專利名稱：太陽能電池及其制造方法、以及形成雜質區的方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池和制造太陽能電池的方法、以及形成太陽能電池的雜質區的方法。
背景技術：
近來，由于預見到現有能源(如石油和煤)是會被耗盡的，因此對于代替現有能源的另選能源越來越感興趣。在這些另選能源中，從太陽能產生電能的太陽能電池尤其受到關注。硅太陽能電池一般包括各自由半導體形成的基板和射極區、以及分別在基板和射極區上形成的多個電極。形成基板和射極區的半導體具有不同的導電類型，諸如P型和η型。 在基板和射極區之間的界面處形成ρ-η結。當光入射在太陽能電池上時，在半導體中產生多個電子-空穴對。通過光伏效應而使得電子-空穴對分離為電子和空穴。因而，分離出的電子移動到η型半導體(如，射極區)，并且分離出的空穴移動到P型半導體(如，基板)，電子和空穴分別由電連接到射極區的電極和電連接到基板的電極收集。使用電線將電極彼此連接以由此獲得電能。
發明內容
技術問題本發明的實施方式提供能夠提高效率的太陽能電池及其制造方法。對問題的解決方案根據本發明的一方面，一種用于形成太陽能電池的雜質區的方法可以包括以下步驟在第一導電類型的基板上形成包含雜質的雜質層；并且通過在所述雜質層上照射激光束而使得所述雜質擴散到所述基板中。形成雜質層的步驟可以通過使用絲網印刷方法來形成雜質層。形成雜質層的步驟可以通過使用濺射方法、噴墨方法、旋涂方法或噴射方法來形成雜質層。根據本發明的另一方面，一種太陽能電池的制造方法可以包括以下步驟在第一導電類型的基板上形成雜質層，所述雜質層具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型的雜質；通過加熱具有所述雜質層的所述基板，使用所述雜質層在所述基板中形成具有第一雜質濃度的第一射極部分；通過在所述雜質層的區域上照射激光束，使用所述雜質層在所述第一射極部分處形成具有第二雜質濃度的第二射極部分，所述第二雜質濃度大于所述第一雜質濃度；并且形成連接到所述第二射極部分的第一電極以及連接到所述基板的第二電極。所述第二射極部分的雜質摻雜深度可以不同于所述第一射極部分的雜質摻雜深度。所述第二射極部分可以是線型或點型。形成雜質層的步驟可以通過使用絲網印刷方法來形成所述雜質層。
形成雜質層的步驟可以通過使用濺射方法、噴墨方法、旋涂方法或噴射方法來形成所述雜質層。可以在所述基板的整個表面上形成所述雜質層。可以在所述基板的一部分上形成所述雜質層。該方法還可以包括以下步驟在形成所述第二射極部分之后去除所述雜質層。根據本發明的另一方面，一種太陽能電池的制造方法可以包括以下步驟在第一導電類型的基板上形成第一雜質層和第二雜質層，所述第一雜質層包含與所述第一導電類型相反的第二導電類型的雜質，并且所述第二雜質層包含所述第一導電類型的雜質；通過加熱所述基板，在所述基板的形成有所述第一雜質層的部分中形成第一雜質部分，在所述基板的形成有所述第二雜質層的部分中形成第二雜質部分；通過在所述第一雜質層的一部分上照射激光束，在所述第一雜質部分處形成第一高摻雜部分，該第一高摻雜部分具有比所述第一雜質部分的雜質濃度高的雜質濃度，通過在所述第二雜質層的一部分上照射激光束，在所述第二雜質部分處形成第二高摻雜部分，該第二高摻雜部分具有比所述第二雜質部分的雜質濃度高的雜質濃度；并形成連接到所述第一高摻雜部分的第一電極以及連接到所述第二高摻雜部分的第二電極。可以同時形成所述第一雜質部分和所述第二雜質部分。可以同時形成所述第一高摻雜部分和所述第二高摻雜部分。根據本發明的另一方面，一種太陽能電池的制造方法可以包括以下步驟在第一導電類型的基板中形成雜質部分，所述雜質部分具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型；在所述雜質部分的一部分上形成包含所述第二導電類型的雜質的雜質層；通過將所述第二導電類型的雜質注入到所述雜質部分的區域中，通過在所述雜質層上照射激光束， 形成高摻雜部分；并形成連接到所述高摻雜部分的第一電極以及連接到所述基板的第二電極。形成雜質層的步驟可以通過使用絲網印刷方法來形成所述雜質層。形成雜質層的步驟可以通過使用濺射方法、噴墨方法、旋涂方法或噴射方法來形成所述雜質層。根據本發明的另一方面，一種太陽能電池可以包括第一導電類型的基板；位于基板中并包含與所述第一導電類型相反的第二導電類型的雜質的第一射極部分；位于所述第一射極部分并包含所述第二導電類型的雜質的第二射極部分，所述第二射極部分的雜質濃度高于所述第一射極部分的雜質濃度；連接到所述第二射極部分的第一電極；和連接到所述基板的第二電極，其中，所述第二射極部分的厚度等于或小于所述第一射極部分的厚度。根據本發明的另一方面，一種太陽能電池可以包括第一導電類型的基板；位于所述基板中并包含所述第一導電類型的雜質的第一背面場部分；位于第一背面場層并包含所述第一導電類型的雜質的第二背面場部分，所述第二背面場部分的雜質濃度高于所述第一背面場部分的雜質濃度；位于所述基板中并包含與所述第一導電類型相反的第二導電類型的雜質的射極區；連接到所述射極區的第一電極；以及連接到所述第二背面場部分的第二電極。根據本發明的另一方面，一種太陽能電池可以包括第一導電類型的基板；位于所述基板中并包含所述第一導電類型的雜質的第一背面場部分；位于第一背面場部分并包含所述第一導電類型的雜質的第二背面場部分，所述第二背面場部分的雜質濃度高于所述第一背面場部分的雜質濃度；位于所述基板中并具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型的第一射極層；位于第一射極層并包含所述第二導電類型的雜質的第二射極部分，所述第二射極部分的雜質濃度高于所述第一射極部分的雜質濃度；連接到所述第二射極部分的第一電極；和連接到所述第二背面場部分的第二電極。
附圖被包括進來以提供對本發明的進一步的理解并被并入且構成本說明書的一部分，附圖示出了本發明的實施方式，并且與說明書一起用于解釋本發明的原理。在附圖中圖1是根據本發明的示例實施方式的太陽能電池的部分截面圖；圖2至圖8是順序地示出根據本發明的示例實施方式的太陽能電池的制造處理的截面圖；圖9是根據本發明的另一示例實施方式的太陽能電池的部分截面圖；以及圖10至圖16是順序地示出根據本發明的另一示例實施方式的太陽能電池的制造處理的截面圖。
具體實施例方式以下參考附圖將更充分地描述本發明，在附圖中示出了本發明的示例性實施方式。但是，本發明可以實現為許多不同形式，并且不應該理解為僅限于這里闡述的實施方式。在附圖中，為了清楚起見，夸大了層、膜、板、區域等的厚度。在全部說明中將使用相似標號來表示相似元件。應當理解的是，當將諸如層、膜、區域或基板的元件稱為“位于另一元件上”時，它可以直接位于所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。相反，如果元件被稱為“直接位于另一元件上”，則不存在中間元件。此外，應當理解的是，當將諸如層、 膜、區域或基板的元件稱為“完全”位于另一元件上時，它可以是在所述另一元件的全部表面上，而不可以是在所述另一元件的邊緣部分上。現在將詳細地描述本發明的實施方式，其示例示出在附圖中。首先，將參照圖1描述根據本發明的示例實施方式的太陽能電池。圖1是根據本發明的示例實施方式的太陽能電池的部分截面圖。參照圖1，根據本發明示例實施方式的太陽能電池10包括基板120 ；位于基板 120的光入射的表面(以下稱為“正面”)的射極區130 ；射極區130上的防反射層160 ；位于基板120的正面上并連接到射極區130的多個正面電極(第一電極)150 ；位于基板120 的與基板120的正面相反的光不入射的表面(背面)上并連接到基板120的背面電極(第二電極)180 ；和位于基板120與背面電極180之間的背面場(BSF)區170。基板120是由第一導電類型的硅形成的半導體基板，例如ρ型硅，但是這不是必須的。硅的示例包括諸如單晶硅和多晶硅的晶體硅以及非晶硅。如果基板120是ρ型，基板 120可以包含諸如硼(B)、鎵(( )、銦(In)的III族元素的雜質。另選地，基板120可以是η型。如果基板120是η型，基板120可以包含諸如磷(P)、砷(As)、銻(Sb)的IV族元素的雜質。可以對基板120的正面進行粗糙化，以形成對應于不平坦表面的粗糙表面，因此， 基板120的表面面積增加，并且基板120的正面的光反射減少。因此，光吸收率增加并且太陽能電池1的效率提高。射極區130是具有與基板120的第一導電類型相反的第二導電類型的雜質(如，η 型雜質)的雜質區。射極區130大致位于基板120的整個表面，即基板120的光入射的整個正面。因而，在該實施方式中，正面充當光接收表面。射極區130包括第一射極部分131和多個第二射極部分133。第一射極部分131 和第二射極部分133具有彼此不同的雜質濃度。在該實施方式中，第二射極部分133的雜質濃度(即，雜質摻雜濃度)大于第一射極部分131的雜質濃度。另外，各個第二射極部分 133的雜質摻雜深度小于第一射極部分131的雜質摻雜深度，由此各個第二射極部分133的厚度小于第一射極部分131的厚度。但是，另選地，各個第二射極部分133的雜質摻雜深度可以等于或大于第一射極部分131的雜質摻雜深度，并且由此各個第二射極部分133的厚度可以等于或大于第一射極部分131的厚度。各個第二射極部分133從基板120的表面起可以具有大約0. 2 μ m到大約2. 0 μ m的厚度。由于第二射極部分133的雜質濃度大于第一射極部分131的雜質濃度，所以第二射極部分133的薄層電阻小于第一射極部分131的薄層電阻。射極區130與基板120形成p_n結。通過由于p-n結產生的內置電勢差，由于光入射在半導體基板120上而產生的多個電子-空穴對分別分離為電子和空穴，并且分離出的電子朝向η型半導體移動，而分離出的空穴朝向P型半導體移動。因而，當基板120是ρ型并且射極區130是η型時，分離出的空穴朝向基板120移動，并且分離出的電子朝向射極區130移動。因為射極區130與基板120形成ρ_η結，所以與上面討論的實施方式相反，當基板 120是η型時，則射極區130是ρ型，并且分離出的電子朝向基板120移動，并且分離出的空穴朝向射極區130移動。返回到該實施方式，當射極區130是η型時，通過用諸如P、As、Sb等的V族元素的雜質摻雜基板120，可以形成射極區130，而當射極區130是ρ型時，通過用諸如B、Ga Jn 等的III族元素的雜質摻雜基板120，可以形成射極區130。參照圖1，位于射極區130上的防反射層160優選地由氮化硅(SiNx)等形成。防反射層160降低入射在基板120上的光的反射率并增加對特定波長帶的選擇性，由此增加太陽能電池10的效率。在該實施方式中，防反射層160具有單層結構，但防反射層160可以具有諸如雙層結構的多層結構。如果需要，可以省略防反射層160。多個正面電極150彼此平行地彼此間隔開預定的距離，并在射極區130的第二射極部分133上的某方向上延伸。正面電極150收集朝向射極區130移動的電荷，例如電子。此時，每個正面電極150的寬度等于或小于每個下方的第二射極部分133的寬度。如上所述，每個第二射極部分133接觸上方的正面電極150，并由此充當降低與正面電極150的接觸電阻的歐姆接觸部分。正面電極150優選地由至少一種導電金屬材料形成。導電金屬材料的示例可以是從包括鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、鋁(Al)、錫(Sn)、鋅(Zn) JB (In), It (Ti)、金(Au)以及它們的組合的組中選擇的至少一種。可以使用其他導電金屬材料。背面電極180位于基板120的與光接收表面相反的整個背面上，并且電連接到基板120。背面電極180收集朝向基板120移動的電極、例如空穴。背面電極180優選地由導電金屬材料形成。導電金屬材料的示例可以是從包括鎳 (Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、鋁(Al)、錫(Sn)、鋅(Zn)、銦(In)、鈦(Ti)、金(Au)以及它們的組合的組中選擇的至少一種。可以使用其他導電金屬材料。背面場區170位于背面電極180和基板120之間。背面場區170是重摻雜有與基板120相同導電類型的雜質的區域，因此在該實施方式中，背面場區170是ρ+型區域。通過基板120和背面場區170之間的雜質濃度差而形成勢壘，由此將電荷(例如電子)的移動分散到基板120的背面部分。因此，背面場區170防止或減少分離出的電子和空穴在基板120的背面的再結合和/或消失。將詳細地描述該結構的太陽能電池10的操作。當照射到太陽能電池10的光透過防反射層160和射極區130而入射在半導體的基板120上時，通過基于入射光的光能而在基板120中產生多個電子-空穴對。此時，由于防反射層160減少了入射在基板120上的光的反射損耗，所以入射在基板120上的光量增加。電子-空穴對由基板120和射極區130的p_n結分離，并且分離出的電子朝向η 型的射極區130移動，并且分離出的空穴朝向ρ型的基板120移動。朝向射極區130移動的電子由與第二射極部分133接觸的正面電極150收集，而朝向基板120移動的空穴由背面電極180收集。當利用電線連接正面電極150和背面電極180時，電流在其中流動，由此能使使用電流來產生電力。此時，由于正面電極150直接接觸重摻雜有例如η型雜質的第二射極部分133，所以第二射極部分133和正面電極150之間的接觸率提高，由此電荷(如，電子)的傳輸效率增加，從而提高太陽能電池10的效率。下面，參照圖2至圖8，描述根據本發明的示例實施方式的太陽能電池10的制造方法。圖2至圖8是順序地示出根據本發明的示例實施方式的太陽能電池的制造處理的截面圖；如上所述，第一導電類型是ρ型或η型，但在該實施方式中，假設基板120是包含 P型雜質的半導體基板。如圖2所示，將用于進行摻雜的膏體110(以下稱為“摻雜膏體”)涂敷在摻雜了 ρ 型雜質的半導體基板120的光接收表面的大致整個表面上，并接著對其進行干燥。在該實施方式中，摻雜膏體110包含P作為雜質(摻雜劑)，但可以包含諸如As和 Sn的V族元素的其他雜質。在另選實施方式中，當基板120是η型時，摻雜膏體110包含ρ 型雜質。在該情況下，摻雜膏體110包含諸如B等的III族元素的雜質。在實施方式中，通過絲網印刷來涂敷用于摻雜諸如摻雜膏體110的雜質層。但是， 另選地，可以通過使用諸如濺射方法、噴墨方法、旋涂方法或噴射方法等的各種方式，在基板120上形成雜質層。
在基板120上印刷摻雜膏體110之前，可以在基板120的表面上執行切割損傷消除處理或清潔處理等，以消除在切割基板120的硅的過程中在基板120的表面上出現的損傷部分，并由此改善基板120的表面狀態。另外，可以執行粗糙化處理以增加入射在基板 120上的光量。下面，如圖3所示，通過在具有摻雜膏體110的基板120上執行加熱處理，將摻雜膏體110中的η型雜質摻雜到基板120中，以在基板120的正面形成射極區130。S卩，通過在爐中加熱具有摻雜膏體110的基板120，將摻雜膏體110中包含的η型雜質驅入基板120，以在基板120形成射極區130。此時，通過調整摻雜膏體110的雜質濃度和印刷尺寸，控制射極區130的雜質濃度和尺寸。因此，通過使用上述的摻雜膏體110和熱擴散處理，將具有預定雜質摻雜厚度的射極區130形成到基板120中。在第一次執行將η型雜質擴散到基板120的加熱處理中，在基板120的表面上可能生長包含諸如P的雜質的氧化物質(例如PSG，磷硅酸鹽玻璃)。因而，在熱擴散處理后， 可以通過使用HF等的刻蝕來去除生長的氧化物質，以防止或減少由于氧化物質而導致的太陽能電池10的效率降低。接著，參照圖4，通過在摻雜膏體110的多個部分上照射激光束而第二次加熱摻雜膏體110。此時，激光束的照射位置對應于正面電極形成部分。由此，加熱了雜質層(即摻雜膏體110)的與照射激光束的部分對應的區域，并由此將被加熱區的η型雜質進一步驅入基板120。因而，射極區130的對應于激光束照射區的部分Lo變為具有比通過第一次加熱而處理形成的射極區130的部分Lx的雜質濃度大的雜質濃度的部分。部分Lx對應于未照射激光束的部分。因此，射極區130分為具有彼此不同的雜質濃度的第一射極部分131和多個第二射極部分133，以完成具有第一射極部分131 和多個第二射極部分133的射極區130。如上所述，對應于激光束照射區的部分Lo變為多個第二射極部分133。另外，由于在部分Lo上兩次執行雜質摻雜處理，所以多個第二射極部分133的雜質濃度高于與射極區130的部分Lx對應的第一射極部分131的雜質濃度。通過使用激光束，由于對摻雜膏體110部分地或選擇性地加熱從而能夠執行選擇性熱擴散處理，所以僅在希望的部分(即，正面電極形成部分)上實現雜質高摻雜。此時，第二射極部分133的形狀由激光束照射形狀來限定。因而，當激光束按照連續條帶形狀照射在摻雜膏體110的各個區域上時，在各個正面電極形成部分中形成的各個射極部分133具有連續的條帶形狀。在該情況下，在各個正面電極形成部分中形成的第二射極部分133的數量為單個。當激光束按照點狀不連續地照射在摻雜膏體110的各個區域上時，在各個正面電極形成部分中形成的各個射極部分133具有點狀。在該情況下，在各個正面電極形成部分中形成的第二射極部分133的數量是多個。參照圖4，第一射極部分131從基板120的表面起的雜質摻雜深度大于第二射極部分133從基板120的表面起的摻雜深度。但是，通過控制諸如激光束的照射強度或照射時間的處理條件，第一射極部分131的雜質摻雜深度等于或小于第二射極部分133的雜質摻雜深度。如上所述，當使用熱擴散處理和激光束照射來形成第一射極部分131和第二射極部分133時，第一射極部分131和第二射極部分133的諸如雜質摻雜深度和薄層電阻的特性基于諸如基板120的電阻、摻雜膏體110中包含的雜質濃度、照射強度、照射時間等的處理條件而改變。例如，通過調整摻雜膏體110的雜質濃度和應用于摻雜膏體110的溫度，可以將第一射極部分131和第二射極部分133的雜質濃度控制為最佳狀態。當第二射極部分133的雜質摻雜深度太淺時，與上方的第一電極的接觸電阻增加，使得沉淀物的效率(例如導電性的提高)減少。沉淀物主要由摻雜膏體110的雜質和基板120的硅而形成在基板120的表面。電荷的移動速度與雜質濃度成反比。因而，當第二射極部分133的雜質摻雜深度太淺時，電荷的移動速度減小。由此，延長了朝向第二射極部分133移動的電荷(如電子) 到達正面電極的時間，使得它們不通過基板120的表面移動到正面電極，并且電子和空穴的再結合和/或消失增加。因而，電荷的收集概率減小，從而降低了太陽能電池10的效率。 由此，射極部分133可以具有大約0. 2 μ m至2. 0 μ m的深度。同時，第二射極部分133的雜質摻雜深度和雜質濃度可以由薄層電阻等限定。第二射極部分133的薄層電阻可以由于處理條件而改變。第二射極部分133的薄層電阻小于第一射極部分131的薄層電阻。當薄層電阻太小時，P離子的表面濃度增加。因而，存在的問題在于，高摻雜部分成為再結合位置，由此FSRV(正面再結合速度)增加并且開路電壓(Voc)減少，由此降低太陽能電池10的轉換效率。同時，當薄層電阻太大時，與正面電極150的接觸電阻增加并且填充因素(FF)減小。由此，存在的問題在于，太陽能電池10的效率降低。考慮到這些問題時，在該實施方式中，各個第二射極部分133可以具有大約20 Ω /cm2至100 Ω /cm2的薄層電阻。因此，由于當通過使用激光束來形成多個第二射極部分133時很容易控制激光照射部分Lo的尺寸，所以對多個射極部分133的尺寸的控制也變得能夠容易地僅僅按需要來形成。此外，通過改變激光束的輸出而實現加熱部分的溫度控制，由此第二射極部分133的諸如雜質濃度和輪廓等的摻雜特性的可控性變好或得到改善。下面，參照圖5，去除摻雜膏體110。此時，可以通過刻蝕處理來去除摻雜膏體110， 這不影響具有射極區130的基板120。在射極區130中通過使用摻雜膏體110和激光束來形成高摻雜部分的方式適用于另一示例。例如，在使用POCl3或IH6氣體通過熱擴散方式在基板中/上形成射極區130 后，通過使用絲網印刷或各種方式，可以僅在射極區的希望部分上形成摻雜膏體或雜質層， 并且可以將激光束照射在摻雜膏體或雜質層上。由此，可以在基板120的希望部分形成高摻雜射極部分(即，第二射極部分133)。接著，參照圖6，將防反射層160形成在射極區130上。防反射層160減小入射光的反射率。防反射層160可以優選地由氮化硅(SiNx)等形成。防反射層160可以通過等離子體增強化學氣相淀積(PECVD)方法、化學氣相淀積(CVD)方法或濺射方法形成。接著，參照圖7，通過使用絲網印刷，在防反射層160上印刷正面電極膏體并將其干燥，以形成正面電極圖案151。此時，在與射極區130的第二射極部分133對應的位置上形成正面電極膏體。正面電極膏體優選地包括Ag和玻璃粉，但是這不是必需的，并且玻璃粉包括1 等。
接著，參照圖8，在基板120的背面上印刷并干燥背面電極膏體，以形成背面電極圖案181。此時，可以改變正面電極圖案和背面電極圖案的印刷順序。接著，在具有正面電極圖案和背面電極圖案的基板120上執行加熱處理，以形成與射極區130的第二射極部分133接觸的多個正面電極150、與基板120接觸的背面電極 180、以及背面場(BSF)區170。因此，完成如圖1所示的太陽能電池10。S卩，通過加熱處理，正面電極圖案151穿過防反射層160而接觸射極區130的第二射極部分133，并且背面電極圖案181接觸基板120。另外，通過加熱處理，由于將包括在背面電極膏體中的Al摻雜到基板120中，所以形成背面場區170。背面場區170的雜質濃度(ρ+)重于基板120的雜質濃度。如上所述， 由于背面場區170和基板120之間的雜質濃度差，背面場區170防止或減少電子和空穴的再結合，并幫助空穴朝向背面電極180的移動。由于多個正面電極150僅接觸具有比第一射極部分131更高的雜質濃度和更小的薄層電阻的多個射極部分133，所以正面電極150和第二射極部分133之間的接觸特性得到改善。另外，由于多個射極部分133形成在基板120的表面上的第一射極部分131的多個部分上，所以由于高摻雜雜質的壽命縮短導致的電荷損耗以及接觸電阻二者減少，從而提高太陽能電池10的效率。S卩，當在沒有第一電極150的位置進一步形成第二射極部分133時，在基板120的表面高度摻雜的雜質過量地存在于基板120的硅中，由此形成沉淀物。因此，由于沉淀物， 縮短了電荷(載流子)的壽命，從而減少了太陽能電池的效率。為了解決該問題，第二射極部分133(即與第一電極150接觸的部分)的雜質濃度高于第一電極部分131 (即，射極區130的其余部分)，由此延長電荷的壽命。在通過部分地并且高度地對射極區130的選擇性部分進行摻雜而獲得的選擇性射極結構的太陽能電池10中，第一電極150和射極區130之間的接觸電阻減少，并且載流子的消失(尤其是少數載流子的消失)減少。另外，由于正面電極150包含Ag，所以正面電極150具有良好的導電性，并且由于背面電極180包括與硅的親和性良好的Al，所以背面電極180與基板120接觸良好并且具有良好的導電性。接著，參照圖9，將描述根據本發明另一示例實施方式的太陽能電池。圖9是根據本發明另一示例實施方式的太陽能電池的部分截面圖。與圖1相比，執行相同操作的元件用相同的標號來表示，并且省略其詳細的描述。參照圖9，根據該實施方式的太陽能電池IOa的結構與在圖1中示出的結構幾乎相同。S卩，在圖9中示出的太陽能電池IOa包括位于基板120的正面上的防反射層160 ； 在基板120的背面的多個第一雜質部分130a ；位于基板120的背面并與第一雜質部分130a 間隔開的多個第二雜質部分170a;與所述多個第一雜質部分130a接觸的多個第一電極 185 ；和與所述多個第二雜質部分170a接觸的多個第二電極187。多個第一雜質部分130a 充當射極區并且多個第二雜質部分170a充當背面場區。不同于圖1的太陽能電池10，射極區130a部分地或選擇性地位于基板120的背面，而不是位于基板120的大致整個正面上。由此，射極區130a的數量是多個，并在基板120 的背面在預定方向上平行地延伸。如上所述，多個射極區130a是摻雜有與基板120的導電類型相反的導電類型的雜質的雜質區。因而，多個射極區130a與基板120形成p-n結。如參照圖1描述的，各個射極區130a包括彼此具有不同的雜質濃度、摻雜厚度和薄層電阻的第一射極部分131a和第二射極部分133a。類似于圖1的太陽能電池10，各個第二射極部分133a的雜質濃度大于第一射極部分131a的雜質濃度，并且第二射極部分133a 的雜質摻雜厚度和薄層電阻小于第一射極部分131a的雜質摻雜厚度和薄層電阻。另外，不同于圖1的太陽能電池10，背面場區170a部分地或選擇性地位于基板 120的背面，而不是位于基板120的大致整個背面上，并由此，背面場區170a的數量是多個。 此外，背面場區170a彼此間隔開，并在基板120的背面與射極130a平行地延伸。因此，第一雜質區130a和第二雜質區170a交替地位于基板120的背面上。如上所述，多個背面場區170a是摻雜有與基板120的導電類型相同的導電類型的雜質的雜質區。此時，不同于圖1的太陽能電池10，但類似于各個射極區130a，各個背面場區170a包括彼此具有不同的雜質濃度、摻雜厚度和薄層電阻的第一背面場部分171和第二背面場部分173。第二背面場部分173的雜質濃度大于第一背面場部分171的雜質濃度，并且第二背面場部分173的雜質摻雜厚度和薄層電阻小于第一背面場部分171的雜質摻雜厚度和薄層電阻。與太陽能電池10類似，太陽能電池IOa的各個第二射極部分133a和各個第二背面場部分173分別具有連續線形、或點形。另外，各個第二射極部分133a和各個背面場部分173中的至少一個從基板120的表面起可以具有大約0. 2 μ m到大約2. 0 μ m的厚度。因此，由于多個射極區130a和多個背面場區170a全部位于基板120的背面，所以連接到多個射極區130a的多個第一電極185和連接到多個背面場區170a的多個第二電極 187也位于基板120的背面上。即，多個第一電極185分別位于多個射極區130a上，接觸多個射極區130a。多個第二電極187分別位于多個背面場區170a上，接觸多個背面場區170a。此時，各個第一電極185連接到各個射極區130a的對應于各個第一電極185的第二射極部分133a，并且各個第二電極187連接到各個背面場區170a的對應于各個第二電極 187的第二背面場部分173。因此，多個第二射極部分133a和多個第二背面場部分173分別充當減少與上方的正面電極185和上方的第二電極187的接觸電阻的歐姆接觸部分。在本發明的實施方式中，因為可能阻礙光入射在基板120上的第一電極185位于基板120的背面，所以入射在基板120上的光量增加，從而提高太陽能電池IOa的效率。另外，如參照圖1描述的，由于第一電極185和第二電極187分別直接接觸第二射極部分133a和第二背面場部分173，所以第二射極部分133a和第二背面場部分173與第一電極185和第二電極187之間的接觸增大，從而提高電荷向第一電極185和第二電極187 的傳輸效率。在另選示例中，太陽能電池IOa還包括位于基板120的正面和背面中的至少一個上的鈍化層。此時，鈍化層將位于基板120的表面周圍的諸如懸掛鍵的缺陷轉換為穩定鍵，由此防止或減少移動到基板120的表面的電荷的再結合和/或消失，由此進一步提高太陽能電池IOa的效率。下面，參照圖10至圖16以及圖2至圖8，描述根據本發明另一示例實施方式的太陽能電池IOa的制造方法。圖10至圖16是順序地示出根據本發明的另一示例實施方式的用于制造太陽能電池的處理的截面圖。首先，參照圖10，類似于圖6，在基板120上形成防反射層160。接著，在基板120的光不入射的背面上，按照預定距離形成第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212 (圖11)。可以改變第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212的形成順序。第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212分別具有彼此不同的導電類型的雜質。在該實施方式中，第一摻雜膏體211包含與基板120的導電類型相反的導電類型的雜質，并且第二摻雜膏體212包含與基板120的導電類型相同的導電類型的雜質。在圖11中，第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212部分地或選擇性地跨基板120 平行地形成并且彼此間隔開，但是可以部分地或選擇性地跨基板120彼此接觸地形成。在本實施方式中，通過使用具有預定圖案的絲網掩模的絲網印刷，印刷第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212。如上所述，在另選示例中，通過使用諸如濺射方法、噴墨方法、旋涂方法或噴射方法的各種方法，可以將諸如第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212的雜質層形成在基板120的背面上。類似于前面描述的實施方式，在形成第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212之前， 可以在基板120上執行切割損傷消除處理、清潔處理或粗糙化處理等，以提高太陽能電池 IOa的效率。接著，類似于圖3，通過對具有第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212的基板120 執行加熱處理，將第一摻雜膏體211中包含的第二導電類型的雜質摻雜到基板120的下部區域中，并且將第二摻雜膏體212中包含的第一導電類型的雜質摻雜到基板120的下部區域中，由此形成多個射極區130a和多個背面場區170a。此時，同時形成多個射極區130a和多個背面場區170a(圖12)。多個射極區130a的形成位置對應于第一摻雜膏體211的位置，并且背面場區170a的形成位置對應于第二摻雜膏體212的位置。這時，通過調整第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212的雜質濃度和印刷尺寸，分別控制多個射極區130a和多個背面場區170a的雜質濃度和尺寸。在該情況下，可以去除在第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212的加熱處理中生長的氧化物。接著，類似于圖4，通過在第一摻雜膏體211的多個部分和第二摻雜膏體212的多個部分上照射激光束，第二次加熱第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212的多個部分。由此，將各個射極區130a的一部分形成為雜質濃度增加的高摻雜部分，并且將各個背面場區 170a的一部分形成為雜質濃度增加的高摻雜部分。因此，多個射極區130a包括具有不同雜質濃度的多個第一射極部分131a和多個第二射極部分133a，以完成多個射極區130a，并且多個背面場區170a包括具有不同雜質濃度的多個第一背面場部分171和多個第二背面場部分173，以完成多個背面場區170a(圖 13)。各個第二射極部分133a可以具有大約20 Ω/cm2至100 Ω/cm2的薄層電阻。此時，多個第一射極部分131a和多個第一背面場部分171的位置對應于沒有照射激光束的部分Lx，而多個第二射極部分133a和多個第二背面場部分173的位置對應于照射了激光束的部分Lo。另外，部分Lo對應于第一電極形成位置和第二電極形成位置。當激光束同時照射在第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212的多個部分上時，也同時形成多個第二射極部分133a和多個第二背面場部分173。此時，各個第二射極部分 133a和各個第二背面場部分173的形狀由激光束的照射形狀限定。在上述實施方式中，通過控制摻雜膏體的圖案形成和激光束照射，分別形成具有不同雜質濃度的第一射極部分131a和第二射極部分133a以及多個第一背面場部分171和第二背面場部分173。但是，通過根據該實施方式使用對摻雜膏體的圖案形成和激光束照射的控制，可以形成具有與位置無關的大致規則的雜質濃度并且不具有第二射極部分133a的射極區， 并且可以形成具有與位置無關的大致規則的雜質濃度并且不具有第二背面場部分173的背面場區。在該情況下，在基板上構圖并形成摻雜膏體，并且由激光束加熱摻雜膏體的圖案的至少一部分，以在基板120的背面上形成射極區和背面場區。摻雜膏體的形狀由希望的射極區和/或背面場區的形狀限定。由此，各個射極區具有與位置無關的大致規則的雜質濃度，并且各個背面場區具有與位置無關的大致規則的雜質濃度。另外，在基板的正面形成射極區并且在基板的背面部分地或選擇性地形成背面場區的情況下，摻雜膏體的圖案形成和激光束照射可以適用于背面場區的形成。例如，在基板的對應于背面場區形成部分的部分上構圖并形成摻雜膏體，并且接著將激光束照射在摻雜膏體上，以在基板的背面上選擇性地形成背面場區。類似于上面的描述，當通過使用摻雜膏體211和212以及激光束在射極區130a和背面場區170a形成高摻雜部分時，在使用P0C13或B2H6氣體通過熱擴散方式在基板中/ 上形成了射極區130a和背面場區170a之后，通過使用絲網印刷或各種方法，可以僅在射極區和背面場區的希望部分上形成摻雜膏體或雜質層，并且可以在摻雜膏體或雜質層上照射激光束。由此，可以在基板120的希望部分形成高摻雜的背面場部分(即，第二背面場部分 173)和高摻雜的射極部分(即，第二射極部分133a)。第二射極部分133a和第二背面場部分173的形成方式和效果與參照圖4描述的第二射極部分133相同，由此省略其詳細的描述。如參照圖8所述，對激光束的照射區或處理條件的控制是很容易的。因而，當形成第二射極部分133a和第二背面場部分173時，僅在希望的區域上形成第二射極部分133a 和第二背面場部分173，并且對第二射極部分133a和第二背面場部分173的諸如雜質濃度和輪廓等的摻雜特性的可控性變得良好或得到改善。接著，參照圖14，去除在基板120上的第一摻雜膏體211和第二摻雜膏體212。接著，如同圖7和圖8，在第二射極部分133a上形成第一電極圖案圖15)， 并在第二背面場部分173上形成第二電極圖案187a(圖16)。第一電極圖案18 可以不包括1 ，并且第一電極圖案18 和第二電極圖案187a可以包括Ag。第一電極圖案18 和第二電極圖案187a分別僅形成在第二射極部分133a和第二背面場部分173上。第一電極圖案18 和第二電極圖案187a的形成順序可以變化。接著，在基板120上執行加熱處理，以形成與多個第二射極部分133a接觸的多個第一電極185、以及與多個第二背面場部分173接觸的多個第一電極187。因此，完成如圖 9所示的太陽能電池10a。由于與第一射極部分131a相比高度摻雜了雜質的第二射極部分133a電連接到第一電極185、并且與第一背面場部分171相比高度摻雜了雜質的第二背面場部分173電連接到第二電極187，所以第一電極185和第二電極187的接觸特性得到改善，從而實現歐姆接觸。另外，由于只有射極區130a和背面場區170a的某些部分被高度摻雜以形成高摻雜部分133a和173，所以載流子(電荷)的壽命增加。因此，太陽能電池IOa的效率提高。盡管結合目前被認為是實用的示例實施方式描述了本發明，但應當理解的是，本發明不限于公開的實施方式，而是相反，旨在覆蓋在所附權利要求的精神和范圍內包括的各種修改和等效結構。
權利要求
1.一種形成太陽能電池的雜質區的方法，該方法包括以下步驟在第一導電類型的基板上形成包含雜質的雜質層；以及通過在所述雜質層上照射激光束，使得所述雜質擴散到所述基板中。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，形成雜質層的步驟通過使用絲網印刷方法來形成所述雜質層。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，形成雜質層的步驟通過使用濺射方法、噴墨方法、旋涂方法或噴射方法來形成所述雜質層。
4.一種制造太陽能電池的方法，該方法包括以下步驟在第一導電類型的基板上形成雜質層，所述雜質層具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型的雜質；通過加熱具有所述雜質層的所述基板，使用所述雜質層在所述基板中形成具有第一雜質濃度的第一射極部分；通過在所述雜質層的區域上照射激光束，使用所述雜質層在所述第一射極部分形成具有第二雜質濃度的第二射極部分，所述第二雜質濃度大于所述第一雜質濃度；以及形成連接到所述第二射極部分的第一電極以及連接到所述基板的第二電極。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述第二射極部分的雜質摻雜深度不同于所述第一射極部分的雜質摻雜深度。
6.根據權利要求4所述的方法，其中，所述第二射極部分為線型。
7.根據權利要求4所述的方法，其中，所述第二射極部分為點型。
8.根據權利要求4所述的方法，其中，形成雜質層的步驟通過使用絲網印刷方法來形成所述雜質層。
9.根據權利要求4所述的方法，其中，形成雜質層的步驟通過使用濺射方法、噴墨方法、旋涂方法或噴射方法來形成所述雜質層。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述基板的整個表面上形成所述雜質層。
11.根據權利要求4所述的方法，其中，在所述基板的一部分上形成所述雜質層。
12.根據權利要求4所述的方法，該方法還包括以下步驟在形成所述第二射極部分之后，去除所述雜質層。
13.一種制造太陽能電池的方法，該方法包括以下步驟在第一導電類型的基板上形成第一雜質層和第二雜質層，所述第一雜質層包含與所述第一導電類型相反的第二導電類型的雜質，并且所述第二雜質層包含所述第一導電類型的雜質；通過加熱所述基板，在所述基板的形成有所述第一雜質層的部分中形成第一雜質部分，在所述基板的形成有所述第二雜質層的部分中形成第二雜質部分；通過在所述第一雜質層的一部分上照射激光束，在所述第一雜質部分形成第一高摻雜部分，該第一高摻雜部分的雜質濃度高于所述第一雜質部分的雜質濃度，并且，通過在所述第二雜質層的一部分上照射激光束，在所述第二雜質部分形成第二高摻雜部分，該第二高摻雜部分的雜質濃度高于所述第二雜質部分的雜質濃度；以及形成連接到所述第一高摻雜部分的第一電極以及連接到所述第二高摻雜部分的第二電極。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，同時形成所述第一雜質部分和所述第二雜質部分。
15.根據權利要求13所述的方法，其中，同時形成所述第一高摻雜部分和所述第二高摻雜部分。
16.一種制造太陽能電池的方法，該方法包括以下步驟在第一導電類型的基板中形成雜質部分，所述雜質部分具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型；在所述雜質部分的一部分上形成包含所述第二導電類型的雜質的雜質層； 通過將所述第二導電類型的雜質注入到所述雜質部分的區域中，通過在所述雜質層上照射激光束，形成高摻雜部分；以及形成連接到所述高摻雜部分的第一電極以及連接到所述基板的第二電極。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，形成雜質層的步驟通過使用絲網印刷方法來形成所述雜質層。
18.根據權利要求16所述的方法，其中，形成雜質層的步驟通過使用濺射方法、噴墨方法、旋涂方法或噴射方法來形成所述雜質層。
19.一種太陽能電池，該太陽能電池包括 第一導電類型的基板；位于所述基板中并包含與所述第一導電類型相反的第二導電類型的雜質的第一射極部分；位于所述第一射極部分并包含所述第二導電類型的雜質的第二射極部分，所述第二射極部分的雜質濃度高于所述第一射極部分的雜質濃度； 連接到所述第二射極部分的第一電極；以及連接到所述基板的第二電極，其中，所述第二射極部分的厚度等于或小于所述第一射極部分的厚度。
20.一種太陽能電池，該太陽能電池包括 第一導電類型的基板；位于所述基板中并包含所述第一導電類型的雜質的第一背面場部分； 位于第一背面場層并包含所述第一導電類型的雜質的第二背面場部分，所述第二背面場部分的雜質濃度高于所述第一背面場部分的雜質濃度；位于所述基板中并包含與所述第一導電類型相反的第二導電類型的雜質的射極區； 連接到所述射極區的第一電極；以及連接到所述第二背面場部分的第二電極。
21.一種太陽能電池，該太陽能電池包括 第一導電類型的基板；位于所述基板中并包含所述第一導電類型的雜質的第一背面場部分； 位于所述第一背面場部分并包含所述第一導電類型的雜質的第二背面場部分，所述第二背面場部分的雜質濃度高于所述第一背面場部分的雜質濃度；位于所述基板中并具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型的第一射極層； 位于所述第一射極層并包含所述第二導電類型的雜質的第二射極部分，所述第二射極部分的雜質濃度高于所述第一射極部分的雜質濃度； 連接到所述第二射極部分的第一電極；以及連接到所述第二背面場部分的第二電極。
全文摘要
公開了一種太陽能電池的制造方法。該制造方法包括以下步驟在第一導電類型的基板上形成雜質層，所述雜質層具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型的雜質；通過加熱具有所述雜質層的所述基板，使用所述雜質層在所述基板中形成具有第一雜質濃度的第一射極部分；通過在所述雜質層的區域上照射激光束，使用所述雜質層在所述第一射極部分形成具有第二雜質濃度的第二射極部分，所述第二雜質濃度大于所述第一雜質濃度；并且形成連接到所述第二射極部分的第一電極以及連接到所述基板的第二電極。
文檔編號H01L31/0256GK102292818SQ201080005000
公開日2011年12月21日 申請日期2010年3月11日 優先權日2009年3月11日
發明者崔榮嫮, 張在元, 金亨錫 申請人:Lg電子株式會社