[发明专利]用于在硅衬底中形成扩散区的方法

说明书

与联邦政府资助的研究或开发有关的声明

美国政府拥有本发明的已偿付许可证并享有在有限的情况下要求专利所有人依据由DOE授予的DE-FC36-07GO17043的条款所规定的合理条款许可他人的权利。

技术领域

本文所述主题的实施例一般地涉及太阳能电池制造。具体而言，所述主题的实施例涉及薄型硅太阳能电池和制造技术。

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圆上利用半导体加工技术制成。太阳能电池包括P型和N型扩散区。冲击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片均位于太阳能电池的背面上。触片允许将外部电路连接到太阳能电池上并由太阳能电池供电。

因此，用于改善制造工艺和降低制造太阳能电池的成本的技术通常为可取的。此类技术包括通过类似于喷墨印刷的工艺将掺杂剂印刷并固化在硅衬底上。这些或其他类似的实施例形成本发明的背景技术。

附图说明

当结合以下附图考虑时，通过参见具体实施方式和权利要求书可以更完全地理解所述主题，其中在所有附图中，类似的附图标记是指类似的元件。

图1-9为根据本发明的实施例制造太阳能电池的剖视图；

图10-17为根据本发明的另一个实施例制造太阳能电池的剖视图；

图18-31为根据本发明的又一个实施例制造太阳能电池的剖视图。

具体实施方式

以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用，词语“示例性的”是指“作为例子、实例或例证”。本文示例性描述的任何实施方式不一定被理解为比其他实施方式更优选或有利。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。

用于在光伏太阳能电池制造工艺中简化硅衬底中的掺杂扩散区的形成的一种技术为在硅衬底上使用印刷的掺杂剂浆料（包括喷墨分配的掺杂剂）。然后可加热印刷的掺杂剂浆料，以驱使掺杂剂材料进入下面的硅内，从而在硅衬底中产生掺杂扩散区（产生光伏太阳能电池中的步骤）。某些印刷的掺杂剂浆料可变成热不稳定的，从而导致掺杂剂材料从掺杂剂浆料逸出进入周围环境。这又可导致反掺杂，其中逸出到周围环境中的掺杂剂可重新沉积到硅衬底的非期望区域中。这种热不稳定性可在环境温度升高的印刷后加热过程（包括烘烤和掺杂剂驱使过程）中表现出来。应该指出的是，凡提及掺杂剂浆料均指包含掺杂材料的任何类型的悬浮液或溶液。所述物质无需一定为浆料，也可为液体、溶液、悬浮液、固体、半固体、或任何其他的物理状态。

对此工艺的改进可以是在热掺杂剂驱使步骤之前执行非热固化过程以在掺杂剂浆料中形成交联基质。在一个实施例中，例如通过掺杂剂浆料的光致聚合或光固化此工艺可降低在驱动掺杂剂的加热期间的质量损失现象或逸气。

公开了制造太阳能电池的方法。所述方法包括将耐蚀刻掺杂剂材料沉积到硅衬底上，所述耐蚀刻掺杂剂材料包含掺杂剂源；利用对耐蚀刻掺杂剂材料的非热固化在耐蚀刻掺杂剂材料中形成交联基质；以及将硅衬底和耐蚀刻掺杂剂材料加热到足够的温度以使掺杂剂源扩散到硅衬底内。

公开了制造太阳能电池的另一个方法。所述方法包括将掺杂剂材料沉积到具有光伏太阳能电池结构的硅衬底上；将耐蚀刻掺杂剂材料非热暴露于紫外光以通过光致聚合过程在掺杂剂材料中形成交联基质；以及将掺杂剂材料的硅衬底加热到足够的温度以使掺杂剂源扩散到硅衬底内。

公开了制造太阳能电池的又一个方法。所述方法包括在硅衬底的表面上形成薄介质层；在薄介质层上形成多晶硅层；将包含掺杂剂源材料的耐蚀刻掺杂剂材料沉积到多晶硅层上；利用对耐蚀刻掺杂剂材料的非热固化在耐蚀刻掺杂剂材料中形成交联基质；将耐蚀刻掺杂剂材料加热到能够使掺杂剂源材料扩散到多晶硅层内的温度；以及选择性地蚀刻以在未蚀刻多晶硅层的情况下来移除掺杂剂源材料。

结合图2-6所示的制造工艺执行的各道工序可包括任何数量的附加或替代的工序（例如图7-9）。图10-17和图18-31所示的制造工艺不一定按所示顺序来执行，并且可合并到具有本文未详述的额外功能的更综合性的过程、流程或制造中。