太陽(yáng)能電池和其制造方法
【專利摘要】一種太陽(yáng)能電池，包括在襯底上所形成的區(qū)域。該區(qū)域具有摻雜物。該區(qū)域可以是太陽(yáng)能電池的選擇性發(fā)射極和背面場(chǎng)之一。網(wǎng)格線被沉積在該區(qū)域的第一部分的上方。生成摻雜物分布，所述摻雜物分布在所述區(qū)域的所述第一部分的表面部分處的電活性摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所述表面部分的距離處的電活性摻雜物的濃度。在實(shí)施方式中，在所述區(qū)域的網(wǎng)格線外部的第二部分中的一部分摻雜物的電活性被去活化。網(wǎng)格線被用作用于使摻雜物去活化的掩膜。
【專利說(shuō)明】太陽(yáng)能電池和其制造方法
[0001] 該申請(qǐng)要求在2012年2月6日遞交的標(biāo)題為" SELF-ALIGNED HYDROGENATED SELECTIVE EMITTER FOR N-TYPE SOLAR CELLS" 的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng) No. 61/595, 504 的優(yōu) 先權(quán)，其通過(guò)全文引用的方式并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明的實(shí)施方式是可再生能源的領(lǐng)域，尤其涉及太陽(yáng)能電池和其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 通常，已知太陽(yáng)能電池作為將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)變成電能的裝置。典型地，太陽(yáng)能電池利 用半導(dǎo)體處理技術(shù)被制造在半導(dǎo)體襯底上，以在襯底的表面附近形成P-η結(jié)。入射在襯底 的表面上的太陽(yáng)輻射在大部分襯底中產(chǎn)生電子和空穴對(duì)。電子和空穴對(duì)遷移到襯底中的P 型摻雜區(qū)域和η型摻雜區(qū)域，由此在摻雜區(qū)域之間生成電壓差。摻雜區(qū)域被連接到太陽(yáng)能 電池上的金屬觸點(diǎn)以將電流從電池導(dǎo)向到連接到電池的外電路。輻射轉(zhuǎn)化效率是太陽(yáng)能電 池的重要特征，這是由于其直接與太陽(yáng)能電池產(chǎn)生電力的能力相關(guān)。
[0004] 圖1是典型的均勻發(fā)射極太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)100的剖視圖的說(shuō)明。如圖1中所示， 高摻雜的Ρ+型硅發(fā)射極102形成在η型硅襯底101上。金屬網(wǎng)格線，例如金屬網(wǎng)格線104， 形成在發(fā)射極102上?？狗瓷渫繉樱?AR"）103被沉積在發(fā)射極102的在網(wǎng)格線之間的部 分上。典型的均勻發(fā)射極，例如，發(fā)射極102，具有在網(wǎng)格觸點(diǎn)下方和之間的均勻的摻雜分 布。在均勻摻雜的發(fā)射極的表面處的活性摻雜物的濃度通常是至少10 2°cnT3以形成與網(wǎng)格 線的歐姆接觸和獲得高占空因數(shù)，占空因數(shù)通常被定義成實(shí)際的最大可獲得的功率與開路 電壓和短路電流的乘積的比。
[0005] 在發(fā)射極的表面處的活性摻雜物的高濃度產(chǎn)生高的表面復(fù)合速度。高的表面復(fù)合 速度限制開路電壓（Voc)和短路電流（Jsc)，其直接限制太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。
[0006] 選擇性發(fā)射極用來(lái)避免通過(guò)均勻發(fā)射極產(chǎn)生的限制。選擇性發(fā)射極在網(wǎng)格線下方 具有高的摻雜濃度且在網(wǎng)格線之間具有低的摻雜濃度。常規(guī)的選擇性發(fā)射極技術(shù)要求兩個(gè) 或更多個(gè)處理步驟以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
[0007] -個(gè)選擇性發(fā)射極技術(shù)開始于輕摻雜的Si發(fā)射極。然后，高摻雜的硅漿料通過(guò)掩 膜被選擇性地施加到輕摻雜的Si發(fā)射極的區(qū)域，在該區(qū)域中將放置網(wǎng)格線。然后，網(wǎng)格線 形成在高摻雜的硅漿料區(qū)域上。
[0008] 另一選擇性發(fā)射極技術(shù)開始于高摻雜的Si發(fā)射極。硬掩膜沉積在高摻雜的發(fā)射 極上。高摻雜的Si發(fā)射極的部分通過(guò)硬掩膜回蝕以減小在Si發(fā)射極的在網(wǎng)格線之間的那 些部分中的摻雜。網(wǎng)格線然后沉積在發(fā)射極的未蝕刻的高摻雜區(qū)域上。
[0009] 另一選擇性發(fā)射極技術(shù)利用離子注入的至少兩個(gè)獨(dú)立的步驟，以在網(wǎng)格線的下方 產(chǎn)生發(fā)射極的高摻雜以及在網(wǎng)格線之間產(chǎn)生發(fā)射極的低摻雜。
[0010] 所有常規(guī)的選擇性發(fā)射極技術(shù)要求復(fù)雜的取向處理且通常具有低的產(chǎn)量。采用這 些技術(shù)實(shí)現(xiàn)的表面摻雜提供了大于100 Ω/sq的高的薄層電阻。這樣的高的薄層電阻導(dǎo)致 大量的功率損耗，使得常規(guī)的選擇性發(fā)射極要求比均勻發(fā)射極多多達(dá)50%的網(wǎng)格線。因?yàn)?網(wǎng)格金屬化通常包含銀，所以這是非常昂貴的要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是典型的均勻發(fā)射極太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)1〇〇的剖視圖的說(shuō)明。
[0012] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池板的俯視圖的說(shuō)明。
[0013] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池板的一部分的剖視圖的說(shuō)明。
[0014] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有網(wǎng)格線的太陽(yáng)能電池的視圖的說(shuō)明。
[0015] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的一部分的說(shuō)明。
[0016] 圖6A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的一部分的剖視圖的說(shuō)明。
[0017] 圖6B是類似于圖6A的視圖，其示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的通過(guò)暴露到化 學(xué)物質(zhì)而使太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜物去活化。
[0018] 圖6C是類似于圖6B的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的在通過(guò)暴露到化學(xué)物質(zhì)而使 太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜物去活化之后的視圖。
[0019] 圖6D是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的剖視圖的說(shuō) 明。
[0020] 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于使太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜物 去活化的設(shè)備。
[0021] 圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的活性硼的濃度相對(duì)于η型硅太陽(yáng)能電 池的Ρ型摻雜區(qū)域的深度的曲線圖。
[0022] 圖8Β是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的活性硼的濃度相對(duì)于從η型硅太陽(yáng)能 電池的Ρ型摻雜區(qū)域的表面的深度的曲線圖。
[0023] 圖8C是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的作為相對(duì)于深度的電活性硼的百分比的 硼-氫（"Β-Η"）去活化（"失活"）的說(shuō)明。
[0024] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的剖視圖的說(shuō)明。
[0025] 圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有在背面的網(wǎng)格線金屬化和減小的后表 面復(fù)合速度的雙面選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的剖視圖的說(shuō)明。
[0026] 圖11是用于將用于制造具有選擇性發(fā)射極的太陽(yáng)能電池的常規(guī)技術(shù)與根據(jù)本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施方式的用于制造太陽(yáng)能電池的方法比較的表格視圖。
[0027] 圖12Α是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的一部分的剖視圖的說(shuō)明。
[0028] 圖12Β是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的類似于圖12Α的在網(wǎng)格線被沉積在太陽(yáng)能 電池的區(qū)域上之后的視圖。
[0029] 圖13示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用以使在太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜 物去活化的設(shè)備。
[0030] 圖14示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的初始硼分布和氫化的分 布。
[0031] 圖15不出說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的相對(duì)于表面復(fù)合速度的發(fā)射極的收 集效率的曲線圖。
[0032] 圖16示出說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的相對(duì)于襯底溫度的電阻率數(shù)據(jù)的曲 線圖。
[0033] 圖17示出說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的相對(duì)于退火溫度的電阻率的增大的 曲線圖。
[0034] 圖18示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0035] 描述了用以制造太陽(yáng)能電池的方法和設(shè)備的示例性實(shí)施方式。太陽(yáng)能電池包括在 襯底上所形成的區(qū)域。該區(qū)域具有摻雜物。在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域是太陽(yáng)能電池的選 擇性發(fā)射極。在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域是太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)。網(wǎng)格線被沉積在摻雜區(qū) 域的第一部分的上方。生成摻雜物分布，該摻雜物分布在該區(qū)域的第一部分的表面部分處 的電活性摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離該表面部分的距離處的電活性摻雜物的濃度。在實(shí)施方 式中，在該區(qū)域的網(wǎng)格線外部的第二部分中的摻雜物的電活性被去活化。網(wǎng)格線用作用于 使摻雜物去活化的掩膜。
[0036] 在一個(gè)實(shí)施方式中，一種用于制造太陽(yáng)能電池的方法包括：通過(guò)使所述太陽(yáng)能電 池的區(qū)域的第一部分中的摻雜物暴露到化學(xué)物質(zhì)，使用在所述區(qū)域的第二部分上所沉積的 網(wǎng)格線作為掩膜，使所述第一部分中的摻雜物的電活性去活化。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式 中，所述區(qū)域是在太陽(yáng)能電池的襯底上所形成的發(fā)射極。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述 區(qū)域是所述太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括生成摻雜物分布，所述 摻雜物分布在所述區(qū)域的所述第一部分的表面部分處的活性摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所 述表面部分的距離處的活性摻雜物的濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括將鈍化層沉 積在所述區(qū)域上，其中所述化學(xué)物質(zhì)通過(guò)所述鈍化層使所述摻雜物去活化。在該方法的一 個(gè)實(shí)施方式中，去活化包括將所述摻雜物與所述化學(xué)物質(zhì)的原子元素反應(yīng)；和基于所述反 應(yīng)，形成非電活性的復(fù)合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括將抗反射涂層沉積在所述區(qū) 域的上方，其中所述化學(xué)物質(zhì)通過(guò)所述抗反射涂層使所述摻雜物去活化。在該方法的一個(gè) 實(shí)施方式中，該區(qū)域具有P型導(dǎo)電性。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域具有η型導(dǎo)電性。 在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述網(wǎng)格線是導(dǎo)電的。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述區(qū)域 的在所述網(wǎng)格線下方的所述第二部分中的所述摻雜物的電活性基本上沒(méi)有被去活化。在該 方法的一個(gè)實(shí)施方式中，在去活化之后在所述區(qū)域中的摻雜物顆粒的總數(shù)與在去活化之前 在所述區(qū)域中的摻雜物顆粒的總數(shù)相同。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述化學(xué)物質(zhì)包括 原子氫、原子氘、原子鋰、原子銅或者其組合，以及去活化包括將所述區(qū)域的在所述網(wǎng)格線 外部的所述第一部分暴露到所述原子氫、原子氘、原子鋰、原子銅或者其組合。在一個(gè)實(shí)施 方式中，該方法還包括生成在所述區(qū)域的所述第一部分的表面部分處的活性摻雜物的第一 濃度、在所述區(qū)域的所述第二部分中的活性摻雜物的第二濃度、以及在所述區(qū)域的所述第 一部分中的遠(yuǎn)離所述表面部分的深度處的活性摻雜物的第三濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，該 方法還包括將所述化學(xué)物質(zhì)供給到置入腔室中的所述太陽(yáng)能電池的所述區(qū)域的所述第一 部分；從所述化學(xué)物質(zhì)生成原子元素；以及將所述區(qū)域的所述第一部分中的所述摻雜物暴 露到所述原子元素。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)等離子體生成所述原子元素。在該 方法的一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)水煮法生成所述原子元素。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò) 將氣體催化地暴露到加熱的燈絲，生成所述原子元素。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括調(diào) 節(jié)所述燈絲的溫度、所述燈絲的幾何形狀、在所述太陽(yáng)能電池和所述燈絲之間的距離中的 至少一個(gè)來(lái)控制去活化。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括調(diào)節(jié)所述氣體的壓力和所述腔 室中的溫度中的至少一個(gè)來(lái)控制去活化。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)腔室的幾何形 狀控制所述去活化。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)時(shí)間控制所述去活化。在該方法的 一個(gè)實(shí)施方式中，所述摻雜物是硼（B)、鋁（A1)、鎵（Ga)、銦（In)和鉈（T1)中的至少一種。 在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述摻雜物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、銻（Sb)和鉍（Bi)中的 至少一種。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述網(wǎng)格線防止所述化學(xué)物質(zhì)到達(dá)所述太陽(yáng)能電 池的所述區(qū)域的所述第二部分。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)絲網(wǎng)印刷，所述網(wǎng)格線被 沉積在所述區(qū)域的所述第二部分上，所述絲網(wǎng)印刷包括將含有蝕刻劑的金屬漿料置于在所 述太陽(yáng)能電池的所述區(qū)域的所述第二部分上的鈍化層的上方；和通過(guò)蝕刻劑向下蝕刻所述 鈍化層到所述區(qū)域，以將所述金屬漿料放置成與區(qū)域的所述第二部分直接接觸。
[0037] 在一個(gè)實(shí)施方式中，一種用于制造太陽(yáng)能電池的方法，包括：將太陽(yáng)能電池置入腔 室中，所述太陽(yáng)能電池包括在襯底上的第一區(qū)域上的抗反射涂層和鈍化層中的至少一種， 所述第一區(qū)域具有第一摻雜物、以及在所述第一區(qū)域的第一部分上方的第一導(dǎo)電網(wǎng)格線； 將氫氣通過(guò)加熱的燈絲供給到所述腔室中；從所述氫氣生成原子氫和原子氘中的至少一 種；將網(wǎng)格線用作掩膜，將所述第一區(qū)域的所述第一部分暴露到原子氫和原子氘中的至少 一種，以使所述太陽(yáng)能電池的所述第一區(qū)域的所述第一部分中的所述第一摻雜物的電活性 去活化。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括形成非電活性的復(fù)合物，所述非電活性的復(fù)合物 包括所述第一摻雜物、以及在所暴露的第一部分中的氫原子和氘原子中的至少一種。在該 方法的一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)將所述氫催化暴露到所述加熱的燈絲，生成所述原子氫和原 子氘中的至少一種。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，在所述腔室中的壓力為從約lOmTorr到 約lOTorr。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述氣體的流速大約是20sccm。在該方法的一個(gè) 實(shí)施方式中，所述燈絲被加熱到從約16000C到約21000C的溫度。在該方法的一個(gè)實(shí)施方 式中，所述燈絲與太陽(yáng)能電池襯底的表面的距離大約是l〇cm。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還 包括生成摻雜物分布，所述摻雜物分布在所述第一區(qū)域的所述第一部分的表面部分處的活 性摻雜物的濃度小于遠(yuǎn)離所述表面部分的距離處的活性摻雜物的濃度。
[0038] 在一個(gè)實(shí)施方式中，一種太陽(yáng)能電池，包括：在襯底的第一側(cè)上所形成的第一區(qū) 域，所述第一區(qū)域具有第一摻雜物；以及在所述第一區(qū)域的第一部分上方的第一網(wǎng)格線，其 中在所述第一區(qū)域的所述網(wǎng)格線外部的第二部分中的一部分第一摻雜物的電活性被去活 化。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一摻雜物在所述第二部分中基本上是均勻分 布的。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述一部分第一摻雜物被結(jié)合到化學(xué)物質(zhì)且是非 電活性的。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述化學(xué)物質(zhì)是原子氫、原子氘、原子鋰和原 子銅中的至少一種。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述區(qū)域是在太陽(yáng)能電池襯底上所 形成的選擇性發(fā)射極。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述區(qū)域是所述太陽(yáng)能電池的背 面場(chǎng)。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，在所述第一部分的表面部分處的電活性的第一摻 雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所述表面部分的距離處的電活性的第一摻雜物的濃度。在一個(gè)實(shí)施 方式中，該太陽(yáng)能電池還包括在所述第一區(qū)域上的鈍化層，其中所述網(wǎng)格線與所述第一區(qū) 域的所述第一部分直接接觸。在一個(gè)實(shí)施方式中，該太陽(yáng)能電池還包括在所述第一區(qū)域上 方的抗反射涂層。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一摻雜物在所述第一區(qū)域的所 述網(wǎng)格線下方的所述第一部分中是電活性的。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域是P 型區(qū)域。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域是η型區(qū)域。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施 方式中，所述網(wǎng)格線形成與所述第一區(qū)域的歐姆類接觸。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中， 所述襯底包括單晶硅和多晶硅中的至少一種。在一個(gè)實(shí)施方式中，該太陽(yáng)能電池還包括：在 所述襯底的第二側(cè)上的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域具有第二摻雜物；以及鄰近所述第二區(qū)域 的第二網(wǎng)格線。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，在所述第二區(qū)域的一部分中的所述第二 摻雜物的電活性被去活化。
[0039] 在一個(gè)實(shí)施方式中，一種太陽(yáng)能電池，包括：在襯底的第一側(cè)上的第一區(qū)域的第一 部分上的導(dǎo)電網(wǎng)格線，其中在所述第一區(qū)域的所述網(wǎng)格線外部的第二部分上的第一表面部 分處的活性摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所述第一表面部分的距離處的活性摻雜物的濃度。在 太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述摻雜物在所述第二部分中基本上均勻地分布。在太陽(yáng) 能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，在所述第一區(qū)域的所述第二部分中的一部分摻雜物被去活化。 在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一區(qū)域是在太陽(yáng)能電池的襯底上的選擇性發(fā)射 極。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一區(qū)域是所述太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)。在太陽(yáng) 能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述摻雜物是硼（Β)、鋁（Α1)、鎵（Ga)、銦（In)和鉈（Τ1)中的 至少一種。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述摻雜物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、銻（Sb) 和鉍（Bi)中的至少一種。在一個(gè)實(shí)施方式中，該太陽(yáng)能電池還包括在所述第一區(qū)域上方的 鈍化層。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，在所述網(wǎng)格線下方的所述活性摻雜物的濃度大 于在所述網(wǎng)格線外部的所述活性摻雜物的濃度。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第 一區(qū)域具有P型導(dǎo)電性。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一區(qū)域具有η型導(dǎo)電性。 在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述襯底包括單晶硅和多晶硅中的至少一種。在一個(gè)實(shí) 施方式中，該太陽(yáng)能電池還包括在所述襯底的第二側(cè)上所形成的第二區(qū)域；以及鄰近所述 第二區(qū)域的第二網(wǎng)格線，其中在所述第二區(qū)域的一部分中的摻雜物被去活化。在太陽(yáng)能電 池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一表面部分包括本征半導(dǎo)體層。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方 式中，所述第一表面部分包括輕摻雜的半導(dǎo)體層，所述輕摻雜的半導(dǎo)體層具有的活性摻雜 物的濃度小于約10 19cnT3,以及所述第二部分包括重?fù)诫s的半導(dǎo)體層，所述重?fù)诫s的半導(dǎo)體 層具有的活性摻雜物的濃度大于10 19cnT3。在一個(gè)實(shí)施方式中，一種選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電 池，包括：具有第一摻雜物的太陽(yáng)能電池襯底，其中所述太陽(yáng)能電池襯底具有前表面和背表 面；在所述襯底的所述前表面處的具有第二摻雜物的發(fā)射極；和在所述發(fā)射極上的第一導(dǎo) 電線，其中所述第一摻雜物和/或所述第二摻雜物的電活性被去活化。在太陽(yáng)能電池的一 個(gè)實(shí)施方式中，所去活化的第一摻雜物和/或第二摻雜物被結(jié)合到化學(xué)物質(zhì)且是非電活性 的。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述化學(xué)物質(zhì)是原子氫、原子氘、原子鋰和原子銅中 的至少一種。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一摻雜物是P型摻雜物，且所述第二 摻雜物是η型摻雜物。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一摻雜物是η型摻雜物，且 所述第二摻雜物是Ρ型摻雜物。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，在所述發(fā)射極的所述第 一導(dǎo)電線的外部的表面部分處的活性的第二摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所述發(fā)射極的所述 表面部分的距離處的所述活性的第二摻雜物的濃度。在太陽(yáng)能電池的一個(gè)實(shí)施方式中，所 述第一摻雜物和所述第二摻雜物中的至少一個(gè)基本上均勻地分布。在一個(gè)實(shí)施方式中，該 太陽(yáng)能電池還包括在所述襯底的所述背表面上的第二導(dǎo)電線，其中在所述背表面處的所述 第二導(dǎo)電線外部的所述第一摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所述背表面的距離處的所述第一摻 雜物的濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，該太陽(yáng)能電池還包括在所述發(fā)射極上的鈍化層。在一個(gè) 實(shí)施方式中，所述太陽(yáng)能電池還包括在所述發(fā)射極上的抗反射涂層。在一個(gè)實(shí)施方式中，該 太陽(yáng)能電池還包括在所述襯底的所述背表面上的鈍化層。在一個(gè)實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池 還包括在所述發(fā)射極上的第三導(dǎo)電線。
[0040] 在一個(gè)實(shí)施方式中，一種用于制造太陽(yáng)能電池的方法，包括：生成摻雜物分布，所 述摻雜物分布在太陽(yáng)能電池的區(qū)域的第一部分上的第一表面部分處的活性摻雜物的濃度 小于遠(yuǎn)離所述表面部分的距離處的活性摻雜物的濃度，其中網(wǎng)格線在所述太陽(yáng)能電池的所 述區(qū)域的第二部分上。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述區(qū)域是在太陽(yáng)能電池的襯底上所 形成的發(fā)射極。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域是所述太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)。在該方 法的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一部分具有所述第一表面部分，以及其中通過(guò)暴露到化學(xué)物 質(zhì)，去活化在所述太陽(yáng)能電池的所述區(qū)域的所述第一部分的所述第一表面部分處的摻雜物 的電活性，生成所述摻雜物分布。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)在所述太陽(yáng)能電池的所 述區(qū)域的所述第一部分上沉積半導(dǎo)體層，生成所述摻雜物分布，所述半導(dǎo)體層具有所述第 一表面部分，其中在所述第一表面部分處的活性摻雜物的濃度小于在所述第一部分中的活 性摻雜物的濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括在所述半導(dǎo)體層上沉積鈍化層。在一個(gè) 實(shí)施方式中，該方法還包括蝕刻通過(guò)所述半導(dǎo)體層的上方的任何層（例如，鈍化層、AR層、 或者兩者）直到實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)格線的接觸電阻小于lohmXcm 2。
[0041] 根據(jù)附圖和以下具體闡述，本發(fā)明的實(shí)施方式的其他特征將是明顯的。

【具體實(shí)施方式】
[0042] 本文描述了用于制造太陽(yáng)能電池的方法和設(shè)備。在以下描述中，列舉了大量的具 體細(xì)節(jié)，例如，具體工藝流程操作，以便提供本發(fā)明的實(shí)施方式的透徹理解。對(duì)于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員明顯的是，本發(fā)明的實(shí)施方式可以被實(shí)施而無(wú)需這些具體細(xì)節(jié)。在其他情況下，熟 知的制造技術(shù)，例如，半導(dǎo)體沉積技術(shù)不再具體描述，以不會(huì)不必要地使本發(fā)明的實(shí)施方式 不清楚。此外，應(yīng)該理解，在附圖中示出的各個(gè)實(shí)施方式是說(shuō)明性的視圖且不必成比例繪 制。
[0043] 本文公開了制造太陽(yáng)能電池的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，一種用于制造太陽(yáng)能電 池的方法包括通過(guò)暴露到化學(xué)物質(zhì)，使在太陽(yáng)能電池的區(qū)域的第一部分中的摻雜物的電活 性去活化。在所述區(qū)域上所沉積的網(wǎng)格線用作用于去活化的掩膜。通過(guò)去活化，生成摻雜 物分布。該摻雜物分布在該區(qū)域的表面部分處具有的電活性摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離該表 面部分的距離處的電活性摻雜物的濃度。
[0044] 本文還公開了太陽(yáng)能電池。一種太陽(yáng)能電池包括形成在襯底上的區(qū)域。該區(qū)域具 有摻雜物。網(wǎng)格線被沉積在該區(qū)域的第一部分上。摻雜物的在該區(qū)域的網(wǎng)格線外部的第二 部分中的部分的電活性被去活化。網(wǎng)格線被用作用于使摻雜物去活化的掩膜。生成摻雜物 分布，該摻雜物分布在該區(qū)域的第一部分的表面部分處具有的電活性摻雜物的濃度小于在 遠(yuǎn)離該表面部分的距離處的電活性摻雜物的濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域是在太陽(yáng)能 電池襯底上所形成的選擇性發(fā)射極。在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域是太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)。
[0045] 根據(jù)至少一些實(shí)施方式，太陽(yáng)能電池是具有如本文所述的去活化區(qū)域的N型太陽(yáng) 能電池和P型太陽(yáng)能電池。在一些實(shí)施方式中，與常規(guī)的工藝流程相比，通過(guò)使用本文描述 的工藝流程，實(shí)現(xiàn)了工藝操作的絕對(duì)數(shù)量的減少。
[0046] 在實(shí)施方式中，選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的制造涉及一個(gè)步驟、自對(duì)準(zhǔn)工藝，其要 求較少的耗材且實(shí)現(xiàn)在選擇性發(fā)射極的在網(wǎng)格線之間的表面部分處的電活性摻雜物濃度 盡可能的低。在至少一些實(shí)施方式中，利用如本文所描述的工藝所制造的選擇性發(fā)射極太 陽(yáng)能電池具有僅少量增大的薄層電阻且需要與均勻的發(fā)射極太陽(yáng)能電池相同或比均勻的 發(fā)射極太陽(yáng)能電池少的網(wǎng)格線。
[0047] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池板的俯視圖的說(shuō)明。太陽(yáng)能電池 板200具有保持太陽(yáng)能電池（例如，太陽(yáng)能電池202)的框架201。在實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電 池具有網(wǎng)格線、以及利用如本文所述的工藝所制造的選擇性發(fā)射極和背面場(chǎng)（未示出）中 的至少一種。在實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池形成在半導(dǎo)體晶圓或者襯底上，該半導(dǎo)體晶圓或者 襯底是半導(dǎo)體材料的薄片，該半導(dǎo)體材料例如是硅或者其他半導(dǎo)體材料。在實(shí)施方式中，晶 圓充當(dāng)用于在晶圓中和晶圓上構(gòu)建的太陽(yáng)能電池的襯底。
[0048] 在實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池是具有自對(duì)準(zhǔn)的p型選擇性發(fā)射極的η型太陽(yáng)能電池， 如下文更詳細(xì)地描述。在實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池是具有η型選擇性發(fā)射極和自對(duì)準(zhǔn)的ρ 型背面場(chǎng)的Ρ型雙面太陽(yáng)能電池，以吸收來(lái)自兩側(cè)的光，如下文更詳細(xì)地描述。
[0049] 太陽(yáng)能電池，例如太陽(yáng)能電池202,安裝在前玻璃板203和背板204之間。在一個(gè) 實(shí)施方式中，框架201是鋁框架、鈦框架、或者其他金屬框架。在一個(gè)實(shí)施方式中，背板是塑 料板、金屬板、或者其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，背板是玻璃板。在一個(gè)實(shí)施方式中，太陽(yáng)能 電池板的太陽(yáng)能電池電連接到彼此以產(chǎn)生所需的電壓。前玻璃板通常由鋼化玻璃制成以允 許光通過(guò)同時(shí)保護(hù)半導(dǎo)體晶圓免受由于例如風(fēng)動(dòng)的碎片、雨、冰雹等造成的磨損和沖擊。在 實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池被串聯(lián)連接以產(chǎn)生另外的電壓。在實(shí)施方式中，一個(gè)太陽(yáng)能電池的 前部通過(guò)導(dǎo)線、帶狀線或者兩者被串聯(lián)連接到相鄰電池的背部。在實(shí)施方式中，串聯(lián)連接的 電池串被獨(dú)立地處理。在實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池被并聯(lián)連接以產(chǎn)生高的電流。在實(shí)施方 式中，為了實(shí)際使用太陽(yáng)產(chǎn)生的能量，電力利用逆變器被送至電網(wǎng)（并網(wǎng)光伏系統(tǒng)）。在獨(dú) 立的系統(tǒng)中，電池用來(lái)存儲(chǔ)不是立即需要的能量。太陽(yáng)能電池板可以用來(lái)對(duì)便攜式設(shè)備供 電或者再充電。在實(shí)施方式中，在太陽(yáng)能電池板中的太陽(yáng)能電池通過(guò)扁平的線、金屬帶或者 兩者相互電連接。
[0050] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池板300的一部分的剖視圖300的 說(shuō)明。在實(shí)施方式中，視圖300示出如圖2中所示的太陽(yáng)能電池板200的一部分。如圖3 中所示，金屬框架301包括層疊體，該層疊體包括置于前玻璃板303和背板304之間的太陽(yáng) 能電池302。在實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池具有網(wǎng)格線、以及利用如本文所描述的工藝所制造 的選擇性發(fā)射極和背面場(chǎng)（未示出）中的至少一種。密封件305被置于太陽(yáng)能電池302的 前面和前玻璃板303之間。密封件306被置于太陽(yáng)能電池302的背面和背板304之間。在 實(shí)施方式中，密封件305和密封件306均是聚合物密封件。
[0051] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有網(wǎng)格線的太陽(yáng)能電池400的視圖的說(shuō) 明。太陽(yáng)能電池可以是如圖2和圖3中所示的太陽(yáng)能電池202和320中的一個(gè)。在一個(gè)實(shí) 施方式中，視圖400是太陽(yáng)能電池的俯視圖。在一個(gè)實(shí)施方式中，視圖400是太陽(yáng)能電池的 仰視圖。太陽(yáng)能電池具有網(wǎng)格線（例如，網(wǎng)格線403)、和母線，例如，在太陽(yáng)能電池襯底401 上所形成的母線402。視圖404是太陽(yáng)能電池的一部分408的放大視圖。在一個(gè)實(shí)施方式 中，網(wǎng)格線和母線是導(dǎo)線，包括銀、銅、其他金屬、任何其他導(dǎo)電材料、或者其組合。
[0052] 網(wǎng)格線用來(lái)收集來(lái)自太陽(yáng)能電池的多個(gè)部分的電流、電壓或者兩者。網(wǎng)格線被連 接到母線。母線通常用來(lái)收集來(lái)自多個(gè)太陽(yáng)能電池的電流、電壓或者兩者。在實(shí)施方式中， 在網(wǎng)格線之間的間距405大于約1. 8毫米（"mm")。在一個(gè)實(shí)施方式中，在網(wǎng)格線之間的間 距為從約1.5mm至約25mm。在更具體的實(shí)施方式中，在網(wǎng)格線之間的間距約為1.9mm。在 實(shí)施方式中，網(wǎng)格線的寬度406從約80微米（" μπι"）至約100 μπι。在實(shí)施方式中，母線 的寬度407從約1.5mm至約4mm。在更具體的實(shí)施方式中，母線的寬度407約為2毫米。在 實(shí)施方式中，6英寸的太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體襯底或者晶圓具有在其上形成的從約80個(gè)到約90 個(gè)網(wǎng)格線。在實(shí)施方式中，在太陽(yáng)能電池襯底上的網(wǎng)格線的密度不超過(guò)約13個(gè)網(wǎng)格線/英 寸。在其他實(shí)施方式中，在太陽(yáng)能電池襯底上的網(wǎng)格線的密度小于約10個(gè)網(wǎng)格線/英寸。 在實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池襯底是半導(dǎo)體，例如，單晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化鎘、銅銦硒化 物/硫化物、砷化鎵、其他半導(dǎo)體、或者其組合。在實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池襯底包括在支撐 襯底上所沉積的薄膜，例如，非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒化物、砷化鎵、或者其他半導(dǎo)體薄膜。 在一個(gè)實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池襯底利用自上而下的鋁誘導(dǎo)晶化（TAIC)而至少部分地制 造。在實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池襯底包括有機(jī)物質(zhì)，例如，染料、聚合物、或者其組合。
[0053] 在實(shí)施方式中，微細(xì)的導(dǎo)電網(wǎng)格線和較寬的母線利用金屬漿料被絲網(wǎng)印刷到半導(dǎo) 體襯底的表面上。在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬漿料包括銀、銅漿料、其他金屬、其他導(dǎo)電材料、 或者其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬漿料是銀漿料。在一個(gè)實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池襯底 具有在前面和背面上的網(wǎng)格圖案觸點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池襯底具有在前面上 的網(wǎng)格圖案和在背面上的整個(gè)區(qū)域的金屬觸點(diǎn)（未示出）。整個(gè)區(qū)域的金屬觸點(diǎn)通常覆蓋 襯底的整個(gè)背面。在實(shí)施方式中，背面整個(gè)區(qū)域的觸點(diǎn)通過(guò)將金屬漿料（例如，鋁）絲網(wǎng)印 刷而形成。通常，漿料然后在數(shù)百攝氏度下退火以形成與硅歐姆類接觸的金屬電極。在制 成金屬觸點(diǎn)之后，太陽(yáng)能電池通過(guò)扁平的導(dǎo)線或者金屬帶互相連接，且被裝配成模塊或者 太陽(yáng)能電池板，例如，在圖2中示出的太陽(yáng)能電池板。
[0054] 利用在電子設(shè)備制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的導(dǎo)線沉積技術(shù)之一，導(dǎo)電的網(wǎng) 格線和母線可以被沉積在太陽(yáng)能電池襯底上。
[0055] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的一部分的說(shuō)明。太陽(yáng)能電池 500可以是如圖2、圖3和圖4中所示的太陽(yáng)能電池之一。太陽(yáng)能電池500的一部分501包 括母線502和網(wǎng)格線，例如，在太陽(yáng)能電池襯底506上所形成的網(wǎng)格線503和網(wǎng)格線513， 如關(guān)于圖2、圖3和圖4在上文所述的。視圖510是太陽(yáng)能電池的一部分514沿著軸線A-A 的剖視圖。太陽(yáng)能電池包括在襯底（"基底")506上所形成的摻雜區(qū)域505。通常，太陽(yáng)能 電池的類型通過(guò)基底的類型來(lái)限定。在實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池襯底是半導(dǎo)體襯底，例如， 單晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化鎘、銅銦硒化物/硫化物、砷化鎵、其他半導(dǎo)體、或者其組合襯 底。
[0056] 在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域505是利用如本文所描述的方法所制造的太陽(yáng)能電池 的選擇性發(fā)射極。在實(shí)施方式中，摻雜區(qū)域具有不同于襯底的導(dǎo)電類型的導(dǎo)電類型。例如， 如果襯底具有η型導(dǎo)電性，則摻雜區(qū)域具有p型導(dǎo)電性。如果襯底具有p型導(dǎo)電性，則摻雜 區(qū)域具有η型導(dǎo)電性。在實(shí)施方式中，基底區(qū)域是η型硅襯底且摻雜區(qū)域具有ρ型摻雜物， 例如，硼（B)、鋁（A1)、鎵（Ga)、銦（In)和鉈（T1)、其他受主摻雜物，或者其組合，以提供p 型導(dǎo)電性。在實(shí)施方式中，基底區(qū)域是P型硅襯底，以及摻雜區(qū)域具有η型摻雜物，例如，氮 (Ν)、磷（Ρ)、砷（As)、銻（Sb)和鉍（Bi)、其他施主摻雜物，或者其組合，以提供η型導(dǎo)電性。 在一個(gè)實(shí)施方式中，摻雜區(qū)域是Ρ+型區(qū)域，其具有至少約10 19cnT3的受主摻雜物濃度。在一 個(gè)實(shí)施方式中，摻雜區(qū)域是n+型區(qū)域，其具有至少約10 19cnT3的施主摻雜物濃度。
[0057] 在實(shí)施方式中，通過(guò)在電子設(shè)備制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的擴(kuò)散法、離子 注入法、或者任何其他技術(shù)，將摻雜物引入襯底，來(lái)形成摻雜區(qū)域。在實(shí)施方式中，通過(guò)在電 子設(shè)備制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的外延技術(shù)之一，來(lái)形成摻雜區(qū)域。
[0058] 網(wǎng)格線513被沉積在摻雜區(qū)域505上。在實(shí)施方式中，網(wǎng)格線形成與摻雜區(qū)域的歐 姆類接觸。在實(shí)施方式中，在形成網(wǎng)格線之前，鈍化層504形成在摻雜區(qū)域505上以減小用 于載流子（電子和/或空穴）的表面陷阱的量。在實(shí)施方式中，在形成鈍化層之前，在具有 (100)晶面方向的硅襯底上的摻雜區(qū)域主要沿著（111)晶面方向被蝕刻，以形成錐體（未示 出）從而捕獲入射光。在一個(gè)實(shí)施方式中，在摻雜區(qū)域505的表面上的錐體高度大約是10 微米。在實(shí)施方式中，利用在電子設(shè)備制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的濕法蝕刻技術(shù)或 者干法蝕刻技術(shù)之一，蝕刻摻雜區(qū)域。
[0059] 在實(shí)施方式中，鈍化層是在摻雜硅區(qū)域的表面上所形成的錐體上所沉積的氮化 硅。在一個(gè)實(shí)施方式中，在小于約200°C的溫度下，沉積鈍化層。在實(shí)施方式中，利用等離子 體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD)技術(shù)、或者在電子設(shè)備制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的其 他鈍化層沉積技術(shù)之一，在摻雜區(qū)域上沉積鈍化層。
[0060] 在實(shí)施方式中，抗反射（"AR"）涂層（未示出）被沉積在鈍化層上以減小由于反 射帶來(lái)的光損失以及將光導(dǎo)入太陽(yáng)能電池。在實(shí)施方式中，AR涂層是多層的涂層。在實(shí)施 方式中，鈍化層504是AR涂層。在實(shí)施方式中，鈍化層是硅氮化物、硅氧化物、鋁氧化物、或 者其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD)技術(shù)、或者在電子 設(shè)備制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的其他AR涂層沉積技術(shù)之一，來(lái)沉積AR涂層。在實(shí)施 方式中，在摻雜區(qū)域505的網(wǎng)格線513外部的部分507的表面508上，形成薄半導(dǎo)體層（未 示出）。在實(shí)施方式中，充當(dāng)AR涂層的鈍化層504形成在半導(dǎo)體層的頂部上，如下文關(guān)于圖 12更詳細(xì)地描述。在實(shí)施方式中，在部分507的表面508上所沉積的半導(dǎo)體層中的電活性 摻雜物的濃度比摻雜區(qū)域505中的電活性摻雜物的濃度低一個(gè)或多個(gè)數(shù)量級(jí)，如下文關(guān)于 圖12更詳細(xì)地描述。
[0061] 在實(shí)施方式中，將網(wǎng)格線沉積在摻雜區(qū)域上包括將含有蝕刻劑的金屬漿料絲網(wǎng)印 刷在AR層、鈍化層、或者兩者上。在金屬漿料中的蝕刻劑向下蝕刻AR層、鈍化層、或者兩 者到摻雜區(qū)域使得金屬漿料被放置成與摻雜區(qū)域直接接觸。在實(shí)施方式中，含有蝕刻劑的 金屬漿料是在電子設(shè)備制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的銀、鋁或者任何其他金屬的漿 料。在一個(gè)實(shí)施方式中，絲網(wǎng)印刷到硅太陽(yáng)能電池襯底的摻雜區(qū)域上的銀漿料被加熱到約 700°C以向下蝕刻AR層、鈍化層、或者兩者到摻雜的硅區(qū)域。
[0062] 如圖5中所示，區(qū)域505具有不被網(wǎng)格線513覆蓋的部分507和被網(wǎng)格線513覆 蓋的部分509。在實(shí)施方式中，通過(guò)暴露到化學(xué)物質(zhì)，在摻雜區(qū)域的網(wǎng)格線覆蓋范圍的外部 的部分（例如，部分507)中摻雜物的電活性被去活化，如下文更詳細(xì)地描述。
[0063] 在實(shí)施方式中，部分507在表面508處具有的電活性摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離表 面508的距離516處的電活性摻雜物的濃度。在實(shí)施方式中，摻雜物在網(wǎng)格線513下方的 部分509中基本上沒(méi)有被去活化，如下文更詳細(xì)地描述。
[0064] 在一個(gè)實(shí)施方式中，摻雜區(qū)域505是利用如本文描述的方法所制造的太陽(yáng)能電池 的背面場(chǎng)。在實(shí)施方式中，摻雜區(qū)域具有與襯底相同的導(dǎo)電類型。例如，如果襯底具有P型 導(dǎo)電性，則摻雜區(qū)域具有P型導(dǎo)電性。在實(shí)施方式中，在P型硅襯底上的摻雜區(qū)域具有P型 摻雜物，例如，硼（B)、鋁（A1)、鎵（Ga)、銦（In)和鉈（T1)、其他受主摻雜物，或者其組合， 以提供P型導(dǎo)電性。如果襯底具有η型導(dǎo)電性，則摻雜區(qū)域具有η型導(dǎo)電性。在實(shí)施方式 中，在η型硅襯底上的摻雜區(qū)域具有η型摻雜物，例如，氮（Ν)、磷（Ρ)、砷（As)、銻（Sb)和鉍 (Bi)、其他施主摻雜物，或者其組合，以提供η型導(dǎo)電性。
[0065] 圖6Α是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的處于部分制造狀態(tài)的太陽(yáng)能電池的一部分 的剖視圖的說(shuō)明。太陽(yáng)能電池600的一部分可以是如圖2、圖3、圖4和圖5中所示的太陽(yáng) 能電池之一。區(qū)域602形成在襯底上。在一個(gè)實(shí)施方式中，襯底包括單晶硅和多晶硅、或者 如上文描述的任何其他材料中的至少一種。區(qū)域602具有摻雜物。摻雜物通過(guò)多個(gè)電活性 摻雜物顆粒（例如，活性摻雜物顆粒603)來(lái)表示。根據(jù)實(shí)施方式，電活性摻雜物顆粒是摻 雜物的電子、空穴、原子、離子或者任何其他電活性顆粒。在一個(gè)實(shí)施方式中，摻雜區(qū)域602 是太陽(yáng)能電池的選擇性發(fā)射極。在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域602的厚度616從約0. 001 μ m 至約0.5 μ m。在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域602是太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施方式中， 摻雜區(qū)域具有P型導(dǎo)電性。在一個(gè)實(shí)施方式中，摻雜區(qū)域具有η型導(dǎo)電性。在一個(gè)實(shí)施方 式中，摻雜物是硼（Β)、鋁（Α1)、鎵（Ga)、銦（In)和鉈（Τ1)、其他受主摻雜物中的至少一種。 在一個(gè)實(shí)施方式中，摻雜物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、銻（Sb)和鉍（Bi)、其他施主摻雜物中 的至少一種。
[0066] 區(qū)域602具有部分608和部分615。導(dǎo)電網(wǎng)格線604沉積在區(qū)域602的部分608 上。網(wǎng)格線形成與摻雜區(qū)域的歐姆類接觸。部分615在網(wǎng)格線的外部。如圖6A中所示，活 性摻雜物顆?；旧暇鶆虻胤植荚趨^(qū)域602中，區(qū)域602包括在網(wǎng)格線604下方的部分608 和在網(wǎng)格線外部的部分615。鈍化層605形成在區(qū)域602的表面607上。在一個(gè)實(shí)施方式 中，鈍化層的厚度從約10納米（"nm"）到約200nm。在更具體的實(shí)施方式中，鈍化層的厚 度從約70nm至約100nm。在實(shí)施方式中，鈍化層605是硅氮化物。在實(shí)施方式中，鈍化層 605是硅氧化物。在實(shí)施方式中，鈍化層605是鋁氧化物。在實(shí)施方式中，抗反射（"AR"） 涂層形成在鈍化層605上，如上文所述。在實(shí)施方式中，鈍化層605充當(dāng)AR涂層，如上文所 述。在一個(gè)實(shí)施方式中，AR涂層的厚度從約10nm到約200nm。在一個(gè)實(shí)施方式中，AR涂層 的厚度小于約l〇〇nm。在一個(gè)實(shí)施方式中，AR涂層的厚度從約20nm到約100nm。在一個(gè)實(shí) 施方式中，鈍化層和AR涂層兩者的總厚度從約10nm到約400nm。在實(shí)施方式中，網(wǎng)格線的 厚度從約5μπι到約200μπι。在實(shí)施方式中，網(wǎng)格線的厚度從約5μπι到約45μπι。在實(shí)施 方式中，網(wǎng)格線的厚度是AR涂層和/或鈍化層的厚度的至少4倍。
[0067] 圖6Β是類似于圖6Α的視圖610,其示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的通過(guò)在暴露 到化學(xué)物質(zhì)而使太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜物去活化。如圖6Β中所示，太陽(yáng)能電池的通 過(guò)在網(wǎng)格線604外部的鈍化層605上的AR涂層606所覆蓋的部分被暴露到化學(xué)物質(zhì)614。 化學(xué)物質(zhì)614包括原子元素，例如，原子元素613,和雙原子元素，例如，雙原子元素612。如 圖6Β中所示，從來(lái)源生成的化學(xué)物質(zhì)的原子元素被暴露到太陽(yáng)能電池的表面。原子元素 (例如，原子氫，氘，鋰，銅或者其他原子元素）可以以多種方式從化學(xué)物質(zhì)（例如，氫氣）中 生成，例如，利用等離子體、水煮法和將氣體催化暴露到加熱的燈絲。在一個(gè)實(shí)施方式中，用 于燈絲的材料是鎢、鉭、或者其組合。
[0068] 原子元素由絲網(wǎng)印刷的網(wǎng)格線604阻擋，但是穿過(guò)抗反射涂層606和鈍化層605 以與摻雜物反應(yīng)。即，網(wǎng)格線充當(dāng)用于使摻雜物去活化的掩膜。在一個(gè)實(shí)施方式中，網(wǎng)格線 具有足夠的厚度以防止化學(xué)物質(zhì)的原子元素穿過(guò)太陽(yáng)能電池的下部區(qū)域。原子元素（例 如，原子元素613)穿過(guò)AR涂層606和鈍化層606,與摻雜物反應(yīng)，且形成具有摻雜物的非電 活性的復(fù)合物，例如，非電活性的復(fù)合物609。在實(shí)施方式中，非電活性的復(fù)合物包括：結(jié)合 到化學(xué)物質(zhì)的原子元素的摻雜物顆粒。在一個(gè)實(shí)施方式中，非電活性的復(fù)合物包括通過(guò)原 子元素捕獲的與摻雜物關(guān)聯(lián)的載流子（例如，空穴、電子）。
[0069] 在實(shí)施方式中，化學(xué)物質(zhì)包括原子氫、原子氘、原子鋰、原子銅或其他原子元素。通 過(guò)將該區(qū)域的網(wǎng)格線外部的部分暴露到原子氫，摻雜物被去活化。在實(shí)施方式中，對(duì)于太陽(yáng) 能電池的具有暴露到原子氫化學(xué)物質(zhì)的硼、或者任何其他受主摻雜物的P+型硅區(qū)域，形成 包括通過(guò)原子氫捕獲的空穴的非電活性的復(fù)合物。在實(shí)施方式中，對(duì)于太陽(yáng)能電池的具有 暴露到原子氫化學(xué)物質(zhì)的磷、或者任何其他施主摻雜物的n+型硅區(qū)域，形成包括通過(guò)原子 氫捕獲的電子的非電活性的復(fù)合物。在實(shí)施方式中，代替穿過(guò)網(wǎng)格線，原子氫與網(wǎng)格線的銀 材料反應(yīng)，而無(wú)需到達(dá)太陽(yáng)能電池的該區(qū)域的下面的部分，例如，部分608。
[0070] 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于使太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜物 去活化的設(shè)備。設(shè)備700包括：真空腔室701 ;入口 708,用以供給含有化學(xué)物質(zhì)（例如，氫、 氘、或其他化學(xué)物質(zhì)）的氣體；和電源706 ;燈絲705 ;燈組件703 ;和襯底702,用以保持太 陽(yáng)能電池的一部分。如圖7中所示，包括化學(xué)物質(zhì)（例如，氫具有）的氣體704通過(guò)入口 708被供給到太陽(yáng)能電池709,太陽(yáng)能電池709被放置在距離燈絲705為距離711處的襯底 702上。從該氣體生成原子元素（例如，氫原子H、氘原子D、或者其他原子元素）。太陽(yáng)能 電池709的該區(qū)域的沒(méi)有被網(wǎng)格線覆蓋的部分中的摻雜物被暴露到原子元素。在一個(gè)實(shí)施 方式中，燈絲的溫度、燈絲的幾何形狀、在太陽(yáng)能電池和燈絲之間的距離中的至少一個(gè)被調(diào) 整以控制去活化。在至少一些實(shí)施方式中，腔室中的氣體的壓力和溫度中的至少一個(gè)被調(diào) 整以控制去活化。在一個(gè)實(shí)施方式中，使太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜物去活化通過(guò)腔室 的幾何形狀來(lái)控制。在一個(gè)實(shí)施方式中，使太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜物去活化通過(guò)暴 露時(shí)間來(lái)控制。
[0071] 在一個(gè)實(shí)施方式中，用以使太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜物去活化的氫化設(shè)備具 有不銹鋼的主體，該主體具有T形的約8英寸的合并凸緣。該系統(tǒng)被連接到較大的腔室，該 腔室通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械泵提供對(duì)氫氣的排放，如嵌件707中所示。氫通過(guò)1/4英寸的不銹鋼 管從氣缸被供給到質(zhì)量流量控制器（MFC)(未示出）。MFC控制直接到氫化腔室（例如，腔 室701)的氫氣的流速。一旦進(jìn)入腔室，則通過(guò)傳感器檢測(cè)壓力，以及在排氣時(shí)采用打開或 者關(guān)閉節(jié)流閥的壓力控制器控制壓力。在一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)于氫化所用的壓力范圍從約 lOmTorr到約lOTorr。在一個(gè)實(shí)施方式中，氫氣的流速?gòu)募s10標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘（seem) 到約30標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘。在一個(gè)實(shí)施方式中，氫氣的流速約是20sccm。
[0072] 在受控的壓力和流速下，氣體704 (例如，氫氣）直接進(jìn)入燈絲705 (例如，鎢燈絲） 下方的腔室。在實(shí)施方式中，氫氣從限制在襯底的中心的正下方的底部中心中的氣體管線 進(jìn)入腔室。撞擊鎢燈絲的氫分子（H2)離解而產(chǎn)生原子氫和H2的氣氛。在實(shí)施方式中，根據(jù) 燈絲的溫度，特定比例的H2被離解成原子氫?？刂圃跇悠繁砻嫣幍脑託淞髁康钠渌蛩?是壓力、燈絲的幾何形狀、燈絲-襯底距離和腔室的幾何形狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，燈絲被 加熱到在約1600°c至2KKTC的范圍內(nèi)的溫度。在一個(gè)實(shí)施方式中，1900°C的鎢燈絲距襯底 的表面大約是l〇cm。
[0073] 圖13說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用以使在太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜 物去活化的設(shè)備1300。設(shè)備1300包括具有入口閘1302、出口閘1303和加熱元件1307的 高壓釜容器1301。在實(shí)施方式中，加熱元件是電阻式電加熱元件。去離子水1306被置于容 器1301中。在一個(gè)實(shí)施方式中，在水1306的表面的上方，一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池1304被 置于支架1305上，如圖13中所示。在一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池1304被置 入水1306中。在一個(gè)實(shí)施方式中，使太陽(yáng)能電池的該部分中的摻雜物去活化涉及把太陽(yáng)能 電池浸入去離子水中。
[0074] 具有壓力釋放閥的蓋1308被固定在容器1301的頂部上。在一個(gè)實(shí)施方式中，容 器中的壓力大于latm。在一個(gè)實(shí)施方式中，容器中的壓力大約是2atm。在一個(gè)實(shí)施方式 中，容器1301中的壓力從約15磅/平方英寸（"psi"）到約30psi。在更具體的實(shí)施方式 中，腔室1301中的壓力大約是15psi。加熱元件1307使容器1301中的加壓去離子水1304 沸騰。由于該壓力，水沸點(diǎn)溫度升高到超過(guò)100攝氏度（"°C")。在一個(gè)實(shí)施方式中，腔室 1301中的水的沸點(diǎn)溫度為從約120°C至約150°C。原子元素，例如，化學(xué)物質(zhì)（例如，氫H、 氘D、或其他化學(xué)物質(zhì)）的原子元素1309和原子元素1311通過(guò)加壓水煮法生成。在太陽(yáng)能 電池的區(qū)域的沒(méi)有通過(guò)網(wǎng)格線覆蓋的部分中的摻雜物被暴露到原子元素，例如，原子元素 1311，如本文所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，容器中的壓力、沸水的溫度、容器的幾何形狀、在太 陽(yáng)能電池和水的表面之間的距離中的至少一個(gè)被調(diào)節(jié)以控制摻雜物的去活化。在一個(gè)實(shí)施 方式中，使在太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜物去活化通過(guò)太陽(yáng)能電池暴露到原子元素的暴 露時(shí)間來(lái)控制。
[0075] 在一個(gè)實(shí)施方式中，使用如本文所述的水沸騰設(shè)備來(lái)制造太陽(yáng)能電池的設(shè)備比使 用如本文所述的具有加熱的燈絲的真空腔室來(lái)制造太陽(yáng)能電池設(shè)備便宜約15倍。
[0076] 圖6C是類似于圖6B的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的在通過(guò)暴露到化學(xué)物質(zhì)而 使太陽(yáng)能電池的一部分中的摻雜物去活化之后的視圖620。應(yīng)該理解，圖6C是說(shuō)明性的示 圖且不必成比例繪制，如上文關(guān)于本文描述的附圖中所提出的。如圖6C中所示，生成摻雜 物分布，其在該區(qū)域602的沒(méi)有通過(guò)網(wǎng)格線604所覆蓋的部分615的表面607處的表面部 分618中具有的活性摻雜物顆粒（例如，活性摻雜物顆粒611)的濃度小于在遠(yuǎn)離表面部分 618的距離628處的活性摻雜物顆粒的濃度。如圖6C中所示，在該區(qū)域的網(wǎng)格線604下方 的部分608中的摻雜物的電活性基本上沒(méi)有被去活化，在該區(qū)域中的活性摻雜物顆粒（例 如，活性摻雜物顆粒603)的濃度保持相同。在一個(gè)實(shí)施方式中，在去活化之后，該區(qū)域602 的網(wǎng)格線604外部的部分615中的摻雜物顆粒（包括電活性摻雜物顆粒和電去活化的摻 雜物顆粒）的總數(shù)與在去活化之前的該部分中的摻雜物顆粒的總數(shù)相同。在一個(gè)實(shí)施方 式中，在通過(guò)原子氫（氫化）使摻雜物去活化之后，在網(wǎng)格線外部的活性硼的濃度急劇減 小，這是因?yàn)樵趽诫s區(qū)域的表面（例如，表面607)處的約99%的硼被去活化。在網(wǎng)格線的 下方，活性硼的濃度基本上不變，這是因?yàn)樵託浔唤z網(wǎng)印刷的網(wǎng)格線阻擋。如圖6C中所 示，該區(qū)域602的沒(méi)有被網(wǎng)格線604覆蓋的部分615的表面部分618具有的電活性摻雜物 (例如，電活性摻雜物611)的濃度小于遠(yuǎn)離表面607的深度628處的電活性摻雜物（例如， 電活性摻雜物617)的濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，深度628小于0.1 μ m。在一個(gè)實(shí)施方式 中，深度628從約0. 001 μ m至約0. 1 μ m。在一個(gè)實(shí)施方式中，深度628從約0. 001 μ m至 約0. 05 μ m。該區(qū)域602的沒(méi)有被網(wǎng)格線604覆蓋的表面部分618中的電活性摻雜物的濃 度小于該區(qū)域602在網(wǎng)格線604下方的部分608中的電活性摻雜物（例如，電活性摻雜物 603)的濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，在網(wǎng)格線下方的電活性摻雜物濃度比太陽(yáng)能電池的該區(qū) 域的網(wǎng)格線外部的表面部分處的電活性摻雜物濃度大多于一個(gè)數(shù)量級(jí)。在一個(gè)實(shí)施方式 中，在網(wǎng)格線下方的電活性摻雜物濃度為比在太陽(yáng)能電池的該區(qū)域的網(wǎng)格線外部的表面部 分處的電活性摻雜物濃度大至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)。在一個(gè)實(shí)施方式中，在太陽(yáng)能電池的該區(qū)域 的網(wǎng)格線外部的表面部分處的電活性摻雜物的濃度比太陽(yáng)能電池的該區(qū)域的網(wǎng)格線外部 的遠(yuǎn)離表面部分的距離處的部分處的電活性摻雜物的濃度小一個(gè)或多個(gè)數(shù)量級(jí)。在一個(gè)實(shí) 施方式中，在太陽(yáng)能電池的該區(qū)域的網(wǎng)格線外部的表面部分處的電活性摻雜物的濃度比太 陽(yáng)能電池的該區(qū)域的網(wǎng)格線外部的遠(yuǎn)離該表面部分的距離處的部分處的電活性摻雜物的 濃度小至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)。在一個(gè)實(shí)施方式中，在太陽(yáng)能電池的該區(qū)域的網(wǎng)格線外部的表面 部分（例如，表面部分618)中的99%的摻雜物是非活性的。在一個(gè)實(shí)施方式中，在網(wǎng)格線 下方的電活性摻雜物的濃度至少是10 2°cnT3,在太陽(yáng)能電池的該區(qū)域的網(wǎng)格線外部的表面 部分處的電活性摻雜物的濃度從約10 17cnT3至約5X 1018cnT3,以及在太陽(yáng)能電池的該區(qū)域的 網(wǎng)格線外部的遠(yuǎn)離該表面部分的距離處的部分處的電活性摻雜物濃度至少是10 2°cnT3。在 一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)將均勻的發(fā)射極暴露到原子氫獲得的氫化的選擇性發(fā)射極具有在表 面部分中急劇減小的活性受主的濃度（例如，99%的摻雜物是非活性的）。這提供了低的串 聯(lián)電阻和低的表面復(fù)合（能夠得到較高的Voc和Jsc)，而不增大串聯(lián)電阻足以需要更大的 表面金屬化。
[0077] 在一個(gè)實(shí)施方式中，原子氫使在硅中的受主雜質(zhì)（例如，硼、鋁、和其他受主雜質(zhì)） 的電活性去活化。根據(jù)原子氫濃度，將硅暴露到原子氫可以具有多個(gè)相互作用。原子氫已 經(jīng)被示出成蝕刻硅、鈍化懸空鍵缺陷、以及使受主和施主雜質(zhì)去活化，盡管施主雜質(zhì)失活是 較不穩(wěn)定的。
[0078] 在一個(gè)實(shí)施方式中，鎢燈絲采用電流被加熱到約1900°C，氫氣的壓力大約是 ITorr，以及襯底溫度小于900°C，更具體地，襯底溫度從約120°C至約200°C。在一個(gè)實(shí)施方 式中，襯底溫度大約是150°C。通過(guò)鹵素?zé)艏訜嵋r底。在一個(gè)實(shí)施方式中，氫-硼去活化遵 循陷講限制的擴(kuò)散模型（trap-limited diffusion model)。陷講限制的擴(kuò)散模型對(duì)于半 導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的。太陽(yáng)能電池的該區(qū)域的表面部分中的 約99%的摻雜物被較快地去活化，且在持續(xù)暴露到原子氫的情況下，該水平的去活化持續(xù) 到多達(dá)數(shù)微米的深度處。在一個(gè)實(shí)施方式中，不同于傳統(tǒng)的中斷電池制造工藝的選擇性發(fā) 射極，在完全制造電池之后可以出現(xiàn)本文描述的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，利用擴(kuò)散、離子 注入、或者電子設(shè)備制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的其他技術(shù)，提供了如本文描述的太 陽(yáng)能電池的選擇性發(fā)射極的初始摻雜。
[0079] 圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的相對(duì)于η型硅太陽(yáng)能電池的p型摻雜 區(qū)域的深度802的活性摻雜物的濃度801的曲線圖800。深度802表示距摻雜區(qū)域的表面 的距離。在去活化之前，原始活性摻雜物的濃度分布803具有的活性摻雜物的濃度隨著深 度的增大而從約5 X 102°cnT3逐漸減小。在去活化之后，改性的活性摻雜物的濃度分布804 具有的活性摻雜物濃度從在表面（〇深度）處的約5 X 1017cm_3增大至在約0. 05 μ m的深度 處的約5X 102°cnT3。在實(shí)施方式中，具有摻雜分布803和摻雜分布804的摻雜物是硼或者 如本文所描述的其他摻雜物。
[0080] 圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的相對(duì)于自η型硅太陽(yáng)能電池的p型摻 雜區(qū)域的表面的深度812的活性摻雜物的濃度811的曲線圖810。如本文所述，太陽(yáng)能電池 815具有在鈍化層816和襯底818之間的摻雜區(qū)域817。在去活性之前，原始活性摻雜物濃 度分布813具有的活性摻雜物濃度隨著深度的增大而從在鈍化層和Si太陽(yáng)能電池襯底之 間的摻雜區(qū)域的表面處的5X 102°cnT3逐漸減小。在將太陽(yáng)能電池暴露到氫氣持續(xù)5分鐘之 后，改性的活性摻雜物濃度分布814具有的活性摻雜物濃度從在摻雜區(qū)域的表面（0深度） 處的約2X 1018cnT3增大至在摻雜區(qū)域中約0. 05 μ m的深度處的約5X 102°cnT3。在一個(gè)實(shí)施 方式中，具有摻雜分布813和摻雜分布814的摻雜物是硼或者如本文所描述的其他摻雜物。
[0081] 如圖8A和圖8B中所示，改性的摻雜分布具有恰好足夠的摻雜物去活性或者在太 陽(yáng)能電池的其他高摻雜區(qū)域（例如，選擇性發(fā)射極，背面場(chǎng)）的表面處的活性摻雜物的物理 缺乏以減小表面復(fù)合。與如在常規(guī)技術(shù)中的從輕摻雜發(fā)射極簡(jiǎn)單地開始不同，該發(fā)射極可 以具有低的薄層電阻，消除功率損耗和避免傳統(tǒng)的選擇性發(fā)射極的要求以增大網(wǎng)格線的數(shù) 量。圖8A和圖8B示出在表面處具有低摻雜的摻雜分布以允許通過(guò)保持低的薄層電阻的較 高摻雜之后的優(yōu)異的表面鈍化的示例。該構(gòu)思適用于P型或者η型的太陽(yáng)能電池。
[0082] 圖8C是作為相對(duì)于深度822的電活性硼的百分比的硼-氫（"Β-Η"）鈍化（"去 活性"）821的說(shuō)明。分布Α取自重?fù)诫s硼的硅的實(shí)驗(yàn)值。對(duì)于20分鐘、10分鐘和5分鐘 的原子氫暴露，分布B、C和D分別被模擬為（例如，使用計(jì)算機(jī)）B-H分布。典型的硼擴(kuò)散 小于1微米的深度。表格827不出對(duì)于暴露到氫的不同暴露時(shí)間在500nm深度處硼摻雜娃 的薄層電阻。如表格827中所示，未暴露到氫（零暴露時(shí)間）的硼摻雜硅具有約33 Ω /平 方的初始薄層電阻。如表格827中所示，對(duì)于5分鐘的氫化，薄層電阻基本上不從初始薄層 電阻變化，以及不需要額外的網(wǎng)格線來(lái)對(duì)抗由于增大的電阻帶來(lái)的功率損耗。如圖8C中所 示，硼在從表面到小于約0. 1 μ m的深度處被大約100%去活化。也就是說(shuō)，在表面部分中活 性摻雜物的濃度比常規(guī)的選擇性發(fā)射極低多于一個(gè)數(shù)量級(jí)而不需要損失大于1〇〇 Ω/平方 的高薄層電阻（其需要達(dá)50%以上的網(wǎng)格線）。
[0083] 圖6D是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的剖視圖630的 說(shuō)明。如上文所看到的，應(yīng)該理解，在圖6D中所示的實(shí)施方式是示例性視圖且不必要成比 例繪制。太陽(yáng)能電池襯底631具有前表面639和背表面640。太陽(yáng)能電池襯底可以是如上 文所述的太陽(yáng)能電池襯底之一。選擇性發(fā)射極632鄰近于襯底的前表面。選擇性發(fā)射極 可以是如上文所述的選擇性發(fā)射極之一。導(dǎo)電性網(wǎng)格線633形成為鄰近選擇性發(fā)射極632 的一部分。導(dǎo)電性網(wǎng)格線可以是如上文所述的太陽(yáng)能電池襯底的導(dǎo)電性網(wǎng)格線。如上文所 述，在鈍化層636上的AR涂層635被沉積在選擇性發(fā)射極的網(wǎng)格線633外部的部分上。在 一個(gè)實(shí)施方式中，選擇性發(fā)射極具有P型摻雜物，且襯底具有η型摻雜物。在一個(gè)實(shí)施方式 中，選擇性發(fā)射極具有η型摻雜物，且襯底具有ρ型摻雜物。如圖6D中所示，如本文所述， 在發(fā)射極632的網(wǎng)格線633外部的部分中摻雜物的至少一部分的電活性被去活化。如上文 所述，在發(fā)射極632的網(wǎng)格線633外部的該部分具有帶有摻雜物634的非電活性的復(fù)合物。 如上文所述，選擇性發(fā)射極632的在鈍化層636下方的表面部分處的活性摻雜物的濃度小 于選擇性發(fā)射極632的在遠(yuǎn)離表面部分的部分處的活性摻雜物濃度且小于發(fā)射極632的在 導(dǎo)電性網(wǎng)格線633下方的部分中的活性摻雜物的濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，如本文所述，摻 雜物在選擇性發(fā)射極中基本上是均勻分布的。如圖6C中所示，如本文所述，背面場(chǎng)637鄰 近襯底631的背表面。在一個(gè)實(shí)施方式中，背面場(chǎng)具有與襯底相同類型的導(dǎo)電性。在一個(gè) 實(shí)施方式中，背面場(chǎng)具有的摻雜物濃度高于襯底的摻雜物濃度，以形成與背面觸點(diǎn)638的 歐姆類接觸。如圖6C中所示，背面觸點(diǎn)638鄰近背面場(chǎng)637。在一個(gè)實(shí)施方式中，鈍化層 (未示出）被沉積在背面場(chǎng)和觸點(diǎn)638之間以減小如上文所述的表面復(fù)合。
[0084] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的剖視圖900的說(shuō) 明。如上文所述，太陽(yáng)能電池襯底901具有前表面和背表面。如上文所述，選擇性發(fā)射極 902鄰近襯底901的前表面。在一個(gè)實(shí)施方式中，選擇性發(fā)射極的厚度從約0. 001 μ m至約 0.5 μ m。如上文所述，導(dǎo)電性的網(wǎng)格線903形成為鄰近選擇性發(fā)射極902的一部分。如上 文所述，在鈍化層904上的AR涂層被沉積在選擇性發(fā)射極的在網(wǎng)格線903外部的部分上。 在一個(gè)實(shí)施方式中，如上文所述，AR涂層充當(dāng)鈍化層。
[0085] 如圖9中所不，背面場(chǎng)905鄰近襯底901的背表面，如本文所述。在一個(gè)實(shí)施方式 中，背面場(chǎng)具有與襯底相同的導(dǎo)電類型。如圖9中所示，選擇性發(fā)射極902具有η型摻雜 物，襯底901具有ρ型摻雜物，且背面場(chǎng)905具有ρ型摻雜物。如圖9中所示，背面場(chǎng)905 的Ρ型摻雜物濃度（Ρ+)高于襯底901中的ρ型摻雜物濃度（ρ)，以形成與背面觸點(diǎn)638的 歐姆類接觸。在另一實(shí)施方式中，選擇性發(fā)射極具有Ρ型摻雜物，且背面場(chǎng)的η型摻雜物濃 度（η+)高于襯底中的η型摻雜物濃度（η)。在一個(gè)實(shí)施方式中，背面場(chǎng)的η型摻雜物濃度 高于襯底的η型摻雜物濃度，以形成與背面觸點(diǎn)638的歐姆類接觸。
[0086] 如圖9中所示，背面網(wǎng)格線觸點(diǎn)906鄰近背面場(chǎng)905。鈍化層907被沉積在背面場(chǎng) 905上以減小表面復(fù)合，如上文所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，AR涂層被沉積在鈍化層上，如上 文所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，AR涂層充當(dāng)鈍化層，如上文所述。
[0087] 如圖9中所示，背面場(chǎng)905的鄰近鈍化層907且在網(wǎng)格線906外部的部分910中 的摻雜物的至少一部分的電活性被去活化，如本文所述。如圖9中所示，背面場(chǎng)905的網(wǎng)格 線906外部的部分910具有帶有摻雜物的非電活性的復(fù)合物，如上文所述。在背面場(chǎng)905 的鄰近鈍化層907的表面部分處的活性摻雜物的濃度小于在背面場(chǎng)905的遠(yuǎn)離表面部分的 距離908處的部分處的活性摻雜物濃度且小于在背面場(chǎng)905的導(dǎo)電性網(wǎng)格線906下方的部 分中的活性摻雜物的濃度，如上文所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，摻雜物在背面場(chǎng)905中基本上 是均勻分布的，如本文所述。
[0088] 圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有在背面的網(wǎng)格線金屬化和減小的后表 面復(fù)合速度的雙面選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的剖視圖1000的說(shuō)明。太陽(yáng)能電池襯底1001 具有前表面和背表面，如上文所述。選擇性發(fā)射極1002鄰近鄰近襯底1001的前表面，如上 文所述。導(dǎo)電性的網(wǎng)格線1003形成為鄰近選擇性發(fā)射極1002的一部分，如上文所述。在鈍 化層1004上的AR涂層被沉積在選擇性發(fā)射極的網(wǎng)格線1003外部的部分上，如上文所述。 在一個(gè)實(shí)施方式中，AR涂層充當(dāng)鈍化層，如上文所述。
[0089] 如圖10中所示，背面場(chǎng)1005鄰近襯底1001的背表面，如本文所述。在一個(gè)實(shí)施 方式中，背面場(chǎng)具有與襯底相同的導(dǎo)電類型。如圖10中所示，選擇性發(fā)射極1002具有η型 摻雜物，襯底1001具有Ρ型摻雜物，且背面場(chǎng)1005具有ρ型摻雜物。如圖10中所示，背面 場(chǎng)1005的ρ型摻雜物濃度（ρ+)高于襯底1001中的ρ型摻雜物濃度（ρ)，以形成與背面網(wǎng) 格線1006的歐姆類接觸。在另一實(shí)施方式中，選擇性發(fā)射極具有ρ型摻雜物，且背面場(chǎng)的 η型摻雜物濃度（η+)高于襯底中的η型摻雜物濃度（η)，以形成與背面網(wǎng)格線觸點(diǎn)1006的 歐姆類接觸。在一個(gè)實(shí)施方式中，選擇性發(fā)射極的厚度從約〇. 〇〇1 U m至約0. 5 μ m。在一個(gè) 實(shí)施方式中，背面場(chǎng)的厚度從約〇. 001 μ m至約0. 5 μ m。
[0090] 如圖10中所示，背面網(wǎng)格線觸點(diǎn)1006鄰近背面場(chǎng)1005。鈍化層1007被沉積在 背面場(chǎng)1005上以減小表面復(fù)合，如上文所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，AR涂層被沉積在鈍化層 上，如上文所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，AR涂層充當(dāng)鈍化層，如上文所述。
[0091] 如圖10中所示，選擇性發(fā)射極1002的鄰近鈍化層1004且在網(wǎng)格線1003外部的 部分1011中的摻雜物的至少一部分的電活性以及背面場(chǎng)1005的鄰近鈍化層907且在網(wǎng)格 線906外部的部分1013中的摻雜物的至少一部分的電活性被去活化，如本文所述。如圖10 中所示，在選擇性發(fā)射極1002的網(wǎng)格線1003外部的部分1011具有帶有η型摻雜物的非電 活性的復(fù)合物且在背面場(chǎng)1005的網(wǎng)格線1006外部的部分1013具有帶有ρ型摻雜物的非 電活性的復(fù)合物，如上文所述。鄰近鈍化層1004的表面部分1011具有的活性摻雜物濃度 小于在遠(yuǎn)離表面部分的距離1009處的部分1012中的活性摻雜物濃度且小于在選擇性發(fā)射 極1002的導(dǎo)電性網(wǎng)格線1003下方的部分中的活性摻雜物濃度。背面場(chǎng)1005的鄰近鈍化 層1007的表面部分1013小于背面場(chǎng)1005的遠(yuǎn)離表面部分的距離1008處的部分1014中 的活性摻雜物濃度且小于在背面場(chǎng)1005的導(dǎo)電性網(wǎng)格線1006下方的部分中的活性摻雜物 濃度，如上文所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，η型摻雜物在選擇性發(fā)射極中基本上是均勻分布的， 且Ρ型摻雜物在背面場(chǎng)中基本上是均勻分布的，如本文所述。
[0092] 圖11是用于將用于制造具有選擇性發(fā)射極的太陽(yáng)能電池的常規(guī)技術(shù)與根據(jù)本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施方式的用于制造太陽(yáng)能電池的方法比較的表格視圖1000。圖11示出相對(duì)于 如本文所述的利用鈍化而制造太陽(yáng)能電池的所提出的技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的通過(guò)三種常 規(guī)的技術(shù)所需的額外的處理步驟（"ΕΡ"）和額外的控制步驟（"EC")。在一個(gè)實(shí)施方式中， 利用鈍化而制造太陽(yáng)能電池的所提出的技術(shù)是一步式工藝，其發(fā)生在完全制造太陽(yáng)能電池 之后。常規(guī)的選擇性發(fā)射極技術(shù)中斷電池工藝流程。
[0093] 圖12Α是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的一部分的剖視圖的說(shuō)明。太 陽(yáng)能電池1200的一部分可以是如圖2、圖3、圖4和圖5中所示的太陽(yáng)能電池之一。區(qū)域 1202形成在襯底上，如上文所述。區(qū)域1202具有摻雜物。摻雜物通過(guò)多個(gè)電活性摻雜物顆 粒（例如，活性摻雜物顆粒1203)來(lái)表示，如上文所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域1202是 重?fù)诫s的以具有大于約2X 102°cnT3的活性摻雜物的濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域1202 是太陽(yáng)能電池的選擇性發(fā)射極。在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域1202的厚度從約0. 001 μ m至 約0.5 μ m。在一個(gè)實(shí)施方式中，該區(qū)域1202是太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施方式中， 摻雜區(qū)域具有P型導(dǎo)電性。在一個(gè)實(shí)施方式中，摻雜區(qū)域具有η型導(dǎo)電性。在一個(gè)實(shí)施方 式中，摻雜物是硼（Β)、鋁（Α1)、鎵（Ga)、銦（In)、鉈（Τ1)和其他受主摻雜物中的至少一種。 在一個(gè)實(shí)施方式中，摻雜物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、銻（Sb)、鉍（Bi)和其他施主摻雜物中 的至少一種。如圖12A中所示，活性摻雜物顆粒在區(qū)域1202中被基本上均勻地分布。
[0094] 如圖12A中所示，半導(dǎo)體層1205形成在部分1209上。在實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層 1205是本征半導(dǎo)體層，該本征半導(dǎo)體層具有的活性摻雜物濃度小于約10 15cnT3。在實(shí)施方 式中，半導(dǎo)體層1205是輕摻雜半導(dǎo)體層，該輕摻雜半導(dǎo)體層具有的活性摻雜物濃度小于約 10 18cnT3。如圖12A中所示，電活性摻雜物顆粒（例如，在半導(dǎo)體層1205中的電活性顆粒 1213)的濃度小于在摻雜層1202中的電活性摻雜物顆粒的濃度。在實(shí)施方式中，在半導(dǎo)體 層1205中的電活性摻雜物濃度比在摻雜層1202中的電活性摻雜物濃度低1個(gè)以上的數(shù)量 級(jí)。
[0095] 在實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層1205是本征娃或者任何其他的本征半導(dǎo)體層。在實(shí)施方 式中，半導(dǎo)體層1205是輕摻雜的硅或者任何其他的輕摻雜半導(dǎo)體層。在實(shí)施方式中，在半 導(dǎo)體層1205中的活性摻雜物濃度小于約5 X 1017cm_3,且在摻雜區(qū)域1202中的活性摻雜物 濃度至少約2X10 2°cm_3。在一個(gè)實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層1205的厚度小于約100nm。在一個(gè) 實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層1205的厚度從約lnm至約50nm。
[0096] 如圖12A中所示，鈍化層1206被沉積在半導(dǎo)體層1205上。在一個(gè)實(shí)施方式中，鈍 化層的厚度從約l〇nm至約200nm。在實(shí)施方式中，鈍化層的厚度從約70nm至約100nm。
[0097] 在實(shí)施方式中，鈍化層1206是硅氮化物。在實(shí)施方式中，鈍化層1206是硅氧化 物。在實(shí)施方式中，鈍化層1206是鋁氧化物。在實(shí)施方式中，抗反射（"AR"）涂層（未示 出）形成在鈍化層1206上，如上文所述。在實(shí)施方式中，鈍化層1206充當(dāng)AR涂層，如上文 所述。在實(shí)施方式中，利用例如PECVD技術(shù)或者在電子設(shè)備制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已 知的其他沉積技術(shù)，半導(dǎo)體層1205通過(guò)外延生長(zhǎng)工藝被沉積。
[0098] 在實(shí)施方式中，在沉積鈍化層和AR涂層中的至少一種之前，使用例如用于抗反射 涂層所用的相同的PECVD工具，薄的、本征外延層在太陽(yáng)能電池的摻雜區(qū)域的一部分的表 面上生長(zhǎng)。在實(shí)施方式中，本征硅層被沉積在沒(méi)有被網(wǎng)格線覆蓋的硅襯底的摻雜區(qū)域上。在 實(shí)施方式中，輕摻雜硅層被沉積在沒(méi)有被網(wǎng)格線覆蓋的硅襯底的摻雜區(qū)域上。
[0099] 圖12B是類似于圖12A的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的在網(wǎng)格線被沉積在太陽(yáng)能 電池的區(qū)域1202上之后的視圖。如圖12B中所示，該區(qū)域1202具有部分1208和部分1209。 導(dǎo)電性網(wǎng)格線1204被沉積在該區(qū)域1202的部分1208上。半導(dǎo)體層1205形成在沒(méi)有被網(wǎng) 格線1204覆蓋的部分1209上，如圖12B中所示。鈍化層被沉積在半導(dǎo)體層1206上，如上 文所述。在一個(gè)實(shí)施方式中，網(wǎng)格線1204通過(guò)鈍化層1206和半導(dǎo)體層1205被沉積在該區(qū) 域1202的部分1208上，如本文所述。
[0100] 在實(shí)施方式中，將網(wǎng)格線沉積在摻雜區(qū)域1202上包括將含有蝕刻劑的金屬漿料 絲網(wǎng)印刷到AR層、鈍化層（例如，鈍化層1206)或者兩者上。金屬漿料中的蝕刻劑向下蝕 亥IJAR層、鈍化層或者兩者以及半導(dǎo)體層1205到摻雜區(qū)域1202,使得金屬漿料被放置成與摻 雜區(qū)域1202直接接觸。在實(shí)施方式中，含有蝕刻劑的金屬漿料是銀、鋁、或者在電子設(shè)備制 造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的任何其他金屬漿料。在一個(gè)實(shí)施方式中，被絲網(wǎng)印刷到硅 太陽(yáng)能電池襯底的摻雜區(qū)域上的銀漿料被加熱到約700°C以向下蝕刻AR層、鈍化層、或者 兩者以及半導(dǎo)體層（例如，半導(dǎo)體層1205)到摻雜硅區(qū)域。
[0101] 在實(shí)施方式中，活性摻雜物顆粒（例如，包括半導(dǎo)體層1205的表面部分1211中的 活性摻雜物顆粒1213)的濃度小于該區(qū)域1202的部分1209中的活性摻雜物顆粒的濃度。 在實(shí)施方式中，沒(méi)有被網(wǎng)格線1205覆蓋的表面半導(dǎo)體層部分1211中的電活性摻雜物的濃 度小于該區(qū)域1202的在網(wǎng)格線1204下方的部分1208中的電活性摻雜物的濃度。在一個(gè) 實(shí)施方式中，在網(wǎng)格線下方的區(qū)域1208中的電活性摻雜物的濃度比摻雜區(qū)域1202的在網(wǎng) 格線1204外部的區(qū)域1209上的半導(dǎo)體層1205中的電活性摻雜物的濃度大多于一個(gè)數(shù)量 級(jí)。
[0102] 在一個(gè)實(shí)施方式中，沿著半導(dǎo)體層1205和區(qū)域1202在方向1212上的深度生成摻 雜分布，該摻雜分布沿著半導(dǎo)體層1205的厚度具有基本上低的活性摻雜物濃度（例如，不 大于5 X 1017cm_3)，且在該區(qū)域1202的至少表面部分1207中具有基本上高的活性摻雜物濃 度（至少 5X102°cm_3)。
[0103] 在實(shí)施方式中，沿著半導(dǎo)體層1205和區(qū)域1202在方向1212上的深度所生成的摻 雜分布是類似于圖8A中所示的摻雜分布804的階梯狀摻雜物分布。在一個(gè)實(shí)施方式中，在 深度方向1212上的摻雜分布沿著半導(dǎo)體層1205的深度具有基本上低的且恒定的活性摻雜 物濃度（例如，不大于5 X1017cnT3)，且沿著該區(qū)域1202的深度在表面部分1207中具有基 本上高的活性摻雜物濃度（至少5X 102°cnT3)。在實(shí)施方式中，沿著半導(dǎo)體層1205和區(qū)域 1202在方向1212上的深度生成摻雜分布，其類似于圖8B中所示的摻雜分布814。
[0104] 選擇性發(fā)射極電池結(jié)構(gòu)是用于增大工業(yè)太陽(yáng)能電池效率的一個(gè)途徑?；贜型電 池的技術(shù)也出于相同的目的獲得相當(dāng)大的關(guān)注。在實(shí)施方式中，描述了利用原子氫鈍化硼 受主雜質(zhì)的新型的單一步驟選擇性發(fā)射極工藝。網(wǎng)格線充當(dāng)用以氫化的掩膜，其降低了在 網(wǎng)格線之間的電活性硼的表面濃度。利用EDNA以模制該復(fù)雜的發(fā)射極，其示出，采用短的 低溫的原子氫處理，Jsc在發(fā)射極中會(huì)以0. 94mA/cm2增大。氫化系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)，在鋁摻雜 多晶薄膜上的初始實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其有效性。電池制造被開發(fā)以測(cè)試在真實(shí)太陽(yáng)能電池上的 該過(guò)程以確認(rèn)理論結(jié)果。將討論特定的處理注意事項(xiàng)。
[0105] 選擇性發(fā)射極電池結(jié)構(gòu)是太陽(yáng)能行業(yè)的感興趣的主題。多個(gè)處理方式已經(jīng)被提 出，例如基于激光的摻雜，發(fā)射極回蝕技術(shù)和離子注入。大多數(shù)工作自然地關(guān)注于P型電池 的選擇性η型發(fā)射極。然而，關(guān)注日益移動(dòng)到η型電池，縱使要廢棄了鋁漿料BSF/前側(cè)金 屬化火焰的美觀性，以便使效率達(dá)20%以上。除了 Sanyo和Sunpower之外，采用不常規(guī)的、 高效的結(jié)構(gòu)，Yingli的Panda電池是一些僅商業(yè)上可用的η型電池，其當(dāng)前不采用選擇性 發(fā)射極。
[0106] 在實(shí)施方式中，描述了利用原子氫來(lái)鈍化硼受主雜質(zhì)的新型的一個(gè)步驟的選擇性 發(fā)射極。該構(gòu)思是簡(jiǎn)單的：絲網(wǎng)印刷的網(wǎng)格可以產(chǎn)生與高摻雜硼的Ρ+發(fā)射極的歐姆類接 觸。網(wǎng)格線在原子氫化步驟期間充當(dāng)掩膜，其通過(guò)鈍化硼降低了在網(wǎng)格線之間的薄層電阻。 氫化系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)，在鋁摻雜的多晶薄膜上的初始實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其有效性。電池制造被 開發(fā)以測(cè)試在真實(shí)太陽(yáng)能電池上的該過(guò)程以確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。將討論特定的處理注意事項(xiàng)。
[0107] 一種新的發(fā)射極建模軟件，EDNA，用來(lái)模擬硼摻雜物的氫鈍化的效果。用戶定義的 摻雜物分布的功能使該工作是可行的。表面復(fù)合速度的處理沒(méi)有被內(nèi)置到程序中且作為與 摻雜物分布無(wú)關(guān)的用戶定義的參數(shù)。然而，在文獻(xiàn)中已經(jīng)報(bào)道，對(duì)于鈍化的表面，η型擴(kuò)散 和Ρ型擴(kuò)散兩者表明，表面復(fù)合速度（SRV)隨著摻雜物濃度而增大。對(duì)于目前的工作，可以 認(rèn)為，SRV僅受到硼摻雜物峰值密度的影響。針對(duì)硼發(fā)射極和磷發(fā)射極兩者，該假設(shè)已經(jīng)用 實(shí)驗(yàn)方法示出。為了進(jìn)行理論比較，硼摻雜物分布從通過(guò)EDNA生成的硼摻雜物分布被改性 以包括針對(duì)在高摻雜材料上的真實(shí)B-H復(fù)合數(shù)據(jù)所計(jì)算的氫鈍化分布。這些分布然后輸入 程序的"所測(cè)量的數(shù)據(jù)（Measured Data)"部分以確定發(fā)射極的質(zhì)量的效果。硼的氫鈍化已 經(jīng)由Herrero等表征，B-H復(fù)合物的濃度被發(fā)現(xiàn)在TW/iS= 150°C下僅30分鐘的氫化之后在 表面附近達(dá)99%的鈍化。利用OriginPro 8.6，B-H復(fù)合數(shù)據(jù)被數(shù)字化。圖14示出初始的 硼分布以及基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的氫化的分布。
[0108] EDNA用來(lái)比較在圖14中的兩種摻雜分布的發(fā)射極特征。應(yīng)該注意，該程序不考慮 從基底生成或者收集的電流。采用植入軟件的AM1. 5全局?jǐn)?shù)據(jù)，解釋所有的模擬的發(fā)射極。
[0109] 可以是，在減小的SRV方面，氫化的發(fā)射極將不以與輕摻雜發(fā)射極相同的方式表 現(xiàn)。還可以是，高質(zhì)量的鈍化可以證實(shí)在低于200°C的溫度下是困難的。因此，兩個(gè)分布的 表面復(fù)合速度從250cm/s變化到lX10 6cm/s。在圖15中示出了各個(gè)發(fā)射極的性能。在低 SRV處，氫化的發(fā)射極優(yōu)于（out-perform)重?fù)诫s的發(fā)射極。來(lái)自氫化的發(fā)射極的1。上的 絕對(duì)增大多達(dá)0. 94mA/cm2。該值對(duì)于選擇性發(fā)射極的實(shí)驗(yàn)研究和理論研究是典型的。然而， 根據(jù)該模型，隨著SRV的增大，氫化的發(fā)射極經(jīng)歷由于表面SRH復(fù)合帶來(lái)的嚴(yán)重?fù)p失。初始 的硼分布對(duì)表面復(fù)合是較不敏感的。
[0110] 構(gòu)建了采用獨(dú)立襯底加熱的氫化系統(tǒng)。氫氣通過(guò)加熱的鎢燈絲而催化裂化。該系 統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是不存在等離子體損傷。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，鎢燈絲距襯底為l〇cm，其最小化來(lái)自 燈絲的加熱。襯底通過(guò)位于襯底支架正上方的兩個(gè)500W鹵素?zé)舯患訜?。最初的受主雜質(zhì) 鈍化研究通過(guò)改變襯底溫度和氣體壓力來(lái)進(jìn)行。通過(guò)自上而下的鋁誘導(dǎo)晶化在玻璃上制備 厚度為300nm的多晶膜。膜被用來(lái)測(cè)量由于氫化處理帶來(lái)的膜電阻率的增大。樣品然后被 熱回收到初始的電阻率值。
[0111] 圖16示出對(duì)于在Tfil = 1900°C的燈絲溫度下在ITorr下氫化30分鐘的樣品由 于改變襯底溫度引起的電阻率的增大結(jié)果。初始電阻率剛超過(guò)〇.〇5Q- cm。果然，從該研 究得出的最佳襯底溫度是150°C。這些樣品示出電阻率的平均增長(zhǎng)超過(guò)400%。在Tsub = 190°C處，電阻率由于在該過(guò)程結(jié)束時(shí)的冷卻時(shí)間而較小，其中，對(duì)于數(shù)分鐘的時(shí)段，樣品在 B-H復(fù)合物開始分解的溫度之上。
[0112] 在圖17中示出了這些樣品的電阻率隨溫度的熱回收。隨后樣品從125°C至325°C 以50°C的步長(zhǎng)退火持續(xù)30分鐘，在各個(gè)加熱循環(huán)之后測(cè)量電阻率直到初始電阻率被恢復(fù)。 該圖指出，B-H復(fù)合物對(duì)于在超過(guò)175°C的溫度下穩(wěn)定大于1小時(shí)。
[0113] 太陽(yáng)能電池（例如，如圖18中所示）已經(jīng)通過(guò)傳統(tǒng)的擴(kuò)散以及自上而下的鋁誘導(dǎo) 晶化（TAIC)而制造。將呈現(xiàn)氫化的結(jié)果?；谀M結(jié)果和氫化研究，對(duì)于電池處理必須制 定多個(gè)注意事項(xiàng)。第一，清楚地，鈍化層必須被應(yīng)用以確定原子氫處理是否可以被用作選擇 性發(fā)射極技術(shù)。這對(duì)正常的選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)適用，這是因?yàn)椋鐖D15中所示，輕摻雜發(fā)射 極更易受到SRH表面復(fù)合的影響。第二，任一鈍化層必須在低于約200°C的溫度下沉積或者 快速地沉積以保持所需的分布。這假定加熱和沉積時(shí)間小于1小時(shí)，其取決于沉積配置和 處理參數(shù)。例如，用于抗反射涂層的PlasmaTherm PECVD系統(tǒng)僅需要5分鐘到達(dá)250°C的襯 底溫度。重硼摻雜發(fā)射極將被制作在η型晶圓上。在金屬化之后以及在表面鈍化之前，將 執(zhí)行各種氫化次數(shù)。
[0114] 針對(duì)重?fù)诫s的發(fā)射極的氫化，已經(jīng)基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了理論研究。模擬實(shí)驗(yàn)表明， 與用于傳統(tǒng)的選擇性發(fā)射極方案的文獻(xiàn)中所報(bào)道的發(fā)射極相比，氫化的發(fā)射極能夠增大 J s。。然而，這些改進(jìn)取決于氫化的發(fā)射極的能力以表現(xiàn)得好像它們?cè)诒砻娓浇p摻雜。增 大收集效率的主要貢獻(xiàn)源于輕摻雜的表面的能力以實(shí)現(xiàn)在鈍化時(shí)較低的表面復(fù)合值。氫鈍 化的硼雜質(zhì)是否呈現(xiàn)相同的性能必須用實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。這需要在低于約200°C的溫度下的高 質(zhì)量的表面鈍化，以便獲得在該最后的電池處理步驟期間的鈍化。另外的步驟，例如，固定 和層壓，必須也保持到低熱預(yù)算，以使氫化的選擇性發(fā)射極為可行的技術(shù)。
[0115] 在前述說(shuō)明書中，參考其具體示例性實(shí)施方式已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式。顯 而易見地，可以對(duì)其作出多個(gè)變型而不脫離本發(fā)明的實(shí)施方式的較寬的精神和范圍。因此， 說(shuō)明書和附圖應(yīng)該被視為說(shuō)明性意義而不是限制性意義。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于制造太陽(yáng)能電池的方法，包括： 通過(guò)使所述太陽(yáng)能電池的區(qū)域的第一部分中的摻雜物暴露到化學(xué)物質(zhì)，使用在所述區(qū) 域的第二部分上所沉積的網(wǎng)格線作為掩膜，使所述第一部分中的摻雜物的電活性去活化。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述區(qū)域是在太陽(yáng)能電池的襯底上所形成的發(fā)射 極。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述區(qū)域是所述太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括： 生成摻雜物分布，所述摻雜物分布在所述區(qū)域的所述第一部分的表面部分處的活性摻 雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所述表面部分的距離處的活性摻雜物的濃度。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括： 將鈍化層沉積在所述區(qū)域上，其中所述化學(xué)物質(zhì)通過(guò)所述鈍化層使所述摻雜物去活 化。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述去活化包括： 將所述摻雜物與所述化學(xué)物質(zhì)的原子元素反應(yīng)；和 基于所述反應(yīng)形成非電活性的復(fù)合物。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括：將抗反射涂層沉積在所述區(qū)域的上方，其中所述 化學(xué)物質(zhì)通過(guò)所述抗反射涂層使所述摻雜物去活化。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述區(qū)域具有p型導(dǎo)電性。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述區(qū)域具有η型導(dǎo)電性。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述網(wǎng)格線是導(dǎo)電的。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述區(qū)域的在所述網(wǎng)格線下方的所述第二部分中 的所述摻雜物的電活性基本上沒(méi)有被去活化。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在去活化之后在所述區(qū)域中的摻雜物顆粒的總數(shù) 與在去活化之前在所述區(qū)域中的摻雜物顆粒的總數(shù)相同。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述化學(xué)物質(zhì)包括原子氫、原子氘、原子鋰、原子 銅或者其組合，以及去活化包括： 將所述區(qū)域的在所述網(wǎng)格線外部的所述第一部分暴露到所述原子氫、原子氘、原子鋰、 原子銅或者其組合。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括： 生成在所述區(qū)域的所述第一部分的表面部分處的活性摻雜物的第一濃度、在所述區(qū)域 的所述第二部分中的活性摻雜物的第二濃度、以及在所述區(qū)域的所述第一部分中的遠(yuǎn)離所 述表面部分的深度處的活性摻雜物的第三濃度。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括： 將所述化學(xué)物質(zhì)供給到置入腔室中的所述太陽(yáng)能電池的所述區(qū)域的所述第一部分； 從所述化學(xué)物質(zhì)生成原子元素；以及 將所述區(qū)域的所述第一部分中的所述摻雜物暴露到所述原子元素。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過(guò)等離子體生成所述原子元素。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過(guò)水煮法生成所述原子元素。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過(guò)將氣體催化地暴露到加熱的燈絲，生成所述 原子元素。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括： 調(diào)節(jié)所述燈絲的溫度、所述燈絲的幾何形狀、在所述太陽(yáng)能電池和所述燈絲之間的距 離中的至少一個(gè)來(lái)控制去活化。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括： 調(diào)節(jié)所述氣體的壓力和所述腔室中的溫度中的至少一個(gè)來(lái)控制去活化。
21. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)腔室的幾何形狀控制所述去活化。
22. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)時(shí)間控制所述去活化。
23. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述摻雜物是硼（B)、鋁（A1)、鎵（Ga)、銦（In)和 鉈（T1)中的至少一種。
24. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述摻雜物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、銻（Sb)和 鉍（Bi)中的至少一種。
25. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述網(wǎng)格線防止所述化學(xué)物質(zhì)到達(dá)所述太陽(yáng)能電 池的所述區(qū)域的所述第二部分。
26. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)絲網(wǎng)印刷，所述網(wǎng)格線被沉積在所述區(qū)域的 所述第二部分上，所述絲網(wǎng)印刷包括將含有蝕刻劑的金屬漿料置于在所述太陽(yáng)能電池的所 述區(qū)域的所述第二部分上的鈍化層的上方；和通過(guò)蝕刻劑向下蝕刻所述鈍化層到所述區(qū) 域，以將所述金屬漿料放置成與所述區(qū)域的所述第二部分直接接觸。
27. -種用于制造太陽(yáng)能電池的方法，包括： 將太陽(yáng)能電池置入腔室中，所述太陽(yáng)能電池包括：在襯底上的第一區(qū)域上的抗反射涂 層和鈍化層中的至少一種，所述第一區(qū)域具有第一摻雜物；以及在所述第一區(qū)域的第一部 分上方的第一導(dǎo)電網(wǎng)格線； 將氫氣通過(guò)加熱的燈絲供給到所述腔室中； 從所述氫氣生成原子氫和原子氘中的至少一種； 將網(wǎng)格線用作掩膜，將所述第一區(qū)域的所述第一部分暴露到原子氫和原子氘中的至少 一種，以使所述太陽(yáng)能電池的所述第一區(qū)域的所述第一部分中的所述第一摻雜物的電活性 去活化。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，還包括： 形成非電活性的復(fù)合物，所述非電活性的復(fù)合物包括所述第一摻雜物、以及在所暴露 的第一部分中的氫原子和氘原子中的至少一種。
29. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，通過(guò)將所述氫催化暴露到所述加熱的燈絲，生成 所述原子氫和原子氘中的至少一種。
30. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，在所述腔室中的壓力為從約lOmTorr到約 10Torr〇
31. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述氣體的流速大約是20sccm。
32. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述燈絲被加熱到從約1600°C到約2100°C的溫 度。
33. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述燈絲與太陽(yáng)能電池的襯底的表面的距離大 約是10cm。
34. 如權(quán)利要求27所述的方法，還包括： 生成摻雜物分布，所述摻雜物分布在所述第一區(qū)域的所述第一部分的表面部分處的活 性摻雜物的濃度小于遠(yuǎn)離所述表面部分的距離處的活性摻雜物的濃度。
35. 一種太陽(yáng)能電池，包括： 在襯底的第一側(cè)上所形成的第一區(qū)域，所述第一區(qū)域具有第一摻雜物；以及 在所述第一區(qū)域的第一部分上方的第一網(wǎng)格線，其中在所述第一區(qū)域的所述網(wǎng)格線外 部的第二部分中的一部分第一摻雜物的電活性被去活化。
36. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一摻雜物在所述第二部分中基本 上是均勻分布的。
37. 如權(quán)利要求36所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述一部分第一摻雜物被結(jié)合到化學(xué)物 質(zhì)且是非電活性的。
38. 如權(quán)利要求37所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述化學(xué)物質(zhì)是原子氫、原子氘、原子鋰 和原子銅中的至少一種。
39. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述區(qū)域是在太陽(yáng)能電池的襯底上所形 成的選擇性發(fā)射極。
40. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述區(qū)域是所述太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)。
41. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述第一部分的表面部分處的電活性 的第一摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所述表面部分的距離處的電活性的第一摻雜物的濃度。
42. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，還包括： 在所述第一區(qū)域上的鈍化層，其中所述網(wǎng)格線與所述第一區(qū)域的所述第一部分直接接 觸。
43. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，還包括： 在所述第一區(qū)域上方的抗反射涂層。
44. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一區(qū)域的在所述網(wǎng)格線下方的所 述第一部分中的所述第一摻雜物是電活性的。
45. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述區(qū)域是p型區(qū)域。
46. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述區(qū)域是η型區(qū)域。
47. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述網(wǎng)格線形成與所述第一區(qū)域的歐姆 類接觸。
48. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述襯底包括單晶硅和多晶硅中的至少 一種。
49. 如權(quán)利要求35所述的太陽(yáng)能電池，還包括： 在所述襯底的第二側(cè)上的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域具有第二摻雜物；以及鄰近所述第 二區(qū)域的第二網(wǎng)格線。
50. 如權(quán)利要求49所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述第二區(qū)域的一部分中的所述第二 摻雜物的電活性被去活化。
51. -種太陽(yáng)能電池，包括： 在襯底的第一側(cè)上的第一區(qū)域的第一部分上的導(dǎo)電網(wǎng)格線，其中在所述第一區(qū)域的所 述網(wǎng)格線外部的第二部分上的第一表面部分處的活性摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所述第一 表面部分的距離處的活性摻雜物的濃度。
52. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述摻雜物在所述第二部分中基本上均 勻地分布。
53. 如權(quán)利要求52所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述第一區(qū)域的所述第二部分中的一 部分摻雜物被去活化。
54. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一區(qū)域是在所述太陽(yáng)能電池的所 述襯底上的選擇性發(fā)射極。
55. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一區(qū)域是所述太陽(yáng)能電池的背面 場(chǎng)。
56. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述摻雜物是硼⑶、鋁（A1)、鎵（Ga)、銦 (In)和鉈（T1)中的至少一種。
57. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述摻雜物是氮（N)、磷（P)、砷（As)、銻 (Sb)和鉍（Bi)中的至少一種。
58. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，還包括： 在所述第一區(qū)域上方的鈍化層。
59. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述網(wǎng)格線下方的所述活性摻雜物的 濃度大于在所述網(wǎng)格線外部的所述活性摻雜物的濃度。
60. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一區(qū)域具有p型導(dǎo)電性。
61. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一區(qū)域具有η型導(dǎo)電性。
62. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述襯底包括單晶硅和多晶硅中的至少 一種。
63. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，還包括： 在所述襯底的第二側(cè)上所形成的第二區(qū)域；以及 鄰近所述第二區(qū)域的第二網(wǎng)格線，其中在所述第二區(qū)域的一部分中的摻雜物被去活 化。
64. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一表面部分包括本征半導(dǎo)體層。
65. 如權(quán)利要求51所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一表面部分包括輕摻雜的半導(dǎo)體 層，所述輕摻雜的半導(dǎo)體層具有的活性摻雜物的濃度小于約10 19cnT3,以及所述第二部分包 括重?fù)诫s的半導(dǎo)體層，所述重?fù)诫s的半導(dǎo)體層具有的活性摻雜物的濃度大于10 19cnT3。
66. -種選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，包括： 具有第一摻雜物的太陽(yáng)能電池襯底，其中所述太陽(yáng)能電池襯底具有前表面和背表面； 在所述襯底的所述前表面處的具有第二摻雜物的發(fā)射極；和 在所述發(fā)射極上的第一導(dǎo)電線，其中所述第一摻雜物和/或所述第二摻雜物的電活性 被去活化。
67. 如權(quán)利要求66所述的太陽(yáng)能電池，其中，所去活化的第一摻雜物和/或第二摻雜物 被結(jié)合到化學(xué)物質(zhì)且是非電活性的。
68. 如權(quán)利要求67所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述化學(xué)物質(zhì)是原子氫、原子氘、原子鋰 和原子銅中的至少一種。
69. 如權(quán)利要求66所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一摻雜物是p型摻雜物，且所述第 二摻雜物是η型摻雜物。
70. 如權(quán)利要求66所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一摻雜物是η型摻雜物，且所述第 二摻雜物是Ρ型摻雜物。
71. 如權(quán)利要求66所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述發(fā)射極的所述第一導(dǎo)電線外部的 表面部分處的活性的第二摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所述發(fā)射極的所述表面部分的距離處 的所述活性的第二摻雜物的濃度。
72. 如權(quán)利要求66所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一摻雜物和所述第二摻雜物中的 至少一個(gè)基本上均勻地分布。
73. 如權(quán)利要求66所述的太陽(yáng)能電池，還包括： 在所述襯底的所述背表面上的第二導(dǎo)電線，其中在所述背表面處的所述第二導(dǎo)電線外 部的所述第一摻雜物的濃度小于在遠(yuǎn)離所述背表面的距離處的所述第一摻雜物的濃度。
74. 如權(quán)利要求66所述的太陽(yáng)能電池，還包括： 在所述發(fā)射極上的鈍化層。
75. 如權(quán)利要求66所述的太陽(yáng)能電池，還包括： 在所述發(fā)射極上的抗反射涂層。
76. 如權(quán)利要求66所述的太陽(yáng)能電池，還包括： 在所述襯底的所述背表面上的鈍化層。
77. 如權(quán)利要求66所述的太陽(yáng)能電池，還包括 在所述發(fā)射極上的第三導(dǎo)電線。
78. -種用于制造太陽(yáng)能電池的方法，包括： 生成摻雜物分布，所述摻雜物分布在太陽(yáng)能電池的區(qū)域的第一部分上的第一表面部分 處的活性摻雜物的濃度小于遠(yuǎn)離所述表面部分的距離處的活性摻雜物的濃度，其中網(wǎng)格線 在所述太陽(yáng)能電池的所述區(qū)域的第二部分上。
79. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中，所述區(qū)域是在所述太陽(yáng)能電池的襯底上所形成 的發(fā)射極。
80. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中，所述區(qū)域是所述太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)。
81. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中，所述第一部分具有所述第一表面部分，以及其中 通過(guò)暴露到化學(xué)物質(zhì)，使在所述太陽(yáng)能電池的所述區(qū)域的所述第一部分的所述第一表面部 分處的摻雜物的電活性去活化，生成所述摻雜物分布。
82. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中，通過(guò)在所述太陽(yáng)能電池的所述區(qū)域的所述第一 部分上沉積半導(dǎo)體層，生成所述摻雜物分布，所述半導(dǎo)體層具有所述第一表面部分，其中在 所述第一表面部分處的活性摻雜物的濃度小于在所述第一部分中的活性摻雜物的濃度。
83. 如權(quán)利要求82所述的方法，還包括： 蝕刻在所述半導(dǎo)體層的上方的任何層直到實(shí)現(xiàn)接觸電阻小于lohmXcm2。
【文檔編號(hào)】H01L31/042GK104221162SQ201380018963
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月6日
【發(fā)明者】賽斯·丹尼爾·舒梅特, 道格拉斯·亞瑟·哈欽斯, 哈菲祖丁·穆罕默德 申請(qǐng)人:硅太陽(yáng)能解決方案有限公司