專利名稱：使用注入和退火方法的太陽能電池-選擇性發(fā)射極的形成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及太陽能電池領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及太陽能電池器件及 其形成方法。
背景技術(shù)：
在太陽能電池的制作中有兩個(gè)主要步驟。第一步驟是形成襯底，所述襯底被配置 為在接收到光時(shí)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。這樣的襯底的一個(gè)例子包括p-n結(jié)。第二步驟是在襯 底上形成導(dǎo)電接觸，所述導(dǎo)電接觸被配置為傳導(dǎo)來自單獨(dú)電子的電荷，從而使電荷可被傳 導(dǎo)和帶走。目前，在第一步驟中使用擴(kuò)散來形成p-n結(jié)。在襯底的表面上放置摻雜物糊劑。隨 后對(duì)其進(jìn)行加熱，從而將摻雜物驅(qū)入特定深度中并形成結(jié)。備選地，向襯底引入含磷物占主 導(dǎo)地位的氣體。接下來使用加熱將含磷物驅(qū)入襯底中。在第二步驟中，將接觸線絲網(wǎng)印刷 至結(jié)的表面上。從表面到襯底中的摻雜物擴(kuò)散的使用受到多種問題的困擾。主要問題之一是，隨 著摻雜物被驅(qū)入材料的主體中，未活化的摻雜物在接近表面之處的聚積，這可能改變襯底 的不同深度和區(qū)域處的電阻率，從而導(dǎo)致不同的光吸收和電子-空穴生成性能。特別是，遇 到的一個(gè)問題是由于所謂“死層”的形成而導(dǎo)致對(duì)藍(lán)光缺乏利用。此外，隨著線寬和晶片厚度越來越小，摻雜物在整個(gè)襯底上的橫向定位特別困難。 例如，對(duì)于選擇性發(fā)射極應(yīng)用而言，預(yù)計(jì)太陽能電池產(chǎn)業(yè)需要從200微米降至小于50微米 的摻雜物橫向放置。這樣的放置，對(duì)于目前的擴(kuò)散和絲網(wǎng)印刷方法而言，可能是非常困難 的。另外，隨著晶片越來越薄，從當(dāng)今的150-200微米降至小于20微米，垂直和批量擴(kuò)散以 及絲網(wǎng)印刷變得極其困難，乃至是不可能的。此外，擴(kuò)散的使用沒有能夠提供理想的摻雜物濃度水平以及由此產(chǎn)生的電阻率。 太陽能電池的電子-空穴對(duì)生成區(qū)域最好具有低摻雜物濃度和高電阻率水平，而太陽能電池的(靠近或位于表面)接觸區(qū)域最好具有高摻雜物濃度和低電阻率水平。擴(kuò)散無法單獨(dú) 處理各個(gè)區(qū)域并且對(duì)于兩種區(qū)域都受限于大約50歐姆/平方(Ω/口)的薄層電阻，這對(duì) 于電子-空穴生成區(qū)域不太夠高，而對(duì)于接觸區(qū)域又不太夠低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于解決因較為陳舊的太陽能襯底摻雜工藝而導(dǎo)致的各種歐姆損耗 的方法。本發(fā)明涉及改動(dòng)襯底、接觸、母線和接觸指的電阻，改動(dòng)金屬硅界面的接觸電阻，改 動(dòng)背面金屬化的電阻，以及在網(wǎng)格接觸之下和接觸指之間實(shí)現(xiàn)期望的電阻率。另外，選擇性 發(fā)射極的有利形成及其提高性能的能力通過使用本發(fā)明可能得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明能夠被應(yīng)用 到生長(zhǎng)出的單獨(dú)的或單晶硅、聚集的或多晶硅，以及超薄硅或者超薄薄膜沉積硅或者其他 用于太陽能電池形成和其他應(yīng)用的材料。其還能夠被擴(kuò)展到用于任何其他在結(jié)和/或接觸 的制造中所使用的材料的原子種類放置。本發(fā)明可以采用專用離子注入和退火系統(tǒng)和方法，以提供材料主體內(nèi)的和跨襯底 橫向布置的摻雜物的適當(dāng)?shù)暮酮?dú)立的放置和濃度。摻雜物的準(zhǔn)確使用和高度準(zhǔn)確地放置以 及摻雜物原子分布的調(diào)整在下文中進(jìn)行描述。描述了解決對(duì)網(wǎng)格線下的重度摻雜(10-40 歐姆/平方)區(qū)域的需要的方法，以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格接觸指之間的輕度摻雜(80-160歐姆/平 方)區(qū)域的方法。通過使用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于網(wǎng)格線下的接觸區(qū)域而言為大約25歐姆/ 平方(這對(duì)應(yīng)于大約每立方厘米1E20的摻雜物濃度)以及對(duì)于網(wǎng)格接觸指之間和/或接 觸區(qū)域之下的電子-空穴對(duì)生成區(qū)域而言為大約100歐姆/平方(這對(duì)應(yīng)于大約每立方厘 米1E19的摻雜物濃度)的理想薄層電阻水平。此外，通過使用經(jīng)調(diào)整的參數(shù)，原子摻雜物分布同時(shí)匹配用于在適當(dāng)深度相對(duì)于 襯底本底摻雜水平提供電氣結(jié)，以及提供在表面上形成接觸所需的電阻率。如果需要的話， 還利用對(duì)逆摻雜和平坦原子分布(箱式結(jié)(box junction))的使用。該方法提供用于形成 選擇性發(fā)射極和適當(dāng)?shù)碾娮杪实暮?jiǎn)單有效并且成本低廉的手段，從而增強(qiáng)太陽能電池的效 率性能?？梢酝ㄟ^進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間退火的傳統(tǒng)熔爐退火的使用，快速退火(例如快速熱退火 (RTA))的使用，或者非常快速的升溫和冷卻方法(例如激光退火、閃光燈退火)的使用，或 者在太陽能電池制造結(jié)束時(shí)采用燒結(jié)爐(其在結(jié)合本發(fā)明的注入使用時(shí)可以采用較低的 溫度)，來對(duì)摻雜物進(jìn)行活化。退火時(shí)間和溫度的受控使用提供對(duì)襯底內(nèi)的原子分布的進(jìn)一 步強(qiáng)化。在本發(fā)明中，優(yōu)選地使用時(shí)間較短的退火，以確保摻雜物放置不被改變，但仍實(shí)現(xiàn) 充分的或接近充分的活化。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供有一種形成太陽能電池的方法。提供具有預(yù)先摻雜 區(qū)域的半導(dǎo)體晶片。執(zhí)行摻雜物到半導(dǎo)體晶片中的第一離子注入，以在預(yù)先摻雜區(qū)域之上 形成第一摻雜區(qū)域。第一離子注入具有濃度比對(duì)深度的分布。執(zhí)行摻雜物到半導(dǎo)體晶片中 的第二離子注入，以在預(yù)先摻雜區(qū)域之上形成第二摻雜區(qū)域。第二離子注入具有與第一離 子注入不同的濃度比對(duì)深度的分布。第一摻雜區(qū)域和第二摻雜區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域被 配置為在接收到光時(shí)生成電子-空穴對(duì)，并且第一離子注入和第二離子注入相互獨(dú)立地執(zhí) 行。在一些實(shí)施方式中，在預(yù)先摻雜區(qū)域與被配置用以生成電子-空穴對(duì)的第一摻雜區(qū)域和第二摻雜區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域之間形成p-n結(jié)。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體晶片 被提供作為硅襯底。在一些實(shí)施方式中，通過第一離子注入形成的第一摻雜區(qū)域具有范圍在大約80 歐姆/平方至大約160歐姆/平方的薄層電阻。在一些實(shí)施方式中，通過第二離子注入形 成的第二摻雜區(qū)域具有范圍在大約10歐姆/平方至大約40歐姆/平方的薄層電阻。在一 些實(shí)施方式中，通過第一離子注入形成的第一摻雜區(qū)域具有范圍在大約80歐姆/平方至大 約160歐姆/平方的薄層電阻，并且通過第二離子注入形成的第二摻雜區(qū)域具有范圍在大 約10歐姆/平方至大約40歐姆/平方的薄層電阻。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括在半導(dǎo)體晶片的表面上安放金屬接觸線的步 驟，其中金屬接觸線被配置成傳導(dǎo)來自第一摻雜區(qū)域和第二摻雜區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域的 電荷。在一些實(shí)施方式中，預(yù)先摻雜區(qū)域是P型摻雜的，而第一摻雜區(qū)域和第二摻雜區(qū)域是 η型摻雜的。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括在離子注入步驟中的至少一個(gè)步驟之后，對(duì) 半導(dǎo)體晶片執(zhí)行退火過程的步驟。在本發(fā)明的另一方面中，提供一種形成太陽能電池的方法。提供具有預(yù)先摻雜區(qū) 域的半導(dǎo)體晶片。通過執(zhí)行摻雜物到半導(dǎo)體晶片中的第一離子注入而在半導(dǎo)體晶片中預(yù)先 摻雜區(qū)域之上形成均勻摻雜區(qū)域，其中在預(yù)先摻雜區(qū)域與均勻摻雜區(qū)域之間形成P-n結(jié)， 并且均勻摻雜區(qū)域被配置成在接收到光時(shí)生成電子-空穴對(duì)。通過執(zhí)行摻雜物到半導(dǎo)體晶 片中的第二離子注入而在半導(dǎo)體晶片中均勻摻雜區(qū)域之上形成多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域。第一 離子注入和第二離子注入相互獨(dú)立地執(zhí)行，并且選擇性摻雜區(qū)域具有比均勻摻雜區(qū)域更高 的摻雜物濃度。在一些實(shí)施方式中，提供半導(dǎo)體晶片作為硅襯底。在一些實(shí)施方式中，通過第一離 子注入形成的均勻摻雜區(qū)域具有范圍在大約80歐姆/平方至大約160歐姆/平方的薄層 電阻。在一些實(shí)施方式中，通過第二離子注入形成的選擇性摻雜區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域具有 范圍在大約10歐姆/平方至大約40歐姆/平方的薄層電阻。在一些實(shí)施方式中，通過第 一離子注入形成的均勻摻雜區(qū)域具有范圍在大約80歐姆/平方至大約160歐姆/平方的 薄層電阻，并且通過第二離子注入形成的選擇性摻雜區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域具有范圍在大約 10歐姆/平方至大約40歐姆/平方的薄層電阻。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括在半導(dǎo)體晶片的表面上安放金屬接觸線的步 驟，其中金屬接觸線在多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域之上對(duì)齊，并且被配置成傳導(dǎo)來自多個(gè)選擇性 摻雜區(qū)域的電荷。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括在靠近半導(dǎo)體晶片的表面之處形成金屬種層的 步驟，其中金屬種層被配置成充當(dāng)選擇性摻雜區(qū)域與金屬接觸線之間的過渡層。在一些實(shí) 施方式中，金屬種層包括硅化物。在一些實(shí)施方式中，形成金屬種層的步驟包括將至少一種 材料離子注入到半導(dǎo)體晶片中，其中該至少一種材料從包括Ni、Ta、Ti、W和Cu的組中選擇。在一些實(shí)施方式中，預(yù)先摻雜區(qū)域是ρ型摻雜的，而均勻摻雜區(qū)域和選擇性摻雜 區(qū)域是η型摻雜的。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括在離子注入步驟中的至少一個(gè)步驟 之后，對(duì)半導(dǎo)體晶片執(zhí)行退火過程的步驟。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括在均勻摻雜區(qū) 域之上形成防反射涂敷層的步驟。在一些實(shí)施方式中，使用掩膜將選擇性摻雜區(qū)域注入在半導(dǎo)體晶片中預(yù)定位置上，其中掩膜包括與該預(yù)定位置對(duì)齊的開口。在一些實(shí)施方式中，掩膜是在第二離子注入期 間安放在半導(dǎo)體晶片表面上的接觸掩膜。在一些實(shí)施方式中，掩膜是在第二離子注入期間 安放在半導(dǎo)體晶片表面之上的預(yù)定距離處的物理掩膜。在一些實(shí)施方式中，使用整形的離 子射束將選擇性摻雜區(qū)域注入在半導(dǎo)體晶片中預(yù)定位置上，其中整形的離子射束與該預(yù)定 位置對(duì)齊。在一些實(shí)施方式中，選擇性摻雜區(qū)域彼此橫向隔開范圍在大約Imm至大約3mm 的距離。在本發(fā)明的又一方面中，提供有一種太陽能電池。該太陽能電池包括半導(dǎo)體晶 片、均勻摻雜區(qū)域、p-n結(jié)、多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域，以及多個(gè)金屬接觸。半導(dǎo)體晶片具有本底 摻雜區(qū)域。均勻摻雜區(qū)域通過將摻雜物離子注入到半導(dǎo)體晶片中而形成于半導(dǎo)體晶片中本 底摻雜區(qū)域之上，并且具有在大約80歐姆/平方與大約160歐姆/平方之間的薄層電阻。 P-n結(jié)形成于均勻摻雜區(qū)域與本底摻雜區(qū)域之間。選擇性摻雜區(qū)域通過將摻雜物離子注入 到半導(dǎo)體晶片中而形成于半導(dǎo)體晶片中均勻摻雜區(qū)域之上。選擇性摻雜區(qū)域中的每一個(gè)區(qū) 域都具有在大約10歐姆/平方與大約40歐姆/平方之間的薄層電阻。金屬接觸安放在半 導(dǎo)體晶片的表面上，并且在多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域之上對(duì)齊。金屬接觸被配置成傳導(dǎo)來自多 個(gè)選擇性摻雜區(qū)域的電荷。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體晶片是硅襯底。在一些實(shí)施方式中，通過第一離子注入 形成的均勻摻雜區(qū)域具有大約100歐姆/平方的薄層電阻。在一些實(shí)施方式中，通過第二 離子注入形成的選擇性摻雜區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域具有大約25歐姆/平方的薄層電阻。在一些實(shí)施方式中，太陽能電池還包括安放在選擇性摻雜區(qū)域之上和金屬接觸之 下的金屬種層。在一些實(shí)施方式中，金屬種層包括硅化物。在一些實(shí)施方式中，金屬種層包 括至少一種從包括Ni、Ta、Ti、W和Cu的組中選擇的材料。在一些實(shí)施方式中，預(yù)先摻雜區(qū)域是ρ型摻雜的，而均勻摻雜區(qū)域和選擇性摻雜 區(qū)域是η型摻雜的。在一些實(shí)施方式中，太陽能電池還包括安放于均勻摻雜區(qū)域之上的防 反射涂敷層。在一些實(shí)施方式中，選擇性摻雜區(qū)域彼此橫向隔開范圍在大約Imm至大約3mm 的距離。


圖IA為根據(jù)本發(fā)明原理的太陽能電池的一個(gè)實(shí)施方式的平面圖。圖IB為根據(jù)本發(fā)明原理的太陽能電池的一個(gè)實(shí)施方式的截面?zhèn)纫晥D。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明原理的形成太陽能電池的方法的一個(gè)實(shí)施方式。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明原理的均勻注入的一個(gè)實(shí)施方式。圖4A-圖4C示出了根據(jù)本發(fā)明原理的選擇性注入的不同實(shí)施方式。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明原理的接觸種子注入的一個(gè)實(shí)施方式。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明原理的金屬接觸形成的一個(gè)實(shí)施方式。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明原理的防反射表面涂敷層形成的一個(gè)實(shí)施方式。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明原理的分布調(diào)整圖的一個(gè)實(shí)施方式。圖9為示出使用擴(kuò)散進(jìn)行摻雜的太陽能電池的分布調(diào)整能力中的不足之處的圖
7J\ ο圖IOA-圖IOB為示出使用根據(jù)本發(fā)明原理的離子注入進(jìn)行摻雜的太陽能電池的分布調(diào)整能力中的優(yōu)勢(shì)的圖示。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域中一般技術(shù)人員能夠做出和使用本發(fā)明而呈現(xiàn)以下描述，并且該描述 是以專利申請(qǐng)及其要求的形式來提供的。對(duì)所述實(shí)施方式的各種修改對(duì)于本領(lǐng)域中技術(shù)人 員將會(huì)是顯而易見的，并且本文中的通用原理可以應(yīng)用于其它實(shí)施方式。因此，本發(fā)明并非 只限于所示實(shí)施方式，而是應(yīng)被給予同本文所述原理及特征相符的最廣范圍。圖IA-圖IOB示出了太陽能電池器件的實(shí)施方式、其特性以及其形成，并且相似地 編號(hào)相似元件。圖IA和圖IB分別示出了根據(jù)本發(fā)明原理的、按不同比例繪制的太陽能電池100 的一個(gè)實(shí)施方式的平面圖和截面?zhèn)纫晥D。太陽能電池100包括晶片110。在一些實(shí)施方式 中，晶片110為156mm χ 156mm晶片。優(yōu)選地，晶片110由半導(dǎo)體材料，例如(單晶或多晶) 硅形成，并且包括p-n結(jié)。p-n結(jié)形成自彼此相鄰安放的ρ型摻雜區(qū)域150和η型摻雜區(qū)域 160。金屬接觸線120印刷在，或者除此之外形成在晶片110的表面上?？梢栽O(shè)想，接觸線 120也可以由除金屬以外的導(dǎo)電材料形成。導(dǎo)電接觸指130也安放在晶片110的表面上，用 以收集來自接觸線的電荷并將其帶出到外部負(fù)載。盡管在圖IA-圖IB中將接觸線表示為 五條垂直線120，并將導(dǎo)電接觸指表示為兩條水平線130，但可以設(shè)想到，也可采用接觸120 和接觸指130的其它數(shù)量、尺寸、形狀、方向和布置。在工作中，當(dāng)光通過接觸線120與接觸指130之間的暴露表面140進(jìn)入到晶片110 的半導(dǎo)體材料中時(shí)，其被轉(zhuǎn)換為電子-空穴對(duì)——通常在η型摻雜區(qū)域160內(nèi)。電子沿一個(gè) 方向移動(dòng)，被吸引入接觸120中，而空穴沿另一方向移動(dòng)，朝向ρ型摻雜區(qū)域150。特定區(qū)域 內(nèi)的摻雜物越多，在該區(qū)域中重新捕獲的電子-空穴對(duì)就越多，從而造成更多的電損耗。因 此，控制不同區(qū)域的摻雜水平是有益的。在光將在其中被轉(zhuǎn)換為電子-空穴對(duì)的區(qū)域中，摻 雜水平應(yīng)當(dāng)相對(duì)較低。在電荷將在其中經(jīng)過接觸線120的區(qū)域中，摻雜水平應(yīng)當(dāng)較高。在 圖IB中，η型摻雜區(qū)域160內(nèi)的陰影區(qū)域代表用低水平的η型摻雜物進(jìn)行了均勻摻雜的均 勻發(fā)射極區(qū)域。安放于接觸線120下面靠近晶片110的表面處的經(jīng)構(gòu)圖的區(qū)域170代表用 高水平的η型摻雜物進(jìn)行了選擇性摻雜的選擇性發(fā)射極區(qū)域。作為最小化均勻發(fā)射極區(qū)域的摻雜物濃度(從而，最大化電阻率)以及最大化選 擇性發(fā)射極區(qū)域的摻雜物濃度(從而，最小化電阻率)的結(jié)果，太陽能電池從均勻發(fā)射極區(qū) 域通過選擇性發(fā)射極區(qū)域向接觸線轉(zhuǎn)移生成的電子的能力得到了提高，而因電子-空穴對(duì) 復(fù)合的電損耗的風(fēng)險(xiǎn)則被降低。此外，盡管更大的接觸線可以傳導(dǎo)更多的電，但它們也阻擋 更多的光進(jìn)入太陽能電池并被轉(zhuǎn)換為電子。通過最大化靠近接觸線的選擇性發(fā)射極區(qū)域的 摻雜物濃度，事實(shí)上可以將接觸線制得更薄，從而允許更多光進(jìn)入太陽能電池，并且提高太 陽能電池從電子-空穴對(duì)生成區(qū)域向接觸線轉(zhuǎn)移電子的能力。在一些實(shí)施方式中，將均勻摻雜區(qū)域摻雜為具有范圍在大約80歐姆/平方至大約 160歐姆/平方的薄層電阻，而將選擇性摻雜區(qū)域摻雜為具有范圍在大約10歐姆/平方至 大約40歐姆/平方的薄層電阻。在一些實(shí)施方式中，將均勻摻雜區(qū)域摻雜為具有大約100 歐姆/平方的薄層電阻，而將選擇性摻雜區(qū)域摻雜為具有大約25歐姆/平方的薄層電阻。如前面所提到的，現(xiàn)有技術(shù)已無法獲得這些配置。為了實(shí)現(xiàn)這些或類似的摻雜物濃度和薄層電阻水平，以及其所伴隨的益處，本發(fā)明在這些不同區(qū)域的形成中采用獨(dú)立執(zhí) 行的離子注入。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明原理的、形成太陽能電池的方法200的一個(gè)實(shí)施方式。盡 管圖2示出特定步驟以特定順序執(zhí)行的一個(gè)實(shí)施方式，但可以設(shè)想，步驟的順序在根據(jù)本 發(fā)明原理的其它實(shí)施方式中可以改變。此外，術(shù)語“第一”和“第二”連同“離子注入”和“摻 雜區(qū)域”在權(quán)利要求書中的使用不應(yīng)被解釋為表示特定順序，除非權(quán)利要求書另有明確闡 述。術(shù)語“第一”和“第二”只用來反映注入和區(qū)域的獨(dú)立性。在步驟210中，提供半導(dǎo)體晶片。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體晶片被提供作為(具 有單晶或者多晶結(jié)構(gòu)的)硅襯底。半導(dǎo)體晶片是在已被摻雜的情況下提供的。在一些實(shí)施 方式中，用P型摻雜物來預(yù)先摻雜半導(dǎo)體晶片，從而產(chǎn)生P型本底區(qū)域，在其上可以形成太 陽能電池的其它方面。在其它實(shí)施方式中，用η型摻雜物來預(yù)先摻雜半導(dǎo)體晶片，從而產(chǎn)生 η型本底區(qū)域，在其上可以形成太陽能電池的其它方面。在一些實(shí)施方式中，預(yù)先摻雜本底 區(qū)域被摻雜成具有范圍在大約30歐姆/平方至大約70歐姆/平方的薄層電阻。在步驟220中，使用離子注入過程，以低濃度水平的摻雜物來均勻地?fù)诫s半導(dǎo)體 晶片。在一些實(shí)施方式中，該步驟通過摻雜物在預(yù)先摻雜的半導(dǎo)體晶片中的毯式注入而實(shí) 現(xiàn)。圖3示出了到與圖IB中的晶片110類似的半導(dǎo)體晶片310中的摻雜物均勻離子注入 305的一個(gè)實(shí)施方式。該離子注入305在半導(dǎo)體晶片310中預(yù)先摻雜區(qū)域350之上形成均 勻摻雜區(qū)域360。該毯式均勻?qū)?60被配置成因光的入射而生成電子-空穴對(duì)。為了不對(duì) 電荷載流子的形成產(chǎn)生負(fù)面影響，該均勻?qū)?60需要低摻雜水平(高電阻率)。η或ρ型摻 雜物以低或中等摻雜水平深度注入到晶片310中，從而形成與預(yù)先摻雜材料相對(duì)的結(jié)。在 一些實(shí)施方式中，該結(jié)為形成于預(yù)先摻雜區(qū)域350與均勻摻雜區(qū)域360之間交界處的ρ-η 結(jié)。優(yōu)選地，預(yù)先摻雜區(qū)域350是ρ型摻雜的，而均勻摻雜區(qū)域360是η型摻雜的。然而， 其他摻雜配置也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。如根據(jù)制造商要求，摻雜物被注入到預(yù)定深度，并且結(jié)在此預(yù)定深度形成。在一些 實(shí)施方式中，摻雜物的深度和水平由具體PV制造商的電阻率和結(jié)的需求而確定。為了該目 的，可以使用各種模型來預(yù)先分析和形成經(jīng)調(diào)整的原子分布?？梢詫⒃撔畔伻氲阶⑷牒?退火系統(tǒng)中從而滿足要求。結(jié)與晶片表面的距離由在摻雜物離子注入期間用于離子射束中的能量確定。在一 些實(shí)施方式中，能量根據(jù)太陽能電池器件的期望規(guī)格，在IKeV至150KeV的范圍之中。任何 用摻雜物進(jìn)行注入的區(qū)域，無論其是均勻注入的還是選擇性注入的，其摻雜物濃度以及因 此的薄層電阻，可以由離子注入系統(tǒng)的射束電流來確定。在離子注入系統(tǒng)中被電離用于離 子射束的氣體的種類確定摻雜將會(huì)是η型還是ρ型。例如，含磷物和含砷物各自造成η型 摻雜，而硼則造成P型摻雜。可以設(shè)想，在本發(fā)明中可以使用各種離子注入系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，采用 等離子注入技術(shù)。在一些實(shí)施方式中，使用具有高生產(chǎn)率的注入系統(tǒng)(未示出)來摻雜 不同區(qū)域。這樣的注入系統(tǒng)是共同未決美國臨時(shí)申請(qǐng)序號(hào)61/131，688(提交于2008年 6 月 11 日，名稱為 “APPLICATIONS SPECIFIC IMPLANT SYSTEM FOR USE INSOLAR CELL FABRICATIONS”)的主題，其就如被闡述在此那樣，通過引用整體并入本文。在一些實(shí)施方 式中，使用聚點(diǎn)射束或者擴(kuò)寬射束來以每小時(shí)一千或更多個(gè)晶片的生產(chǎn)率來提供跨晶片的完全覆蓋。在步驟230中，使用直接和/或等離子體離子注入過程、以高摻雜物濃度水平來選 擇性地?fù)诫s半導(dǎo)體晶片。步驟230中所使用的離子注入過程優(yōu)選地獨(dú)立于步驟220中所使 用的離子注入過程。在該選擇性摻雜步驟中，通過調(diào)節(jié)注入能量和劑量而選擇適當(dāng)?shù)纳疃群蛽诫s水 平，以在襯底的表面上或者靠近表面處提供非常高的摻雜濃度(低電阻率)。這可以通過在 不同能量和劑量上或者作為用以提供經(jīng)調(diào)整的分布的連續(xù)變化的多次注入而實(shí)現(xiàn)，這將在 以下參考圖8-圖IOB來進(jìn)一步詳細(xì)討論。選擇性摻雜的目的是實(shí)現(xiàn)隨后的接觸形成所需的表面電阻率。隨著對(duì)接觸制造的 要求從絲網(wǎng)印刷轉(zhuǎn)移到光刻或噴墨印刷或者其他新穎方法，可以調(diào)節(jié)表面電阻率來滿足這 些要求。此外，如果部署了任何表面鈍化方法，那么可以采用注入條件以應(yīng)對(duì)這樣的變化。摻雜物在隨后的網(wǎng)格線下方適當(dāng)橫向位置、并且以適當(dāng)濃度水平的放置是極為有 利的。多個(gè)高度摻雜區(qū)域在半導(dǎo)體晶片中均勻摻雜區(qū)域之上的形成可以通過各種方法來實(shí) 現(xiàn)。圖4A-圖4C示出了根據(jù)本發(fā)明原理的選擇性注入的不同實(shí)施方式。圖4A示出了其中離子注入405通過在注入系統(tǒng)中使用僅刻劃所需注入?yún)^(qū)域470 的物理掩膜層472而得以執(zhí)行的一個(gè)實(shí)施方式。物理掩膜層472安放在半導(dǎo)體晶片310的 表面之上的預(yù)定距離處。在一些實(shí)施方式中，離子射束可被整形，如在圖4C中所示那樣，以 提高注入效率。圖4B示出了其中離子注入405通過安放在半導(dǎo)體晶片310的表面上的接觸掩膜 層474而得以執(zhí)行的一個(gè)實(shí)施方式。接觸掩膜層474僅刻劃所需的注入?yún)^(qū)域470。在一些 實(shí)施方式中，接觸掩膜層474通過涂敷而形成。例如，接觸掩膜層474可以通過使用光刻、 絲網(wǎng)印刷步驟或者其他沉積和去除過程來形成。圖4C示出了其中離子射束405被調(diào)整為僅摻雜半導(dǎo)體晶片310上的所需注入?yún)^(qū) 域470的一個(gè)實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，形成注入射束405以滿足網(wǎng)格線尺寸，從而僅對(duì) 感興趣的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域進(jìn)行注入。值得注意的是，在一些實(shí)施方式中，例如在圖4A-圖4C中，選擇性摻雜區(qū)域下延至 預(yù)先摻雜區(qū)域350，而在一些實(shí)施方式中，例如在圖IB中，選擇性摻雜區(qū)域并不一直下延至 預(yù)先摻雜區(qū)域150。還應(yīng)當(dāng)注意的是，如果需要，可以多次重復(fù)注入步驟220和230，以實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)^ ο可選地，在步驟235中，接觸種層(優(yōu)選地為金屬)注入在選擇性摻雜區(qū)域之上， 以在半導(dǎo)體晶片與最終將會(huì)安放在半導(dǎo)體晶片表面上的金屬(或者除此之外為導(dǎo)電的)接 觸之間產(chǎn)生過渡層。該接觸種層的形成可以起到影響接觸/半導(dǎo)體界面的逸出功的作用， 以改善半導(dǎo)體材料與金屬接觸之間的電接觸。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明原理的接觸種子注入 505的一個(gè)實(shí)施方式。在表面或非常接近表面處并且在選擇性摻雜區(qū)域470之上的相對(duì)高 劑量的金屬注入580可以形成硅化物層?？梢允褂酶鞣N金屬注入，包括但不限于Ni、Ta、 Ti、W和Cu。這樣的帶隙工程設(shè)計(jì)可以提高太陽能電池的總體性能。可以使用接觸掩膜層 576來正確地對(duì)齊注入。事實(shí)上，可以使用圖4A-圖4C中所示的任何注入對(duì)齊方法(物理 掩膜、接觸掩膜和物理射束)來正確對(duì)齊和形成選擇性發(fā)射極區(qū)域之上的接觸種子區(qū)域。該過渡層步驟甚至可以用于提高傳統(tǒng)發(fā)射極性能。在這種情況下，可將注入?yún)^(qū)域制造得相 對(duì)略小，以最小化接觸泄漏以及肖特基二極管的形成。在包括這些現(xiàn)有技術(shù)中的器件在內(nèi) 的每種光伏器件中都存在金屬與半導(dǎo)體接觸。取決于界面的特性，它們可以表現(xiàn)為肖特基 勢(shì)壘或者表現(xiàn)為歐姆接觸。因此，這種界面的控制和管理在太陽能電池性能的提高中是有 益的。在步驟MO中，在半導(dǎo)體晶片的表面上放置有金屬(或者除此之外為導(dǎo)電的)接 觸線。在一些實(shí)施方式中，金屬接觸線例如通過印刷，或者使用光刻和鍍覆，而形成于半導(dǎo) 體晶片的表面上。然而，可以設(shè)想，也可以利用其他過程來將金屬接觸安放到半導(dǎo)體晶片 上。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明原理的金屬接觸形成的一個(gè)實(shí)施方式。金屬接觸線690已使用 與種子注入步驟中所使用的掩膜相類似的接觸掩膜576在多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域470之上對(duì) 齊。接觸線690被配置成傳導(dǎo)來自選擇性摻雜區(qū)域470的電荷?？蛇x地，在步驟245中，在均勻摻雜區(qū)域之上形成防反射涂敷層。在一些實(shí)施方式 中，通過在均勻摻雜區(qū)域之上沉積防反射涂敷層材料而形成防反射涂敷層?？梢杂糜谛纬?防反射涂敷層的材料包括但不限于SiO2和Si3N4。在一些實(shí)施方式中，可以通過向晶片上已 經(jīng)形成的防反射涂敷層應(yīng)用離子注入而對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)。圖7示出了形成于半導(dǎo)體晶片的均 勻摻雜區(qū)域之上的防反射涂敷層795的一個(gè)實(shí)施方式。圖7還示出了在選擇性摻雜區(qū)域470之間間隔的一個(gè)實(shí)施方式。在一些實(shí)施方式 中，例如在圖7所示的實(shí)施方式中，選擇性摻雜區(qū)域470彼此橫向隔開的距離的范圍在大約 Imm至大約3mm。然而，可以設(shè)想，其他間隔尺寸也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在步驟250中，對(duì)晶片執(zhí)行退火過程。在一些實(shí)施方式中，退火步驟將半導(dǎo)體晶片 加熱至接近但低于其熔點(diǎn)的溫度，并且修復(fù)由于任何離子注入步驟而在半導(dǎo)體晶片的晶體 結(jié)構(gòu)上所造成的破壞。退火步驟可以包括爐式退火。備選地，激光退火或者閃光燈退火可 以用來代替爐式退火。盡管圖2示出退火步驟在方法的末尾執(zhí)行，但可以設(shè)想，其也可以在 任何點(diǎn)上執(zhí)行。例如，在一些實(shí)施方式中，退火過程在離子注入步驟中的任何或者每個(gè)步驟 之后立即執(zhí)行，而在其他實(shí)施方式中，在所有離子注入都已完成之后執(zhí)行單個(gè)退火過程。退 火過程的時(shí)機(jī)將不會(huì)影響隨后的步驟處理，不論其為注入步驟還是其他PV制造步驟。對(duì)于一些上述方法，在半導(dǎo)體晶片上提供對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以用來對(duì)特征的形成進(jìn)行對(duì) 齊。這可以在通過各種方法進(jìn)行注入之前實(shí)現(xiàn)并且取決于PV制造商的能力以及他們的要 求。一種簡(jiǎn)便方法是按照當(dāng)前半導(dǎo)體對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記來激光刻劃對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。然而，光伏應(yīng)用的要 求不像半導(dǎo)體那樣嚴(yán)格，因此簡(jiǎn)單的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記就足夠了。還可以橫向地調(diào)整網(wǎng)格線之下的摻雜，以形成潛在地可以比接觸網(wǎng)格線更大或更 小的低電阻率區(qū)域。這樣做可以是有益的，因?yàn)槠淇梢越档蛷木W(wǎng)格線到晶片的其余部分的 漏電的潛在可能性。這樣的泄漏可能降低電池性能的效率。對(duì)注入射束尺寸或者物理掩膜 的調(diào)節(jié)可以提供這樣的能力。這種泄漏的幅度也可以通過摻雜物的有益橫向放置而得以減 少或消除。可以通過使用各種能量(深度)和劑量(摻雜水平)的額外注入來進(jìn)一步強(qiáng)化原 子分布的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于最佳可實(shí)現(xiàn)電池性能的最優(yōu)分布。在一些實(shí)施方式中，這樣的組 合注入是可以提供高生產(chǎn)率和經(jīng)調(diào)整的分布的一系列較低劑量和較快注入。這樣的方法可 以擴(kuò)展到箱式結(jié)的形成，從而在原子分布中提供具有突然的深結(jié)降的平坦頂部分布。備選地，深結(jié)可以是緩變的，以提供從高摻雜區(qū)域到低摻雜區(qū)域的平緩過渡，并因而防止電勢(shì)壘 的形成。額外注入還可以作為矯正注入，在PV制造過程的末尾使用。這在傳統(tǒng)意義上可以 是如部署在半導(dǎo)體應(yīng)用之中的逆注入。其還可以在其中在形成表面和深結(jié)電阻率之后進(jìn)行 注入的情況下，或者在最終完成電池制造時(shí)使用。如果電池不滿足最終測(cè)試質(zhì)量指標(biāo)，那么 可以使用微調(diào)注入作為矯正步驟，以提高性能。備選地，如果最終測(cè)試顯示出不利影響，那 么可以使用圍繞網(wǎng)格線邊緣的非常輕的摻雜來防止進(jìn)一步泄漏。本發(fā)明通過離子注入對(duì)多個(gè)獨(dú)立摻雜物注入的運(yùn)用使得太陽能電池器件的原子 分布能夠根據(jù)用戶的偏好或者要求來進(jìn)行整形。一些用戶可能偏好箱式結(jié)(或者箱式分 布)作為特定深度中的理想突變結(jié)。其他用戶可能偏好從表面下至結(jié)深度(本底摻雜)的 滾動(dòng)分布。另一組用戶可能偏好在淺深度中的極峰分布，其后跟隨以一直到本底摻雜的平 緩滾動(dòng)分布。到目前為止，本領(lǐng)域中技術(shù)人員還未能實(shí)現(xiàn)能夠高效地并有效地控制原子分 布形狀的優(yōu)點(diǎn)，并且仍然被限制在簡(jiǎn)單的高斯分布。本發(fā)明使用多種具有預(yù)定的不同濃度 比對(duì)深度的分布的獨(dú)立摻雜物，以根據(jù)用戶喜好來調(diào)整太陽能電池的總原子分布。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明原理的分布調(diào)整圖示800的一個(gè)實(shí)施方式。圖示800表示 太陽能電池關(guān)于摻雜物濃度(At./cm3)比對(duì)其摻雜物深度(Ang.)的原子分布?？傇臃?布由線810表示。通過使用具有不同的濃度比對(duì)深度分布的多種離子注入，用戶可以在預(yù) 定深度上精確地調(diào)節(jié)和控制太陽能電池的摻雜物濃度(以及因此的電阻率)。圖示800示 出三個(gè)不同的注入分布812、814和816。這三個(gè)分布的組合產(chǎn)生太陽能電池的總分布810。盡管每個(gè)單獨(dú)注入可限于高斯或偽高斯分布，但本發(fā)明將它們結(jié)合起來，以有效 地調(diào)整總原子分布的形狀。在通過利用多個(gè)獨(dú)立的注入來控制總原子分布時(shí)，本發(fā)明允許 用戶有效地控制結(jié)深度840，一種類型的注入摻雜物(例如η型摻雜物)在該結(jié)深度840處 與預(yù)先摻雜本底區(qū)域820的摻雜物(例如ρ型摻雜物)相遇。用戶還能夠控制太陽能電池 的表面上或者靠近表面處的摻雜物濃度830。本發(fā)明允許用戶對(duì)表面濃度830和結(jié)深度840 進(jìn)行相互獨(dú)立的控制。在一些實(shí)施方式中，原子分布被調(diào)整成具有范圍在大約0.01微米至 大約0. 5微米的結(jié)深度。在一些實(shí)施方式中，原子分布被調(diào)整成具有范圍在大約5E18At. / cm3到大約4. 8E21At. /cm3的表面濃度。然而，可以設(shè)想，可以將原子分布調(diào)整成具有不同 的結(jié)深度和表面濃度。在現(xiàn)有技術(shù)中，原子分布的調(diào)節(jié)是受限的。圖9為示出使用擴(kuò)散進(jìn)行摻雜的太陽 能電池的分布調(diào)整能力中的不足之處的圖示900。在此，線910代表太陽能電池的原子分 布。使用擴(kuò)散來摻雜半導(dǎo)體晶片使得用戶無法獨(dú)立地控制表面濃度和結(jié)深度。用戶被限制 在只是通過將濃度和深度一同增大到線910’而使分布910更深，或者通過將濃度和深度一 同減小到線910”而使分布910更淺。用戶無法在改變?cè)臃植夹螤畹耐瑫r(shí)，在原子分布的 一個(gè)方面上較之其他方面產(chǎn)生更大的影響。圖IOA-圖IOB為示出使用根據(jù)本發(fā)明原理的離子注入進(jìn)行摻雜的太陽能電池的 分布調(diào)整能力中的優(yōu)勢(shì)的圖示。在圖IOA的圖示1000中，示出了對(duì)于使用現(xiàn)有技術(shù)方法形 成的太陽能電池的、就濃度比對(duì)深度方面的原子分布1010。在此，分布1010限于高斯分布， 使得電子-空穴對(duì)生成區(qū)域中所產(chǎn)生的電子難以行進(jìn)到接觸。分布1010的陡坡反映了隨 著電子向晶片表面處的導(dǎo)電接觸行進(jìn)，在摻雜物濃度(以及因此的電阻率)中的顯著增加。該陡坡可以使得電子更加難以到達(dá)接觸，因而導(dǎo)致不希望的電損耗。在圖IOB的圖示1000’中，示出了對(duì)于使用本發(fā)明的多離子注入形成的太陽能電 池的、就濃度比對(duì)深度方面的原子分布1010’?？梢詫?duì)分布1010’的進(jìn)行整形，以形成在電 子向著半導(dǎo)體晶片表面上的接觸行進(jìn)時(shí)，摻雜物濃度更加平緩(較不陡峭)的增高。原子 分布的這種調(diào)整是通過使用多次離子注入來獨(dú)立地控制結(jié)深度和表面濃度以及介于此二 者之間的任何物而成為可能的。在圖8中，不同注入812、814和816可以確定太陽能電池的不同方面。例如，在一 些實(shí)施方式中，線812 (中程注入)確定均勻發(fā)射極，而線814和816則是作為一系列選擇 性注入來添加的，以提供選擇性發(fā)射極區(qū)域。這些注入步驟可以在無任何遮蓋的情況下或 者通過任何防反射遮蓋(例如，氮化物、氧化物或者任何其它薄膜)在毯式襯底上執(zhí)行，以 及在太陽能電池制造所需要的表面特定結(jié)構(gòu)上執(zhí)行。在特定結(jié)構(gòu)的情況中，離子注入提供 與表面輪廓的良好粘合，并因此改善接觸形成。圖8的圖示800示出了表面涂敷層850，例 如前面所討論過的防反射涂敷層。該涂敷層可以是任何厚度的。如上文所討論，本發(fā)明的實(shí)施方式非常適合于制造太陽能電池器件。以下如在本 文中所闡述那樣，特此通過引用整體并入本文之中的共同未決專利申請(qǐng)描述了制造太陽能 電池器件的方法，這些申請(qǐng)包括由Babak Adibi和Edward S. Murrer提交于2009年6月 11 日的 “SOLAR CELL FABRICATION USING IMPLANTATION，，，律師案卷號(hào)為 SITI-00100 ；由 Babak Adibi 和 Edward S. Murrer 提交于 2009 年 6 月 11 日的 “APPLICATIONS SPECIFIC IMPLANT SYSTEMFOR USE IN SOLAR CELL FABRICATIONS，，，律師案卷號(hào)為 SITI-00200 ；以及 由 Babak Adibi 和 Edward S. Murrer 提交于 2008 年 6 月 24 日的“SOLAR CELL FABRICATION WITH FACETING ANDIMPLANTATION”，律師案卷號(hào)為SITI-00400。可以設(shè)想，任何在這些共同 未決專利申請(qǐng)內(nèi)所描述的特征都可以并入到本發(fā)明中。從合并有細(xì)節(jié)的具體實(shí)施方式
的角度對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，以促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的構(gòu) 造和工作的原理的理解。本文中對(duì)具體實(shí)施方式
的這種引用及其細(xì)節(jié)并不是為了限制本文 所附權(quán)利要求書的范圍。本領(lǐng)域中技術(shù)人員將很容易明白，可以對(duì)被選擇用于示例說明的 實(shí)施方式作出其他各種修改，而不背離本發(fā)明如由權(quán)利要求書所定義的精髓和范圍。
權(quán)利要求
1.一種形成太陽能電池的方法，該方法包括 提供具有預(yù)先摻雜區(qū)域的半導(dǎo)體晶片；執(zhí)行摻雜物至所述半導(dǎo)體晶片中的第一離子注入，以在所述預(yù)先摻雜區(qū)域之上形成第 一摻雜區(qū)域，其中所述第一離子注入具有濃度比對(duì)深度分布；以及執(zhí)行摻雜物至所述半導(dǎo)體晶片中的第二離子注入，以在所述預(yù)先摻雜區(qū)域之上形成第 二摻雜區(qū)域，其中所述第二離子注入具有與所述第一離子注入的濃度比對(duì)深度分布不同的 濃度比對(duì)深度分布，其中所述第一摻雜區(qū)域和所述第二摻雜區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域被配置成在接收到光 時(shí)生成電子-空穴對(duì)，并且其中所述第一離子注入和第二離子注入彼此獨(dú)立地執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述預(yù)先摻雜區(qū)域與所述被配置成生成電子-空穴 對(duì)的所述第一摻雜區(qū)域和所述第二摻雜區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域之間形成p-n結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述半導(dǎo)體晶片被提供作為硅襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過所述第一離子注入形成的所述第一摻雜區(qū)域具有 范圍在大約80歐姆/平方至大約160歐姆/平方的薄層電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過所述第二離子注入形成的所述第二摻雜區(qū)域具有 范圍在大約10歐姆/平方至大約40歐姆/平方的薄層電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過第一離子注入形成的所述第一摻雜區(qū)域具有范圍在大約80歐姆/平方至大約160 歐姆/平方的薄層電阻，并且通過所述第二離子注入形成的所述第二摻雜區(qū)域具有范圍在大約10歐姆/平方至大 約40歐姆/平方的薄層電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其還包括在所述半導(dǎo)體晶片的表面上安放金屬接觸線的步 驟，其中所述金屬接觸線被配置成傳導(dǎo)來自所述第一摻雜區(qū)域和第二摻雜區(qū)域中的至少一 個(gè)區(qū)域的電荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述預(yù)先摻雜區(qū)域是ρ型摻雜的，并且所述第一摻雜區(qū) 域和第二摻雜區(qū)域是η型摻雜的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其還包括在所述離子注入步驟中的至少一個(gè)步驟之后，對(duì) 所述半導(dǎo)體晶片執(zhí)行退火過程的步驟。
10.一種形成太陽能電池的方法，該方法包括 提供具有預(yù)先摻雜區(qū)域的半導(dǎo)體晶片；通過執(zhí)行摻雜物至所述半導(dǎo)體晶片中的第一離子注入而在所述半導(dǎo)體晶片中所述預(yù) 先摻雜區(qū)域之上形成均勻摻雜區(qū)域，其中在所述預(yù)先摻雜區(qū)域與所述均勻摻雜區(qū)域之間形 成P-n結(jié)，并且所述均勻摻雜區(qū)域被配置成在接收到光時(shí)生成電子-空穴對(duì)；以及通過執(zhí)行摻雜物至所述半導(dǎo)體晶片中的第二離子注入而在所述半導(dǎo)體晶片中所述均 勻摻雜區(qū)域之上形成多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域，其中所述第一離子注入和第二離子注入彼此獨(dú)立地執(zhí)行，并且 其中所述選擇性摻雜區(qū)域具有比所述均勻摻雜區(qū)域更高的摻雜物濃度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述半導(dǎo)體晶片被提供作為硅襯底。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中通過所述第一離子注入形成的所述均勻摻雜區(qū)域具 有范圍在大約80歐姆/平方至大約160歐姆/平方的薄層電阻。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中通過所述第二離子注入形成的所述選擇性摻雜區(qū)域 中的每一個(gè)區(qū)域具有范圍在大約10歐姆/平方至大約40歐姆/平方的薄層電阻。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中通過所述第一離子注入形成的所述均勻摻雜區(qū)域具有范圍在大約80歐姆/平方至大 約160歐姆/平方的薄層電阻，并且通過所述第二離子注入形成的所述選擇性摻雜區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域具有范圍在大約 10歐姆/平方至大約40歐姆/平方的薄層電阻。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其還包括在所述半導(dǎo)體晶片的表面上安放金屬接觸線的 步驟，其中所述金屬接觸線在所述多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域之上對(duì)齊，并且被配置成傳導(dǎo)來自 所述多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域的電荷。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其還包括在靠近所述半導(dǎo)體晶片的所述表面之處形成金 屬種層的步驟，其中所述金屬種層被配置成充當(dāng)所述選擇性摻雜區(qū)域與所述金屬接觸線之 間的過渡層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述金屬種層包括硅化物。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述形成所述金屬種層的步驟包括將至少一種材料 離子注入至所述半導(dǎo)體晶片之中，其中所述至少一種材料是從包括Ni、Ta、Ti、W和Cu的組 中選擇的。
19.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述預(yù)先摻雜區(qū)域是ρ型摻雜的，并且所述均勻摻雜 區(qū)域和選擇性摻雜區(qū)域是η型摻雜的。
20.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其還包括在所述離子注入步驟中的至少一個(gè)步驟之后， 對(duì)所述半導(dǎo)體晶片執(zhí)行退火過程的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其還包括在所述均勻摻雜區(qū)域之上形成防反射涂敷層的 步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中使用掩膜將所述選擇性摻雜區(qū)域注入在所述半導(dǎo)體 晶片中預(yù)定位置上，其中所述掩膜包括與所述預(yù)定位置對(duì)齊的開口。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述掩膜是在所述第二離子注入期間安放在所述半 導(dǎo)體晶片的所述表面上的接觸掩膜。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述掩膜是在所述第二離子注入期間安放在所述半 導(dǎo)體晶片的表面之上的預(yù)定距離處的物理掩膜。
25.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中使用整形的離子射束將所述選擇性摻雜區(qū)域注入在 所述半導(dǎo)體晶片中預(yù)定位置處，其中所述整形的離子射束與所述預(yù)定位置對(duì)齊。
26.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述選擇性摻雜區(qū)域彼此橫向隔開的距離的范圍為 大約Imm至大約3mm。
27.一種太陽能電池，其包括具有本底摻雜區(qū)域的半導(dǎo)體晶片；形成于所述半導(dǎo)體晶片中所述本底摻雜區(qū)域之上的均勻摻雜區(qū)域，其中所述均勻摻雜 區(qū)域具有在大約80歐姆/平方與大約160歐姆/平方之間的薄層電阻，并且通過將摻雜物離子注入至所述半導(dǎo)體晶片而形成；形成于所述均勻摻雜區(qū)域與所述本底摻雜區(qū)域之間的p-n結(jié)；形成于所述半導(dǎo)體晶片中所述均勻摻雜區(qū)域之上的多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域，其中所述選 擇性摻雜區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域具有在大約10歐姆/平方與大約40歐姆/平方之間的薄層 電阻，并且通過將摻雜物離子注入至所述半導(dǎo)體晶片而形成；以及安放于所述半導(dǎo)體晶片的表面上并且在所述多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域之上對(duì)齊的多個(gè)金 屬接觸，其中所述多個(gè)金屬接觸被配置成傳導(dǎo)來自所述多個(gè)選擇性摻雜區(qū)域的電荷。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的太陽能電池，其中所述半導(dǎo)體晶片為硅襯底。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的太陽能電池，其中通過所述第一離子注入形成的所述均勻摻雜 區(qū)域具有大約100歐姆/平方的薄層電阻。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的太陽能電池，其中通過所述第二離子注入形成的選擇性摻雜區(qū) 域中的每一個(gè)區(qū)域具有大約25歐姆/平方的薄層電阻。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的太陽能電池，其還包括安放于所述選擇性摻雜區(qū)域之上并且在 所述金屬接觸之下的金屬種層。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的太陽能電池，其中所述金屬種層包括硅化物。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的太陽能電池，其中所述金屬種層包括至少一種從包括Ni、Ta、 Ti、W和Cu的組中選擇的材料。
34.根據(jù)權(quán)利要求27的太陽能電池，其中所述預(yù)先摻雜區(qū)域是ρ型摻雜的，并且所述均 勻摻雜區(qū)域和選擇性摻雜區(qū)域是η型摻雜的。
35.根據(jù)權(quán)利要求27的太陽能電池，其還包括安放于所述均勻摻雜區(qū)域之上的防反射 涂敷層。
36.根據(jù)權(quán)利要求27的太陽能電池，其中所述選擇性摻雜區(qū)域彼此橫向隔開的距離范 圍為大約Imm至大約3mm。
全文摘要
一種形成太陽能電池的方法，該方法包括提供具有預(yù)先摻雜區(qū)域的半導(dǎo)體晶片；執(zhí)行摻雜物至該半導(dǎo)體晶片中的第一離子注入，以在預(yù)先摻雜區(qū)域之上形成第一摻雜區(qū)域，其中第一離子注入具有濃度比對(duì)深度分布；以及執(zhí)行摻雜物至該半導(dǎo)體晶片中的第二離子注入，以在預(yù)先摻雜區(qū)域之上形成第二摻雜區(qū)域，其中所述第二離子注入具有與第一離子注入的濃度比對(duì)深度分布不同的濃度比對(duì)深度分布，其中第一摻雜區(qū)域和第二摻雜區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域被配置成在接收到光時(shí)生成電子-空穴對(duì)，并且其中第一離子注入和第二離子注入彼此獨(dú)立地執(zhí)行。
文檔編號(hào)H01L31/0368GK102150278SQ200980128202
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者B·阿迪比, E·S·默爾 申請(qǐng)人:因特瓦克公司