TWI390756B - 使用摻質層遮罩之混合異接面太陽能電池製造 - Google Patents

使用摻質層遮罩之混合異接面太陽能電池製造 Download PDF

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Description

使用摻質層遮罩之混合異接面太陽能電池製造
本發明之實施例大體上是關於光電電池的製造。
太陽能電池為將太陽光直接轉換成電能的光電裝置。最常見的太陽能電池材料為矽，其為單晶或多晶型基板(有時稱為晶圓)。因形成矽基太陽能電池產生電能的攤還成本高於傳統方法，故已致力於降低形成太陽能電池的成本。
許多方式能製造太陽能電池的主動區和太陽能電池的載流金屬線或導體。然這些先前技術之製造方法有數個缺點。例如，形成製程為複雜的多步驟製程，此增添了完成太陽能電池所需的費用。
因此，需要改良方法和設備來形成主動和載流區至基板表面，進而形成太陽能電池。
本發明大體上提出形成太陽能電池裝置的方法，包含形成第一摻質層至結晶矽基板的背面、以及織構結晶矽基板的正面，其中位於背面的第一摻質層用於在織構正面之製程期間，避免實質蝕刻背面。
在一實施例中，本發明大體上提出形成太陽能電池裝 置的方法，包含形成無定形矽層至結晶矽基板的背面、以及織構結晶矽基板的正面，其中位於背面的無定形矽層用於在織構正面之製程期間，避免實質蝕刻背面。
在另一實施例中，本發明大體上提出形成太陽能電池裝置的方法，包含形成包含矽層之摻質層至矽基板背面，且矽層包含第一型摻質原子、形成介電層至矽基板背面的摻質層上、加熱矽基板，促使第一型摻質原子擴散進入矽基板、移除背面的部分介電層，以形成複數個矽基板露出區域、以及沉積金屬層至矽基板背面，其中金屬層電性連接至少一矽基板露出區域。
在又一實施例中，本發明大體上提出用以形成太陽能電池的系統，包含第一處理模組，用以沉積摻質層至矽基板的第一表面、第二處理模組，用以加熱無定形矽摻質層和矽基板、第三處理模組，用以保留織構蝕刻液來形成織構於矽基板的第二表面，第二表面相對第一表面，其中第三處理模組位於第一處理模組下游、第四處理模組，用以沉積介電層至矽基板的第一表面、第五處理模組，用以沉積蝕刻材料至介電層上、第六處理模組，用以沉積金屬層至介電層上、以及複數個自動化裝置，用以傳送矽基板至第一、第二、第三、第四、第五和第六處理模組。
本發明之實施例包含利用新穎的處理程序來形成太陽能電池裝置，進而形成高效率之太陽能電池。在一實施例中，方法包括使用不同的蝕刻和圖案化製程來界定裝置的主動區和裝置及/或接觸結構設置於太陽能電池基板表面的區域。方法一般包括以下步驟：形成一或多層至太陽能電池基板的背側，以防基板背側遭後續製程腐蝕、以及當形成太陽能電池的前側區域時，提供穩定的支撐表面。受益於本發明之太陽能電池基板(如第1A圖的基板110)包括具主動區之基板，含有有機材料、單晶矽、複晶(multi-crystalline)矽、多晶(polycrystalline)矽、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘(CdS)、硒化銅銦鎵(CIGS)、硒化銅銦(CuInSe2)、磷化鎵銦(GaInP2)、和異接面電池，例如GaInP/GaAs/Ge或ZnSe/GaAs/Ge基板，其將太陽光轉換成電能。在一實施例中，基板110為結晶矽基板，例如單晶基板(如Si<100>或Si<111>)、微晶矽基板、複晶矽基板、多晶矽基板、或摻雜或未摻雜之多晶矽基板。
背側介電層太陽能電池形成製程
第1A-1J圖繪示在形成接觸結構至太陽能電池裝置(如太陽能電池100)之背面102的處理程序中，不同階段之太陽能電池基板110的截面。第2圖繪示用來形成主動區及/或接觸結構至太陽能電池100的處理程序200。第2圖所示之程序對應第1A-1J圖繪示之階段，其將說明於後。第5圖為太陽能電池生產線500的流程圖，用以 進行第2圖的處理步驟。應注意第2及5圖繪示之步驟數量和順序並不限定本發明所述之範圍，在不悖離本發明之基礎範圍內，當可增添、刪除及/或重組一或多個步驟或模組。一般來說，基板於整個生產線500的移動大多由複數個自動化裝置施行，其利用系統控制器送出的指令來將一或多個基板110移動及定位至一或多個處理模組(如元件符號502-514)。在一實施例中，自動化裝置界定基板處理流動路徑，沿此設置各處理模組，使自動化裝置能連續傳送一或多個基板至處理模組。一般來說，系統控制器為通用電腦，用以控制太陽能電池生產線500中的一或多個部件。系統控制器一般設計來協助整體太陽能電池生產線500的控制及自動化，且一般包括中央處理單元(CPU)(未繪示)、記憶體(未繪示)和支援電路(或I/O)(未繪示)。軟體指令與資料可加以編碼及存入記憶體，用以指示CPU。系統控制器可讀取的程式(或電腦指令)決定施行於基板的任務。較佳地，程式為系統控制器可讀取的軟體，其包括進行監測相關任務的編碼、移動、支撐及/或定位基板的執行與控制、和太陽能電池生產線500進行的各種處理製作方法任務與各種處理模組製程方法步驟。自動化裝置一般包含機器裝置或輸送器，用以移動及定位基板。在一實施例中，自動化裝置為一系列的內接傳統基板輸送器(如滾輪型輸送器)、馬達驅動傳送帶及/或機器裝置(如6軸機器人、水平多關節機器人(SCARA))，其依需求在處理模組內及/ 或之間移動及定位基板。
在方塊202中，如第2圖所示，進行選擇性清潔製程來移除基板110表面的任何不當材料或粗糙度。在一實施例中，利用批次清潔製程施行清潔製程，其中基板接觸清潔液。在一實施例中，利用噴灑、淹沒、浸漬或其他適當技術潤濕基板。清潔液可為標準清潔1(SC1)清潔液、SC2清潔液、氫氟酸(HF)持續型清潔液、臭氧化水溶液、氫氟酸(HF)和過氧化氫(H2O2)溶液、或其他適合且划算的清潔液。可在基板上實行清潔製程約5秒至約600秒，例如約30秒至約240秒，例如約120秒。示例清潔製程一例更詳述於美國專利申請案序號12/383,350(代理人文件編號APPM/13323)、名稱「用於結晶太陽能電池的表面清潔及織構製程(SURFACE CLEANING AND TEXTURING PROCESS FOR CRYSTALLINE SOLAR CELLS)」、西元2009年3月23日申請之申請案，其一併附上供作參考。
方塊202所述之選擇性清潔製程可由溼式處理模組502施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，溼式處理模組502一般包含系統控制器、主機和機器裝置，用以傳送基板於主機內的複數個處理腔室間來進行所述清潔製程。在一實施例中，機器裝置用來傳送一批或一盒同時待各處理腔室處理的基板。示例溼式處理模組502一例更詳述於美國專利申請案序號12/383,350(代理人文件編號APPM/13323)、名稱 「用於結晶太陽能電池的表面清潔及織構製程(SURFACE CLEANING AND TEXTURING PROCESS FOR CRYSTALLINE SOLAR CELLS)」、西元2009年3月23日申請之申請案，其一併引述如上。
在方塊204中，如第1A及2圖所示，形成摻質層311至基板110的背面102。在一態樣中，沉積之摻質層311用來構成重摻雜區(如p+或n+摻雜區)於太陽能電池基板表面，並在進行後續一或多個熱處理步驟處理基板後沉積於太陽能電池基板表面上。在另一態樣中，沉積之摻質層311做為耐化學性層，當前側織構製程(步驟208)處理基板正面101時，用以實質保護基板110的背側，此將說明於後。在此情況下，當太陽能電池的前側區域形成時，摻質層311還提供基板穩定的支撐表面。
在一實施例中，摻質層311為內含n型或p型摻質原子的矽酸鹽玻璃材料，例如形成於基板的磷矽酸鹽玻璃(PSG)、硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG)或硼矽酸鹽玻璃(BSG)層。摻質層311可以傳統旋塗、網印、噴墨印刷、噴塗、滾塗或其他類似沉積技術形成。在一實施例中，摻質層311為厚度約50埃(Å)至約20微米(μm)的矽酸鹽玻璃層。在一實施例中，摻質層311為BSG層，其沉積在p型基板110上。在另一實施例中，摻質層311為PSG層，其沉積在n型基板110上。應注意在此討論形成矽酸鹽玻璃層的方式並不限定本發明之範圍，在一或多個熱處理步驟期間，且不悖離本發明之基礎範圍內，摻質層311 亦可由其他對織構蝕刻製程化學劑(步驟208)與其他清潔製程化學劑具耐化學性的材料組成，並且亦提供了摻質材料量至基板110的表面。在一實施例中，摻質層311尚形成在基板110的正面101。形成背側接觸結構時，將摻質層311沉積在正面101是有益的，因其在這些製程的搬運過程不會輕易被刮傷或破壞而可做為穩定的支撐表面。
在方塊204進行的另一製程實施例中，摻雜之無定形矽層形成於基板110的背面102，此將進一步說明於後標示為“替代處理程序(II)”的段落。
方塊204所述之沉積製程可由第一沉積處理模組504施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，第一沉積處理模組504沿著處理流動路徑設置，其由自動化裝置構成且位於選擇性溼式處理模組502下游。在一實施例中，第一沉積處理模組504利用SoftlineTM工具進行網印製程，其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司所屬的Baccini S.p.A.。示例第一沉積處理模組504一例更詳述於美國臨時專利申請案序號61/102,310(代理人文件編號APPM/13541L)、名稱「下世代網印系統(NEXT GENERATION SCREEN PRINTING SYSTEM)」、西元2008年10月2日申請之申請案、美國專利申請案序號12/418,912(代理人文件編號APPM/13541)、名稱「下世代網印系統(NEXT GENERATION SCREEN PRINTING SYSTEM)」、西元2009 年4月6日申請之申請案、和美國專利公開號2009/0142880、名稱「使用圖案化蝕刻材料的太陽能電池觸點形成製程(SOLAR CELL CONTACT FORMATION PROCESS USING A PATTERNED ETCHANT MATERIAL)」、西元2008年11月19日申請之申請案，其皆一併附上供作參考。或者，利用AKTTM系列的PECVD腔室來沉積摻質層，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。其他諸如高密度電漿CVD工具、旋覆玻璃(SOG)軌道式工具、熱線化學氣相沈積(HWCVD)腔室或原子層沈積(ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本發明。
在方塊206中，如第1B及2圖所示，加熱基板達高於約800℃，促使摻質層311中的摻質驅入或擴散進入基板110的背面而於基板110內形成摻雜區312。第1C圖顯示摻質層311已擴散進入基板110背面後的基板狀態。儘管第1C圖或後續圖式未繪示摻質層311，然加熱步驟後，摻質層311的部分摻質材料仍可能留在基板背面頂部。在一實施例中，基板加熱達約800℃至約1300℃，歷時約1分鐘至120分鐘。摻雜區312可用來構成鈍化背面點狀接觸太陽能電池結構的背面場擴散區。
方塊206所述之驅入製程可由加熱處理模組506施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，加熱處理模組506為快速熱退火(RTA)腔室。在一實施例中，加熱處理模組506沿著處理流動 路徑設置且位於第一沉積處理模組504下游。其他諸如退火腔室、爐管或帶狀爐腔之處理腔室也可用來實施本發明。在一實施例中，如上所述，加熱處理模組506為Vantage Radiance PlusTM RTP腔室，其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司。
在方塊208中，如第1C及2圖所示，進行織構製程處理基板110的正面101而形成織構表面151。在一實施例中，在太陽能電池構成後，基板110的正面101為太陽能電池基板接收太陽光的側邊。舉例來說，在一織構製程中，基板浸漬於標準BOE蝕刻化學劑，接著浸漬鹼性蝕刻化學劑(如氫氧化鉀(KOH)化學劑)，然後浸漬稀釋之HF蝕刻化學劑。在一實施例中，蝕刻基板的蝕刻液包含約2.7體積%的氫氧化鉀(KOH)和約4500ppm、300分子量(MW)的聚乙二醇(PEG)，其溫度保持約79℃-80℃，歷時約30分鐘。在一實施例中，BOE蝕刻液包含體積比6：1的40% NH4F水溶液與49% HF水溶液。在一實施例中，用以蝕刻矽基板的蝕刻液為水性氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、水性氫氧化銨(NH4OH)、四甲基氫氧化銨(TMAH；(CH3)4NOH)或其他類似的鹼性溶液。織構表面151的粗糙度取決於蝕刻形成在織構表面151的任意三角錐形狀、高度、尺寸和深度。在一實施例中，織構的平均深度界定成使用機械輪廓儀、光學輪廓儀或其他光學檢測技術(如共焦顯微鏡、3D-SEM影像)測量基板表面面積或區域得到的峰谷平均 差或平均高度。在一實施例中，織構製程期間形成的織構平均高度為約1微米(μm)至約10μm。在一實施例中，方塊208所述之織構製程可由溼式處理模組502施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500中的加熱處理模組506下游。示例織構製程一例更詳述於美國專利申請案序號12/383,350(代理人文件編號APPM/13323)、西元2009年3月23日申請之申請案，其一併引述如上。
在一實施例中，如方塊210所示，完成方塊208施行的製程後，進行選擇性清潔製程處理基板110。選擇性清潔製程通常用來移除任何不當殘餘物及/或形成鈍化層於基板表面。在一實施例中，清潔製程的施行是以清潔液濕潤基板來移除方塊208殘餘的材料，並在進行後續沉積程序至各基板區域前，清潔基板表面。濕潤可由噴灑、淹沒、浸漬或其他適當技術達成。後蝕刻-清潔液可為SC1清潔液、SC2清潔液、稀釋之HF持續型(HF-last type)清潔液、臭氧化水溶液、稀釋之氫氧化銨(NH4OH)溶液、過氧化氫(H2O2)溶液、去離子(DI)水或其他適合清潔含矽基板且划算的清潔液。在一實施例中，後蝕刻-清潔液為氫氟酸(HF)與臭氧(O3)之混合物。後蝕刻-清潔製程可處理基板約5秒至約600秒，例如約30秒至約240秒，例如約120秒。第1C圖繪示基板110的一實施例，其已清潔且移除表面上所有不當材料。
方塊210所述之選擇性清潔製程可由溼式處理模組 502施行，如前述第5圖所示，其設置於用來進行方塊206之製程的加熱處理模組506下游。示例溼式處理模組502一例更詳述於美國專利申請案序號12/383,350(代理人文件編號APPM/13323)，其一併引述如上。
若尚未形成太陽能電池基板的主動區(如PV接面)，則處理程序200接著將包括方塊212，其中一或多個步驟用來製造基板110的主動區122(第1D圖)。在一實施例中，傳統太陽能電池是進行標準傳統摻雜及驅入步驟而形成。在另一實施例中，異接面型太陽能電池的形成方式為利用傳統手段沉積含本質矽層、然後沉積含摻雜矽層至基板110的正面101。在一實施例中，利用高溫擴散爐型處理步驟(如處理溫度800℃)，摻雜基板110的正面101，其中摻雜氣體成分(如三甲基硼烷(TMB)、POCl3)驅入基板露出的正面101。在一實施例中，利用傳統化學氣相沉積(PECVD)技術，形成無定形矽氫化物(Si：H)至正面101。
在方塊212進行的另一製程實施例中，利用第4圖所示之製程，形成選擇性射極結構至基板表面。第4圖所示之處理程序400對應第3A-3D圖繪示之處理階段，其將進一步說明於後標示為”選擇性射極形成製程”的段落。
方塊212所述之主動區沉積可由第二沉積處理模組508施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，第二沉積處理模組508沿著 處理流動路徑設置且位於用來進行方塊208及/或方塊210之製程的溼式處理模組502下游。在一實施例中，第二沉積處理模組508為AKTTM系列的PECVD腔室，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。其他諸如爐管或帶狀爐腔、雷射退火腔室、熱線化學氣相沈積(HWCVD)腔室、離子佈植/摻雜腔室或原子層沈積(ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本發明。
在方塊214中，如第1E及2圖所示，形成介電層111至基板110的背面102。介電層111形成在基板110上，以大致電性隔離導電層163(後續製程所形成)與基板110的背面102。在一實施例中，介電層111為氧化矽層，其可利用選擇性沉積製程或藉由遮罩或遮蔽正面101而主要形成於含矽基板的背面102。在另一實施例中，介電層111為氧化矽層，其形成於含矽基板的正面101和背面102。含氧化矽之介電層111可利用諸如爐腔退火製程、快速熱氧化製程、大氣壓或低壓化學氣相沉積(CVD)製程、電漿增強CVD製程、物理氣相沈積(PVD)製程之傳統熱氧化製程形成、或利用噴塗、旋塗、滾塗、網印或其他類似沉積製程塗鋪。在一實施例中，介電層111為二氧化矽層，其厚度約50埃(Å)至約3000Å。
在方塊214或下述方塊814進行的另一製程實施例中，選擇性介電層形成製程為二步驟的製程。在第一步驟中，在富含氮氣(N2)的環境中，加熱基板達約800℃，以免基板110表面露出的各部件氧化。接著，歷經充足 的時間後(如達到預定摻質擴散深度)，注入含氧(O2)混合氣體至擴散腔室，以氧化及消耗至少一部分的矽材料摻質層。在一實施例中，第二步驟的施行溫度高於約800℃。
應注意在此描述形成氧化矽型介電層並不限定本發明之範圍，介電層111亦可以其他傳統沉積製程(如PECVD或HWCVD沉積)形成及/或由其他介電材料組成。在一實施例中，介電層111可形成在基板110的正面101。形成背側接觸結構時，將介電層111沉積在正面101是有益的，因其在這些製程的搬運步驟期間不會輕易被刮傷或破壞而可做為穩定的支撐表面。在一實施例中，介電層111包含多層堆疊膜，例如氮化矽(SiN)層和二氧化矽(SiO2)層。
方塊214所述之介電層沉積可由第二沉積處理模組508施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，用來進行方塊214之製程的第二沉積處理模組508沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊208及/或方塊210之製程的溼式處理模組502下游。第二沉積處理模組508可包括物理氣相沈積(PVD)腔室、化學氣相沈積(CVD)腔室、電漿增強化學氣相沈積(PECVD)腔室，但不以此為限。在一實施例中，第三沉積處理模組510為AKTTM系列的PECVD腔室，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。如同前述，應理解其他諸如熱線化學氣相沈積(HWCVD)腔室或原子層沈積(ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本發 明。
在方塊216中，如第1F及2圖所示，利用傳統手段蝕刻形成在基板背面102的介電層111，以形成預定圖案的露出區域125，其可用來構成背側接觸層127(第1G圖)與基板表面116間的連接。典型用來在背面102形成圖案化露出區域125的蝕刻製程包括圖案化及乾蝕刻技術、雷射剝離技術、圖案化及溼蝕刻技術、或其他可用來在沉積介電層111中形成預定圖案的類似製程，但不以此為限。露出區域125一般提供表面來電性連接基板110的背面102。
在方塊216進行的一製程實施例中，利用傳統噴墨印刷、膠印、網印或其他類似製程來形成及界定待形成主動區及/或接觸結構的預定區域，而選擇性沉積蝕刻材料至介電層111上。在一實施例中，蝕刻材料為含氟化銨(NH4F)材料，其調配來蝕刻介電層111。在一實施例中，蝕刻材料含有：200克/升(g/l)的氟化銨(NH4F)、50g/l之2000MW的聚乙二醇(PEG)與50g/l的乙醇、其餘為DI水，體積共1公升。在另一實施例中，1公升的蝕刻材料含有：90毫升的6：1緩衝氧化物蝕刻(BOE)蝕刻液、5克之500MW的聚乙二醇(PEG)與5克的乙醇、其餘為DI水。在一實施例中，BOE蝕刻液包含體積比6：1的40% NH4F水溶液與49% HF水溶液。蝕刻液的添加成分通常選擇能有效”潤濕”介電層111，同時減少可能影響介電層111之形成圖案的分散量。儘管聚環氧乙烷(即聚乙 二醇)基材料和其他相關材料適合做為蝕刻液的界面活性劑，然其在250℃以上亦將分解成揮發性副產物，故在下一步驟加熱基板後，不需後清洗步驟來清潔基板表面。沉積預定圖案之蝕刻材料至背面102後，接著加熱基板達約200℃至約300℃，使蝕刻材料中的化學劑蝕刻基板上的介電層111，進而於基板110上形成露出區域125。咸信讓含氧化矽之介電層111(如厚度1000Å)在約200℃至約300℃下，接觸含氟化銨(NH4F)之蝕刻材料(如上述配方)約2分鐘，可蝕刻介電層111而產生揮發性蝕刻產物，其於處理期間將自基板110的露出區域125蒸發。因此，在預定溫度下處理預定時間(如約2分鐘)後，將移除揮發性蝕刻產物而於露出區域125內留下乾淨的表面，如此可在此區域形成可靠的背側電性觸點。咸信反應是依以下反應式(1)進行：SiO2+4NH4F → SiF4+2H2O+4NH3 (1)
第1F圖繪示進行完第2圖步驟202-216後的圖案化介電層111。採行方塊216之替代方式的原因在於，其藉由蒸發移除蝕刻產物和殘餘蝕刻材料且不需進行任何後清潔製程，即可形成介電層111的露出區域125，並留下乾淨的表面供下述方塊220進行直接金屬化製程。
在又一實施例中，方塊216進行的圖案化製程可以進一步說明於後標示為”替代處理程序(I)”的製程替代。
方塊216所述之圖案化製程可由第一沉積處理模組504施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生 產線500。在一實施例中，利用SoftlineTM工具進行網印製程，選擇性沉積蝕刻材料至介電層上，其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司所屬的Baccini S.p.A.。在一實施例中，第一沉積處理模組504沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊214之製程的第二沉積處理模組508下游。示例第一沉積處理模組504一例更詳述於美國專利申請案序號12/418,912(代理人文件編號APPM/13541)、名稱「下世代網印系統(NEXT GENERATION SCREEN PRINTING SYSTEM)」、西元2009年4月6日申請之申請案、和美國專利公開號2009/0142880、名稱「使用圖案化蝕刻材料的太陽能電池觸點形成製程(SOLAR CELL CONTACT FORMATION PROCESS USING A PATTERNED ETCHANT MATERIAL)」、西元2008年11月19日申請之申請案，二者一併附上供作參考。
在步驟214、216的一實施例中，介電層111為導電層，例如透明導電氧化物(TCO)，例如氧化鋁鋅(AZO(如ZnO：Al材料))，隨之利用如網印之傳統方法塗鋪毯覆(背側)或圖案化(前側)接觸極柵。在一實施例中，AZO和金屬層是以傳統PVD技術沉積。當導電層為耐火金屬或耐火金屬氮化物化合物(如氮化鉭)時，其可抵抗用於製備異接面堆疊結構之晶圓對側的織構和清潔製程。
在一實施例中，如方塊218所示，完成方塊216施行的製程後，進行選擇性清潔製程處理基板110，以移除 任何不當殘餘物及/或形成鈍化表面。在一實施例中，清潔製程的施行是以清潔液濕潤基板來移除方塊216殘餘的材料，並在進行後續沉積程序至各基板區域前，清潔基板表面。方塊218所述之清潔化學劑和清潔處理步驟大致與上述方塊210所進行的製程相同。
方塊218所述之選擇性清潔製程可由溼式處理模組502施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，溼式處理模組502沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊216之製程的第一沉積處理模組504下游。示例溼式處理模組502一例更詳述於美國專利申請案序號12/383,350(代理人文件編號APPM/13323)，其一併引述如上。
在方塊220中，如第1G及2圖所示，接觸層114沉積在基板110的背面102而構成匯流排線，匯流排線電性連接基板110表面的露出區域。在一實施例中，接觸層114的形成厚度為約2000埃(Å)至約50000Å且含有金屬，例如銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、錫(Sn)、鈷(Co)、錸(Rh)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)及/或鋁(Al)、或其他類似金屬。
在一實施例中，接觸層114含有的金屬乃選擇不會對下述之後續正面101織構製程受到化學腐蝕。在一實施例中，接觸層114的露出表面含有耐火金屬或金屬合金，例如鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鎢(WN)及/或氮化鉬(MoN)。在一實 施例中，接觸層114含有二層，其形成方式是先以物理氣相沉積(PVD)製程或蒸鍍製程沉積鋁(Al)層(未繪示)，接著以PVD製程沉積氮化鉭(TaN)覆蓋層(未繪示)。在此構造中，TaN層用來遮蔽可能遭後續織構製程侵害的鋁層。
方塊220所述之接觸層沉積可由第三沉積處理模組510施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，第三沉積處理模組510沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊218之製程的溼式處理模組502下游。在一實施例中，利用ATONTM工具進行PVD製程，形成接觸層114至太陽能電池基板的一或多個表面，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。其他諸如濺射腔室、熱線化學氣相沈積(HWCVD)腔室或原子層沈積(ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本發明。或者，方塊220所述之沉積製程可由第一沉積處理模組504施行，如同上述，其設置於第5圖的太陽能電池生產線500。
在方塊222中，如第1H及2圖所示，沉積導電層163覆蓋基板110上的接觸層114。在一實施例中，導電層163的形成厚度為約2000埃(Å)至約50000Å且含有金屬，例如銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、錫(Sn)、鈷(Co)、錸(Rh)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鉬(Mo)及/或鋁(Al)。在一實施例中，導電層163含有二層，其形成方式是先以物理氣相沉積(PVD)製程或蒸鍍製程沉積鋁(Al) 層161，接著以PVD製程沉積鎳釩(NiV)覆蓋層162。
方塊222所述之導電層沉積可由第三沉積處理模組510施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，第三沉積處理模組510沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊218之製程的溼式處理模組502下游。第三沉積處理模組510可包括物理氣相沈積(PVD)腔室、濺射腔室、化學氣相沈積(CVD)腔室、電漿增強化學氣相沈積(PECVD)腔室，但不以此為限。在一實施例中，第三沉積處理模組510為例如設在ATONTM工具的PVD腔室，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。其他諸如熱線化學氣相沈積(HWCVD)腔室或原子層沈積(ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本發明。
在方塊223中，如第2圖所示，在一實施例中，進行選擇性清潔製程處理基板110，以於完成基板前側處理前，移除基板正面101的任何不當氧化物。在一實施例中，在步驟216期間或之後，進行選擇性清潔製程。在一實施例中，在步驟222之後(第2圖)，進行選擇性清潔製程。在一實施例中，清潔製程的施行是以清潔液濕潤基板，並在進行後續沉積程序前，移除基板表面的不當氧化物。濕潤可由噴灑、淹沒、浸漬或其他適當技術達成。清潔液可為稀釋之HF持續型清潔液、臭氧化水溶液或其他適合清潔含矽基板且划算的清潔液。
方塊223所述之選擇性清潔製程可由濕式處理模組 502施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，溼式處理模組502沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊220或方塊222之製程的第三沉積處理模組510下游。示例溼式處理模組502一例更詳述於美國專利申請案序號12/383,350(代理人文件編號APPM/13323)，其一併引述如上。
進行方塊220或方塊222之製程後，進行方塊224的正面製備製程處理基板正面101(第1I圖)。方塊224進行的製程需沉積TCO層(如氧化鋁鋅或氧化銦錫)至基板正面101的無定形矽(Si)異接面結構上。在一實施例中，如第1I圖所示，正面101的製備方式是先沉積透明導電氧化物(TCO)層118、然後利用網印沉積銀接觸極柵。TCO層118可以傳統沉積製程形成，例如物理氣相沈積(PVD)製程及/或化學氣相沈積(CVD)製程。在一實施例中，抗反射塗層(ARC層)119搭配TCO層118使用。
方塊224所述之沉積製程可由第四沉積處理模組512施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，第四沉積處理模組512沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊223之製程的溼式處理模組502下游。在一實施例中，TCO層和ARC層是利用PVD腔室沉積。在另一實施例中，TCO層先在PVD腔室沉積，接著轉移到第四沉積處理模組510內的CVD腔室。或者，第三沉積處理模組510用來進行方塊224所述之沉積製程。在此情況下，如同前述，可利用ATONTM工具 來形成TCO層和ARC層至太陽能電池基板的一或多個表面，其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司。
在方塊226中，如第1J及2圖所示，在一實施例中，製備正面101後，利用傳統製程(如網印)，形成一或多個導電正面接觸線123於其上，以利用傳統手段形成太陽能電池100的正面接觸結構。在一實施例中，正面接觸線包含銀(Ag)膠材料，其可以網印製程沉積。
在一實施例中，接觸層114和導電層163選擇性經圖案化而電性隔離基板110的一或多個區域。在一實施例中，利用一或多個雷射剝離、圖案化及乾蝕刻、或其他類似技術在接觸層114及/或導電層163中形成通道，以電性隔離基板110的區域。形成於接觸層114和導電層163中的圖案可經配置而電性連接太陽能電池100的預定區域。
方塊226所述之導電正面接觸結構沉積可由第一沉積處理模組504施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，第一沉積處理模組504沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊224之製程的第四沉積處理模組512下游。在一實施例中，利用SoftlineTM工具進行網印製程，形成導電正面接觸線，其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司所屬的Baccini S.p.A.。第一沉積處理模組504一例更詳述於美國專利申請案序號12/418,912(代理人文件編號APPM/13541)和美國專利公開號2009/0142880，二者一 併附上供作參考。
選擇性射極形成製程
第3A-3D圖繪示本發明另一實施例，在形成太陽能電池裝置之主動區的處理程序中，不同階段之太陽能電池基板110的截面。第4圖所示之處理程序400對應第3A-3D圖繪示之階段，用以形成選擇性射極結構至太陽能電池裝置的正面101，例如太陽能電池100。在一實施例中，當方塊212的製程採行處理程序400的步驟時，不需額外進行上述方塊206、223、224、226之製程處理基板110。在一實施例中，所有用以進行處理程序400的處理模組全沿著溼式處理模組502下游的處理流動路徑設置且位於用來進行方塊214之製程的第二沉積處理模組508上游。故在一實施例中，進行方塊202-204、208-210之製程後，在方塊212中施行處理程序400所含的製程。
在方塊402中，如第3A及4圖所示，沉積第一摻質材料310至基板110的正面101。在一實施例中，利用噴墨印刷、膠印、網印或其他類似製程來沉積或印製預定圖案的第一摻質材料310。第一摻質材料310最初可為液體、糊膠或凝膠，用以形成摻雜區。在一些情況下，配置第一摻質材料310後，加熱基板達預定溫度，以確保第一摻質材料310仍留在正面101，並促使摻質材料310固化、密實及/或與正面101產生鍵結。在一實施例中，第一摻質材料310為含有n型摻質的凝膠或糊膠。 用於矽太陽能電池製造的典型n型摻質例如為磷(P)、砷(As)或銻(Sb)之元素。在一實施例中，第一摻質材料310為含磷摻質糊膠，其置於基板110的正面101，且基板加熱達約80℃至約500℃。在一實施例中，第一摻質材料310含有選自由聚磷酸、磷矽酸鹽玻璃前驅物、磷酸(H3PO4)、亞磷酸(H3PO3)、次磷酸(H3PO2)及/或其各種銨鹽組成之群組的材料。在一實施例中，第一摻質材料310為凝膠或糊膠，其含有約6原子%至約30原子%的磷。
方塊402所述之製程可由第二沉積處理模組508施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，第一沉積處理模組504沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊208及/或方塊210之製程的溼式處理模組502下游。在一實施例中，利用SoftlineTM工具進行網印製程，沉積摻質層至基板上，其可取自應用材料公司。
在方塊404中，如第3B及4圖所示，加熱基板達高於約750℃，促使第一摻質材料310中的摻質元素驅入或擴散進入基板110的正面101而於基板110內形成第一摻雜區320。在一實施例中，如上所述，除了方塊404進行的製程外，不需進行方塊206之製程，因摻質層311和第一摻質材料310中的摻質原子可於方塊404進行製程期間同時驅入基板110的表面。第一摻雜區320可做為重摻雜區而良好電性連接太陽能電池裝置300的正面。在一實施例中，期第一摻雜區320的表面電阻為約 10-50Ω/□(Ohms per square)。在方塊404進行的一製程實施例中，在存有氮氣(N2)、氧氣(O2)、氫氣(H2)、空氣或其組合物的情況下，加熱基板達約750℃至約1300℃，歷時約1分鐘至約120分鐘。在一實施例中，在快速熱退火(RTA)腔室且富含氮氣(N2)的環境中，加熱基板達約1000℃，歷時約5分鐘。
在方塊404進行的一製程實施例中，第一摻質材料310間之基板110的正面101區域摻雜預定的摻質原子(如n型摻質)而形成摻雜區313。在一實施例中，將第一摻質材料310驅入基板正面101的部分製程期間，使正面接觸含摻質蒸氣或氣體而形成摻雜區313。在一實施例中，於熱處理時，蒸發部分第一摻質材料310，以產生至少一部分的含摻質蒸氣。在另一實施例中，於熱處理時，使正面101接觸磷酸，以形成n型太陽能電池基板的摻雜區313。在又一實施例中，使基板正面101接觸POCl3或其他預定的含摻質氣體，且在爐管內熱處理基板。儘管未繪示，然應注意含矽酸鹽玻璃材料的摻質層311(如前述)咸信能有效形成可靠的遮罩來防止背面102不當摻雜任何用以形成第一摻雜區320與摻雜區313的含摻質蒸氣或副產物。在一實施例中，期摻雜區313的表面電阻為約80-200Ω/□。
方塊404所述之驅入製程可由加熱處理模組506施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，加熱處理模組506為快速熱退火 (RTA)腔室。其他諸如退火腔室、爐管或帶狀爐腔之處理腔室也可用來實施本發明。或者，可以設置於太陽能電池生產線500的第一沉積處理模組504加熱基板。在一實施例中，如上所述，第一沉積處理模組504設在SoftlineTM工具，其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司所屬的Baccini S.p.A.部門。
在方塊406中，如第3C及4圖所示，形成抗反射層330至正面101。在一實施例中，抗反射層330包含薄鈍化/抗反射層(如氮化矽、氧化矽)。雖然第3C圖繪示抗反射層330為單層，但此構造並不限定本發明之範圍，其僅為舉例說明抗反射層實例而已。
方塊406所述之抗反射層沉積可由第四沉積處理模組512施行，如上述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，抗反射層是利用PVD腔室沉積。或者，第三沉積處理模組510用來進行方塊406所述之沉積製程。在此情況下，如同前述，可利用ATONTM工具來形成抗反射層至太陽能電池基板的一或多個表面，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。
在方塊408中，如第3D及4圖所示，沉積導電層340至抗反射層330上。在一實施例中，導電層340的形成厚度為約2000埃(Å)至約50000Å且含有金屬。在一實施例中，導電層340是由含金屬糊膠構成，例如含銀(Ag)膠，其網印於基板正面101。在一實施例中，預定圖案的導電層340沉積在第一摻雜區320上，如此在施行方 塊410的後續熱處理後，導電層340將形成良好的電性觸點接觸第一摻雜區320。在一實施例中，導電層340為含銀材料，其利用網印製程、噴墨印刷或其他類似製程沉積成預定圖案。
方塊408所述之導電層沉積可由第四沉積處理模組512施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。第四沉積處理模組512可包括物理氣相沈積(PVD)腔室、濺射腔室、化學氣相沈積(CVD)腔室、電漿增強化學氣相沈積(PECVD)腔室，但不以此為限。在一實施例中，導電層是利用例如設在ATONTM工具的PVD腔室沉積，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。其他諸如熱線化學氣相沈積(HWCVD)腔室或原子層沈積(ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本發明。
在方塊410中，基板一般經加熱達高於約400℃及/或低於約800℃，促使導電層340密實及/或擴散進入基板110的正面101而形成預定的歐姆觸點接觸部分第一摻雜區320。在方塊410進行的一製程實施例中，在存有氮氣(N2)、氧氣(O2)、氫氣(H2)、空氣或其組合物的情況下，加熱基板達約400℃至約500℃，歷時約1分鐘至約120分鐘。在一實施例中，在第一沉積處理模組504中加熱基板，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，如上所述，第一沉積處理模組504設在SoftlineTM工具，其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司所屬的Baccini S.p.A.部門。或者，可利用設 置於太陽能電池生產線500的加熱處理模組506來加熱基板。在此情況下，可採用退火腔室、爐管或帶狀爐腔。所述實施例優於其他傳統技術，因形成於導電層340間的電性連接具有低接觸電阻，且不會因”刺穿”形成射極至底下的p型材料而破壞太陽能電池接面。在所述構造中，導電層340利用設置於太陽能電池生產線500的燒爐模組514而燒穿介電層。在一實施例中，燒爐模組514為用來加熱基板達預定溫度的火爐，以形成預定觸點接觸基板表面的圖案化金屬層。示例燒爐模組514一例更詳述於美國臨時專利申請案序號61/157,179(代理人文件編號APPM/14258L)、名稱「具晶圓切割模組的結晶矽太陽能電池生產線(CRYSTALLINE SILICON SOLAR CELL PRODUCTION LINE HAVING A WAFER SAWING MODULE)」、西元2009年3月3日申請之申請案，其一併附上供作參考。
在一實施例中，進行處理程序400之製程後，太陽能電池處理程序400接續施行上述處理步驟214-222。
雖然上述處理程序400是說明形成太陽能電池裝置之主動區的另一方式，例如第1A-1J圖實施例的太陽能電池100，但相仿的處理程序400亦可依上述方式應用到第7A-7I圖實施例(配合步驟802-826說明)。
替代處理程序(I)
第6A及6B圖繪示本發明一替代實施例，在形成預定圖案之露出區域611的處理程序中，不同階段之太陽能 電池基板110的截面，其可用來連接背側接觸結構127(第1G圖)和基板表面616。在一實施例中，下述製程取代前述方塊216施行的圖案化製程。
第6A圖顯示進行圖案化製程前的太陽能電池100狀態，其中介電層111形成在基板110的背面102。在第6B圖中，利用包含摻質原子的沉積蝕刻材料，蝕刻形成在基板背面102的介電層111。在一實施例中，利用傳統噴墨印刷、膠印、網印或其他類似製程，選擇性沉積蝕刻材料至介電層111上。在一實施例中，蝕刻材料包含氟化銨(NH4F)和含摻質材料。在基板110包含n型矽基板的構造中，摻質原子可包括含磷(P)摻質材料。隨後，加熱基板達到某一溫度，使蝕刻材料蝕刻介電層111，並容許蝕刻材料中的摻質原子驅入基板110的露出區域611而形成摻雜區612。在此情況下，蝕刻材料中的摻質原子用來形成重摻雜區612於基板110，如此可在基板表面616(第6B圖)與背側接觸層127(第1G圖)間形成高品質的電性連接。
應理解第6A及6B圖所述之處理程序將可取代下述處理程序800之方塊816施行的圖案化製程。
替代處理程序(II)
第7A-7I圖繪示本發明又一實施例，在形成太陽能電池100的處理程序800中，不同階段之太陽能電池基板110的截面。第8圖所示之處理程序800對應第7A-7I圖繪示之階段，其將說明於後。在太陽能電池形成製程 的一實施例中，上述方塊204中的摻質層311例如以無定形矽層替代。在一實施例中，處理程序800始於進行選擇性清潔製程(方塊802)，其大致類似前述第2圖方塊202進行的製程。應注意第8圖繪示之步驟數量和順序並不限定本發明所述之範圍，在不悖離本發明之基礎範圍內，當可增添、刪除及/或重組一或多個步驟。
在方塊804進行的一製程實施例中，如第7A及8圖所示，施行方塊802之選擇性清潔製程後，形成摻質層711至基板110的背面102。在一態樣中，沉積之摻質層711用來構成重摻雜區(如p+摻雜區)於太陽能電池基板表面，並在進行後續一或多個熱處理步驟處理基板後沉積於太陽能電池基板表面上。在一實施例中，沉積之摻質層711構成重摻雜p+區於p型基板上。在另一態樣中，沉積之摻質層711做為耐化學性層，當前側織構製程(方塊808)處理基板正面101時，用以保護基板110的背側，此將說明於後。在此情況下，當太陽能電池的前側區域形成時，摻質層711還提供基板穩定的支撐表面。
在一實施例中，摻質層711由CVD、PVD或其他適合技術沉積而得的單層組成。在一實施例中，摻質層711包含矽層，例如摻雜之無定形矽(a-Si)層或微晶矽層(μc-Si)，其形成在太陽能電池100的背面102。在一實施例中，矽層為無定形氫化矽(a-Si：H)，其形成溫度低於約400℃。在一實施例中，摻質層711是使用含有二硼烷(B2H6)、矽烷(SiH4)與氫氣(H2)的混合氣體沉積。在一實 施例中，沉積之摻質層711為摻雜之無定形矽(a-Si)層，其厚度小於約200Å且含有p型摻質，例如硼(B)。在一實施例中，摻質層711為摻雜之無定形矽(a-Si)層，其是在處理時使用三甲基硼烷(TMB；B(OCH3)3)與矽烷(SiH4)之莫耳比約少於50%的PECVD腔室中形成。在一實施例中，摻質層711是使用含有三甲基硼烷(TMB)、矽烷(SiH4)與氫氣(H2)的混合氣體沉積。在另一實施例中，摻雜之無定形矽(a-Si)層是在處理時使用三甲基硼烷(TMB；B(OCH3)3)與矽烷(SiH4)之莫耳比約20%的PECVD腔室中形成。
在方塊804進行的另一製程實施例中，沉積之摻質層711包含矽層，例如摻雜之無定形碳化矽(a-SiC)層，其形成在太陽能電池100的背面102。在一實施例中，無定形SiC層是利用PECVD製程、在約200℃之溫度下形成。在一實施例中，摻質層711是使用含有三甲基硼烷(TMB)、甲烷(CH4)、矽烷(SiH4)與氫氣(H2)的混合氣體沉積。在另一實施例中，摻質層711是使用含有二硼烷(B2H6)、甲烷(CH4)、矽烷(SiH4)與氫氣(H2)的混合氣體沉積。
在另一實施例中，如第7A-7I圖所示，摻質層711包含材料摻質層112和覆蓋層113，其形成在基板110的表面102。在一實施例中，材料摻質層112為摻雜之無定形矽(a-Si：H)層或摻雜之無定形碳化矽(a-SiC：H)層，其是以類似上述製程的製程形成。在另一實施例中，材料摻 質層112為上述製程之一形成的矽酸鹽玻璃材料。在一實施例中，材料摻質層112為p型摻雜之無定形氫化矽(a-Si：H)層，其厚度為200Å且沉積於p型基板上。覆蓋層113大致沉積覆蓋材料摻質層112，並有利於減少材料摻質層112中的摻質原子在後續太陽能電池形成處理步驟期間遷移至不當的基板區域，例如正面101。在一實施例中，覆蓋層113為具足夠密度和厚度的介電層，用以減少或避免覆蓋層113下層的摻質原子遷移至太陽能電池100的其他區域。在一實施例中，覆蓋層113包含氧化矽、氮化矽或氮氧化矽材料。在一實施例中，覆蓋層113為厚度大於約1000Å的二氧化矽層。在一實施例中，覆蓋層113為利用PECVD製程沉積的二氧化矽層。覆蓋層113也可由減少及/或防止背面102於後續織構製程(方塊808)期間遭蝕刻的材料組成。咸信採用摻雜之無定形矽膜(如材料摻質層112)優於其他傳統摻雜之氧化矽，因摻質原子從沉積之無定形矽膜擴散到含矽基板的速度遠比從摻雜之氧化物膜快，故在相仿的熱處理步驟期間可達更深的摻雜深度，並且在後續熱處理時不會混合氧化物與基板材料。又，採用含氧化矽材料之覆蓋層113咸信能有效形成可靠的遮罩來防止背面102不當摻雜任何在後續沉積及/或熱處理步驟期間形成的含摻質蒸氣(如磷)。
在一實施例中，覆蓋層113的形成方式是利用RTO製程，氧化部分材料摻質層112而形成厚度約1000Å的氧 化矽層，接著沉積800Å的氮化矽層至所形成的氧化矽層上。在一實施例中，RTO製程的施行溫度高於800℃，所處的環境包含做為氧源的氣體或蒸氣。
方塊804所述之摻質層711沉積可由第二沉積處理模組508施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，第二沉積處理模組508沿著處理流動路徑設置，其由自動化裝置構成且位於用來進行方塊202之製程的溼式處理模組502下游。第二沉積處理模組508可包括物理氣相沈積(PVD)腔室、化學氣相沈積(CVD)腔室、電漿增強化學氣相沈積(PECVD)腔室，但不以此為限。在一實施例中，第二沉積處理模組508為AKTTM系列的PECVD腔室，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。應理解其他諸如熱線化學氣相沈積(HWCVD)腔室或原子層沈積(ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本發明。或者，如同前述，利用設在SoftlineTM工具的處理腔室進行方塊804的沉積製程，其可取自Baccini S.p.A.。
在方塊806中，如第7B及8圖所示，加熱基板達高於約800℃，促使摻質層711中的摻質驅入或擴散進入基板110的表面而於基板110內形成摻雜區115。在一實施例中，基板加熱達約800℃至約1300℃，歷時約1分鐘至約120分鐘。形成的摻雜區115可用來構成經鈍化背面點狀接觸太陽能電池結構的背面場擴散區。第7B圖顯示摻質層711已擴散進入基板110背面的基板狀態。雖 然第7B圖和後續圖式仍顯示摻質層711，但應理解在加熱步驟後，摻質層711的摻質材料只有部分或不會留在基板背面的頂部。
方塊806所述之驅入製程可由加熱處理模組506施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線500。在一實施例中，加熱處理模組506為快速熱退火(RTA)腔室。在一實施例中，加熱處理模組506沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊804之製程的第二沉積處理模組508下游。其他諸如退火腔室、爐管或帶狀爐腔之處理腔室也可用來實施本發明。在一實施例中，加熱處理模組506為Vantage Radiance PlusTM RTP腔室，其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司的部門。
由於方塊808至方塊826所述之處理步驟大致與上述步驟208至步驟226所進行的製程相同，故在此不再個別贅述。然應理解第8圖所示之處理步驟是關於摻質層711(如無定形矽層)形成在結晶矽基板背面的另一實施例，故接續之圖案化製程(如方塊816所示)需移除結晶矽基板背面上至少一部分的無定形矽層，以形成露出區域。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧太陽能電池
101‧‧‧正面
102‧‧‧背面/表面
110‧‧‧基板
111‧‧‧介電層
112‧‧‧材料摻質層
113、162‧‧‧覆蓋層
114‧‧‧接觸層
115‧‧‧摻雜區
116‧‧‧表面
118‧‧‧TCO層
119‧‧‧ARC層
122‧‧‧主動區
123‧‧‧接觸線
125‧‧‧露出區域
127‧‧‧接觸層/結構
151‧‧‧織構表面
161‧‧‧層
163‧‧‧導電層
200‧‧‧程序
202、204、206、208、210、212、214、216、218、220、222、223、224、226‧‧‧方塊/步驟
300‧‧‧太陽能電池裝置
310‧‧‧摻質材料
311‧‧‧摻質層
312、313、320‧‧‧摻雜區
330‧‧‧抗反射層
340‧‧‧導電層
400‧‧‧程序
402、404、406、408、410‧‧‧方塊
500‧‧‧太陽能電池生產線
502、504、506、508、510、512、514‧‧‧模組
611‧‧‧露出區域
612‧‧‧摻雜區
616‧‧‧表面
711‧‧‧摻質層
800‧‧‧程序
802、804、806、808、810、812、814、816、818、820、822、823、824、826‧‧‧方塊/步驟
為讓本發明之上述特徵更明顯易懂，可配合參考實施例說明，其部分乃繪示如附圖式。
第1A-1J圖繪示根據本發明實施例之不同程序階段的太陽能電池截面。
第2圖為根據本發明實施例之金屬化太陽能電池的方法流程圖。
第3A-3D圖繪示在形成太陽能電池裝置之主動區的處理程序中，不同階段的太陽能電池基板截面。
第4圖為根據本發明實施例，形成太陽能電池裝置之主動區的方法流程圖。
第5圖繪示太陽能電池生產線的流程圖，用以進行形成太陽能電池裝置的處理步驟。
第6A及6B圖繪示在形成預定圖案至太陽能電池裝置之背面的另一處理程序中，不同階段的太陽能電池截面。
第7A-7I圖繪示根據本發明實施例之不同程序階段的太陽能電池截面。
第8圖為根據本發明實施例，形成太陽能電池裝置之主動區的方法流程圖。
為清楚說明，各圖中相同的元件符號代表相似的元件。應理解某一實施例的特徵當可併入其他實施例，在此不另外詳述。

Claims (21)

  1. 一種形成太陽能電池裝置的方法，包含下列步驟：在一結晶矽基板的一背面上形成一第一摻質層；織構該結晶矽基板的一正面，其中位於該背面上的該第一摻質層用於在織構該正面之一製程期間，避免實質蝕刻該背面；在該結晶矽基板之該正面的一預定區域上，選擇性形成一第二摻質層；以及加熱該第一摻質層和該第二摻質層，促使該第一摻質層和該第二摻質層擴散進入該結晶矽基板的該背面和該正面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一摻質層包含一摻質原子，且該結晶矽基板包含內含一摻質原子的矽，其中該第一摻質層中的該摻質原子與該結晶矽基板中的該摻質原子具有同樣的導電型態。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該第一摻質層包含一矽酸鹽玻璃材料。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含下列步驟：在該背面上形成該第一摻質層後，在至少一部分的該背面上方形成一介電層； 從該背面移除一部分的該介電層，以形成該結晶矽基板的複數個露出區域；以及沉積一金屬層至該結晶矽基板的該背面上方，其中該金屬層電性連接該結晶矽基板上的該複數個露出區域的至少一露出區域。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該金屬層包含一金屬或一金屬合金，該金屬或該金屬合金選自由銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、錫(Sn)、鈷(Co)、錸(Rh)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鋁(Al)、氮化鈦(TiN)、鈦鎢(TiW)、氮化鉭(TaN)和鎳釩(NiV)組成之一群組。
  6. 一種形成太陽能電池裝置的方法，包含下列步驟：在一結晶矽基板的一背面上形成一第一摻質層；織構該結晶矽基板的一正面，其中位於該背面上的該第一摻質層用於在織構該正面之一製程期間，避免實質蝕刻該背面；加熱該第一摻質層和該結晶矽基板，促使該第一摻質層擴散進入該結晶矽基板的該背面；在該背面上形成該第一摻質層之後，在至少一部分的該背面上方形成一介電層；藉由選擇性沉積一蝕刻材料至該介電層上，該蝕刻材料包含一摻質原子，以從該背面移除一部分的該介電 層，而形成該結晶矽基板的複數個露出區域；以及沉積一金屬層至該結晶矽基板的該背面上方，其中該金屬層電性連接該結晶矽基板上的該複數個露出區域的至少一露出區域。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，更包含加熱該介電層和該蝕刻材料達一溫度，該溫度容許該蝕刻材料蝕刻該介電層並容許該蝕刻材料中的該摻質原子擴散進入該結晶矽基板的該些露出區域。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中織構該結晶矽基板的該正面包含將該結晶矽基板浸漬於一織構蝕刻液，該織構蝕刻液包含一蝕刻劑，且該蝕刻劑選自由氟化銨、氟化氫、氫氧化鉀和氫氟酸組成之一群組。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該織構蝕刻液更包含聚乙二醇、丙三醇和三乙醇胺。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二摻質層包含一材料，該材料選自由磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、聚磷酸、磷矽酸鹽玻璃前驅物、磷酸(H3PO4)、亞磷酸(H3PO3)、次磷酸(H3PO2)和它們的銨鹽組成之一群組。
  11. 一種形成太陽能電池裝置的方法，該方法包含下列 步驟：在一結晶矽基板的一背面上形成一無定形矽層；織構該結晶矽基板的一正面，其中位於該背面上的該無定形矽層用於在織構該正面之一製程期間，避免實質蝕刻該背面；在該結晶矽基板的該正面上形成一摻質層；以及加熱該無定形矽層和該摻質層，促使該無定形矽層中的一摻質原子擴散進入該背面，並使該摻質層中的一摻質原子擴散進入該結晶矽基板的該正面。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該結晶矽基板包含一p型摻質原子，且該矽層包含矽和硼。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該無定形矽層更包含一覆蓋層，該覆蓋層形成於該無定形矽層的一表面上方。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該覆蓋層為一層，該層含有選自由氧化矽、氮化矽和氮氧化矽組成群組的一材料。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包含下列步驟：從該結晶矽基板之該背面移除至少一部分的該無定 形矽層，以形成一露出區域；加熱該無定形矽層和該結晶矽基板，促使該無定形矽層中的該摻質原子擴散進入該結晶矽基板；以及沉積一金屬層至該結晶矽基板的該背面上方，其中該金屬層電性連接該露出區域。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包含在加熱該無定形矽層之後且在沉積該金屬層至該結晶矽基板的該背面上方之前，在該結晶矽基板的該背面上形成一介電層。
  17. 一種形成太陽能電池裝置的方法，該方法包含下列步驟：在一矽基板的一背面上，形成包含一矽層之一摻質層，且該矽層包含一第一型摻質原子；在該矽基板之該背面上的該摻質層上方形成一介電層；加熱該矽基板，促使該第一型摻質原子擴散進入該矽基板；藉由選擇性沉積一蝕刻材料至該介電層上，該蝕刻材料包含一摻質原子，以從該背面移除一部分的該介電層，而形成該矽基板的複數個露出區域；以及沉積一金屬層至該矽基板的該背面上方，其中該金屬層電性連接該矽基板的該些露出區域的至少一露出區 域。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，更包含在該摻質層上方形成該介電層後，織構該矽基板的一正面，其中織構該矽基板的該正面包含將該基板浸漬於一織構蝕刻液，該織構蝕刻液包含一蝕刻劑，且該蝕刻劑選自由氟化銨、氟化氫、氫氧化鉀和氫氟酸組成之一群組。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該矽基板包含一p型基板，且該第一型摻質原子為硼。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該矽層包含一材料，該材料選自由一摻雜之無定形矽層和一摻雜之無定形碳化矽層組成之一群組。
  21. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該摻質層更包含一覆蓋層，該覆蓋層形成於該矽層上方。
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