[发明专利]用于局部高掺杂和接通是太阳能电池或太阳能电池前体的半导体结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的上位概念所述的用于局部高掺杂和接通半导体结构的方法，所述半导体结构是太阳能电池或太阳能电池前体并且具有基区掺杂类型的硅半导体衬底。

背景技术

在基于硅半导体衬底的光伏太阳能电池中已经研究出许多方法用来一方面在将入射的电磁辐射转换为电能时达到高效率并且另一方面实现低成本的工业生产。尤其是在发射极和由此分离所产生的载流子对的pn结构造在太阳能电池的用于光入射的正面区域上或中的太阳能电池中，基区的电接通通常借助设置在背面的金属的接通层来进行，所述接通层与半导体衬底导电连接。其中，要达到高效率，有效的背面钝化、即尤其是在半导体衬底的背面的表面区域中实现少数载流子的低表面复合速度以及实现低接触电阻的接通，就具有重要意义。

已知这样的太阳能电池结构，其中，半导体衬底的背面基本上整面地被氮化硅或二氧化硅层覆盖，从而实现了低表面复合速度。仅在点接触上钝化层点状断开并形成与金属接通层的导电连接。通过在点接触区域中的局部高掺杂实现效率的提高，因为通过局部高掺杂可降低背面的复合并且附加地减小金属的接通层与半导体衬底之间的接触电阻。这种太阳能电池结构例如是PERL结构(钝化发射极passivated emitter，rear locally defused)，如J.Benick，B.Hoex，G.Dingemans，A.Richter，M.Hermle和S.W.Glunz在“具有正面硼发射极的高效n型硅太阳能电池”，24届欧洲光伏太阳能会议记录(德国汉堡)，2009中所说明的。这种允许背面接通以便达到高效率的结构在制造时除了附加的用于实现高掺杂区域的扩散外还需要几个额外的光刻步骤，因而这种太阳能电池结构的工业实施并不实用或至少意味着非常高的成本。

一种背面上复合速度较低的太阳能电池结构可由HIT结构来实现，其与PERL结构相比能够实现更加简单的工业实施。在EP 1 187 223A2和M.Taguchi，Y.Tsunomura，H.Inoue，S.Taira，T.Nakashima，T.Baba，H.Sakata和E.Maruyama的“薄(＜10μm)硅晶片上的高效HIT太阳能电池”，24届欧洲光伏太阳能会议记录(德国汉堡)，2009中介绍了所述HIT结构。在HIT太阳能电池的背面上构造异质结，其方式是：在硅半导体衬底的背面上镀敷一个层结构，其包括一个薄的非晶硅本征层、一个薄的非晶硅掺杂层和一种透明的传导的氧化物。非晶硅本征层确保背面的高效钝化，进而确保了少数载流子的低复合速度。但同时该层必须足够薄，以便能够通过通道过程使得载流子被传送进入位于其上的非晶硅掺杂层中。由此，对非晶硅层的层厚度和质量的要求、特别是在镀敷所述层时对层厚度以及材料质量的精确度方面的要求非常高。只有确保了这些高要求，才可借助该太阳能电池设计方案实现高效率。

发明内容

因此，本发明的根本任务在于提供一种用于局部高掺杂和接通半导体结构的方法，所述半导体结构是太阳能电池或太阳能电池前体并且具有基区掺杂类型的硅半导体衬底。该方法拟实现半导体结构的局部高掺杂和接通，该半导体结构能够制造高效率的太阳能电池，此外与已知的方法相比技术投入较低，由此可在工业上得以实施且成本较低。

该任务通过根据权利要求1的方法得以解决。所述方法的优选构型在权利要求2至15中给出。

根据本发明的方法用于局部高掺杂和接通半导体结构，所述半导体结构是太阳能电池或太阳能电池前体。所述半导体结构具有基区掺杂类型的硅半导体衬底。掺杂类型在此是指n型掺杂或与此相反的p型掺杂。根据本发明的方法既可用于具有n型掺杂基区的太阳能电池，又可用于具有p型掺杂基区的太阳能电池。

高掺杂和接通以下述方式进行：在半导体衬底的接通面上的半导体衬底中制造多个基区掺杂类型的局部高掺杂区域并且在接通面上或者在一个或多个完全或部分覆盖接通面的中间层上镀敷一个金属的接通层，以便在所述高掺杂区域上在接通层与半导体衬底之间形成导电连接。

重要的是，根据本发明的方法包括下述步骤：

在方法步骤A中形成一个覆盖半导体衬底的接通面的层结构。所述层结构包括一个掺杂层，其含有基区掺杂类型的掺杂物。所述掺杂层构造为非晶硅层或碳含量小于10原子百分比(at％)的非晶碳化硅层。因此，非晶掺杂层的主要组成成分是硅以及基区掺杂类型的掺杂物和/或碳。

原子百分比的说明在此以及在后文中-如同其在该领域中通常所表示的-总是指晶体硅的参考原子密度(100at％)，因为不知道沉积层的准确的原子密度。