專利名稱：太陽能電池、太陽能電池的發(fā)射極層的形成方法、和太陽能電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)施方式涉及太陽能電池、用于形成太陽能電池的發(fā)射極層的方法和用于制造太 陽能電池的方法。
背景技術(shù)：
近來，由于認(rèn)為如石油和煤這樣的現(xiàn)有能源將會(huì)枯竭，因此替代這些能源的另選 能源越來越受到關(guān)注。在這些另選能源中，太陽能電池尤其受到關(guān)注，因?yàn)樽鳛閺奶柲墚a(chǎn) 生電能的電池，太陽能電池能夠從充足的源吸取能量，并且不會(huì)造成環(huán)境污染。通常的太陽能電池包括由具有不同的導(dǎo)電類型(如ρ型和η型)的半導(dǎo)體制成的 基板和發(fā)射極層、以及分別在基板和發(fā)射極層上形成的電極。通常的太陽能電池還包括在 基板和發(fā)射極層之間的界面形成的ρ-η結(jié)。當(dāng)光入射在太陽能電池上時(shí)，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生多個(gè)電子-空穴對(duì)。通過光電伏打 效應(yīng)，這些電子-空穴對(duì)分別被分成電子和空穴。因此，分離出的電子朝向η型半導(dǎo)體(如， 發(fā)射極層)移動(dòng)，而分離出的空穴朝向P型半導(dǎo)體(如，基板)移動(dòng)，然后，分別由電連接到 發(fā)射極層和基板的電極來收集電子和空穴。電極使用電線而互相連接，從而獲得電能。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題實(shí)施方式的動(dòng)機(jī)是通過簡(jiǎn)化太陽能電池的制造處理來降低太陽能電池的制造成 本。實(shí)施方式的另一個(gè)動(dòng)機(jī)是通過簡(jiǎn)化太陽能電池的制造處理來提高太陽能電池的 生產(chǎn)效率。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，一種太陽能電池的發(fā)射極層的形成方法包括以下步驟 制備包括第一導(dǎo)電類型的第一雜質(zhì)的基板；在所述基板中擴(kuò)散與所述第一導(dǎo)電類型相反的 第二導(dǎo)電類型的第二雜質(zhì)，以在所述基板中形成所述發(fā)射極層的第一發(fā)射極部分；并且選 擇性地加熱所述第一發(fā)射極部分的與用于形成至少一個(gè)電極的位置相對(duì)應(yīng)的部分，以形成 第二發(fā)射極部分。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，一種太陽能電池的制造方法包括以下步驟形成 所述太陽能電池的發(fā)射極層；形成連接到所述第一發(fā)射極部分和所述第二發(fā)射極部分的第 一電極、和連接到所述基板的第二電極，其中，所述第一電極包括沿所述第二發(fā)射極部分形 成的至少一個(gè)指電極、和與所述至少一個(gè)指電極交叉并連接到所述至少一個(gè)指電極的至少 一個(gè)總線電極。所述至少一個(gè)電極可以包括指電極和總線電極，并且所述第二發(fā)射極部分形成在 所述指電極的下方。
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所述第一發(fā)射極部分的形成步驟可以包括以下步驟在擴(kuò)散爐中提供所述第二導(dǎo) 電類型的雜質(zhì)氣體，以使得所述雜質(zhì)氣體中包括的雜質(zhì)在所述基板中擴(kuò)散，從而形成所述 第一發(fā)射極部分；并且在所述基板上產(chǎn)生包括所述雜質(zhì)的絕緣層。所述第一發(fā)射極部分的形成步驟可以包括以下步驟在所述基板上涂布包括所述 第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的雜質(zhì)源，或者在所述基板上印刷包括所述第二導(dǎo)電類型的所述雜質(zhì) 的摻雜糊；并且加熱涂布有所述雜質(zhì)源或印刷有所述摻雜糊的所述基板，以使得所述雜質(zhì) 在所述基板中擴(kuò)散，從而形成所述第一發(fā)射極部分，并在所述第一發(fā)射極部分上產(chǎn)生包括 所述雜質(zhì)的絕緣層。所述絕緣層可以是PSG (磷硅酸玻璃)。所述第二發(fā)射極部分的形成步驟可以包括以下步驟在所述絕緣層上照射激光 束，從而加熱所述第一發(fā)射極部分的位于所述絕緣層的被照射所述激光束的部分下方的部 分。所述激光束可以具有比所述至少一個(gè)電極的寬度大的照射寬度?？梢酝ㄟ^改變所述激光束的發(fā)射位置和改變所述基板的位置中的至少一種來移 動(dòng)所述激光束的照射位置。所述第二發(fā)射極部分可以具有比所述第一發(fā)射極部分的薄層電阻(sheet resistance)小的薄層電阻。所述第二發(fā)射極部分可以具有比所述第一發(fā)射極部分的雜質(zhì)濃度大的雜質(zhì)濃度， 并且/或者所述第二發(fā)射極部分可以具有比所述第一發(fā)射極部分的雜質(zhì)摻雜深度大的雜 質(zhì)摻雜深度。選擇性加熱步驟包括沿著所述至少一個(gè)指電極的延伸方向用至少一個(gè)激光束照 射所述基板?？梢栽谒龌宓墓饨邮毡砻嫔闲纬伤龅谝话l(fā)射極部分和所述第二發(fā)射極部 分，并且所述第二電極形成在所述基板的與所述光接收表面相對(duì)的表面上。該方法還可以包括以下步驟在形成所述第二發(fā)射極部分之后去除所述絕緣層。該方法還可以包括以下步驟在所述第一發(fā)射極部分和所述第二發(fā)射極部分上形 成防反射層。所述第一電極和第二電極的形成步驟可以包括以下步驟在對(duì)應(yīng)于所述第二發(fā)射 極部分的所述防反射層上涂布第一電極糊，以形成所述至少一個(gè)指電極的圖案，并對(duì)具有 所述至少一個(gè)指電極的所述圖案的所述基板進(jìn)行加熱。所述至少一個(gè)指電極的所述圖案的形成步驟可以包括以下步驟連同所述至少一 個(gè)指電極的所述圖案一起，形成與所述至少一個(gè)指電極的所述圖案交叉的至少一個(gè)總線電 極的圖案。該方法還可以包括以下步驟在所述基板上涂布第二電極糊，以形成所述第二電 極的圖案。所述基板的加熱步驟可以連同所述至少一個(gè)指電極的所述圖案一起對(duì)所述第二 電極的所述圖案進(jìn)行加熱。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，太陽能電池可以包括第一導(dǎo)電類型的基板、位于所述基板 上并且是與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的發(fā)射極層、連接到所述發(fā)射極層的第一電極、和連接到所述基板的第二電極，其中，所述發(fā)射極層包括第一發(fā)射極部分和第二發(fā) 射極部分，所述第一電極包括指電極和與所述指電極交叉并連接到所述指電極的總線電 極，并且所述第一發(fā)射極部分和所述第二發(fā)射極部分位于所述總線電極的下方。所述第二發(fā)射極部分可以具有比所述第一發(fā)射極部分的雜質(zhì)濃度大的雜質(zhì)濃度。所述第二發(fā)射極部分可以具有比所述第一發(fā)射極部分的雜質(zhì)摻雜深度大的雜質(zhì) 摻雜深度。所述指電極可以具有大約50 μ m至300 μ m的寬度，并且所述總線電極具有大約 Imm至3mm的寬度。所述第一發(fā)射極部分可以具有比所述指電極的寬度大的寬度。所述第二發(fā)射極部分可以具有比所述第一發(fā)射極部分的厚度大的厚度。所述太陽能電池還可以包括位于所述發(fā)射極層上的防反射層、和位于所述基板與 所述第二電極之間的背面場(chǎng)部分(back surface fieldportion)。有利效果簡(jiǎn)化了太陽能電池的制造處理，從而降低了太陽能電池的制造成本并且提高了太 陽能電池的生產(chǎn)效率。


通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，本發(fā)明將會(huì)變得更加顯而易 見，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池的部分透視圖；圖2是沿II-II線剖取的圖2中所示的太陽能電池的剖面圖；圖3至圖9是順序地示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池的制造處理 的剖面圖；圖10是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的絕緣層的選擇性退火方法 的示例；圖11是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的絕緣層的選擇性退火方法 的另一個(gè)示例；以及圖12示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的在對(duì)絕緣層進(jìn)行選擇性退火時(shí)激光束照 射寬度和指電極寬度的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖更全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施方 式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)被理解為局限于本文所述的實(shí)施 方式。在附圖中，為了清楚，夸大了層、膜、板和區(qū)域等的厚度。相同的附圖標(biāo)記在說明書 中自始至終表示相同的元件。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)將一元件(如，層、膜、區(qū)域或基板)稱為位 于另一個(gè)元件“上”時(shí)，其可能直接在另一個(gè)元件上，或者還可能存在位于中間的元件。相 反，當(dāng)將一元件稱為“直接”位于另一個(gè)元件“上”時(shí)，不存在介于中間的元件。參照?qǐng)D1和圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池的部分透視圖，而圖2是沿II-II線剖取的圖2中 所示的太陽能電池的剖面圖。參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池1包括基板301、位 于基板表面上的發(fā)射極層302、位于發(fā)射極層210上的防反射層304、電連接至發(fā)射極層302 的多個(gè)第一電極305 (下面稱為“前電極”)、位于基板301的全部表面上并且電連接到基板 301的第二電極306 (下面稱為“后電極”)、以及位于基板301與后電極306之間的背面場(chǎng) (BSF)層 307。在示例性實(shí)施方式中，基板301優(yōu)選地由摻雜有第一導(dǎo)電類型(例如，ρ型)的雜 質(zhì)的硅制成(盡管未要求)。此時(shí)，硅可以是單晶硅、多晶硅或非晶硅。當(dāng)基板301是ρ型 時(shí)，基板301包括III族元素(如，硼(B)、鎵(Ga)、銦等)的雜質(zhì)。但是，另選的是，基板 301可以是η型，并且/或者由不同于硅的材料制成。當(dāng)基板301是η型時(shí)，基板301可以 包括V族元素(如，磷(P)、砷(As)、銻(Sb)等)的雜質(zhì)。發(fā)射極層302被稱為具有與基板301的導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型(如，η型) 的雜質(zhì)部，并且位于光入射的表面上，即基板201的前表面上。因此，在該實(shí)施方式中，前表 面用作光接收表面。發(fā)射極層302包括多個(gè)第一發(fā)射極部分302a和多個(gè)第二發(fā)射極部分302b。第一 發(fā)射極部分302a和第二發(fā)射極部分302b具有互不相同的雜質(zhì)濃度。在該實(shí)施方式中，第 二發(fā)射極部分302b的雜質(zhì)濃度大于第一發(fā)射極部分302a的雜質(zhì)濃度。此外，各個(gè)第二發(fā) 射極部分302b的雜質(zhì)摻雜深度大于各個(gè)第一發(fā)射極部分302a的雜質(zhì)摻雜濃度，從而各個(gè) 第二發(fā)射極部分302b的厚度大于各個(gè)第一發(fā)射極部分302a的厚度。因此，由于各個(gè)第二 發(fā)射極部分302b的雜質(zhì)濃度和摻雜深度都大于各個(gè)第一發(fā)射極部分302a的雜質(zhì)濃度和摻 雜深度，所以第二發(fā)射極部分302b的薄層電阻小于第一發(fā)射極部分302a的薄層電阻。在 其他實(shí)施方式中，各個(gè)第二發(fā)射極部分302b的雜質(zhì)摻雜深度不必大于各個(gè)第一發(fā)射極部 分302a的雜質(zhì)摻雜深度，使得各個(gè)第二發(fā)射極部分302b的雜質(zhì)摻雜深度大約等于或小于 各個(gè)第一發(fā)射極部分302a的雜質(zhì)摻雜深度。發(fā)射極層302與基板301形成p-η結(jié)。通過由p-η結(jié)而產(chǎn)生的內(nèi)建電勢(shì)差，由于在 半導(dǎo)體基板301上的入射光而產(chǎn)生的多個(gè)電子_空穴對(duì)被分別分離成電子和空穴，并且分 離出的電子朝向η型半導(dǎo)體移動(dòng)，而分離出的空穴朝向ρ型半導(dǎo)體移動(dòng)。因此，當(dāng)基板301 是P型而發(fā)射極層302是η型時(shí)，分離出的空穴朝向基板301移動(dòng)，而分離出的電子朝向發(fā) 射極層302移動(dòng)。因此，空穴成為基板301中的主要載流子，而電子成為發(fā)射極層302中的 主要載流子。因?yàn)榘l(fā)射極層302與基板301形成p-η結(jié)，因此當(dāng)基板301是η型而發(fā)射極層302 是P型時(shí)，與上述實(shí)施方式相反，分離出的電子朝向基板301移動(dòng)，而分離出的空穴朝向發(fā) 射極層302移動(dòng)?；氐缴鲜鰧?shí)施方式，當(dāng)發(fā)射極層302是η型時(shí)，可以通過用V族元素(如P、As、Sb 等)的雜質(zhì)摻雜基板301來形成發(fā)射極層302，而當(dāng)發(fā)射極層302是ρ型時(shí)，可以通過用III 族元素(如B、Ga等)的雜質(zhì)摻雜基板301來形成發(fā)射極層302。參照?qǐng)D2，防反射層304優(yōu)選地由氮化硅(SiNx)和/或氧化硅(SiO2)制成，并且位 于發(fā)射極層302上。防反射層304降低了入射在基板301上的光的反射率，并且增大了對(duì)特定波長(zhǎng)帶的選擇性，從而提高了太陽能電池1的效率。防反射層304可以具有大約70nm 至80nm的厚度。如果需要的話，可以省略防反射層304。多個(gè)前電極305包括電連接到第二發(fā)射極部分302b的多個(gè)指電極305a、和連接到 指電極305a的多個(gè)總線電極305b。指電極305a彼此平行地互相隔開預(yù)定距離，并在發(fā)射 極層302的第二發(fā)射極部分302b上沿著一個(gè)方向充分地延伸?？偩€電極305b沿著與指電 極305a交叉的方向充分地延伸，并且互相平行(盡管未要求)。即，在實(shí)施方式中，各個(gè)第 二發(fā)射極部分302b直接位于對(duì)應(yīng)的指電極305a之下。指電極305a收集朝向發(fā)射極層302移動(dòng)的電荷，例如電子，并且向期望位置傳輸 電荷，并且，總線電極305b收集通過指電極305a傳輸?shù)碾娮?，并且向外部輸出那些電子。因此，為提高所傳輸?shù)碾娮拥氖占?，各個(gè)總線電極305b的寬度大于各個(gè)指電 極305a的寬度，不過這并不是必須的，因此各總線電極305b和各指電極305a的寬度可以 大約相同。在該實(shí)施方式中，總線電極305b的寬度優(yōu)選地大約是Imm至大約3mm，并且指電 極305a的寬度優(yōu)選地大約是50 μ m至大約300 μ m。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，指電極305a的寬度小于對(duì)應(yīng)的第二發(fā)射極部分302b的 寬度，但是指電極305a的寬度可以等于或大于第二發(fā)射極部分302b的寬度。如上所述，各個(gè)第二發(fā)射極部分302b與覆在上面的指電極305a接觸，因此起到減 小與指電極305a的接觸電阻的歐姆接觸的作用。另一方面，總線電極305b覆在第一發(fā)射 極部分302a和第二發(fā)射極部分302b 二者的上面。前電極305優(yōu)選地由至少一種導(dǎo)電金屬材料制成。導(dǎo)電金屬材料的示例可以是從 由鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、鋁(Al)、錫(Sn)、鋅(Zn)、銦(In)、鈦(Ti)、金(Au)和其組合 組成的組中選擇的至少一種。可以使用其他導(dǎo)電金屬材料。后電極306位于基板301的與光接收表面相對(duì)的整個(gè)背面上，并且電連接至基板 301。后電極306收集朝向基板301移動(dòng)的電荷，例如空穴。后電極306優(yōu)選地由導(dǎo)電金屬材料制成。導(dǎo)電金屬材料的示例可以是從由Ni、Cu、 Ag、Al、Sn、Zn、In、Ti、Au和其組合組成的組中選擇的至少一種?？梢允褂闷渌麑?dǎo)電金屬材 料。背面場(chǎng)層307位于后電極306和基板301之間。背面場(chǎng)層307是重?fù)诫s有與基板 301相同的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的區(qū)域，因此，在該實(shí)施方式中，背面場(chǎng)層307是p—型區(qū)域。通 過基板301和背面場(chǎng)層307之間的雜質(zhì)濃度差而形成勢(shì)壘，從而將載流子(例如電子)的 移動(dòng)散布到基板301的背部。因此，背面場(chǎng)層307防止或減少分離出的電子和空穴在基板 301和后電極306的界面處進(jìn)行重組和/或消失。將詳細(xì)描述該結(jié)構(gòu)的太陽能電池1的操作。當(dāng)向太陽能電池1照射的光透過防反 射層304和發(fā)射極層302入射在半導(dǎo)體的基板301上時(shí)，基于入射光的光能量，在基板301 中產(chǎn)生多個(gè)電子_空穴對(duì)。此時(shí)，由于通過防反射層304降低了入射到基板301上的光的 反射損失，因此基板301上的入射光量增加?；?01和發(fā)射極層302的p_n結(jié)使得電子-空穴對(duì)分離，并且，分離出的電子朝 向η型發(fā)射極層302移動(dòng)，而分離出的空穴朝向ρ型基板301移動(dòng)。通過前電極305的指 電極305a收集朝向發(fā)射極層301移動(dòng)的電子，以沿著指電極305a傳輸這些電子，然后由連 接到指電極305a的總線電極305b來收集這些電子，同時(shí)，由后電極306收集朝向基板301移動(dòng)的空穴。當(dāng)用電線(未示出)連接總線電極305b和后電極306時(shí)，電流在其中流動(dòng)， 從而能夠使用該電流來提供電力。此時(shí)，由于指電極305a與重?fù)诫s有η型雜質(zhì)的第二發(fā)射極部分302b直接接觸，因 此例如提高了發(fā)射極層302與指電極305之間的接觸力，由此電子的傳輸效率增加，從而提 高了太陽能電池1的效率。接著，參照?qǐng)D3至圖12，描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于制造太陽能電 池的方法。圖3至圖9是順序地示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的太陽能電池的制造處理的 剖面圖。圖10是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的絕緣層的選擇性退火方法 的示例，圖11是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的絕緣層的選擇性退火方法的 另一個(gè)示例。此外，圖12示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的在對(duì)絕緣層進(jìn)行選擇性退火時(shí) 激光束照射寬度和指電極寬度的關(guān)系。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于制造太陽能電池的方法首先包括 制備摻雜有第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的基板301?；?01可以由單晶硅、多晶硅或非晶硅制 成，并且基板301的材料可以變化，并且不必限于硅?；?01的第一導(dǎo)電類型可以是ρ型或η型。但是，當(dāng)基板301具有ρ型的導(dǎo)電 類型時(shí)，少數(shù)載流子(電子)的壽命和遷移率大于多數(shù)載流子的壽命和遷移率。因此，盡管 不是必須，但是優(yōu)選的是，基板301具有ρ型的導(dǎo)電類型。此時(shí)，ρ型基板301包括III族 元素(如B、Ga、In等)?；?01可以是經(jīng)過了濕式刻蝕處理等以去除在硅的切片處理中在基板301的表 面上產(chǎn)生的損壞部分的基板。接著，參照?qǐng)D4，通過將與第一導(dǎo)電類型相反的(不同的)第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)摻 雜到基板301中，形成第一發(fā)射極部分302a和絕緣層303。第一發(fā)射極部分302a與基板301形成p-n結(jié)。因此，當(dāng)基板301是ρ型時(shí)，第一 發(fā)射極部分302a是η型，由此摻雜有V族元素(如，P、As、Sb等)的雜質(zhì)。下面將詳細(xì)描述絕緣層303和第一發(fā)射極部分302a的形成。例如，將基板301放 置在擴(kuò)散爐中，并且在擴(kuò)散爐中注入氧氣(O2)和第二導(dǎo)電類型(如η型)的雜質(zhì)氣體，以將 第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)擴(kuò)散到基板301中。因此，形成包括第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的第一發(fā)射 極部分302a。此時(shí)，通過氧氣(O2)和雜質(zhì)氣體的反應(yīng)，在基板301上形成作為包括雜質(zhì)的 氧化物的絕緣層303。這里，當(dāng)基板301是ρ型時(shí)，雜質(zhì)氣體可以是POCl3，從而絕緣層303 是PSG (磷硅酸玻璃)，如P2O5。代替使用擴(kuò)散爐中的雜質(zhì)氣體擴(kuò)散來形成第一發(fā)射極部分302a，在另選實(shí)施方式 中，可以通過使用噴射、使用糊體的絲網(wǎng)印刷等來形成第一發(fā)射極部分302a。在這種情況 下，在通過噴射雜質(zhì)在基板301上涂布包括ρ型或η型雜質(zhì)的雜質(zhì)源之后，或者在通過絲網(wǎng) 印刷在基板301上印刷含有雜質(zhì)的摻雜糊之后，對(duì)基板301執(zhí)行加熱處理，以使得雜質(zhì)擴(kuò)散 到基板301中。此時(shí)，在基板301上形成包括雜質(zhì)的絕緣層303。在這種情況下，絕緣層303 是PSG (磷硅酸玻璃)，如P2O5。在形成了第一發(fā)射極部分302a之后，如圖5所示，在絕緣層303上選擇性地照射 激光束L或Le’，從而對(duì)絕緣層303的被照射了激光束L或L’的部分進(jìn)行退火(加熱)。此時(shí)，激光束L或Le’的照射位置對(duì)應(yīng)于圖1和圖2中所示的指電極305a的形成位置。此 外，所照射的激光束L或Le’具有的能量密度優(yōu)選地不會(huì)由于激光燒蝕而損壞絕緣層303 下面的第一發(fā)射極部分302a。然后，將參照?qǐng)D10至圖12描述用于選擇性地將激光束L或Le’照射在絕緣層303 上的選擇性退火方法。首先，參照?qǐng)D10，將描述絕緣層303的選擇性退火方法的示例。即，如圖10所示， 在將具有絕緣層303的基板301放置在退火臺(tái)(未示出)上之后，在退火位置403放置多 個(gè)激光照射設(shè)備401。然后，當(dāng)照射從激光照射設(shè)備401發(fā)射的激光束L時(shí)，隨著基板301沿著指電極 305a的延伸方向(例如X軸方向)移動(dòng)，激光束L直接照射在期望的(或選擇性的)位置 403。因此，激光束L的照射位置僅沿著指電極305a的延伸方向移動(dòng)。此時(shí)，如圖12所示，由于激光束照射寬度WL大于指電極305a的寬度WF，因此在退 火位置304執(zhí)行充足的退火操作。因此，不需要激光束L的照射位置在Y軸方向移動(dòng)預(yù)定 距離，通過僅在X軸方向(即指電極305a的延伸方向)上移動(dòng)激光束L的照射位置，即可 對(duì)絕緣層303的期望部分403進(jìn)行加熱和/或退火。因此，激光束L僅僅加熱了絕緣層303 的對(duì)應(yīng)于指電極305a的部分，而絕緣層303的對(duì)應(yīng)于總線電極305b的部分沒有被激光束 L加熱。在其他實(shí)施方式中，激光束照射寬度WL可以等于或小于指電極305a的寬度WF。同時(shí)，與其中移動(dòng)基板301的圖10不同，在定位或固定基板301之后，可以使得激 光照射設(shè)備401在指電極305的延伸方向移動(dòng)，以向位置403照射激光束L。在其他實(shí)施 方式中，例如，基板301和激光照射設(shè)備401 二者可以在指電極305的延伸方向彼此相對(duì)移 動(dòng)。由于通過一個(gè)激光掃描處理來同時(shí)對(duì)與指電極305a接觸的位置403進(jìn)行加熱和 /或退火，并且/或者激光束照射寬度WL大于指電極305a的寬度WF，因此僅通過一個(gè)加熱 和/或退火操作就獲得了期望的加熱和/或退火的區(qū)域。因此，當(dāng)對(duì)絕緣層303的期望部 分進(jìn)行選擇性加熱和/或退火時(shí)，激光束照射次數(shù)減小，太陽能電池的制造時(shí)間減少，太陽 能電池的制造處理簡(jiǎn)化，并且/或者太陽能電池的生產(chǎn)率提高。如上所述，將激光束L的能量密度和激光束照射次數(shù)控制為較低，可以減小或防 止在激光照射位置403的激光燒蝕。在該實(shí)施方式中，激光束L的能量密度可以是大約 0. 3J/cm2至大約1. 2/cm2,并且激光束照射次數(shù)可以是大約2次至大約20次。當(dāng)激光束L的能量密度小于大約0. 3J/cm2時(shí)，照射位置403沒有得到足夠的加熱 或熔融，因此不能正常地執(zhí)行絕緣層303中包括的雜質(zhì)向基板301中的附加擴(kuò)散。相反，當(dāng) 激光束L的能量密度大于大約1. 2J/cm2時(shí)，照射位置403被過度加熱或熔融，因此在過度 加熱或熔融的位置發(fā)生轉(zhuǎn)質(zhì)(mass transfer) 0因此，可能存在下面的問題激光照射位置 403的表面變得粗糙并且/或者薄層電阻增加。但是，激光束L的能量密度是基于絕緣層303的特性(例如其厚度和種類)而變 化的，并且激光照射次數(shù)是基于絕緣層303的特性、能量密度等而變化的。絕緣層303的選擇性退火方法的另一個(gè)示例使用準(zhǔn)分子激光束Le —次照射一個(gè) 大區(qū)域。即，如圖11所示，向包括空穴404的掩模402照射準(zhǔn)分子激光束Le，然后向?qū)?yīng)于 指電極305a的位置403同時(shí)照射通過空穴404的激光束Le，組。此時(shí)，與圖10不同，準(zhǔn)分子激光束Le是從一個(gè)激光照射設(shè)備(未示出)發(fā)射的。但是，與圖10相同，為了在絕緣層 303的期望部分照射激光束Le’，基板301和激光照射設(shè)備中的一個(gè)或兩個(gè)可以在期望方向 (例如，指電極305a的延伸方向)移動(dòng)。與圖10的情況相同，如圖12所示，激光束寬度大于指電極305a的寬度WF，以對(duì) 期望的部分403進(jìn)行足夠的退火，但是激光束寬度可以等于或小于指電極305a的寬度WF。 將激光束Le的能量密度和激光照射次數(shù)限為不產(chǎn)生激光燒蝕。激光照射的能量密度和次 數(shù)可以基于絕緣層303的特性等而改變。因此，與圖10的情況相同，簡(jiǎn)化了絕緣層303的選擇性退火處理，從而減少了太陽 能電池的制造時(shí)間，并且提高了太陽能電池的生產(chǎn)率。但是，除了基于圖10和11的方法之外，還可以通過各種方式來對(duì)絕緣層303進(jìn)行 選擇性退火。例如，使用至少一個(gè)半反射鏡、多角鏡或衍射光學(xué)元件，可以將激光束分為對(duì) 應(yīng)于指電極305a的數(shù)量的多個(gè)激光束組，以照射在對(duì)應(yīng)于指電極305a的期望位置403。當(dāng)通過各種方式對(duì)絕緣層303進(jìn)行了選擇性加熱和/或退火時(shí)，如上所述，在高溫 下加熱絕緣層303的被照射了激光束L或Le’的部分，由此下面的第二發(fā)射極部分302b的 雜質(zhì)濃度和雜質(zhì)擴(kuò)散深度增大，從而形成多個(gè)第二發(fā)射極部分302b。BP,由于使得包括在絕緣層303的退火部分中并且具有第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)在下 面的第一發(fā)射極部分302a的一些部分中附加地?cái)U(kuò)散，因此第一發(fā)射極部分302a的這些部 分變?yōu)榫哂兄仉s質(zhì)濃度和大摻雜深度的第二發(fā)射極部分302b。此時(shí)，通過第二發(fā)射極部分 302b，將第一發(fā)射極部分302a分為多個(gè)部分。在通過形成第二發(fā)射極部分302b而完成發(fā) 射極層302之后，如圖6所示，去除位于基板301上的絕緣層303。此時(shí)，可以通過各種方式 (如，使用HF的濕式刻蝕)來去除絕緣層303。然后，參照?qǐng)D7，執(zhí)行邊緣離析處理，以去除形成在基板301的側(cè)面和背面(除了基 板301的正面之外)的第一發(fā)射極層302a。通過在保護(hù)基板301的正面上的第一發(fā)射極部 分302a免受刻蝕劑影響之后將基板301浸在包括混合的HF、HN03和H2O的濕刻蝕劑的浴器 中一段預(yù)定時(shí)間，從而執(zhí)行邊緣離析處理的示例。但是，可以通過各種方式(例如使用激光 束)來執(zhí)行邊緣離析處理。然后，參照?qǐng)D8，在發(fā)射極層302上形成防反射層304。防反射層304減小入射光 的反射率。防反射層304優(yōu)選地可以由氮化硅(SiNx)制成?？梢酝ㄟ^等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽 相沉積(PECVD)、化學(xué)汽相沉積(CVD)或?yàn)R射來形成防反射層304。在另選的實(shí)施方式中， 在防反射層304之前還可以形成由氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)和/或氮氧化硅(SiOxNy) 制成的鈍化層，使得鈍化層可以是一種含硅成分的單層或具有一個(gè)或更多個(gè)含硅成分的多 層。然后，參照?qǐng)D9，使用絲網(wǎng)印刷在防反射層304上印刷前電極糊，以同時(shí)形成具有 指電極圖案3051和與指電極圖案3051交叉的總線電極圖案的前電極圖案。此時(shí)，指電極 圖案3051對(duì)應(yīng)于第二發(fā)射極部分302b。雖然不是必須的，但是前電極糊優(yōu)選地包括Ag和 玻璃粉。然后，在基板301的后表面上印刷后電極糊，以形成后電極圖案3061。后電極糊優(yōu) 選地包括鋁(Al)。此時(shí)，可以改變前電極圖案和后電極圖案3061的印刷順序。然后，對(duì)具有前電極圖案和后電極圖案3061的基板301執(zhí)行加熱處理，以分別形 成與發(fā)射極層302接觸的多個(gè)前電極305(即多個(gè)指電極305a和多個(gè)總線電極305b)、與基板301接觸的后電極306，以及背面場(chǎng)層307。因此，完成如圖1所示的太陽能電池1。即，通過加熱處理，前電極圖案通過穿透防反射層304而與發(fā)射極層302接觸。詳 細(xì)地說，總線電極圖案與第一發(fā)射極部分302a接觸，指電極圖案3051與第二發(fā)射極部分 302b接觸，并且后電極圖案3061與基板301接觸。因此，指電極305a只與第二發(fā)射極部 分302b接觸，而總線電極305b與第一發(fā)射極部分302a和第二發(fā)射極部分302b 二者接觸。 此外，當(dāng)除掉指電極305a和總線電極305b的交叉部分不算時(shí)，指電極305a只與第二發(fā)射 極部分302b接觸，并且總線電極305b只與第一發(fā)射極部分302a接觸。此外，通過加熱處理，由于在后電極糊中包括的Al摻雜在基板301中，因此形成背 面場(chǎng)層307。背面場(chǎng)層307的雜質(zhì)濃度大于基板301的雜質(zhì)濃度。如上所述，由于Al是III 族元素，因此背面場(chǎng)層307為P+—型的導(dǎo)電類型，因此防止電子和空穴的再結(jié)合，并且?guī)椭?穴朝向后電極306移動(dòng)。由于前電極305包括Ag，因此前電極305具有良好的導(dǎo)電性。此外，由于后電極 306包括的Al與硅具有良好的親合力，因此后電極306與基板301很好地接觸，并且具有很 好的導(dǎo)電性。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，對(duì)于電極、基板表面等所稱的前和后并不是限制性的。例 如，這樣的稱謂是為了描述的方便，因?yàn)榍昂秃笕菀桌斫鉃殡姌O、基板表面等的第一個(gè)或第 二個(gè)的示例。雖然已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是實(shí)際示例性實(shí)施方式的內(nèi)容描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng) 理解的是，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施方式，相反，其旨在覆蓋在所附權(quán)利要求的精神和范 圍內(nèi)包括的各種修改例和等同結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
一種太陽能電池的發(fā)射極層的形成方法，該方法包括以下步驟制備包括第一導(dǎo)電類型的第一雜質(zhì)的基板；在所述基板中擴(kuò)散與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的第二雜質(zhì)，以在所述基板中形成所述發(fā)射極層的第一發(fā)射極部分；以及選擇性地加熱所述第一發(fā)射極部分的與用于形成至少一個(gè)電極的位置相對(duì)應(yīng)的部分，以形成第二發(fā)射極部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)電極包括指電極和總線電極，并且 所述第二發(fā)射極部分形成在所述指電極的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一發(fā)射極部分的形成步驟包括以下步驟 在擴(kuò)散爐中提供所述第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)氣體，以使得所述雜質(zhì)氣體中包括的雜質(zhì)在所述基板中擴(kuò)散，從而形成所述第一發(fā)射極部分；以及 在所述第一發(fā)射極部分上產(chǎn)生包括所述雜質(zhì)的絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述絕緣層是PSG(磷硅酸玻璃)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一發(fā)射極部分的形成步驟包括以下步驟 在所述基板上涂布包括所述第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的雜質(zhì)源，或者在所述基板上印刷包括所述第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的摻雜糊；以及加熱涂布有所述雜質(zhì)源或印刷有所述摻雜糊的所述基板，以使得所述雜質(zhì)在所述基板 中擴(kuò)散，從而形成所述第一發(fā)射極部分，并在所述第一發(fā)射極部分上產(chǎn)生包括所述雜質(zhì)的 絕緣層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述絕緣層是PSG(磷硅酸玻璃)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第二發(fā)射極部分的形成步驟包括以下步驟 在所述絕緣層上照射激光束，從而加熱所述第一發(fā)射極部分的位于所述絕緣層的被照射所 述激光束的部分下方的部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第二發(fā)射極部分的形成步驟包括以下步驟 在所述絕緣層上照射激光束，從而加熱所述第一發(fā)射極部分的位于所述絕緣層的被照射所 述激光束的部分下方的部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述激光束具有比所述至少一個(gè)電極的寬度大 的照射寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述激光束具有比所述至少一個(gè)電極的寬度大 的照射寬度。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，通過改變所述激光束的發(fā)射位置和改變所述基 板的位置中的至少一方，來移動(dòng)所述激光束的照射位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過改變所述激光束的發(fā)射位置和改變所述基 板的位置中的至少一方，來移動(dòng)所述激光束的照射位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二發(fā)射極部分具有比所述第一發(fā)射極部 分的薄層電阻小的薄層電阻。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二發(fā)射極部分具有比所述第一發(fā)射極部 分的雜質(zhì)濃度大的雜質(zhì)濃度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二發(fā)射極部分具有比所述第一發(fā)射極部分的雜質(zhì)摻雜深度大的雜質(zhì)摻雜深度。
16.一種太陽能電池的制造方法，該方法包括以下步驟如權(quán)利要求1所述地形成所述太陽能電池的所述發(fā)射極層；形成連接到所述第一發(fā)射極部分和所述第二發(fā)射極部分的第一電極、以及連接到所述 基板的第二電極，其中，所述第一電極包括沿所述第二發(fā)射極部分形成的至少一個(gè)指電極、以及與所述 至少一個(gè)指電極交叉并連接到所述至少一個(gè)指電極的至少一個(gè)總線電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，選擇性加熱步驟包括沿著所述至少一個(gè)指電 極的延伸方向用至少一個(gè)激光束照射所述基板。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，在所述基板的光接收表面上形成所述第一發(fā) 射極部分和所述第二發(fā)射極部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，在所述基板的與所述光接收表面相對(duì)的表面 上形成所述第二電極。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，該方法還包括以下步驟在形成了所述第二發(fā)射極 部分之后去除所述絕緣層。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，該方法還包括以下步驟在所述第一發(fā)射極部分和 所述第二發(fā)射極部分上形成防反射層。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述第一電極和所述第二電極的形成步驟包 括以下步驟在對(duì)應(yīng)于所述第二發(fā)射極部分的防反射層上涂布第一電極糊，以形成所述至少一個(gè)指 電極的圖案；以及對(duì)具有所述至少一個(gè)指電極的圖案的所述基板進(jìn)行加熱。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述至少一個(gè)指電極的圖案的形成步驟包括 以下步驟連同所述至少一個(gè)指電極的所述圖案一起，與所述至少一個(gè)指電極的所述圖案 交叉地形成至少一個(gè)總線電極的圖案。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，該方法還包括以下步驟在所述基板上涂布第二電 極糊，以形成所述第二電極的圖案。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述基板的加熱步驟連同所述至少一個(gè)指電 極的所述圖案一起，對(duì)所述第二電極的所述圖案進(jìn)行加熱。
26.—種太陽能電池，該太陽能電池包括第一導(dǎo)電類型的基板；發(fā)射極層，該發(fā)射極層位于所述基板上，并且是與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電 類型；連接到所述發(fā)射極層的第一電極；以及連接到所述基板的第二電極，其中，所述發(fā)射極層包括第一發(fā)射極部分和第二發(fā)射極部分，所述第一電極包括指電極、以及與所述指電極交叉并連接到所述指電極的總線電極，并且所述第一發(fā)射極部分和所述第二發(fā)射極部分位于所述總線電極的下方。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的太陽能電池，其中，所述第二發(fā)射極部分具有比所述第一 發(fā)射極部分的雜質(zhì)濃度大的雜質(zhì)濃度。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的太陽能電池，其中，所述第二發(fā)射極部分具有比所述第一 發(fā)射極部分的雜質(zhì)摻雜深度大的雜質(zhì)摻雜深度。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的太陽能電池，其中，所述指電極具有大約50μ m至300 μ m 的寬度，并且所述總線電極具有大約Imm至3mm的寬度。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的太陽能電池，其中，所述第一發(fā)射極部分具有比所述指電 極的寬度大的寬度。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的太陽能電池，其中，所述第二發(fā)射極部分具有比所述第一 發(fā)射極部分的厚度大的厚度。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括位于所述發(fā)射極層上的 防反射層。
33.根據(jù)權(quán)利要求26所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括位于所述基板與所述第 二電極之間的背面場(chǎng)部分。
全文摘要
一種太陽能電池的發(fā)射極層的形成方法包括以下步驟制備包括第一導(dǎo)電類型的第一雜質(zhì)的基板；在所述基板中擴(kuò)散與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的第二雜質(zhì)，以在所述基板中形成所述發(fā)射極層的第一發(fā)射極部分；以及選擇性地加熱所述第一發(fā)射極部分的與用于形成至少一個(gè)電極的位置相對(duì)應(yīng)的部分，以形成第二發(fā)射極部分。
文檔編號(hào)H01L31/042GK101884115SQ200980101217
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者俞載成 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社