在太陽能電池制造中用于改善低粘度印刷的濕化學拋光方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制造太陽能電池的方法。所述方法包括在硅基板上形成拋光表面以及在所述拋光表面上以交叉圖案形成第一可流動基體，其中所述拋光表面允許所述第一可流動基體形成包含厚度和寬度均勻的特征部的交叉圖案。在一個實施例中，所述方法包括使用諸如但不限于金剛石線或漿料切片工藝的方法來形成所述硅基板。在另一個實施例中，所述方法包括使用諸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)或磷酸(H3PO4)的化學蝕刻劑在所述硅基板上形成所述拋光表面。在再一個實施例中，所述蝕刻劑是各向同性蝕刻劑。在又一個實施例中，所述方法包括提供具有至多500納米峰到谷粗糙度的硅基板表面。
【專利說明】
在太陽能電池制造中用于改善低粘度印刷的濕化學拋光方法
技術領域
[0001 ]本文所述的主題的實施例整體涉及太陽能電池制造。更具體地講，該主題的實施例涉及蝕刻和拋光太陽能電池以及用于制造的技術。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是為人們所熟知的用于將太陽輻射轉換成電能的裝置。它們可以在半導體晶片上用半導體加工技術制造。太陽能電池包括P型和N型擴散區(qū)。撞擊在太陽能電池上的太陽輻射產(chǎn)生迀移至擴散區(qū)的電子和空穴，從而在擴散區(qū)之間形成電壓差。在背接觸太陽能電池中，擴散區(qū)和與它們相聯(lián)的金屬接觸指均位于太陽能電池的背面上。接觸指使得可以將外部電路聯(lián)接到太陽能電池上并由太陽能電池供電。然而，仍然需要在用于制造太陽能電池的方法中的改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公開了一種用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的方法。該方法包括在硅基板上形成拋光表面以及在拋光表面上以交叉圖案形成第一可流動基體，交叉圖案包含厚度和寬度均勻的特征部。在一個實施例中，該方法包括使用諸如但不限于金剛石線或漿料切片工藝的方法來形成硅基板。該方法還包括使用諸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)或磷酸(H3PO4)的化學蝕刻劑來蝕刻硅基板。在一個實施例中，該方法包括提供具有至多500納米峰到谷粗糙度的硅基板表面。在另一個實施例中，該方法包括提供第一可流動基體，其包含具有在I至25厘泊(cP)范圍內(nèi)的粘度的材料。在再一個實施例中，該方法包括提供第一可流動基體，其包含諸如但不限于抗蝕劑油墨、可流動非晶硅和可流動多晶硅的材料。在又一個實施例中，該方法包括第一可流動基體，其包含具有第一摻雜劑源的第一摻雜劑材料。在一個實施例中，該方法包括將硅基板和第一摻雜劑材料加熱至足以使第一摻雜劑源擴散進硅基板的溫度。在再一個實施例中，該方法包括在加熱第一可流動基體和硅基板后形成第一摻雜區(qū)。在又一個實施例中，該方法還包括在拋光表面上以交叉圖案形成第二可流動基體，交叉圖案包含厚度和寬度均勻的特征部。在一個實施例中，第二可流動基體包含具有第二摻雜劑源的第二摻雜劑材料。在另一個實施例中，該方法包括將硅基板和第二摻雜劑材料加熱至足以使第二摻雜劑源擴散進硅基板的溫度。在再一個實施例中，該方法包括在加熱第二摻雜劑材料和硅基板之后形成第二摻雜區(qū)。在又一個實施例中，該方法包括具有諸如但不限于硼或磷的摻雜劑的第一和第二摻雜劑源。在又一個實施例中，該方法還包括提供由第一和第二金屬糊劑構成的第一和第二可流動基體。在一個實施例中，該方法包括加熱第一和第二金屬糊劑以形成第一金屬層并在第一金屬層上鍍覆第二金屬層，其中第一金屬層將第二金屬層電聯(lián)接到第一和第二摻雜區(qū)。在另一個實施例中，該方法還包括使用諸如但不限于噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷或旋涂的方法來形成第一可流動基體。在再一個實施例中，蝕刻硅晶板包括各向同性蝕刻硅晶板以形成拋光表面。在又一個實施例中，拋光表面被半拋光表面代替。在一個實施例中，半拋光表面是從硅基板蝕刻掉至少8微米的硅基板表面。在另一個實施例中，各向同性蝕刻硅基板允許第一可流動基體形成具有厚度均勻的均勻印刷線的交叉圖案。在再一個實施例中，在各向同性蝕刻硅基板之前，該方法包括使用各向異性蝕刻工藝來蝕刻硅基板以移除多余的硅并在硅基板上形成平滑表面。在又一個實施例中，該方法包括用氫氧化鉀(KOH)來各向異性蝕刻硅基板。在一個實施例中，將上述蝕刻劑與去離子(DI)水混合。
[0004]本發(fā)明公開了一種制造太陽能電池的方法。該方法包括提供具有在正常工作期間朝向太陽的正面和與正面相對的背面的太陽能電池。該方法還包括使用蝕刻劑在硅基板上形成拋光表面，其中拋光表面具有至多500納米峰到谷粗糙度并在太陽能電池的背面上形成。該方法包括在拋光表面上以交叉圖案沉積第一和第二摻雜劑材料，各材料具有在I至25厘泊(cP)范圍內(nèi)的粘度，第一和第二摻雜劑材料分別包含第一和第二摻雜劑源，其中拋光表面允許第一和第二摻雜劑材料形成包含厚度和寬度均勻的特征部的交叉圖案。在一個實施例中，第一和第二摻雜劑材料通過工業(yè)印刷方法沉積在拋光表面上。該方法包括將硅基板以及第一和第二摻雜劑材料加熱至足以使第一和第二摻雜劑源擴散進硅基板的溫度。在一個實施例中，加熱硅基板以及第一和第二摻雜劑材料至足以使第一和第二摻雜劑源擴散進硅基板的溫度形成第一和第二摻雜區(qū)。該方法還包括在第一和第二摻雜區(qū)上沉積第一介電層。在一個實施例中，第一介電層由氮化硅(SiN)或常用于形成太陽能電池的抗反射區(qū)的任何材料構成。該方法包括在第一介電層內(nèi)形成多個接觸開口。在一個實施例中，形成所述多個接觸開口包括使用濕蝕刻技術或激光燒蝕工藝。該方法還包括:在第一和第二摻雜區(qū)上形成穿過接觸開口而建立的第一金屬層，其中第一金屬層包含在背面上與第一和第二摻雜區(qū)電連接的網(wǎng)格；以及在第一金屬層上鍍覆第二金屬層，其中第一金屬層將第二金屬層電聯(lián)接到第一和第二摻雜區(qū)。在一個實施例中，該方法包括使用諸如但不限于金剛石線或漿料切片工藝的方法來形成硅基板。在另一個實施例中，該方法包括使用諸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)或磷酸(H3PO4)的化學蝕刻劑來蝕刻硅基板。在再一個實施例中，蝕刻硅基板包括使用各向同性蝕刻劑蝕刻硅基板以形成拋光表面。在另一個實施例中，各向同性蝕刻硅基板允許第一摻雜劑材料形成具有厚度均勻的均勻印刷線的交叉圖案。在再一個實施例中，該方法包括在各向同性蝕刻之前各向異性蝕刻硅基板以形成平滑表面。
[0005]本發(fā)明公開了另一種制造太陽能電池的方法。該方法包括提供具有在正常工作期間朝向太陽的正面和與正面相對的背面的太陽能電池。該方法還包括使用各向同性蝕刻劑在硅基板上形成拋光表面，其中拋光表面具有至多500納米峰到谷粗糙度并在太陽能電池的背面上形成。該方法包括在太陽能電池的背面上形成第一和第二摻雜區(qū)。該方法包括在第一和第二摻雜區(qū)上沉積第一介電層。在一個實施例中，第一介電層為太陽能電池背面上的抗反射層。該方法包括在第一介電層內(nèi)形成多個接觸開口。該方法還包括沉積第一金屬糊劑以至少填充穿過在第一和第二摻雜區(qū)上形成的介電層而建立的至少一個接觸開口，其中第一和第二摻雜區(qū)的表面特征與娃基板的拋光表面共形。該方法包括沉積第二金屬糊劑以連接填充有第一金屬糊劑的一個以上的接觸開口，以在背面上形成在介電層上的交叉圖案，其中第二金屬糊劑通過工業(yè)印刷方法沉積在拋光表面上，使得第二金屬糊劑的表面特征與娃基板的拋光表面共形。該方法包括固化第一和第二金屬糊劑以形成第一金屬層，該第一金屬層包含在背面上在介電層之下與第一和第二摻雜區(qū)電連接的網(wǎng)格。該方法還包括在第一金屬層上鍍覆第二金屬層，其中第一金屬層將第二金屬層電聯(lián)接到第一和第二摻雜區(qū)。在一個實施例中，該方法包括使用諸如但不限于金剛石線和漿料切片工藝的方法來形成硅基板。在一個實施例中，該方法包括使用諸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)或磷酸(H3PO4)的化學蝕刻劑來蝕刻硅基板。在另一個實施例中，蝕刻劑是各向同性蝕刻劑。
【附圖說明】
[0006]當結合以下附圖考慮時，通過參見【具體實施方式】和權利要求書可以更完全地理解所述主題，其中在所有附圖中，類似的附圖標記是指類似的元件。
[0007]圖1至圖3是用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的標準工藝的橫截面示意圖；
[0008]圖4Α至圖4D是根據(jù)用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的標準工藝的圖1的太陽能電池的平面圖示意圖；
[0009]圖5至圖9是用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的方法的橫截面示意圖；
[0010]圖10至圖12是用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的另一種方法的橫截面示意圖；
[0011]圖13Α至圖13D是根據(jù)圖5至圖12的用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的方法的實施例的圖5的太陽能電池的平面圖示意圖；
[0012]圖14至圖25是根據(jù)圖5至圖13的用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的方法所制造的太陽能電池的橫截面示意圖；
[0013]圖26和圖27是用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的方法的流程示意圖；以及
[0014]圖28和圖29是根據(jù)圖5至圖13的用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的方法的制造太陽能電池的方法的流程示意圖；
【具體實施方式】
[0015]以下【具體實施方式】本質(zhì)上只是例證性的，并非意圖限制所述主題的實施例或此類實施例的應用和用途。如本文所用，詞語“示例性”意指“作為例子、實例或舉例說明”。本文作為示例而描述的任何實施方式并不一定要被理解為優(yōu)于或勝過其他實施方式。此外，并不意圖受前述技術領域、【背景技術】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或以下【具體實施方式】中提出的任何明示或暗示的理論的約束。
[0016]用于改進與太陽能電池蝕刻、清潔和拋光相關的制造工藝的技術是標準太陽能電池工藝的固有部分，因此這些技術是有益的。此類技術可在可印刷介質(zhì)的沉積過程中改善在太陽能電池上印刷線的寬度和線性度。這些或其他類似的實施例在下文描述。
[0017]另外，示出了許多具體細節(jié)，諸如具體的工藝流程操作，以便提供對方法及其實施例的透徹理解。對于本領域的技術人員將顯而易見的是，所述方法及其實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施。在其他情況中，對熟知的制造技術(諸如平版印刷和蝕刻技術)未作詳細描述，以免不必要地使本發(fā)明的方法變得不清晰。此外，應當理解在圖中示出的多種實施例是示例性的展示并且未必按比例繪制。
[0018]如在本領域中眾所周知的是，用于制造太陽能電池的方法可包括提供硅基板，在硅基板內(nèi)形成摻雜區(qū)，在摻雜區(qū)上形成接觸區(qū)并在接觸區(qū)上鍍覆金屬層，其中外部負載沿著金屬層連接到正極和負極焊盤以汲取由太陽能電池產(chǎn)生的電流。因此，在硅基板上形成摻雜區(qū)是太陽能電池制造工藝的組成部分。各種用于形成摻雜區(qū)的方法是已知的。用于在制備的硅基板上形成可流動基體以形成摻雜區(qū)的標準方法在圖1至圖4中示出，并在下文討論。
[0019]圖1示出與在太陽能電池上形成第一可流動基體的標準工藝結合使用的太陽能電池。太陽能電池100可包括在正常工作期間朝向太陽的正面102和與正面102相對的背面104。太陽能電池100也可以包括硅基板110。硅基板110可以包括在硅基板110背面104上的非拋光表面101。非拋光表面101可具有表面特征部，諸如不均勻成形的區(qū)，包括升高區(qū)112和降低區(qū)114。升高區(qū)112和降低區(qū)114還可以包括在這兩個區(qū)的最高點處的峰116以及作為不均勻成形的區(qū)之間的最低點的谷118。因此，分別針對升高和降低區(qū)的高度113、115—般可由峰到谷距離進行測量。另外，表面特征部的高度可以改變，且平均大于500納米。
[0020]參考圖2，示出了用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的標準工藝。該標準工藝可包括使用工業(yè)印刷方法(諸如具有噴嘴128的噴墨印刷機)將第一可流動基體120沉積在硅基板110的背面104上的非拋光表面101上。在基板上進行噴墨印刷的一般要求是維持印刷線質(zhì)量，其中印刷線質(zhì)量可以按照其在基板上的沉積線厚度和印刷線寬度一致性來測量。另外，第一可流動基體或可流動基體可具有多種不同的解釋，其中其在這里用于包含以下方面:抗蝕劑油墨、可流動非晶硅、可流動多晶硅和各種低粘度可印刷摻雜劑。第一可流動基體不必定限于所描述的，并且也可以包含其他物質(zhì)和多類材料，諸如高粘度可印刷材料等。
[0021]圖3示出了在圖2所示的用于形成第一可流動基體的標準工藝之后的圖1的非拋光表面。由于如圖1中所示在非拋光表面101上的高度113、115的變化，第一可流動基體120可具有如圖3中所見的不均勻沉積線厚度135、137的區(qū)域。在第一可流動基體120的沉積線厚度135、137之間的變化可能明顯到足以影響最終印刷線質(zhì)量。印刷線寬度的一致性也會受到影響。
[0022 ]參考圖4A至圖4B，示出了使用圖2的方法形成的垂直和水平印刷線的平面圖的例子。圖4A和圖4B示出了在使用漿料切片工藝形成的硅基板的非拋光表面133上印刷的第一可流動基體。第一可流動基體120可具有不一致的印刷線寬度，如沿著圖4A中示出的垂直印刷線的左邊緣106和右邊緣108所見，以及沿著圖4B中示出的水平印刷線的頂邊緣107和底邊緣109所見。在邊緣106、108、107、109處的偏差或滲色可由非拋光表面133的表面特征的不均勻度或粗糙度造成，其中第一可流動基體120遵循非拋光表面133的表面特征。圖4C和圖4D示出了在使用金剛石線切片工藝形成的硅基板上印刷的第一可流動基體。熟知的是，使用金剛石線切片工藝形成的硅基板還沿著硅基板的非拋光表面134形成槽線139。取決于印刷方向，第一可流動基體120可沿著槽線139流動，從而提供不一致的印刷線寬度。圖4C示出了沿著與槽線139相同的方向形成的印刷線的例子。在圖4C中，如沿著左邊緣103和右邊緣105所見的垂直印刷線的印刷線寬度類似于圖4A。相比之下，圖4D示出了沿著與槽線139相反的方向形成的印刷線的例子。在圖4D中，由于槽線充當?shù)谝豢闪鲃踊w120可沿著流動的通道，因此沿著頂邊緣146和底邊緣147的水平印刷線的印刷線寬度的不一致性高得多。
[0023]參考圖5至圖9，示出了用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的方法。一個或多個實施例涉及克服上述印刷限制，包括蝕刻硅基板以形成拋光表面。在下面討論細節(jié)和實施例。
[0024]圖5示出了與在太陽能電池上形成第一可流動基體的方法結合使用的太陽能電池。太陽能電池200，類似于圖1的太陽能電池，包括在正常工作期間朝向太陽的正面202和與正面202相對的背面204。太陽能電池200還包括硅基板210，其中硅基板210包括在太陽能電池200的背面204上的非拋光表面201。在一個實施例中，該方法包括使用漿料切片工藝形成硅基板210。在另一個實施例中，該方法包括使用金剛石線切片工藝形成硅基板210。在再一個實施例中，正面202和背面204均具有非拋光表面。
[0025]圖6示出了用于在圖5的太陽能電池上形成第一可流動基體的方法。該方法包括使用移除多余硅231的各向異性蝕刻過程蝕刻硅基板210以形成平滑表面232，其中形成平滑表面232包括沿著平滑表面232的表面特征部形成尖銳拐角236。在一個實施例中，該方法包括用氫氧化鉀(KOH)進行蝕刻。在另一個實施例中，該方法包括在太陽能電池200的正面202和背面204兩者上形成平滑表面。
[0026]參考圖7，示出了圖6的平滑表面。通過各向異性蝕刻形成的平滑表面232的普遍缺點是因為沿著平滑表面232的升高區(qū)216和降低區(qū)218的尖銳拐角236而可能蓄積沉積物質(zhì)211和221，諸如第一可流動基體?？赡艿男罘e物211、221可沿著側壁留下暴露區(qū)238。暴露區(qū)238在印刷線內(nèi)可變得不連續(xù)并可導致其他缺陷，諸如復合和電流損失的部位。
[0027]圖8示出了用于在圖7的太陽能電池上形成第一可流動基體的連續(xù)方法。該方法包括在平滑表面上執(zhí)行各向同性蝕刻過程以移除多余硅231并形成圖8的拋光表面233。在一個實施例中，蝕刻工藝可包括化學蝕刻劑，諸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3C00H)、硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)或磷酸(H3P04)。在另一個實施例中，拋光表面233被半拋光表面代替。在再一個實施例中，半拋光表面是從硅基板210蝕刻掉至少8微米的硅基板表面。在又一個實施例中，拋光表面233至多具有平均500納米的峰到谷粗糙度。在一個實施例中，將上述蝕刻劑與去離子(DI)水混合。在另一個實施例中，該方法包括在正面202和背面204兩者上形成拋光表面。在再一個實施例中，各向同性蝕刻平滑表面232移除在各向異性蝕刻期間形成的圖7的銳邊236，從而允許第一可流動基體220自由流動從而覆蓋沿著側壁的暴露區(qū)238，如圖9所示。
[0028]參考圖9，示出了在圖8的太能電池上形成第一可流動基體的連續(xù)方法。相較于如圖3中所示的不均勻沉積線厚度135、137，拋光表面233允許第一可流動基體220形成均勻沉積線厚度235、237。在一個實施例中，第一可流動基體220使用諸如噴墨印刷的工業(yè)印刷方法來沉積，其中噴墨印刷包括具有帶噴嘴228的分配機構的噴墨印刷機，以沉積第一可流動基體220。在另一個實施例中，第一可流動基體220是具有第一摻雜劑源的第一摻雜劑材料。在再一個實施例中，第一可流動基體220包含具有在I至25厘泊(cP)范圍內(nèi)的粘度的材料。在又一個實施例中，該方法包括提供包含諸如但不限于抗蝕劑油墨、可流動非晶硅或可流動多晶硅的材料的第一可流動基體220。在一個實施例中，該方法包括使用諸如但不限于絲網(wǎng)印刷或旋涂的方法在太陽能電池200的背面204上的拋光表面233上形成第一可流動基體220。
[0029]參考圖10至圖12，示出了用于在太陽能電池上形成第一可流動基體的另一種方法。在下面討論細節(jié)和實施例。
[0030]參考圖10，示出了用于在圖5的太陽能電池上形成第一可流動基體的方法。該方法包括各向同性蝕刻圖5的非拋光表面201并移除在硅基板210上的多余硅231以形成拋光表面233，如圖10所示。該方法與圖6至圖9所示的方法形成對比，在圖6至圖9所示的方法中在硅基板210上形成拋光表面之前首先形成平滑表面。用于拋光的方法包括使用酸蝕刻工藝以形成拋光表面233，包括化學蝕刻劑，諸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)或磷酸(H3P04)。在一個實施例中，蝕刻劑是各向同性蝕刻劑。在另一個實施例中，該方法包括在太陽能電池200的正面202和背面204兩者上形成拋光表面。在再一個實施例中，由于太陽能電池的背面所反射的未被吸收的光，對背面204拋光提供了在
0.02-0.1%范圍內(nèi)的太陽能電池效率提高。在又一個實施例中，拋光表面233包含表面特征部，其中表面特征部具有類似于圖1所示的通過峰到谷距離所測量的高度213、215。在一個實施例中，表面特征部高度213、215具有至多500納米的峰到谷高度。在另一個實施例中，拋光表面233至多具有平均500納米的峰到谷粗糙度。在再一個實施例中，拋光表面233為半拋光表面。在又一個實施例中，半拋光表面是從硅晶板210蝕刻掉至少8微米的硅晶板210的表面。在一個實施例中，將上述蝕刻劑與去離子(DI)水混合。在再一個實施例中，將化學-機械拋光技術用于蝕刻娃晶板210。
[0031]圖11示出在圖10的太陽能電池上形成第一可流動基體的連續(xù)方法。在一個實施例中，第一可流動基體220使用諸如噴墨印刷的工業(yè)印刷方法來沉積，其中噴墨印刷包括具有帶噴嘴228的分配機構的噴墨印刷機，以沉積第一可流動基體220。在另一個實施例中，第一可流動基體220是具有第一摻雜劑源的第一摻雜劑材料。在再一個實施例中，第一可流動基體220包含具有在I至25厘泊(cP)范圍內(nèi)的粘度的材料。在又一個實施例中，該方法包括提供包含諸如但不限于抗蝕劑油墨、可流動非晶硅或可流動多晶硅的材料的第一可流動基體220。在一個實施例中，該方法包括使用諸如但不限于絲網(wǎng)印刷或旋涂的方法在太陽能電池200的背面204上的拋光表面233上形成第一可流動基體220。
[0032]參考圖12，示出了圖11的拋光表面。與上文類似，相較于圖3所示的不均勻沉積線厚度135、137，拋光表面233允許第一可流動基體220形成均勻沉積線厚度235、237。印刷線寬度的一致性也如圖13Α至圖13D中所見得以改善。
[0033]圖13Α至圖13D示出了在圖9和圖12的拋光表面上的垂直和水平印刷線的平面圖的例子。圖13Α和圖13Β示出了在硅基板的拋光表面233上印刷的第一可流動基體220，其中硅基板使用漿料切片工藝形成。第一可流動基體220與圖4Α和圖4Β相比示出了在印刷線寬度中的顯著改善，如圖13Α中所見垂直印刷線沿著左邊緣206和右邊緣208以及如圖13Β中所見水平印刷線沿著頂邊緣207和底邊緣209無偏差。圖13C和圖13D示出了在硅基板的拋光表面234上印刷的第一可流動基體220，其中硅基板使用金剛石線切片工藝而形成。如在上文所討論和在圖4C和圖4D中所示，金剛石線切片工藝在硅基板上產(chǎn)生槽線，其中圖4Α至圖4D示出了第一可流動基體可沿著槽線流動，從而提供不一致的印刷線寬度。圖13C和圖13D示出了即便有槽線239，拋光表面234也允許第一可流動基體220具有相較于圖4C和圖4D的顯著的印刷線寬度改善。在圖13C和圖13D中均見到改善，其中如圖13C中所見垂直印刷線沿著左邊緣203和右邊緣205以及如圖13D中所見水平印刷線沿著頂邊緣246和底邊緣247不存在偏差。
[0034]參考圖14至圖25，示出了制造太陽能電池的方法。在下面討論方法的細節(jié)和實施例。
[0035]圖14示出了與制造太陽能電池的方法結合使用的太陽能電池。太陽能電池200，類似于圖5的太陽能電池，包括被構造成在正常工作期間朝向太陽的正面202和與正面202相對的背面204。太陽能電池200還包括硅基板210，其中硅基板210包括在太陽能電池200的背面204上的非拋光表面201。在一個實施例中，該方法包括使用漿料切片工藝形成硅基板210。在另一個實施例中，該方法包括使用金剛石線切片工藝形成硅基板210。
[0036]參考圖15，示出了用于制造太陽能電池的方法。該方法包括蝕刻圖14的太陽能電池的硅基板，其中可將任何圖6至圖13D所述的過程用于移除多余硅231并形成拋光表面233。在一個實施例中，該方法包括在太陽能電池200的正面202和背面204兩者上形成拋光表面。
[0037]圖16和圖17示出了用于制造太陽能電池的連續(xù)方法。該方法包括在圖15的太陽能電池的拋光表面233上形成第一可流動基體。在一個實施例中，第一可流動基體是第一摻雜劑材料220，其中第一摻雜劑材料220包含第一摻雜劑源225。在另一個實施例中，第一摻雜劑源225包含摻雜劑材料，但不限于P型摻雜劑(諸如硼)或N型摻雜劑(諸如磷)。在又一個實施例中，第一摻雜劑材料220具有在I至25厘泊(cP)范圍內(nèi)的粘度。該方法還包括使用諸如噴墨印刷的工業(yè)印刷方法在拋光表面233上沉積第一摻雜劑材料220，其中拋光表面233允許第一摻雜劑材料220形成均勻沉積的線厚度和一致或均勻印刷的線寬度。在另一個實施例中，噴墨印刷包括具有印刷頭242和多個噴嘴244的噴墨印刷機212。在再一個實施例中，該方法包括使用諸如但不限于絲網(wǎng)印刷或旋涂的技術形成第一摻雜劑材料220。圖17示出了形成第一摻雜劑材料220之后的太陽能電池200。
[0038]參考圖18，示出了用于制造太陽能電池的連續(xù)方法。該方法包括固化219第一摻雜劑材料220。在一個實施例中，該方法包括使用任何固化技術諸如熱固化、光固化或紫外(UV)光暴露來固化第一摻雜劑材料220。
[0039]圖19示出了用于制造太陽能電池的連續(xù)方法。該方法包括加熱229硅基板210和第一摻雜劑材料220至足以使第一摻雜劑源225擴散進硅基板210的溫度，從而形成第一摻雜區(qū) 224。
[0040]參考圖20，示出了用于制造太陽能電池的連續(xù)方法。該方法包括在圖19的太陽能電池的拋光表面233上形成第二可流動基體。在一個實施例中，第二可流動基體為包含第二摻雜劑源227的第二摻雜劑材料222。在另一個實施例中，第二摻雜劑源227包含摻雜材料，但不限于N型摻雜劑(諸如磷)或P型摻雜劑(諸如硼)。在再一個實施例中，第二摻雜劑材料222具有在I至25厘泊(cP)范圍內(nèi)的粘度。該方法還包括使用諸如噴墨印刷的工業(yè)印刷方法在拋光表面233上沉積第二摻雜劑材料222，其中拋光表面233允許第二摻雜劑材料222形成均勻沉積的線厚度和一致或均勻印刷的線寬度。在又一個實施例中，該方法包括使用任何上述技術形成第二摻雜劑材料222。
[0041]參考圖21，示出了用于制造太陽能電池的連續(xù)方法。該方法包括固化219第二摻雜劑材料222。在一個實施例中，該方法包括使用任何固化技術諸如熱固化、光固化或紫外(UV)光暴露來固化第二摻雜劑材料222。
[0042]圖22示出了用于制造太陽能電池的連續(xù)方法。該方法包括加熱229硅基板210和第二摻雜劑材料222至足以使第二摻雜劑源227擴散進硅基板210的溫度，從而形成第二摻雜區(qū)226。在一個實施例中，第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226各自包含摻雜劑源225和227，諸如但不限于P型摻雜劑(諸如硼)或N型摻雜劑(諸如磷)。在另一個實施例中，第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226被沉積在硅基板210上的第一和第二摻雜多晶硅區(qū)代替，其中溝槽區(qū)分隔第一和第二摻雜多晶硅區(qū)。在再一個實施例中，將溝槽區(qū)紋理化。在又一個實施例中，該方法包括在第一和第二摻雜多晶娃區(qū)與娃基板210之間提供介電層。在一個實施例中，介電層是氧化物層。在另一個實施例中，第一和第二摻雜多晶硅區(qū)各自包含摻雜材料，諸如但不限于P型摻雜劑(諸如硼)或N型摻雜劑(諸如磷)。
[0043]參考圖23，示出了用于制造太陽能電池的連續(xù)方法。該方法包括在太陽能電池200的正面202上形成紋理化區(qū)267。紋理化區(qū)267可以是具有規(guī)則的或不規(guī)則的成形表面的區(qū)。該方法還包括在正面202上的紋理化區(qū)267上形成抗反射涂層(ARC)268，以進一步改善太陽能電池200的光吸收性質(zhì)。該方法包括在太陽能電池200的背面204上形成抗反射涂層(BARC)266。在一個實施例中，BARC 266是第一介電層而ARC 268是第二介電層。在另一個實施例中，ARC 268和BARC 266層均由氮化硅(SiN)或常用于太陽能電池的抗反射涂層的任何其他材料構成。在再一個實施例中，紋理化區(qū)267使用標準蝕刻工藝而形成。
[0044]圖24示出了用于制造太陽能電池的連續(xù)方法。該方法包括使用任何平版印刷工藝(包括但不限于濕化學蝕刻和激光燒蝕)穿過BARC 266以及第一摻雜劑材料220和第二摻雜劑材料222形成接觸開口269。在一個實施例中，所述接觸開口包括多個接觸開口。在另一個實施例中，BARC 266是第一介電層。
[0045]參考圖25，示出了用于制造太陽能電池的連續(xù)方法。該方法包括沉積第一金屬糊劑274以至少填充圖24中的一個接觸開口 269，該接觸開口穿過BARC 266或在第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226上形成的第一介電層而建立，其中第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226的表面特征與圖15至圖18中的硅基板210的拋光表面233共形。該方法還包括沉積第二金屬糊劑276以連接一個以上的填充有第一金屬糊劑274的接觸開口，以在背面204上的BARC 266或第一介電層上形成交叉圖案。在一個實施例中，第一金屬糊劑274和第二金屬糊劑276由工業(yè)印刷方法沉積在拋光表面233上。在另一個實施例中，第二金屬糊劑276與圖15至圖18中的硅基板210的拋光表面233共形。在再一個實施例中，第一金屬糊劑274和第二金屬糊劑276通過絲網(wǎng)印刷工藝而沉積。在又一個實施例中，第一和第二金屬糊劑包括鋁糊劑。該方法包括固化第一金屬糊劑274和第二金屬糊劑276以形成第一金屬層。在一個實施例中，第一金屬層包含在背面204上在BARC 266或第一介電層下方與第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226電連接的網(wǎng)格。在又一個實施例中，第一金屬層由鋁層構成。在一個實施例中，固化過程是加熱過程。在另一個實施例中，可以改為通過標準的物理氣相沉積工藝(諸如濺射)和隨后的退火工藝來形成第一金屬層。該方法還包括鍍覆第一金屬隨后在第一金屬層上鍍覆第二金屬以在第一金屬層上形成第二金屬層。在一個實施例中，第二金屬層使用常規(guī)鍍覆工藝在第一金屬層上形成。在一個實施例中，第一金屬層將第二金屬層電聯(lián)接到第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226。在再一個實施例中，鍍覆第一和第二金屬包括鍍覆諸如但不限于銅、錫、鋁、銀、金、鉻、鐵、鎳、鋅、釕、鈀或鉑的金屬。在再一個實施例中，上述方法用于不同類型的太陽能電池，諸如但不限于背接觸太陽能電池、前接觸太陽能電池、單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。
[0046]圖26示出了用于在如圖5至圖9中所示的太陽能電池上形成第一可流動基體的實施例的流程圖。如在上文所討論，第一操作301可以包括提供具有在正常工作期間朝向太陽的正面202、與正面202相對的背面204和硅基板210的太陽能電池200。第二操作302可以包括各向異性蝕刻硅基板210以形成平滑表面232。第三操作303可以包括各向同性蝕刻平滑表面232，以在硅基板210上形成拋光表面233。最后操作304可以包括在拋光表面233上以交叉圖案形成第一可流動基體220，交叉圖案包含厚度和寬度均勻的特征部。
[0047]參考圖27，示出了用于在圖10至圖12的太陽能電池上形成第一可流動基體的實施例的流程圖。如在上文所討論，第一操作311可以包括提供具有在正常工作期間朝向太陽的正面202、與正面202相對的背面204和硅基板210的太陽能電池200。第二操作312可以包括在硅基板210上形成拋光表面233。最后操作313可以包括在拋光表面233上以交叉圖案形成第一可流動基體220，交叉圖案包含厚度和寬度均勻的特征部。
[0048]參考圖28，示出用于制造如圖14至圖25中所示的太陽能電池的方法的實施例的流程圖。如在上文所討論，第一操作321可以包括提供具有在正常工作期間朝向太陽的正面202、與正面202相對的背面204和硅基板210的太陽能電池200。第二操作322可以包括使用蝕刻劑在硅基板210上形成拋光表面233，其中拋光表面233具有至多500納米峰到谷粗糙度并在太陽能電池200的背面204上形成。第三操作323可以包括在拋光表面233上以交叉圖案沉積第一摻雜劑材料220和第二摻雜劑材料222，各材料具有在I至25厘泊(cP)范圍內(nèi)的粘度，第一摻雜劑材料220和第二摻雜劑材料222分別包含第一摻雜劑源225和第二摻雜劑源227，其中拋光表面233允許第一摻雜劑材料220和第二摻雜劑材料222形成包含厚度和寬度均勻的特征部的交叉圖案。第四操作324可以包括將硅基板210以及第一摻雜劑材料220和第二摻雜劑材料222加熱到足以引起第一摻雜劑源225和第二摻雜劑源227擴散進硅基板210的溫度。第五操作325可以包括在第一摻雜劑區(qū)220和第二摻雜劑區(qū)222以及第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226上沉積第一介電層266。第六操作326可以包括在第一介電層或BARC266內(nèi)形成多個接觸開口 269。第七操作327可以包括形成穿過在第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226上或上方的接觸開口 269而建立的第一金屬層，其中第一金屬層包含在背面204上與第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226電連接的網(wǎng)格。最后操作328可以包括在第一金屬層上形成第二金屬層，其中第一金屬層將第二金屬層電聯(lián)接到第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226。
[0049]圖29示出了用于制造如圖14至圖25中所示的太陽能電池的方法的實施例的流程圖。如在上文所討論，第一操作331可以包括提供具有在正常工作期間朝向太陽的正面202、與正面202相對的背面204和硅基板210的太陽能電池200。第二操作332可以包括使用各向同性蝕刻劑在硅基板210上形成拋光表面233，其中拋光表面233具有至多500納米峰到谷粗糙度并在太陽能電池200的背面204上形成。第三操作333可以包括在太陽能電池200的背面204上形成第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226。第四操作334可以包括在第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226上沉積第一介電層或BARC層266。第五操作335可以包括在第一介電層或BARC266內(nèi)形成多個接觸開口 269。第六操作336可以包括沉積第一金屬糊劑274以至少填充穿過在第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226上形成的介電層或BARC 266而建立的至少一個接觸開口 269，其中第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226的表面特征與硅基板210的拋光表面233共形。第七操作337可以包括沉積第二金屬糊劑276以連接一個以上的填充有第一金屬糊劑274的接觸開口 269，以在背面204上的介電層266上形成交叉圖案，其中第二金屬糊劑276通過工業(yè)印刷方法沉積在拋光表面233上，使得第二金屬糊劑276的表面特征與硅基板210的拋光表面233共形。第八操作338可以包括固化第一金屬糊劑274和第二金屬糊劑276，以形成第一金屬層，該第一金屬層包含在背面204上與第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226電連接的網(wǎng)格。最后操作339可以包括在第一金屬層上形成第二金屬層，其中第一金屬層將第二金屬層電聯(lián)接到第一摻雜區(qū)224和第二摻雜區(qū)226。
[0050]雖然前面的詳細描述已給出了至少一個示例性實施例，但應當理解，存在許多變型形式。還應當理解，本申請中所描述的示例性實施例并不旨在以任何方式限制要求保護的主題的范圍、適用性或構型。相反，前面的詳細描述將為本領域的技術人員提供實施所述一個或多個實施例的便利的指示說明。應當理解，可在不脫離權利要求書所限定的范圍(其包括提交本專利申請時已知的等同物和可預知的等同物)的情況下對元件的功能和布置方式進行多種改變。
【主權項】
1.一種在太陽能電池上形成第一可流動基體的方法，所述太陽能電池具有在正常工作期間朝向太陽的正面和與所述正面相背對的背面，所述方法包括: 在硅基板上形成拋光表面；以及 在所述拋光表面上以交叉圖案形成第一可流動基體，所述交叉圖案包含厚度和寬度均勻的特征部。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述硅基板使用選自漿料切片工藝和金剛石線切片工藝的工藝形成。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中形成所述拋光表面包括: 用各向異性蝕刻劑蝕刻所述硅基板以形成平滑表面；以及 隨后用各向同性蝕刻劑蝕刻所述平滑表面以形成所述拋光表面。4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中形成所述拋光表面包括用各向同性蝕刻劑蝕刻所述娃基板。5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在所述硅基板上形成所述拋光表面包括使用選自硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)和磷酸(H3PO4)的化學蝕刻劑來蝕刻硅基板。6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述拋光表面包括具有至多500納米峰到谷粗糙度的硅基板表面。7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述第一可流動基體包含具有在I至25厘泊(cP)范圍內(nèi)的粘度的材料。8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述第一可流動基體包含選自可流動非晶硅和可流動多晶硅的材料。9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中形成所述第一可流動基體包括使用選自噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷和旋涂的方法。10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述第一可流動基體包含具有第一摻雜劑源的第一摻雜劑材料。11.根據(jù)權利要求10所述的方法，還包括: 將所述硅基板和所述第一摻雜劑材料加熱至足以使所述第一摻雜劑源擴散進所述硅基板的溫度從而在所述硅基板內(nèi)形成第一摻雜區(qū)； 在所述拋光表面上以交叉圖案形成包含具有第二摻雜劑源的第二摻雜劑材料的第二可流動基體，所述交叉圖案包含厚度和寬度均勻的特征部； 將所述硅基板和所述第二摻雜劑材料加熱至足以使所述第二摻雜劑源擴散進所述硅基板的溫度從而在所述硅基板內(nèi)形成第二摻雜區(qū)； 在所述第一和第二摻雜區(qū)上沉積第一介電層； 在所述第一介電層內(nèi)形成多個接觸開口 ； 形成穿過在所述第一和第二摻雜區(qū)上形成的所述介電層而建立的第一金屬層，其中所述第一金屬層包含在所述背面上與所述第一和第二摻雜區(qū)電連接的網(wǎng)格;以及 在所述第一金屬層上形成第二金屬層，其中所述第一金屬層將所述第二金屬層電聯(lián)接到所述第一和第二摻雜區(qū)。12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述第一和第二摻雜劑源包含選自硼和磷的摻雜劑。13.—種制造太陽能電池的方法，所述太陽能電池具有在正常工作期間朝向太陽的正面和與所述正面相背對的背面，所述方法包括: 使用蝕刻劑在硅基板上形成拋光表面，其中所述拋光表面具有至多500納米峰到谷粗糙度并在所述太陽能電池的所述背面上形成； 在所述拋光表面上以交叉圖案沉積第一和第二摻雜劑材料，各摻雜劑材料具有在I至25厘泊(cP)范圍內(nèi)的粘度，所述第一和第二摻雜劑材料分別包含第一和第二摻雜劑源，其中所述拋光表面允許所述第一和第二摻雜劑材料形成包含厚度和寬度均勻的特征部的交叉圖案； 將所述硅基板以及所述第一和第二摻雜劑材料加熱至足以使所述第一和第二摻雜劑源擴散進所述硅基板的溫度從而在所述硅基板內(nèi)形成第一和第二摻雜區(qū)； 在所述第一和第二摻雜區(qū)上沉積第一介電層； 在所述第一介電層內(nèi)形成多個接觸開口 ； 形成穿過在所述第一和第二摻雜區(qū)上的所述接觸開口而建立的第一金屬層，其中所述第一金屬層包含在所述背面上與所述第一和第二摻雜區(qū)電連接的網(wǎng)格;以及 在所述第一金屬層上形成第二金屬層，其中所述第一金屬層將所述第二金屬層電聯(lián)接到所述第一和第二摻雜區(qū)。14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中所述硅基板使用選自漿料切片工藝和金剛石線切片工藝的方法形成。15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中形成所述拋光表面包括: 用各向異性蝕刻劑蝕刻所述硅基板以形成平滑表面；以及 隨后用各向同性蝕刻劑蝕刻所述平滑表面以形成所述拋光表面。16.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中形成所述拋光表面包括用各向同性蝕刻劑蝕刻所述娃基板。17.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中在所述硅基板上形成所述拋光表面包括使用選自硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)和磷酸(H3PO4)的化學蝕刻劑來蝕刻硅基板。18.—種制造太陽能電池的方法，所述太陽能電池具有在正常工作期間朝向太陽的正面和與所述正面相背對的背面，所述方法包括: 使用各向同性蝕刻劑在硅基板上形成拋光表面，其中所述拋光表面具有至多500納米峰到谷粗糙度并在所述太陽能電池的所述背面上形成； 在所述太陽能電池的所述背面上形成第一和第二摻雜區(qū)； 在所述第一和第二摻雜區(qū)上沉積第一介電層； 在所述第一介電層內(nèi)形成多個接觸開口 ； 沉積第一金屬糊劑以至少填充穿過在所述第一和第二摻雜區(qū)上形成的所述介電層而建立的至少一個接觸開口，其中所述第一和第二摻雜區(qū)的表面特征與所述硅基板的所述拋光表面共形； 沉積第二金屬糊劑以連接填充有所述第一金屬糊劑的一個以上的接觸開口，以在所述背面上形成在所述介電層上的交叉圖案，其中所述第二金屬糊劑通過工業(yè)印刷方法沉積在所述拋光表面上，使得所述第二金屬糊劑的表面特征與所述硅基板的所述拋光表面共形；固化所述第一和第二金屬糊劑以形成第一金屬層，所述第一金屬層包含在所述背面上與所述第一和第二摻雜區(qū)電連接的網(wǎng)格;以及 在所述第一金屬層上形成第二金屬層，其中所述第一金屬層將所述第二金屬層電聯(lián)接到所述第一和第二摻雜區(qū)。19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中所述硅基板使用選自漿料切片工藝和金剛石線切片工藝的方法形成。20.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中在所述硅基板上形成所述拋光表面包括使用選自硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)和磷酸(H3PO4)的化學蝕刻劑來蝕刻硅基板。
【文檔編號】H01L21/304GK105874611SQ201480012403
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年3月12日
【發(fā)明人】吉娜維芙·A·所羅門, 斯科特·哈林頓, 坎恩·伍, 保羅·盧斯科托福, 鄔俊波, 史蒂文·愛德華·莫里薩
【申請人】太陽能公司