[发明专利]用于二氧化硅和氮化硅层的可印刷蚀刻介质

说明书

本发明涉及在太阳能电池制造应用中用于表面蚀刻的具有非牛顿流动性能的可印刷蚀刻介质形式的新型组合物及其用途。本发明还涉及既适合在无机层中蚀刻极细线路或结构又适合掺杂底下层的蚀刻和掺杂介质形式的组合物。特别地，它们是相应含粒子的组合物，借助该组合物可以在不破坏或侵蚀相邻区域的情况下高选择性地蚀刻极细的线路和结构。

现有技术和发明目的

在太阳能电池的制造工艺过程中，尤其必须将载体材料上的氧化物层结构化。结晶硅太阳能电池通常由p-导电衬底构成，在正面上使n-导电物质如磷的均匀厚层扩散到该p-导电衬底中。在晶片的正面和背面上施加金属导电触点以导出光入射时产生的电流。考虑到适用于大规模生产的廉价生产方法，触点通常通过丝网印刷法制造。

除了必须在太阳能电池制造过程中结构化的氧化物层外，还必须蚀刻氮化硅层。为了蚀刻相应的氮化物层，所用方法必须修改并以适当的方式调整蚀刻糊料。

在制造工艺过程中并任选还在其结束后用薄无机层涂布结晶硅太阳能电池的表面。这些层具有20至200纳米，在多数情况下50至150纳米的厚度。

因此，在结晶硅太阳能电池的制造工艺过程中，在许多工艺步骤中将细线蚀刻到太阳能电池的这些无机层中是有利的。

太阳能电池表面中的这些开口可用于例如制造所谓的选择性发射体，也称作2级发射体。为此，在随后的扩散步骤中在位于硅上的扩散阻挡层的部分开口中优选借助磷扩散得到高度的n掺杂。

在本说明书中，术语“无机表面”用于表示含氧化物和氮化物的硅化合物，特别是氧化硅和氮化硅表面。这类扩散阻挡层的作用模式是本领域技术人员已知的，并在文献[A.Goetzberger；B.Voβ；J.Knobloch，Sonnenenergie：Photovoltaik(Solar Energy：Photovoltaics)，TeubnerStudienbücher Stuttgart 1997，pp40；107]中有描述。这些扩散阻挡层可以以各种方式制造：

例如通过在含氧气氛中在900℃左右的温度下热处理硅来获得非常致密的二氧化硅层(热氧化物)。

通过CVD法沉积二氧化硅也是本领域技术人员已知的。根据反应的进行方式，尤其区分出下列方法：

-APCVD(大气压CVD)

-PE-CVD(等离子体增强CVD)

-LP-CVD(低压CVD)

这些方法的共同特征在于，由挥发性前体的气相，例如在二氧化硅的情况下是硅烷(SiH₄)或TEOS(原硅酸四乙酯)，通过分解在目标衬底上沉积前体，获得所需无机化合物。

构成扩散阻挡层的二氧化硅层也可以通过湿化学涂布液体或溶解在溶剂或溶剂混合物中的固体前体来获得。这些液体体系通常通过旋涂施加到要涂布的衬底上。这些体系被本领域技术人员称作旋涂玻璃(SOG)。

在许多情况下，所施加的SiO₂层也保持作为减反射钝化层。这在热生长SiO₂的情况下特别常见。

氮化硅层在结晶太阳能电池领域中较少用作扩散阻挡层，尽管它们原则上同样适用于此用途。氮化硅层主要充当钝化和抗反射层。

在结晶硅太阳能电池制造中能够在氮化硅层中以目标(targeted)方式制造开口也是有利的。在此可以提到的实例是导电糊的施用。这些金属糊通常在600℃左右“烧穿(fired through)”氮化硅层，从而方便与发射体层的电接触。由于高温，不能使用聚合物基(环氧树脂或酚树脂)金属化糊。在“烧穿法”中还会出现下方硅中的晶体缺陷和金属污染。由于该体系，钝化层还完全被上方印上的金属糊破坏。对于电接触，氮化硅层的局部更窄的开口更有利，在被上方金属化层覆盖的边缘区域保留钝化层。

除了由二氧化硅或氮化硅构成的纯扩散阻挡层外，还可以在结晶硅太阳能电池制造中使用薄玻璃层。

玻璃的定义：

玻璃本身用于表示均质材料，例如石英、窗玻璃、硼硅酸盐玻璃，以及通过本领域技术人员已知的各种方法(尤其是CVD、PVD、旋涂、热氧化)在其它衬底(例如陶瓷、金属板、硅晶片)上制成的这些材料的薄层。

术语“玻璃”下面用于表示含氧化硅和氮化硅的材料，其呈玻璃组分没有结晶的固体无定形物理态，并由于缺乏长程有序性而在微结构中具有高的结构无序程度。