[发明专利]太阳能电池制造工艺中膜叠堆的烧蚀

说明书

与联邦政府资助的研究或开发相关的声明

本公开在政府支持下根据美国能源部授予的第DEFC36-07GO17043号合同进行。

发明背景

1.技术领域

本发明整体涉及太阳能电池，更具体地讲但不排他地涉及太阳能电池制造工艺和结构。

2.背景技术

太阳能电池是熟知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。它们可以在半导体晶片上用半导体加工技术制造而成。太能电池括P型和N型扩散区。投射在太阳能电池上的太阳辐射产生迁移至扩散区的电子和空穴，从而在扩散区之间形成电压差。在背接触太阳能电池中，扩散区和与它们相连的金属触指均位于太阳能电池的背面上。触指允许将外部电路连接到太阳能电池上并由太阳能电池提供电力。

太阳能电池介电膜可以包括多个不同性质的层，以满足制造和操作要求。在制造过程中将这些层移除，以形成通往太阳能电池扩散区的金属触点。这些层的性质会影响这些层的移除并可加大移除这些层的难度。

发明内容

在一个实施例中，将太阳能电池的介电膜叠堆用激光进行烧蚀。介电膜叠堆包括在激光源工作波长下具有吸收性的层。以脉冲重复率发射激光脉冲的激光源被配置成烧蚀膜叠堆，以暴露下面的材料层。激光源可被配置成在单个脉冲重复内发射两个激光脉冲的脉冲串或单个时间不对称的激光脉冲，以便在单个步骤中实现完全烧蚀。

本领域的普通技术人员在阅读包括附图和权利要求书的本公开全文之后，本发明的这些和其他特征对于他们而言将是显而易见的。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明实施例的太阳能电池烧蚀系统100。

图2-图4示出根据本发明实施例的正在制造的太阳能电池的剖视图。

图5示意性地示出了根据本发明实施例的用于烧蚀太阳能电池膜叠堆的激光脉冲串。

图6示意性地示出了根据本发明另一实施例的用于烧蚀太阳能电池膜叠堆的时间不对称激光脉冲。

图7示出了对使用两个激光脉冲的脉冲串、具有高脉冲能量的单个激光脉冲和具有不同脉冲能量的三个激光脉冲烧穿介电膜进行比较的测试汇总。

在不同的附图中使用相同的参考标记表示相同或类似的元件。附图不是按比例绘制的。

具体实施方式

在本公开中，提供了许多具体的细节，例如设备、工艺参数、材料、工艺步骤和结构的例子，以提供对本发明实施例的全面理解。然而，本领域的普通技术人员将会认识到，本发明可以在没有所述具体细节中的一者或多者的情况下实施。在其他情况下，未示出或描述熟知的细节，以避免使本发明的方面模糊不清。

图1示意性地示出了根据本发明实施例的太阳能电池烧蚀系统100。在图1的例子中，烧蚀系统100包括激光源102和激光扫描器104。激光源102可以是市售的激光源。激光扫描器104可以包括电流计激光扫描器，例如可从德国ScanLabs商购获得的那些。操作中，激光源102根据配置101产生预定波长的激光脉冲103。配置101可以包括开关/旋钮布置、计算机可读的程序代码、软件界面设置和/或设置激光源102的可配置参数的其他方式。配置101可以设置脉冲重复率、每次重复发射的脉冲数、脉冲形状、脉冲振幅、脉冲强度或能量以及激光源102的其他参数。激光扫描器104跨过正在制造的太阳能电池105而扫描激光脉冲103，以便从太阳能电池105上移除材料。

图2示出了根据本发明实施例的正在制造的太阳能电池105的剖视图。在图2的例子中，太阳能电池105包括含有N型硅片的太阳能电池基板201。介电膜叠堆210在层202上形成，在该例子中层202包含多晶硅。膜叠堆210包括多个材料层，在图2的例子中，这些层包括膜211、膜212和膜213。如图2所示，膜211可以在膜212上形成，膜212又在膜213上形成。在一个实施例中，膜211包含一层形成厚度为300至1000埃的氮化硅，膜212包含一层形成厚度为30至50埃的非晶硅，膜213包含形成厚度为约120埃的二氧化硅。根据应用，膜212还可以包含多晶硅或称mc-silicon。