[发明专利]形成硅太阳能电池的背面点接触结构的方法

说明书

技术领域

本发明的实施例大体上涉及一种衬底处理，具体而言，涉及一种在硅太阳能电池上形成点接触的方法。

背景技术

已利用诸如丝网印刷的现有技术在太阳能电池背面上形成接触。在丝网印刷技术中，通过丝网将铝膏等印刷到硅衬底的整个背面，随后在例如700℃至800℃的高温步骤中形成电接触。

众所周知，由单晶硅或微晶硅形成的效率最高的硅太阳能电池被形成为具有在电池的背面的点接触结构，而不是在整个表面上的覆盖式接触。形成点接触的现有技术利用了光刻。涂覆诸如二氧化硅的钝化电介质层到衬底表面，接着利用光刻图案化该电介质层，以在该电介质层中提供开口。除去用于光刻处理的材料后，例如通过汽相沉积所需的金属来获得背面接触。这种光刻技术是比较昂贵的技术，并且被认为对于太阳能电池的大规模生产不够理想。

利用光刻的另一种具体体现是，通过各种已知工艺在接触之中的局部高掺杂水平的应用。在掺杂之后，掺杂物质扩散，形成所需的高掺杂区。接着可例如通过汽相沉积所需的金属来形成金属接触。

在现有技术中采用的再一工艺是，在硅晶片或衬底的整个背面涂覆诸如二氧化硅的钝化电介质涂覆层。随后，在整个表面涂覆铝层，发射激光以使铝穿过电介质熔合到半导体中。随后加热衬底至400℃或更高，以扩散铝并提供与激光损伤分离的电接触区。

现有技术中采用的又一工艺是，在硅衬底的整个背面提供诸如二氧化硅的钝化电介质掩模层。随后利用激光束在二氧化硅掩模层中烧蚀开口，以图案化二氧化硅掩模层。在掩模或钝化层的图案化之后，通过掩模层中的开口扩散接触。大多数的电介质掩模层在可见光范围内是透明的，这迫使利用UV激光进行烧蚀，以在掩模层中获得足够的吸收。然而，UV激光的使用是不理想的，这是因为UV激光具有相对低的功率，而强的UV光导致光学性能的退化，还可能对下层的硅衬底造成损害。

图1示出了说明现有技术中形成到硅太阳能电池的后面或背面的点接触所采用的步骤的流程图。如本领域众所周知的，正面和背面都应涂覆有钝化层，以提供高性能的太阳能电池。然而，还必须形成点接触掺杂层。因此，如步骤10所示，现有技术工艺中的第一步骤应为：在太阳能电池的背面沉积钝化层。为了形成到太阳能电池衬底的背面的点接触而进行的如步骤10所示的步骤是公知的。

众所周知，为了形成到太阳能电池的背面的点接触，必须如步骤12所示图案化掩模层。该图案化提供了穿过掩模层的开口。因此，举例来说，诸如二氧化硅的层应当是阻止诸如硼的掺杂原子扩散至P型硅衬底的掩模，通过由图案化形成的开口的掺杂原子的扩散除外，该图案化可以通过任何现有技术中公知的技术来完成，例如使用光刻胶、激光烧蚀等等。随后，如步骤14所示，通过层中形成的图案化的开口扩散硼掺杂原子。硼原子的扩散在P型硅衬底中由图案化提供了开口的区域提供掺杂的P型区。随后，如步骤16所示，从硅晶片或衬底的背面剥离掩模层。在剥离掩模之后，如步骤18所示，沉积钝化层。在如步骤18所示沉积钝化层之后，进行对齐的图案化步骤，以在再沉积的钝化层中再次提供开口，再次提供的开口与如步骤14所示的硼扩散时形成的掺杂区对齐。在如步骤20所示进行对齐的图案化之后，如步骤22所示，给掺杂的P型区施加金属接触。如对于本领域普通技术人员而言是显而易见的，根据典型的现有技术工艺，为了提供背面的点接触，需要多个步骤。

因此，希望能够提供一种工艺，该工艺可以省去使用丝网印刷或光刻的花费，并且能够利用对下层的硅不造成损害的激光烧蚀。

发明内容

一种形成到硅太阳能电池的背面的点接触的方法，包括：用掩模层和激光吸收层涂覆背面，将激光辐射射向该表面以在该表面中形成开口，随后通过这些开口施加适当的掺杂物质。

在一实施例中，提供了一种处理衬底的方法，包括：在衬底的表面上提供钝化层；在钝化层上提供吸收层；将激光能量射向吸收层的选定区域，以在吸收层和钝化层中形成开口；通过这些开口施加掺杂原子，以在硅衬底中提供掺杂区；以及形成到掺杂区的电接触。

在另一实施例中，提供了一种处理衬底的方法，包括：通过等离子体沉积工艺在衬底的表面上沉积电介质层；提供具有预定波长的激光能量源；在电介质层上沉积材料层，该材料层对该预定波长是不透明的；会聚激光能量到材料层的选定区域上，以在材料层和电介质层中形成开口；使衬底的表面经受包含掺杂离子的等离子体，以在硅衬底的表面中注入离子；将衬底退火以激活掺杂原子并在衬底中形成掺杂区；以及形成到这些掺杂区的电接触。