形成選擇性觸點(diǎn)的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)針對(duì)一種用于為光伏電池形成選擇性觸點(diǎn)的方法，該方法包括：a.在一個(gè)半導(dǎo)體襯底的表面上形成一個(gè)摻雜的觸點(diǎn)層；b.用激光束對(duì)所摻雜的觸點(diǎn)層的一個(gè)部分進(jìn)行退火，所述部分具有與一個(gè)對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少一個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的一個(gè)2D圖案；其特征在于該激光束是脈沖式的并且是按該2D圖案來確定形狀的。另外，本發(fā)明專利技術(shù)還針對(duì)一種包括由該方法形成的選擇性觸點(diǎn)的光伏電池。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及ー種使用激光退火為光伏電池。另外，本專利技術(shù)還涉及ー種包括根據(jù)該方法形成的選擇性觸點(diǎn)的光伏電池。
技術(shù)介紹
在常規(guī)的光伏電池制造過程中，發(fā)射極觸點(diǎn)的形成包含三個(gè)主要步驟，即發(fā)射極層的形成，該發(fā)射極層是摻雜度較高的層并且位于體硅襯底的前方，該體硅襯底的摻雜物類型與該體硅襯底的摻雜物類型不同；在發(fā)射極層上形成抗反射涂層(ARC)；以及校準(zhǔn)金屬化。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，尋求更高電池性能的光伏電池制造商專利技術(shù)了所謂 的選擇性發(fā)射極技木。選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)包含ー種給定類型的發(fā)射極層，該發(fā)射極層在特定位置顯示出不同的摻雜水平以及結(jié)深度。在此類發(fā)射極觸點(diǎn)中，只有重?fù)诫s位置會(huì)被金屬覆蓋，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部電路進(jìn)行光生電荷提取所必需的觸點(diǎn)。其結(jié)果是，與常規(guī)的具有完全覆蓋光伏電池前側(cè)的高摻雜度發(fā)射極層的發(fā)射極觸點(diǎn)相比，光伏電池的效率提高了O.5% 到 1%。一種常見的使發(fā)射極層在特定位置顯示不同的摻雜水平和結(jié)深度的技術(shù)是激光退火，因?yàn)榇思夹g(shù)在常規(guī)的加熱過程中在保持很低的總體熱預(yù)算的同時(shí)可進(jìn)行很快并且區(qū)域性強(qiáng)的熱處理，該熱處理可以使在加熱部分的結(jié)深度可控，因而具有重要的優(yōu)勢。因此具體地，激光退火能夠很好地被適配為在100微米或甚至更小的范圍內(nèi)處理很細(xì)的太陽能電池。比如，WO 2009/128679中描述了ー種選擇性發(fā)射極層的激光退火，其中多個(gè)準(zhǔn)分子激光束穿過包括多個(gè)小孔的一個(gè)掩模，然后多組激光束同時(shí)通過這些小孔照射該發(fā)射極層與多個(gè)指狀電極對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分，并且其中激光束在這些指狀電極的延伸方向上移動(dòng)。明顯地，以上技術(shù)的第一個(gè)缺點(diǎn)是以下事實(shí)多個(gè)激光束需要同時(shí)照射該發(fā)射極層與這些指狀電極對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分，而技術(shù)復(fù)雜并且不是成本有效的。第二個(gè)缺點(diǎn)是，此類系統(tǒng)的吞吐量很低，因?yàn)榧す馐掷m(xù)不斷地沿著這些指狀電極的全延伸方向進(jìn)行掃描。第三個(gè)缺點(diǎn)是，就有待照射的發(fā)射極層的部分的形狀和大小而言，靈活性有限。由于常規(guī)的激光束的直徑較小或者與常規(guī)的指狀電極列的寬度具有相同的階數(shù)，所以在不(i)増加穿過掩模小孔的ー組激光束的激光束的數(shù)量，這將增加復(fù)雜性和激光學(xué)系統(tǒng)成本，或不(ii)沿著指狀電極的延伸方向多次重復(fù)退火過程，這將導(dǎo)致重疊效應(yīng)、更低的呑吐量和更高的光伏制造成本的情況下，寬度不能明顯地增加。考慮到上述缺點(diǎn)，很明顯地需要一種能夠克服這些缺點(diǎn)的方法。因此，作為本專利技術(shù)的第一個(gè)目的，提供了ー種，該方法不需要多個(gè)激光束同時(shí)照射摻雜的觸點(diǎn)層的多個(gè)部分并且該方法會(huì)降低復(fù)雜性和激光設(shè)備成本。作為本專利技術(shù)的第二個(gè)目的，提供了ー種，與常規(guī)的方法相比，該方法可以提供呑吐量并且降低光伏電池制造成本。作為本專利技術(shù)的第三個(gè)目的，提供了ー種，該方法會(huì)降低或者甚至使重疊效應(yīng)最小化。作為本專利技術(shù)的第四個(gè)目的，提供了ー種，該方法可以對(duì)整個(gè)觸點(diǎn)區(qū)域中的結(jié)深度有一個(gè)更好的區(qū)域控制范圍，這會(huì)提高光伏電池效率。作為本專利技術(shù)的第五個(gè)目的，提供了ー種，其中與常規(guī)方法相比，退火的摻雜的觸點(diǎn)層會(huì)顯示更少的瑕疵，這也提高了光伏電池效率。進(jìn)ー步地，本專利技術(shù)的ー個(gè)目的是提供ー種，其中與常規(guī)方法相比，總處理步驟數(shù)量減少。作為附加目的，本專利技術(shù)提供了ー種制造成本降低并且效率更高的光伏電池。本專利技術(shù)通過使用脈沖激光束對(duì)觸點(diǎn)層的ー個(gè)部分退火實(shí)現(xiàn)了上述目的，該部分按照與對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的ー個(gè)2D圖案確定形狀。專利技術(shù)概述本專利技術(shù)針對(duì)ー種為光伏電池，該方法包括a.在一個(gè)半導(dǎo)體襯底的表面上形成一個(gè)摻雜的觸點(diǎn)層；b.使用ー個(gè)激光束為該摻雜的觸點(diǎn)層的ー個(gè)部分退火,該部分具有與一個(gè)對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的ー個(gè)2D圖案；其特征在于該激光束是脈沖式的并且是按該2D圖案確定形狀的。另外，本專利技術(shù)還針對(duì)ー種包括根據(jù)該方法形成的選擇性觸點(diǎn)的光伏電池。專利技術(shù)詳述根據(jù)本專利技術(shù)的第一實(shí)施方案，提供了一種為光伏電池，該方法包括a.在一個(gè)半導(dǎo)體襯底的表面上形成一個(gè)摻雜的觸點(diǎn)層；b.使用ー個(gè)激光束為該摻雜的觸點(diǎn)層的ー個(gè)部分退火,該部分具有與一個(gè)對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的ー個(gè)2D圖案；其特征在于該激光束是脈沖式的并且是按該2D圖案確定形狀的。通過使用脈沖式并且根據(jù)該2D圖案確定形狀的激光束，其中該2D圖案與對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分相對(duì)應(yīng)，不再需要使用多個(gè)激光束來實(shí)現(xiàn)同時(shí)照射摻雜的觸點(diǎn)層的多個(gè)部分。明顯地，這會(huì)降低復(fù)雜性和激光設(shè)備成本。本專利技術(shù)的另外ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于該摻雜的觸點(diǎn)層的ー個(gè)顯著部分可以用ー個(gè)脈沖退火，所以與常規(guī)方法相比，呑吐量可以增加到エ業(yè)生產(chǎn)水平，并且因此光伏電池制造成本可以降低。進(jìn)ー步地，通過以下兩個(gè)事實(shí)的組合該摻雜的觸點(diǎn)層的ー個(gè)顯著部分可以用ー個(gè)脈沖退火和該2D圖案在形狀上不受約束，可以降低重疊效應(yīng)或甚至被最小化。在本專利技術(shù)的背景下，摻雜的觸點(diǎn)層被理解成任何種類的摻雜層，位于光伏電池大塊襯底的前方或背側(cè)，其摻雜物類型與該大塊襯底(例如，如發(fā)射極觸點(diǎn))的摻雜物類型不同，或者其摻雜物濃度遠(yuǎn)高于該大塊襯底(例如，如背表面場(BSF))的摻雜物濃度。在這兩種情況中，摻雜的觸點(diǎn)層(或行為像)與該大塊襯底形成ー個(gè)結(jié)，并且在該大塊襯底和接觸電極之間充當(dāng)導(dǎo)電層。在本專利技術(shù)的背景下，選擇性觸點(diǎn)可以被理解成光伏應(yīng)用中任何種類的觸點(diǎn)，其摻雜的觸點(diǎn)層根據(jù)2D圖案在特定位置處表現(xiàn)出不同的摻雜水平和結(jié)深度，比如前觸點(diǎn)電池的選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)、鈍化發(fā)射極背面點(diǎn)接觸太陽電池(PERL)的背表面場、背觸點(diǎn)電池(RCC)、后觸點(diǎn)電池(BCC)、交指式背觸點(diǎn)電池(IBC)或鈍化發(fā)射極背觸點(diǎn)電池(PERC)的選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)。2-D圖案可以具有與任何類型的光伏電池中的對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分布局相對(duì)應(yīng)的任何形狀，從而使得在退火后，摻雜的觸點(diǎn)層在特定位置表現(xiàn)出不同的摻雜水平和結(jié)深度。具體地，該2-D圖案可以包括多個(gè)并行觸點(diǎn)，如選擇性發(fā)射極觸點(diǎn)網(wǎng)格的指狀電扱。在根據(jù)本專利技術(shù)的進(jìn)ー步實(shí)施方案中，提供了 ー種方法，其中選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格可以包括多個(gè)并行觸點(diǎn)，并且其中可以用每個(gè)脈沖對(duì)ー個(gè)具有2D圖案的部分進(jìn)行照射，該2D圖 案對(duì)應(yīng)該多個(gè)并行觸點(diǎn)的至少ー個(gè)部分。根據(jù)2D圖案確定激光束的形狀可以通過任何波束成形系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，例如像具有與該2D圖案相對(duì)應(yīng)的孔徑的掩模。此類掩模可以是在其中制造孔徑的固體板。實(shí)質(zhì)上，此孔徑是激光束穿過的ー個(gè)小孔或是縫隙，并且該孔徑可以限定光束光點(diǎn)的形狀和/或大小。可替代地，波束成形系統(tǒng)可以包括反射鏡或透鏡組件，該組件包括ー個(gè)具有由較低透射率區(qū)域圍繞的對(duì)應(yīng)該2D圖案的更高透射率的區(qū)域的部分傳輸涂層。在另ー個(gè)實(shí)施方案中，如US2009231718中所公開的，波束成形系統(tǒng)可以包括ー個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)被配置用來在單ー激光脈沖中對(duì)單個(gè)狹長區(qū)域進(jìn)行退火，由此對(duì)對(duì)應(yīng)的包括多個(gè)狹長觸點(diǎn)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分退火。可替代地，波束成形系統(tǒng)可以包括一個(gè)衍射光學(xué)元件，該衍射光學(xué)元件用來在多個(gè)并行列中使波束成形，由此在單一激光脈沖中對(duì)對(duì)應(yīng)的包括多個(gè)并行觸點(diǎn)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格至少ー個(gè)部分退火。激光器可以是其波長、能量和脈沖寬度被適配為該處理的任意激光器，比如固態(tài)激光器、或準(zhǔn)分子激光器。優(yōu)選地，激光器可以是準(zhǔn)分子層，更優(yōu)選地是氯化氙準(zhǔn)分子激光器。由于在那些波長下硅的高能量吸收率，激光的波長的范圍可以在190n本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.02.26 EP 10290100.61.ー種用于為光伏電池形成選擇性觸點(diǎn)的方法，該方法包括 a.在一個(gè)半導(dǎo)體襯底的表面上形成一個(gè)摻雜的觸點(diǎn)層； b.使用ー個(gè)激光束對(duì)所摻雜的觸點(diǎn)層的ー個(gè)部分進(jìn)行退火，所述部分具有與一個(gè)對(duì)應(yīng)的選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格的至少ー個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的ー個(gè)2D圖案； 其特征在于，該激光束是脈沖式的并且是按該2D圖案來確定形狀的。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中該選擇性觸點(diǎn)網(wǎng)格包括多個(gè)并行的觸點(diǎn)，并且其中用每個(gè)脈沖對(duì)具有ー個(gè)2D圖案的ー個(gè)部分進(jìn)行照射，該2D圖案對(duì)應(yīng)于該多個(gè)并行觸點(diǎn)中的至少ー個(gè)部分。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中用每個(gè)脈沖對(duì)至少Icm2的ー個(gè)部分進(jìn)行照射。4.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述的方法，其中該激光退火是以O(shè).I到10J/cm2之間的投射激光束能量密度來進(jìn)行的。5.根據(jù)權(quán)利要求I至4所述的方法，其中該脈沖激光束具有的脈沖寬度在100到200納秒之間。6.根據(jù)權(quán)利要求I至5所述的方法，其中退火是由ー個(gè)準(zhǔn)分子激光器來進(jìn)行的。7.根據(jù)權(quán)利要求I至6所述的方法，包括在所摻雜...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蒂埃里·埃默羅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：艾思科集團(tuán)有限公司，
類型：
國別省市：