[发明专利]用于硅太阳能电池的改善的金属化方法

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技术领域

本发明总体上涉及太阳能电池制造领域，特别是，涉及用于硅太阳能电池的改善的金属化方法。

背景技术

为了从太阳能电池中汲取电流，必须对装置(器件)的n型和p型材料两者形成金属接触部。一种用于形成这些金属接触部的常用方法为金属电镀(金属镀覆)。对于形成金属接触部至太阳能电池，这是一种具有吸引力的方法，因为它潜在的低成本，并且与用于大多数商业生产的硅太阳能电池的丝网印刷的银相比它用于形成窄细。BP Solar在制造Saturn硅太阳能电池时，成功地使用镍并且然后是铜的无电电镀(无电镀敷，化学镀)。

金属电镀涉及从溶液中还原金属离子以在太阳能电池上形成金属沉积物。典型地，金属沉积物形成在电池上的阴极区(即，存在电子源的位置)。在称作无电电镀的工艺中，该电子源可由镀覆溶液(电镀液)中的还原剂提供，或者在称作“光引发镀覆”(LIP)或光镀覆的工艺中，当太阳能电池暴露于光时，至少部分地由通过光伏效应产生的电子提供。

典型地，在通过介电层(二氧化硅或氮化硅)形成金属化开口(例如凹槽)以暴露n型硅区域之前。利用激光划线或其它图案化技术(如光刻)可形成开口，并且可以涉及暴露在凹槽底部的硅的原位(in-situ)掺杂或后续的熔炉掺杂以在凹槽底部造成重掺杂的硅区域。在凹槽底部的这种重掺杂使得欧姆接触在沉积金属与硅之间形成。当金属电镀时，图案化的介电层(假定它具有足够高的质量)充当用于金属沉积的掩模，其中在理想情况下，金属仅镀覆至由图案化过程所暴露的硅区域(例如，凹槽的底部)。

然而，在商业生产中，考虑成本、简单、产量以及避免高温，这样的介电层经常不具有足够好的质量以充当镀覆掩模，在除了需要金属接触部之外的区域中导致不想要的局部化假性镀覆的区域。例如，在使用氮化硅介电掩模层(屏蔽层)的硅太阳能电池的金属电镀(特别是其中该氮化硅以远程等离子体强化的化学气相沉积(PECVD)沉积)中所遇到的常见问题是除了金属沉积在凹槽中之外，还在介电层的上方形成假性不想要的金属沉积物。该现象通常称作“重影镀覆(ghost plating)”。除了增加对于太阳能电池的有效遮蔽之外，“重影镀覆”因为会造成分流(尤其是当金属化工艺包括金属烧结步骤以进一步降低金属接触部的接触电阻时)也是不期望的。

在某种程度上，“重影镀覆”问题可以通过在沉积氮化硅层之前在扩散的硅上生长薄(10-15nm)二氧化硅层而被解决。虽然，该方法在去除“重影镀覆”上可以是有效的，但是它具有许多缺点。首先，它典型地需要额外的高温工艺，这对于许多低质量的硅基板(衬底)是不期望的，因为暴露于高温的时间增加会降低载体寿命。此外，由于增加的晶片处理，所以它增加制造工艺的总成本。第二，它限制了来自氮化硅层的氢可被用来钝化硅基板中缺陷的程度。后一点尤其与多晶晶片相关，多晶晶片由于晶片中晶粒边界的存在而呈现出许多缺陷。由于其低价格，多晶质晶片是常用的商业基板，因此该第二个限制是特别相关的。

发明内容

根据第一个方面，本发明在于一种在硅太阳能电池的表面发射极(emitter)上形成接触部(触点，接触)的方法，该方法包括：

n型扩散表面以形成具有10-40Ω/□的薄层电阻(薄膜电阻，方块电阻，片电阻，sheet resistance)的经掺杂的发射极表面层；

回蚀刻(回蚀刻刻，etching back)该发射极表面层以增加该发射极表面层的薄层电阻；以及

选择性镀覆该表面

可通过形成镀覆掩模并且通过掩模镀覆而实现选择性镀覆。可替换地，可通过形成比该表面的其余部分更高度掺杂的需要镀覆的发射极表面区域，并且镀覆该表面，由此在该更高度掺杂的区域上选择地形成镀覆，来实现该选择性镀覆。

该回蚀刻步骤可以导致在100-150Ω/□范围内的发射极表面层电阻率。

可以使用在扩散炉中的POCl₃扩散流程来实现该发射极掺杂步骤，并且在将晶片加载到扩散炉中之前，该晶片被背对背地放置以使背表面的掺杂最小化。在一个实例中，重度前表面扩散可以通过下述方式来实现：

(i)在890℃下进行预氧化扩散5分钟；以及