[发明专利]具有由掺杂硅墨水形成的掺杂表面触点的硅衬底和相应的方法

说明书

本申请是申请日为2012年1月23日，申请号为201280014566.9，发明名称为“具有由掺杂硅墨水形成的掺杂表面触点的硅衬底和相应的方法”的申请的分案申请。

相关申请案的交叉参考

本申请案要求2011年1月31日提交的刘(Liu)等人的标题为“具有由掺杂硅墨水形成的掺杂表面触点的硅衬底和相应的方法(SiliconSubstratesWithDopedSurfaceContactsFormedFromDopedSiliconInksandCorrespondingProcesses)”的美国临时专利申请案第61/438,064号和2011年5月23日提交的刘(Liu)等人的标题为“具有由掺杂硅墨水形成的掺杂表面触点的硅衬底和相应的方法(SiliconSubstratesWithDopedSurfaceContactsFormedFromDopedSiliconInksandCorrespondingProcesses)”的美国专利申请案第13/113,287号的优先权，所述申请案皆以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及在硅衬底上形成掺杂表面区域的方法。本发明进一步涉及具有掺杂硅纳米粒子和/或掺杂二氧化硅纳米粒子的墨水复合物。另外，本发明涉及在硅纳米粒子或二氧化硅纳米粒子沉积物上使用帽盖或在液体掺杂物来源上使用覆盖层将掺杂物驱入硅衬底中的方法。本发明还涉及具有由硅墨水形成的掺杂触点的太阳能电池。

背景技术

硅是一种用于商业应用的常用半导体材料，且大部分商业电子装置和太阳能电池是基于硅。大部分消费电子产品包含硅基电路，且平板显示器可包含大面积电路来驱动显示器。可使用数种基于硅的太阳能电池设计，且大部分商业太阳能电池是基于硅。功能装置的形成一般包括使硅掺杂以控制电和传导性质。

光伏电池为逐渐在全球使用的重要替代能源。一般说来，光伏电池通过吸收光在半导体材料中形成电子-电洞对来起作用。光伏电池中的相反掺杂区域提供具有个别掺杂区域的结，这些个别掺杂区域形成用于各别收集电洞和电子的触点，由此导致可用于驱动光电流的电压差。所述光电流可用于在外电路中进行有用操作。

基于晶体硅或多晶硅的太阳能电池提供特定设计依据。对于具有晶体硅或多晶硅层的太阳能电池，局部掺杂触点可用于帮助收集光电流。集电器一般接着与掺杂触点电接触以提供太阳能电池与外电路的连接。具有相反掺杂物类型的掺杂触点可放置于太阳能电池的正面和背面上。在替代设计中，太阳能电池的所有掺杂硅触点都放置于电池背面上以形成背接触太阳能电池。关于背接触太阳能电池，正面光接收表面可不含集电器。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及一种使硅衬底掺杂的方法，其中所述方法包含将包含掺杂物元素的掺杂物墨水沉积于硅衬底上以形成掺杂沉积物，在硅衬底上的掺杂沉积物上形成无机盖层，和加热硅衬底以将掺杂物原子驱入硅衬底中。

另一方面，本发明涉及一种掺杂物来源组合物，其包含溶剂、玻璃/陶瓷前体组合物和选自由掺杂硅纳米粒子、掺杂二氧化硅纳米粒子或其组合组成的群组的掺杂粒子的掺合物。所述掺杂物来源组合物可用于将掺杂物驱入硅衬底中的方法中。具体说来，所述方法可包含将掺杂物来源组合物沉积于硅衬底上以形成掺杂沉积物，和加热硅衬底以将掺杂物元素驱入硅衬底中。

另一方面，本发明涉及一种使硅衬底掺杂的方法，其中所述方法包含加热具有经压盖的磷掺杂的硅纳米粒子沉积物的硅衬底，以将磷掺杂物驱入所述硅衬底中直到在至少约0.4微米的平均深度处的掺杂物浓度是超过基线整体浓度至少约100倍。

在其它方面中，本发明涉及一种使硅衬底掺杂的方法，所述方法包含加热具有掺杂硅纳米粒子沉积物和实质上非接触覆盖物的硅衬底，以将掺杂物原子驱入所述硅衬底中。

在其它方面中，本发明涉及一种使硅衬底掺杂的方法，其中所述方法包含加热具有掺杂硅纳米粒子沉积物的硅衬底以将掺杂物原子驱入所述硅衬底中，和使用快速热加工来烧结所述掺杂硅纳米粒子以形成从所述硅衬底的表面延伸的实质上熔融的掺杂硅涂层。

此外，本发明涉及一种半导体结构，其包含平均厚度为至少约5微米的硅衬底、深度为至少约0.25微米且掺杂物浓度超过整体浓度至少100倍的掺杂表面区域和从所述硅衬底的表面延伸的实质上熔融掺杂硅的涂层。

附图说明

图1为具有掺杂触点的光伏电池沿正表面与后表面的正视图，其中展示沿栅格的集电器。