TW202404111A - 具有鈍化觸點的背接觸式太陽電池及製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種具有鈍化觸點的背接觸式太陽電池以及此種太陽電池的製造方法。

Description

具有鈍化觸點的背接觸式太陽電池及製造方法
發明領域
本發明係有關於一種具有鈍化觸點的背接觸式太陽電池以及此種太陽電池的製造方法。
發明背景
太陽電池透過吸收光子並在正負電極之間產生電壓來將輻射轉化為電能。吸收性材料可為半導體基板，如矽。為分離電荷載流子，太陽電池包括摻雜區。該等區域例如可透過受主或施主摻雜劑擴散進基板或透過沈積摻雜的矽層而形成。電極與摻雜區接觸，從而形成正負電極。
太陽電池之效率被定義為所產生的電能與所吸收的輻射能之比。因此，太陽電池製造技術之基本目標為提高效率以產生更多電能。透過將所有電極佈置在基板之背側，防止朝向太陽的正側上的電極形成遮擋，並且形成背接觸式的太陽電池。為限制串聯電阻損耗，電極間之距離應儘可能小，由此，有利地採用正負電極交替的叉指式設計。背側上的相應n型及p型摻雜區必須採用與電極相當的叉指式佈局。透過正側及背側上的表面鈍化，減少空穴與電子之複合，進而提高效率。在半導體與電極間的界面同樣被鈍化的情況下，可進一步減少複合。此種鈍化觸點之一習知結構為基板表面上允許電荷載流子通過的薄鈍化穿隧氧化物、摻雜多晶矽與金屬電極之組合。多晶矽之摻雜類型決定電荷載流子之類型，若非電極便是空穴，其皆可通過穿隧氧化物，從而形成載流子選擇性觸點。
例如US 7,812,250 B2中已描述過一種具有載流子選擇性觸點之背接觸式太陽電池。但如前所述，一太陽電池包括不同的摻雜多晶矽層區域，此等區域以受主摻雜劑(如硼)或施主摻雜劑(如磷)摻雜，從而形成p區或n區。但此種單獨摻雜層之製造過程需要在沈積期間進行遮蔽，或需要複雜的結構化及回蝕刻步驟。此外，有利地，此種元器件之正側的摻雜濃度與背側的不同。此點需要在對背側上之層進行遮蔽的情況下實施另一擴散步驟。
發明概要
本發明係有關於一種太陽電池，以及一種克服上述缺點之製造太陽電池的方法。
根據本發明，該背接觸式太陽電池包括半導體基板、特別是n型或p型摻雜矽基板，該矽基板包括正側及背側，其中該太陽電池在該背側上包括第一極性之電極及相反的第二極性之電極，其中該等電極在該背側上要麼與多晶矽層之第一極性的第一摻雜區接觸，要麼與該多晶矽層之相反的第二極性的第二摻雜區接觸，且其中該半導體基板與該多晶矽層之間佈置有第一介電層，其特徵在於，該等第一及第二摻雜區包括第一摻雜濃度的第一摻雜劑，該等第二摻雜區包括第二摻雜濃度的第二摻雜劑，其中該第二摻雜劑之極性與該第一摻雜劑相反，且其中該第二摻雜濃度高於該第一摻雜濃度，使得該第二摻雜劑對該第一摻雜劑過度補償，從而形成該等第二摻雜區之第二極性。
根據本發明，該多晶矽層之第一摻雜區在該背側上僅包括該第一摻雜劑，而該多晶矽層之第二摻雜區在該背側上包括該第一摻雜劑及極性相反的第二摻雜劑。第一摻雜劑之摻雜濃度在第一及第二摻雜區內相同，或至少近似相同，或至少相似。第一摻雜劑在第一及第二摻雜區內的第一摻雜濃度的最高50%、特別是最高約25%、特別是最高約10%的偏差亦包含在本發明範圍內。
但第二摻雜劑之第二摻雜濃度遠高於第一摻雜劑之摻雜濃度。因此，第二區內的第二摻雜濃度以至少3×10 19cm -3、較佳超過5×10 19cm -3的程度高於第一摻雜劑之摻雜濃度。
第二摻雜區內的第二摻雜濃度高於第一摻雜濃度，由此，第二摻雜區之極性取決於第二摻雜劑之類型，即受主或施主。如此便能大幅簡化製造製程。下文還將對製造方法進行闡述。
根據一種實施方式，正側上設有第三摻雜區，其中該正側上之第三摻雜區包括第三摻雜濃度的第二摻雜劑，且第三摻雜濃度低於第二摻雜濃度。正側之摻雜促進表面之鈍化，且在該表面上實現高效太陽電池所需的低複合。正側上之第三摻雜濃度遠小於背側上之第二摻雜區內的第二摻雜濃度。正側之摻雜濃度較佳低於3×10 19cm -3，因而比背側上之第二區內的摻雜濃度低至少50%。在一個擴散步驟中在正側及背側上產生不同的摻雜濃度對高效的製造方法有利。此點將結合製造方法進行詳細說明。
根據一種實施方式，背側上的第一與第二摻雜區被溝槽至少部分地隔開。溝槽防止該二區域之邊界處不同電荷載流子之間的複合，但使得製造製程的難度增大。
溝槽可至少部分地構建在多晶層中，且其中溝槽中保留有至少部分的多晶層，使得相應溝槽之底部由多晶層形成。在此情形下，並排佈置的第一及第二摻雜區不完全隔開，而是僅部分地隔開。相應溝槽之底部例如由保留的多晶層形成。
溝槽可構建在多晶層中並且穿過多晶層，使得相應溝槽之底部由第一介電層形成。在此情形下，並排佈置的第一及第二摻雜區完全隔開。但溝槽不延伸進第一介電層且不延伸進半導體基板。相應溝槽之底部例如由第一介電層形成。
溝槽可完全穿過多晶層且至少部分地穿過第一介電層。在此情形下，並排佈置的第一及第二摻雜區完全隔開。但溝槽延伸進第一介電層甚至穿過第一介電層，但不延伸進半導體基板。相應溝槽之底部例如由第一介電層或半導體基板形成。
溝槽可完全穿過第一介電層且至少部分地構建在半導體基板中。在此情形下，並排佈置的第一及第二摻雜區完全隔開。溝槽延伸穿過第一介電層且進入半導體基板。相應溝槽之底部由半導體基板形成。
根據一種實施方式，背側上設有第二介電層，其中該第二介電層在背側上覆蓋第一及第二區及/或溝槽。該第二介電層例如用於對表面進行鈍化處理。該第二介電層亦可用作使基板表面上的懸空鍵飽和的氫源。
根據一種實施方式，該太陽電池之正側上構建有第三介電層。第三介電層例如使表面鈍化，以及/或者，可透過構建為抗反射層來使得光捕獲最佳化。
另一實施方式係有關於根據前述實施方式之太陽電池的製造。
該製造方法包括至少以下步驟： 將第一介電層沈積在半導體基板之背側上； 將包含第一極性之摻雜劑的多晶矽層沈積在該背側上之第一介電層上； 在該多晶矽層中製造第一極性之第一摻雜區及相反的第二極性之第二摻雜區，使得第一及第二摻雜區包括第一摻雜濃度的第一摻雜劑，第二摻雜區包括第二摻雜濃度的第二摻雜劑，其中該第二摻雜劑產生與該第一摻雜劑相反之極性，且其中該第二摻雜濃度高於該第一摻雜濃度，使得該第二摻雜劑對該第一摻雜劑過度補償，從而形成第二摻雜區之第二極性。
根據本發明，僅沈積一層，即具有第一摻雜劑之多晶矽層，隨後，以第二摻雜劑局部摻雜該多晶矽層，從而在背側上產生大量極性相反的第一及第二摻雜區，即n區及p區。
根據一種實施方式，第一及第二摻雜區之製造包括： 在該多晶矽層上沈積第一障壁層， 局部移除背側上之區域內的障壁層； 在爐內擴散製程中透過使第二摻雜劑擴散進區域內的多晶矽層來對區域內的多晶矽層實施局部過度補償，其中在多晶矽層之障壁層未移除的區域內形成第一摻雜區，且在障壁層被移除的區域內形成第二摻雜區。
根據一種實施方式，在該爐內擴散製程中，同時在正側上形成第三摻雜區，其中該正側上之第三摻雜區包括第三摻雜濃度的第二摻雜劑，且第三摻雜濃度低於第二摻雜濃度。
正側與背側上之不同摻雜能夠在正側上實現極佳的鈍化，且背側上之更高度的摻雜實現與金屬電極之接觸。
正側及背側上之不同水平的第二及第三摻雜濃度可在單獨一個爐內擴散步驟中實現，因為如正側上的單晶矽中的擴散係數遠低於如背側上之多晶層中的矽的晶界擴散參數。因此，單獨一個爐內擴散步驟可形成低摻雜正側，即第三摻雜區，同時對背側上的多晶矽層實施局部過度補償，從而透過將明顯更多的摻雜劑擴散進第二區來形成第二摻雜區。
根據一種實施方式，在該背側上沈積第二介電層，以及/或者，在該正側上沈積第三介電層。該第二及/或第三介電層適於對表面進行鈍化處理。此外，該第三介電層可透過構建為抗反射層來使得正側上之光捕獲最佳化。
根據一種實施方式，將背側上局部區域內的第二介電層移除，並且將電極施覆至背側，且該等電極在介電層被移除的區域內穿過第二介電層與第一及第二區接觸。例如可透過濕式化學蝕刻、雷射燒蝕或透過燒製所印刷的金屬漿料來局部移除第二介電層。
根據一種實施方式，特別是在將第二及/或第三介電層沈積在背側及/或正側上之前製造溝槽，其中溝槽將背側上的第一與第二摻雜區至少部分地隔開。
可根據前文結合太陽電池所描述的不同實施方式來構建該等溝槽。
根據一種實施方式，溝槽之製造包括以下步驟： 在該背側上沈積蝕刻障壁； 將第一與第二摻雜區之鄰接區域內的蝕刻障壁局部移除； 實施蝕刻，特別是濕式化學蝕刻，以移除至少一部分多晶矽層，特別是一部分第一及/或第二摻雜區。在濕式化學蝕刻中，亦可移除至少一部分第一介電層，視情況亦可移除一部分半導體基板。隨後，可實施另一用於移除蝕刻障壁之蝕刻步驟。例如藉由雷射輻射來將第一與第二摻雜區之鄰接區域內的蝕刻障壁局部移除。在另一實施方式中，蝕刻障壁可在擴散步驟期間已生長。在爐內擴散期間，氧化矽在第二區內生長，且可用作蝕刻障壁。在此情形下，不一定需要進一步的蝕刻障壁沈積步驟。
若在本發明範圍內提到第一、第二及第三介電層，則該層可指單獨一層，或包括至少兩層之疊層。
在本發明範圍內，沈積係指所提到的元素、例如層之沈積。當生長時，一種材料，例如基板材料或層材料，與大氣中之另一元素發生反應，如Si + O 2= SiO 2。
較佳實施例之詳細說明
圖1及圖2示出太陽電池10之示意性剖面，其具有半導體基板12，特別是矽基板、背側14及工作時朝向太陽之正側16。半導體基板12為n型或p型摻雜。所示局部僅為太陽電池10的一小部分，該部分特別是在整個晶圓上週期性重複。例如可在垂直於橫截面進入繪圖平面之方向上在設有母線之處設有中斷部。基板12之背側14的大部分區域甚至整個表面，特別是在多晶層20a下方，透過第一介電層18進行鈍化處理。第一介電層18例如由氧化矽形成。第一介電層18例如具有4-50 Å之厚度。
第一介電層18上佈置有包含第一摻雜區20及第二摻雜區22之多晶矽層20a。如圖1所示，多晶矽層20a亦可具有中斷部。亦即，多晶矽層20a不一定必須構建為連貫的。第二摻雜區22包括與第一區20相反的極性。在第一摻雜區20內，多晶矽層以第一摻雜濃度C1之第一摻雜劑摻雜。第一摻雜劑例如指受主，如硼、鎵或鋁。在第二摻雜區22內，多晶矽層20a同樣以第一摻雜濃度C1或至少相似程度的摻雜濃度之第一摻雜劑摻雜。在示例中，在多晶矽層20a之第二摻雜區22內存在相同的受主元素，如硼、鎵或鋁，其具有相似摻雜濃度C1。此外，在多晶矽層20a之第二摻雜區22內存在第二摻雜濃度C2的第二摻雜劑，其中第二摻雜劑產生與第一摻雜劑相反的極性。第二摻雜劑例如指施主元素，如磷、銻或硒。第二摻雜濃度C2遠高於第一摻雜濃度。在示例中，此點導致施主濃度對受主濃度之過度補償。在另一實施方式中，作為替代方案，亦可交換受主與施主，使得施主為第一摻雜劑，受主對多晶矽層20a之第二區22中的施主過度補償。
多晶矽層之該等過度補償的區域為降低整個製造過程之複雜度的製造步驟的結果。還將參照圖3至圖11對此點進行進一步說明。
太陽電池10之正側16包括第三摻雜區24。第三摻雜區24同樣包括第二摻雜劑，但該摻雜劑具有第三摻雜濃度C3。第三摻雜濃度C3低於第二摻雜濃度C2。第三摻雜區24內之摻雜劑的濃度遠小於背側14上之多晶矽層20a的第二區22內的濃度。其原因在於，多晶矽層20a在區域22內的晶界擴散參數遠高於例如基板12之正側16上的單晶矽中的擴散係數。
根據本發明之圖1所示實施方式，第一與第二摻雜區20、22被溝槽26隔開。溝槽例如可僅部分地延伸進多晶矽層20a，且並非將該層完全隔開。溝槽26亦可完全穿過多晶矽層20a。溝槽亦可延伸進或穿過第一介電層18。此外，溝槽26亦可延伸進半導體基板12。
如圖1所示，溝槽26例如延伸直至半導體基板12的表面。亦即，在此情形下，溝槽26既穿過多晶矽層20a又穿過第一介電層18。
圖2示出本發明之另一實施方式。在此，多晶矽層20a之第一及第二區20、22並排佈置且彼此接觸。
第二介電層28覆蓋太陽電池10之背側，包括第一及第二摻雜區20、22以及溝槽26。第二介電層28例如使表面鈍化。第三介電層30設在正側16上。第三介電層30使正側16鈍化，且減少太陽電池工作期間入射的輻射之反射。
第二介電層28在區域32內被局部移除。在該區域32內，電極34、36與多晶矽層20a接觸。電極34、36與第一摻雜區20或第二摻雜區22接觸，從而形成具有第一極性34或第二極性36之電極。
圖3示出半導體基板12。例如已實施過第一次濕式化學蝕刻步驟，在此過程中，例如已對背側14進行過拋光且對正側16進行過織構化處理。在另一實施方式中，半導體基板12亦可經過完全包拋光或完全織構化處理。半導體基板12為n型或p型摻雜。
圖4示出半導體基板12，其在背側14上具有特別是較薄的第一介電層18、第一極性之摻雜多晶矽層20a及障壁層21。障壁層21在之後的加工步驟中用作擴散障壁。該等層中的若干或所有亦可特別是以寄生的方式生長或沈積在正側16上。在此情形下，隨後將該等層自正側重新移除。
較佳地，全部三層可藉由單獨一個工具生長或沈積。第一介電層18可為厚度為5-40 Å之氧化矽，摻雜多晶矽層20a可用摻雜濃度C1的p型摻雜劑(如硼)摻雜，障壁層21可為氮化矽層或氧化矽層。亦可應用具有類似特性的其他介電層、疊層或障壁層。多晶矽層20a中的摻雜劑亦可為受主，如鎵或鋁，或者為施主，如磷、硒或銻。以施主形成n型層。
如圖5所示，在背側14上的區域23內將障壁層21局部移除。此點例如定距地實施。該特別是規則的圖案的中斷部例如可在垂直於所示橫截面，即進入繪圖平面之方向上出現在電極之母線所在或被提供的區域內。例如可透過雷射輻射或掩蔽工藝來局部移除障壁層21。在所述製造方法之另一實施方式中，障壁層21已透過遮罩沈積，從而毋須在區域23內局部移除具有開口之結構化障壁層21。對於結合圖4所提到的層18、20、21中的一個在正側16上生長或沈積之情形，有利地，最遲在在正側16上進行下一製程步驟之前將該等層移除。
隨後，使半導體基板12經受高溫擴散，亦稱爐內擴散，並且曝露於第二摻雜劑。由此，在多晶矽層20a中，在區域23內形成第二摻雜區。若多晶矽層20a例如以硼進行p型摻雜，則第二摻雜劑可為磷，在第二摻雜劑之摻雜濃度C2超過第一摻雜劑之摻雜濃度C1的情況下，導致區域23內多晶矽層20a中之n型摻雜。在爐內擴散期間，第二摻雜劑在區域23內局部擴散至多晶矽層20a，並且如圖6所示在正側16上擴散至半導體基板12。由此，在背側之區域23內形成第二摻雜區22。第一摻雜區20為多晶矽層20a之被障壁層21覆蓋的區域，因此，該等區域內不發生擴散。正側16上形成第三摻雜區24。
在背側14上之多晶矽層20a中，區域23內的第二摻雜劑的擴散程度遠高於正側16上之單晶半導體基板12，因為背側14上之晶界擴散參數遠高於正側16上的單晶矽中的擴散係數。
因此，可如此地設計擴散製程，使得多晶矽層20a之第二區22內之第二摻雜劑的第二摻雜濃度C2超過第一摻雜劑的第一摻雜濃度C1，從而對第一摻雜劑過度補償，並且產生與第一摻雜區20之極性相反的第二摻雜區22。在正側16上，第二摻雜劑之小幅擴散形成具有較低的第三摻雜濃度C3的第三摻雜區24，該摻雜濃度可與之後所施覆的鈍化層一起實現優異的表面鈍化。該方法之有利之處在於，第一，僅需一個多晶矽層20a之沈積步驟，第二，背側14上之第二區22的第二極性之摻雜與正側16上之第三摻雜區24的摻雜同時進行。
圖7a示出本發明之製造方法的優選實施方式之一可選步驟。蝕刻障壁25沈積或生長在背側14上，另一蝕刻障壁27沈積或生長在正側16上。可在前一步驟中將障壁層21移除。替代地，另一蝕刻障壁25可覆蓋障壁層21，或者，若蝕刻障壁25生長，則蝕刻障壁25僅在區域23內生長。在所有實施方式中，各蝕刻障壁25或障壁層21與蝕刻障壁25之組合在該方法步驟後覆蓋整個背側14。當氧化矽層，如磷矽玻璃在矽表面生長時，蝕刻障壁25、27亦可在圖6所示擴散步驟期間形成，因此，不需要額外的加工步驟。下文將背側14上之蝕刻障壁25或障壁層21與蝕刻障壁25之組合稱為蝕刻障壁25。
在該較佳實施方式之進一步的方法步驟中，例如透過雷射輻射將區域26a內的蝕刻障壁25移除。如圖8a所示，區域26a處於第一與第二摻雜區20、22之鄰接區域內。但替代地，區域26a亦可僅處於第一摻雜區20或僅處於第二摻雜區22內。
圖9a示出構建有溝槽26之較佳實施方式。此點例如透過濕式化學蝕刻來實施。例如，首先以矽蝕刻將區域26a內的一部分多晶矽層20a移除。在一種實施方式中，在之後的進一步蝕刻中移除蝕刻障壁25、27。蝕刻障壁25、27有利地如此選擇，使其相對矽蝕刻保持穩定，或者，使得蝕刻障壁之蝕刻率明顯低於矽之蝕刻率。由此，僅區域26a內的多晶矽層20a被蝕刻，以形成溝槽26，從而將多晶矽層20a之第一與第二摻雜區20、22完全或部分隔開。根據圖9a所示實施方式，溝槽26僅部分地延伸進多晶矽層20a，其中一部分多晶矽層20a保留在溝槽26之底部。可採用已描述過的溝槽26的其他實施方式。根據另一實施方式，不將蝕刻障壁25、27移除，並且對表面進行鈍化處理。
根據圖10a，在背側14及正側16上施覆第二介電層28及第三介電層30。介電層28、30例如可由氧化矽/氮化矽疊堆、氧化鋁/氮化矽疊堆、僅氮化矽或其他適宜的層構成。介電層28、30之厚度及成分可互不相同，且應減少單晶正側16之表面上、第一介電層18與半導體基板12之間的界面上、半導體基板12未被第一介電層18或第一及第二摻雜區20、22覆蓋之溝槽26中的複合。亦即，背側14上之第二介電層28有利地將背側14之所有裸露的表面覆蓋。此外，介電層28、30可透過充當抗反射層來使得光捕獲最佳化。若未在上一步驟中移除蝕刻障壁25、27，則施覆其他層28、30是有利的。
圖11a示出將電極34、36施覆至背側14之後的太陽電池10，該等電極既不與第一摻雜區20接觸又不與第二摻雜區22接觸。為與第一及第二摻雜區20、22產生接觸，介電層28必須在區域32內透入電極下方。可在施覆電極之前例如透過雷射輻射將區域32內的介電層28局部移除，或者，若電極34、36作為金屬漿料沈積且隨後進行燒製，則部分漿料使介電層28溶解，從而實現電極34、36與第一及第二摻雜區20、22之間的接觸。
替代地，在圖1至圖6所示製造步驟之後，作為圖7a至圖11a所示步驟之替代，亦可實施圖7b及圖8b所示步驟。
第二摻雜劑在爐內擴散之後，例如對半導體基板12進行清潔，其中將障壁層21及視情況可能在之前的製程步驟中生長的其他氧化物，如磷矽玻璃移除。
如圖7b所示，第二介電層28及第三介電層30沈積在背側14或正側16上。介電層28、30例如可由氧化矽/氮化矽疊堆、氧化鋁/氮化矽疊堆、僅氮化矽或其他適宜的層構成。介電層28、30之厚度及成分可互不相同，且應減少正側16之單晶表面上及第一介電層18與半導體基板12之間的界面上的複合。因此，介電層28有利地在背側上覆蓋多晶矽層20a之第一及第二摻雜區20、22。此外，介電層28、30可透過充當抗反射層來使得光捕獲最佳化。
圖8b示出將電極34、36施覆在背側14上之後的另一實施方式的太陽電池10，該等電極既不與第一摻雜區20接觸又不與第二摻雜區22接觸。為與第一及第二摻雜區20、22產生接觸，介電層28必須在區域32內透入電極下方。可在施覆電極之前例如透過雷射輻射將區域32內的介電層28局部移除，或者，若電極34、36作為金屬漿料沈積且隨後進行燒製，則部分漿料使介電層28溶解，從而實現電極34、36與第一及第二摻雜區20、22之間的接觸。
10:太陽電池 12:半導體基板 14:背側 16:正側 18:第一介電層 20:第一摻雜區 20a:多晶矽層 21:障壁層 22:第二摻雜區 23,26a,32:區域 24:第三摻雜區 25,27:蝕刻障壁 26:溝槽 28:第二介電層 30:第三介電層 34,36:電極 C1:第一摻雜濃度 C2:第二摻雜濃度 C3:第三摻雜濃度
下文將藉由附圖所示實施例對本發明之特徵、用途及優點作進一步說明。凡在說明中述及或在附圖中示出之單項特徵或特徵組合，不論申請專利範圍對其如何歸總或如何回溯引用，亦不論說明書對其如何表述，附圖如何示之，皆屬發明項目。
其中： 圖1示出本發明之根據第一實施方式的太陽電池， 圖2示出本發明之根據第二實施方式的太陽電池， 圖3至圖11a示出製造太陽電池之方法的不同步驟中的圖1及/或圖2所示太陽電池。
12:半導體基板
14:背側
16:正側
18:第一介電層
20:第一摻雜區
20a:多晶矽層
22:第二摻雜區
24:第三摻雜區
26:溝槽
28:第二介電層
30:第三介電層
32:區域
34,36:電極

Claims (16)

  1. 一種背接觸式太陽電池(10)，包括半導體基板(12)、特別是n型或p型摻雜矽基板(12)，該矽基板包括正側(16)及背側(14)，其中該太陽電池(10)在該背側上包括第一極性之數個電極(34)及相反的第二極性之數個電極(36)，其中該等電極(34，36)在該背側(14)上要麼與多晶矽層(20a)之第一極性的第一摻雜區(20)接觸，要麼與該多晶矽層(20a)之相反的第二極性的第二摻雜區(22)接觸，且其中該半導體基板(12)與該多晶矽層(20a)之間佈置有第一介電層(18)，其特徵在於，該等第一摻雜區(20)及該等第二摻雜區(22)包括第一摻雜濃度(C1)的第一摻雜劑，該等第二摻雜區(22)包括第二摻雜濃度(C2)的第二摻雜劑，其中該第二摻雜劑產生與該第一摻雜劑相反之極性，且其中該第二摻雜濃度(C2)高於該第一摻雜濃度(C1)，使得該第二摻雜劑對該第一摻雜劑過度補償，從而形成該等第二摻雜區(22)之第二極性。
  2. 如請求項1之太陽電池(10)，其中該正側(16)上設有第三摻雜區(24)，其中該正側上的該第三摻雜區(24)包括第三摻雜濃度(C3)的第二摻雜劑，且該第三摻雜濃度(C3)低於該第二摻雜濃度(C2)。
  3. 如請求項1或2之太陽電池(10)，其中該背側(14)上的該等第一摻雜區(20)與該等第二摻雜區(22)被溝槽(26)至少部分地隔開。
  4. 如請求項3之太陽電池(10)，其中該等溝槽(26)至少部分地構建在該多晶層(20a)中，且其中該等溝槽(26)中保留有至少部分的多晶層(20a)，從而由該多晶層(20a)形成相應溝槽(26)之底部。
  5. 如請求項3之太陽電池(10)，其中該等溝槽(26)構建在該多晶層(20a)中並且穿過該多晶層(20a)，從而由該第一介電層(18)形成相應溝槽(26)之底部。
  6. 如請求項3之太陽電池(10)，其中該等溝槽(26)完全穿過該多晶層(20a)且至少部分地穿過該第一介電層(18)。
  7. 如請求項6之太陽電池(10)，其中該等溝槽(26)完全穿過該第一介電層(18)且至少部分地構建在該半導體基板(12)中。
  8. 如前述請求項中任一項或多項之太陽電池(10)，其中該背側上設有第二介電層(28)，其中該第二介電層(28)在該背側(14)上覆蓋該等第一區(20)及該等第二區(22)及/或該等溝槽(26)。
  9. 如前述請求項中任一項或多項之太陽電池(10)，其中該太陽電池之正側(16)上構建有第三介電層(30)。
  10. 一種製造如請求項1至8中任一項之太陽電池(10)的方法，該方法包括以下步驟： 將第一介電層(18)沈積在半導體基板(12)之該背側(14)及/或該正側(16)上； 將包含第一極性之摻雜劑的多晶矽層(20a)沈積在該背側(14)上之該第一介電層(18)上； 在該多晶矽層(20a)中製造第一極性之數個第一摻雜區(20)及相反的第二極性之數個第二摻雜區(22)，使得該等第一摻雜區(20)及該等第二摻雜區(22)包括第一摻雜濃度(C1)的第一摻雜劑，該等第二摻雜區(22)包括第二摻雜濃度(C2)的第二摻雜劑，其中該第二摻雜劑產生與該第一摻雜劑相反之極性，且其中該第二摻雜濃度(C2)高於該第一摻雜濃度(C1)，使得該第二摻雜劑對該第一摻雜劑過度補償，從而形成該等第二區(22)之第二極性。
  11. 如請求項10之方法，其中該等第一摻雜區(20)及該等第二摻雜區(22)之製造包括： 在該多晶矽層(20a)上沈積第一障壁層(21)， 局部移除該背側(14)上之數個區域(23)內的該障壁層(21)； 在爐內擴散製程中透過使第二摻雜劑擴散進該等區域(23)內的多晶矽層來對區域(23)內的該多晶矽層(20a)實施局部過度補償，其中在該多晶矽層(20a)之該障壁層(21)未移除的區域內形成該等第一摻雜區(20)，且在該障壁層(21)被移除的該等區域(23)內形成該等第二摻雜區(22)。
  12. 如請求項11之方法，其中在該爐內擴散製程中，同時在該正側(16)上形成第三摻雜區(24)，其中該正側上的該第三摻雜區(24)包括第三摻雜濃度(C3)的第二摻雜劑，且該第三摻雜濃度(C3)低於該第二摻雜濃度(C2)。
  13. 如請求項10至12中任一項之方法，其中在該背側(14)上沈積第二介電層(28)，以及/或者在該正側(16)上沈積第三介電層(30)。
  14. 如請求項13之方法，其中將數個區域(32)內該的第二介電層(28)局部移除，且其中將數個電極(34，36)施覆至該背側(14)，且該等電極(34，36)在該等區域(32)內穿過該第二介電層(28)與該等第一區(20)及該等第二區(22)接觸。
  15. 如請求項13或14中任一項之方法，其中特別是在將第二介電層(28)及/或第三介電層(30)沈積在該背側(14)及/或正側(16)上之前製造溝槽(26)，其中該等溝槽(26)將該背側(14)上的該等第一摻雜區(20)與該等第二摻雜區(22)至少部分地隔開。
  16. 如請求項15之方法，其中該等溝槽(26)之製造包括： 在該背側上沈積或生長蝕刻障壁(25)； 局部移除區域(26)內的該蝕刻障壁(25)，其中該等區域(26)處於第一摻雜區(20)與第二摻雜區(22)之鄰接區域內； 實施蝕刻，特別是濕式化學蝕刻，以移除該多晶矽層(20a)的至少一部分，特別是該等第一摻雜區(20)及/或第二摻雜區(22)的一部分。
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US8242354B2 (en) 2008-12-04 2012-08-14 Sunpower Corporation Backside contact solar cell with formed polysilicon doped regions
US20150270421A1 (en) * 2014-03-20 2015-09-24 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Advanced Back Contact Solar Cells
US9947812B2 (en) 2014-03-28 2018-04-17 Sunpower Corporation Metallization of solar cells
DE102014109179B4 (de) 2014-07-01 2023-09-14 Universität Konstanz Verfahren zum Erzeugen von unterschiedlich dotierten Bereichen in einem Siliziumsubstrat, insbesondere für eine Solarzelle, und Solarzelle mit diesen unterschiedlich dotierten Bereichen
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