TW201708574A - 利用抑制磷擴散之可印刷摻雜介質製造太陽能電池之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種呈基於無機氧化物之前驅體的混合溶膠及/或凝膠形式之新穎的可印刷介質，該可印刷介質在用於製造太陽能電池之簡化方法中使用，其中根據本發明之介質既充當摻雜介質，亦充當擴散障壁。

Description

利用抑制磷擴散之可印刷摻雜介質製造太陽能電池之方法
本發明係關於一種呈基於無機氧化物之前驅體的混合溶膠及/或凝膠形式之新穎的可印刷介質，該可印刷介質在用於製造太陽能電池之簡化方法中使用，其中根據本發明之介質既充當摻雜介質，亦充當擴散障壁。
目前在市場中以最大市場佔有率代表之簡易太陽能電池或太陽能電池的生產包含下文概述之基本生產步驟：
1)鋸齒損害蝕刻及紋理
矽晶圓(單晶、多晶或準單晶、p或n型基極摻雜)藉助於蝕刻方法而免於隨附的鋸齒損害，且通常在同一蝕刻浴中「同時」經紋理化。在此情況下，紋理化意謂由蝕刻步驟所引起之優先配向表面(性質)之產生或僅晶圓表面之有意但非特定配向之粗糙化。由於紋理化，晶圓之表面現充當擴散反射體且由此減少取決於波長及入射角之定向反射，最終使得入射至表面上之光的吸收比例增加，且由此太陽能電池之轉化效率增加。
在單晶晶圓之情況下，上文所提及之用於處理矽晶圓的蝕刻溶液典型地由已添加異丙醇作為溶劑之稀氫氧化鉀溶液構成。亦可替代地添加具有比異丙醇高的蒸汽壓或沸點之其他醇，條件為其能夠實現 所要蝕刻結果。獲得之所要蝕刻結果典型地為由具有隨意配置或確切而言自原始表面蝕刻出之方形基底的角錐表徵之形態。對上文所提及之蝕刻溶液之組分的合適選擇、蝕刻溫度及晶圓在蝕刻槽中之滯留時間可部分地影響角錐之密度、高度且因此影響基底面積。單晶晶圓之紋理化典型地在70-<90℃之溫度範圍中進行，其中每一晶圓側可藉由蝕刻移除最多10μm的材料。
在多晶矽晶圓之情況下，蝕刻溶液可由具有適中濃度(10%至15%)之氫氧化鉀溶液構成。然而，此蝕刻技術幾乎還沒有用於工業實踐。由硝酸、氫氟酸及水構成之蝕刻溶液使用得更頻繁。此蝕刻溶液可由各種添加劑改質，諸如硫酸、磷酸、乙酸、N-甲基吡咯啶酮以及尤其實現蝕刻溶液之潤濕特性且亦將尤其影響其蝕刻速率之界面活性劑。此等酸性蝕刻混合物在表面上產生巢狀蝕刻溝槽之形態。蝕刻典型地在處於4℃與<10℃之間的範圍內之溫度下進行，且藉由蝕刻移除之材料的量此處通常為4μm至6μm。
在紋理化之後，立即用水充分清潔矽晶圓且用稀氫氟酸處理矽晶圓以便移除由於前述處理步驟及所吸收污染物及吸附在其中以及吸附在其上之污染物形成的化學氧化物層，為後續高溫處理作準備。
2)擴散及摻雜
在高溫(典型地在750℃與<1000℃之間)下用由氧化磷構成之蒸氣處理在前述步驟中經蝕刻及清潔之晶圓(在此情況下為p型基極摻雜)。在此操作期間，晶圓在管式爐中之石英管中曝露於由脫水氮氣、脫水氧氣及磷醯氯構成之受控氛圍。為此目的，將晶圓引入至處於600℃與700℃之間的溫度下之石英管中。經由石英管輸送氣體混合物。在輸送氣體混合物通過劇烈升溫之管期間，磷醯氯分解從而得到由氧化磷(例如P2O5)及氯氣構成之蒸氣。氧化磷蒸氣尤其沈澱在晶圓表面上(塗層)。同時，矽表面在此等溫度下氧化，伴以薄氧化物層之 形成。沈澱之氧化磷嵌入此層中，使得在晶圓表面上形成二氧化矽與氧化磷之混合氧化物。此混合氧化物被稱為磷矽酸鹽玻璃(PSG)。取決於存在之氧化磷的濃度，此PSG相對於氧化磷具有不同軟化點及不同擴散常數。該混合氧化物充當矽晶圓之擴散源，其中氧化磷在擴散過程中在PSG與矽晶圓之間的界面之方向上擴散，其中氧化磷藉由與晶圓表面處之矽反應(矽熱性)還原為磷。以此方式形成之磷在矽中之溶解度的數量級高於在形成其之玻璃基質中之溶解度，且由此由於極高的偏析係數而優先溶解於矽中。在溶解之後，磷於矽中沿濃度梯度擴散，進入矽之體積中。在此擴散過程中，於1021個原子/cm2之典型表面濃度與大約1016個原子/cm2之基極摻雜之間形成105級的濃度梯度。典型擴散深度為250nm至500nm，且取決於所選擇之擴散溫度(例如，880℃)及晶圓在劇烈升溫之氛圍中之總曝露持續時間(加熱及塗佈階段及驅入階段及冷卻)。在塗佈階段期間，形成典型地具有40nm至60nm之層厚度的PSG層。用PSG塗佈晶圓之後繼之以驅入階段，在塗佈階段期間進入矽之體積中之擴散亦已發生。此可與塗佈階段分離，但實際上就時間而言其通常直接與塗佈結合，且因此通常亦在相同溫度下進行。氣體混合物之組成在此處經調適以使得磷醯氯之進一步供應經抑制。在驅入期間，矽之表面藉由氣體混合物中所存在之氧氣進一步氧化，從而使得在實際摻雜源、高度富含氧化磷之PSG與矽晶圓之間產生同樣包含氧化磷的氧化磷耗乏之二氧化矽層。此層之生長相對於來自源(PSG)之摻雜劑的質量流量快得多，此係由於晶圓自身之高度表面摻雜加速氧化物生長(加速一個至兩個數量級)。此情形使得能夠以特定方式實現摻雜源之耗乏或分離，上面擴散具有氧化磷之摻雜源的滲透受材料流量影響，其取決於溫度且由此取決於擴散係數。以此方式，可將矽之摻雜控制在一定限度內。由塗佈階段及驅入階段構成之典型擴散持續時間為例如25分鐘。在此處理之後，使 管式爐自動地冷卻，且可自處於600℃與700℃之間的溫度下之處理管移除晶圓。
在呈n型基極摻雜形式之晶圓之硼摻雜的情況下，使用不同方法，此處將不單獨地解釋該方法。此等情況下之摻雜係例如用三氯化硼或三溴化硼來進行。取決於對用於摻雜之氣體氛圍之組成的選擇，可觀測到在晶圓上形成所謂的硼皮。此硼皮取決於多種影響因素：重要的為摻雜氛圍、溫度、摻雜持續時間、源濃度及上文所提及之結合(或線性組合)參數。
在該等擴散過程中，不言而喻，在基板預先尚未經受對應的預處理(例如，用抑制及/或限制擴散之層及材料構造基板)時，所使用之晶圓不能含有任何較佳擴散及摻雜區域(除了由不均勻氣流及不均勻組成之所得氣袋形成的彼等區域)。
為了完整性，此處亦應指出在基於矽之結晶太陽能電池的生產中亦存在已建立至不同程度之其他擴散及摻雜技術。由此，可提及以下各者：˙離子植入，˙藉助於APCVD、PECVD、MOCVD及LPCVD方法經由混合氧化物之氣相沈積(諸如，PSG及BSG(硼矽酸鹽玻璃)之氣相沈積)促進之摻雜，˙混合氧化物及/或陶瓷材料及硬質材料(例如氮化硼)之(共)濺鍍、陶瓷材料及硬質材料之氣相沈積、由固體摻雜劑源(例如氧化硼及氮化硼)開始之純粹熱氣相沈積，及˙具有摻雜作用之液體(墨水)及糊料之液相沈積。
後者頻繁使用於所謂的內嵌摻雜中，在內嵌摻雜中對應的糊料及墨水藉助於合適方法施加至待摻雜之晶圓側。在該施加之後或甚至亦在該施加期間，藉由溫度及/或真空處理移除用於摻雜之組合物中 所存在的溶劑。此情形將實際摻雜劑留在晶圓表面上。可採用之液態摻雜源為(例如)磷酸或硼酸之稀溶液，且亦為聚合環硼氮烷化合物之基於溶膠凝膠之系統或亦為其溶液。對應的摻雜糊料幾乎排他性地以額外增稠聚合物之使用為特徵，且包含呈合適形式之摻雜劑。自上文所提及之摻雜介質蒸發溶劑通常繼之以高溫處理，在高溫處理期間非所要及干擾性添加劑(但對於調配物必要之添加劑)「燃燒」及/或熱解。溶劑之移除及燃燒可(但不必須)同時發生。經塗佈之基板隨後通常通過處於800℃與1000℃之間的溫度下之通流爐，其中溫度可相較於管式爐中之氣相擴散稍微升高以便縮短通過時間。通流爐中盛行之氣體氛圍可根據摻雜之要求而不同，且可由乾燥氮氣、乾燥空氣、乾燥氧氣與乾燥氮氣之混合物組成及/或取決於待通過之爐的設計而由上文所提及之氣體氛圍中之一者或其他者之區域組成。可設想其他氣體混合物，但目前在工業上不具有至關重要性。內嵌擴散之特徵在於摻雜劑之塗佈及驅入原則上可彼此分開發生。
3)摻雜劑源之移除及視情況進行之邊緣隔離
摻雜之後所存在之晶圓在兩側上進行塗佈，其中玻璃或多或少地塗覆於表面之兩側上。此情況下之「或多或少」係指可在摻雜製程期間應用之改質：雙側擴散相對於藉由兩個晶圓在所使用之製程晶舟之一個位置中之背對背配置所促進之準單側擴散。儘管後一變化形式主要實現單側摻雜，但並未完全抑制背面上之擴散。在兩種情況下，藉助於在稀氫氟酸中蝕刻而自表面移除摻雜後存在之玻璃為目前現有技術水平。為此目的，一方面將晶圓分批重新裝載至濕式製程晶舟中且在該等晶舟之輔助下浸漬至稀氫氟酸(通常2%至5%)之溶液中，且在其中停留直至表面已完全沒有玻璃或直至製程循環持續時間(其表示必需蝕刻持續時間及機器進行之製程自動化的總參數)結束。可例如藉由以稀氫氟酸水溶液對矽晶圓表面完全去濕來確立玻璃之完全移 除。在此等製程條件下使用(例如)2%之氫氟酸溶液於室溫下在210秒內達成PSG之完全移除。對應BSG之蝕刻更慢且需要更長製程時間，且亦可能需要使用更高濃度之氫氟酸。在蝕刻之後，用水沖洗晶圓。
另一方面，對晶圓表面上之玻璃的蝕刻亦可以水平操作製程進行，其中以恆定流量將晶圓引入至蝕刻器中，在該蝕刻器中晶圓水平地通過對應的製程槽(內嵌機)。在此情況下，晶圓在滾筒上經傳送通過製程槽及其中存在之蝕刻溶液，或藉助於滾筒塗覆將蝕刻介質輸送至晶圓表面上。晶圓在PSG之蝕刻期間的典型滯留時間約為90秒，且所使用之氫氟酸相較於在分批製程之情況下濃度略高，以便補償由於增加之蝕刻速率而造成的較短滯留時間。氫氟酸之濃度通常為5%。此外，槽溫度可視情況相較於室溫而略微升高(>25℃<50℃)。
在剛剛概述之製程中，已確定同時相繼進行所謂的邊緣隔離，從而產生稍微修改之製程流程：邊緣隔離玻璃蝕刻。邊緣隔離為由雙側擴散之系統固有特性所引起之製程中的技術必要性，在有意單側背對背擴散之情況下亦如此。大面積的寄生p-n接面存在於太陽能電池(後一)背面上，該p-n接面在後續處理期間由於製程工程原因而部分移除，但未完全移除。因此，太陽能電池之正面及背面將經由寄生及殘餘p-n接面(隧道接觸)而短路，由此降低後一太陽能電池之轉化效率。為移除此接面，使晶圓一側越過由硝酸及氫氟酸組成之蝕刻溶液。蝕刻溶液可包含(例如)硫酸或磷酸作為次要組分。替代地，經由滾筒將蝕刻溶液輸送(傳送)至晶圓之背面上。在4℃與8℃之間的溫度下，在此製程中典型地藉由蝕刻移除約1μm之矽(包括存在於待處理表面上之玻璃層)。在此製程中，仍存在於晶圓之相反側上之玻璃層充當遮罩，其提供抵抗過度蝕刻至此側上的一定保護。隨後藉助於已描述之玻璃蝕刻移除此玻璃層。
此外，亦可藉助於電漿蝕刻製程進行邊緣隔離。此電漿蝕刻則 通常在玻璃蝕刻之前進行。為此目的，將複數個晶圓彼此堆疊，且將外部邊緣曝露於電漿。向電漿中饋入氟化氣體(例如，四氟甲烷)。在電漿分解此等氣體時出現的反應性物質蝕刻晶圓之邊緣。大體而言，電漿蝕刻隨後繼之以玻璃蝕刻。
4)前表面塗佈抗反射層
在玻璃之蝕刻及視情況進行之邊緣隔離之後，後續太陽能電池之前表面塗佈通常由非晶形及富氫氮化矽組成之抗反射塗層。可設想替代的抗反射塗層。可能的塗層可由二氧化鈦、氟化鎂、二氧化錫及/或二氧化矽及氮化矽之對應堆疊層組成。然而，具有不同組成之抗反射塗層在技術上亦係可能的。用上文所提及之氮化矽塗佈晶圓表面基本上滿足兩個功能：一方面，該層由於大量併入之正電荷而產生電場，其可使矽中之電荷載流子遠離表面且可顯著降低此等電荷載流子在矽表面處之複合率(場效鈍化)，另一方面，此層取決於其光學參數(諸如，折射率及層厚度)而產生反射減少之屬性，其有助於使更多光有可能結合至後一太陽能電池中。該兩個效應可增加太陽能電池之轉化效率。目前使用之層的典型屬性為：在僅使用上文所提及之折射率為約2.05之氮化矽時層厚度為約80nm。抗反射減少在600nm之光波長區域中最清晰易見。此處之定向反射及非定向反射展現原始入射光(至垂直於矽晶圓之表面的垂直入射)之約1%至3%的值。
上文所提及之氮化矽層目前通常藉助於直接PECVD製程沈積於表面上。為此目的，在氬氣氛圍中點燃引入有矽烷及氨之電漿。矽烷與氨在電漿中經由離子及自由基反應而進行反應從而得到氮化矽，且同時沈積於晶圓表面上。可(例如)經由反應物之個別氣體流動調節及控制各層之屬性。上文所提及之氮化矽層之沈積亦可藉由氫氣作為運載氣體及/或僅反應物進行。典型沈積溫度在300℃與400℃之間的範圍內。替代沈積方法可為(例如)LPCVD及/或濺鍍。
5)前表面電極柵格之產生
在沈積抗反射層之後，前表面電極界定於塗佈有氮化矽之晶圓表面上。在工業實踐中，已確立藉助於網版印刷方法使用金屬燒結糊料來產生電極。然而，此僅為產生所要金屬接觸之多種不同可能性中之一者。
在網版印刷金屬化中，通常使用高度富含銀粒子(銀含量80%)之糊料。剩餘組分之總和由糊料之調配所需的流變助劑(諸如，溶劑、黏合劑及增稠劑)產生。此外，銀糊料包含特定玻璃料混合物，通常為基於二氧化矽、硼矽酸鹽玻璃以及氧化鉛及/或氧化鉍之氧化物及混合氧化物。玻璃料基本上滿足兩個功能：一方面，其充當晶圓表面與待燒結之銀粒子之塊狀物之間的增黏劑；另一方面，其負責氮化矽頂層之滲透以便有助於與底層矽之直接歐姆接觸。氮化矽之滲透經由蝕刻過程發生，其中溶解於玻璃料基質中之銀隨後擴散至矽表面中，由此達成歐姆接觸形成。實務上，銀糊料藉助於網版印刷沈積於晶圓表面上，且隨後在約200℃至300℃之溫度下乾燥幾分鐘。為了完整性，應提及在工業上亦使用雙重印刷過程，其使得第二電極柵格能夠利用精確配準而印刷至在第一印刷步驟期間產生之電極柵格上。銀金屬化之厚度由此增加，其可對電極柵格中之導電性具有正面影響。在此乾燥期間，糊料中所存在之溶劑自糊料排出。經印刷晶圓隨後通過通流爐。此類型之爐通常具有可獨立於彼此而致動及溫控之複數個加熱區。晶圓在通過通流爐期間經加熱至高達約950℃之溫度。然而，個別晶圓通常僅經受此峰值溫度幾秒。在通流階段之其餘部分期間，晶圓具有600℃至800℃之溫度。在此等溫度下，銀糊料中所存在之有機隨附物質(諸如黏合劑)燒盡，且起始氮化矽層之蝕刻。在盛行峰值溫度之較短時間間隔期間，出現與矽之接觸形成。接著使晶圓冷卻。
以此方式簡要概述之接觸形成過程通常與兩個剩餘接觸形成(參照6與7)同時進行，其為此情況下亦使用術語共燃過程的原因。
前表面電極柵格本身由寬度通常為80μm至140μm之薄指狀物(典型數目68)以及寬度在1.2mm至2.2mm之範圍內(取決於其數目，通常為兩個至三個)的匯流排組成。所印刷之銀元素的典型高度通常在10μm與25μm之間。縱橫比極少大於0.3。
6)後表面匯流排之產生
通常同樣藉助於網版印刷製程來施用及界定後表面匯流排。為此目的，使用與用於前表面金屬化之銀糊料類似的銀糊料。此糊料具有類似組成，但包含銀與鋁之合金，其中鋁之比例通常構成2%。此外，此糊料包含較低玻璃料含量。藉助於網版印刷將具有4mm之典型寬度的匯流排(通常為兩個單元)印刷至晶圓之背面上，且將其壓緊及燒結，如在第5點下已描述。
7)後表面電極之產生
在印刷匯流排之後界定後表面電極。電極材料由鋁組成，其為藉助於網版印刷將含鋁糊料印刷至晶圓背面之剩餘自由區域上的原因，其中邊緣分開<1mm以用於界定電極。糊料由80%之鋁構成。剩餘組分為已在第5點下提及之彼等組分(諸如，溶劑、黏合劑等)。藉由鋁粒子在加溫期間開始熔化且來自晶圓之矽溶解於熔化鋁中，鋁糊料在共燃期間黏結至晶圓。該熔融混合物充當摻雜劑源且將鋁釋放至矽(溶解限度：0.016原子百分比)，其中矽由於此驅入而為p+摻雜的。在晶圓之冷卻期間，鋁與矽之共熔混合物(其在577℃下固化且具有莫耳分數為0.12之Si的組成)尤其沈積於晶圓表面上。
由於將鋁驅入至矽中，在晶圓之背面上形成高度摻雜之p型層，該p型層在矽中之部分自由電荷載流子上充當一類鏡面(「電鏡」)。此等電荷載流子無法克服此勢壁，且因此極有效地使其遠離背晶圓表 面，此情況因此自此表面處之電荷載流子的整體降低之複合率而顯而易見。此勢壁通常稱作「後表面場」。
在第5點、第6點及第7點下描述之過程步驟之順序可(但不必須)對應於此處概述之順序。對熟習此項技術者顯而易見的是，原則上可以任何可設想組合進行所概述之過程步驟之順序。
8)視情況進行之邊緣隔離
若晶圓之邊緣隔離尚未如第3點下所描述進行，則此通常在共燃之後藉助於雷射束方法進行。為此目的，將雷射束導向太陽能電池之正面，且前表面p-n接面藉助於藉由此束結合之能量而分割。此處由於雷射之作用而產生具有至多15μm之深度的切割溝槽。矽經由剝蝕機構自經處理部位移除或自雷射溝槽噴射出。此雷射溝槽通常具有30μm至60μm之寬度且距太陽能電池之邊緣約200μm。
在產生之後，太陽能電池根據其個別效能而經表徵且以個別效能類別分類。
熟習此項技術者熟悉具有n型以及p型兩種基底材料之太陽能電池架構。此等太陽能電池類型尤其包括，●PERC太陽能電池，●PERL太陽能電池，●PERT太陽能電池，●自其衍生之MWT-PERT及MWT-PERL太陽能電池，●雙面太陽能電池，●後表面接觸電池，●具有叉指式接觸之後表面接觸電池(IBC電池)。
作為引言中已經描述之氣相摻雜的替代方案，替代摻雜技術之選擇通常亦不能解決在矽基板上產生局部不同摻雜之區域的問題。此處可能提到的替代技術為藉助於PECVD及APCVD製程進行之摻雜玻 璃或非晶混合氧化物的沈積。位於此等玻璃下方的矽之熱誘發性摻雜可易於由此等玻璃實現。然而，為了產生局部不同摻雜之區域，此等玻璃必須藉助於遮蔽製程來蝕刻，以便自其產生對應結構。或者，抵抗玻璃之沈積的結構化擴散障壁可沈積於矽晶圓上，以便由此界定待摻雜之區域。然而，在此過程中不利的是在每一種情況下，在摻雜基板時僅可達成一個極性(n或p)。
圖1：展示IBC太陽能電池之簡化橫截面(未按比例繪製，沒有表面紋理，沒有抗反射及鈍化層，沒有後表面金屬化)。交替pn接面可具有不同配置，諸如直接彼此鄰接或在內部區域具有間隙。
吾人以簡化方式在下文集中於所謂IBC太陽能電池(圖1)之製造方法的可能摘錄。此摘錄及因此所概述的部分製程使得在此考慮中不主張完整性或排他性。所描述之製程鏈之偏差及修改可易於想像且亦易於達成。起始點為CZ晶圓，其具有在一側上經鹼拋光或經鋸切損傷蝕刻之表面。晶圓在一側上於整個表面塗佈，該表面未經拋光，且因此藉助於合適厚度(諸如，200nm或以上)之CVD氧化物而為後續前表面。在一側上塗佈有CVD氧化物之後，晶圓藉助於(例如)作為前驅體之三溴化硼在習知管式爐中經受B擴散。在硼擴散之後，晶圓必須在現經擴散之後表面上經局部結構化，以便界定且最終產生用於與基底後續接觸且用於生產在此情況下擴散有磷之局部後表面場的區。此構造可(例如)藉助於雷射而達成，雷射局部切除存在於後表面上之摻雜玻璃。雷射輻射在生產高效太陽能電池中之使用由於對矽晶圓主體之損傷而引起爭論。然而，為簡單起見，吾人假定其為可能的，且不存在其他基本問題。至少存在於表面處之無爭議地受損傷矽必須隨後在雷射處理之後藉助於鹼性損傷蝕刻來移除。在實踐中，在可無可非議地假定封閉點處之其餘硼矽酸玻璃(BSG)呈現對矽對抗KOH溶液之充分保護(在80℃下30% KOH中之SiO2的蝕刻速率為約3nm/min，若在 BSG之情況下假定「無序氧化物」，則KOH中之此蝕刻速率可稍微較高)的情況下，此時存在之硼發射極被同時溶解並移除(在於此情況下同樣假定(如通常已知)高度硼摻雜矽並非KOH基蝕刻溶液之蝕刻終止的情況下)。在此處將平台或一種類型之溝槽蝕刻至矽中。替代地，對後續局部後表面場之基底接觸可藉由(例如)藉助於網版印刷將蝕刻遮罩應用於後表面而產生，且隨後藉助於兩個連續或甚至僅一個蝕刻步驟處理開放點：藉由在氫氟酸中蝕刻及在KOH溶液中後續蝕刻而自一個表面移除玻璃，或在一個步驟中蝕刻兩種材料。將隨後在每一情況下自後表面上之一側移除蝕刻遮罩及摻雜玻璃或僅摻雜玻璃。CVD氧化物層將隨後沈積於晶圓之後表面上且局部經開放及結構化，以精確處於先前已移除硼發射極之點處。晶圓將隨後經受磷擴散。取決於此擴散之製程參數詳細看起來如何，亦將僅有必要進行一次上文所描述之結構化，確切而言，(例如)在磷擴散之效能將不再影響已在同時存在BSG玻璃時獲得之硼摻雜分佈或將實際上以可控制方式影響其的情況下。晶圓將隨後在一側上不含其前表面上之保護氧化物且經受弱磷擴散。為簡單起見，已假定此時存在於後表面上之BSG玻璃能夠留存於晶圓表面上且將因此不導致更進一步的干擾或影響。在前表面上弱擴散之後，用氫氟酸蝕刻晶圓，且移除所有氧化物及玻璃。總體而言，上文所概述之製程由以下步驟及其總數目表徵(針對藉助於雷射製程之結構化簡短描述；在使用蝕刻抗蝕劑之情況下，亦將必須添加抗蝕劑之印刷及剝離)：
1.整個前表面之上的氧化物遮罩
2.硼擴散
3.後表面之結構化及蝕刻
4.整個後表面之上的氧化物遮罩
5.後表面之結構化
6.磷擴散
7.移除前表面上之氧化物遮罩
8.磷擴散
9.移除所有玻璃
總而言之，需要九個方法步驟以便達成晶圓之結構化摻雜。相比之下，取決於計數方法，生產整個標準鋁BSF太陽能電池需要八個方法步驟。在生產IBC電池時，可能夠使用其他可能性，用於達成結構化摻雜之投入量在每一情況下極高且在此等情況中之每一者下為昂貴的，在一些情況下正如同生產單一標準鋁BSF太陽能電池一般昂貴。此電池技術之進一步擴散將在每一情況下取決於製程成本之降低，此將因此顯著獲利於仍然允許高電池效率之簡化方法替代方案的確立。
本發明之目的
通常用於太陽能電池之工業製造中(尤其藉由用諸如磷醯氯及/或三溴化硼之反應性前驅體進行的氣相促進擴散)的摻雜技術使得不能夠以目標方式在矽晶圓上產生局部摻雜及/或局部不同摻雜。使用已知摻雜技術產生此等結構僅經由基板之複雜且昂貴的結構化方為可能的。在結構化期間，各種遮蔽製程必須彼此匹配，這使得此等基板之工業大批量生產極為複雜。出於此原因，製造需要此結構化之太陽能電池之概念迄今尚未能夠站穩腳跟。因此，本發明之目的在於提供可簡單施行的低成本方法及在此方法中可使用之介質，藉此，此等問題及通常為必要的遮蔽步驟為過時的且由此去除。另外，可局部應用之摻雜源的不同之處在於，其可較佳藉助於在太陽能電池製造技術中確立之已知印刷技術應用於晶圓表面。另外，根據本發明之方法的特殊特徵由以下引起：所使用之可印刷摻雜介質對行業中習知地使用之氣相摻雜劑磷醯氯以及類似摻雜劑(準確而言，其可為由於其在氣相中 燃燒而轉化成五氧化磷之摻雜劑)具有擴散抑制作用，且因此以最簡單方式允許同時以及任何所要順序藉由兩種摻雜劑擴散及摻雜以用於矽中之相對極性的同時或相繼摻雜。
本發明因此係關於基於諸如二氧化矽、氧化鋁及氧化硼之前驅體的可印刷混合溶膠及/或凝膠，該等混合溶膠及/或凝膠藉助於合適的印刷製程印刷至矽表面上以達成在製造太陽能電池(較佳為以結構化方式摻雜之高效太陽能電池)的過程中在一側上的局部及/或整個區域擴散及摻雜的目的，經乾燥且隨後藉助於合適的高溫製程用於將存在於混合凝膠中之氧化硼前驅體釋放至位於混合凝膠下方的基板來達成基板自身之特定摻雜。可印刷混合溶膠及/或凝膠係基於以下氧化物材料之前驅體：a)二氧化矽：對稱及不對稱單-至四取代羧基-、烷氧基-及烷氧烷基矽烷，其明確含有烷基烷氧基矽烷，其中中心矽原子可具有1至3之取代度，至少一個氫原子直接鍵結至矽原子，諸如三乙氧基矽烷，且其中此外取代度係關於可能存在的羧基及/或烷氧基之數目，其在烷基及/或烷氧基及/或羧基的情況下皆含有個別或不同飽和、不飽和的分支鏈、未分支脂族、脂環族及芳族基團，其轉而可在烷基、醇鹽或羧基基團之任何所要位置處藉由選自O、N、S、Cl及Br之群的雜原子官能化，以及上文所提及之前驅體之混合物；滿足上文所提及之要求之個別化合物為：正矽酸四乙酯及其類似者、三乙氧基矽烷、乙氧基三甲基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、三乙氧基乙烯基矽烷、雙[三乙氧基矽烷基]乙烷及雙[二乙氧基甲基矽烷基]乙烷b)氧化鋁：對稱及不對稱取代之醇化鋁(醇鹽)，諸如三乙醇鋁、三異丙醇鋁、三第二丁酸鋁、三丁酸鋁、三戊醇鋁及三異戊醇 鋁、參(β-二酮)鋁，諸如乙醯基丙酮鋁或參(1,3-環已二酸)鋁、參(β-酮酯)鋁、單乙醯基丙酮單醇鋁、參(羥基喹啉)鋁、鋁皂，諸如單-及二元硬脂酸鋁及三硬酯酸鋁、羧酸鋁，諸如鹼基乙酸鋁、三乙酸鋁、鹼式甲酸鋁、三甲酸鋁及三辛酸鋁、氫氧化鋁、偏氫氧化鋁及三氯化鋁及其類似者，及其混合物c)氧化硼：氧化二硼、簡單硼酸烷酯(諸如硼酸三乙酯、硼酸三異丙酯)、官能化1,2-二醇(諸如乙二醇)、官能化1,2,3-三醇(諸如甘油)、官能化1,3-二醇(諸如1,3-丙二醇)之硼酸酯、具有含有上文所提及之結構基元作為結構次單元的硼酸酯之硼酸酯，諸如2,3-二羥丁二酸及其對映異構體、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺、二丙醇胺及三丙醇胺之硼酸酯、硼酸及羧酸之混合酸酐，諸如四乙醯氧基二硼酸酯、硼酸、偏硼酸，及上文所提及之前驅體之混合物，其在含水或無水條件下藉助於溶膠-凝膠技術同時或相繼地達成部分或完整種內及/或種間縮合，其中所形成之混合溶膠及凝膠的膠凝程度受特定控制，且由於縮合條件設置(諸如前驅體濃度、含水量、觸媒含量、反應溫度及時間、諸如各種上文所提及之錯合劑及螯合劑的縮合控制劑之添加、各種溶劑及其個別體積分數以及易揮發性反應助劑及不利副產物之特定排除)以所要方式受到影響，從而得到儲存穩定、可極易於印刷及印刷穩定的調配物。
如下文中更詳細描述，以此方式獲得之可印刷混合溶膠及/或凝膠可極好地印刷至矽晶圓之表面上。該等可印刷混合溶膠及/或凝膠可藉助於諸如以下的合適的印刷製程來處理及沈積至對應表面上：旋塗或浸塗、滴落塗佈、簾式或狹縫型擠壓式塗佈、網版或柔性凸版印刷、凹版印刷、噴墨或霧劑-噴射印刷、平版印刷、微接觸印刷、電流體動力學施配、滾塗或噴塗、超音波噴塗、管道噴射印刷、雷射轉移印刷、移印、平板式網版印刷及滾網印刷。對應可印刷混合溶膠及 /或凝膠尤其適合於用作摻雜介質用於處理矽晶圓以用於光伏、微電子、微機械及微光學應用。詳言之，此等組合物展現用於製造PERC、PERL、PERT及IBC太陽能電池及其他者時具有優勢的性質，其中該等太陽能電池具有其他架構特徵，諸如MWT、EWT、選擇性發射極、選擇性前表面場、選擇性後表面場及雙面性(bifaciality)。
根據本發明之可印刷混合溶膠及/或凝膠為用於矽表面之含硼摻雜介質，其在硼摻雜期間同時充當擴散障壁或充當抵抗磷經由此等介質自身之不合需要的擴散之擴散抑制層，且完全阻擋或抑制對應擴散至適當的程度，以使得此等印刷介質下方的主要摻雜為p型，亦即含硼。
因此，藉由使所描述之可印刷混合溶膠及/或凝膠可用，並且藉由製造太陽能電池中用於硼摻雜之合適的製程而實現上文所描述之目的，其中同時避免了磷摻雜相同區域。
對應方法之特徵在於，經由合適的溫度處理，摻雜印刷基板同時及/或相繼進行，且誘發用具有相反極性之摻雜劑藉助於習知氣相擴散摻雜未經印刷矽晶圓表面，且其中印刷的混合溶膠及/或凝膠充當抵抗具有相反極性之摻雜劑的擴散障壁。詳言之，根據本發明之方法包含以下步驟：a.用混合溶膠及/或凝膠在一個或兩個側或在一側上的整個表面之上局部地印刷矽晶圓，將印刷的組合物乾燥及壓緊，且隨後經受用例如磷醯氯進行之後續氣相擴散，得到印刷區域中之p型摻雜及僅經受氣相擴散之區域中的n型摻雜，或b.將沈積於矽晶圓上的大區域之上之混合溶膠及/或凝膠壓緊，且藉助於雷射輻照自乾燥及/或壓緊糊料起始底層基板材料之局部摻雜，繼之以高溫擴散及摻雜以用於在矽中產生兩級p型摻雜水 準，或c.在一側用混合溶膠及/或凝膠局部地印刷該矽晶圓，其中結構化沈積可視情況具有交替線，將印刷結構乾燥及壓緊，且隨後藉助於經PVD及/或CVD沈積之磷摻雜摻雜劑源在該晶圓之同一側上的該整個表面之上塗佈該矽晶圓，其中囊封該等混合溶膠及/或凝膠之該等印刷結構，且藉由合適的高溫處理使整個疊覆結構達成該矽晶圓之結構化摻雜，且其中印刷的混合凝膠充當抵抗位於頂部之含磷摻雜劑源及其中存在之摻雜劑的擴散障壁，或d.在一側用混合溶膠及/或凝膠局部地印刷該矽晶圓，其中該結構化沈積可視情況具有交替線，將該等印刷結構乾燥及壓緊，且隨後藉助於具有磷摻雜作用之摻雜墨水或摻雜糊料，在該晶圓之同一側上的該整個表面之上塗佈該矽晶圓，其中囊封該等混合溶膠及凝膠之該等印刷結構，且藉由合適的高溫處理使該整個重疊結構達成該矽晶圓之結構化摻雜，其中所印刷的混合凝膠充當抵抗位於頂部上之該含磷摻雜劑源及其中存在之摻雜劑的擴散障壁。
出人意料地，已發現由至少以下氧化物前驅體氧化鋁、二氧化矽及氧化硼組成之可印刷混合溶膠及混合凝膠適合作為用於局部摻雜矽晶圓之可印刷摻雜介質，且同時允許用此等混合溶膠及凝膠印刷之相同晶圓的磷擴散，其中印刷混合溶膠及凝膠充當抵抗磷擴散之有效擴散障壁。換言之，在用根據本發明之溶膠及凝膠印刷的區域中概述之共擴散條件下獲得排他式硼摻雜，且在曝露於具有摻雜作用之氧化磷蒸氣的區域中獲得排他式磷摻雜。在以下文件中描述根據本發明之混合溶膠及凝膠：WO 2012/119686 A、WO2012119685 A1、 WO2012119684 A、EP12703458.5及EP12704232.3，且因此，此等文件應被視為本發明之一部分。
因此，使用根據本發明之混合溶膠及凝膠使得能夠簡化製造具有結構化摻雜之太陽能電池(諸如IBC電池)或通常具有至少兩個不同(不一定相反)摻雜之電池。下文概述根據本發明之摻雜介質的可能用途。
圖2展示用於製造雙面(在此情況下為n型)太陽能電池(PERT結構)之簡化方法流程圖。用於磷擴散之摻雜劑源假設為磷糊料，但該摻雜劑源同樣亦可為沈積於整個表面之上的任何其他源，諸如摻雜墨水或CVD玻璃、濺鍍層、磊晶沈積之磷摻雜矽或富含磷之氮化矽層。當然亦有可能使用根據本發明之硼摻雜墨水來替代圖中所提到的根據本發明之硼糊料。
根據圖2之雙面電池之製造包含以下基本方法步驟：用於印刷晶圓表面之兩個印刷步驟：摻雜劑之驅入、玻璃之移除。總共4個方法步驟與使用經典氣相擴散過程時的至少六個步驟(其中有兩個為高溫步驟)相比較：在一側遮蔽，用B進行擴散，移除氧化物，遮蔽已經摻雜之表面、用P進行擴散、移除氧化物。使用根據本發明之含硼摻雜介質會導致必要的方法步驟名義上減少三分之一(與經典方法變化形式相比較)，此舉因此可轉化為更具有優勢的製造成本。上文所展示之雙面電池亦可藉由使用其他摻雜劑源產生，該等其他摻雜劑源可沈積於一側上，諸如含磷摻雜墨水或CVD玻璃、濺鍍層、磊晶沈積及磷摻雜矽或富含磷之氮化矽層，其中就此而論，原則上當然亦可設想反向程序。若使用作用於一側之上文所提到之摻雜劑源，則同樣可達成製程序列之縮短：沈積源1，沈積源2，擴散，移除殘留物。若可在一個蝕刻步驟中移除兩個源，則得到與上文已經解釋之情況在名義上相同的結果：四個方法步驟。此情形甚至在根據本發明之硼摻雜源、墨 水(混合溶膠)或糊料(混合凝膠)由上文所提到之源中的一者(諸如CVD玻璃)替換的情況下也適用。然而，由於真空條件，作為真空製程沈積CVD玻璃為極其昂貴的處理步驟。對於濺鍍或磊晶沈積而言亦如此，意謂使用根據本發明之硼摻雜介質具有固有成本優勢，此係因為藉助於印刷步驟而得到的較便宜沈積能力。原則上，用摻雜介質印刷於兩側上之晶圓表面呈現最便宜可能性。根據含硼混合溶膠及凝膠之根據本發明之組合物，頻繁發生且自含磷摻雜介質觀測到的寄生摻雜亦不呈現用於藉由此途徑製造雙面太陽能電池之可能性的顯著限制：根據本發明之含硼混合溶膠及凝膠除了該等含硼混合溶膠及凝膠充當摻雜劑源以外，亦充當用於磷擴散之擴散障壁。出人意料地，因此已觀測到可藉助於根據本發明之混合溶膠及凝膠根據圖3中所概述之方案以簡單方式製造雙面太陽能電池。
圖3展示用於製造雙面(在此情況下為n型)太陽能電池(PERT結構)之簡化方法流程圖。描繪使用用磷醯氯進行之經典擴散的共擴散製程。根據本發明之混合溶膠及凝膠(此處僅作為硼糊料提到)除了該等混合溶膠及凝膠充當摻雜劑源以外，亦充當抵抗磷擴散之擴散障壁。
根據本發明之混合溶膠及凝膠充當抵抗磷擴散之擴散障壁，且因此保護矽晶圓從而不會使此摻雜劑自氣相穿透至晶圓之表面區域中。同時，保留根據本發明之混合溶膠及凝膠之硼摻雜作用，且因此使得能夠一方面提供保護使磷不會穿透至半導體中，且另一方面藉由所要及意欲的硼摻雜來有效地擴散及摻雜用此等介質印刷之表面。製造根據上文所概述之原理的雙面太陽能電池之效能產生以下基本方法步驟：印刷硼源，用磷源自氣相共擴散，移除氧化物及玻璃(共計三個方法步驟)。此情形因此對應於製造雙面太陽能電池所必要的方法步驟與經典程序(在遮罩下氣相擴散)相比較減半，且必要的方法步驟 與上文使用例如基於CVD或類似摻雜劑源概述之情況相比較減少四分之一。因此，用根據本發明之含硼混合溶膠及凝膠作為摻雜劑源進行共擴散呈現製造雙面太陽能電池之最便宜的可能性。就此而論，不言而喻亦可極簡單地製造晶圓之選擇性摻雜結構(至少摻雜有硼之區域中)，包含歐洲專利申請案14004453.8及14004454.6(參見圖4)。
圖4展示具有在硼發射極之區域中的選擇性或兩級摻雜(選擇性硼發射極)之雙面太陽能電池(n型)的簡化圖解表示。
下圖描繪已經針對雙面n型太陽能電池概述之製程序列。圖5至圖7展示p型晶圓作為基底材料之可能製程序列及其結果。基本上可針對此等製程序列得出之結論與製造雙面n型小區之情況下已經陳述的結論相同。
圖5展示用於製造雙面(在此情況下為p型)太陽能電池(PERT結構)之簡化方法流程圖。用於磷擴散之摻雜劑源假設為磷糊料，但該摻雜劑源同樣亦可為沈積於整個表面之上的任何其他源，諸如摻雜墨水或CVD玻璃、濺鍍層、磊晶沈積之磷摻雜矽或富含磷之氮化矽層。當然亦有可能使用根據本發明之硼摻雜墨水來替代圖中所提到的根據本發明之硼糊料。
圖6展示用於製造可能的雙面(在此情況下為p型)太陽能電池(PERT結構)之簡化方法流程圖。描繪使用用磷醯氯進行之經典擴散的共擴散製程。根據本發明之混合溶膠及凝膠(此處僅作為硼糊料提到)除了該等混合溶膠及凝膠充當摻雜劑源以外，亦充當抵抗磷擴散之擴散障壁。
圖7展示具有在硼後表面場之區域中的選擇性或兩級摻雜(選擇性後表面場)之可能的雙面太陽能電池(p型)的簡化圖解表示。
圖8展示用於製造p型PERL太陽能電池之可能製程序列。方案中 所概述之表示係基於使用摻雜劑源，該等摻雜劑源可沈積在整個表面之上且以結構化方式沈積。在使用經典氣相擴散(諸如由於使用磷醯氯以用於磷擴散)的情況下，用於保護晶圓之後表面、開放及基底摻雜區域之額外遮蔽步驟亦將為必要的。
圖8展示具有後表面局部接點(PERL結構)之p型太陽能電池之可能製造方法的簡化圖解表示。用於磷擴散之摻雜劑源假設為磷糊料、磷墨水或CVD玻璃，但該摻雜劑源同樣亦可為沈積於整個表面之上的任何其他源，諸如濺鍍層、磊晶沈積之磷摻雜矽或富含磷之氮化矽層。當然亦有可能使用根據本發明之硼摻雜墨水來替代圖中所提到的根據本發明之硼糊料。
現在轉向IBC太陽能電池之製造。在經典程序下，基於氣相擴散，吾人發現需要由九個方法步驟構成之序列以便達成結構化摻雜區域。圖9展示替代程序，其係基於使用以結構化方式塗覆至後表面之摻雜介質，諸如根據本發明之混合溶膠及凝膠，同時可在整個表面之上將另一摻雜源塗覆至晶圓之前表面。正面上之摻雜源同樣可(但並非必須)為根據本發明之摻雜介質、混合溶膠及/或混合凝膠。已經提到之替代摻雜劑源(諸如CVD玻璃)同樣為合適的。上文所提到之情形當然適用於後表面。若考慮基於根據本發明之混合溶膠及凝膠之製造方法，則需要五個方法步驟以便達成結構化摻雜：沈積源1，沈積源2，沈積3，在習知管狀烘箱中高溫共擴散所有源，移除摻雜劑源。因此，此情形對應於必要的方法步驟名義上減少45%(與使用經典擴散製程相比較)，此舉因此在製程成本中具有顯著優勢效應。在使用例如將CVD玻璃作為摻雜劑源沈積於整個前表面之上時獲得相同結果。因為該使用先前需要藉由真空製程沈積摻雜劑源，所以可達成的成本節省與使用根據本發明之可印刷混合溶膠及凝膠作為摻雜劑源的情況中所獲得的成本節省不在同一數量級。若具有摻雜作用之CVD玻璃亦 用於界定後表面上存在之摻雜區域，則必需的遮蔽及結構化製程意謂額外使用至少一個結構化及蝕刻步驟(先前視為一個單元)；就此而言，可省略兩者之間的另一罩蓋層之沈積，該罩蓋層將兩個摻雜CVD玻璃分離，該兩個摻雜CVD玻璃中的一個沈積在另一個上。與基於氣相擴散之程序相比較，因此將實現必要的方法步驟減少三分之一。與使用具有摻雜作用之根據本發明之混合溶膠及凝膠相比較，相比之下，將導致額外使用另一處理步驟或第五個處理步驟。不言而喻，自成本之視角，基於根據本發明之混合溶膠及凝膠之印刷的製程序列相比於所概述之其他製程序列為較佳的。
圖9展示n型IBC太陽能電池之可能製造方法之簡化圖解表示。用於前表面磷擴散之摻雜劑源假設為磷糊料、磷墨水或CVD玻璃，但其同樣亦可為沈積於整個表面之上的任何其他源，諸如濺鍍層、磊晶沈積之磷摻雜矽或富含磷之氮化矽層。在後表面上，藉助於各種摻雜介質獲得結構化擴散，該等摻雜介質在此情況下稱作硼及磷糊料。當然完全自由地可能使用根據本發明之硼摻雜墨水來替代圖中所提到之根據本發明之硼糊料。
IBC太陽能電池之製造的另一簡化由圖10中圖解描繪之方法流程圖引起。在此方法流程圖中，根據本發明之混合溶膠及凝膠充當用於磷擴散之擴散障壁的性質得以充分地利用。因此，如在上文所提到的實例中，使用五個方法步驟以便達成IBC電池之結構化摻雜(在此情況下包括圖中未描繪之前表面摻雜)：沈積源01，沈積源2，沈積源3，高溫共擴散所有摻雜源，移除摻雜劑源。在此實例中，與上文所概述之實例相比較，可藉由使用極高產量沈積步驟沈積後表面磷源例如作為摻雜墨水而達成另一成本減少。此步驟例如為噴塗整個晶圓表面。或者，此步驟亦可為柔性凸版印刷步驟，其聲稱具有高達2.5至3.0倍的晶圓輸送量(與習知網版印刷線相比較)。若根據本發明之含硼摻雜 源同樣沈積於晶圓表面上，則與藉由網版印刷進行之極其便宜的處理相比較，亦可開發出其他成本減少潛力。
圖10展示n型IBC太陽能電池之可能製造方法之簡化圖解表示。在此情況下不考慮前表面之擴散。藉助於各種摻雜介質(在此情況下為結構化塗覆根據本發明之硼糊料)在後表面上達成結構化擴散，該硼糊料原則上同樣亦可為根據本發明之硼墨水。隨後經另一含磷摻雜劑源在整個表面之上塗佈晶圓之後表面，其中根據本發明之印刷的含硼摻雜介質同樣由含磷源覆蓋。在未用具有摻雜作用之根據本發明之含硼介質塗佈的區域中，含磷源位於晶圓表面的正上方，且能夠在高溫製程期間相對應地用磷對其進行摻雜。而在根據本發明之含硼摻雜介質之區域中，此充當抵抗磷擴散之擴散障壁，且因此保護晶圓表面免於磷之穿透，但同時能夠將介質中存在的摻雜劑(在此情況下為硼)釋放至晶圓，且因此誘發其經硼摻雜。產生具有各種摻雜方案之交替序列的結構化p/n接面。圖中所提到的CVD摻雜玻璃在此處可易於由替代摻雜劑源替換，該等替代摻雜劑源諸如摻雜墨水、濺鍍層、磊晶沈積之磷摻雜矽或富含磷之氮化矽層。
此外，IBC太陽能電池之製造可藉由嚴格利用根據本發明之混合溶膠及凝膠抵抗磷擴散的擴散障壁性質來簡化。在此簡化過程中，使用共擴散步驟以用於獲得用磷進行之硼摻雜以及同時或連續擴散，此係由於例如磷醯氯之熱分解。在習知管狀烘箱製程中的單一處理步驟中實行兩個特徵。隨後藉助於單面蝕刻在前表面上處理晶圓，使得根據薄層電阻之特定所要量測值調整前表面摻雜(參見圖11)。根據薄層電阻之特定所要量測值調整前表面摻雜為必要的，因為IBC太陽能電池在前表面上的摻雜通常弱於後表面接點、局部後表面場處之摻雜。前表面上之較低摻雜促進此表面之鈍化能力，伴隨著暗電流飽和密度之減小及因此電池電壓之增加。電池電壓之增加最終自效率之增加顯 而易見或作為用於在此情況下積極地影響太陽能電池之效率的最重要槓桿之一。因此，以下數個步驟形成為用於獲得結構化摻雜之製程鏈：沈積硼源，在存在反應性磷前驅體的情況下高溫擴散，後蝕刻前表面摻雜及移除摻雜劑源。概言之，此等步驟為四個方法步驟。若現在將前表面場之蝕刻及玻璃之移除組合為一個處理步驟(此舉可視為合理的，因為此實踐同樣在用於獲得結構化摻雜(參見結構化及蝕刻)之經典程序的過程中的必備方法步驟清單中使用，但更具有決定性，因為此製程序列已經或部分仍在工業製造中確立以此形式製造選擇性發射極太陽能電池)，則產生總計三個方法步驟。因此，藉助於根據本發明之混合溶膠及凝膠製造IBC太陽能電池因此開闢了與經典純粹氣相促進摻雜相比較，節省六個方法步驟或必備工作的三分之二之可能性。原則上，亦可藉由替代習知PVD或CVD沈積摻雜劑源達成相同製程鏈。然而，此等摻雜劑源必須在沈積之後於後表面上結構化，以便界定將藉助於氣相製程(在此情況下實際上同樣藉助於用磷醯氯進行之磷擴散)摻雜之區域。由此產生之製程鏈因此必定具有四個方法步驟。此外，通常必須併有罩蓋層以便遏制在此情況下藉由用擴散磷進行之磷擴散塗覆的BSG玻璃之穿透。因此變得顯而易見使用根據本發明之混合溶膠及凝膠(其具有摻雜作用且亦充當磷之障壁)具有固有的優勢，該優勢可顯著地促進成本高效地製造IBC太陽能電池。
圖11展示n型IBC太陽能電池之可能製造方法之簡化圖解表示。在此情況下考慮前表面之擴散。在後表面上，藉助於各種摻雜介質(在此情況下為結構化塗覆根據本發明之硼糊料)達成結構化擴散，其中該硼糊料原則上同樣亦可為根據本發明之硼墨水。晶圓隨後經受例如用磷醯氯作為摻雜劑前驅體之習知氣相擴散。矽晶圓之所有「開放」點藉此摻雜有磷。後表面上之用根據本發明之含硼摻雜劑印刷的區域由於其充當抵抗磷擴散之擴散障壁的性質而不會摻雜有磷，而是 改為摻雜有摻雜劑源中存在之硼。因此在後表面上獲得所要結構化摻雜。在製程中，前表面可(但並非必須)經受過度摻雜。特定地根據所要要求，藉由最大程度摻雜之區域的受控後蝕刻調整前表面之摻雜強度。
在以下實例中，再現本發明之較佳實施例。
如上所述，本描述使得熟習此項技術者能夠全面地使用本發明。甚至在無其他註解的情況下，因此將假設熟習此項技術者將能夠在最廣泛的範疇內利用以上描述。
若任何內容不清楚，則不言而喻應查詢其所引用之公開案及專利文獻。相對應地，此等文件被視為本描述之揭示內容之一部分。此情形特別適用於歐洲專利申請案(檔案參考為14004453.8及14004454.6)及國際申請案WO 2014/101990 A之揭示內容。
為更好理理解及為了說明本發明，下文給出處於本發明保護之範疇內之實例。此等實例亦用來說明可能的變化形式。然而，由於所述本發明原理之一般有效性，該等實例不適合於將本發明之保護範疇縮小至僅為該等實例。
此外，對於熟習此項技術者而言不言而喻，在給定之實例中以及在描述之其餘部分中，組合物中存在的組分量始終唯一地總計為100wt%、mol%或vol.-%(以整個組合物計)，且無法超過此，即使所指示之百分數範圍可產生較高的值。除非另外指明，否則%資料因此被視為wt%、mol%或vol.-%。
實例及描述中以及申請專利範圍中所給出的溫度的單位始終為℃。
實例 實例1：
最初在玻璃燒瓶中引入55.2g乙二醇單丁醚(EGB)及20.1g三第二丁酸鋁(ASB)且進行攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將7.51g 冰乙酸、0.8g乙醛肟及0.49g乙醯基丙酮添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.45g水，且使混合物在80℃下回流五小時。在升溫之後，使混合物在70℃下經受真空蒸餾直至已達到30毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為12.18g。蒸餾混合物隨後用62.3g Texanol及另外65g EGB稀釋，且添加由氧化硼及二氧化矽之前驅體構成之混合縮合溶膠。為此，如下製備包含二氧化矽及氧化硼之混合溶膠：最初在40g苯甲酸苄酯中引入6.3g四乙醯氧基二硼酸酯，且添加15g乙酸酐。在油浴中使混合物升溫至80℃，且在已形成清澈溶液時，向此溶液中添加4.6g二甲基二甲氧基矽烷，且使整個混合物在攪拌下反應45分鐘。混合溶膠隨後同樣在70℃下經受真空蒸餾，直至已達到30毫巴之最終壓力為止，其中易揮發性反應產物之質量損失為7.89g。將9g Synchro蠟添加至整個110g的混合物，且在攪拌下使混合物在150℃下升溫，直至所有物質已溶解且混合物清澈為止。隨後在劇烈的攪拌下使混合物冷卻。形成假塑性及可極易於印刷的糊料。
實例2：
藉助於習知網版印刷機器及具有16μm之線厚度(不鏽鋼)及8至12μm之乳液厚度的350網篩，使用170mm/s之刮刀速度及1巴之刮刀壓力將根據實例1之糊料印刷至晶圓上，且隨後在通流烘箱中經受乾燥。為此目的，將通流烘箱中之加熱分區設定為350/350/375/375/375/400/400℃。
圖12展示在通流烘箱中乾燥之後根據實例1之組成及製備藉助於根據本發明之混合凝膠印刷之矽晶圓。
實例3：
藉助於習知網版印刷機器及具有25μm之線厚度(不鏽鋼)的280網篩在大區域之上將根據實例1之糊料印刷至粗糙CZ晶圓表面(n型)上。濕施用量為1.5mg/cm2。隨後在習知實驗室加熱板上在300℃下乾燥 印刷晶圓3分鐘，且該印刷晶圓隨後經受擴散過程。為此目的，在大約700℃下將晶圓引入至擴散烘箱中，且隨後將烘箱加熱至950℃之擴散溫度。保持晶圓處於此平線區溫度下包含0.2% v/v的氧的氮氣氛圍中達30分鐘。在硼擴散之後，在相同處理管中，晶圓在低溫880℃下經受用磷醯氯進行之磷擴散。在晶圓之擴散及冷卻之後，藉助於利用稀釋氫氟酸進行之蝕刻，晶圓自存在於晶圓表面上之玻璃脫離。先前用根據本發明之硼糊料印刷的區具有關於用水沖洗晶圓表面之親水性潤濕行為，其清楚指示在此區中存在硼皮。用硼糊料印刷之表面區中測定的薄層電阻為195Ω/sqr(p型摻雜)。不受硼糊料保護之區域具有90Ω/sqr之薄層電阻(n型摻雜)。在藉助於根據本發明之硼糊料印刷的表面之區中測定摻雜劑之SIMS(次級離子質譜分析)深度分佈。在用B糊料覆蓋之區中，除n型基極摻雜之外，亦測定自晶圓表面延伸至矽中之硼摻雜。印刷的糊料層由此充當抵抗典型磷擴散之擴散障壁。
圖13展示已用根據本發明之硼糊料印刷且隨後經受用磷醯氯進行之氣相擴散的粗糙矽表面之SIMS分佈。由於粗糙表面，可僅獲得呈計數率形式之相對濃度。
實例4：
在100℃下，在圓底燒瓶中，將3.66g已在乾燥器中預乾燥之硼酸在攪拌下溶解於40g二苄醚、8g乙酸酐及8g正矽酸四乙酯中，且保持反應30分鐘。隨後將60g乙二醇單丁醚溶解於0.4g 1,3-環己二酮及7.2g水楊酸之溶液中，且添加160g乙醇。在反應混合物完全混合時，將20g三第二丁酸鋁添加至此溶液。溶液再回流一小時。硼墨水隨後經由具有0.45μm之孔隙尺寸的過濾器過濾，且除氣。為了藉助於噴墨印表機進行印刷，將墨水引入至合適的列印頭(頻譜SE128AA)中，且印刷至矽晶圓上，該等矽晶圓已在選擇以下印刷條件的情況下經受酸拋光蝕刻：點火頻率為1500Hz；電壓為70V；梯形函數為-1 -11-1μs；墨水槽上方之下降壓差為21.5毫巴。在基板固持器上自下方加溫基板。在給定之實例中提到各別升溫(印刷溫度)。將各自具有2cm之邊緣長度的正方形印刷至晶圓上。同樣在個別實例中複製選定印刷解析度。在印刷之後，在每一情況下，在習知實驗室加熱板上在400℃與600℃之間的溫度下乾燥印刷晶圓五至十分鐘。乾燥結構隨後同樣藉助於噴墨印刷用根據專利申請案WO 2014/101990中所提到之組成之磷墨水印刷。在實例中複製各別印刷解析度以及各別印刷溫度。在選擇以下印刷條件的情況下處理磷墨水：點火頻率為1500Hz；電壓為90V；梯形函數為-1-11-1μs；墨水槽上方之下降壓差為21.5毫巴。印刷結構同樣由各自具有2cm之邊緣長度的正方形構成，其已用硼墨水沈積於正方形上。在印刷之後，在每一情況下，在習知實驗室加熱板上在400℃與600℃之間的溫度下乾燥磷墨水五至十分鐘。整個結構隨後在管狀烘箱中在950℃下經受高溫擴散。為此目的，在氮氣流中進行擴散30分鐘，繼之以在包含氮氣及氧氣(20% v/v)之氛圍中持續五分鐘的氧化製程，且此外繼之以在氮氣氛圍中持續十分鐘的驅入階段。擴散晶圓隨後藉助於稀釋氫氟酸中之蝕刻自印刷的摻雜劑源釋放，且藉助於電化學電容-電壓量測(ECV)來量測印刷區域中之摻雜分佈。
圖14展示已用根據本發明之硼墨水印刷，隨後用磷墨水外塗佈且達成擴散的矽晶圓之ECV分佈。該分佈展示使用508dpi之印刷解析度及50℃之印刷溫度產生的硼摻雜。在分佈中並未量測磷摻雜，例如分佈之不同區域中的電荷載流子類型之改變。
實例5：
在圓底燒瓶中，將2g氧化硼在攪拌下溶解於10.5g四氫呋喃、3g乙酸酐及4g正矽酸四乙酯中，且回流及保持反應30分鐘。隨後添加41g乙二醇單丁醚(其中已預溶解2g水楊酸及0.6g乙醯基丙酮)及20g二甘醇單乙醚。在反應混合物完全混合時，將10g三第二丁酸鋁添加至此溶液。溶液再回流一小時，且隨後在60℃下在旋轉式蒸發器中氣提除去易揮發性溶劑及反應產物，達成50毫巴之最終壓力。硼墨水隨後經由具有0.45μm之孔隙尺寸的過濾器過濾且除氣。已在一側拋光之p型測試晶圓隨後使用兩步塗佈程序藉助於旋塗製程進行塗佈：在500rpm下旋轉15秒以便分配墨水，繼之以在2,000rpm處旋轉45秒。經塗佈晶圓隨後在500℃在習知實驗室加熱板上乾燥五分鐘。在此塗佈之後，藉助於相同旋轉程序，用具有含磷之摻雜墨水(根據專利申請案WO 2014/101990中所提到的組成)在已經用硼墨水塗佈的側重新 塗佈晶圓，其後同樣在500℃乾燥晶圓五分鐘。使雙層塗佈晶圓達成在管狀烘箱中在930℃下在氮氣流中擴散30分鐘。在擴散之後，藉助於稀氫氟酸自表面移除摻雜介質之殘留物，且藉助於電化學電容-電壓量測(ECV)及次級離子質譜分析(SIMS)相對於晶圓之各別摻雜分佈測試晶圓。
硼墨水對於磷自磷墨水擴散為不可滲透的。
圖15展示已用根據本發明之硼墨水塗佈，隨後用磷墨水外塗佈且達成擴散之矽晶圓的ECV分佈。在分佈中並未量測磷摻雜，例如分佈之不同區域中的電荷載流子類型之改變。為了進行比較，描繪了已按相同方式處理之參考樣品之ECV分佈。
圖16展示與圖14相當的樣品之SIMS分佈。SIMS分佈展示矽中的硼及磷之濃度之改變。磷分佈在40nm之深度之後達到1*1016個原子/cm3之濃度。
在比較性實驗中，根據上文所提到之程序製備硼墨水，該硼墨水排他性地基於由二氧化矽及氧化硼之前驅體構成之混合溶膠。此處，氧化鋁組分由二氧化矽替換。使用已經提到且隨後同樣用磷墨水外塗佈之塗佈程序藉助於旋塗塗覆墨水。雙層塗佈樣品經受已經描述且隨後以相同方式分析之擴散。
圖17展示已用並未根據本發明之硼墨水塗佈，隨後用磷墨水外塗佈且達成擴散之矽晶圓的ECV分佈。在分佈中排他性地量測磷摻雜(藍)。為了進行比較，描繪了已按相同方式處理之參考樣品的ECV分佈。
圖18展示與圖16相當之樣品的SIMS分佈。SIMS分佈展示矽中之硼及磷的濃度之改變。矽中主要的濃度為磷。
基於二氧化矽及氧化硼且同時不存在氧化鋁之混合溶膠對磷自磷墨水擴散為可滲透的。
實例6：
最初在玻璃燒瓶中引入72.2g乙二醇單丁醚(EGB)、2.9g二甲基二甲氧基矽烷及12.8g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.2g冰乙酸及0.38g乙醛肟按此次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且使混合物在80℃下回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃下經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為15.3g。隨後將84g α-萜品醇(異構體混合物)及3.76g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。在25 1/s之剪切速率及23℃之溫度下，糊料之黏度為8.5Pa*s。
使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-拋光：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間60N之刮刀壓力及在溢流期間20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。
隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。糊料轉移速率為0.93mg/cm2。
圖19展示用根據實例6之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖20展示用根據實例6之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖21展示用根據實例6之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例7：
最初於玻璃燒瓶中引入72.3g乙二醇單丁醚(EGB)、2.8g二甲基二甲氧基矽烷及12.9g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.1g冰乙酸及1.5g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為15.3g。隨後將84g α-萜品醇(異構體混合物)及3.8g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。在25 1/s之剪切速率及23℃之溫度下，糊料之黏度為6.7Pa*s。使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間的60N之刮刀壓力及在溢流期間的20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。糊料轉移速率為1.04mg/cm2。
圖22：用根據實例7之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖23：用根據實例7之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖24：用根據實例7之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
在另一程序中，已經受鹼拋光-蝕刻之CZ n型矽晶圓以及已進行鹼-紋理化且隨後藉助於一側上之酸蝕刻來拋光的彼等矽晶圓用摻雜糊料印刷在大約整個表面(~93%)之上。使用具有不鏽鋼織物之網版進 行印刷(400/18，織物之上有10μm乳液厚度)。糊料施用量為0.9mg/cm2。晶圓在加熱板上在400℃下乾燥三分鐘，且隨後在950℃之平線區溫度下經受共擴散30分鐘。在共擴散期間，晶圓在用硼糊料印刷之側上擴散及摻雜有硼，而未用硼糊料印刷之晶圓側或表面經擴散及摻雜有磷。在此情況下，藉助於磷醯氯蒸氣實現磷擴散，將磷醯氯蒸氣引入至藉由惰性氣體之串流輸送的熱烘箱氛圍中。由於烘箱中存在高溫且同時在烘箱氛圍中存在氧氣，燃燒磷醯氯，從而得到五氧化磷。由於烘箱氛圍中存在氧氣，五氧化磷與形成於晶圓表面上之二氧化矽結合沈澱。二氧化矽與五氧化磷之混合物亦稱作PSG玻璃。矽晶圓之摻雜自表面上之PSG玻璃發生。在已經存在硼糊料之表面區域上，可僅在硼糊料之表面上形成PSG玻璃。若硼糊料充當抵抗磷之擴散障壁，則磷擴散無法發生在已經存在硼糊料之點處，但實情為僅自身擴散至糊料層之外的硼擴散至矽晶圓中。可在各種實施例中進行此類型之共擴散。原則上，可在擴散過程開始時在烘箱中燃燒磷醯氯。太陽能電池之工業製造中之製程的開始通常用以意謂600℃與800℃之間的溫度範圍，其中擴散之晶圓可引入至擴散烘箱中。此外，可在將烘箱加熱至所要製程溫度期間在烘箱空腔中發生燃燒。因此，在保持處於平線區溫度期間，且亦在烘箱之冷卻期間或可能亦在已達到第二平線區溫度(其可高於及/或亦可低於第一平線區溫度)之後，磷醯氯亦可引入至烘箱中。在上文所提及之若干可能性中，取決於各別要求，亦可進行磷醯氯至擴散烘箱中之可能引入的若干階段之任何所要組合。已概述此等可能性中之一些可能性。在此圖中，並未描繪使用第二平線區溫度之可能性。
如圖25中所描繪，用硼糊料印刷之晶圓經受共擴散過程，其中在已達到平線區溫度之前將磷醯氯引入至擴散烘箱中，該平線區溫度為實現硼擴散所必要的，在此情況下為950℃。在擴散期間，在製程 晶舟中成對地配置晶圓，使得其側在面朝彼此之每一情況下用硼糊料印刷(參見圖27)。在每一情況下，在製程晶舟之狹縫中調節晶圓。因此，基板之間的標稱間隔約為2.5mm。在擴散之後，晶圓經受稀氫氟酸中之玻璃蝕刻，且隨後藉助於四點量測來量測其薄層電阻。用硼糊料擴散之晶圓側具有35Ω/□(範圍：10Ω/□的薄層電阻，而用硼糊料印刷之晶圓之相反側具有70Ω/□的薄層電阻。藉助於p/n測試儀，表明具有35Ω/□之薄層電阻的側僅經p摻雜(亦即摻雜有硼)，而具有70Ω/□之薄層電阻的相反側僅經n摻雜(亦即摻雜有磷)。經受鹼拋光-蝕刻之晶圓上的薄層電阻與鹼紋理已在一側(在摻雜有磷之晶圓側上以及在摻雜有硼之晶圓側上)經受後續酸拋光之彼等薄層電阻之間不存在根本的差異。
在上文概述之共擴散實驗的另一相同實施例中，在用於擴散之製程晶舟中配置晶圓，使得用硼糊料印刷之晶圓側與未經印刷晶圓表面相反(參見圖28)。在上文已經概述之晶圓的後擴散後處理之後，使用已經提到之方法測定薄層電阻以及主要摻雜。在用硼糊料印刷之側上測定37Ω/□(範圍：10Ω/□)之薄層電阻。在後表面上量測70Ω/□之薄層電阻時，此側排他性地經p摻雜。後表面排他性地經n摻雜。
在已經描述之共擴散實驗的另一實施例中，晶圓用根據本發明之硼糊料來印刷，且經受相同擴散條件，糊料施用量為0.7mg/cm2。根據圖29進行製程晶舟中之晶圓的配置。在根據已經概述之程序處理擴散晶圓之後，可在用硼糊料印刷之側測定37Ω/□(範圍：8Ω/□)之薄層電阻。此晶圓表面上主要的摻雜為p型。
在共擴散實驗之另一實施例中，用根據本發明之硼糊料印刷晶圓，糊料施用量為0.9mg/cm2。印刷晶圓在加熱板上在400℃下乾燥三分鐘，且隨後在通流烘箱中另外20分鐘。晶圓經受上文已經描述之共擴散實驗，其中在每一情況下，用硼糊料印刷之晶圓表面經配置成 彼此對置。
在擴散之後，以常見方式進一步處理晶圓，且隨後藉由四點量測之手段測定用糊料印刷之側上的薄層電阻。薄層電阻為41Ω/□(範圍：5Ω/□)。糊料之最透徹的乾燥導致薄層電阻之差異顯著減少。
在共擴散之另一實施例中，用使用結構化網版佈局之網版來印刷晶圓。所使用之網版對應於上文已經提到之特性。此外，網版具有居中地印刷至晶圓表面上之匯流排，具有700μm之寬度的條或指狀物各自自該晶圓表面向右以及向左分支。具有300μm之寬度的焊盤位於條之間，該等焊盤保護晶圓表面免於糊料印刷。在加熱板上在400℃下乾燥以此方式印刷之晶圓三分鐘，隨後在根據圖28之配置中在製程晶舟中對準，且使用已經描述之共擴散條件達成擴散。在進一步處理擴散晶圓(上文已經描述)之後，藉助於成像製程研究該等擴散晶圓，以便測定薄層電阻(薄層電阻成像)。在無校準的情況下進行所使用之量測方法，這意謂經由信號及由量測方法獲得之信號改變(在此情況下為藉助於製程偵測之IR輻射的計數率)來編碼薄層電阻資訊。圖29展示在共擴散之後的印刷結構之顯微照片。硼糊料仍存在於樣品上。用硼糊料印刷之區域具有暗藍色。描繪了已用根據本發明之硼糊料印刷及乾燥的晶圓：此圖中所示的結構原則上對應於上文所描述之結構化，但此晶圓表面上不存在居中配置之匯流排且印刷條之尺寸並未恰好對應於同樣已經提到之尺寸的事實。將自圖29顯而易見之結構轉移至圖30中所示的薄層電阻映射。圖30中以橙紅色描繪之區域對應於用硼糊料印刷之結構，同時可向由於共擴散已用磷擴散之結構中的凹部指派紅色區域。另外，顯而易見鄰近區域具有極陡的界限及定義極其明確的過渡區域，其中手段之量測準確度可用，且考慮量測之晶圓表面(信號之散射)。圖30展示根據實驗之效能交替的極陡地定界之p/n接面，其可藉助於單一高溫擴散步驟製造。
此外，在圖31中描繪了藉助於根據本發明之硼糊料製造且在圖29中以及在圖30中展示的匯流排區域之ECV分佈(電化學電容/電壓分佈)。分佈展示發射極分佈，其具有約600nm之p/n接面之深度。主要是排他性p型摻雜。發射極分佈之電荷載流子(電洞)的表面濃度約為2*1020cm-3。經由合適操縱共擴散製程之製程程序，分佈之深度以及表面濃度可以所要方式(例如經由選擇擴散溫度、擴散長度、在擴散製程期間使用之氣體氛圍的組成及此處詳言之，藉由設定經測定的氧氣濃度)調整。
圖25展示用於硼擴散之溫度分佈。
圖26展示呈條結構形式之用根據實例7之硼糊料印刷的單晶矽晶圓之照片。
圖27展示在共擴散過程期間製程晶舟中之晶圓之配置。用硼糊料印刷之晶圓表面彼此對置。
圖28展示在共擴散過程期間製程晶舟中之晶圓之配置。用硼糊料印刷之晶圓表面彼此對置。
圖29展示用根據本發明之硼糊料印刷的晶圓之顯微照片(在一側經受酸後拋光之鹼-紋理化晶圓表面)。在文中提到了印刷結構之標稱尺寸。
圖30展示藉助於SRI製程進行薄層電阻映射。橙黃色區域對應於硼摻雜，而紅色區域可經指派給磷摻雜。所展示之結構對應於圖29中描繪之結構。
圖31展示藉助於根據本發明之硼糊料且使用共擴散製程獲得的發射極分佈(硼，p型)之ECV分佈。p/n接面之深度約為600nm。電荷載流子(電洞)之表面濃度約為2*1020cm-3。
實例8：
最初於玻璃燒瓶中引入563.2g乙二醇單丁醚(EGB)、23g二甲基 二甲氧基矽烷及102.2g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將97.8g冰乙酸及6g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於50g EGB中之15.6g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為119.6g。隨後將782g α-萜品醇(異構體混合物)及32.2g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。在25 1/s之剪切速率及23℃之溫度下，糊料之黏度為7.5Pa*s。
使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm線直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版的網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔，200mm/s之印刷速度，同樣200mm/s之溢流速度，在印刷操作期間60N的刮刀壓力及在溢流期間20N的刮刀壓力，及使用具有肖氏硬度為65°之聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。
隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。糊料轉移速率為1.17mg/cm2。
圖32展示用根據實例8之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖33展示用根據實例8之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖34展示用根據實例8之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例9：
最初於玻璃燒瓶中引入72.5g乙二醇單丁醚(EGB)、2.9g二甲基二甲氧基矽烷及12.8g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.2g冰乙酸及1.4g 1,3-環己二酮按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為20.8g。隨後將103g α-萜品醇(異構體混合物)及3.9g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。在25 1/s之剪切速率及23℃之溫度下，糊料之黏度為19.3Pa*s。使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間的60N之刮刀壓力及在溢流期間的20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。糊料轉移速率為1.15mg/cm2。
圖35展示用根據實例9之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖36展示用根據實例9之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖37展示用根據實例9之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例10：
最初於玻璃燒瓶中引入74.2g乙二醇單丁醚(EGB)、2.9g二甲基二甲氧基矽烷及12.9g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混 合物為止。在攪拌下將12.3g冰乙酸及1.9g 3,5-二羥基苯甲酸按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為20.5g。隨後將96.5g α-萜品醇(異構體混合物)及3.9g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。在25 1/s之剪切速率及23℃之溫度下，糊料之黏度為23.8Pa*s。使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間的60N之刮刀壓力及在溢流期間的20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。糊料轉移速率為1.08mg/cm2。
圖38展示用根據實例10之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖39展示用根據實例10之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖40展示用根據實例10之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例11：
最初於玻璃燒瓶中引入72.2g乙二醇單丁醚(EGB)、2.9g二甲基二甲氧基矽烷及12.8g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.3g冰乙酸及1.6g水楊酸按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混 合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為16.9g。隨後將94.5g α-萜品醇(異構體混合物)及4g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。在25 1/s之剪切速率及23℃之溫度下，糊料之黏度為8.4Pa*s。使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間的60N之刮刀壓力及在溢流期間的20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。糊料轉移速率為0.92mg/cm2。
圖41展示用根據實例11之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖42展示用根據實例11之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖43展示用根據實例11之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例12：
最初於玻璃燒瓶中引入72.3g乙二醇單丁醚(EGB)、2.9g二甲基二甲氧基矽烷及12.9g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.2g冰乙酸及0.56g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量 損失為21.6g。隨後將108g α-萜品醇(異構體混合物)及3.9g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。在25 1/s之剪切速率及23℃之溫度下，糊料之黏度為9.3Pa*s。使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間的60N之刮刀壓力及在溢流期間的20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。糊料轉移速率為1.06mg/cm2。
圖44展示用根據實例12之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖45展示用根據實例12之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖46展示用根據實例12之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例13：
最初於玻璃燒瓶中引入72.1g乙二醇單丁醚(EGB)、2.9g二甲基二甲氧基矽烷及12.8g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.3g冰乙酸及1.1g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為19.3g。隨後將99g α-萜品醇(異構體混合物)及3.9g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性 且可極易於印刷的透明糊料。在25 1/s之剪切速率及23℃之溫度下，糊料之黏度為5.9Pa*s。使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間的60N之刮刀壓力及在溢流期間的20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。糊料轉移速率為0.86mg/cm2。
圖47展示用根據實例13之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖48展示用根據實例13之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖49展示用根據實例13之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例14：
最初於玻璃燒瓶中引入577.2g乙二醇單丁醚(EGB)、19.9g正矽酸四乙酯、19.9g 1,2-雙(三乙氧基矽烷基)乙烷及102.2g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將97.8g冰乙酸及6g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於50g EGB中之15.6g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為269.7g。隨後將782g α-萜品醇(異構體混合物)及32.2g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合，且最後添加另外100ml的乙二醇單丁醚。形成假 塑性且可極易於印刷的透明糊料。使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間的60N之刮刀壓力及在溢流期間的20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。
圖50展示用根據實例14之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例15：
最初於玻璃燒瓶中引入60g乙二醇單丁醚(EGB)、1.7g正矽酸四乙酯、1.4g 1,2-雙(三乙氧基矽烷基)乙烷、1g二甲基二甲氧基矽烷及12.8g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.4g冰乙酸及0.7g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於17.5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為15.2g。隨後將85g α-萜品醇(異構體混合物)及4g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合，且最後添加另外100ml的乙二醇單丁醚。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間的60N之刮刀壓力及在溢流期間的20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡 膠之碳纖維刮刀。隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。
圖51展示用根據實例15之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖52展示用根據實例15之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例16：
最初於玻璃燒瓶中引入72g乙二醇單丁醚(EGB)、1.3g 1,2-雙(三乙氧基矽烷基)乙烷、2g二甲基二甲氧基矽烷及12.8g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.2g冰乙酸及0.7g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為15.3g。隨後將92g α-萜品醇(異構體混合物)及3.9g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合，且最後添加另外100ml的乙二醇單丁醚。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。在25 1/s之剪切速率及23℃之溫度下，糊料之黏度為10.6Pa*s。使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間的60N之刮刀壓力及在溢流期間的20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。
圖53展示用根據實例16之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的 顯微照片。
圖54展示用根據實例16之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖55展示用根據實例16之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例17：
最初於玻璃燒瓶中引入72.2g乙二醇單丁醚(EGB)、0.4g 1,2-雙(三乙氧基矽烷基)乙烷、2.6g二甲基二甲氧基矽烷及12.9g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.4g冰乙酸及0.7g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。易揮發性反應產物之質量損失為15.3g。隨後將92g α-萜品醇(異構體混合物)及4g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合，且最後添加另外100ml的乙二醇單丁醚。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。在25 1/s之剪切速率及23℃之溫度下，糊料之黏度為5.4Pa*s。使用以下印刷參數藉助於使用具有不鏽鋼織物(400目，18μm絲直徑，壓延，在織物上有8至12μm乳液)之彈簧墊網版之網版印刷機將糊料印刷至晶圓上，該等晶圓已經受鹼拋光-蝕刻：2mm之網版間隔、200mm/s之印刷速度、同樣200mm/s之溢流速度、在印刷操作期間的60N之刮刀壓力及在溢流期間的20N之刮刀壓力，及使用具有65°之肖氏硬度的聚胺基甲酸酯橡膠之碳纖維刮刀。隨後在升溫至400℃之通流烘箱中乾燥印刷晶圓。傳動帶速度為90cm/s。加熱分區之長度為3m。
圖56展示用根據實例17之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖57展示用根據實例17之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖58展示用根據實例17之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
實例18：
最初於玻璃燒瓶中引入72.2g乙二醇單丁醚(EGB)、3.55g三甲氧基乙烯基矽烷及12.9g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.4g冰乙酸及0.7g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。隨後將97g α-萜品醇(異構體混合物)及4g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。
實例19：
最初於玻璃燒瓶中引入72.2g乙二醇單丁醚(EGB)、5.85g二甲氧基二苯基矽烷及12.9g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.4g冰乙酸及0.7g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。隨後將97g α-萜品醇(異構體混合物)及4g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。
實例20：
最初於玻璃燒瓶中引入72.2g乙二醇單丁醚(EGB)、3.53g雙(二甲氧基二甲基矽烷基)-1,2-乙烷及12.9g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.4g冰乙酸及0.7g乙醛肟按 該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。隨後將97g α-萜品醇(異構體混合物)及4g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。
實例21：
最初於玻璃燒瓶中引入72.2g乙二醇單丁醚(EGB)、4.36g二甲氧基甲基苯基矽烷及12.9g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.4g冰乙酸及0.7g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。隨後將97g α-萜品醇(異構體混合物)及4g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。
實例22：
最初於玻璃燒瓶中引入72.2g乙二醇單丁醚(EGB)、5.8g三乙氧基苯矽烷及12.9g三第二丁酸鋁(ASB)，且攪拌直至形成均質混合物為止。在攪拌下將12.4g冰乙酸及0.7g乙醛肟按該次序添加至此混合物。隨後逐滴添加溶解於5g EGB中之1.9g水，且在80℃下使混合物回流四小時。在升溫之後，混合溶膠在70℃經受真空蒸餾兩個小時，直至已達到20毫巴之最終壓力為止。隨後將97g α-萜品醇(異構體混合物)及4g四乙醯氧基二硼酸酯添加至蒸餾混合物，且劇烈地混合。形成假塑性且可極易於印刷的透明糊料。
圖1展示IBC太陽能電池之簡化橫截面(未按比例繪製，沒有表面紋理，沒有抗反射及鈍化層，沒有後表面金屬化)。
圖2展示用於製造雙面(在此情況下為n型)太陽能電池(PERT結構)之簡化方法流程圖。
圖3展示用於製造雙面(在此情況下為n型)太陽能電池(PERT結構)之簡化方法流程圖。
圖4展示具有在硼發射極之區域中的選擇性或兩階段摻雜(選擇性硼發射極)之雙面太陽能電池(n型)的簡化圖解表示。
圖5展示用於製造雙面(在此情況下為p型)太陽能電池(PERT結構)之簡化方法流程圖。
圖6展示用於製造可能的雙面(在此情況下為p型)太陽能電池(PERT結構)之簡化方法流程圖。
圖7展示具有在硼後表面場之區域中的選擇性或兩階段摻雜(選擇性後表面場)之可能的雙面太陽能電池(p型)的簡化圖解表示。
圖8展示用於製造p型PERL太陽能電池之可能製程序列。
圖9展示n型IBC太陽能電池之可能製造方法之簡化圖解表示。
圖10展示n型IBC太陽能電池之可能製造方法之簡化圖解表示。
圖11展示n型IBC太陽能電池之可能製造方法之簡化圖解表示。
圖12展示在通流烘箱中乾燥之後根據實例1之組成及製備藉助於根據本發明之混合凝膠印刷之矽晶圓。
圖13展示已用根據本發明之硼糊料印刷且隨後經受用磷醯氯進行之氣相擴散的粗糙矽表面之SIMS分佈。
圖14展示已用根據本發明之硼墨水印刷，隨後用磷墨水外塗佈且達成擴散的矽晶圓之ECV分佈。
圖15展示已用根據本發明之硼墨水塗佈，隨後用磷墨水外塗佈且達成擴散之矽晶圓的ECV分佈。
圖16展示與圖14相當的樣品之SIMS分佈。
圖17展示已用並未根據本發明之硼墨水塗佈，隨後用磷墨水外 塗佈且達成擴散之矽晶圓的ECV分佈。
圖18展示與圖16相當之樣品的SIMS分佈。
圖19展示用根據實例6之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖20展示用根據實例6之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖21展示用根據實例6之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖22：用根據實例7之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖23：用根據實例7之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖24：用根據實例7之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖25展示用於硼擴散之溫度分佈。
圖26展示呈條結構形式之用根據實例7之硼糊料印刷的單晶矽晶圓之照片。
圖27展示在共擴散過程期間製程晶舟中之晶圓之配置。用硼糊料印刷之晶圓表面彼此對置。
圖28展示在共擴散過程期間製程晶舟中之晶圓之配置。用硼糊料印刷之晶圓表面彼此對置。
圖29展示用根據本發明之硼糊料印刷的晶圓之顯微照片(在一側經受酸後拋光之鹼-紋理化晶圓表面)。
圖30展示藉助於SRI製程進行薄層電阻映射。
圖31展示藉助於根據本發明之硼糊料且使用共擴散製程獲得的發射極分佈(硼，p型)之ECV分佈。
圖32展示用根據實例8之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖33展示用根據實例8之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖34展示用根據實例8之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖35展示用根據實例9之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖36展示用根據實例9之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖37展示用根據實例9之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖38展示用根據實例10之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖39展示用根據實例10之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖40展示用根據實例10之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖41展示用根據實例11之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖42展示用根據實例11之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖43展示用根據實例11之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖44展示用根據實例12之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖45展示用根據實例12之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖46展示用根據實例12之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖47展示用根據實例13之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖48展示用根據實例13之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖49展示用根據實例13之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖50展示用根據實例14之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖51展示用根據實例15之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖52展示用根據實例15之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖53展示用根據實例16之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖54展示用根據實例16之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖55展示用根據實例16之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖56展示用根據實例17之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之線的顯微照片。
圖57展示用根據實例17之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。
圖58展示用根據實例17之摻雜糊料進行網版印刷且乾燥之糊料區域的顯微照片。

Claims (19)

  1. 一種基於無機氧化物之前驅體之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其藉助於矽表面上之合適的印刷製程選擇性地印刷至該基板之合適表面上以達成在一側進行局部及/或整個區域擴散及摻雜以用於製造太陽能電池之目的，經乾燥且隨後藉助於合適的高溫製程用於將該混合凝膠中存在之氧化硼前驅體釋放至位於該混合凝膠下方之該基板來達成該基板自身之特定摻雜。
  2. 如請求項1之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其中該等可印刷混合溶膠及/或凝膠為基於二氧化矽、氧化鋁及氧化硼之前驅體之組合物。
  3. 如請求項1之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其中該等可印刷混合溶膠及/或凝膠為基於作為混合物使用之二氧化矽、氧化鋁及氧化硼之前驅體的組合物。
  4. 如請求項1、2或3之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其中該等可印刷混合溶膠及/或凝膠係基於選自以下之群的二氧化矽之前驅體獲得：對稱或不對稱單-至四取代羧基-、烷氧基-及烷氧烷基矽烷，詳言之，烷基烷氧基矽烷，其中至少一個氫原子直接鍵結至該中心矽原子，羧基-、烷氧基-及烷氧烷基矽烷，詳言之，烷基烷氧基矽烷，其含有個別或不同飽和、不飽和分支鏈、未分支脂族、脂環族及芳族基團，該等基團轉而可在烷基、醇鹽或羧基基團之任何所要位置處藉由選自O、N、S、Cl及Br之群的雜原子官能化；以及此等前驅體之混合物。
  5. 如請求項1、2或3之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其中該等可印刷混合溶膠及/或凝膠係基於選自以下之群的二氧化矽之前驅體獲得：三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯、三乙氧基矽烷、乙氧基三 甲基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、三乙氧基乙烯基矽烷、雙[三乙氧基矽烷基]乙烷及雙[二乙氧基甲基矽烷基]乙烷，及其混合物。
  6. 如請求項1、2或3之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其中該等可印刷混合溶膠及/或凝膠係基於選自以下之群的氧化鋁之前驅體獲得：對稱及不對稱取代之醇化鋁(醇鹽)、參(β-二酮)鋁、參(β-酮酯)鋁、鋁皂、羧酸鋁及其混合物。
  7. 如請求項1、2或3之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其中該等可印刷混合溶膠及/或凝膠係基於選自以下之群的氧化鋁之前驅體獲得：三乙醇鋁、三異丙醇鋁、三第二丁酸鋁、三丁酸鋁、三戊醇鋁及三異戊醇鋁、乙醯基丙酮鋁或參(1,3-環已二酸)鋁、單乙醯基丙酮單醇鋁、參(羥基喹啉)鋁、單-及二元硬脂酸鋁及三硬酯酸鋁、乙酸鋁、三乙酸鋁、鹼式甲酸鋁、三甲酸鋁及三辛酸鋁、氫氧化鋁、偏氫氧化鋁及三氯化鋁，及其混合物。
  8. 如請求項1、2或3之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其中該等可印刷混合溶膠及/或凝膠係基於選自以下之群的氧化硼之前驅體獲得：硼酸烷酯、官能化1,2-二醇之硼酸酯、烷醇胺之硼酸酯、硼酸及羧酸之混合酸酐，及其混合物。
  9. 如請求項1、2或3之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其中該等可印刷混合溶膠及/或凝膠係基於選自以下之群的氧化硼之前驅體獲得：氧化硼、氧化二硼、硼酸三乙酯、硼酸三異丙酯、硼酸二醇酯、硼酸乙二醇酯、硼酸甘油酯、2,3-二羥丁二酸之硼酸酯、四乙醯氧基二硼酸酯，及烷醇胺乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺、二丙醇胺及三丙醇胺之硼酸酯。
  10. 如請求項1、2或3之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其可藉由以下操作獲得：使如請求項4至9中任一項之前驅體在含水或無水條件 下藉助於溶膠-凝膠技術同時或相繼達成部分或完整種內及/或種間縮合，從而形成儲存穩定、可極易於印刷且印刷穩定的調配物。
  11. 如請求項10之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其可藉由在縮合反應期間移除揮發性反應助劑及副產物而獲得。
  12. 如請求項10或11之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其可藉由調整前驅體濃度、水及觸媒含量以及反應溫度及時間而獲得。
  13. 如請求項10至12中任一項之可印刷混合溶膠及/或凝膠，其可藉由特定添加呈錯合劑及/或螯合劑形式之縮合控制劑，以總體積計規定量之各種溶劑而獲得，藉以特定地控制所形成之混合溶膠及凝膠之膠凝程度。
  14. 一種如請求項1至13中任一項之可印刷混合溶膠及/或凝膠在用於製造太陽能電池之方法中之用途，其中該等可印刷混合溶膠及/或凝膠藉助於選自以下之印刷製程來處理及沈積：旋塗或浸塗、滴落塗佈、簾式或狹縫型擠壓式塗佈、網版或柔性凸版印刷、凹版印刷、噴墨或霧劑-噴射印刷、平版印刷、微接觸印刷、電流體動力學施配、滾塗或噴塗、超音波噴塗、管道噴射印刷、雷射轉移印刷、移印、平板式網版印刷及滾網印刷。
  15. 一種如請求項1至13中任一項之可印刷混合溶膠及/或凝膠之用途，其用於處理矽晶圓以用於光伏、微電子、微機械及微光學應用。
  16. 一種如請求項1至13中任一項之可印刷混合溶膠及/或凝膠之用途，其用於製造PERC、PERL、PERT及IBC太陽能電池及其他者，其中該等太陽能電池具有其他架構特徵，諸如MWT、EWT、選擇性發射極、選擇性前表面場、選擇性後表面場及雙面性(bifaciality)。
  17. 一種如請求項1至13中任一項之可印刷混合溶膠及/或凝膠之用途，其用作矽之含硼摻雜介質，其中該介質同時充當擴散障壁或充當抵抗磷經由此介質之不合需要的擴散之擴散抑制層，且完全阻擋或充分抑制磷擴散，以使得此等印刷介質下方的主要摻雜為p型，亦即含硼。
  18. 如請求項17之用途，其中藉由合適的溫度處理進行該經印刷基板之摻雜，且藉助於習知氣相擴散同時及/或相繼地誘發用具有相反極性之摻雜劑摻雜未經印刷之矽晶圓表面，其中所印刷的混合溶膠及/或凝膠充當抵抗具有該相反極性之該等摻雜劑的擴散障壁。
  19. 一種用於摻雜矽晶圓之方法，其特徵在於a)在一側或兩側上局部地或在一側的整個表面之上用如請求項1至13中任一項之可印刷混合溶膠及/或凝膠印刷矽晶圓，將所印刷的介質乾燥、壓緊且隨後經受用例如磷醯氯進行之後續氣相擴散，從而在印刷區域中實現p型摻雜且在僅經受氣相擴散之區域中實現n型摻雜，或b)將沈積至該矽晶圓上之大區域之上的如請求項1至13中任一項之可印刷混合溶膠及/或凝膠壓緊，且藉助於雷射輻照自經乾燥及/或壓緊之介質起始底層基板材料之局部摻雜，繼之以高溫處理，從而誘導擴散及摻雜以在該矽中產生兩級p型摻雜水準，或c)在一側用如請求項1至13中任一項之混合溶膠及/或凝膠局部地印刷該矽晶圓，其中該結構化沈積可視情況具有交替線，將所印刷結構乾燥及壓緊，且隨後藉助於PVD及/或CVD沈積之磷摻雜摻雜劑源，在該晶圓之同一側上在該整個表面之上塗佈 該矽晶圓，其中囊封該等混合溶膠及/或凝膠之該等印刷結構，且藉由合適的高溫處理使整個疊覆結構達成該矽晶圓之結構化摻雜，其中所印刷的混合凝膠充當抵抗位於頂部之該含磷摻雜劑源及其中存在的摻雜劑之擴散障壁，或d)在一側用如請求項1至13中任一項之混合溶膠及/或凝膠局部地印刷該矽晶圓，其中該結構化沈積可視情況具有交替線，將所印刷結構乾燥及壓緊，且隨後藉助於具有磷摻雜作用之摻雜墨水或摻雜糊料，在該晶圓之同一側上在該整個表面之上塗佈該矽晶圓，其中囊封該等混合溶膠及凝膠之該等印刷結構，且藉由合適的高溫處理使該整個疊覆結構達成該矽晶圓之結構化摻雜，其中所印刷的混合凝膠充當抵抗位於頂部之該含磷摻雜劑源及其中存在之摻雜劑的擴散障壁。
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