TWI467791B - 藉由拼合擴散及離子植入法所形成之選擇性射極太陽能電池 - Google Patents

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Description

藉由拼合擴散及離子植入法所形成之選擇性射極太陽能電池
本發明概言之係關於藉由拼合擴散及離子植入法所形成之選擇性射極太陽能電池、及其製造方法。該拼合擴散及離子植入法僅需要單一高溫退火即可形成選擇性射極太陽能電池。
在基礎設計中，太陽能電池包括自光子吸收能量以經由光伏打效應產生電的材料，例如半導體基板。在光之光子穿入基板中時，吸收能量且使先前呈結合態之電子自由。所釋放電子及先前佔用之電洞稱作電荷載流子。
基板通常摻雜有p型及n型雜質以在太陽能電池內部產生電場，稱作p-n接面。為使用遊離電荷載流子產生電，電子及電洞在其被p-n接面處之電場分離之前必須不重組。未重組之電荷載流子隨後可用於為負載提供電力。
產生太陽能電池之常用方法以經摻雜具有p型導電性之基板開始。將n型摻雜劑引入基板之前表面以在p型基底層頂部上形成n型射極層。隨後在射極層前表面及基底層後表面上形成觸點，從而允許進行電連接。藉由前部觸點收集自由電子並藉由後部觸點收集電洞。
由於前部觸點阻斷一些入射日光，故不用觸點材料覆蓋射極層之過多前表面是有利的。相反，傳統方法涉及形成觸點、線或格柵。用於形成該等觸點(例如絲網印刷)之一些低成本溶液可能需要重摻雜射極層以降低前部觸點與下伏射極層之間之接觸電阻。然而，使用重摻雜會增大射極層中及射極層處之電荷載流子重組，此導致總電池效率降低。
為克服此缺點，可使用多種技術以形成在前部觸點下相對重摻雜且在前部觸點之間之暴露區域中相對輕微摻雜的射極層，其稱作選擇性射極。然而，該等技術具有一或多個缺陷，例如在製造過程中需要其他步驟、壽命衰減及不穩定性提高、及與高體積製造過程不相容。
因此，業內需要產生能克服先前技術之上述及其他缺點及缺陷的選擇性射極太陽能電池。
本文揭示藉由拼合離子植入及擴散法形成之具有選擇性射極的矽太陽能電池及其製造方法的各種實施例。本發明之該等實施例克服一或多個與先前技術相關之上述缺點。本發明之實施例為太陽能電池之產生提供若干優點，該等優點為減少其產生所需之時間及成本。
本發明之實例性實施例的太陽能電池包含具有p型基底層之矽基板。太陽能電池具有在p型基底層上形成之n型選擇性射極層。選擇性射極層具有一或多個包含植入摻雜劑之第一摻雜區域及一或多個包含擴散摻雜劑之第二摻雜區域。該一或多個第一摻雜區域比該一或多個第二摻雜區域摻雜更重。太陽能電池在p型基底層與選擇性射極層之介面處亦具有p-n接面。p-n接面及選擇性射極層二者均係在單一退火循環期間形成。
本發明之另一實例性實施例的太陽能電池包含具有硼摻雜p型基底層之單晶矽基板。太陽能電池具有在p型基底層前表面上之磷摻雜選擇性射極層，該選擇性射極層係藉由拼合擴散-離子植入法形成。選擇性射極層具有一或多個藉由離子植入形成之第一摻雜區域及一或多個藉由磷醯氯(POCl3 )擴散形成之第二摻雜區域。由於離子植入步驟之添加性摻雜劑，該一或多個第一摻雜區域比該一或多個第二摻雜區域摻雜更重。太陽能電池在p型基底層前表面與選擇性射極層後表面之介面處亦具有p-n接面，其在矽基板經受單一退火循環時形成。在選擇性射極層前表面上形成抗反射層(例如氮化矽、氧化鋁、氧化鈦、氟化鎂、或硫化鋅或該等材料之組合)。在抗反射層前表面上形成一或多個絲網印刷之銀前部觸點，且在p型基底層後表面上形成一或多個絲網印刷之鋁後部觸點。藉由液相磊晶再生長在p型基底層後表面與一或多個後部觸點之介面處形成鋁摻雜之p+ 矽後表面場層。將一或多個前部觸點與選擇性射極層之更重摻雜之一或多個第一摻雜區域對準以降低接觸電阻。一或多個前部觸點藉助抗反射層與選擇性射極層之第一摻雜區域電子連通，且一或多個後部觸點與鋁摻雜之p+ 矽後表面場層電子連通。
根據本發明之實例性實施例，揭示製造具有藉由拼合離子植入及擴散法所形成之選擇性射極的太陽能電池之方法。藉由提供包含硼摻雜之基底層的基板開始該方法。藉由離子植入向硼摻雜之基底層前表面的一或多個選擇性區域引入磷摻雜劑。隨後，使基板在爐中經受單一高溫退火循環。在單一退火循環期間向爐中引入呈POCl3 形式之另一液體摻雜劑以擴散至基底層前表面中。引入POCl3 以進行擴散會消除選擇性射極太陽能電池中鐵污染誘發的壽命降格及不穩定性。在基底層前表面上形成選擇性射極層以使基底層前表面之一或多個選擇性區域下的選擇性射極層之一或多個選擇性區域比選擇性射極層之其餘部分摻雜更重。退火循環修復植入損害，激活磷摻雜劑，並驅使磷摻雜劑達至基板中之期望接面深度。
該方法亦包含在選擇性射極層前表面上沈積非晶形氮化矽層，藉此形成抗反射塗層。將一或多個銀前部觸點以與選擇性射極層之更重摻雜之一或多個選擇性區域對準絲網印刷於非晶形氮化矽抗反射層前表面上。亦將一或多個銀前部連接(例如可焊接墊或匯流排條)絲網印刷於非晶形氮化矽層上。將一或多個銀-鋁後部連接(例如可焊接墊或匯流排條)及一或多個鋁後部觸點絲網印刷於基底層後表面上。在帶式爐中共燒製前部及後部觸點及連接以藉由燒穿抗反射層產生前部及後部觸點及連接。一或多個前部觸點藉助非晶形氮化矽抗反射層與選擇性射極層之一或多個選擇性區域電子連通。在前部及後部觸點之共燒製期間，藉由液相磊晶再生長在基底層後表面與一或多個後部觸點之介面處形成鋁摻雜之p+ 矽後表面場層。一或多個後部觸點與後表面場層電子連通。
根據本發明之另一實施例，揭示製造具有藉由拼合離子植入及擴散法形成之選擇性射極的太陽能電池之方法。藉由提供包含p型矽之矽基板開始該方法。對基板進行退火，其包含在爐中將基板加熱至相對較高溫度以使n型摻雜劑擴散至基板前表面中、形成中間均勻射極層、並在該中間均勻射極層前表面上形成玻璃層。在退火期間將n型摻雜劑引入爐中用以擴散。隨後自爐中移除基板。自中間均勻射極層之前表面移除玻璃層。藉由離子植入向中間均勻射極層前表面的一或多個選擇性區域引入另一n型摻雜劑。對基板進行退火，其包含在爐中將基板加熱至相對較低溫度以修復植入損害、激活另一n型植入摻雜劑、驅使該另一n型植入摻雜劑達期望接面深度並將中間均勻射極層轉換成選擇性射極層。中間均勻層之一或多個選擇性區域界定比選擇性射極層之其餘部分更重地摻雜的選擇性射極層之一或多個選擇性區域。
根據本發明之另一實例性實施例，揭示製造具有藉由拼合離子植入及擴散法形成之選擇性射極的太陽能電池之方法。藉由提供包含基底層之基板開始該方法。藉由離子植入向基底層前表面之一或多個選擇性區域引入摻雜劑。對基板進行退火，其包含在爐中將基板加熱至一定溫度以使另一摻雜劑擴散至基底層前表面並在基底層前表面上形成選擇性射極層。在退火期間將另一摻雜劑引入爐中。基底層前表面之一或多個選擇性區域界定比選擇性射極層之其餘部分更重地摻雜的選擇性射極層之一或多個選擇性區域。
本發明之另一實例性實施例係關於具有藉由拼合離子植入及擴散法形成之選擇性射極的太陽能電池，其係利用上文指定方法形成。
提供以上概述僅出於概述本發明之一些實例性實施例之目的，以提供對本發明之一些態樣的基本瞭解。因此，應瞭解，上述實例性實施例不應視為以比由說明書及隨附申請專利範圍所定義更具限制性之任何方式縮小本發明之範疇或精神。應瞭解，本發明之範疇涵蓋許多潛在實施例，除本文概述之彼等外，其中之一些將在下文中進一步加以闡述。
在以如此概括地闡述本發明實施例的情況下，現將參照附圖，該等附圖不必按比例繪製。
現在下文將參照其中顯示本發明之一些、但並非全部實施例的附圖來更全面地闡述本發明之一些實施例。彼等熟習此項技術者應瞭解，本發明可以許多不同形式實施且不應視為限制本文所述實施例；相反，提供該等實施例以使本揭示內容滿足適用合法要求。在所有圖式中，相同參考編號指代相同元件。
選擇性射極結構有助於縮小實驗室中製備之高效率、昂貴矽太陽能電池與工業中製造之低成本、但較低效率電池之間的差距。大多數工業矽太陽能電池採用需要重摻雜射極層之低成本絲網印刷金屬觸點，以便將接觸電阻降低至可接受位準，例如小於5 mΩ-cm2 。然而，具有重摻雜均勻射極之矽太陽能電池具有射極中及射極表面處之電荷載流子重組提高的缺點，此導致太陽能電池功率損失。可藉由採用選擇性射極減少重組，該等選擇性射極之特徵在於在觸點下重摻雜且在觸點之間輕摻雜。當場區域中之薄片電阻升高至(例如)100 Ω/sq時，降低前表面重組速率(FRSV)(例如，自500,000 cm/s降低至100,000 cm/s或甚至10,000 cm/s或更低)可產生更高太陽能電池效率。形成選擇性射極之當前方法均具有各種缺陷。然而，本發明藉由提供僅以一個高溫步驟產生選擇性射極之簡化方法提供優於此項技術之當前狀態的改良。
一種形成選擇性射極之方法涉及兩個單獨擴散步驟，例如藉由磷醯氯(POCl3 )擴散。然而，此方法在製造過程中需要其他步驟。舉例而言，兩個單獨擴散步驟可需要兩個單獨高溫加熱步驟。另外，此方法可能在保護性氮化矽層之沈積擴散與利用介電蝕刻膏圖案化、雷射移除蝕刻及/或昂貴的微影蝕刻處理之間需要另一步驟。該等其他步驟會增大生產太陽能電池之時間及成本。
形成選擇性射極之替代方法係藉由離子植入。使用離子植入會有利地消除對磷矽酸鹽玻璃移除及邊緣分離步驟之需要，在藉由POCl3 擴散形成選擇性射極時需要該等步驟。然而，在鐵污染由於增大之電荷載流子重組而產生性能不穩定及功率損失時，在退火過程期間存在離子植入之潛在缺陷。污染鐵可存於基板中或其可自製程環境進入基板。在曝光下，已知鐵-硼對分裂成間隙鐵，其相對於鐵-硼之淺陷阱能階(~0.25 eV)具有中間隙陷阱能階(~0.4 eV)。鐵-硼對之此解離會產生光誘發之不穩定性，其可存於離子植入射極之太陽能電池中。
本發明者已認識到，藉由擴散形成之選擇性射極並不顯示鐵污染之跡象，此乃因POCl3 擴散起到鐵之強效吸附劑(gettering agent)的作用。POCl3 擴散在射極中產生錯配位錯，以提供用於鐵吸附之槽。另外，POCl3 擴散導致矽間隙之注入，此驅使鐵自取代位點進入間隙位點中，在其中其可快速擴散至射極中之吸附槽。在離子植入射極之太陽能電池中，未形成磷矽酸鹽玻璃及具有較少錯配位錯，此乃因通常在氧及氮環境而非POCl3 中進行植入後退火。因此，鐵保存於基板之本體中，其中其可降低本體壽命，此產生較低太陽能電池效率。
本發明者已發現形成選擇性射極之新方法，其可避免以上方法之一些缺陷。即，使用離子植入及擴散之拼合法產生選擇性射極。具體而言，可藉由離子植入摻雜基板基底層之前表面的選擇性區域。隨後，在單一高溫退火循環期間，藉由擴散向基底層表面引入另一摻雜劑以補充選擇性區域中之植入摻雜劑並輕微摻雜選擇性區域之間之場區域。所得太陽能電池因擴散階段而呈現降低之鐵污染及鐵誘發之不穩定性。
此外，該方法僅需要單一高溫退火循環，例如800至1000攝氏度，此乃因退火不僅激活並驅使植入離子進入基板中，而且亦可在同一加熱循環期間進行另一摻雜劑之擴散。因此，可在單一高溫退火循環中使用流線型及僅工業級方法產生具有選擇性射極之高體積、模組已備妥(module-ready)太陽能電池，以使選擇性區域在表面及下面足夠深之接面處具有足夠高之摻雜劑濃度以獲得0.800或超過0.800之填充因子及約19%之電池效率。對於低成本、但高品質絲網印刷觸點而言，該等值甚至為可能的。
圖1繪示本發明之太陽能電池5的一個實施例。太陽能電池5可由半導體基板形成。基板可包括矽(Si)、鍺(Ge)或矽-鍺(SiGe)或其他半導電材料，或其可為該等材料之組合。在單晶基板情形下，半導體基板可自熔體使用浮區(Float Zone)(FZ)或Czochralski(Cz)技術生長。隨後可將所得單晶晶塊鋸成晶圓，其可經拋光以形成基板。對於包括矽、鍺或矽-鍺之基板而言，晶圓表面之晶體定向可為(例如)(100)或(110)。或者，基板可為多晶體，其可比單晶基板便宜。然而，多晶基板具有電荷載流子在晶粒邊界處重組的缺點，且需要鈍化以避免效率損失。
基板之前表面及後表面可界定在各向異性蝕刻過程中藉由用氫氧化鉀(KOH)及異丙醇(IPA)之溶液對其進行處理所產生的金字塔結構。該等結構之存在藉由減少因自前表面反射損失之光的量而增大進入太陽能電池5之光的量。在後部觸點形成期間，可破壞後表面上之金字塔結構。
根據圖1之實施例，基板可摻雜有第一導電類型之雜質(例如p型雜質)以產生p型基底層10。若基板包括矽(Si)、鍺(Ge)或矽-鍺(Si-Ge)，則p型基底層10可摻雜有硼(B)、鎵(Ga)、銦(In)、鋁(Al)、或可能另一III族元素以產生p型導電性。或者，基板可摻雜有磷(P)、銻(Sb)、砷(As)或另一V族元素以誘發n型導電性，藉此形成n型基底層。可(例如)使用拼合擴散及離子植入法在p型基底層10之前表面上形成由重摻雜區域15及輕摻雜區域20構成之選擇性射極層。重摻雜選擇性區域15及輕摻雜場區域20可摻雜有與第一導電類型相反之第二導電類型的雜質(例如n型雜質)。可在p型基底層10與摻雜區域15、20之間之介面處形成p-n接面25。由於其相反導電性，p型基底層10與摻雜區域15、20跨p-n接面25產生電場，其分離自光子吸收產生之自由電子及電洞並迫使其在相反方向上移動至各自前部及後部觸點30、35。
可在選擇性射極層之摻雜區域15、20前表面上形成抗反射層40以減少入射光反射並因此減少太陽能損失。抗反射層40之折射率小於下伏基板之折射率，此往往使得入射至太陽能電池5之光折射進入抗反射層40中並到達基板，在基板中將光轉化為自由電荷載流子。舉例而言，在利用具有632.8 nm波長之入射雷射量測時，抗反射層40可具有1.9至2.4範圍內之折射率。抗反射層40可包括氮化矽(SiNX )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鈦(TiO2 )、氟化鎂(Mg2 F)、氧化鋅(ZnO)、或硫化鋅(ZnS2 )或該等材料之組合。在一些實施例中，抗反射層40包含非晶形氮化物，例如非晶形氮化矽(a-SiNX )。抗反射層40之厚度可為10奈米至100奈米。
前部及後部觸點30、35及前部及後部連接可由諸如銀(Ag)、鋁(Al)、或銀與鋁之組合等導電材料形成。通常，對於矽及其他基板而言，可使用銀接觸n型摻雜之基板表面，例如選擇性射極層之摻雜區域15、20，且可使用鋁、銀、或銀與鋁添加劑接觸p型摻雜之基板表面，例如p型基底層。金屬與半導體直接接觸可增大電子及電洞之重組速率，此可顯著降低太陽能電池效率。為降低此效應並限制覆蓋基板表面之金屬的比例，前部及後部觸點30、35及連接可組態為點或線接觸(有時稱作「局部接觸」)。點或線接觸之間隔及佈置可如2009年1月29日公佈之美國公開案第2009/0025786號中所述確定，該公開案如同完全陳述於本文中一般併入本文中。
可藉由在抗反射層40前表面上絲網印刷銀及在p型基底層10後表面上絲網印刷鋁、銀、或銀與鋁添加劑形成前部及後部觸點30、35及連接。前部及後部連接可包含可焊接墊或匯流排條以有利於太陽能電池5之前及後表面電連接。根據實例性實施例，前部連接之圖案可與後部連接之圖案對準。
另外，對於前部觸點30及前部連接而言，可選擇銀，此乃因其具有高導電性以限制可降低太陽能電池效率之遮蔽效應。出於此目的可獲得各種市售銀膏，例如Heraeus SOL953。然而，銀不透明，故出於此額外原因可能期望將前部觸點30及前部連接之尺寸限制至有限區域之點或線接觸。為減少前部觸點30與下伏選擇性射極層之間之接觸電阻，使前部觸點30與選擇性射極層之重摻雜區域15對準。在某些實施例中，前部觸點30之寬度可小於重摻雜區域15之寬度以確保前部觸點30完全在重摻雜區域15內。該等選擇性區域中之重摻雜亦可增大p-n接面25向下之深度，其可藉由用於形成前部觸點30之金屬膏的組份阻止分流或燒穿p-n接面25。根據某些實施例，可在形成前部觸點30及前部連接55之前將抗反射層40佈置於選擇性射極層之摻雜區域15、20的前表面上。在此情形下，前部觸點30及前部連接可以物理方式穿透抗反射層40以與選擇性射極層之下伏區域接觸。前部觸點30及前部連接除金屬外亦可含有玻璃料以有利於其燒穿抗反射層40，從而與選擇性射極層接觸。
可使用絲網印刷膏在p型基底層10之後表面上形成後部觸點35及後部連接。用於形成後部觸點35之膏可包含鋁膏，例如Monocrystal Analog 12D或諸如此類。另外，用於形成後部連接之膏可包含鋁-銀膏，例如Monocrystal PPAS-7-1或諸如此類。根據實例性實施例，可在施加後部觸點35之前將後部連接施加至p型基底層10之後表面。可印刷後部觸點35以重疊後部連接之邊緣，同時使一部分連接暴露。在一些實施例中，後部觸點35及後部連接可幾乎覆蓋p型基底層10之整個後表面。或者，後部觸點35及後部連接僅可覆蓋p型基底層10之一部分後表面。
由於後部觸點35之燒製，可藉由液相磊晶再生長在p型基底層10之後表面與後部觸點35的介面處形成鋁摻雜之p+ 矽後表面場層45。在該等實施例中，可使後部觸點35與鋁摻雜之p+ 矽後表面場層45之後表面電接觸。後部觸點35可包括鋁-矽共晶組合物。後部觸點35亦可作為反射背層用於太陽能電池5。具有反射背層可提供反射表面以使到達背面之入射光返回至基板，其中其可產生自由電荷載流子。後部觸點35之厚度可為10微米至40微米厚且提供充足反射率。
圖2a、2b及2c繪示製造具有選擇性射極之另一實例太陽能電池的實例方法之流程圖，該選擇性射極係藉由根據本發明實例性實施例之拼合離子植入及擴散法形成。因此，圖2a、2b及2c揭示根據本發明之其製造方法。
參照圖2a、2b及2c，在作業200處提供基板。基板可如上文關於圖1所述。通常，基板可自具有指定量之p型或n型導電性的供應商訂貨。根據各種實施例，基板可摻雜有p型摻雜劑以形成p型基底層10。摻雜劑濃度可在1015 至1017 個原子/立方公分(原子/cm3 )範圍內。基板之厚度可在50 μm至500 μm範圍內，但可藉由利用厚度為50 μm至小於200 μm之基板相對於當前標準基板節省半導體材料。基板之電阻率可在1 Ohm-cm至100 Ohm-cm範圍內，其中使用1 Ohm-cm至3 Ohm-cm獲得優良結果。可使用單晶或多晶、或可能線帶、薄膜或其他類型之基板。
在作業200處，可清潔基板以將其準備用於處理。可藉由將基板浸沒於具有(例如)約1%至10%濃度之氫氧化鉀(KOH)浴中以蝕刻掉基板表面上之切割損害來完成清潔。根據一些實例性實施例，可於約60至90攝氏度之溫度下實施蝕刻。
在作業205處，可紋理化基板。舉例而言，可藉由將基板浸沒於氫氧化鉀及異丙醇(KOH-IPA)浴中將其各向異性蝕刻來使該基板紋理化。根據一些實例性實施例，氫氧化鉀濃度可為約1%至10%濃度，且異丙醇可為約2%至20%濃度。KOH-IPA浴之溫度可為約65至90攝氏度。KOH-IPA蝕刻基板表面以形成具有以晶體定向之面的金字塔結構。所得金字塔結構有助於降低前表面處之反射率並捕獲基板內之光，其中該光可出於方便吸收至電能。
在作業210處，可將摻雜劑(例如摻雜劑原子或離子)引入選擇性區域15中之基底層10的前表面。根據各種實施例，可藉由離子植入引入摻雜劑。摻雜劑可具有與基底層10相反之導電類型。因此，若基底層10具有p型導電性，則作業210中所引入之摻雜劑可具有n型導電性。相反，若基底層10具有n型導電性，則摻雜劑可具有p型導電性。在某些實施例中，n型摻雜劑可為磷離子，例如P31+ 。可藉助遮罩(例如石墨遮罩)藉由實施離子植入達成選擇性區域15之圖案化。石墨遮罩可具有50微米至500微米寬且長度等於或大於基板之寬度(例如156毫米)之開口。在作業210之植入期間，可藉由重力將基板之一個邊緣(稱作參考邊緣)與遮罩之邊緣對準。另外，可使用(例如)雷射工具在參考邊緣上產生基準，在涉及對準之下游製程步驟中可參照該等基準。根據一些實施例，可以0.7×1015 cm-2 至1.0×1016 cm-2 之劑量實施摻雜劑離子之植入。可在5至30千電子伏特(keV)範圍內實施束加速。
在作業215處，可使植入基板經受加熱步驟以形成p-n接面25及選擇性射極。根據一些實施例，可將基板引入退火用爐中，例如自動石英管爐。石英管之內部直徑可為約290毫米以適應156毫米假正方形基板。可使用退火作業215一次性完成若干目標。首先，退火作業215可激活植入摻雜劑離子，即退火作業之熱能在矽晶格中產生空位用以填充摻雜劑離子。第二，退火可驅使摻雜劑離子更深(例如至期望接面深度)地進入基板中以形成p-n接面25。第三，退火作業215可修復由離子植入造成之對基板之晶格的損害。第四，退火作業215可用於輕摻雜選擇性區域15之間之場區域20。
根據實例性實施例，可藉由於700至900攝氏度範圍內之溫度下將1至400個基板裝載至爐中開始退火作業215。在一些實施例中，可將大量基板同時裝載至爐中，例如可在單一爐循環期間裝載最多400個基板。在將基板裝載至爐中時，溫度可在10分鐘至30分鐘之時段內斜升至800至900攝氏度範圍內之溫度。隨後，可將此溫度維持30分鐘至100分鐘。其後，溫度可在3分鐘至30分鐘之時段內斜降至700至900攝氏度範圍內之溫度。隨後可自爐移除基板。
在維持溫度之一部分時間期間，可向爐中引入其他摻雜劑原子以擴散至p型基底層10之前表面中。另一摻雜劑可包含與在離子植入步驟期間植入者相同類型之原子、或另一情況為具有相同導電性之另一類型之摻雜劑原子。在某些實施例中，其他摻雜劑原子亦可擴散至p型基底層10(若其暴露)之後表面中。舉例而言，可使氮載體氣體穿過含有液體摻雜劑之鼓泡器。液體摻雜劑可包含磷醯氯(POCl3 )。就此而言，氮載體氣體收集欲運送至爐中之POCl3 分子。在爐中，POCl3 之磷摻雜劑原子可擴散至p型基底層10之前及後表面中。根據一些實施例，摻雜劑原子可擴散至p型基底層10之後表面中及p型基底層10前表面之兩個場區域20及選擇性區域15中。擴散可將選擇性區域15之間之場區域20輕摻雜達70至120歐姆/平方之薄片電阻。另外，擴散可補充選擇性區域15以使選擇性區域15比選擇性區域15之間之場區域20更重地摻雜，由此在p型基底層10之前表面上形成選擇性射極層。或者，例如，若使用上層遮罩或遮罩層覆蓋選擇性區域15，則可僅在場區域20處進行擴散。在該等實施例中，若以較高劑量實施作業210中之選擇性區域15的離子植入步驟，則選擇性區域15仍可比場區域20更重地摻雜。因此，可在單一高溫退火步驟中形成藉由拼合擴散-離子植入法形成的選擇性射極層。
根據各種實施例，選擇性射極層之選擇性區域15中的薄片電阻可在30至50歐姆/平方範圍內。另外，選擇性射極層之場區域20中之薄片電阻可在80至120歐姆/平方範圍內，較佳為100歐姆/平方。在將大量基板引入單一爐循環時，射極場區域20中之該高薄片電阻達成高程度均勻性頗具挑戰性。可藉由擴散時間、載體氣體流速、驅入時間(即在峰溫度下無載體氣體流入爐中之時間)及製程溫度控制場區域20、及甚至選擇性區域15中的薄片電阻及摻雜分佈。可改變該等製程參數以改良薄片電阻均勻性並升高或降低相應區域中之薄片電阻。
在各種實施例中，由於擴散製程，亦可在選擇性射極層之摻雜區域15、20的前表面上形成玻璃層，例如磷矽酸鹽玻璃層。根據一些實施例，可能需要在以下作業220中形成抗反射層40之前移除玻璃層。移除玻璃層之實例方法包含將基板浸沒於具有約1%至20%之濃度的稀釋氫氟酸浴中，其中10%產生優良結果。
在作業220處，可在選擇性射極層之摻雜區域15、20的前表面上形成抗反射層40。抗反射層40之折射率可比下伏基板高，由此使得更多光進入抗反射層40及基板內部並減少自太陽能電池5之前側的光反射。抗反射層40可包括氮化矽(SiNX )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鈦(TiO2 )、氟化鎂(Mg2 F)、或硫化鋅(ZnS2 )或該等材料之組合。在某些實施例中，抗反射層40可包含非晶形氮化物，例如非晶形氮化矽(a-SiNX )。可藉由電漿增強化學蒸氣沈積(PECVD)形成抗反射層40。PECVD方法之替代方案可包括低壓化學蒸氣沈積(LPCVD)、濺鍍及諸如此類。PECVD方法可包括將基板加熱至300至500攝氏度範圍內之溫度。另外，PECVD方法可包括使用矽烷及氨反應物氣體。抗反射層40可具有70奈米至90奈米之厚度及約2.00之折射率。可藉由諸如沈積時間、電漿功率、反應物氣體之流速及沈積壓力等參數確定抗反射層40之厚度及折射率。
在作業225處，可將太陽能電池5之前部觸點30及前部連接的材料施加至抗反射層40之前表面。根據各種實施例，可使用半自動絲網印刷機以光學對準絲網印刷前部觸點30及前部連接。可使用銀膏(例如Heraeus SOL953或諸如此類)施加前部觸點30及前部連接。在一些實施例紅，銀膏可為多孔銀膏以有助於在觸點之燒製期間穿透抗反射層40。尤其可優化銀膏以低磷摻雜形成射極之觸點。可由絲網之觸點圖案界定前部觸點30及前部連接之組態及間隔。在某些實施例中，前部觸點30可為50微米至150微米寬並間隔開1.5毫米至2.5毫米。隨後可用帶式爐乾燥用於前部觸點30及前部連接之膏。或者，可如下文作業230中所述利用後部觸點35及後部連接同時乾燥前部觸點30及前部連接。
在各種實例性實施例中，可特別針對藉由上述方法所形成之選擇性射極層設計絲網之圖案(例如格柵圖案、線圖案或諸如此類)。舉例而言，前部觸點30之圖案可經設計以使其在選擇性射極層之選擇性區域15內對準並印刷。在某些實施例中，前部觸點30之寬度可小於選擇性區域15之寬度以確保前部觸點30完全在選擇性區域15內。該等選擇性區域15中之重摻雜亦可增大p-n接面25向下之深度，其可藉由用於形成前部觸點30之金屬膏的組份阻止分流或燒穿p-n接面25。根據實例性實施例，可藉助彼等熟習此項技術者已知之各種技術完成前部觸點30與選擇性射極層之選擇性區域15的對準，包括使用作業210中之上述參考邊緣或太陽能電池5上所形成以指示相對於欲實施對準者之位置的另一基準標記進行光學對準、相對兩個支柱之對接邊緣對準、相機至基板之中心或邊緣之對準或諸如此類。
在作業230處，可將後部觸點35及後部連接之材料施加至p型基底層10之後表面。在某些實施例中，可將後部觸點35及後部連接絲網印刷於p型基底層10之後表面上。可使用鋁膏(例如Monocrystal Analog 12D或諸如此類)施加後部觸點35。另外，可使用鋁-銀膏(例如Monocrystal PPAS-7-1或諸如此類)施加後部連接。根據實例性實施例，可在施加後部觸點35之前將後部連接(例如可焊接墊及匯流排條)施加至p型基底層10之後表面。可印刷後部觸點35以重疊後部連接之邊緣，同時使一部分連接暴露。在實例性實施例中，可在p型基底層10之幾乎整個後表面上絲網印刷後部觸點35及後部連接。在該等實施例中，在接近晶圓邊緣約1 mm寬之窄邊界內可不印刷後部觸點35之鋁膏。或者，可僅在p型基底層10後表面之一部分內印刷後部觸點35及後部連接。可視情況將太陽能電池5置於帶式爐上、於150至350攝氏度溫度下及空氣環境中達30至300秒以乾燥印刷膏。
於作業235處，可在帶式爐(例如直線型帶式爐或諸如此類)中加熱或共燒製施加有觸點30、35及連接之基板。在共燒製該結構之製程中，前部觸點30及前部連接可燒穿抗反射層40以與選擇性射極層之摻雜區域15、20形成物理連接。在各種實施例中，前部觸點30可僅與選擇性射極層之選擇性區域15物理連接。為有利於燒穿抗反射層40，前部觸點30及前部連接可含有諸如玻璃料或諸如此類等玻料。用於形成前部觸點30及前部連接之膏中的玻璃料可在接近500攝氏度之溫度下熔融並溶解下伏抗反射層40。燒製溫度可經選擇以使接觸膏前面之金屬顆粒(例如銀)與選擇性射極層形成歐姆接觸，而不會在射極深度下之遷移。
在作業235處之共燒製期間，後部觸點35及後部連接之材料可與p型基底層10之後表面形成物理接觸。在某些實施例中，可在高於577攝氏度之鋁-矽共晶溫度下進行後部觸點35及後部連接之燒製。在共燒製後冷卻基板時，可藉由液相磊晶再生長在p型基底層10之後表面上形成鋁摻雜之p+ 矽後表面場層45。在該等實施例中，後部觸點35可與後表面場層45電連通。溫度曲線之特徵可在於具有在20攝氏度/秒至150攝氏度/秒範圍內之高加熱速率，其促進在p型基底層10與後表面場層45之紋理化後表面之間形成均勻p-p+ 介面。另外，亦可在冷卻期間在後表面場層45之後表面上形成鋁後部觸點35。
前部及後部連接亦可與相應前部及後部觸點30、35燒結或結合以使其整體連接並與太陽能電池5之相應前側及背側形成良好電連接。連接可經由焊接線鄰接至太陽能模組中之毗鄰太陽能電池並最終鄰接至負載以在太陽能電池暴露於時為其提供電力。
在作業240處，實施接面分離步驟。根據一些實施例，可使用雷射實施邊緣分離。雷射可為1064 nm紅外雷射。在各種實施例中，接面分離步驟可形成約100 μm寬且約30 μm深之溝槽50。溝槽可定位於離太陽能電池5之橫向邊緣約100 μm至200 μm。
下文說明製造具有選擇性射極之太陽能電池的另一實例方法，該選擇性射極係藉由根據本發明實施例之拼合離子植入及擴散法形成。
該實例方法之第一作業與上文關於圖2a所述之作業200及205相同。在該實例方法中，可將基板引入爐(例如自動石英管爐)中以使摻雜劑擴散至基底層10之前表面中。舉例而言，可使氮載體氣體穿過含有液體摻雜劑之鼓泡器。液體摻雜劑可包含磷醯氯(POCl3 )。就此而言，氮載體氣體可收集欲運送至爐中之POCl3 分子。在爐中，可使來自POCl3 之磷摻雜劑原子擴散至p型基底層10之前表面中。根據一些實施例，可使摻雜劑原子擴散至整個前表面(即場區域20及選擇性區域15二者)中。或者，例如，若使用上層遮罩或遮罩層覆蓋選擇性區域15，則可僅在場區域20處進行擴散。所引入摻雜劑之量可足以將場區域摻雜達70至120歐姆/平方之薄片電阻。摻雜劑之層可具有與基底層10相反之導電類型。因此，若基底層10具有p型導電性，則作業210中所引入之摻雜劑之層可具有n型導電性。相反，若基底層10具有n型導電性，則摻雜劑原子可具有p型導電性。在某些實施例中，n型摻雜劑可為磷離子，例如P31+ 。
根據該實例方法，可使基板經受加熱步驟以形成p-n接面25及中間均勻射極層。根據實例性實施例，可藉由於700至900攝氏度範圍內之溫度下將基板裝載至爐中開始加熱步驟。在一些實施例中，可將大量基板同時裝載至爐中，例如可在單一爐循環期間裝載最多400個基板。在將基板裝或至爐中時，溫度可在10分鐘至30分鐘之時段內斜升至800至900攝氏度範圍內之值。隨後，可將此溫度維持30分鐘至100分鐘。其後，溫度可在3分鐘至30分鐘之時段內斜降至700至900攝氏度。隨後可自爐移除基板。因此，可在單一高溫退火步驟中形成藉由拼合擴散-離子植入法形成的選擇性射極層。
該實例方法進一步包含自基板移除新形成之玻璃。在擴散步驟期間，可在中間均勻射極層之整個前表面及p型基底層10之後表面上形成玻璃(例如磷矽酸鹽玻璃)。因此，需要在後續步驟之前移除玻璃層。移除玻璃層之實例方法包含將基板浸沒於具有約1%至20%之濃度的稀釋氫氟酸浴中，其中10%產生優良結果。
在該實例方法中，可將其他摻雜劑原子引入選擇性區域15中之中間均勻射極層的前表面。根據各種實施例，可藉由離子植入引入摻雜劑原子。可藉助遮罩(例如石墨遮罩)藉由實施離子植入達成選擇性區域15之圖案化。石墨遮罩可具有300微米至500微米寬且長度等於或大於基板之寬度(例如156毫米或更大)之開口。在植入期間，可藉由重力將基板之一個邊緣與遮罩之邊緣對準。可用(例如)金剛石筆標記此參考邊緣，其欲在稍後步驟中形成前部觸點時參考以達成邊緣對準。根據一些實施例，可以1.0×1015 cm-2 至1.0×1016 cm-2 之劑量實施摻雜劑離子之植入。可在10千電子伏特至30千電子伏特範圍內實施束加速。藉由在擴散過程後實施離子植入，可使植入劑量之摻雜劑靠近表面，此乃因植入離子不經受高溫退火。
根據該實例方法，可使基板經受短暫的相對低溫退火。根據各種實施例，低溫退火之持續時間可為1分鐘至20分鐘、較佳5分鐘。在此期間，溫度可在400至600攝氏度範圍內。由於選擇性區域15比場區域20更重地摻雜之事實，低溫退火可將中間均勻射極層轉換為選擇性射極層。
該實例方法之剩餘作業與上文關於圖2b及2c所述之作業220至240相同。
根據各種實施例且如上文所述，可利用藉由包括離子植入及擴散二者之拼合法形成的選擇性射極層來形成太陽能電池。可如本文所述藉由形成選擇性射極層實現許多優點。舉例而言，根據各種實例性實施例，可在單一高溫退火步驟中形成選擇性射極層。另外，根據某些實施例，可藉由拼合離子植入/擴散法解決離子植入選擇性射極中固有之鐵污染誘發之壽命衰減及不穩定性的問題。此外，根據各種實施例，可利用具有選擇性區域之選擇性射極層、甚至利用低成本但高品質之絲網印刷觸點產生太陽能電池，該選擇性區域在表面及下面足夠深之接面處具有足夠高之摻雜劑濃度，以獲得0.800或超過0.800之填充因數及約19%之電池效率。此外，該等改良大大減小生產太陽能電池所需之時間、設備及費用的量並大大增加製造製程之通量。
本發明之一態樣係關於藉由使用拼合擴散及離子植入法形成選擇性射極太陽能電池之方法，其包含：提供包含基底層之基板；藉由離子植入將摻雜劑引入基底層前表面之一或多個選擇性區域；及使基板退火，其中退火包含將基板在爐中加熱至一定溫度以達成：使另一摻雜劑擴散至基底層前表面中，其中在退火期間將另一摻雜劑引入爐中；及在基底層前表面上形成選擇性射極層，其中基底層前表面之一或多個選擇性區域界定選擇性射極層之一或多個選擇性區域，其比選擇性射極層之其餘部分更重地摻雜。
根據本發明以上態樣之方法的一實施例，基板係單晶、Czochralski矽基板。
根據本發明以上態樣之方法的一實施例，基底層摻雜有p型摻雜劑且選擇性射極層摻雜有n型摻雜劑，以便在基底層及選擇性射極層之介面處形成p-n接面。
根據本發明以上態樣之方法的一實施例，離子植入摻雜劑包含磷，且其中以磷醯氯(POCl3 )形式引入用於擴散所引入之另一摻雜劑。
根據一實施例，本發明以上態樣之方法進一步包含：在選擇性射極層前表面上沈積非晶形氮化矽層，藉此形成抗反射塗層。
根據一實施例，本發明以上態樣之方法進一步包含：在非晶形氮化矽層上以與選擇性射極層之一或多個選擇性區域對準絲網印刷一或多個銀前部觸點。
根據一實施例，本發明以上態樣之方法進一步包含：在基板後表面上絲網印刷一或多個鋁後部觸點。
根據一實施例，本發明以上態樣之方法進一步包含：共燒製前部及後部觸點以使一或多個前部觸點藉助非晶形氮化矽層與選擇性射極層之一或多個選擇性區域電連通。
根據本發明以上態樣之方法的一實施例，本發明進一步包含：在共燒製前部及後部觸點期間藉由液相磊晶再生長在基底層之後表面及一或多個後部觸點之介面處形成鋁摻雜之p+矽後表面場層，其中一或多個後部觸點與鋁摻雜之p+矽後表面場層電連通。
根據本發明以上態樣之方法的一實施例，使另一摻雜劑擴散至基底層前表面進一步包含：在選擇性射極層中產生錯配位錯以提供用於鐵吸附之槽；及將矽間質注入基板中以驅使鐵自取代位點進入間隙位點中，以使鐵快速擴散至吸附槽。
根據一實施例，本發明以上態樣之方法進一步包含：在退火期間向爐中引入氧以在選擇性射極層表面上形成氧化物層以消耗選擇性射極層的一部分表面。
根據一實施例，本發明以上態樣之方法進一步包含：藉由將基板浸沒於稀釋氫氟酸浴中移除氧化物層並消耗一部分選擇性射極層。
根據一實施例，本發明以上態樣之方法進一步包含：在沈積非晶形氮化矽層之前自選擇性射極層前表面移除玻璃層，該玻璃層係由於摻雜劑之擴散而在退火期間形成。
本發明之一態樣係關於包含以下之太陽能電池：包含p型基底層之矽基板；在p型基底層上形成之n型選擇性射極層，該n型選擇性射極層包含：一或多個包含植入摻雜劑之第一摻雜區域；及一或多個包含擴散摻雜劑之第二摻雜區域，其中該一或多個第一摻雜區域比該一或多個第二摻雜區域更重地摻雜；基底層與選擇性射極層之介面處的p-n接面，其中p-n接面和選擇性射極層二者均係在單一退火循環期間形成。
根據一實施例，本發明以上態樣之太陽能電池進一步包含：在選擇性射極層前表面上形成之非晶形氮化矽抗反射層。
根據一實施例，本發明以上態樣之太陽能電池進一步包含：在抗反射層前表面上形成之一或多個絲網印刷之前部觸點，其藉助抗反射層與選擇性射極層電連通；及一或多個在基底層後表面上形成之絲網印刷之後部觸點，其中自絲網印刷之銀膏形成一或多個前部觸點且自絲網印刷之鋁膏形成該一或多個後部觸點。
根據一實施例，本發明以上態樣之太陽能電池進一步包含藉由液相磊晶再生長在基底層與一或多個後部觸點之介面處形成之鋁摻雜之p+矽後表面場層，其中該一或多個後部觸點與鋁摻雜之p+矽後表面場層電連通。
根據本發明以上態樣之太陽能電池的一實施例，一或多個前部觸點與選擇性射極層之更重摻雜的一或多個第一摻雜區域對準以降低接觸電阻，其中該一或多個前部觸點與選擇性射極層之一或多個第一摻雜區域電連通。
本發明之一態樣係關於藉由使用拼合擴散及離子植入法形成選擇性射極太陽能電池的方法，其包含：提供包含p型矽之基板；使基板退火，其中退火包含將基板在爐中加熱至相對較高溫度以達成：使n型摻雜劑擴散至基板之前表面中(其中在退火期間將n型摻雜劑引入爐中)、形成中間均勻射極層、在中間均勻射極層前表面上形成玻璃層；自爐移除基板；自中間均勻射極層之前表面移除玻璃層；藉由離子植入將另一n型摻雜劑引入中間均勻射極層前表面之一或多個選擇性區域；及使基板退火，其中退火包含將基板在爐中加熱至相對較低溫度以達成：修復植入損害、激活另一n型植入摻雜劑、驅使該另一n型植入摻雜劑達期望接面深度、及將中間均勻射極層轉換成選擇性射極層，其中中間均勻層之一或多個選擇性區域界定選擇性射極層之一或多個選擇性區域，其比選擇性射極層之其餘部分更重地摻雜。
本發明之一態樣係關於具有藉由使用拼合擴散及離子植入法形成之選擇性射極的太陽能電池，其係藉由以下步驟製造：提供包含基底層之基板；藉由離子植入將摻雜劑引入基底層前表面之一或多個選擇性區域；及使基板退火，其中退火包含將基板在爐中加熱至一定溫度以達成：使另一摻雜劑擴散至基底層前表面中，其中在退火期間將另一摻雜劑引入爐中；及在基底層前表面上形成選擇性射極層，其中基底層前表面之一或多個選擇性區域界定選擇性射極層之一或多個選擇性區域，其比選擇性射極層之其餘部分更重地摻雜。
獲益於前述說明及相關圖示所提供之教示，熟習此項技術者將聯想到本文所述本發明之諸多修改及其他實施例。因此，應瞭解，本發明之實施例不受限於所揭示之特定實施例而意欲將該等修改及其他實施例皆包括在隨附申請專利範圍之範疇內。此外，儘管在要素及/或功能之某些實例組合的上下文中，前述說明及相關圖示闡述實例性實施例，但應瞭解，可由替代實施例提供要素及/或功能之不同組合，而不背離隨附申請專利範圍之範疇。就此而言，例如，亦涵蓋與上文明確闡明者不同之步驟、要素及/或物質之組合，如同可在一些隨附申請專利範圍中闡述一樣。因此，應將說明書及圖式視為僅具有闡釋意義而非限制意義。儘管本文使用特定術語，但其使用僅具有一般及敍述性意義且並非出於限制之目的。
5．．．太陽能電池
10．．．p型基底層
15．．．重摻雜區域
20．．．輕摻雜區域
25．．．p-n接面
30．．．前部觸點
35．．．後部觸點
40．．．抗反射層
45．．．鋁摻雜之p+ 矽後表面場層
50．．．溝槽
圖1繪示本發明實例性實施例之太陽能電池的剖視圖；及
圖2a、2b及2c繪示製造本發明太陽能電池之方法的實例性實施例的流程圖。
5．．．太陽能電池
10．．．p型基底層
15．．．重摻雜區域
20．．．輕摻雜區域
25．．．p-n接面
30．．．前部觸點
35．．．後部觸點
40．．．抗反射層
45．．．鋁摻雜之p+ 矽後表面場層
50．．．溝槽

Claims (21)

  1. 一種藉由使用拼合擴散及離子植入法形成選擇性射極太陽能電池之方法，其包含：提供包含基底層之基板；藉由離子植入將摻雜劑引入該基底層前表面之一或多個選擇性區域；及使該基板退火，其中退火包含將該基板在爐中加熱至一定溫度以達成：使另一摻雜劑擴散至該基底層之該前表面中，其中在該退火期間將該另一摻雜劑引入該爐中；及在該基底層之該前表面上形成選擇性射極層，其中該基底層之該前表面之該一或多個選擇性區域界定該選擇性射極層之一或多個選擇性區域，該一或多個選擇性區域比該選擇性射極層之其餘部分摻雜更重。
  2. 如請求項1之方法，其中該基板係單晶Czochralski矽基板。
  3. 如請求項1或2中任一項之方法，其中該基底層摻雜有p型摻雜劑且該選擇性射極層摻雜有n型摻雜劑，以便在該基底層與該選擇性射極層之介面處形成p-n接面。
  4. 如請求項3之方法，其中該離子植入摻雜劑包含磷，且其中引入用於擴散之其他摻雜劑係以磷醯氯(POCl3 )形式引入。
  5. 如請求項1或2中任一項之方法，其進一步包含：在該選擇性射極層之該前表面上沈積非晶形氮化矽 層，由此形成抗反射塗層。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包含：在該非晶形氮化矽層上與該選擇性射極層之該一或多個選擇性區域對準絲網印刷一或多個銀前部觸點。
  7. 如請求項6之方法，其進一步包含：將一或多個鋁後部觸點絲網印刷於該基板之後表面上。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包含：共燒製該前部及後部觸點，以使該一或多個前部觸點藉助該非晶形氮化矽層與該選擇性射極層之該一或多個選擇性區域電連通。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包含：在該前部及後部觸點之該共燒製期間，藉由液相磊晶再生長在該基底層之該後表面與該一或多個後部觸點之介面處形成鋁摻雜之p+ 矽後表面場層，其中該一或多個後部觸點與該鋁摻雜之p+ 矽後表面場層電連通。
  10. 如請求項4之方法，其中使另一摻雜劑擴散至該基底層之該前表面中進一步包含：在該選擇性射極層中產生錯配位錯以提供用於鐵吸附之槽；及將矽間隙注入該基板中以驅使鐵自取代位點進入間隙位點中，以使該鐵快速擴散至該吸附槽。
  11. 如請求項1或2中任一項之方法，其進一步包含：在該退火期間向該爐中引入氧，以在該選擇性射極層 之表面上形成氧化物層以消耗該選擇性射極層之一部分表面。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包含：藉由將該基板浸沒於稀釋氫氟酸浴中移除該氧化物層及該選擇性射極層之所消耗部分。
  13. 如請求項5之方法，其進一步包含：在沈積該非晶形氮化矽層之前，自該選擇性射極層之該前表面移除玻璃層，該玻璃層係在該退火期間由於摻雜劑之該擴散而形成。
  14. 一種太陽能電池，其包含：包含p型基底層之矽基板；在該p型基底層上形成之n型選擇性射極層，該n型選擇性射極層包含：一或多個包含植入摻雜劑之第一摻雜區域；及一或多個包含擴散摻雜劑之第二摻雜區域，其中該一或多個第一摻雜區域比該一或多個第二摻雜區域摻雜更重；其中該一或多個第一摻雜區域及該一或多個第二摻雜區域之電阻比例為約1.6至約4；且該基底層與該選擇性射極層之介面處的p-n接面，其中該p-n接面及該選擇性射極層二者均係在單一退火循環期間形成。
  15. 如請求項14之太陽能電池，其中該n型選擇性射極層係由如請求項1之方法所形成。
  16. 如請求項14之太陽能電池，其進一步包含： 在該選擇性射極層前表面上形成之非晶形氮化矽抗反射層。
  17. 如請求項14至16中任一項之太陽能電池，其進一步包含：一或多個絲網印刷之前部觸點，其形成於該抗反射層前表面上並藉助該抗反射層與該選擇性射極層電連通；及在該基底層後表面上形成之一或多個絲網印刷之後部觸點，其中自絲網印刷之銀膏形成該一或多個前部觸點且自絲網印刷之鋁膏形成該一或多個後部觸點。
  18. 如請求項17之太陽能電池，其進一步包含：鋁摻雜之p+ 矽後表面場層，其係藉由液相磊晶再生長在該基底層與該一或多個後部觸點之介面處形成，其中該一或多個後部觸點與該鋁摻雜之p+ 矽後表面場層電連通。
  19. 如請求項17之太陽能電池，其中該一或多個前部觸點與該選擇性射極層之更重摻雜的一或多個第一摻雜區域對準以降低接觸電阻，且其中該一或多個前部觸點與該選擇性射極層之該一或多個第一摻雜區域電連通。
  20. 一種藉由使用拼合擴散及離子植入法形成選擇性射極太陽能電池的方法，其包含：提供包含p型矽之基板；使該基板退火，其中退火包含將該基板在爐中加熱至相對較高溫度以達成： 使n型摻雜劑擴散至該基板之前表面中，其中在該退火期間將該n型摻雜劑引入該爐中；形成中間均勻射極層；在該中間均勻射極層之前表面上形成玻璃層；自該爐移除該基板；自該中間均勻射極層之該前表面移除該玻璃層；藉由離子植入將另一n型摻雜劑引入該中間均勻射極層之該前表面的一或多個選擇性區域中；及使該基板退火，其中退火包含將該基板在爐中加熱至相對較低溫度以達成：修復植入損害；激活該另一n型植入摻雜劑；驅使該另一n型植入摻雜劑達期望接面深度；及使該中間均勻射極層轉換成選擇性射極層，其中該中間均勻層之該一或多個選擇性區域界定該選擇性射極層之一或多個選擇性區域，該一或多個選擇性區域比該選擇性射極層之其餘部分摻雜更重。
  21. 一種太陽能電池，其具有藉由使用拼合擴散及離子植入法形成之選擇性射極，該太陽能電池係藉由以下步驟製造：提供包含基底層之基板；藉由離子植入將摻雜劑引入該基底層前表面之一或多個選擇性區域；及使該基板退火，其中退火包含將該基板在爐中加熱至 一定溫度以達成：使另一摻雜劑擴散至該基底層之該前表面中，其中在該退火期間將該另一摻雜劑引入該爐中；及在該基底層之該前表面上形成選擇性射極層，其中該基底層之該前表面之該一或多個選擇性區域界定該選擇性射極層之一或多個選擇性區域，該一或多個選擇性區域比該選擇性射極層之其餘部分摻雜更重。
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