金屬晶種層轉(zhuǎn)化用作緩沖材料的制作方法
【專利摘要】描述了以轉(zhuǎn)化的晶種層作為緩沖材料來(lái)形成太陽(yáng)能電池的方法以及所得太陽(yáng)能電池。在示例中，制造太陽(yáng)能電池的方法包括轉(zhuǎn)化晶種層的設(shè)置在所述太陽(yáng)能電池的多個(gè)p?n結(jié)之上的區(qū)域，以形成交叉轉(zhuǎn)化區(qū)域的圖案。所述轉(zhuǎn)化區(qū)域被配置為使所述晶種層的未轉(zhuǎn)化區(qū)域彼此電絕緣，并提供對(duì)在制造所述太陽(yáng)能電池時(shí)被導(dǎo)向所述晶種層的激光的屏障，使得所述屏障基本避免至少所述多個(gè)p?n結(jié)被所述激光毀壞。
【專利說(shuō)明】
金屬晶種層轉(zhuǎn)化用作緩沖材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開的實(shí)施例屬于可再生能源領(lǐng)域，具體地講，包括太陽(yáng)能電池和用轉(zhuǎn)化的晶種層作為緩沖材料來(lái)制造太陽(yáng)能電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏電池(常被稱為太陽(yáng)能電池)是熟知的用于將太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備。一般來(lái)講，使用半導(dǎo)體加工技術(shù)在基板的表面附近形成P-n結(jié)而在半導(dǎo)體晶片或基板上制造太陽(yáng)能電池。照射在基板表面上并進(jìn)入基板內(nèi)的太陽(yáng)輻射在基板塊體中形成電子和空穴對(duì)。電子和空穴對(duì)迀移至基板中的P摻雜區(qū)域和η摻雜區(qū)域，從而使摻雜區(qū)域之間生成電壓差。將摻雜區(qū)連接至太陽(yáng)能電池上的導(dǎo)電區(qū)，以將電流從電池引導(dǎo)至與其耦接的外部電路。
[0003]用于提高太陽(yáng)能電池的制造效率的技術(shù)通常是人們所期望的。本公開的一些實(shí)施例允許通過(guò)提供制造太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的新工藝而提尚太陽(yáng)能電池的制造效率。
【附圖說(shuō)明】
[0004]圖1A和圖1B示出根據(jù)本公開實(shí)施方案的太陽(yáng)能電池的一部分的剖視圖，該太陽(yáng)能電池具有包含轉(zhuǎn)化的晶種層區(qū)域作為緩沖材料的導(dǎo)電觸點(diǎn)。
[0005]圖2Α、圖2Β和圖2C是根據(jù)本公開實(shí)施方案的流程圖，其示了出制造太陽(yáng)能電池的方法中的操作。
[0006]圖3Α至圖3C示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的制造太陽(yáng)能電池的方法中的加工操作的剖視圖，所述加工操作與圖2Α流程圖的操作對(duì)應(yīng)。
[0007]圖4Α和圖4Β示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的方法中的加工操作的剖視圖，所述加工操作與圖2Α流程圖的操作204對(duì)應(yīng)。
[0008]圖5Α至圖5C示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的方法中的加工操作的剖視圖，所述加工操作與圖2Α流程圖的操作204對(duì)應(yīng)。
[0009]圖6Α和圖6Β示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的方法中的加工操作的剖視圖，所述加工操作與圖2Α流程圖的操作204對(duì)應(yīng)。
[0010]圖7Α至圖7C示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的方法中的加工操作的剖視圖，所述加工操作與圖2Α流程圖的操作204對(duì)應(yīng)。
[0011]圖8Α至圖SC示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的方法中的加工操作的剖視圖，所述加工操作與圖2Α流程圖的操作204對(duì)應(yīng)。
[0012]圖9Α至圖9C和圖10示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的方法中的加工操作的剖視圖，所述加工操作與圖2Α流程圖的操作206對(duì)應(yīng)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下【具體實(shí)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(shí)施方案或此類實(shí)施方案的應(yīng)用和用途。如本文所用，詞語(yǔ)“示例性”意指“用作例子、實(shí)例或舉例說(shuō)明”。本文描述為示例性的任何實(shí)施方式未必要被理解為相比其他實(shí)施是優(yōu)選的或有利的。此夕卜，并不意圖受前述技術(shù)領(lǐng)域、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或以下【具體實(shí)施方式】中提出的任何明示或暗示的理論的約束。
[0014]本說(shuō)明書包括對(duì)“一個(gè)實(shí)施方案”或“實(shí)施方案”的提及。短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施方案中”或“在實(shí)施方案中”的出現(xiàn)不一定是指同一實(shí)施方案。特定的特征部件、結(jié)構(gòu)或特性可以任何與本公開一致的合適方式加以組合。
[0015]術(shù)語(yǔ)。以下段落提供存在于本公開(包括所附權(quán)利要求書)中的術(shù)語(yǔ)的定義和/或語(yǔ)境:
[0016]“包含/包括”。該術(shù)語(yǔ)是開放式的。如在所附權(quán)利要求書中所用，該術(shù)語(yǔ)并不排除另外的結(jié)構(gòu)或步驟。
[0017]“被配置為”。各種單元或部件可被描述或主張成“被配置為”執(zhí)行一項(xiàng)或多項(xiàng)任務(wù)。在這樣的語(yǔ)境下，“被配置為”用于通過(guò)指示所述單元/部件包括在操作期間執(zhí)行所述一項(xiàng)或多項(xiàng)任務(wù)的結(jié)構(gòu)而暗示結(jié)構(gòu)。因此，即使指定的單元/部件目前不處于工作狀態(tài)(例如，未開啟/激活)，也可將該單元/部件說(shuō)成是被配置為執(zhí)行任務(wù)。陳述某一單元/電路/部件“被配置為”執(zhí)行一項(xiàng)或多項(xiàng)任務(wù)明確地意在對(duì)該單元/部件而言不援用35U.S.C.§112第六段。
[0018]“第一”、“第二”。如本文所用的，這些術(shù)語(yǔ)用作其后的名詞的標(biāo)記，而并不暗示任何類型的順序(例如，空間、時(shí)間、邏輯等)。例如，提及“第一”太陽(yáng)能電池并不一定暗示該太陽(yáng)能電池為某一序列中的第一個(gè)太陽(yáng)能電池;相反，術(shù)語(yǔ)“第一”用于區(qū)分該太陽(yáng)能電池與另一個(gè)太陽(yáng)能電池(例如，“第二”太陽(yáng)能電池)。
[0019]“耦接”。以下描述是指元件或節(jié)點(diǎn)或特征部件被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明確指明，否則“耦接”意指一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征部件直接或間接連接至另一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征部件(或者直接或間接與其連通)，并且不一定采取機(jī)械方式。
[0020]此外，以下描述中還僅為了參考的目的而使用了某些術(shù)語(yǔ)，因此這些術(shù)語(yǔ)并非意圖進(jìn)行限制。例如，諸如“上部”、“下部”、“上方”或“下方”之類的術(shù)語(yǔ)是指附圖中提供參考的方向。諸如“正面”、“背面”、“后面”、“側(cè)面”、“外側(cè)”和“內(nèi)側(cè)”之類的術(shù)語(yǔ)描述部件的某些部分在一致但任意的參照系內(nèi)的取向和/或位置，通過(guò)參考描述所討論部件的文字和相關(guān)的附圖可以清楚地了解所述取向和/或位置。這樣的術(shù)語(yǔ)可以包括上面具體提及的詞語(yǔ)、它們的衍生詞語(yǔ)以及類似意義的詞語(yǔ)。
[0021]本文描述了以轉(zhuǎn)化的晶種層作為緩沖材料來(lái)形成太陽(yáng)能電池的方法以及所得太陽(yáng)能電池。在下面的描述中，給出了許多具體細(xì)節(jié)，例如，具體的工藝流程操作，以便提供對(duì)本公開的實(shí)施方案的透徹理解。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本公開的實(shí)施方案。在其他情況中，沒有詳細(xì)地描述熟知的制造技術(shù)，例如，鍍銅技術(shù)，以避免不必要地使本公開的實(shí)施方案難以理解。此外，應(yīng)當(dāng)理解在圖中示出的各種實(shí)施方案是示例性的展示并且未必按比例繪制。
[0022]本文公開了制造太陽(yáng)能電池的方法。在實(shí)施方案中，制造太陽(yáng)能電池的方法涉及在包含P-n結(jié)的基板上方形成金屬晶種層。該方法涉及將金屬晶種層在p-n結(jié)上方的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物，并由金屬晶種層的未轉(zhuǎn)化區(qū)域形成太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電觸點(diǎn)。
[0023]在另一個(gè)實(shí)施方案中，制造太陽(yáng)能電池的方法涉及轉(zhuǎn)化晶種層的設(shè)置在太陽(yáng)能電池的多個(gè)P-n結(jié)之上的區(qū)域，以形成交叉轉(zhuǎn)化區(qū)域的圖案。轉(zhuǎn)化區(qū)域被配置為使晶種層的未轉(zhuǎn)化區(qū)域彼此電絕緣，并提供對(duì)在制造太陽(yáng)能電池時(shí)被導(dǎo)向晶種層的激光的屏障，使得所述屏障基本避免至少所述多個(gè)p-n結(jié)被激光毀壞。
[0024]本文還公開了太陽(yáng)能電池。在一個(gè)實(shí)施方案中，太陽(yáng)能電池包括具有p-n結(jié)的基板。金屬晶種層設(shè)置在該基板上方。該金屬晶種層包括設(shè)置在P-n結(jié)上方的氧化區(qū)域，所述氧化區(qū)域貫穿該金屬晶種層的厚度延伸。該太陽(yáng)能電池還包括設(shè)置在位于金屬晶種層的氧化區(qū)域之間的金屬區(qū)域上方的導(dǎo)電觸點(diǎn)。
[0025]在另一個(gè)實(shí)施方案中，太陽(yáng)能電池包括具有p-n結(jié)的基板。第一層設(shè)置在基板上方，該第一層包括通過(guò)金屬氧化物指電絕緣的金屬指。該太陽(yáng)能電池還包括設(shè)置在第一層的金屬指上方的導(dǎo)電觸點(diǎn)。
[0026]因此，本公開的實(shí)施方案包括具有由金屬晶種層的轉(zhuǎn)化區(qū)域形成的緩沖材料的太陽(yáng)能電池和制造這樣的太陽(yáng)能電池的方法。
[0027]圖1A和圖1B示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的太陽(yáng)能電池的剖視圖。
[0028]參見圖1A，太陽(yáng)能電池100A的一部分包括位于基板102，例如塊體結(jié)晶(例如單晶)硅基板內(nèi)的多個(gè)η型摻雜擴(kuò)散區(qū)域120和多個(gè)P型摻雜擴(kuò)散區(qū)域122。所述η型摻雜擴(kuò)散區(qū)域120和P型摻雜擴(kuò)散區(qū)域122形成p-n結(jié)121。
[0029]在實(shí)施方案中，通過(guò)分別將硅基板的區(qū)域用η型摻雜劑和P型摻雜劑摻雜而形成擴(kuò)散區(qū)域120和122。此外，在一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)η型摻雜擴(kuò)散區(qū)域120和多個(gè)P型摻雜擴(kuò)散區(qū)域122可提供太陽(yáng)能電池100Α的發(fā)射極區(qū)域。因此，在實(shí)施方案中，導(dǎo)電觸點(diǎn)104設(shè)置在發(fā)射極區(qū)域上。在實(shí)施方案中，導(dǎo)電觸點(diǎn)104是背接觸式太陽(yáng)能電池的背部觸點(diǎn)，并且位于該太陽(yáng)能電池的與光接收表面相反(諸如，與紋理化光接收表面101相反)的表面上。
[0030]太陽(yáng)能電池100Α還包括晶種層115，該晶種層設(shè)置在多個(gè)η型和P型摻雜擴(kuò)散區(qū)域120和122上方。根據(jù)實(shí)施方案，晶種層115具有被轉(zhuǎn)化為電絕緣材料的區(qū)域(例如“指”)。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，金屬晶種層115具有設(shè)置在p-n結(jié)121上方的氧化區(qū)域119。所述氧化區(qū)域貫穿金屬晶種層115的厚度延伸，從而使金屬區(qū)域117電絕緣。導(dǎo)電觸點(diǎn)104設(shè)置在晶種層115的金屬區(qū)域117上方，并且耦接至多個(gè)η型摻雜擴(kuò)散區(qū)120和多個(gè)P型摻雜擴(kuò)散區(qū)122。在另一個(gè)實(shí)施例中，層115可包括通過(guò)金屬氧化物指電絕緣的金屬指。在一個(gè)此類實(shí)施方案中，導(dǎo)電觸點(diǎn)104設(shè)置在金屬指上方。因此，根據(jù)實(shí)施方案，并不通過(guò)蝕刻金屬晶種層115使導(dǎo)電區(qū)117電絕緣，相反實(shí)施方案涉及將區(qū)域119轉(zhuǎn)化為不同的材料以使導(dǎo)電區(qū)117電絕緣。
[0031]在一個(gè)實(shí)施方案中，晶種層115包括鋁層，該鋁層具有轉(zhuǎn)化為另一材料(例如氧化鋁)的區(qū)域。因此，在一個(gè)此類實(shí)施方案中，晶種層115包括氧化鋁區(qū)域119之間的鋁區(qū)域117。在包括交叉指的實(shí)施方案中，金屬指是鋁，電絕緣指是氧化鋁。在其他實(shí)施方案中，晶種層115可包含不同和/或額外的材料。例如，晶種層115可包含鈦、銅、鎳，或其他可轉(zhuǎn)化為金屬氧化物或其他電絕緣材料的金屬中的一種或多種。
[0032]除了電絕緣導(dǎo)電區(qū)域117，進(jìn)而電絕緣導(dǎo)電觸點(diǎn)104之外，轉(zhuǎn)化的區(qū)域119還可提供損壞緩沖，以在制造過(guò)程中保護(hù)下方的層。例如，如下文結(jié)合圖9Α至圖9C更詳細(xì)地描述的，轉(zhuǎn)化的區(qū)域119可為涉及激光構(gòu)圖的工藝提供損壞緩沖。損壞緩沖可保護(hù)下方的層，避免其發(fā)生機(jī)械和/或光學(xué)性能的劣化?，F(xiàn)有的保護(hù)基板免受激光加工損壞的方法通常涉及安放特殊的損壞屏障。此類添加工藝可增加成本和材料用量。相比之下，根據(jù)實(shí)施方案，晶種層115的轉(zhuǎn)化區(qū)域119既為導(dǎo)電觸點(diǎn)104提供電絕緣，又提供損壞緩沖。根據(jù)實(shí)施方案，金屬晶種層厚度在0.3μπι至2μπι的范圍內(nèi)。晶種層厚度的可接受范圍可根據(jù)(例如)晶種層提供損壞緩沖的能力和/或晶種層轉(zhuǎn)化區(qū)域提供電絕緣的能力確定。
[0033]圖1B示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的太陽(yáng)能電池的一部分的剖視圖，該太陽(yáng)能電池具有在形成于基板之上的發(fā)射極區(qū)域上形成的導(dǎo)電觸點(diǎn)。參見圖1Β，太陽(yáng)能電池100Β的一部分包括晶種層115，該晶種層設(shè)置在多個(gè)η型摻雜多晶硅區(qū)域220和多個(gè)P型摻雜多晶硅區(qū)域222之上。如圖所示，p-n結(jié)221形成于η型摻雜多晶硅區(qū)域220和P型摻雜多晶硅區(qū)域222交匯處。在其他實(shí)施方案中，形成部分地處于基板200中的溝槽，晶種層115與該溝槽結(jié)構(gòu)共形。圖1B的晶種層115可與結(jié)合圖1A所述的晶種層115類似或相同。盡管被描述為多晶硅區(qū)域220和222，但是在一個(gè)替代實(shí)施方案中，區(qū)域220和222由非晶硅層形成。
[0034]在所示實(shí)施方案中，導(dǎo)電觸點(diǎn)104由晶種層的導(dǎo)電金屬區(qū)域117形成，并且耦接至多個(gè)η型摻雜多晶硅區(qū)域220和多個(gè)P型摻雜多晶硅區(qū)域222。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述多個(gè)η型摻雜多晶硅區(qū)域220和多個(gè)P型摻雜多晶硅區(qū)域222可提供太陽(yáng)能電池100Β的發(fā)射極區(qū)域。因此，在實(shí)施方案中，導(dǎo)電觸點(diǎn)104設(shè)置在發(fā)射極區(qū)域上。在實(shí)施方案中，導(dǎo)電觸點(diǎn)104是背接觸式太陽(yáng)能電池的背面觸點(diǎn)，并且位于太陽(yáng)能電池的與太陽(yáng)能電池10B的光接收表面101相反的表面上。此外，在一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)射極區(qū)域形成在薄介質(zhì)層或隧道介質(zhì)層202上。在發(fā)射極區(qū)域由非晶硅層形成的一個(gè)實(shí)施方案中，所述非晶硅發(fā)射極設(shè)置在本征非晶娃層上。
[0035]雖然上文結(jié)合圖1A和圖1B具體描述了某些材料，但是在其他此類實(shí)施方案中，可用其他材料來(lái)容易地代替其中的一些材料，這些實(shí)施例仍然在本公開實(shí)施方案的精神和范圍內(nèi)。例如，在實(shí)施方案中，可使用不同材料的基板，例如，IIι-ν族材料的基板，用來(lái)代替硅基板。
[0036]如上所述，圖1A和圖1B示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的太陽(yáng)能電池的部分，所述太陽(yáng)能電池具有包含轉(zhuǎn)化的晶種層區(qū)域作為緩沖材料的導(dǎo)電觸點(diǎn)。在下文結(jié)合圖2Α至圖2C描述了形成太陽(yáng)能電池(例如圖1A和圖1B中所示的太陽(yáng)能電池)的示例性制造工藝。
[0037]圖2Α、圖2Β和圖2C是根據(jù)本公開實(shí)施方案的流程圖，其示出了制造太陽(yáng)能電池的方法中的操作。
[0038]圖2Α中的方法200Α、圖2Β中的方法200Β和圖2C中的方法200C涉及在操作201中，在包含p-n結(jié)的基板上形成金屬晶種層。圖3Α示出了在基板之上形成的金屬晶種層115的實(shí)施例。形成金屬晶種層115可包括(例如)在基板之上毯覆式沉積金屬(例如鋁)。金屬晶種層115的沉積可涉及(例如)化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)或任何其他能在基板之上形成金屬晶種層的沉積方法。
[0039]在操作204中，方法200A、200B和200C涉及將金屬晶種層115在p-n結(jié)221之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物。例如，如圖3B中所示，所述方法涉及將晶種層115的區(qū)域119轉(zhuǎn)化為金屬氧化物。在轉(zhuǎn)化的區(qū)域119之間是金屬區(qū)域117。在晶種層是鋁的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)化金屬晶種層115的區(qū)域119可涉及將區(qū)域119轉(zhuǎn)化為氧化鋁。圖4A、圖4B、圖5A至圖5C、圖6A、圖6B、圖7A至圖7C、圖8A至圖SC示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的轉(zhuǎn)化晶種層區(qū)域的方法的實(shí)施例。其他實(shí)施方案可涉及將金屬晶種層115的區(qū)域119轉(zhuǎn)化為另一材料，例如金屬氮化物、金屬氧氮化物或其他能提供足夠電絕緣的材料。
[0040]在具有導(dǎo)電“指”的太陽(yáng)能電池中，轉(zhuǎn)化晶種層的設(shè)置在太陽(yáng)能電池的多個(gè)p-n結(jié)之上的區(qū)域涉及形成交叉轉(zhuǎn)化區(qū)域的圖案。轉(zhuǎn)化區(qū)域被配置為使晶種層的未轉(zhuǎn)化區(qū)域彼此電絕緣。因此，根據(jù)實(shí)施方案，金屬晶種層的厚度取決于將所述區(qū)域完全轉(zhuǎn)化直至下方的層，以提供導(dǎo)電觸點(diǎn)的相互絕緣的能力。如下文將更詳細(xì)地描述的，轉(zhuǎn)化的區(qū)域也可提供對(duì)在制造太陽(yáng)能電池時(shí)被導(dǎo)向晶種層的激光的屏障，使得所述屏障基本避免至少所述多個(gè)P-n結(jié)被激光毀壞。因此，在一個(gè)此類實(shí)施方案中，金屬晶種層的厚度也可取決于用于制造工藝的激光的性質(zhì)。例如，在制造工藝使用大量和/或高強(qiáng)度激光構(gòu)圖的情況下，可將金屬晶種層制得較厚以提供足夠的損壞屏障。不夠厚的損壞屏障可能產(chǎn)生低效或不合格的太陽(yáng)能電池。對(duì)于涉及最少的激光加工或沒有激光加工的制造工藝，可將金屬晶種層制得較薄，例如，以降低所用的晶種材料的量和/或減少與轉(zhuǎn)化金屬晶種層的區(qū)域相關(guān)的時(shí)間和成本。
[0041]轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)化晶種層區(qū)域的示例性方法，圖4A和圖4B示出了根據(jù)實(shí)施方案，用激光輻射在有氧氣的環(huán)境氣氛下轉(zhuǎn)化晶種層區(qū)域的方法。例如，圖4A示出了基板的p-n結(jié)221之上的金屬晶種層115的區(qū)域403(用虛線表示)，其將被轉(zhuǎn)化為金屬氧化物。在所示實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化區(qū)域403涉及用激光在有氧氣的氣氛下直接刻寫區(qū)域403。激光輻射401在要轉(zhuǎn)化的區(qū)域403照射晶種層115，導(dǎo)致形成金屬氧化物區(qū)域119。將金屬氧化物形成向下推動(dòng)直到p-n結(jié)處(例如通過(guò)整個(gè)晶種層115)，以防止周圍的金屬區(qū)域117之間的電接觸。因此，涉及用激光在含氧氣氛中直接刻寫的實(shí)施方案可用于圖案化(例如轉(zhuǎn)化)晶種層115的區(qū)域而無(wú)需使用掩模。例如，實(shí)施方案可涉及用UV、綠色或紅外激光在含氧氣氛中直接刻寫，以將晶種層115的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物。
[0042]圖5A至圖5C示出了根據(jù)實(shí)施方案，用激光輻射和氧化涂層轉(zhuǎn)化晶種層區(qū)域的方法。與圖4A和圖4B中所示的方法類似，圖5A至圖5C的方法涉及用激光直接刻寫要轉(zhuǎn)化了的金屬晶種層115的區(qū)域503。但是，如圖5A所示，不是使用周圍環(huán)境中的氧氣形成金屬氧化物區(qū)域，而是向金屬晶種層115施加氧化涂層或膜505。氧化涂層505可通過(guò)(例如)旋轉(zhuǎn)涂覆或其他形成氧化涂層或膜的方法形成。氧化涂層由暴露于激光輻射時(shí)，將其下的金屬區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物的材料形成。
[0043]示例性方法然后涉及直接刻寫要轉(zhuǎn)化的區(qū)域503中的涂層。激光501照射到要轉(zhuǎn)換的區(qū)域503之上的氧化涂層505。氧化涂層505和激光照射導(dǎo)致在金屬區(qū)域117之間形成金屬氧化物區(qū)域119。由于使用激光直接刻寫圖案，圖5A至圖5C的方法也不需要掩模。但是，與在含氧氣的環(huán)境氣氛中用激光直接刻寫的方法相比，該方法涉及用氧化涂層505涂覆金屬晶種層115的額外加工。氧化涂層505隨后可在從金屬區(qū)域117形成導(dǎo)電觸點(diǎn)之前移除。
[0044]圖6A和圖6B示出了根據(jù)實(shí)施例，用由氧化糊劑形成的掩模轉(zhuǎn)化晶種層區(qū)域的方法。如圖6A中所示，可在金屬晶種層115上形成圖案化的掩模605。該圖案化的掩模605覆蓋要轉(zhuǎn)化的區(qū)域603，而留下不轉(zhuǎn)化的區(qū)域不被覆蓋。該圖案化的掩模605包含氧化材料，使得時(shí)間流逝和/或施加熱引起由圖案化的掩模605所覆蓋的區(qū)域被轉(zhuǎn)化(例如被氧化)。使用氧化糊劑的實(shí)施方案可能需要額外的加工操作以移除金屬區(qū)域117上的非有意形成的氧化物層。
[0045]圖7A至圖7C示出了根據(jù)實(shí)施方案，用保護(hù)性掩模和氧化溶液轉(zhuǎn)化晶種層區(qū)域的方法。如圖7A中所示，在金屬晶種層115之上形成圖案化的掩模705。該圖案化的掩模留下要轉(zhuǎn)化了的金屬晶種層115的區(qū)域703不被覆蓋。金屬晶種層115的未被覆蓋區(qū)域隨后暴露于氧化溶液(例如，如圖7B所示，通過(guò)浸入溶液707，或用其他暴露于氧化溶液的方法)。在將金屬晶種層的未被覆蓋區(qū)域暴露于溶液時(shí)，該氧化溶液707可被加熱(例如煮沸)。氧化溶液707氧化未覆蓋的區(qū)域以形成轉(zhuǎn)化的區(qū)域119。
[0046]因此，圖7A至圖7C中所示的方法是化學(xué)氧化工藝的實(shí)施例。圖8A至圖SC中所示的方法是電化學(xué)工藝的實(shí)施例。具體地講，圖8A至圖SC示出了根據(jù)實(shí)施例，用局部陽(yáng)極化方法轉(zhuǎn)化晶種層區(qū)域的方法。與圖7A至圖7C類似，圖8A至圖SC中所示的方法涉及在金屬晶種層115之上形成圖案化的掩模805。該圖案化的掩模805留下要轉(zhuǎn)化了的金屬晶種層115的區(qū)域803不被覆蓋。圖8A至圖SC所示的陽(yáng)極化方法還涉及使經(jīng)掩蔽的金屬晶種層115與直流電源809接觸。直流電源809向經(jīng)掩蔽的金屬晶種層115施加電壓(例如，相對(duì)于反電極811為1V至20V的電壓)。在經(jīng)掩蔽的金屬晶種層115被加壓到1V至20V電勢(shì)的實(shí)施例中，經(jīng)掩蔽的金屬晶種層115中的電流密度達(dá)到約lA/dm2至4A/dm2。同樣與圖7A至圖7C相似，陽(yáng)極化方法涉及將金屬晶種層115的未被覆蓋區(qū)域暴露于氧化溶液807，例如，通過(guò)將金屬晶種層115浸泡或以別的方式浸沒于氧化溶液807中。氧化溶液807可包含(例如)H2SO^H2O2、磷酸和草酸中的一者或多者。反電極811可為，例如，面向經(jīng)掩蔽的金屬晶種層115的鋁板，并且也浸沒于氧化溶液807中。當(dāng)金屬晶種層115被陽(yáng)極化時(shí)，在暴露于氧化溶液807的區(qū)域中形成金屬氧化物。通過(guò)陽(yáng)極化工藝形成的金屬氧化物可稱為“陽(yáng)極氧化鋁(ΑΑ0)”，并且通常具有多孔結(jié)構(gòu)。如下文更詳細(xì)地描述，該多孔金屬氧化物可被染色以改變金屬氧化物區(qū)域的性質(zhì)。例如，該多孔金屬氧化物區(qū)域可用增加對(duì)激光輻射的吸收或反射的顏色染色。
[0047]因此，圖4A、圖4B、圖5A至圖5C、圖6A、圖6B、圖7A至圖7C、圖8A至圖8C示出了根據(jù)實(shí)施方案的轉(zhuǎn)化晶種層區(qū)域的示例性方法?？墒股鲜瞿承┺D(zhuǎn)化金屬晶種層的方法相結(jié)合。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，氧化糊劑(例如結(jié)合圖6A和圖6B所述的糊劑)可與激光結(jié)合使用。其他實(shí)施方案可使用其他轉(zhuǎn)化金屬晶種層區(qū)域的方法。
[0048]回到圖2A和相應(yīng)的圖3C，該方法還涉及在操作206中，從金屬晶種層的未轉(zhuǎn)化區(qū)域形成太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電觸點(diǎn)。導(dǎo)電觸點(diǎn)的形成可使用任何方法，例如鍍(如電鍍)或者放置、焊接和圖案化金屬薄片。圖2B和圖2C示出了制造太陽(yáng)能電池的方法，包括形成導(dǎo)電觸點(diǎn)的兩種不同的示例性方法。
[0049]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2B和相應(yīng)的圖9A至圖9C，在將金屬晶種層的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物后，方法200B繼續(xù)操作207，在金屬晶種層之上形成第二金屬層，例如，通過(guò)在晶種層115之上放置鋁片913。在涉及在基板之上放置鋁片913的實(shí)施方案中，該方法還涉及在操作209中將該鋁片接合至金屬晶種層，如圖9B所示。在所示實(shí)施方案中，鋁片的接合是通過(guò)用激光915焊接實(shí)現(xiàn)的。激光焊接通常不是連續(xù)焊接，而涉及在一系列點(diǎn)917處焊接金屬層。在一個(gè)此類實(shí)施方案中，所述一系列點(diǎn)917位于未轉(zhuǎn)化金屬區(qū)域117。其他實(shí)施方案可涉及其他在晶種層115之上形成第二金屬層的方法。
[0050]然后方法200B涉及在操作211中對(duì)鋁片913圖案化以隔離各個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)921，如圖9C所示。對(duì)鋁片913圖案化可涉及，例如，用激光918或其他圖案化金屬層的方法圖案化。在一個(gè)此類實(shí)施方案中，用激光圖案化鋁片將形成凹槽923，其將在凹槽923之間形成的導(dǎo)電觸點(diǎn)921電絕緣。
[0051]因此，如上所述，一些制造太陽(yáng)能電池的方法涉及使用激光加工。在此類實(shí)施方案中，晶種層的轉(zhuǎn)化區(qū)域可作為損壞屏障防止激光損壞下面的層。因此，根據(jù)實(shí)施方案，晶種層所具有的厚度范圍足以保護(hù)太陽(yáng)能電池免受由于激光加工造成的顯著損壞，但足夠薄以允許轉(zhuǎn)化整個(gè)厚度從而提供對(duì)周圍金屬區(qū)域的電絕緣。在一個(gè)此類實(shí)施方案中，金屬晶種層的厚度在0.3μπι至2μπι的范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)化的區(qū)域可被進(jìn)一步改性以增強(qiáng)其作為損壞緩沖的功能。例如，在一個(gè)此類實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化的區(qū)域用染料染色或用吸收或反射激光輻射的涂層涂覆。在轉(zhuǎn)化的區(qū)域被染色的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化的區(qū)域具有多孔結(jié)構(gòu)，以允許吸收染料。此類多孔轉(zhuǎn)化區(qū)域可通過(guò)，例如，陽(yáng)極化方法(例如結(jié)合圖8Α至圖SC所述的方法)，或者任何其他能形成多孔金屬氧化物的工藝形成。
[0052]其他實(shí)施方案可不涉及轉(zhuǎn)化區(qū)域之上的激光加工。例如，圖2C和對(duì)應(yīng)的圖10示出了制造太陽(yáng)能電池的方法，該方法涉及鍍以形成導(dǎo)電觸點(diǎn)。
[0053]在圖10所示的實(shí)施方案中，在操作213中，金屬(例如銅)1001被鍍到金屬晶種層115的未轉(zhuǎn)化區(qū)域117上。在涉及鍍的實(shí)施方案中，可不將激光加工用于形成導(dǎo)電觸點(diǎn)1003。盡管轉(zhuǎn)化區(qū)域119在沒有激光加工的方法(例如圖2C的方法200C)中可不作為損壞緩沖，但轉(zhuǎn)化區(qū)域119可為導(dǎo)電觸點(diǎn)1 O 3提供電絕緣。
[0054]因此，公開了具有轉(zhuǎn)化的晶種層作為緩沖材料的太陽(yáng)能電池。實(shí)施方案提供了太陽(yáng)能電池制造工藝，該工藝可同時(shí)提供導(dǎo)電觸點(diǎn)的電絕緣和局部損壞緩沖。
[0055]盡管上面已經(jīng)描述了具體實(shí)施方案，但即使相對(duì)于特定的特征部件僅描述了單個(gè)實(shí)施方案，這些實(shí)施方案也并非旨在限制本公開的范圍。在本公開中所提供的特征部件的例子除非另有說(shuō)明否則旨在為說(shuō)明性的而非限制性的。以上描述旨在涵蓋將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的具有本公開的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。
[0056]本公開的范圍包括本文所公開的任何特征部件或特征部件組合(明示或暗示)，或其任何概括，不管它是否減輕本文所解決的任何或全部問(wèn)題。因此，可以在本申請(qǐng)(或?qū)ζ湟髢?yōu)先權(quán)的申請(qǐng))的審查過(guò)程期間對(duì)任何此類特征部件組合提出新的權(quán)利要求。具體地講，參考所附權(quán)利要求書，來(lái)自從屬權(quán)利要求的特征部件可與獨(dú)立權(quán)利要求的那些特征部件相結(jié)合，來(lái)自相應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的特征部件可以按任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合，而并非只是以所附權(quán)利要求中所枚舉的特定組合的形式呈現(xiàn)。
[0057]在實(shí)施例中，制造太陽(yáng)能電池的方法包括在包含p-n結(jié)的基板上方形成金屬晶種層。該方法還包括將金屬晶種層在p-n結(jié)之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物。該方法還包括從金屬晶種層的未轉(zhuǎn)化區(qū)域形成太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電觸點(diǎn)。
[0058]在一個(gè)實(shí)施例中，形成金屬晶種層包括形成鋁晶種層，轉(zhuǎn)化金屬晶種層區(qū)域包括將區(qū)域轉(zhuǎn)化為氧化鋁。
[0059]在一個(gè)實(shí)施例中，形成太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電觸點(diǎn)還包括在金屬晶種層之上形成第二金屬層，并用激光圖案化轉(zhuǎn)化了的金屬氧化物區(qū)域之上的第二金屬層，以形成導(dǎo)電觸點(diǎn)。
[0060]在一個(gè)實(shí)施例中，形成第二金屬層包括在基板之上放置鋁片并將鋁片接合至金屬晶種層。
[0061]在一個(gè)實(shí)施例中，將鋁片接合至金屬晶種層包括激光焊接鋁片。
[0062]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括向轉(zhuǎn)化了的金屬氧化物區(qū)域施加吸收或反射激光輻射的涂層。在一個(gè)實(shí)施例中，將金屬晶種層在P-n結(jié)之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物包括用激光在含氧氣氛中直接刻寫所述區(qū)域。
[0063]在一個(gè)實(shí)施例中，將金屬晶種層在p-n結(jié)之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物包括向金屬晶種層施加氧化涂層，并用激光直接刻寫所述區(qū)域之上的氧化涂層。
[0064]在一個(gè)實(shí)施例中，將金屬晶種層在p-n結(jié)之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物包括在金屬晶種層之上形成圖案化的掩模，其中該圖案化的掩模包含氧化材料，并且其中該圖案化的掩模覆蓋金屬晶種層的待轉(zhuǎn)化區(qū)域;并包括在金屬晶種層上形成圖案化的掩模后加熱金屬晶種層。在一個(gè)實(shí)施例中，將金屬晶種層在p-n結(jié)之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物包括在金屬晶種層之上形成圖案化的掩模，該圖案化的掩模留下金屬晶種層的待轉(zhuǎn)化區(qū)域不被覆蓋;并包括將金屬晶種層的未被覆蓋區(qū)域暴露于氧化溶液。
[0065]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括在暴露金屬晶種層的未被覆蓋區(qū)域的同時(shí)加熱氧化溶液。
[0066]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括陽(yáng)極化金屬晶種層的未被覆蓋區(qū)域。
[0067]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括用吸收或反射激光輻射的染料對(duì)轉(zhuǎn)化了的金屬氧化物區(qū)域染色。
[0068]在一個(gè)實(shí)施例中，基板包括單晶硅基板，其中P型和η型摻雜多晶硅區(qū)域設(shè)置在該單晶硅基板之上形成P-n結(jié)，并且金屬晶種層設(shè)置在所述多晶硅區(qū)域之上。
[0069]在一個(gè)實(shí)施例中，基板包括單晶硅基板，該單晶硅基板包括形成p-n結(jié)的P型和η型摻雜區(qū)域，并且金屬晶種層設(shè)置在該單晶硅基板的所述摻雜區(qū)域之上。
[0070]在實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池包括具有p-n結(jié)的基板。金屬晶種層設(shè)置在基板之上，該金屬晶種層包括設(shè)置于P-n結(jié)之上的氧化區(qū)域，以及設(shè)置在金屬晶種層的氧化區(qū)域之間的金屬區(qū)域之上的導(dǎo)電觸點(diǎn)，所述氧化區(qū)域貫穿該金屬晶種層的厚度延伸。
[0071]在一個(gè)實(shí)施例中，氧化區(qū)域之間的金屬區(qū)域包含鋁，該氧化區(qū)域包含氧化鋁。
[0072]在實(shí)施例中，制造太陽(yáng)能電池的方法包括轉(zhuǎn)化晶種層的設(shè)置在太陽(yáng)能電池的多個(gè)p-n結(jié)之上的區(qū)域以形成交叉轉(zhuǎn)化區(qū)域的圖案，使得轉(zhuǎn)化的區(qū)域被配置為使晶種層的未轉(zhuǎn)化區(qū)域彼此電絕緣，并提供對(duì)在制造太陽(yáng)能電池時(shí)被導(dǎo)向晶種層的激光的屏障，使得所述屏障基本避免所述多個(gè)p-n結(jié)中的至少一個(gè)被激光毀壞。
[0073]在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)化晶種層還包括氧化晶種層，其中轉(zhuǎn)化區(qū)域是氧化物區(qū)域，未轉(zhuǎn)化區(qū)域是未氧化區(qū)域。
[0074]在一個(gè)實(shí)施例中，氧化晶種層還包括氧化包含金屬晶種層的晶種層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制造太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括: 在包含p-n結(jié)的基板之上形成金屬晶種層； 將所述金屬晶種層在所述p-n結(jié)之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物；以及 從所述金屬晶種層的未轉(zhuǎn)化區(qū)域形成所述太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電觸點(diǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述金屬晶種層包括形成鋁晶種層，并且其中轉(zhuǎn)化所述金屬晶種層的所述區(qū)域包括將所述區(qū)域轉(zhuǎn)化為氧化鋁。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電觸點(diǎn)還包括: 在所述金屬晶種層之上形成第二金屬層；以及 用激光圖案化轉(zhuǎn)化了的金屬氧化物區(qū)域之上的所述第二金屬層，以形成所述導(dǎo)電觸點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中: 形成所述第二金屬層包括在所述基板之上放置鋁片并將所述鋁片接合至所述金屬晶種層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中將所述鋁片接合至所述金屬晶種層包括激光焊接所述鋁片。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括: 向所述轉(zhuǎn)化了的金屬氧化物區(qū)域施加吸收或反射來(lái)自所述激光的輻射的涂層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述金屬晶種層在所述p-n結(jié)之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物包括: 用激光在含氧氣氛中直接刻寫所述區(qū)域。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述金屬晶種層在所述p-n結(jié)之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物包括: 向所述金屬晶種層施加氧化涂層；以及 用激光直接刻寫所述區(qū)域之上的所述氧化涂層。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述金屬晶種層在所述p-n結(jié)之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物包括: 在所述金屬晶種層之上形成圖案化的掩模，其中所述圖案化的掩模包含氧化材料，并且其中所述圖案化的掩模覆蓋所述金屬晶種層的待轉(zhuǎn)化區(qū)域;以及 在所述金屬晶種層之上形成所述圖案化的掩模后加熱所述金屬晶種層。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述金屬晶種層在所述p-n結(jié)之上的區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬氧化物包括: 在所述金屬晶種層之上形成圖案化的掩模，其中所述圖案化的掩模留下所述金屬晶種層的待轉(zhuǎn)化區(qū)域不被覆蓋;以及 將所述金屬晶種層的未被覆蓋區(qū)域暴露于氧化溶液。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 在暴露所述金屬晶種層的所述未被覆蓋區(qū)域的同時(shí)加熱所述氧化溶液。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 陽(yáng)極化所述金屬晶種層的所述未被覆蓋區(qū)域。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括: 用吸收或反射來(lái)自所述激光的輻射的染料對(duì)轉(zhuǎn)化了的金屬氧化物區(qū)域染色。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述基板包括單晶硅基板，其中P型和η型摻雜多晶硅區(qū)域設(shè)置在所述單晶硅基板之上形成所述p-n結(jié);并且 所述金屬晶種層設(shè)置在所述單晶硅區(qū)域之上。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述基板包括單晶硅基板，所述單晶硅基板包括形成所述P-n結(jié)的P型和η型摻雜區(qū)域；并且 所述金屬晶種層設(shè)置在所述單晶硅基板的所述摻雜區(qū)域之上。16.—種太陽(yáng)能電池，包括: 包含p-n結(jié)的基板； 設(shè)置在所述基板之上的金屬晶種層，所述金屬晶種層包括設(shè)置于所述P-n結(jié)之上的氧化區(qū)域，所述氧化區(qū)域貫穿所述金屬晶種層的厚度延伸；以及 設(shè)置在位于所述金屬晶種層的所述氧化區(qū)域之間的金屬區(qū)域之上的導(dǎo)電觸點(diǎn)。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能電池，其中所述氧化區(qū)域之間的所述金屬區(qū)域包含鋁，并且其中所述氧化區(qū)域包含氧化鋁。18.—種制造太陽(yáng)能電池的方法，所述方法包括: 轉(zhuǎn)化晶種層的設(shè)置在所述太陽(yáng)能電池的多個(gè)P-n結(jié)之上的區(qū)域以形成交叉轉(zhuǎn)化區(qū)域的圖案，使得所述轉(zhuǎn)化區(qū)域被配置為使所述晶種層的未轉(zhuǎn)化區(qū)域彼此電絕緣，并提供對(duì)在制造所述太陽(yáng)能電池時(shí)被導(dǎo)向所述晶種層的激光的屏障，使得所述屏障實(shí)質(zhì)上避免所述多個(gè)p-n結(jié)中的至少一個(gè)被所述激光毀壞。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中轉(zhuǎn)化所述晶種層還包括: 氧化所述晶種層，其中所述轉(zhuǎn)化區(qū)域是氧化物區(qū)域，并且所述未轉(zhuǎn)化區(qū)域是未氧化區(qū)域。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中氧化所述晶種層還包括: 氧化包含金屬晶種層的所述晶種層。
【文檔編號(hào)】H01L31/0224GK105934829SQ201580005970
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2015年3月24日
【發(fā)明人】馬蒂厄·穆爾斯, 托馬斯·帕斯
【申請(qǐng)人】太陽(yáng)能公司, 道達(dá)爾銷售服務(wù)公司