專(zhuān)利名稱(chēng)：背觸點(diǎn)－太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池是眾所周知的結(jié)構(gòu)元件，其將太陽(yáng)光、即電磁輻射轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)太陽(yáng)能電池工作時(shí)，太陽(yáng)能電池的正面或者用于制造太陽(yáng)能電池的基底的正面是對(duì)光面。太陽(yáng)能電池的背面或者用于制造太陽(yáng)能電池的基底的背面是對(duì)置于所述正面的面?？偠灾?yáng)能電池可以如此制造，通過(guò)將P型摻雜區(qū)域和η型摻雜區(qū)域構(gòu)造在一個(gè)半導(dǎo)體基底、通常為硅中。硼經(jīng)常作為P型摻雜使用，而磷經(jīng)常作為η型摻雜使用。照射在太陽(yáng)能電池上的光生成電子空穴對(duì)。這種形式生成的電子和空穴通常會(huì)游移到P型摻雜區(qū)域和η型摻雜區(qū)域中并且是基于電場(chǎng)的，當(dāng)P型摻雜區(qū)域和η型摻雜區(qū)域彼此接觸時(shí)則總會(huì)生成該電場(chǎng)。為了使太陽(yáng)能電池能夠?qū)㈦娏鬓D(zhuǎn)遞到外部的電路中以建立電子耦聯(lián)，將所述摻雜區(qū)域與觸點(diǎn)耦聯(lián)，這些觸點(diǎn)通常由金屬制成。在背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池中，所述觸點(diǎn)位于太陽(yáng)能電池的背面。太陽(yáng)能電池類(lèi)型的變型及用于制造這些太陽(yáng)能電池類(lèi)型的變型的方法例如從US 6 998 288 BK US 7 135350 BI 和 WO 2009/074469 Α2 中已知。然而迄今為止這種背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池卻承受著:在所述背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池的正面的鈍化和背面的鈍化之間產(chǎn)生不理想的均衡，從而在其連接時(shí)由于串聯(lián)電阻而產(chǎn)生高的損失；以及太陽(yáng)能電池相對(duì)昂貴。這特別是因?yàn)?背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池的制造需要相對(duì)復(fù)雜的、多步的過(guò)程控制，在該過(guò)程控制中特別應(yīng)用大量的掩模，這些掩模分別迫使繁復(fù)的校正步驟。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于:提供一種背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池，該背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池可以低成本地制造并且具有改善的特性。所述目的通過(guò)如下的的背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池得以實(shí)現(xiàn):該背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池具有單晶質(zhì)娃基底、P型慘雜的娃基底或η型慘雜的娃基底和設(shè)置在所述娃基底的背面上的P型摻雜區(qū)域，該P(yáng)型摻雜區(qū)域被P型摻雜得比所述硅基底的P型摻雜更高；以及具有設(shè)置在所述硅基底的背面上的η型摻雜區(qū)域，該η型摻雜區(qū)域被η型摻雜得比所述硅基底的η型摻雜更高，其中，在所述硅基底的正面上設(shè)置有另外的P型摻雜區(qū)域，并且設(shè)置在所述硅基底的背面上的P型摻雜區(qū)域與設(shè)置在所述硅基底的背面上的η型摻雜區(qū)域彼此之間具有高度偏差。根據(jù)本實(shí)用新型的背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池具有單晶質(zhì)硅基底、P型摻雜硅基底或η型摻雜的硅基底和設(shè)置在硅基底的背面上的P型摻雜區(qū)域，這些P型摻雜區(qū)域被P型摻雜得比硅基底的P型摻雜更高；以及設(shè)置在硅基底的背面上的η型摻雜區(qū)域，該η型摻雜區(qū)域被η型摻雜得比硅基底的η型摻雜更高。[0010]在此對(duì)本實(shí)用新型來(lái)說(shuō)重要的是:在硅基底的正面上設(shè)置有另外的P型摻雜區(qū)域并且設(shè)置在硅基底的背面上的P型摻雜區(qū)域和設(shè)置在硅基底的背面上的n型摻雜區(qū)域彼此之間具有高度偏差(Hoehenversatz)。在此特別當(dāng)相應(yīng)的各區(qū)域的背面表面相對(duì)于正面具有不同的距離時(shí)，才存在該高度偏差。在特別有利的實(shí)施方式中，這導(dǎo)致P型摻雜區(qū)域和n型摻雜區(qū)域不具有共同的界面，由此使串聯(lián)電阻最小化，因?yàn)檫@種界面如二極管那樣起作用。當(dāng)應(yīng)用n型摻雜的硅基底時(shí)，這種效果則特別通過(guò)以下方式進(jìn)一步強(qiáng)化，另外的p型摻雜區(qū)域起漂移發(fā)射極的作用，該漂移發(fā)射極提高了可實(shí)現(xiàn)的“節(jié)距一寬度”，即相鄰的n型摻雜區(qū)域間的距離，并且由此使P型摻雜區(qū)域和n型摻雜區(qū)域間的過(guò)渡區(qū)域的數(shù)量最小化(這此外可以有助于降低成本)。沒(méi)有這種類(lèi)型的漂移發(fā)射極，典型地可實(shí)現(xiàn)大概0.5毫米的節(jié)距一寬度；根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了超過(guò)I毫米的節(jié)距一寬度，即通常的1.4毫米且直至2毫米。因此本實(shí)用新型的有益效果在于:實(shí)現(xiàn)了對(duì)根據(jù)本實(shí)用新型的背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池的低成本制造。在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，設(shè)置在硅基底的背面上的p型摻雜區(qū)域相對(duì)于硅基底的正面所具有的距離比設(shè)置在硅基底的背面上的n型摻雜區(qū)域相對(duì)于硅基底的正面所具有的距離更小。這能夠?qū)崿F(xiàn)一種在下面借助實(shí)施例進(jìn)一步具體描述的、特別是低成本的制造。另外有利的是，設(shè)置在正面上的另外的p型摻雜區(qū)域和設(shè)置在硅基底的背面上的P型摻雜區(qū)域具有相同的摻雜度和相同的摻雜輪廓。這導(dǎo)致在正面的鈍化與背面的鈍化之間的顯著改進(jìn)的均衡。根據(jù)本實(shí)用新型的用于制造背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池的方法具有如下的步驟:a)提供單晶質(zhì)娃基底、p型慘雜的娃基底或n型慘雜的娃基底，b)將n型摻雜原子向內(nèi)擴(kuò)散到單晶質(zhì)硅基底的、p型摻雜的硅基底的或n型摻雜的硅基底的背面的至少一部分中，以獲得背面的具有第一擴(kuò)散深度的n型摻雜區(qū)域，c)在單晶質(zhì)硅基底的、p型摻雜的硅基底的或n型摻雜的硅基底的背面的至少一部分上構(gòu)造第一介電覆蓋膜，d)在單晶質(zhì)硅基底的、p型摻雜的硅基底的或n型摻雜的硅基底的背面上的第一介電覆蓋膜中通過(guò)選擇性地在設(shè)置有局部開(kāi)口的位置上去除第一介電覆蓋膜來(lái)獲得大量的局部開(kāi)口，e)在n型摻雜區(qū)域沒(méi)有通過(guò)第一介電覆蓋膜覆蓋的位置上腐蝕去除n型摻雜區(qū)域，f)將p型摻雜原子向內(nèi)擴(kuò)散到正面上和背面的如下的位置上，S卩，在這些位置上第一介電覆蓋膜具有局部開(kāi)口用于獲得一個(gè)正面的P型摻雜區(qū)域和背面的多個(gè)P型摻雜區(qū)域，這些P型摻雜區(qū)域相應(yīng)地具有第二擴(kuò)散深度，并且g)設(shè)置具有用于連接電開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)的背面的p型摻雜區(qū)域和背面的n型摻雜區(qū)域。適宜的是，這些步驟按照之前給出的順序?qū)嵤?。特別可能的是，步驟a至f分別直接地依次執(zhí)行，即，不需要另外的掩模和校正步驟，這導(dǎo)致成本特別低的制造方法。在此特別有利的是，從所提供的η型摻雜的硅基底出發(fā)制造待制造的背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池，這由于在向著另外的P型摻雜區(qū)域的過(guò)渡區(qū)域中產(chǎn)生的“漂移發(fā)射極”結(jié)構(gòu)而提高可實(shí)現(xiàn)的節(jié)距一寬度。在所述方法的優(yōu)選的改進(jìn)方案中，在步驟f)和g)之間，將第二介電覆蓋膜安放在單晶質(zhì)硅基底的、P型摻雜的硅基底或η型摻雜的硅基底的正面和背面上。另外特別有利的是，步驟e)作為織構(gòu)化腐蝕步驟來(lái)實(shí)施。特別優(yōu)選的是，在織構(gòu)化腐蝕時(shí)特別采用包含氫氧化鉀或氫氧化鈉和異丙醇的溶劑，因?yàn)橐扬@示由此改進(jìn)了所獲得的太陽(yáng)能電池的特性。特別簡(jiǎn)單的方法是，在該方法中，在實(shí)施步驟b )的同樣的工藝步驟中，也生成正面的、具有第一擴(kuò)散深度的η型摻雜區(qū)域，該η型摻雜區(qū)域在步驟e)中同樣被腐蝕去除，然而備選地也可能的是，步驟b)僅設(shè)計(jì)為在硅基底的背面上起作用的工藝步驟。

下面參照附圖進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。附圖中:圖1:為了制造根據(jù)本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池而提供的基底的示意圖；圖2:在實(shí)施磷擴(kuò)散工藝之后的圖1中的基底；圖3:在沉積介電覆蓋膜之后的圖2中的被處理的基底；圖4:在選擇性地去除介電覆蓋膜和磷硅玻璃層之后的圖3中的被處理的基底；圖5:在應(yīng)用腐蝕步驟之后的圖4中的被處理的基底；圖6:在實(shí)施硼擴(kuò)散工藝之后的圖5中的被處理的基底；圖7:在安放第二介電覆蓋膜之后的圖6中的被處理的基底；和圖8:在圖7中的被處理的基底觸點(diǎn)接通之后所獲得的太陽(yáng)能電池。
具體實(shí)施方式
只要沒(méi)有另外提到，本實(shí)用新型的相同的實(shí)施例的相同的構(gòu)件在所有的附圖中用相同的附圖標(biāo)記表示。然而為了改進(jìn)清晰度，不是總在每個(gè)附圖中都示出所有的可用的附圖標(biāo)記?？傮w要強(qiáng)調(diào)的是，所示出的摻雜區(qū)域的和覆蓋層的層厚度是極其夸張地示出的。特別出于這個(gè)原因，當(dāng)層不是直接設(shè)置在基底和外部環(huán)境之間的界面上，而是在其之間還有覆蓋層時(shí)，也將所給出的層看作為“背面的”或“正面的”。圖1不出具有背面R和正面F的、待提供的單晶質(zhì)娃基底101。如上面已經(jīng)提及的，當(dāng)太陽(yáng)能電池工作時(shí)，太陽(yáng)能電池的正面或者用于制造太陽(yáng)能電池的基底的正面是對(duì)光面。太陽(yáng)能電池的背面或者用于制造太陽(yáng)能電池的基底的背面是對(duì)置于所述正面的面。不僅可應(yīng)用η型摻雜的硅基底還可應(yīng)用P型摻雜的硅基底101，然而基于η型摻雜的硅基底的太陽(yáng)能電池具有另外的優(yōu)勢(shì):因?yàn)槿缓蟾郊拥恼娴腜型摻雜區(qū)域601起“漂移發(fā)射極”的作用，這導(dǎo)致可實(shí)現(xiàn)的節(jié)距一寬度的提高并且由此也可以降低制造成本。適宜的是:所應(yīng)用的基底的電阻值在0.5歐姆.厘米和50歐姆.厘米之間，特別好地適合的是具有電阻值在2歐姆.厘米和15歐姆.厘米之間的基底。 有利地應(yīng)用了硅基底101，在該硅基底中，通過(guò)之后的腐蝕步驟盡可能消除在鋸切該硅基底101時(shí)可能出現(xiàn)的鋸切損傷。圖2示出了在實(shí)施n型摻雜的擴(kuò)散步驟、在此處的示例中具體為磷擴(kuò)散步驟之后的硅基底101。n型摻雜的擴(kuò)散步驟導(dǎo)致正面的n型摻雜層201的形成和背面的n型摻雜層203的形成。然而按照擴(kuò)散步驟是如何實(shí)施的，也可考慮在這個(gè)步驟中只生成背面的n型摻雜區(qū)域203。因?yàn)槿缰八f(shuō)明的那樣，在這里示出的工藝中磷用作n型摻雜，此外在原處、在正面的n型摻雜層201的或者背面的n型摻雜層203的表面上獲得磷硅玻璃層202或者204的形成。在硅基底101的背面上安放介電覆蓋膜305是導(dǎo)致圖3中所示出的情況的工藝步驟，在該情況下，介電覆蓋膜305安放在背面的n型摻雜區(qū)域203上和在該n型摻雜區(qū)域上產(chǎn)生的磷硅玻璃層204上。如果這是所期待的，則可以備選地在安放介電覆蓋膜305之前的中間步驟中通過(guò)用氟氫酸(HF)腐蝕來(lái)去除磷硅玻璃層202、204。通過(guò)選擇性地去除、特別是借助于腐蝕膏或激光燒蝕來(lái)選擇性地去除介電覆蓋膜305，特別是在硅基底101的背面的區(qū)域中，之后應(yīng)當(dāng)在該區(qū)域中獲得背面的p型摻雜區(qū)域，在介電覆蓋膜305中獲得局部開(kāi)口 L，如圖4所示的那樣。在此線性的開(kāi)口證實(shí)是特別適合的。適宜的是，如果所述去除沒(méi)有在安放介電覆蓋膜305前就已經(jīng)出現(xiàn)，則將正面的磷硅玻璃層202和/或還有至少在介電覆蓋膜305中的局部開(kāi)口 L的位置上的磷硅玻璃層204去除。如已經(jīng)提及的，這可以通過(guò)用氟氫酸腐蝕來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，短暫地浸入氟氫酸就已經(jīng)足夠了。下一步實(shí)施腐蝕步驟，通過(guò)該腐蝕步驟，所生成的n型摻雜區(qū)域在其敞開(kāi)的位置被完全去除。如在圖5中示出的實(shí)施所述腐蝕步驟后的硅基底101那樣，可以看到:在腐蝕步驟之后，硅基底101的正面F和在硅基底的背面R的區(qū)域502中有利地又處在原始狀態(tài)中或在如上所述的有利地應(yīng)用如圖5所示的織構(gòu)化的腐蝕步驟的情況下，在這些區(qū)域中產(chǎn)生一種織構(gòu)，如在圖5中通過(guò)極其夸張地在這些區(qū)域中示出為硅基底101的鋸齒線的表面所說(shuō)明的那樣。為了將硅基底101轉(zhuǎn)換到圖6中示出的狀態(tài)中，下面實(shí)施p型摻雜的擴(kuò)散步驟，該擴(kuò)散步驟導(dǎo)致正面的P型摻雜區(qū)域601的形成和背面的在局部開(kāi)口 L的區(qū)域中的p型摻雜區(qū)域602的形成。特別可應(yīng)用的是硼、鎵或鋁。特別是因?yàn)橥ㄟ^(guò)在擴(kuò)散步驟期間的熱負(fù)荷還出現(xiàn)n型摻雜區(qū)域的變型，這些區(qū)域在圖6至圖8中用附圖標(biāo)記203A來(lái)表示。為了實(shí)現(xiàn)圖7中所示的狀態(tài)，將第二介電覆蓋膜701、702安放在硅基底101的可接近的表面上。會(huì)是有利的是，之前在n型摻雜區(qū)域602上安放鈍化層。另外還會(huì)是有利的是，在硅基底101的背面R上安放第二介電覆蓋膜702之前，去除那里的第一介電覆蓋膜305和磷硅玻璃層204。圖8示出了完成的背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池100，在該背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池中通過(guò)金屬觸點(diǎn)801、802還實(shí)現(xiàn)了背面的n型摻雜區(qū)域203A與背面的p型摻雜區(qū)域602的觸點(diǎn)接通。用于實(shí)施該步驟的方法從現(xiàn)有技術(shù)中已知，該步驟的實(shí)施特別還導(dǎo)致穿透介電覆蓋膜305 和 602。參照對(duì)這些根據(jù)所述實(shí)施例而導(dǎo)致生成背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池100的步驟的描述可知，通過(guò)待實(shí)施的步驟的合適的順序和遷就一些工藝步驟也在硅基底101的區(qū)域上實(shí)施的事實(shí)，這些工藝步驟是不期望的，但是這些工藝步驟在另外的必要的工藝步驟的范圍里又可以被取消，能夠?qū)崿F(xiàn)非常簡(jiǎn)單且低成本的工藝，該工藝特別地盡最大可能地避免掩模并在校正方面具有極其少的要求。附圖標(biāo)記表100背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池101硅基底201正面的η型摻雜區(qū)域202、204 磷硅玻璃層203、203Α 背面的η型摻雜區(qū)域305、701、702 介電覆蓋膜601正面的P型摻雜區(qū)域602背面的P型摻雜區(qū) 域801,802 金屬觸點(diǎn)F 正面L 介電覆蓋膜中的局部開(kāi)口R 背面
權(quán)利要求1.背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池(100)，具有單晶質(zhì)硅基底、P型摻雜的硅基底或n型摻雜的硅基底(101)和設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的p型摻雜區(qū)域(602)，該p型摻雜區(qū)域被P型摻雜得比所述硅基底(101)的p型摻雜更高；以及具有設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的n型摻雜區(qū)域(203、203A)，該n型摻雜區(qū)域被n型摻雜得比所述硅基底(101)的n型摻雜更高，其特征在于:在所述硅基底(101)的正面(F)上設(shè)置有另外的p型摻雜區(qū)域(601)，并且設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的p型摻雜區(qū)域(602)與設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的n型摻雜區(qū)域(203、203A)彼此之間具有高度偏差。
2.如權(quán)利要求1所述的背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池(100)，其特征在于:設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的p型摻雜區(qū)域(602)相對(duì)于所述硅基底(101)的正面(F)所具有的距離比設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的n型摻雜區(qū)域(203、203A)相對(duì)于所述硅基底的正面所具有的距離更小。
3.如權(quán)利要求1或2之任一項(xiàng)所述的背觸點(diǎn)一太陽(yáng)能電池(100)，其特征在于:設(shè)置在所述硅基底(101)的正面(F)上的另外的p型摻雜區(qū)域(601)和設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的p型摻雜區(qū)域(602)具有相同的摻雜度和相同的摻雜輪廓。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及背觸點(diǎn)－太陽(yáng)能電池(100)，它具有單晶質(zhì)硅基底、p型摻雜的硅基底或n型摻雜的硅基底(101)和設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的p型摻雜區(qū)域(602)，該p型摻雜區(qū)域被p型摻雜得比所述硅基底(101)的p型摻雜更高；以及具有設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的n型摻雜區(qū)域(203、203A)，該n型摻雜區(qū)域被n型摻雜得比所述硅基底(101)的n型摻雜更高，其中，在所述硅基底(101)的正面(F)上設(shè)置有另外的p型摻雜區(qū)域(601)，并且其中，設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的p型摻雜區(qū)域(602)與設(shè)置在所述硅基底(101)的背面(R)上的n型摻雜區(qū)域(203、203A)彼此之間具有高度偏差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述背觸點(diǎn)－太陽(yáng)能電池的低成本制造。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK203071093SQ20122069404
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者V·D·米哈伊列奇, G·加爾維亞蒂, A·哈爾姆, K·彼得, R·科佩策克 申請(qǐng)人:國(guó)際太陽(yáng)能研究中心康斯坦茨協(xié)會(huì)