[发明专利]双面接触的太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造双面接触的太阳能电池的方法，该方法基于具有介电层的晶圆的微结构化和被微结构化的区域的掺杂。随后实现含金属的成核层的沉积以及接触的电镀加固。本发明还涉及能够以这种方式制造的太阳能电池。

背景技术

太阳能电池的制造与用于精密加工晶圆的大量工序相关联。这里包括发射极扩散、介电层的施加及其微结构化、晶圆的掺杂、接触、成核层的施加及其加厚。

关于正面接触的微结构化，目前常见的应用是薄氮化硅层(SiN_x)的微结构化。这些层就商业电池而言目前形成标准减反射涂层。由于该减反射涂层还部分地起到太阳能电池的正面钝化作用，并且该层在正面金属化之前被施加，因此必须通过相应的微结构化使此非导电层局部开口，以便将金属接触直接施加到硅衬底上。

因此，现有技术是利用含玻璃粉的金属膏印刷SiN_x层。首先进行干燥以驱除有机溶剂，然后在高温下(大约900℃)烧成。由此玻璃粉破坏SiN_x层，使SiN_x层局部溶解，因此能够形成硅-金属接触。这种方法的缺陷是由玻璃粉产生的高接触电阻(＞10^-3Ωcm²)以及能够降低钝化层质量和硅衬底质量的必需的高工艺温度。

用于使SiN_x层局部开口的已知的温和方法是应用光刻法结合湿化学蚀刻工艺。首先，将光刻胶层施加在晶圆上，并且经由UV曝光和显影使该光刻胶层结构化。随后，在含氢氟酸或含磷酸的化学体系中执行湿化学蚀刻步骤，以去除在光刻胶的已开口位置处的SiN_x。这种方法的一个很大的缺陷是极大的复杂性以及与此相关的成本。此外，利用该方法制造太阳能电池不能实现足够的生产量。就某些氮化物而言，由于蚀刻速率太低，因此不能再应用此处描述的方法。

此外，根据目前的技术发展水平已知，借助激光束，完全通过热烧蚀(干式激光烧蚀)去除由SiN_x制成的钝化层。

关于晶圆掺杂，在微电子学中，通过外延生长的SiO₂掩模的光刻结构化以及随后在扩散炉内的全表面扩散来进行局部掺杂是目前的技术发展水平。通过在光刻限定的抗蚀剂掩模上真空蒸发以及随后在有机溶剂内溶解抗蚀剂实现金属化。该方法的缺陷是具有非常大的复杂性、时间长和成本要求高，并且整个表面加热元件，这还会改变可能存在的扩散层并且也能损坏衬底的电学性质。

通过自掺杂(如含铝的)金属膏的丝网印刷以及随后在约900℃的温度下干燥和烧成也可以实现局部掺杂。该方法的缺陷是元件的高机械负荷、昂贵的耗材以及整个元件经受的高温。此外，仅大于100μm的结构宽度在此是可以使用的。

另一种方法(“埋入式基极接触”)使用全表面SiNx层，利用激光辐射使该层局部开口，然后在扩散炉中扩散掺杂层。由于SiNx层的遮蔽，仅在被激光开口的区域形成高度掺杂区。在对产生的磷硅酸盐玻璃(PSG)进行再蚀刻之后，通过在含金属的液体内无电流沉积形成金属化。该方法的缺陷是激光所造成的损伤以及去除PSG所需的蚀刻步骤。此外，该方法包括一些单独的步骤，这些单独的步骤又需要很多处理步骤。

发明内容

由此，本发明的目的是提供一种制造太阳能电池的更加有效的方法，该方法可以减少工序的数量且在本质上可以无需昂贵的平板印刷步骤。另外，也设法减少用于接触的金属的量。

通过具有权利要求1的特性的方法和据此制造的具有权利要求18的特性的太阳能电池实现该目的。进一步的多个从属权利要求揭示了一些优势发展。

根据本发明，提供了一种制造双面接触的太阳能电池的方法，其中：

a)晶圆的正面和背面的至少一些区域内涂敷至少一个介电层；

b)实现所述至少一个介电层的微结构化；

c)通过引导至少一个液体射流在待掺杂表面的一些区域上方，实现被微结构化的表面区域的掺杂，该至少一个液体射流指向实体的表面且包括至少一种掺杂剂，并利用激光束提前或同时局部加热该待掺杂表面；

d)在该晶圆的背面上的至少一些区域内沉积含金属的成核层；以及

e)为了该晶圆的双面接触，实现在晶圆的正面和背面上金属化的至少一些区域内的电镀沉积。