專利名稱：用于太陽能電池制造的小接觸的陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及太陽能電池，且更具體地但不是唯一地涉及太陽能電 池的制造工藝和結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
太陽能電池是公知用于將太陽輻射轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備。其可以采用半 導(dǎo)體工藝技術(shù)在半導(dǎo)體晶片上被制造。
一般而言，可以通過在硅襯底上形
成P型和N型的擴散區(qū)域來制造太陽能電池。照射到太陽能電池上的太陽 輻射產(chǎn)生遷移到擴散區(qū)域的電子和空穴，從而在擴散區(qū)域之間產(chǎn)生電壓 差。在背面結(jié)太陽能電池中，擴散區(qū)域和與其耦合的金屬接觸指均在太陽 能電池的背面上。接觸指允許將外部電路耦合至太陽能電池并由該太陽能 電池供電。
出于成本原因，已開發(fā)用在包括金屬接觸指到對應(yīng)擴散區(qū)域的電連接 的背端工藝中的噴墨印刷步驟。更具體地，可以通過噴墨印刷形成限定接 觸孔的接觸掩模，金屬接觸指可以通過該接觸孔電連接到擴散區(qū)域。然而， 該接觸掩模一般要求與太陽能電池晶片的其他部件嚴格對準(zhǔn)。該對準(zhǔn)限制 了在背端工藝中其他步驟的工藝參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，用于制造太陽能電池的接觸掩?？砂ㄍㄟ^噴墨印 刷形成的點。該點可以在電介質(zhì)層(例如聚酰亞胺)之間的開口中形成。 重疊點的交叉可以形成限定接觸區(qū)域的空隙。該空隙的間隔取決于分送該 點的噴嘴的排列?？衫迷擖c作為接觸掩?？涛g下面的電介質(zhì)層，以通過 該下面的電介質(zhì)層形成接觸區(qū)域?？梢栽诰闲纬山饘俳佑|指，用以形 成通過該接觸區(qū)域到對應(yīng)擴散區(qū)域的電連接。
通過閱讀包括附圖和權(quán)利要求的全部公開內(nèi)容，本發(fā)明的這些和其他 特征對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言將是顯而易見的。


圖1示意性示出可用在本發(fā)明的實施例中的示例的噴墨印刷機；
圖2示意性示出通過噴墨印刷機在晶片上形成接觸掩模的一種方法；
圖3包括圖3A至圖3D，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性說明太陽
能電池制造工藝的截面；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例說明空隙和鄰近點之間的位置關(guān)系的
頂視圖5示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例說明以多個印刷路徑形成的接 觸掩模的頂視圖。
在不同的圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件。
具體實施例方式
在本公開內(nèi)容中，提供諸如裝置、結(jié)構(gòu)和方法的示例的多個具體細節(jié) 以便對本發(fā)明實施例的全面理解。但是本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員可以認識 到，無需該具體細節(jié)中的一個或者多個也可以實現(xiàn)本發(fā)明。在其他實例中， 公知的細節(jié)沒有被示出或者描述，以避免本發(fā)明不清楚。
圖1示意性示出可用在本發(fā)明的實施例中的示例的噴墨印刷機。在圖 1的示例中，該噴墨印刷機包括印刷頭110和多個噴嘴112?？梢詫娮?112布置成行和列以形成陣列。 一般而言，在半導(dǎo)體工藝中使用噴墨印刷 機是公知的。簡言之，材料流過噴嘴112并流到晶片114上。在晶片114 上的印刷頭110的一個或多個路徑導(dǎo)致被印刷在晶片114上的圖案。在下 面的實施例中，該圖案可以是用于在太陽能電池中形成金屬接觸區(qū)域的掩 模。
圖2示意性示出通過噴墨印刷機在晶片114上形成接觸掩模200的一 種方式。在圖2的示例中，接觸掩模200包括限定孔210的多個點201。 為了示意清晰，在圖2中沒有標(biāo)記出所有的點201。通過避開點201來形 成孔210，該孔210限定通過其將要形成金屬接觸的區(qū)域。也就是說，通 過印刷點201以避開孔210的區(qū)域來形成孔210。使用噴墨印刷機以相對 高的每英寸點數(shù)(DPI)即以約100pm的點直徑、連續(xù)的點201的中心之 間的約31.75pm的距離202,孑L 210可以限定直徑約30|im的接觸區(qū)域。 盡管該掩模200可以滿足大部分太陽能電池應(yīng)用，但是相對于晶片114的其他部件，對準(zhǔn)孔210相對困難并且具有工藝窗口限制。當(dāng)孔210制作得 較小時尤其是這樣。
圖3包括圖3A至圖3D,示出了示意性說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的太 陽能電池制造工藝的截面。圖3的工藝關(guān)于形成接觸掩模，其用于形成太 陽能電池的金屬接觸指。為了清晰，已省略對理解本發(fā)明不必要的工藝細節(jié)。
參考圖3A，太陽能電池包括以晶片301和多個擴散區(qū)域303和302 形式的襯底?？梢栽诰?01或上覆層中形成該擴散區(qū)域303和302。在 圖3的示例中，擴散區(qū)域303包括P型擴散區(qū)域且擴散區(qū)域302包括N型 擴散區(qū)域。對于根據(jù)本發(fā)明的實施例的任何給定的太陽能電池晶片，存在 數(shù)個擴散區(qū)域303和302。圖3A的太陽能電池包括背面結(jié)太陽能電池， 擴散區(qū)域303和302在與前面304相對的背面上。在正常工作期間前面304 面向太陽。
在擴散區(qū)域上形成電介質(zhì)層304。在一個實施例中，電介質(zhì)層304包 括通過常壓化學(xué)汽相沉積(APCVD)形成的厚度約1000 6000埃的二氧 化硅。該層304提供在擴散區(qū)域和上覆導(dǎo)電層(例如隨后形成的金屬接觸 指)之間的電絕緣。
在電介質(zhì)層304上形成電介質(zhì)層305，以有利地防止一個極性的金屬 接觸指電短接到另一個極性的擴散區(qū)域。在圖3的示例中，層305防止電 連接到N型擴散區(qū)域302的金屬接觸指(即N型金屬接觸指)電短接到P 型擴散區(qū)域303。在一個實施例中，電介質(zhì)層305包括絲網(wǎng)印刷的厚度約 5微米的聚酰亞胺。可以采用其他沉積技術(shù)形成電介質(zhì)層305。然而，為 了節(jié)約成本該電介質(zhì)層305優(yōu)選地:帔絲網(wǎng)印刷，這在太陽能電池應(yīng)用中尤 其重要。在一個實施例中，在層305之間的開口約200pm。
在圖3B中，在晶片301上噴墨印刷多個點306?？梢岳斫膺@樣指稱 點306是為了表示它們是通過穿過噴嘴釋放材料而形成；點306不一定為 圓形?？梢栽诰?01上噴墨印刷點306，以便在點306之間形成空隙321。 如以下將會更明顯，空隙321限定了接觸區(qū)域，金屬接觸指可以通過該接 觸區(qū)域電連接到對應(yīng)的擴散區(qū)域。點306可以在晶片301上在印刷頭的單 次經(jīng)過中形成，由此得到形成在層305之間的開口中的空隙321。形成圖 4的接觸掩沖莫400的點306可以包括熱熔樹脂。
圖4示出了才艮據(jù)本發(fā)明的實施例說明在空隙321和鄰近點306之間的
7位置關(guān)系的頂視圖。在圖4的示例中，接觸掩模400包括噴墨印刷的多個 重疊點306用以形成空隙321?？障?21為其上沒有印刷點306的區(qū)域。 如圖4所示，通過多個(例如4個)重疊點306的交叉形成每一空隙321。 有利地，可以通過分送點306的噴嘴的物理排列來限定和指定空隙321的 尺寸和位置。例如，可以通過噴墨噴嘴的間距來限定點306的中心之間的 尺寸401。結(jié)果，空隙之間的間隔也可以通過分送點的噴嘴的物理排列來 指定。
接觸掩模400提供了在此之前未能實現(xiàn)的多個優(yōu)點。由于點306之間 的間隔的精確度通過噴嘴的物理排列來指定，可以使用具有相對低DPI的 噴墨印刷機來限定多個空隙321。例如，假設(shè)點直徑約100(im， +/-5Mm, 而點的中心之間的距離401可以為75]tim時，則每一空隙321的直徑約 6pm。優(yōu)選地，將每一空隙的尺寸制作得盡可能小以最小化覆蓋，以及由 此最小化空隙與層305中的針孔對上的可能性。出于相似的原因，空隙321 優(yōu)選地也只在層305之間的開口中形成。
因為接觸掩模400可以在晶片301上無需嚴格對準(zhǔn)地印刷，所以其也 為"無需對準(zhǔn)的"。這是因為空隙321不是必須在層305之間的特定位置 形成；只要空隙321在層305之間形成即可。另夕卜，為了印刷接觸掩模400， 噴墨印刷機只需經(jīng)過晶片301，而無需制造諸如圖2的接觸掩模200的交 錯圖案。可以沿著相對直的路線以一個或多個路徑印刷接觸掩模400。在 一個實施例中，接觸掩才莫400以一個路徑在一個方向上噴墨印刷。
繼續(xù)圖3C，采用接觸掩模400來移除層304的部分以形成穿過其中 的接觸區(qū)域311。在一個實施例中，通過使用接觸掩模400作為刻蝕掩模 并且釆用幾乎不刻蝕層305的蝕刻劑來刻蝕層304形成接觸區(qū)域311。例 如，利用包括二氧化硅的層304和包括聚酰亞胺的層305,可通過在緩沖 氧化物刻蝕(BOE)工藝中使用氫氟酸(HF)作為蝕刻劑濕刻蝕層304的 暴露的部分(即空隙321正下方的部分)，來形成接觸區(qū)域3U。在該刻蝕 工藝中，層305用作刻蝕終止。圖3C圖示了在BOE工藝和隨后移除接觸 掩模400后的圖3B的例子。在去除掩模工藝(mask strip process )中，可 采用氫氧化鉀(KOH)移除包括熱熔樹脂的接觸掩模400。
如圖3C所示，在層305之間的開口中，接觸掩模400導(dǎo)致多個接觸 區(qū)域311。由于用以限定接觸區(qū)域311的對應(yīng)的空隙321的小尺寸，接觸 區(qū)域311相對小。由此得到多個相對小的接觸區(qū)域311,金屬接觸指可以通過其形成到對應(yīng)擴散區(qū)域的電連接。相對小尺寸的接觸區(qū)域311 (例如 對于同一尺寸的空隙321為6jim)允許相對小的金屬接觸指，其進而有利 于實現(xiàn)較高的效率。
在圖3D中，金屬接觸指312和313通過接觸區(qū)域311形成。在一個 實施例中，金屬接觸指312和313包括以下材料的堆疊6微米厚的錫層， 在該6微米厚的錫層上的300微米厚的銅層，在該300微米厚的銅層上的 500埃厚的鈦鴒層，在該500埃厚的鈦鎮(zhèn)層上的IOOO埃厚的鋁層。在不脫 離本發(fā)明優(yōu)點的情況下也可以使用其他金屬和金屬結(jié)構(gòu)。對于根據(jù)本發(fā)明 的實施例的任何給定的太陽能電池晶片，存在數(shù)個金屬接觸指312和313。 在圖3D的示例中，金屬接觸指312是P型金屬接觸指，這是因為其通過 接觸區(qū)域311電連接到P型擴散區(qū)域303。類似地，金屬接觸指313是N 型金屬接觸指，因為其通過接觸區(qū)域3U電連接到N型擴散區(qū)域302?？?以將外部電路電連接到金屬接觸指用以接收來自太陽能電池的電力。
圖4中的點306可以在晶片上以印刷頭的一次經(jīng)過來印刷。還可以在 晶片上執(zhí)行例如兩次或多次經(jīng)過用以例如覆蓋某些空隙321。在圖5的示 例中，印刷頭的第一次經(jīng)過形成如圖4所示的接觸掩模400，且印刷頭的 第二次經(jīng)過形成點306A以覆蓋空隙321 (在點306A下方)。
以上公開了 一種新的用于太陽能電池制造的d、接觸的陣列。雖然已經(jīng) 提供本發(fā)明的具體實施例，但是應(yīng)該理解這些實施例用于說明而非限制。 對于本領(lǐng)域普通;f支術(shù)人員而言，通過閱讀公開內(nèi)容，許多附加實施例將會顯 而易見。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池的制造方法，該方法包括在要被處理到太陽能電池中的晶片上形成第一電介質(zhì)層；在該第一電介質(zhì)層上形成多個第二電介質(zhì)層；以及至少在該第二電介質(zhì)層之間的開口中噴墨印刷多個點用以通過該點的交叉形成多個空隙，該空隙的間隔取決于分送該點的噴墨印刷機噴嘴的排列。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池的制造方法，其中該第二電介質(zhì)層包括在該晶片上絲網(wǎng)印刷的聚酰亞胺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池的制造方法，還包括用該多個點作為掩;f莫通過該第一電介質(zhì)層形成接觸區(qū)域；從該晶片移除該多個點；以及在該第一電介質(zhì)層上形成金屬接觸指用以產(chǎn)生通過該接觸區(qū)域到該第一電介質(zhì)層下的擴散區(qū)域的電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池的制造方法，其中至少一些該金屬接觸指包括所形成的用以產(chǎn)生通過至少一些該接觸區(qū)域到對應(yīng)N型擴散區(qū)域的電連接的N型金屬接觸指，和所形成的用以產(chǎn)生通過至少一些該接觸區(qū)域到對應(yīng)P型擴散區(qū)域的電連接的P型金屬接觸指，該P型和N型擴散區(qū)域在該晶片的背面形成，該背面與在正常工作期間面向太陽的該晶片的前面相對。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池的制造方法，其中不是該P型金屬接觸指而是該N型金屬接觸指在該第二電介質(zhì)層上形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池的制造方法，其中該第一電介質(zhì)層包括二氧化硅且該第二電介質(zhì)層包括聚酰亞胺。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池的制造方法，其中該點在該晶片上在包括該噴嘴的印刷頭的 一 次經(jīng)過中以 一 個方向被印刷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池的制造方法，還包括至少以另 一次經(jīng)過使該印刷頭在該晶片上經(jīng)過，用以印刷覆蓋在多個空隙中的一個空隙上的另一個點。
9. 一種太陽能電池的制造方法，該方法包括在太陽能電池晶片上形成第一電介質(zhì)層；在該第一電介質(zhì)層上形成多個第二電介質(zhì)層；至少在兩個該第二電介質(zhì)層之間的開口中印刷多個點，該多個點形成接觸掩模，形成多個空隙，每一個該空隙由在該多個點中的重疊點的交叉來限定；以及 刻蝕通過該空隙暴露的該第一電介質(zhì)層的部分用以形成暴露該太陽能電池的多個擴散區(qū)域的多個接觸區(qū)域。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池的制造方法，還包括從該晶片移除該多個點；以及在該多個接觸區(qū)域中形成金屬接觸指用以電連接到在該多個擴散區(qū)域中的對應(yīng)的擴散區(qū)域。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的太陽能電池的制造方法，其中一些該金屬接觸指包括N型金屬接觸指，其電連接到在該太陽能電池的背面上的該多個擴散區(qū)域中的N型擴散區(qū)域，并且一些該金屬接觸指包括P型金屬接觸指，其電連接到在該太陽能電池的背面上的該多個擴散區(qū)域中的P型擴散區(qū)域。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池的制造方法，其中該多個第二電介質(zhì)層在該第 一電介質(zhì)層上絲網(wǎng)印刷。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池的制造方法，其中該多個點釆用噴墨印刷機印刷。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池的制造方法，其中該多個第二電介質(zhì)層包括聚酰亞胺。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池的制造方法，其中該第一電介質(zhì)層包括二氧化硅。
16. —種太陽能電池的制造方法，該方法包括在太陽能電池晶片上兩個電介質(zhì)層之間的開口中印刷多個點，該多個點限定空隙，每個空隙通過該多個點中重疊點的交叉來形成，在該空隙之間的該間隔由分送該多個點的噴嘴的物理排列所限定，以便該多個點不嚴格對準(zhǔn)于其上印刷該多個點的太陽能電池晶片的部件；用該多個點作為刻蝕掩模來刻蝕在該多個點下方的另 一層，用以形成到下面的擴散區(qū)域的接觸區(qū)域，該接觸區(qū)域由該空隙所限定；以及在其他層上形成金屬接觸指，形成該金屬接觸指用以通過該接觸區(qū)域電連接到該下面的擴散區(qū)域。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池的制造方法，其中該其他層包括二氧化硅。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池的制造方法，其中該兩個電介質(zhì)層包括聚酰亞胺。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池的制造方法，其中該金屬接觸指包括N型金屬接觸指且該下面的擴散區(qū)域包括N型擴散區(qū)域。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池的制造方法，其中多個點在該晶片上在噴墨印刷機的一次經(jīng)過以一個方向被印刷。
全文摘要
本發(fā)明采用印刷的接觸掩模(400)來制造太陽能電池。該接觸掩模(400)可以包括通過噴墨印刷形成的點(306)。該點(306)可以形成在電介質(zhì)層(例如聚酰亞胺)之間的開口中。重疊點(306)的交叉可以形成限定接觸區(qū)域的空隙(321)。空隙(321)的間隔可以取決于分送點(306)的噴嘴的排列?？刹捎命c(306)作為接觸掩模(400)刻蝕下面的電介質(zhì)層，用以形成通過該下面的電介質(zhì)層的接觸區(qū)域。在晶片上可以形成金屬接觸指用以形成通過接觸區(qū)域到對應(yīng)的擴散區(qū)域的電連接。
文檔編號H01L25/00GK101681902SQ200880016124
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者M·J·卡德茲諾維克, P·J·卡曾斯 申請人:太陽能公司