[发明专利]制造太阳能电池的方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造太阳能电池的方法，所述设备包括有着第一侧和相对的第二侧的半导体基板，在所述第一侧，掺杂有第一导电类型的电荷载子(charge carrier)的活性区域被选择性界定，该方法包括采用互相不同量的电荷载子在第一侧创建第一子区域和第二子区域，对此，通过离子植入将所述电荷载子引入所述基板中所述第一侧上。

本发明也涉及用于包括在半导体基板的第一侧的第一导电类型的电荷载子的活性区域的选择性创建的半导体设备，所述半导体设备包括适合于以诱使半导体基板的表面非晶体化(amorphization)来界定非晶化区域的剂量水平的植入的离子植入器。

本发明进一步涉及包括有着第一侧和相对的第二侧的半导体基板的太阳能电池，在所述第一侧处掺杂有第一导电类型的电荷载子的活性区域被选择性界定，所述活性区域包括第一子区域和有着比第一子区域更大的电荷载子浓度的第二子区域。

背景技术

太阳能电池制造中的进步需要掺杂区域的某种图案化，而不是现在普遍在整个太阳能行业使用的全面扩散。例如，为了在标准硅太阳能电池中有着更低的重组损失的更好的前侧发射器性能，需要在金属接触区域下面比没有接触的区域中有更高的掺杂。

从WO2011/152982A2已知一种与离子植入联合采用的用于图案化的方法。此处，掺杂区域的图案化是基于装于离子植入器中的遮蔽罩的使用。这些罩能够抑制或降低太阳能晶片的某些部分暴露于离子束。退火之后，该晶片将具有沿着晶片表面具有某种图案的面阻轮廓(sheet resistance profile)。

该技术具有缺点：在植入器中遮蔽罩的安装和控制增加机器的复杂性并因而显著增加机器售价的价格。通过折旧，然后额外的机器复杂性增加生产的太阳能电池的成本。

另一个缺点是这些遮蔽罩在离子植入器的连续使用中升温很快并将因此一般改变形状到某种程度。因为这个原因，人们以这种方式制造图案多好有限制。如果人们需要从一个罩到下一个必须具有某种对准的多个遮蔽罩，这也很重要。这种情况发生在例如当人们正在采用称作交错背接触(IBC)的高效太阳能电池设计时。在该设计中，人们在晶片的后侧上的复杂的相互交叉的图案中并排地布置p和n型掺杂区域。

遮蔽罩的另一个缺点是罩本身不能随意地形成任何形状，因为罩需要能够支撑自己。由于这个原因，半导体基板上形成的图案在它们的设计中受限制。

发明内容

因而，本发明的一个目的是提供一种制造半导体设备的改进的方法，尤其太阳能电池，克服所述的缺陷。

本发明的另一个目的是提供一种制造半导体设备例如太阳能电池的方法，其中产生的图案的分辨率(resolution)穿过其需要的设备没有限制。

另一个目的是提供改进的半导体设备及其用途，伴随减少的机器复杂性。

本发明的进一步的目的是提供有着合适分辨率的交错背接触(IBC)太阳能电池。

本发明进一步的又一目的是提供有着改善的设备性能的太阳能电池。

根据本发明的第一方面，提供一种制造半导体设备，例如太阳能电池的方法，该设备包括有着第一侧和相对的第二侧的半导体基板，在所述第一侧处选择性地界定了掺杂有第一导电类型的电荷载子的活性区域，该方法包括下述步骤：

在植入步骤中通过离子植入以诱使表面非晶化的剂量水平将所述电荷载子引入所述基板中所述第一侧上，于是形成非晶化区域；

在所述非晶化区域的部分中选择性再结晶材料来界定再结晶的第一子区域，所述非晶化区域的其余部分界定第二子区域；以及

至少部分去除所述第一子区域的所述再结晶材料，于是创建了选择性界定的活性区域并且在第一子区域和第二子区域之间引入表面拓扑结构(surface topology)。

本发明是基于以下观点：由于离子植入而非晶化的掺杂区域的结构可以选择性地再结晶并其后被选择性去除。结果是，可以采用高分辨率并且根据任何需要的图案执行选择性再结晶。与在离子植入器中采用遮蔽罩的已知的方法对比，本发明的发明人意识到，分辨率可以至少增加10倍。首先实现了分辨率的该显著增加是因为遮蔽罩本身不再限制分辨率。此外，就遮蔽罩在其边上由于升温而逐渐降级而言，现有技术需要采用误差范围。根据本发明，可以减少或甚至省去该误差范围。