[发明专利]用于形成用于制造太阳能电池的薄半导体层衬底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于形成一个或几个薄半导体层衬底的方法，基于所述薄半导体层衬底可以制造太阳能电池。而且，本发明涉及一种用于制造太阳能电池的方法，在所述方法中，形成一个或几个薄半导体层衬底并且进一步处理所述一个或几个薄半导体层衬底以变成太阳能电池。

背景技术

太阳能电池的制造需要高质量的经济的半导体衬底。

下面，参照在制造硅太阳能电池的环境中形成半导体衬底的示例来描述本发明的技术背景以及可能的特征和优点。然而，应该指出，本发明的思想不限制于将硅用作半导体材料；相反，一般而言它们还可以改用其它半导体材料。所形成的半导体层衬底可以特别有利地用于制造太阳能电池，因为太阳能电池的大规模的工业制造需要大量的半导体衬底，并且例如，由于提供更薄的衬底而实现的材料节约可以导致成本的明显降低。

传统地，经常以半导体晶片的形式来提供在太阳能电池的制造中使用的半导体衬底。大多数时候，这种晶片包括100-500μm的厚度，并且传统地通过将半导体材料(例如单晶硅)块锯成薄的切片来制造。

为了能够降低在太阳能电池制造中的成本，有利的是，提供具有减小的厚度的半导体衬底，所述减小的厚度例如小于100μm并且优选地小于50μm。

在现有技术中，基于晶体硅制造太阳能电池的方法是已知的，在所述方法中，首先在硅衬底上产生多孔硅层，并且接下来在该多孔硅层上例如以外延的方式沉积另一硅层。该另一层可以接下来从硅衬底分离，其中，之前产生的多孔层用作预定的断裂点(breaking point)。分离的层例如可以形成为数μm的厚度，并且可以接下来用作用于太阳能电池的薄膜衬底，其中，在接下来的步骤中，可以形成太阳能电池的重要部件，例如它的发射极和/或它的接触金属化。

这种方法例如由R.Brendel在Solar Energy，77，2004，969-982以及在DE 197 30 975 A1或US 6 645 833中进行了描述。该方法利用了如下的事实，即，施加到多孔硅的硅薄膜优选地与在它下面邻接的硅衬底生长有相同的晶体结构。如果硅衬底例如是高质量的单晶晶片，则按照该方式，可以产生高质量的硅薄膜，该硅薄膜然后可以用作用于具有高效率的潜力的太阳能电池的衬底。

根据DE 42 02 455 C1，由衬底切片制造太阳能电池的方法是已知的。在该配置中，自支撑半导体层通过电化学蚀刻的方式从单晶硅晶片分离。为此，通过使用酸性含氟电解质，在硅晶片中形成孔，并且当孔已经达到实质上与将形成的自支撑半导体层的厚度对应的深度时，改变蚀刻的工艺参数，使得自支撑半导体层由于一起生长的孔而自动地分离。

然而，已经注意到的是，在前述的用于形成薄半导体层衬底的传统方法中，需要消耗巨大的成本和努力以通过电化学地产生多孔半导体层并且接下来分离该半导体层来产生单独的半导体薄膜。而且，已经说明的是，处理薄的自支撑多孔半导体层并且进一步处理这种半导体层以最终由该半导体层制造太阳能电池可能是困难的。

发明内容

可能需要一种用于形成薄半导体层衬底的方法以及用于制造太阳能电池的方法，所述薄半导体层衬底可以接下来在太阳能电池的制造中用作衬底，在所述方法中，至少部分地克服了上述问题。具体地，可能需要一种用于制造太阳能电池的方法，在所述方法中，以简单的方式产生薄的半导体层(优选为单晶半导体层)作为用于太阳能电池的衬底，其中，这种衬底优选地应该包括足够高的电子性能以及例如在太阳能电池的表面方面是理想的表面纹理，并且其中，基于这种衬底，可以以简单并且经济的方式来制造太阳能电池。

根据本发明的第一方面，提出了一种用于形成用于制造太阳能电池的一个或几个薄半导体层衬底的方法。该方法包括下面的方法相关的步骤：

(a)提供半导体衬底；

(b1)在所述半导体衬底的局部表面上形成上部的大孔层；

(c1)在所述大孔层下面形成蚀刻去除层(etched-away layer)；

其中所述大孔层和所述蚀刻去除层是在每一种情形中通过在蚀刻溶液中电化学蚀刻所述半导体衬底的所述局部表面而形成的；

其中，所述半导体衬底的至少部分地包围所述局部表面的边缘区域保持未被蚀刻，以形成起稳固作用的非多孔边缘区域；

可选地：(b2)在之前形成的所述蚀刻去除层下面形成另一个大孔层；

可选地：(c2)在之前形成的所述大孔层下面形成另一个蚀刻去除层；以及