TWI660516B - 機械性變形的金屬粒子 - Google Patents

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Abstract

一種太陽能電池可包含基板及設置在基板中或基板上的半導體區域。太陽能電池也可包含以含有變形的導電粒子的導電接點設置於半導體區域上的導電接點。

Description

機械性變形的金屬粒子
本發明係關於一種太陽能電池，特別是關於一種包含機械性變形的金屬粒子的太陽能電池。
光伏打電池，俗稱為太陽能電池，為公知的用於將太陽能輻射直接轉化成電能的裝置。通常，太陽能電池可利用半導體製程技術在半導體晶圓或基板上製備以形成靠近基板表面的p-n接面。撞擊在基板表面上及進入基板的太陽能輻射在塊狀(bulk)基板中產生電子及電洞對。電子及電洞對遷移至在基板中的p-摻雜及n-摻雜區域，從而在摻雜區域之間產生電壓差(voltage differential)。摻雜區域連接至太陽能電池上的導電區域以從電池引導電流至連接至其的外部電路。
光電轉換效率為太陽能電池的重要特徵，因為其與太陽能電池的發電能力直接相關。同樣的，生產太陽能電池的效率為此種太陽能電池的成本效益直接相關。據此，普遍期望有用於增加太陽能電池的光電轉換效率的技術，或用於增加太陽能電池生產效率的技術。本揭露的一些實施例經由提供用於製備太陽能電池結構的新穎製程而允許增加太陽能電池的生產效率。本揭露的一些實施例經由提供新穎的太陽能電池結構而允許增加太陽能電池的光電轉換效率。
本發明之一態樣提供一種太陽能電池，其包含：基板、半導體區域及導電接點。其中半導體區域係設置在基板中或基板上。導電接點係設置在半導體區域上，且導電接點包含機械性變形的金屬粒子。
本發明之另一態樣提供一種製備太陽能電池之方法，其包含：沉積金屬粒子、機械性變形金屬粒子以及形成用於太陽能電池的的包含機械性變形金屬粒子的導電接點。
本發明之又一態樣提供一種太陽能電池，其包含：基板、半導體區域及導電接點。其中半導體區域係設置在基板中或在基板上。導電接點係設置在半導體區域上，且導電接點包含機械性變形的導電粒子。
100、200、250‧‧‧基板
101、201‧‧‧光接收表面
120‧‧‧n-型摻雜擴散區域
122‧‧‧p-型摻雜擴散區域
124、202、224‧‧‧介電層
128、228‧‧‧導電接點
130‧‧‧金屬粒子
132‧‧‧鎳層
134‧‧‧銅層
216‧‧‧溝渠
220‧‧‧n-型摻雜多晶矽區域
222‧‧‧p-型摻雜多晶矽區域
260、262‧‧‧膜
270、272‧‧‧平台
310‧‧‧圖案化的壓模
410‧‧‧模具
602、604、606、608‧‧‧方塊
100A、100B‧‧‧太陽能電池
第1A圖及第1C圖係根據一些實施例繪示具有形成在於基板上形成的發射區域上的導電接點的太陽能電池實例的部分截面圖。
第1B圖及第1D圖係根據一些實施例繪示具有形成在於基板中形成的發射區域上的導電接點的太陽能電池實例的一部分截面圖。
第2A圖至第2D圖、第3A圖至第3D圖及第4A圖至第4C圖係根據一些實施例繪示形成導電接點的順序實例的截面圖。
第5A圖至第5E圖係根據一些實施例繪示導電接點的截面放 大圖。
第6圖係為根據一實施例繪示形成導電接點的方法實例之流程圖。
第7圖係根據一些實施例繪示說明導電接點的線路電阻值(line resistance)的圖表實例。
第8圖係根據各種實施例繪示金屬粒子的刮痕測試結果。
下列詳細描述在本質上僅為說明性且不意圖限制本申請之申請標的的實施例或此實施例的應用。如用於本文中，文字「例示性的(exemplary)」表示「作為一個實施例(example)、實例(instance)或說明(illustration)」。在本文中被描述為例示性之任何實施方式不必然被詮釋為較佳於或優於其他實施方式。此外，不意圖被先前技術領域、背景、發明內容或下列實施方式中提出的任何明示或暗示的理論束縛。
此說明書包含參照「一個實施例(one embodiment)」或「一實施例(an embodiment)」。慣用語「在一個實施例」或「在一實施例」的出現不必然表示相同實施例。特定的特徵、結構或性質可以與本揭露一致的任何合適之方式結合。
用語。下列段落提供在本揭露(包含所附的申請專利範圍)中發現的用語的定義及/或語境。
「包含(Comprising)」。此用語為開放式的。當用於所附的申請專利範圍中時，此用語不排除其他的結構或步驟。
「配置以(Configured To)」。各種單元或組成可描述或主張作為「配置以」實行一個工作或多個工作。在這樣的內文，使用「配置以」以經由指出在操作期間實行那些工作或工作的結構的單元/組成而暗示結構。因此，縱使當特定單元/組成不是目前正在運作的(例如，不是導通/活動的)，單元/組成也可以說是被配置以實行工作。描述一單元/電路/組成為被「配置以」實行一或多個工作為明確地表示不涉及35 U.S.C.§112，第六段。
「第一(First)」、「第二(Second)」等。如用於本文中，這些用語被用作為其所前綴之名詞的標籤，而不意味著任何類型的排序(例如，空間、時間、邏輯等)。例如，參照太陽能電池的「第一」導電部分不必然意味著此導電部分在順序上為第一的導電部分，而是用語「第一」係使用以區分此導電部分與另一導電部分(例如，「第二」導電部分)。
「根據(Based On)」。如用於本文中，此用語使用以描述影響判斷的一或多個因素。此用語不排除可能影響判斷的其他因素。也就是說，判斷可單獨地根據此些因素或至少部分地基於此些因素。考慮慣用語「根據B判斷A(determine A based on B)」。雖然B可為影響A的判斷的因素，此種慣用語不排除也來自根據C的A的判斷。在其他例子，A可單獨地根據B判斷。
「連接(Coupled)」-下列描述表示元件或節點或特徵被「連接」在一起。如用於本文中，除非另有明確指出，否則「連接」表示一元件/節點/特徵直接地或間接地連接至(或直接地或間接地相通)另一元件/節點/特徵，且不必然為機械性的。
此外，特定用語也可僅為了參考之目的而使用在下列描述 中，且因此不意圖為限制。例如，用語如「上(upper)」、「下(lower)」、「之上(above)」及「之下(below)」表示進行參照之圖式中的方向。用語如「前(front)」、「後(back)」、「背(rear)」、「側(side)」、「外側(outboard)」及「內側(inboard)」藉由參照描述於下討論之元件的相關圖式及內文，明確描述組件的部份的方向及/或定位於所參照之一致且任意框架中。這樣的用語可包含上面具體地提到的文字、衍生物及類似含意的文字。
雖然許多在本文中所描述的實例為背接觸太陽能電池，技術及結構亦可同樣地適用在其他(例如，前接觸(front contact))太陽能電池。而且，雖然為了易於理解，本揭露大多以太陽能電池的用語描述，揭露的技術及結構同樣地適用於其他半導體結構(例如，一般的矽晶圓)。
在本文中描述太陽能電池導電接點及形成太陽能電池導電接點的方法。在下列描述，為了提供本揭露的實施例的徹底理解而闡述許多具體細節，如具體的製程流程操作。對在所屬技術領域中的通常知識者為顯而易見的是，本揭露的實施例可在沒有這些具體細節下實施。在其他實例，為了避免不必要地模糊本揭露的實施例而不詳細描述公知的製備技術，如微影法(lithography)及圖案化技術。此外，應理解的是在圖式所示出的各種實施例為說明性的表示而不需要按比例繪製。
此說明書首先描述可包含揭露的導電接點的太陽能電池實例，接著更詳細解釋導電接點結構的各種實施例。說明書然後包含用於形成揭露的導電接點的方法實例的描述。全文中提供各種實例。
在第一太陽能電池實例中，使用金屬粒子(例如，來自金屬 膏、金屬粉末等)以製備具有形成在太陽能電池基板之上的發射區域的太陽能電池之接點，如背面接點。例如，第1A圖繪示根據本揭露的實施例具有形成在於基板之上形成的發射區域上的導電接點的太陽能電池的部分截面圖。
參照第1A圖，太陽能電池100A的一部分包含設置在複數個n-型摻雜多晶矽區域220、複數個p-型摻雜多晶矽區域222及經由溝渠216露出的部分的基板200之上的圖案化介電層224。導電接點228設置在設置於介電層224的複數個接觸孔且連接至複數個n-型摻雜多晶矽區域220及複數個p-型摻雜多晶矽區域222。
在一實施例，複數個n-型摻雜多晶矽區域220及複數個p-型摻雜多晶矽區域222可提供用於太陽能電池100A的發射區域。因此，在實施例中，導電接點228設置在發射區域上。在實施例，導電接點228為用於背接觸太陽能電池的背面接點且位於相反於光接收表面(在第1A圖提供為201的方向)的太陽能電池100A的表面上。此外，在一實施例，發射區域形成在薄或隧道介電層202上。
在一些實施例，如在第1A圖所示出的，製備背接觸太陽能電池可包含在基板上形成薄介電層。在一些實施例，薄介電層係由二氧化矽組成且具有大約5-50埃範圍內的厚度。在一實施例中，薄介電層作為隧道氧化物層實施。在實施例，基板為大塊的單晶矽基板，如n-型摻雜單晶矽基板。然而，在另一實施例，基板包含設置在整體太陽能電池基板上的多晶矽層。
溝渠216可形成在n-型摻雜多晶矽區域220及p-型摻雜多晶矽區域222之間。部分的溝渠216可被紋理化以具有紋理化特徵。介電層224可形成在複數個n-型摻雜多晶矽區域220、複數個p-型摻雜 多晶矽區域222及經由溝渠216露出的部分的基板200之上。在一實施例中，在介電層224的上表面為基本上平坦的同時，介電層224的下表面可形成為與複數個n-型摻雜多晶矽區域220、複數個p-型摻雜多晶矽區域222及露出的部分的基板200共形。在特定實施例中，介電層224為抗反射塗(ARC)層。
複數個接觸孔可形成在介電層224中。複數個接觸孔可提供對複數個n-型摻雜多晶矽區域220及複數個p-型摻雜多晶矽區域222的接觸。在一實施例中，複數個接觸孔經由雷射剝蝕形成。在一實施例中，對n-型摻雜多晶矽區域220的接觸孔具有與對p-型摻雜多晶矽區域222的接觸孔實質上相同的高度。
形成背接觸太陽能電池的接點可包含形成在複數個接觸孔226的導電接點228且連接導電接點228至複數個n-型摻雜多晶矽區域220及複數個p-型摻雜多晶矽區域222。因此，在實施例中，導電接點228形成在相反於大塊的N-型矽基板200的光接收表面201的大塊的N-型矽基板200的表面上或之上。在具體實施例中，導電接點形成在基板200表面之上的區域(222/220)上。
仍然參照第1A圖，導電接點228可包含機械性變形的金屬粒子130的導電層。在一實施例中，在本文中可使用變形的以描述金屬粒子已被機械性地彼此擠壓至可塑性變形的點。在一些實施例中，如在第1A圖所示出的，導電接點228也可包含其他的金屬層，例如，鎳(Ni)層132及銅(Cu)層134。在一些實施例，變形的金屬粒子130可與太陽能電池100A的發射區域接觸。在一些實施例的金屬層(例如鋁)為經由濺鍍或蒸鍍而沉積在太陽能電池上作為第一層，且然後金屬粒子被擠壓至此現有的金屬層上。
在一些實施例，變形的金屬粒子130可包含鋁(Al)粒子，無論為純鋁粒子或為合金的粒子(例如，鋁/矽(Al/Si)合金粒子)。在一實施例中，變形的金屬粒子130也可包含非鋁金屬粒子。這樣的非鋁粒子可用於與鋁粒子結合或取代鋁粒子。例如，在一實施例中，變形的金屬粒子130僅包含變形的鋁粒子，而在另一實施例中，變形的金屬粒子130包含變形的鋁粒子及變形的銅粒子(例如，為了可焊性(solderability))。雖然本揭露大多描述金屬粒子，但注意在一些實施例中，除了金屬粒子以外，可類似地使用非金屬導電粒子(例如，導電碳)或可類似地使用金屬導電粒子取代金屬粒子。如同在本文中所描述的，在其他的實施例中，金屬粒子可包含鋁、鋁-矽合金、錫、銅及/或銀。
在各種實施例中，變形的金屬粒子130可為從金屬膏(例如，包含金屬粒子以及黏結劑使膏為可印刷的膏)、從金屬粉末(例如，不帶有黏結劑的金屬粒子、鋁粒子的粉末、鋁粒子的層及銅粒子的層)、或從金屬膏及金屬粉末的結合變形的粒子。在使用金屬膏的一實施例中，膏可經由在基板上印刷(例如，網版印刷、噴墨印刷等)膏而施加。膏可包含用以利於傳送膏的溶劑且也可包含其他成分，如黏結劑或玻璃料(glass frit)。
變形之前的金屬粒子的一實例，以金屬膏的形式描繪於第5A圖中。如同所示出的，粒子之間產生間隙。第5B圖繪示已經變形的金屬粒子。變形的粒子可減少接點電阻及改善導電接點的導電率及導致改善太陽能電池性能的結果。此外，變形的粒子可增加粒子的內聚力及粒子對太陽能電池的的附著力。而且，在其中使用鋁粒子的實施例中，變形鋁粒子可破壞鋁粒子周圍的氧化物殼層以進一步增加變形的鋁粒子的導電率。當粒子為變形的，增加了粒子對粒子的接觸面 積，因此有助於燒結期間原子的相互擴散，其最終改善粒子的導電率及內聚力。第5C圖至第5E圖示出帶有變形的金屬粒子的金屬接點的截面的各種實例。注意在第5C圖至第5E圖的實例中的變形粒子的聚結從而改善了導電接點的性能。
在各種實施例中，金屬粒子可具有大約1-500微米(micron)的厚度。例如，對於其中印刷金屬粒子的實施例中，印刷的金屬粒子可具有大約1-10微米的厚度。在其中金屬粒子作為金屬粉末沉積的實施例中，金屬粒子層可具有大約1-500微米(例如，80微米等)的厚度。在金屬粉末實施例中，變形的金屬粒子層可為足夠的厚度以至於可能不需要其他金屬(例如，如在第1A圖示出的鎳層132及/或銅層134)的鍍覆。在變形的金屬粒子130上不包含其他鍍覆金屬的導電接點實例示出於第1C圖及第1D圖。
為提供上下文(context)，印刷的膏或沉積的粉末可用作為太陽能電池金屬化之後續的金屬鍍覆操作之低成本晶種(seed)或提供足夠的導電率以不需要後續的金屬鍍覆操作。例如，金屬粒子(例如，膏或粉末)施加在圖案中(例如，與太陽能電池的手指狀或接點區域一致的預定圖案)使金屬粒子不需要於隨後被遮蔽及蝕刻以形成圖案。據此，印刷的晶種膏或沉積的粉末相比於濺鍍的金屬可提供較高的生產量，較低的成本技術。
在各種實施例，金屬粒子可被燒製(在金屬粒子變形之前及/或之後)，也被稱作為燒結，以將金屬粒子聚結在一起，其可增加導電率及減少線路電阻值，從而改善太陽能電池的性能。注意一些量的粒子聚結也可發生在粒子變形的過程中。如同在本文中所描述的，揭露的結構及技術可改善太陽能電池的導電接點的電氣特性及/或減少 成本。
在各種實施例，鎳層132及銅層134可根據無電電鍍或電解電鍍技術鍍覆。在其他實施例，可使用其他沉積技術以分別沉積鎳及/或銅。
現在轉向第1B圖，其根據一實施例繪示具有形成在於基板形成的發射區域上的導電接點的太陽能電池實例的部分截面圖。例如，在此第二例示性電池中，使用金屬粒子以製備具有發射區域形成在太陽能電池基板的太陽能電池之接點，如背面接點。
如同在第1B圖所示出的，太陽能電池100B的一部分包含設置在複數個n-型摻雜擴散區域120、複數個p-型摻雜擴散區域122及部分的基板100，如大塊的結晶矽基板上之上的圖案化介電層124。導電接點128設置在於介電層124中設置的複數個接觸孔中並連接至複數個n-型摻雜擴散區域120及複數個p-型摻雜擴散區域122。在實施例中，擴散區域120及122經由分別帶有n-型摻質及p-型摻質的矽基板的摻雜區域形成。此外，在一實施例中，複數個n-型摻雜擴散區域120及複數個p-型摻雜擴散區域122可提供太陽能電池100B的發射區域。因此，在實施例中，導電接點128被設置在發射區域上。在實施例中，如同在第1B圖所描繪的，導電接點128為背接觸太陽能電池的背面接點且位於相反於光接收表面，如相反於紋理化光接收表面101的太陽能電池的表面上。
在一實施例中，再次參照第1B圖且類似於第1A圖，導電接點128可包含變形的金屬粒子130的導電層且在一些實施例中，也可包含鎳(Ni)層132及銅(Cu)層134。如同在本文中所描述的，金屬粒子130可以金屬膏或金屬粉末形式沉積在矽基板上且可為已變形 的。
現在轉向第1C圖，除了第1C圖的太陽能電池實例不包含其他鍍覆金屬(例如，鎳及銅層)以外，所繪示的太陽能電池包含與第1A圖的太陽能電池相同的特徵。取而代之的，變形的金屬粒子130為足夠地厚(例如，大約80微米)以提供電池適當的導電率且可在沒有其他鍍覆金屬下操作作為導電接點228。注意雖然變形的金屬粒子可不包含其他鍍覆金屬，變形的金屬粒子130可包含複數層的變形的金屬粒子。例如，如同在本文中所描述的，變形的金屬粒子130可包含最接近基板的第一層的變形的金屬粒子(例如，鋁粒子)及第二層的變形的金屬粒子(例如，銅粒子、錫粒子等)。使用兩種不同類型的變形的金屬粒子可允許使用相對於基板較適於附著及傳導的第一金屬類型及較適於焊接(例如，以互連電池)的第二金屬類型。
現在轉向第1D圖，除了第1D圖的太陽能電池實例不包含其他鍍覆金屬(例如，鎳及銅層)以外，所繪示的太陽能電池包含與第1B圖的太陽能電池相同的特徵。也類似於第1C圖的太陽能電池實例，第1D圖的太陽能電池可包含足夠地厚的變形的金屬粒子130作為無需其他鍍覆金屬的導電接點228。
雖然在本文中描述特定材料，一些材料可輕易地以在本揭露的實施例的精神及範疇內其餘的其他實施例中以其他材料取代。例如，在實施例，可使用不同材料的基板，如III-V族材料基板以取代矽基板。如同另一實施例，在一實施例，除了鋁粒子以外可使用銀(Ag)粒子、導電碳、錫或類似物作為金屬粒子或可使用銀(Ag)粒子、導電碳、錫或類似物作為金屬粒子取代鋁粒子。在另一實施例，可使用鍍覆或類似沉積的鈷(Co)或鎢(W)取代上述的鎳層或除了上述的鎳層以 外可使用鍍覆或類似沉積的鈷(Co)或鎢(W)。在帶有鎳層的情況下，鈷或鎢可被燒製形成第一導電部分。
注意的是，在各種實施例中，如同在第1B圖及第1D圖所描述的，形成的接點不需要直接地形成在大塊的基板上。例如，在一實施例中，如同在第1A圖及第1C圖所描述的，如上述的那些導電接點被形成在於大塊基板之上(例如，大塊基板背面上)形成的半導體區域上。
現在轉向第2A圖至第2D圖，示出形成導電接點的順序實例的截面圖。如同在第2A圖所示出的，金屬粒子130可沉積在基板250上。在所繪示的實例中，金屬粒子130為金屬膏，如包含鋁粒子的膏。在其他實例中，膏可包含取代鋁粒子的其他導電粒子或除了鋁粒子以外的其他導電粒子(包含非金屬導電粒子)以及其他物質，如黏結劑的。膏可以預定圖案，如太陽能電池的手指狀的圖案印刷(或以其他方式沉積)。
也在第2A圖所示出的，基板可放置在平台270(例如，鋼架)上以提供基板250金屬粒子的沉積及擠壓的支撐。在所繪示的實施例中，膜260可放置在基板250及平台270之間以保護太陽能電池正面上的金字塔(pyramid)。膜260可薄到足夠在擠壓期間防止晶圓的彎曲但緻密到足夠支撐金字塔。膜的實例包含聚乙烯(polyethylene)及類似的膜。注意小部分的膜260可變成內嵌在一些金字塔中但可能不明顯地影響太陽能電池的光學。
如同經由在第2B圖的箭頭所示出的，金屬粒子130可經由擠壓平台270及平台272之間的金屬粒子而變形，而形成變形的金屬粒子。注意在各種實施例，壓力可從頂部、底部或兩邊施加。雖然在 第2B圖的實例中，變形係經由平台之間擠壓而導致，可採用變形金屬粒子的其他技術。例如，金屬粒子可經由在壓輥下運行基板、膜及金屬粒子來擠壓粒子而變形。如同另一實施例，金屬粒子可經由拋光金屬粒子，例如經由將硬表面按壓至金屬粒子的表面並拖曳過金屬粒子的表面而變形。
在一實施例中，一或多個平台、壓輥或拋光工具可被加熱，例如，在大約攝氏300-400度，使粒子可於其被機械性變形時被加熱及軟化。
如同在第2C圖所示出的，頂部平台可以被移除並導致金屬粒子變形並殘留在印刷圖案中。變形粒子可導致粒子較佳地附著至彼此並附著至基板且減少線路電阻值，從而增加導電率及太陽能電池性能。如同上面所提到的，變形的金屬粒子可保留在為金屬膏被印刷之手指狀的圖案中以至於不需要後續的圖案化及蝕刻。
第2D圖繪示經由，例如在攝氏500度的溫度燒製粒子而進一步之金屬粒子聚結(如同經由矩形的金屬粒子130所示出的)。注意燒製的溫度、壓力及/或時間可取決於底層類型(underlying type)的金屬粒子。例如，對於鋁粒子，溫度可在共熔溫度(攝氏577度)之下以防止鋁與基板的矽合金化。例如，鋁的退火/燒製溫度與銅的退火/燒製溫度可為不同溫度。
雖然第2A圖至第2D圖的實例繪示在擠壓之後燒製金屬粒子，在其他實施例，金屬粒子可在擠壓粒子之前燒製。進一步，在一些實施例，可發生複數個燒製及複數個擠壓以進一步聚結金屬粒子。
第3A圖至第3D圖繪示形成導電接點的另一順序實例的截面圖。如同在第3A圖所示出的，金屬粒子130以金屬粉末的層的形 式被施加至基板250。相比於第2A圖至第2D圖，在第3A圖的頂部平台經由圖案化的壓模310，如所示的被圖案化。例如，圖案化的壓模310可被圖案化為手指狀圖案。如同經由在第3B圖的箭頭所示出的，當壓力經由圖案化的壓模、下平台或兩者施加時，圖案化的壓模的圖案化部分可變形位在圖案化部分及基板之間的金屬粉末使得產生之變形的粒子係為圖案化的壓模的圖案。作為擠壓的結果，變形的金屬粉末粒子可附著至彼此並附著至基板。不經由圖案化的壓模變形的金屬粉末可能不足以附著至彼此或附著至基板使得未變形的粉末可容易地從基板移除(例如，撲落、吹掉)而留下圖案化的變形的金屬粒子在基板上。
第3C圖繪示變形的金屬粒子130附著基板250，其中未變形的金屬粉末被從基板移除。類似於第2D圖，第3D圖繪示經由燒製/退火變形的金屬粒子而進一步聚結變形的金屬粒子。如同上面提到的，雖然第2D圖及第3D圖繪示在其變形之後燒製金屬粒子的結果，金屬粒子可在其變形之前燒製。另外，燒製及變形或變形及燒製可重複地實行(例如，金屬粒子可被燒製、變形、再次燒製、再次變形等)。
第4A圖至第4C圖繪示形成導電接點的另一順序實例的截面圖。如同在第4A圖所示出的，金屬粒子130以金屬粉末的層的形式被施加至基板250。相比於第3A圖至第3D圖，在第4A圖的金屬粉末係通過圖案化的模具或模板，如模具410施加。例如，模具的圖案可為手指狀的圖案，使金屬粉末以手指狀圖案被裝載於膜262(其可為與膜260相同類型的膜)上的模具。注意在裝載粒子至模具的期間，當其穿過模具時粒子可至少部分地變形。
如同在第4B圖所示出的，基板250及膜260可倒置(相對於在第3A圖至第3D圖所示出的構造)在模具410及金屬粒子130上。平台270及272可施加壓力使金屬粒子130變形並附著至基板250。
如同在第4C圖所繪示的，帶有附著的變形的金屬粒子130的基板250可相對於第4A圖及第4B圖的構造顛倒翻轉且可移除模具410及膜262。未繪示在圖式的，來自第4C圖的變形的金屬粒子130可被燒製(如同在第3C圖中)以進一步聚結變形的金屬粒子。此外在粉末被轉移至晶圓之後可執行額外的粒子變形過程，例如粉末可經由選擇性地加熱平台而進一步變形。如同在本文中所描述的，在各種實施例中，燒製金屬粒子可在變形金屬粒子之前、之後或之前及之後執行，或在一實施例中不執行燒製金屬粒子。
未繪示的，可在一實施例中使用複數層的金屬粒子。例如，變形的金屬粒子可包含最接近基板的變形的金屬粒子(例如，鋁粒子)層及在第一層上的變形的金屬粒子(例如，銅粒子)之第二層。在一實施例，可在沉積第一層最接近太陽能電池後裝入第二層至模具的下部分。然後，如同在第4B圖，兩層可一起變形。或者，在另一實施例，金屬粒子的第一層可通過模具沉積、變形然後第二層可沉積在變形的第一層上。在這樣的實施例，因為其第一層已經以模板的圖案形成，而其他層將自行對準至已經圖案化的層的形狀結構，故第二層的沉積不需要通過模具執行。據此，粒子的第二層可於平台(例如，如同在第2B圖)之間的擠壓後以實質上均勻的層沉積。位在圖案化的變形的粒子的第一層上的第二層粒子的部分將變形且附著至第一層並附著至彼此。另一方面，位在圖案化的第一層的手指狀之間的粒子的第二層的部分將不會被變形且接著可被移除。
也存在未繪示的其他實施例。例如，第2A圖至第2D圖、第3A圖至第3D圖及第4A圖至第4C圖的實施例可彼此結合使用。例如，金屬膏可與金屬粉末結合地用於導電。例如，變形的金屬粒子可如同在第2A圖至第2C圖中地形成。來自金屬膏、金屬粉末(不論相同類型的金屬或不同類型的)的金屬粒子的變形後可沉積在膏的變形的金屬粒子上。因為金屬膏的粒子可已經以所期望的圖案變形，可不需要使用模板或圖案化的壓模。取而代之的，金屬粉末的層可沉積且可自行對準至已經圖案化的擠壓過的粒子。
作為另一實施例，金屬粉末可塗布在壓輥上且當壓輥對著晶圓擠壓時，由於那些區域上升的形狀結構，金屬粉末可被擠壓至已經圖案化的層。不具有第一圖案化的金屬層的晶圓區域進一步遠離硬的壓輥表面，使晶圓與壓輥之間的距離大於鬆散的金屬粉末粒子的直徑。據此，對應至晶圓的那些區域的鬆散的粒子不擠壓至晶圓(或第一圖案化的金屬層)。
現在轉向第6圖，示出根據一些實施例繪示用於形成導電接點的方法流程圖。在各種實施例，第6圖的方法相比於所繪示的方塊可包含另外的(或較少的)方塊。例如，在一些實施例中，在方塊606之加熱金屬粒子可不實行或也可在方塊604之前實行(或替代地在方塊604之前實行)。
如同在602所示出的，可沉積金屬(或非金屬導電)粒子。在各種實施例中，粒子可為鋁粒子、銅粒子、銀粒子及/或導電碳粒子以及其他實例。
沉積金屬粒子可包含印刷金屬膏(例如，以用於連接太陽能電池分別的p及n區域的合適的圖案(例如，以預定的手指狀的圖案， 如叉指式的圖案))或沉積金屬粉末(例如，以實質上均勻的層或通過模具使粉末以手指狀的圖案沉積)。注意用於沉積金屬粒子的一些技術也可至少部分地變形粒子。例如，沉積金屬粉末可導致變形金屬粉末粒子，使得在方塊604的變形為粒子的第二變形。
沉積金屬粒子的各種實施例示出在第2A圖至第2D圖、第3A圖至第3D圖及第4A圖至第4C圖且在說明書全文中描述。注意雖然那些實施例繪示沉積用於背接觸太陽能電池的金屬粒子，金屬粒子可類似地沉積在前接觸太陽能電池的太陽能電池正面上。
如同在604所繪示的，根據各種實施例，金屬粒子可被機械性地變形。例如，如同在本文中所描述的，金屬粒子可經由機械力，如拋光、擠壓(例如，經由壓輥等在平台之間)等變形。各種實施例示出於第2A圖至第2D圖、第3A圖至第3D圖及第4A圖至第4C圖。未在圖式繪示的其他實施例包含使用壓輥及/或拋光工具以變形金屬粒子。
在各種實施例中，粒子的變形可導致變形的粒子附著至基板並附著至彼此。例如，變形金屬粒子可導致粒子聚結及/或破壞金屬粒子周圍的氧化物殼層。結果，變形的粒子可電性地連接至基板及彼此。
在606，在一實施例中，可燒製(例如，加熱、雷射退火等)金屬粒子。例如，燒製可經由根據基於金屬粒子成分的溫度及/或氣壓加熱而實現。例如，對於包含鋁/矽合金粒子之金屬膏的粒子，燒製溫度可為大約攝氏550度，使得燒製溫度低於鋁及矽的共熔溫度。對於純的鋁粒子，燒製溫度可為大約攝氏500度。如同在本文中所描述的，燒製金屬粒子的結果可進一步聚結粒子。
而且，加熱金屬粒子可導致軟化金屬粒子，其在其中金屬粒子在變形粒子之前加熱的實施例中可提供更容易的變形。如同在本文中所描述的，方塊604及方塊606可實行複數次、重複地實行、同時地實行(例如，加熱平台擠壓粒子、在加熱爐(oven)擠壓粒子)及/或順序可交換。例如，在一實施例中，金屬粒子可在粒子在方塊604變形之前加熱。在一實施例，金屬粒子可在方塊604之初始變形之後加熱但在再次變形金屬粒子之前加熱。
沿著那些線，第7圖繪示說明在複數個拋光步驟(複數個變形步驟)以及在第一拋光步驟的燒製及在第8次、第11次、第14次、第18次及第21次拋光在攝氏500度的帶式爐中退火後金屬粒子的線路電阻值(以歐姆(Ohms)表示)的圖。圖式繪示一般而言在方塊604的變形及在方塊606的加熱的後續循環可進一步減少線路電阻值及改善變形的金屬粒子的導電率。
第8圖繪示在拋光的各種循環之後的抗刮性測試的結果。最右邊的四個鋁粒子的垂直條沒有被拋光、從左邊數來第二垂直條拋光一次以及最左邊的鋁粒子的垂直條被拋光16次。如同在第8圖所示出的，大部分未拋光的鋁被刮走而少部分拋光的鋁被刮走。拋光16次的條示出相對少的鋁被刮走從而說明複數次的變形步驟可對晶圓提供鋁的改善的附著力。
如同在608所繪示的，可形成包含變形的金屬粒子的導電接點。例如，在一實施例中，一或多個金屬層，如鎳層及/或銅層可沉積在變形的金屬粒子上。例如，在一實施例，鎳及/或銅可根據無電電鍍技術沉積在金屬粒子上。注意在一些實施例，其他金屬可不鍍覆至變形的金屬粒子上。
揭露的結構及技術可改善導電接點的電氣特性。例如，經由根據揭露的結構及技術變形金屬粒子，可減少接點電阻且可改善附著力及導電率。另外，變形金屬粒子可減少孔隙度且因此在其中銅鍍覆至粒子的實施例中也用作為對銅擴散的阻隔層。
而且，經由變形金屬粒子及減少接點電阻，可在較低溫度執行燒製從而減少相比於可在較高溫度發生的對晶圓的損壞。
雖然具體實施例已在上面描述，即使對於特定特徵僅描述僅單一個實施例，這些實施例並不意圖限制本揭露的範疇。除非另有說明，在揭露所提供的特徵的實施例意圖為說明性的而不是限制性的。上面的描述意圖覆蓋對於具有本揭露利益之領域內之通常知識者而言為顯而易見的替代方案(alternative)、修改(modification)及等效物(equivalent)。
本揭露的範疇包含在本文中所揭露的任何特徵或特徵的組合(不是明顯地就是隱含地)，或者其任何通論，而不論它是否減輕了在本文中所提出的任何或所有問題。據此，在本申請(或主張優先權的本申請)的審查期間可製定新的申請專利範圍成任何這樣的特徵組合。特別是，參照所附的申請專利範圍，來自附屬項的特徵可與獨立項的特徵結合且來自各獨立項的特徵可以任何適當的方式結合且不僅為在所附的申請專利範圍所列舉的特定結合。

Claims (3)

  1. 一種太陽能電池，其包含：一基板；一半導體區域，係設置在該基板中或該基板上；以及一導電接點，係設置在該半導體區域上，其中該導電接點包含機械性變形的複數個鋁粒子以及直接在該複數個鋁粒子上的一銅層；其中機械性變形的該複數個鋁粒子係設置以使得在機械性變形期間破壞在該複數個鋁粒子周圍的氧化物殼層(oxide shell)，且藉由減少該複數個鋁粒子之間的孔隙來增加該複數個鋁粒子之間的接觸以形成一銅擴散阻隔層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中機械性變形的該複數個鋁粒子包含沒有黏結劑材料的機械性變形的一鋁粉末粒子。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中機械性變形的該複數個鋁粒子包含帶有其他黏結劑材料的機械性變形的一鋁粒子。
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