖樣化金屬晶種區域或沒有金屬晶種區域226的金屬區域228以及第二射極區域222，以形成分離的第二射極區域222以及第一金屬接觸部229及第二金屬接觸部231。
請參閱圖9，其繪示根據部分實施例自圖1至圖8所示的方法所形成的太陽能電池。太陽能電池200可具有在正常操作期間面向太陽的前側204以及與前側204相對的後側206。太陽能電池200包含基板202。在一實施例中，基板202可為N型矽基板。
在一實施例中，第一介電區域212係設置在基板202上。在一實施例中，第一介電區域212可為穿隧介電質。在一實施例中，第一介電區域212可為氧化矽、氮化矽或氮氧化矽等。在一實施例中，第一介電區域212可具有5埃至30埃的厚度。
在一實施例中，第一射極區域210係設置在第一介電區域212上。在一實施例中，第一射極區域210可為非晶矽區域。在一實施例中，第一射極區域210可為多晶矽。在一實施例中，第一射極區域210係屬於第一導電類型。在一示例中，第一射極區域210係屬於P型導電類型。
在一實施例中，絕緣帽208係設置在第一射極區域210上。在一實施例中，絕緣帽208包含氧化矽。在一實施例中，絕緣帽208之部 分236由於雷射剝蝕(例如，自圖1之圖樣化步驟118)被局部地破壞及/或移除。在一實施例中，絕緣帽208係具有介於1000埃至4000埃之範圍的厚度。在一實施例中，第二介電區域218係鄰設於及/或側向地設置在第一射極區域210與第二射極區域222之間。在一實施例中，第二介電區域218係為薄氮化矽或氮氧化矽。在一示例中，氮化矽及/或氮氧化矽可具有約40埃或40埃以下的厚度。在一實施例中，在氧化製程中所形成的第二介電區域218係為薄氧化物，例如穿隧介電質(例如，氧化矽)。在一示例中，氧化矽係具有約2奈米或2奈米以下的厚度。
在一實施例中，第三介電區域220係設置在基板202上。在一實施例中，第三介電區域220可為穿隧介電質。在一實施例中，第三介電區域220可為氧化矽、氮化矽或氮氧化矽等。在一實施例中，第三介電區域220可具有5埃至30埃的厚度。
在部分實施例中，基板202的部分的後表面及前表面可為紋理表面214及216。紋理表面可為具有用以散射入射光、減少太陽能電池200的光接收表面及/或暴露表面的光反射量之規則形或不規則形表面中的其一。此外，雖然沒有繪示，抗反射區域(ARC)可形成在基板202的前側204及/或後側206上。
在一實施例中，第四介電區域221係設置在基板202的前側204。在一實施例中，第四介電區域221可為穿隧介電質。在一實施例中，第四介電區域221可為氧化矽、氮化矽或氮氧化矽等。在一實施例中，第四介電區域221可具有5埃至30埃的厚度。
在一實施例中，第二射極區域222係設置在第三介電區域220及/或絕緣帽208上。在一實施例中，絕緣帽208可物理性及/或電性分離第二射極區域222與第一射極區域210。在一實施例中，第二射極區域222屬於不同於第一射極區域210的第二導電類型。在一示例中，第一射極區域210可屬於P型導電類型，而第二射極區域222可屬於N型導電類型。在一實施例中，第二射極區域222可為非晶矽區域。在一實施例中，第二射極區域222可為多晶矽。
在一實施例中，第三射極區域223係設置在基板202的前側204。在一實施例中，第三射極區域223可為非晶矽區域。在一實施例中，第三射極區域223可為多晶矽。在一實施例中，第三射極區域223係屬於第二導電類型。在一示例中，第三射極區域223係屬於N型導電類型。
在一實施例中，第一金屬接觸部229係設置在第一射極區域210上。在一實施例中，第二金屬接觸部231係設置在第二射極區域222上。在一實施例中，第一金屬接觸部及第二金屬接觸部可為鋁、鋁合金、銅或銅合金。在一實施例中，第一金屬接觸部229及/或第二金屬接觸部231係分別設置在第一射極區域210及/或第二射極區域222上。在一實施例中，第一金屬接觸部229及第二金屬接觸部231係為相同材料。在一實施例中，第一金屬接觸部229及/或第二金屬接觸部231係為第一金屬箔片及第二金屬箔片(例如，鋁箔片)。在一實施例中，分離區域(separation region)230可物理性及/或電性分離第一金屬接觸部229與第二金屬接觸部231。在一示例中，第一金屬接觸部229可具有P型金屬指狀件(metal finger)，而第二金屬接觸部231可具有藉由分離區域230分離的N型金屬指狀件。
在部分實施例中，金屬晶種區域226可設置在第一金屬接觸部229、第二金屬接觸部231以及第二射極區域222之間。在一實施例中，金屬晶種區域226可為金屬，例如但不限於鎳、銀、鈷或鎢。在一實施例中，第一金屬接觸部229及第二金屬接觸部231可在接合位置232及234接合至金屬晶種區域226。
雖然特定實施例已在先前描述，但這些實施例並不意於限制本揭露的範疇，即使關於特定特徵僅描述單個實施例。除非另有敘述，否則提供於本揭露中的特徵的範例意圖為說明性而非限制性。以上描述意圖於涵蓋對於於所屬技術領域中具有通常知識者而言顯而易見亨有本揭露的利益的的此類替代方案、修改以及等效物。
本揭露的範疇包含文中所揭露的任意特徵或特徵的結合(明示地或暗示地)，或是任何其概括，而不論其是否減少本文中所解決的任何問題或所有問題。因此，於本申請(或是對其主張優先權的申請案)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。具體地，參照後附的申請專利範圍，來自附屬項的特徵可與獨立項的特徵結合且來自個別獨立項的特徵可用任何適合的方式結合，而不僅是於後附申請專利範圍中所列舉的特定結合。
100~118‧‧‧操作

Claims (20)

  1. 一種太陽能電池之製造方法，其包含：形成一第一導電類型之一第一射極區域在形成於一基板之表面上的一第一介電區域上，在該第一射極區域上係具有一絕緣帽；形成相鄰於該第一射極區域之暴露側的一第二介電區域；形成不同的一第二導電類型之一第二射極區域在形成於該基板之表面上的一第三介電區域上、以及在該第一射極區域之該第二介電區域及該絕緣帽上；形成一接觸開口在該第二射極區域，其中該接觸開口係暴露該第一射極區域之一部分；形成一金屬區域在該第一射極區域以及該第二射極區域上；以及圖樣化該金屬區域以及該第二射極區域，以將該第一導電類型之該第一射極區域與不同的該第二導電類型之該第二射極區域分離，其中圖樣化形成與該第一射極區域耦接的一第一金屬接觸部以及與該第二射極區域耦接的一第二金屬接觸部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中圖樣化該金屬區域以及該第二射極區域的步驟包含執行一濕式蝕刻製程，以圖樣化該金屬區域以及該第二射極區域。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中執行該濕式蝕刻製程以圖樣化該金屬區域以及該第二射極區域的步驟包含使用一鹼 性蝕刻劑執行該濕式蝕刻製程，以蝕刻該金屬區域以及該第二射極區域。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在形成該金屬區域之前，形成一金屬晶種區域在該第二射極區域上，其中圖樣化步驟包含圖樣化該金屬晶種區域。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之方法，更包含將該金屬區域接合至該金屬晶種區域。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一射極區域以及該第二射極區域係形成為非晶矽區域，該方法更包含：退火一第一非晶矽區域以及一第二非晶矽區域，以分別形成一第一多晶矽射極區域以及一第二多晶矽射極區域。
  7. 一種太陽能電池，其係根據如申請專利範圍第1項所述之方法製造而成。
  8. 一種太陽能電池之製造方法，其包含：形成一第一導電類型之一第一射極區域在形成於一基板之表面上的一第一介電區域上；形成一絕緣區域在該第一射極區域上；圖樣化該絕緣區域以及該第一射極區域，以形成具有一絕緣帽的該第一導電類型之該第一射極區域；形成相鄰於該第一射極區域之暴露側的一第二介電區域；形成不同的一第二導電類型之一第二射極區域在形成於該基板之表面上的一第三介電區域上、以及在該第一射極區域之該第二介電區域及該絕緣帽上； 形成一接觸開口在該第二射極區域，其中該接觸開口係暴露該第一射極區域之一部分；形成一金屬區域在該第一射極區域以及該第二射極區域上；以及雷射剝蝕穿過該金屬區域以及該第二射極區域，以將該第一導電類型之該第一射極區域與不同的該第二導電類型之該第二射極區域分離，其中雷射剝蝕步驟形成與該第一射極區域耦接的一第一金屬接觸部以及與該第二射極區域耦接的一第二金屬接觸部。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中雷射剝蝕穿過該金屬區域以及該第二射極區域的步驟包含剝蝕該絕緣帽之一部分。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中在形成該金屬區域之前，形成一金屬晶種區域在該第二射極區域上，其中圖樣化步驟包含圖樣化該金屬晶種區域。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，更包含將該金屬區域接合至該金屬晶種區域。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中接合步驟包含選自由電鍍、焊接、使用黏合劑、雷射焊接、超音波製程及熱壓縮製程所組成的群組中之一方法。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中雷射剝蝕以及接合的步驟係利用相同的雷射執行。
  14. 一種太陽能電池，其係根據如申請專利範圍第8項之方法製造而成。
  15. 一種太陽能電池，其包含：一第一導電類型之一第一射極區域，係設置在一第一介電區域上，該第一介電區域係設置於一基板之表面上；一第二介電區域，係側向地設置成與該第一射極區域以及一第二射極區域相鄰；不同的一第二導電類型之該第二射極區域，係設置在一第三介電區域上，該第三介電區域係設置在該基板之表面上以及該第二介電區域上、以及局部地設置在該第一射極區域上；一第一金屬箔片，係設置在該第一射極區域上；以及一第二金屬箔片，係設置在該第二射極區域上，其中該第二金屬箔片係與該第一金屬箔片分離。
  16. 如申請專利範圍第15項之太陽能電池，更包含一各別金屬晶種區域，其係在該第一金屬箔片與該第一射極區域之間以及在該第二金屬箔片與該第二射極區域之間。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能電池，其中該各別金屬晶種區域包含選自由鎳、銀、鈷或鎢所組成的群組中的一金屬。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能電池，其更包含：一絕緣帽，係設置在該第一射極區域與該第二射極區域之間。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能電池，其中該第一介電區域、該第二介電區域以及該第三介電區域包含二氧化矽。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能電池，其中該第一金屬箔片以及該第二金屬箔片係為選自由鋁以及鋁合金所組成的群組中的一金屬。
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