太陽能電池及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種太陽能電池及其制造方法。太陽能電池的制造方法包括形成光電轉(zhuǎn)換單元以及形成連接到光電轉(zhuǎn)換單元的電極。形成電極的步驟包括形成連接到光電轉(zhuǎn)換單元的晶種形成層，在晶種形成層上形成抗氧化層，執(zhí)行熱處理使得晶種形成層的材料和光電轉(zhuǎn)換單元的材料彼此反應(yīng)以在晶種形成層和光電轉(zhuǎn)換單元彼此相鄰的部分處形成化學(xué)結(jié)合層，在掩模被用在晶種形成層上的狀態(tài)下在晶種形成層上形成導(dǎo)電層和覆蓋層，以及使用導(dǎo)電層或覆蓋層作為掩模來對(duì)晶種形成層進(jìn)行圖案化。
【專利說明】太陽能電池及其制造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年6月5日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)N0.10-2013-0064788的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其整體并入這里，如在此完全闡述一樣。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請(qǐng)涉及一種太陽能電池及其制造方法，并且更具體地，涉及一種太陽能電池及其制造方法，該太陽能電池具有電極，每個(gè)電極包括多個(gè)金屬層。

【背景技術(shù)】
[0004]近來，由于諸如油和煤炭的現(xiàn)有的能源的耗盡，對(duì)于替代現(xiàn)有能源的替代能源的興趣正在增加。最重要的是，太陽能電池是流行的下一代電池，其將太陽光轉(zhuǎn)換為電能。
[0005]這些太陽能電池可以經(jīng)由具有可選的設(shè)計(jì)的各種層和電極的形成來制造。各種層和電極的設(shè)計(jì)可以確定太陽能電池的效果。必須克服太陽能電池的低效率以便于使得太陽能電池商業(yè)化。因此，需要將太陽能電池的各層和電極設(shè)計(jì)為使得太陽能電池的特性和效率最大化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開的目的在于提供一種具有改進(jìn)的特性和效率的太陽能電池及其制造方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過提供太陽能電池的制造方法來完成上述和其它目的，該制造方法包括形成光電轉(zhuǎn)換單元以及形成連接到光電轉(zhuǎn)換單元的電極。形成電極的步驟包括形成連接到光電轉(zhuǎn)換單元的晶種形成層，在晶種形成層上形成抗氧化層以防止晶種形成層的氧化，執(zhí)行熱處理使得晶種形成層的材料和光電轉(zhuǎn)換單元的材料彼此反應(yīng)以在晶種形成層和光電轉(zhuǎn)換單元彼此相鄰的部分處形成化學(xué)結(jié)合層，在掩模被布置在晶種形成層上的狀態(tài)下在晶種形成層上形成導(dǎo)電層和覆蓋層，以及使用從導(dǎo)電層和覆蓋層中選擇的一個(gè)作為掩模來對(duì)晶種形成層進(jìn)行圖案化。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種太陽能電池，其包括光電轉(zhuǎn)換單元；電極，該電極包括與光電轉(zhuǎn)換單元相鄰的化學(xué)結(jié)合層、形成在化學(xué)結(jié)合層上的晶種層、形成在晶種層上的導(dǎo)電層以及形成在導(dǎo)電層上的覆蓋層；以及抗氧化層，其被布置在化學(xué)結(jié)合層與導(dǎo)電層之間以防止晶種層的氧化?？寡趸瘜影ㄏ率鲋械闹辽僖环N:鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、包含上述中的至少一種的合金以及包含上述中的至少一種的氮化物中的至少一種。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]結(jié)合附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和其它優(yōu)點(diǎn)能夠得到更清楚的理解，在附圖中:
[0010]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池的截面圖；
[0011]圖2A至圖2F是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法的截面圖；以及
[0012]圖3A至圖3F是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的形成太陽能電池的第一電極和第二電極的方法的截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)在參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在附圖中示出了其示例。然而，將理解的是，本發(fā)明不應(yīng)限于這些實(shí)施方式并且可以以各種方式來修改。
[0014]在附圖中，為了清楚而簡要地描述本發(fā)明，省略了與描述無關(guān)的元件的示出，并且在說明書中由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)相同或極度相似的元件。另外，在附圖中，為了更清楚地描述，元件的諸如厚度、寬度等等的尺寸被夸大或減小，并且因此，本發(fā)明的厚度、寬度等等不限于附圖所示。
[0015]在整個(gè)說明書中，當(dāng)元件被稱為“包括”另一元件時(shí)，該元件不應(yīng)被理解為不包括其它元件，除非有特別的沖突的描述，并且該元件可以包括至少一個(gè)其它元件。另外，將理解的是，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)域或基板的元件被稱為“在另一元件之上”時(shí)，其可能直接地位于另一元件上或者也可以存在中間元件。另一方面，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)域或基板的元件被稱為“直接在另一元件之上”時(shí)，這表示在其間不存在中間元件。
[0016]下面，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽能電池及其制造方法。
[0017]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池的截面圖。
[0018]參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽能電池100包括半導(dǎo)體基板10和光電轉(zhuǎn)換單元，該光電轉(zhuǎn)換單元包括分別形成在半導(dǎo)體基板10處的第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24。太陽能電池100可以進(jìn)一步包括分別連接到光電轉(zhuǎn)換單元(更具體地，第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24)的第一電極42和第二電極44。另外，太陽能電池100可以進(jìn)一步包括鈍化膜32、前表面場層50和抗反射膜60。將在下面更詳細(xì)地描述太陽能電池100的這些組件。
[0019]更具體地，半導(dǎo)體基板10可以包括基底區(qū)域110，其摻雜有相對(duì)較低濃度的摻雜物?；讌^(qū)域110可以包括各種半導(dǎo)體材料。例如，基底區(qū)域110可以包括包含第二導(dǎo)電摻雜物的硅。硅可以是單晶硅或多晶硅。第二導(dǎo)電摻雜物可以例如為η型摻雜物。S卩，基底區(qū)域110可以由單晶或多晶硅形成，該單晶或多晶硅包括V族元素，例如，磷(P)、砷(As)、鉍(Bi)或銻(Sb)。然而，本發(fā)明不限于此。例如，基底區(qū)域110可以是P型。
[0020]半導(dǎo)體基板10的前表面可以是設(shè)置有凹凸形狀(例如，金字塔形狀)的紋理化表面。設(shè)置有凹凸形狀的半導(dǎo)體基板10的紋理化前表面可以獲得增大的表面粗糙度，其可以減少入射光在半導(dǎo)體基板10的前表面上的反射。因此，到達(dá)由基底區(qū)域110和第二導(dǎo)電區(qū)域22形成的隧道結(jié)的光的量可以增加，從而可以使得太陽能電池100的光損失最小。
[0021]半導(dǎo)體基板10的背表面可以是通過鏡面打磨而相對(duì)光滑且平坦的表面，其具有低于半導(dǎo)體基板10的前表面的表面粗糙度。結(jié)果，透射通過半導(dǎo)體基板10并且朝向半導(dǎo)體基板10的背表面的光可以由半導(dǎo)體基板10的背表面反射，從而光被導(dǎo)向會(huì)半導(dǎo)體基板
10。為此，半導(dǎo)體基板10的背表面沒有被紋理化。即，在半導(dǎo)體基板10的背表面處沒有形成凹凸形狀。然而，本發(fā)明不限于此。各種其它修改都是可能的。
[0022]同時(shí)，前表面場層50可以形成在半導(dǎo)體基板10的前表面處。前表面場層50是摻雜有濃度高于基底區(qū)域110的摻雜物的區(qū)域。前表面場層50具有與通常的背表面場(BSF)層類似的功能。即，前表面場層50防止了半導(dǎo)體基板10的前表面處由于入射的太陽光而彼此分離的電子和空穴的復(fù)合和消失。
[0023]抗反射膜60可以形成在前表面場層50上?？狗瓷淠?0可以形成在半導(dǎo)體基板10的整個(gè)前表面上?？狗瓷淠?0減少了半導(dǎo)體基板10的前表面上的入射光的反射并且用于鈍化在前表面場層50的表面或塊體中存在的缺陷。
[0024]通過減少半導(dǎo)體基板10的前表面上的入射光的反射，增加了到達(dá)p-n結(jié)的光的量。結(jié)果，太陽能電池100的短路電流Isc可以增力卩。另外，缺陷的鈍化可以移除少數(shù)載流子的復(fù)合位置，這可以增加太陽能電池100的開路電壓Voc。以該方式，抗反射膜60可以增加太陽能電池100的開路電壓和短路電流，從而改進(jìn)太陽能電池100的轉(zhuǎn)換效率。
[0025]抗反射膜60可以由各種材料形成。例如，抗反射膜60可以具有由選自由氮化硅、包含氫的氮化硅、二氧化硅、氧氮化硅、MgF2, ZnS, T12和CeO2構(gòu)成的組中的至少一個(gè)形成的單膜結(jié)構(gòu)或多層膜結(jié)構(gòu)。然而，本發(fā)明不限于此。例如，抗反射膜60可以由各種其它材料形成。
[0026]包含不同導(dǎo)電摻雜物的P型第一導(dǎo)電區(qū)域22和η型第二導(dǎo)電區(qū)域24形成在半導(dǎo)體基板10的背表面處。第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24可以在其間布置有隔離區(qū)域36的狀態(tài)下被布置為彼此隔開以防止在第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24之間發(fā)生分流(shunt)。第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24可以由于隔離區(qū)域36而彼此隔開預(yù)定距離(例如，幾十Pm至幾百μπι)。然而，本發(fā)明不限于此。例如，第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24可以彼此接觸。另外，第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24可以具有相同的厚度或不同的厚度。本發(fā)明不限于第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24之間的上述距離以及第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24的上述厚度。
[0027]第一導(dǎo)電區(qū)域22可以通過摻雜第一導(dǎo)電摻雜物(例如，P型摻雜物)來形成。另一方面，第二導(dǎo)電區(qū)域24可以通過摻雜第二導(dǎo)電摻雜物(例如，η型摻雜物)來形成?？梢允褂肐II族元素(例如，硼⑶、鎵(Ga)或銦(In))作為P型摻雜物。另一方面，可以使用V族元素(例如，磷⑵、砷(As)或銻(Sb))作為η型摻雜物?？梢允褂酶鞣N方法(例如，離子注入和熱擴(kuò)散)來執(zhí)行摻雜。
[0028]在該實(shí)施方式中，通過摻雜來形成第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24。然而，本發(fā)明不限于此。例如，由包含P型摻雜物的非晶硅形成的層和由包含η型摻雜物的非晶硅形成的層可以形成在半導(dǎo)體基板10的背面板處以形成第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24。另外，第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24可以使用各種其它方法來形成。
[0029]作為P型區(qū)域的第一導(dǎo)電區(qū)域22的面積可以大于作為η型區(qū)域的第二導(dǎo)電區(qū)域24的面積。在該實(shí)施方式中，僅在半導(dǎo)體基板10的背表面處收集載流子。結(jié)果，水平方向上的半導(dǎo)體基板10的長度大于半導(dǎo)體基板10的厚度。然而，空穴移動(dòng)速度慢于電子?？紤]該性質(zhì)，因此，作為P型區(qū)域的第一導(dǎo)電區(qū)域22的面積可以大于作為η型區(qū)域的第二導(dǎo)電區(qū)域24的面積。
[0030]鈍化膜32可以形成在半導(dǎo)體基板10的背表面處，并且同時(shí)覆蓋第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24。例如，鈍化膜32可以包括選自由二氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化鋁、二氧化鉿、氧化鋯、MgF2、ZnS, T12和CeO2構(gòu)成的組中的至少一個(gè)。
[0031 ] 第一電極42可以經(jīng)由形成為穿過鈍化膜32的第一接觸孔32a連接到第一導(dǎo)電區(qū)域22。另一方面，第二電極44可以經(jīng)由形成為穿過鈍化膜32的第二接觸孔34a連接到第二導(dǎo)電區(qū)域24。第一電極42和第二電極44中的每一個(gè)可以通過堆疊多個(gè)層來形成，從而能夠改進(jìn)第一電極42和第二電極44的各種特性。將在下面詳細(xì)地描述第一電極42和第二電極44的堆疊結(jié)構(gòu)。
[0032]參考圖1，第一電極42可以包括順序地形成在光電轉(zhuǎn)換單元(更具體地，第一導(dǎo)電區(qū)域22)上的化學(xué)結(jié)合層422a、晶種層422、導(dǎo)電層424和覆蓋層426。另一方面，第二電極44可以包括順序地形成在光電轉(zhuǎn)換單元(更具體地，第二導(dǎo)電區(qū)域24)上的化學(xué)結(jié)合層442a、晶種層442、導(dǎo)電層444和覆蓋層446。在晶種層422和442與導(dǎo)電層424和444之間可以布置有抗氧化層400以防止晶種層422和442的氧化。
[0033]化學(xué)結(jié)合層422a和442a分別與第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24接觸。化學(xué)結(jié)合層422a和442a可以包括由于構(gòu)成晶種層422和442的金屬與構(gòu)成第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24的半導(dǎo)體材料之間的反應(yīng)而形成的化合物。例如，當(dāng)晶種層422和442的材料或元素被應(yīng)用于半導(dǎo)體基板10并且執(zhí)行熱處理時(shí)，第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24的半導(dǎo)體材料與晶種層422和442的材料或元素彼此反應(yīng)以形成化合物。結(jié)果，化學(xué)結(jié)合層422a和442a由該化合物形成。
[0034]例如，晶種層422和442可以包括金屬，例如鎳(Ni)?；瘜W(xué)結(jié)合層422a和442a可以包括由于晶種層422和442的金屬與半導(dǎo)體基板10的Si之間的反應(yīng)而形成的鎳硅化物(NiSi)。因此，能夠使用化學(xué)結(jié)合層422a和442a的NiSi的良好的特性。
[0035]包括NiSi的化學(xué)結(jié)合層422a和442a具有2.8至2.95 Ω/□的針對(duì)硅的低接觸電阻。另外，化學(xué)結(jié)合層422a和442a具有低的熱應(yīng)力并且因此具有良好的熱穩(wěn)定性和高接觸力。另外，當(dāng)形成硅化物時(shí)，消耗的硅的量較小，并且可以控制表面粗糙度和反射率。
[0036]包括Ni的晶種層422和442覆蓋化學(xué)結(jié)合層422a和442a以防止發(fā)生當(dāng)沒有形成化學(xué)結(jié)合層422a和442a時(shí)可能引起的問題。即，在制造處理期間，化學(xué)結(jié)合層422a和442a會(huì)由于錯(cuò)誤而在沒有化學(xué)結(jié)合層422a和442a處形成有部分或者具有小厚度。接觸電阻可以在該部分處增加或者導(dǎo)電層424和444的材料可以朝向半導(dǎo)體基板10擴(kuò)散。結(jié)果，電氣特性會(huì)較低，或者可以根據(jù)情況發(fā)生分流。在該實(shí)施方式中，晶種層422和442形成為覆蓋化學(xué)結(jié)合層422a和442a以防止發(fā)生由于接觸電阻的增大、金屬擴(kuò)散等等而導(dǎo)致的問題。
[0037]另外，化學(xué)結(jié)合層422a和442a以及晶種層422和442具有晶格錯(cuò)配。而且，晶種層422和442與導(dǎo)電層424和444(例如，銅(Cu))之間的結(jié)合能很高。當(dāng)導(dǎo)電層424和444的金屬經(jīng)由晶種層422和442以及化學(xué)結(jié)合層422a和442a導(dǎo)向半導(dǎo)體基板10時(shí),可以形成雙勢(shì)壘。即，化學(xué)結(jié)合層422a和442a以及導(dǎo)電層424和444形成雙擴(kuò)散防止結(jié)構(gòu)以有效地防止導(dǎo)電層424和444的金屬向半導(dǎo)體基板10的擴(kuò)散。
[0038]在該實(shí)施方式中，形成包括Ni的層并且執(zhí)行熱處理以在其下部形成包括NiSi的化學(xué)結(jié)合層422a和442a而包括Ni的晶種層422和442被布置在化學(xué)結(jié)合層422a和442a上。因此，不需要執(zhí)行額外的處理以在化學(xué)結(jié)合層422a和442a上形成晶種層422和442。結(jié)果，能夠通過簡化的處理形成包括NiSi的化學(xué)結(jié)合層422a和442a以及包括Ni的晶種層 422 和 442。
[0039]例如，化學(xué)結(jié)合層422a和442a可以厚于晶種層422和442。當(dāng)化學(xué)結(jié)合層422a和442a形成為如上所述具有較大厚度時(shí)，由于低接觸電阻、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、高接觸力等等而能夠改進(jìn)第一電極42的結(jié)特性。然而，本發(fā)明不限于此。例如，晶種層422和442可以厚于化學(xué)結(jié)合層422a和442a。
[0040]形成在晶種層422和442上的抗氧化層400可以用作犧牲氧化物以在通過熱處理形成化學(xué)結(jié)合層422a和442a時(shí)防止晶種層422和442的氧化。另外，抗氧化層400可以用作擴(kuò)散阻擋層，用于在形成導(dǎo)電層424和444以及覆蓋層426和446時(shí)防止金屬擴(kuò)散到晶種層422和442中。例如，抗氧化層400可以包括金屬或者包含金屬元素的氮化物。金屬可以在氧化狀態(tài)下提供。例如，抗氧化層400可以包括鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、包含上述中的至少一種的合金或者包含上述中的至少一種的氮化物或氧化物。在其中抗氧化層400由金屬形成的情況下，第一電極42和第二電極44可以在沒有降低第一電極42和第二電極44的導(dǎo)電性的情況下通過普通的制造工藝(例如，濺射)來形成。
[0041]形成在抗氧化層400上的導(dǎo)電層424和444可以由具有高導(dǎo)電性的金屬材料來形成。導(dǎo)電層424和444是第一電極42的最厚的部分(即，導(dǎo)電層424和444厚于化學(xué)結(jié)合層422a和442a、晶種層422和442和覆蓋層426和446)。因此，導(dǎo)電層424和444可以包括展現(xiàn)出高導(dǎo)電性并且廉價(jià)的材料。例如，導(dǎo)電層424和444可以包括銅(Cu)。然而，本發(fā)明不限于此。例如，導(dǎo)電層424和444可以包括銀(Ag)或金(Au)。
[0042]提供形成在導(dǎo)電層424和444上的覆蓋層426和446以利用肋等等來改進(jìn)結(jié)特性，并且保護(hù)導(dǎo)電層424和444。覆蓋層426和446可以包括錫(Sn)或氮化鉭(TaN)。另夕卜，在該實(shí)施方式中，覆蓋層426和446可以在選擇性地蝕刻晶種層422和442、化學(xué)結(jié)合層422a和442a以及抗氧化層400時(shí)用作掩模，將在下面更詳細(xì)地描述該蝕刻。
[0043]在圖中，導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446被示出為均包括形成在晶種層422和442上的單層。替選地，導(dǎo)電層424和444和/或覆蓋層426和446可以均包括兩個(gè)或更多層。另外，導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446可以構(gòu)成包括相同材料的單層。以該方式，可以在晶種層422和442上提供至少一個(gè)金屬層。
[0044]將在下面參考圖2A至圖2F和圖3A至圖3F更詳細(xì)地描述形成具有上述構(gòu)造的第一電極42和第二電極44的方法以及制造包括這樣的第一和第二電極的太陽能電池100的方法。下面，將省略重復(fù)的描述并且將僅描述差異。
[0045]圖2A至圖2F是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法的截面圖并且圖3A至圖3F是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的形成太陽能電池的第一電極和第二電極的方法的截面圖。
[0046]首先，如圖2A中所示，制備包括包含第一導(dǎo)電摻雜物的基底區(qū)域110的半導(dǎo)體基板10。在該實(shí)施方式中，半導(dǎo)體基板10可以由包含N型摻雜物的硅形成。可以使用諸如磷(P)、砷(As)、鉍(Bi)或銻(Sb)的V族元素作為η型摻雜物。
[0047]這時(shí)，半導(dǎo)體基板10的前表面可以被紋理化使得半導(dǎo)體基板10的前表面具有凹凸形狀。半導(dǎo)體基板10的背表面可以被鏡面打磨以具有低于半導(dǎo)體基板10的前表面的表面粗糙度?？梢允褂脻穹y理化或干法紋理化來對(duì)半導(dǎo)體基板10的前表面進(jìn)行紋理化。在濕法紋理化中，半導(dǎo)體基板10被浸泡在紋理化溶液中。濕法紋理化具有處理時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，在干法紋理化中，使用金剛石烤具或激光來切割半導(dǎo)體基板10的表面。在干法紋理化中，均勻地形成凹凸形狀。然而，處理時(shí)間較長并且半導(dǎo)體基板10可能被損壞。替選地，可以使用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)等等來對(duì)半導(dǎo)體基板10進(jìn)行紋理化。以該方式，可以使用各種方法來對(duì)半導(dǎo)體基板10進(jìn)行紋理化。另外，可以通過鏡面打磨來處理半導(dǎo)體基板10的背表面。
[0048]接下來，如圖2B中所示，半導(dǎo)體基板10可以被摻雜有η型摻雜物以形成第二導(dǎo)電區(qū)域24和前表面場層50。更具體地，η型摻雜物可以被離子注入到半導(dǎo)體基板10的前表面中以形成前表面場層50，并且可以使用第一掩模112將η型摻雜物離子注入到半導(dǎo)體基板10的背表面的一部分中以形成第二導(dǎo)電區(qū)域24。
[0049]然而，本發(fā)明不限于此。例如，可以使用相同的方法或不同的方法來分離地執(zhí)行形成第二導(dǎo)電區(qū)域24的步驟和形成前表面場層50的步驟。另外，可以使用除了離子注入之外的方法來形成第二導(dǎo)電區(qū)域24和/或前表面場層50。
[0050]接下來，如圖2C中所示，半導(dǎo)體基板10可以被摻雜有P型摻雜物以在沒有形成第二導(dǎo)電區(qū)域24的部分處形成第一導(dǎo)電區(qū)域22。更具體地，在對(duì)應(yīng)于第一導(dǎo)電區(qū)域22的部分處開口的第二掩模114被布置在半導(dǎo)體基板10的背表面處的狀態(tài)下，可以將P型摻雜物離子注入到半導(dǎo)體基板10的背表面中以形成第一導(dǎo)電區(qū)域22。
[0051]然而，本發(fā)明不限于此。例如，可以使用除了離子注入之外的方法來形成第一導(dǎo)電區(qū)域22。
[0052]當(dāng)如本實(shí)施方式中那樣使用第一掩模112和第二掩模114通過離子注入形成第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24時(shí)，能夠使用簡單的工藝準(zhǔn)確地形成具有特定圖案的第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24。這時(shí)，可以在真空狀態(tài)下通過直列處理來形成第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24，以防止注入任何不需要的摻雜物。然而，本發(fā)明不限于此。
[0053]接下來，如圖2D中所示，形成抗反射膜60和鈍化膜32。更具體地，抗反射膜60形成在半導(dǎo)體基板10的整個(gè)前表面上并且鈍化膜32形成在半導(dǎo)體基板10的整個(gè)背表面上。當(dāng)如上所述同時(shí)形成鈍化膜32和抗反射膜60時(shí)，可以簡化工藝并且可以提高產(chǎn)率。
[0054]然而，本發(fā)明不限于此。例如，可以使用相同的方法或不同的方法來分別地執(zhí)行形成抗反射膜60的步驟和形成鈍化膜32的步驟。
[0055]可以使用諸如真空沉積、化學(xué)氣相沉積、旋涂、絲網(wǎng)印刷和噴涂的各種方法來形成抗反射膜60和鈍化膜32。
[0056]接下來，如圖2Ε中所示，貫穿鈍化膜32形成第一接觸孔32a和第二接觸孔34a。
[0057]接下來，如圖2F中所示，形成連接到第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24的第一電極42和第二電極44。將在下面參考圖3A至圖3F更詳細(xì)地描述形成第一電極42和第二電極44的方法。
[0058]首先，如圖3A中所示，在鈍化膜32上形成晶種形成層402以覆蓋通過鈍化膜32的接觸孔32a和34a暴露的半導(dǎo)體基板10 (更具體地，形成在半導(dǎo)體基板10處的第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24)。晶種形成層402是用于形成本實(shí)施方式的晶種層422和442以及化學(xué)結(jié)合層422a和442a (參見圖1)的層。
[0059]可以通過電解(例如，光有機(jī)鍍或者使用電解質(zhì)的電解鍍)、非電解鍍或沉積(例如，諸如濺射的物理氣相沉積或者化學(xué)氣相沉積)來形成晶種形成層402。這時(shí)，晶種形成層402可以形成在鈍化膜32的整體上以及通過接觸孔32a和34a暴露的半導(dǎo)體基板10的部分。可以在沒有額外的圖案化的情況下形成晶種形成層402以簡化制造工藝。晶種形成層402可以包括可以與構(gòu)成半導(dǎo)體基板10的材料或元素反應(yīng)以形成化合物的各種金屬。例如，晶種形成層402可以包括Ni。
[0060]晶種形成層402可以具有各種厚度。例如，晶種形成層402可以具有大約1nm至大約I μ m的厚度。如果晶種形成層402的厚度小于大約10nm，則化學(xué)結(jié)合層422a和442a可能沒有充分地形成或者晶種形成層402可能無法用作晶種層。另一方面，如果晶種形成層402的厚度大于大約I μ m，則處理時(shí)間和開銷會(huì)增加。然而，本發(fā)明不限于此。
[0061]接下來，如圖3B中所示，抗氧化層400形成在晶種形成層402上?？寡趸瘜?00是用于防止晶種形成層402的氧化的層。抗氧化層400可以包括鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、包含上述中的至少一種的合金或者包含上述中的至少一種的氮化物?？寡趸瘜?00可以在沒有額外的圖案化的情況下形成在晶種形成層402的整體上以防止晶種形成層402的整體的氧化。
[0062]對(duì)于抗氧化層400來說具有防止晶種形成層402的氧化的厚度就是足夠的。為此，抗氧化層400可以具有小于晶種形成層402的厚度。因此，能夠減少制造時(shí)間和開銷。這時(shí)，晶種形成層402的厚度與抗氧化層400的厚度的比率可以為大約2:1至大約200:1。如果晶種形成層402的厚度與抗氧化層400的厚度的比率小于大約2:1，則抗氧化層400的厚度會(huì)過度地增加。另一方面，如果晶種形成層402的厚度與抗氧化層400的厚度的比率大于大約200:1，則抗氧化層400的抗氧化效果可能會(huì)不足。為了進(jìn)一步改進(jìn)抗氧化層400的抗氧化效果，晶種形成層402的厚度與抗氧化層400的厚度的比率可以為大約2:1至大約10:1。然而，本發(fā)明不限于此。
[0063]例如，抗氧化層400可以具有大約5nm至大約10nm的厚度。如果抗氧化層400的厚度小于大約5nm，則抗氧化層400的抗氧化效果可能會(huì)不足。另一方面，如果抗氧化層400的厚度大于大約lOOnm，則形成和移除抗氧化層400所需要的時(shí)間和開銷可能會(huì)增加。然而，本發(fā)明不限于此。
[0064]接下來，如圖3C中所示，執(zhí)行熱處理以在接觸孔32a和34a中形成化學(xué)結(jié)合層422a 和 442a。
[0065]例如，熱處理溫度可以為大約350°C至大約450°C。如果熱處理溫度小于大約350°C，則化學(xué)結(jié)合層422a和442a會(huì)形成得不令人滿意。另一方面，如果熱處理溫度大于大約450 V，則化學(xué)結(jié)合層422a和442a會(huì)過度地形成并且處理開銷會(huì)由于這樣的高溫處理而增加。另外，晶種形成層402可以在上述熱處理溫度范圍內(nèi)令人滿意地塑化。
[0066]同時(shí),熱處理時(shí)間可以是大約5分鐘至大約I小時(shí)。如果熱處理時(shí)間小于大約5分鐘，則化學(xué)結(jié)合層422a和442a可以沒有令人滿意地形成。另一方面，如果熱處理時(shí)間大于大約I小時(shí)，則處理開銷會(huì)增加。另外，晶種形成層402可以在上述定義的熱處理時(shí)間范圍內(nèi)令人滿意地塑化。
[0067]在通過熱處理塑化晶種形成層402時(shí)，在晶種形成層402與半導(dǎo)體基板10接觸的部分處形成化學(xué)結(jié)合層422a和442a。另外，在晶種形成層402與半導(dǎo)體基板10接觸的部分處，晶種形成層402的材料或元素與構(gòu)成半導(dǎo)體基板10的材料或元素彼此反應(yīng)以形成化合物。結(jié)果，在晶種形成層402與半導(dǎo)體基板10相鄰的部分處(更具體地，在形成在半導(dǎo)體基板10處的第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24處)形成包括硅化物的化學(xué)結(jié)合層422a和442a。在晶種形成層402包括Ni的情況下，化學(xué)結(jié)合層422a和442a可以包括NiSi。
[0068]這時(shí)，在該實(shí)施方式中，晶種形成層402在抗氧化層400布置在晶種形成層402上的狀態(tài)下塑化以形成化學(xué)結(jié)合層422a和442a。結(jié)果，能夠防止化學(xué)結(jié)合層422a和442a和晶種層422和442的特性由于熱處理期間的晶種形成層402的氧化而導(dǎo)致的劣化。即，晶種形成層402在熱處理期間會(huì)由于熱處理時(shí)間而容易地氧化。在晶種形成層402被氧化的情況下，化學(xué)結(jié)合層422a和442a可能沒有令人滿意地形成或者化學(xué)結(jié)合層422a和442a的特性可能會(huì)降低。結(jié)果，晶種層422和442的特性也會(huì)降低。在如本實(shí)施方式中那樣，晶種形成層402在抗氧化層400被布置在晶種形成層402上的狀態(tài)下塑化的情況下，能夠有效地防止晶種形成層402的氧化。結(jié)果，能夠防止化學(xué)結(jié)合層422a和442a和晶種層422和442的特性的劣化。
[0069]另外，晶種形成層402在導(dǎo)電層424和444以及覆蓋層426和446形成之前塑化。因此，能夠防止導(dǎo)電層424和444的材料在導(dǎo)電層424和444以及覆蓋層426和446形成時(shí)擴(kuò)散到晶種形成層402 (或晶種層422和442)中。
[0070]接下來，如圖3D中所示，導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446在掩模(例如，蔭罩式掩模)116掩蔽在晶種形成層402上的狀態(tài)下順序地形成在晶種形成層402上?？梢允褂酶鞣N方法來形成導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446。例如，可以通過沉積、濺射等等來形成導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446。導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446僅形成在晶種形成層402的對(duì)應(yīng)于掩模116的開口 116a的部分處。結(jié)果,導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446在晶種形成層402上被圖案化。
[0071]在圖3D中，掩模116被示出為正在使用。然而，本發(fā)明不限于此。例如，掩模116可以包括通過光刻形成在晶種形成層402上的抗蝕劑層。在掩模116包括抗蝕劑層的情況下，可以使用諸如沉積、濺射、電解鍍和非電解鍍的各種方法來形成導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446。在該情況下，掩模116可以在形成了導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446之后利用蝕刻等等來移除。
[0072]例如，導(dǎo)電層424和444可以包括Cu并且覆蓋層426和446可以包括Sn或TaN。然而，本發(fā)明不限于此。導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446可以包括各種其它材料。
[0073]導(dǎo)電層424和444可以包括Cu并且覆蓋層426和446可以厚于晶種形成層402。另外，導(dǎo)電層424和444可以具有大于覆蓋層426和446的厚度。例如，導(dǎo)電層424和444可以具有大約20 μ m至大約30 μ m的厚度，并且覆蓋層426和446可以具有大約I μ m至大約1ym的厚度。設(shè)置這些厚度范圍以最小化工藝開銷和時(shí)間，而導(dǎo)電層424和444可以包括Cu并且覆蓋層426和446充分地發(fā)揮作用。
[0074]接下來，如圖3E中所示，使用導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446作為掩模選擇性地蝕刻在第一電極42和第二電極44的導(dǎo)電層424和444與覆蓋層426和446之間暴露的抗氧化層400。這時(shí)，由于導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446用作掩模，因此能夠在沒有額外的掩模的情況下容易地選擇性地蝕刻抗氧化層400。
[0075]可以使用能夠僅蝕刻抗氧化層400而沒有蝕刻導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446的各種溶液作為蝕刻溶液。蝕刻溶液可以包括基于抗氧化層400的材料的各種材料。例如，在抗氧化層400包括鈦(Ti)的情況下，可以使用氫氟酸、硝酸和超純水的混合溶液或者氫氟酸、過氧化氫和超純水的混合溶液作為蝕刻溶液。在抗氧化層400包括鉭(Ta)的情況下，可以使用氫氟酸和硝酸的混合溶液作為蝕刻溶液。在抗氧化層400包括鎢(W)的情況下，可以使用包括硫酸的蝕刻溶液或者氨水和過氧化氫的混合溶液作為蝕刻溶液。在抗氧化層400包括鉻(Cr)或鑰(Mo)的情況下，可以使用鹽酸和過氧化氫的混合溶液作為蝕刻溶液。在抗氧化層400包括鋅(Zn)的情況下，可以使用鹽酸和水的混合溶液或者硝酸和水的混合溶液作為蝕刻溶液。
[0076]接下來，如圖3F中所示，使用導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446作為掩模選擇性地蝕刻在第一電極42和第二電極44的導(dǎo)電層424和444與覆蓋層426和446之間暴露的晶種形成層402 (參見圖3E)。這時(shí)，由于導(dǎo)電層424和444與覆蓋層426和446用作掩模，因此能夠在沒有額外的掩模的情況下，容易地選擇性地蝕刻晶種形成層402。
[0077]可以使用僅蝕刻晶種形成層402而沒有蝕刻導(dǎo)電層424和444與覆蓋層426和446的各種溶液作為蝕刻溶液。例如,可以使用硝酸、鹽酸和水的混合溶液作為蝕刻溶液。
[0078]在該實(shí)施方式中，晶種形成層402在抗氧化層400在形成導(dǎo)電層424和444與覆蓋層426和446之前存在的狀態(tài)下塑化以形成晶種層422和442和化學(xué)結(jié)合層422a和442a。結(jié)果，能夠防止晶種層422和442和化學(xué)結(jié)合層422a和442a在形成導(dǎo)電層424和444與覆蓋層426和446時(shí)的變形或污染。另外，能夠防止晶種形成層402在晶種形成層402塑化時(shí)的氧化，從而改進(jìn)了與導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446的結(jié)合特性。即，第一電極42和第二電極44可以具有優(yōu)異的電氣特性，從而改進(jìn)了太陽能電池100的特性。
[0079]另外，使用導(dǎo)電層424和444和覆蓋層426和446作為掩模來選擇性地圖案化抗氧化層400和晶種形成層402。因此，能夠在沒有使用額外的掩模的情況下將抗氧化層400和晶種形成層402蝕刻為想要的形狀。
[0080]在上述描述中，已經(jīng)借助于示例描述了其中第一電極42和第二電極44被布置在半導(dǎo)體基板10的背表面處的背表面電極類型結(jié)構(gòu)。在背表面電極類型結(jié)構(gòu)中，由于第一電極42和第二電極44被布置在半導(dǎo)體基板10的背表面處，因此能夠最大化入射在第一表面上的光的量。結(jié)果，能夠改進(jìn)太陽能電池100的效率。然而，本發(fā)明不限于此。例如，第一導(dǎo)電區(qū)域22和第二導(dǎo)電區(qū)域24中的一個(gè)可以被布置在半導(dǎo)體基板10的前表面處，并且因此，第一電極42和第二電極44中的一個(gè)可以布置在半導(dǎo)體基板10的前表面處。
[0081]另外，在該實(shí)施方式中，已經(jīng)借助于示例描述了光電轉(zhuǎn)換單元應(yīng)用于硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)。然而，本發(fā)明不限于此。例如，本實(shí)施方式的第一電極42和第二電極44的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于包括具有另外的已知結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換單元的太陽能電池(例如，薄膜太陽能電池)的電極結(jié)構(gòu)。這處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0082]上述特征、構(gòu)造、效果等等包括在本發(fā)明的實(shí)施方式中的至少一個(gè)中，并且不應(yīng)僅限于一個(gè)實(shí)施方式。另外，每個(gè)實(shí)施方式中示出的特征、構(gòu)造、效果等等可以彼此組合地或者由本領(lǐng)域技術(shù)人員修改以對(duì)于其它實(shí)施方式來實(shí)施。因此，這些組合和修改相關(guān)的內(nèi)容應(yīng)該被理解為包括在輔所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神中。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池的制造方法，所述制造方法包括: 形成光電轉(zhuǎn)換單元；以及 形成連接到所述光電轉(zhuǎn)換單元的電極，其中，形成所述電極的步驟包括: 形成連接到所述光電轉(zhuǎn)換單元的晶種形成層； 在所述晶種形成層上形成抗氧化層以防止所述晶種形成層的氧化； 執(zhí)行熱處理使得所述晶種形成層的材料與所述光電轉(zhuǎn)換單元的材料彼此反應(yīng)以在所述晶種形成層和所述光電轉(zhuǎn)換單元彼此相鄰的部分處形成化學(xué)結(jié)合層； 在掩模被布置在所述晶種形成層上的狀態(tài)下在所述晶種形成層上形成導(dǎo)電層和覆蓋層；以及 使用從所述導(dǎo)電層和所述覆蓋層中選擇的一個(gè)作為掩模來對(duì)所述晶種形成層進(jìn)行圖案化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述抗氧化層包括金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其中，所述抗氧化層包括鈦T1、鉭Ta、鎢W、鑰Mo、鉻Cr、鋅Zn、包含上述中的至少一種的合金以及包含上述中的至少一種的氮化物中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述晶種形成層具有大約1nm至大約Iμ m的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述抗氧化層具有小于所述晶種形成層的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其中，所述晶種形成層的厚度與所述抗氧化層的厚度的比率為大約2:1至大約200:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述晶種形成層的厚度與所述抗氧化層的厚度的比率為大約2:1至大約10:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其中，所述抗氧化層的厚度為大約5nm至大約10nm0
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，執(zhí)行所述熱處理的步驟包括在大約350°C至大約450°C的熱處理溫度執(zhí)行所述熱處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，執(zhí)行所述熱處理的步驟包括以大約5分鐘至大約I小時(shí)的熱處理時(shí)間執(zhí)行所述熱處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述導(dǎo)電層具有大約20μ m至大約30 μ m的厚度，并且所述覆蓋層具有大約I μ m至大約10 μ m的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述晶種形成層包括鎳Ni，并且所述化學(xué)結(jié)合層包括硅化鎳NiSi。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述導(dǎo)電層包括銅Cu，并且所述覆蓋層包括錫Sn。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，對(duì)所述晶種形成層進(jìn)行圖案化的步驟包括使用蝕刻溶液選擇性地蝕刻所述晶種形成層來對(duì)所述晶種形成層進(jìn)行圖案化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，其中，所述蝕刻溶液包括硝酸和鹽酸。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，所述制造方法進(jìn)一步包括在形成所述導(dǎo)電層和所述覆蓋層的步驟與對(duì)所述晶種形成層進(jìn)行圖案化的步驟之間，使用從所述導(dǎo)電層和所述覆蓋層中選擇的一個(gè)作為掩模來對(duì)所述抗氧化層進(jìn)行圖案化。
17.一種太陽能電池，所述太陽能電池包括: 光電轉(zhuǎn)換單元； 電極，所述電極包括與所述光電轉(zhuǎn)換單元相鄰的化學(xué)結(jié)合層、形成在所述化學(xué)結(jié)合層上的晶種層、形成在所述晶種層上的導(dǎo)電層以及形成在所述導(dǎo)電層上的覆蓋層；以及 抗氧化層，所述抗氧化層被布置在所述化學(xué)結(jié)合層與所述導(dǎo)電層之間以防止所述晶種層的氧化， 其中，所述抗氧化層包括鈦T1、鉭Ta、鎢W、鑰Mo、鉻Cr、鋅Zn、包含上述中的至少一種的合金以及包含上述中的至少一種的氮化物中的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽能電池，其中，所述抗氧化層具有大約5nm至大約10nm的厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽能電池，其中，所述晶種層包括鎳Ni，并且所述化學(xué)結(jié)合層包括硅化鎳NiSi。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽能電池，其中，所述導(dǎo)電層包括銅Cu，并且所述覆蓋層包括錫Sn。
【文檔編號(hào)】H01L31/0224GK104241443SQ201410246711
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】白荷妍, 崔正薰, 沈玖奐 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社