CN103928567A - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池及其制造方法。方法的一种实施方式包括以下步骤:在包含第一导电类型的杂质的半导体基板的背面形成包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质的射极区域;在所述射极区域上形成包含所述第一导电类型的杂质的钝化层膏;在所述钝化层膏的第一局部区域上选择性地执行热处理以在所述射极区域的局部区域形成包含所述第一导电类型的杂质的背面场区域;在位于所述射极区域上的所述钝化层膏的第二局部区域和位于所述背面场区域的所述钝化层膏的第三局部区域中形成多个开口以形成钝化层;形成连接到所述射极区域的第一电极;以及形成连接到所述背面场区域的第二电极。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池及其制造方法。
背景技术
最近,由于预期诸如石油和煤这样的现有能源将被耗尽,对于替代现有能源的备选能源的兴趣不断增长。在备选能源中,用于从太阳能产生电能的太阳能电池尤其被关注。
太阳能电池一般包括:半导体部,分别具有例如p型和n型的不同导电类型且因而形成p-n结;以及电极,分别连接到不同导电类型的半导体部。
当光入射在太阳能电池上时,在半导体部中产生多个电子-空穴对。电子-空穴对分离成电子和空穴。在半导体部的p-n结的影响下,电子移向n型半导体部,且空穴移向p型半导体部。然后,电子和空穴通过分别连接到n型半导体部和p型半导体部的不同电极收集。电极使用电线彼此连接以由此获得电功率。
发明内容
在一个方面中,存在一种用于制造太阳能电池的方法,包括以下步骤:在包含第一导电类型的杂质的半导体基板的背面形成包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质的射极区域;在所述射极区域上形成包含所述第一导电类型的杂质的钝化层膏;在所述钝化层膏的第一局部区域上选择性地执行热处理以在所述射极区域的局部区域形成包含所述第一导电类型的杂质的背面场区域;在位于所述射极区域上的所述钝化层膏的第二局部区域和位于所述背面场区域的所述钝化层膏的第三局部区域中形成多个开口以形成钝化层;形成连接到所述射极区域的第一电极;以及形成连接到所述背面场区域的第二电极。
在所述钝化层膏的形成中,被包含在所述钝化层膏中的所述第一导电类型的杂质的浓度高于被包含在所述射极区域中的所述第二导电类型的杂质的浓度。
所述钝化层膏包含氧化铝(AlOx)。
在所述钝化层膏的形成中,所述钝化层膏的形成厚度约为10nm至25nm。
所述背面场区域的形成包括:通过将激光光束选择性地照射到所述钝化层膏的所述局部区域而将包含在所述钝化层膏中的所述第一导电类型的杂质扩散到所述射极区域的所述局部区域中,以形成所述背面场区域。
所述射极区域的形成包括在扩散炉中使用包含所述第二导电类型的杂质的处理气体将所述第二导电类型的杂质扩散到所述半导体基板的所述背面中。在这种情形中,在800℃至900℃的处理温度下形成所述射极区域。
在所述钝化层膏中的所述多个开口的形成包括:将激光光束选择性地照射到位于所述射极区域上的所述钝化层膏的所述第二局部区域和位于所述背面场区域上的所述钝化层膏的所述第三局部区域上以形成所述多个开口。
用于形成在所述钝化层膏中的所述多个开口的激光光束的功率大于用于形成所述背面场区域的激光光束的功率。
在所述钝化层膏中的所述多个开口的形成包括:在所述钝化层膏上形成具有多个开口的掩模;以及蚀刻所述钝化层膏的通过所述掩模的所述多个开口露出的所述第一局部区域和所述第二局部区域,以在所述钝化层膏中形成多个开口。
在另一方面中,存在一种太阳能电池,包括:半导体基板,其包含第一导电类型的杂质;射极区域,其位于所述半导体基板的背面的局部区域且包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质;背面场区域,其位于所述半导体基板的所述背面的剩余的局部区域且包含比所述半导体基板高的浓度的所述第一导电类型的杂质;钝化层,其位于所述射极区域和所述背面场区域上,具有露出所述射极区域和所述背面场区域的多个开口,且包含所述第一导电类型的杂质;第一电极,其连接到所述射极区域;以及第二电极,其连接到所述背面场区域。
所述钝化层包含氧化铝(AlOx),且所述钝化层的厚度是10nm至25nm。
被包含在所述钝化层中的所述第一导电类型的杂质的浓度高于被包含在所述射极区域中的所述第二导电类型的杂质的浓度。
根据上述方面,本发明的实施方式可以使用钝化层膏作为背面场区域的掺杂剂注入源,且同时可以使用钝化层膏作为太阳能电池的钝化层。因此,用于制造太阳能电池的方法可以进一步简化。
另外,本发明的实施方式使用激光处理来形成具有p型半导体区域的背面场区域,而不是以相对高的温度在扩散炉中长时间暴露半导体基板。因此,可以最小化半导体基板的特性的降低,且可以进一步改善太阳能电池的效率。
附图说明
附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解,并结合到本说明书中且构成本说明书的一部分,附图示出了本发明的实施方式,且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中:
图1和图2说明根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池;以及
图3到图9说明根据本发明的示例性实施方式的制造太阳能电池的方法。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施方式,其示例在附图中说明。然而,本发明可以以很多不同形式实施且不应理解为限制为此处提及的实施方式。在可能的情况下,相同的标号在整个附图中代表相同或类似部件。应当注意,如果确定已知技术可能混淆本发明的实施方式,将省略已知技术的详细描述。
在附图中,为了清楚的目的,层、膜、板、区域等厚度被放大。应当理解,当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称为位于另一元件“上”时,它可以直接位于另一元件上或可以存在中间的元件。对照地,当一个元件被称为“直接”位于另一元件“上”时,不存在中间的元件。而且,应当理解,当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称为“完全”位于其他元件上时,它可以位于其他元件的整个表面上且可以不位于其他元件的边缘的一部分上。
此后,将参考图1到图9描述本发明的示例性实施方式。
图1和图2说明根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池。更具体而言,图1是根据本发明的一个示例性实施方式的太阳能电池的局部透视图,且图2是沿着图1的线II-II的横截面图。
如图1和图2所示,根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池1包括:半导体基板110;位于半导体基板110的第一表面SF1(例如,正面)上的抗反射层130;位于与半导体基板110的第一表面SF1相反的第二表面SF2的多个射极区域121;位于半导体基板110的第二表面SF2上且平行于多个射极区域121延伸的多个背面场(BSF)区域172;分别位于多个射极区域121上的多个第一电极141;分别位于多个背面场区域172上的多个第二电极142;以及多个钝化层150,其中每一个钝化层在半导体基板110的第二表面SF2上位于第一和第二电极141和142之间。本发明的实施方式将包括抗反射层130的太阳能电池1作为示例加以描述。然而,在必要和希望时,抗反射层130可以省略。
如图1和图2所示,当形成抗反射层130时,太阳能电池1的光电效率可以进一步改善。因此,在下面的描述中,包括抗反射层130的太阳能电池1作为示例描述。
半导体基板110可以是第一导电类型硅(例如n型硅)形成的晶体半导体基板,不过这不是必须的。在半导体基板110中使用的硅可以是诸如单晶硅和多晶硅的晶体硅。当半导体基板110是n型时,半导体基板110可以掺杂以诸如磷(P)、砷(As)和锑(Sb)之类的V族元素杂质。备选地,半导体基板110可以是p型和/或由不同于硅的其他半导体材料形成。当半导体基板110是p型时,半导体基板110可以掺杂以诸如硼(B)、镓(Ga)和铟(In)之类的III族元素杂质。
半导体基板110的入射表面(例如,正面SF1)被纹理化以形成对应于不平坦表面或具有不平坦特性的纹理表面。为了描述的简单和容易,图1示出:仅半导体基板110的边缘具有纹理表面。然而,半导体基板110的整个正面SF1基本具有纹理表面,且因而位于半导体基板110的正面SF1上的抗反射层130具有纹理表面。
备选地,不像图1和图2所示的结构,半导体基板110的背面SF2以及正面SF1可以具有纹理表面。在下面的描述中,其中仅半导体基板110的正面SF1具有纹理表面的太阳能电池1作为示例描述。
位于半导体基板110的正面SF1上的抗反射层130增加入射在太阳能电池1上的光的预定波长带的选择性且减小入射光的反射率。而且,抗反射层130执行钝化功能,这减小缺陷,例如,在半导体基板110的正面SF1或附近存在的悬键,以由此防止或减少向半导体基板110的正面SF1移动的载流子(即,电子或空穴)的复合和/或消失。
因此,抗反射层130可以增加太阳能电池1的效率。抗反射层130可以使用氧化硅(SiOx)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮化硅(SiNx)、氧化锌(ZnO)和氧化铝锌(AZOx)其中至少一个种来形成。其他材料可以用于抗反射层130。
在本发明的实施方式中,图1和图2示出具有单层结构的抗反射层130。然而,抗反射层130可以具有多层结构,例如,双层结构。
多个射极区域121和多个背面场区域172交替地布置在半导体基板110的背面SF2上且在固定方向中彼此平行延伸。
每个射极区域121形成在半导体基板110的背面SF2上且具有与半导体基板110的第一导电类型(例如n型)相反的第二导电类型(例如p型)。因此,第二导电类型的射极区域121沿着第一导电类型的半导体基板110形成p-n结。
由于半导体基板110和射极区域121之间的p-n结,由入射在半导体基板110上的光产生的载流子即多个电子-空穴对分离成电子和空穴。电子移向n型半导体,且空穴移向p型半导体。因而,当半导体基板110是n型且射极区域121是p型时,分离的空穴移向射极区域121,且分离的电子移向具有比半导体基板110高的杂质浓度的背面场区域172。因为射极区域121沿着半导体基板110形成p-n结,所以,不像如上所述的实施方式,当半导体基板110是p型时,射极区域121可以是n型的。在这种情形中,分离的电子移向射极区域121,且分离的空穴移向背面场区域172。
回到本发明的实施方式,当射极区域121是p型时,射极区域121可以掺杂以诸如B、Ga和In之类的III族元素杂质。对照地,当射极区域121是n型时,射极区域121可以掺杂以诸如P、As和Sb之类的V族元素杂质。
射极区域121通过使得第二导电类型的杂质扩散到半导体基板110的背面SF2中而被形成。
背面场区域172中的每一个是利用与半导体基板110具有相同导电类型的杂质但是比半导体基板110更重掺杂的区域(例如,n+型区域)。例如,当半导体基板110包含n型杂质时,每个背面场区域172是n+型区域。
背面场区域172位于半导体基板110的背面SF2且在平行于射极区域121的固定方向中延伸。如图1和图2所示,背面场区域172和射极区域121可以彼此接触地形成。
势垒通过半导体基板110和背面场区域172的杂质浓度之间的差异形成。势垒防止或减小空穴移动到用作电子的移动路径的背面场区域172,且使得电子更容易地移向背面场区域172。因而,背面场区域172减少由于背面场区域172处及附近或第一和第二电极141和142处及附近的电子和空穴的复合和/或消失而丢失的载流子的数量,且加速所需载流子(例如电子)的移动,由此增加载流子向背面场区域172的移动。
多个第一电极141分别位于多个射极区域121上,沿着射极区域121延伸,且电学和物理地连接到射极区域121。每个第一电极141收集移向相应射极区域121的载流子(例如空穴)。
多个第二电极142分别位于多个背面场区域172上,沿着背面场区域172延伸,且电学和物理地连接到背面场区域172。每个第二电极142收集移向相应背面场区域172的载流子(例如电子)。
第一和第二电极141和142可以由导电金属材料形成,至少一个导电金属材料选自由以下成员组成的组:镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)、锡(Sn)、锌(Zn)、铟(In)、钛(Ti)、金(Au)及其组合。也可使用其他材料。例如,第一和第二电极141和142可以由包含透明导电氧化物(TCO)的透明导电金属形成。
多个钝化层150中的每一个在半导体基板110的第二表面SF2上位于第一电极141和第二电极142之间。即,每个钝化层150形成为接触射极区域121和背面场区域172二者。
每个钝化层150将第一电极141与第二电极142隔离,且还执行钝化功能,这减少了缺陷,例如,在半导体基板110的正面SF1处或附近存在的悬键,以由此防止或减少移向半导体基板110的正面SF1的载流子(即电子或空穴)的复合和/或消失。
下面描述根据本发明的实施方式的具有上述结构的太阳能电池1的操作。
当照射到太阳能电池1的光入射在半导体基板110上时,多个电子-空穴对通过入射在半导体基板110上的光产生的光能而在半导体基板110中产生。电子-空穴对通过在半导体基板110和射极区域121之间的p-n结分离成电子和空穴。分离的电子移向n型半导体基板110,且分离的空穴移向p型射极区域121。然后,移向半导体基板110的电子被传输到第二电极142且通过第二电极142收集,且移向射极区域121的空穴被传输到第一电极141且通过第一电极141收集。当第一电极141使用电线连接到第二电极142时,电流在其中流动,由此实现用于电功率的电流的使用。
在本发明的实施方式中,钝化层150可以包含非导电绝缘材料且可以包含与半导体基板110相同导电类型的杂质,从而减小太阳能电池1的制造时间且防止半导体基板110的特性的降低。
例如,如果半导体基板110包含p型杂质,射极区域121包含n+型杂质,且背面场区域172包含p+型杂质,则钝化层150可以包含与背面场区域172相同导电类型的p型杂质。在该情形中,优选地但非必须地,每个钝化层150由包含铝作为p型杂质的氧化铝(AlOx)形成,且具有约10nm至25nm的厚度。
包含在钝化层150中的杂质的浓度高于包含在射极区域121中的杂质的浓度。
例如,当半导体基板110包含p型杂质时,射极区域121包含n+型杂质,背面场区域172包含p+型杂质,且钝化层150包含p型杂质,包含在钝化层150中的p型杂质的浓度高于包含在射极区域121中的n+型杂质的浓度。
通过根据本发明的实施方式的制造太阳能电池1的方法来详细描述钝化层150的效果。
图3和9说明根据本发明的实施方式的制造太阳能电池的方法。
如图3所示,提供包含第一导电类型的杂质或与第一导电类型相反的第二导电类型的杂质的半导体基板110。例如,半导体基板110可以是包含p型杂质或n型杂质的半导体基板。
优选地但非必须地,半导体基板110的正面SF1被纹理化。
接下来,如图4所示,在半导体基板110的整个背面SF2上形成包含第二导电类型的杂质的射极区域121。例如,射极区域121形成为浓度较高地包含n型杂质作为第二导电类型的杂质的n+型区域。
射极区域121通过在扩散炉中使用包含第二导电类型的杂质的处理气体(例如POCl3气体)在约800℃至900℃的处理温度下将第二导电类型的杂质扩散到半导体基板110的整个背面SF2中而被形成。
如上所述,因为在相对低的温度下执行用于形成包含n型杂质的射极区域121的处理,所以作为半导体基板110的特性之一的载流子寿命几乎不减小。
当扩散炉中的半导体基板110长时间(例如约1小时)暴露在等于或高于约1,000℃的温度下以将杂质注入到半导体基板110时,半导体基板110的载流子寿命可能受影响。然而,当使用POCl3气体在半导体基板110的整个背面SF2形成包含第二导电类型的杂质的射极区域121时,因为处理温度相对低,所以半导体基板110的载流子寿命几乎并不如上所述地减小。
接下来,如图5所示,在包含第二导电类型的杂质的射极区域121上形成包含与半导体基板110相同导电类型(即第一导电类型)的杂质的钝化层膏P150。
更具体地,包含第一导电类型的杂质的钝化层膏P150使用涂覆方法或沉积方法而被施加到射极区域121,且然后以相对低的温度(例如等于或低于200℃的温度)干燥。
当在后续处理中形成包含第一导电类型的杂质的背面场区域172时,如此形成的钝化层膏P150可以用作掺杂剂膏,该掺杂剂膏是第一导电类型的杂质的注入源,且钝化层膏P150还可以钝化半导体基板110的背面SF2。
包含在钝化层膏P150中的第一导电类型的杂质的浓度高于包含在射极区域121中第二导电类型的杂质的浓度。
包含在钝化层膏P150中的第一导电类型的杂质的浓度高于包含在射极区域121中第二导电类型的杂质的浓度的原因在于,当包含在钝化层膏P150中的第一导电类型的杂质在后续步骤中被注入到已经形成的射极区域121中时,第一导电类型的杂质以比包含在射极区域121中的第二导电类型的杂质的浓度高的浓度注入,以通过过补偿形成包含第一导电类型的杂质的背面场区域172。
例如,使用包含铝作为第一导电类型的杂质的氧化铝(AlOx)形成钝化层膏P150。优选地但非必须地,钝化层膏P150具有10nm至25nm的厚度T150。
在本发明的实施方式中,当钝化层膏P150的厚度T150等于或大于约10nm时,钝化层膏P150的钝化功能可以被平滑地执行,且包含在钝化层膏P150中的第一导电类型的杂质的浓度可以维持在足够的水平。因此,当射极区域121的部分S172在后续处理中被转换成背面场区域172时,可以充分地执行第一导电类型的杂质的过补偿。
而且,当钝化层膏P150的厚度T150等于或小于约25nm时,可以充分地执行钝化层膏P150的钝化功能和过补偿功能。因此,可以最小化不必要材料的消耗。
接下来,如图6所示,在钝化层膏P150的部分S172上选择性地执行热处理以在射极区域121的部分S172形成包含第一导电类型的杂质的背面场区域172。
更具体地,本发明的实施方式选择性地在钝化层膏P150的部分S172上执行热处理,且将包含在钝化层膏P150中的高浓度的第一导电类型的杂质扩散到包含第二导电类型的杂质的射极区域121的部分S172中,以执行高浓度的第一导电类型的杂质在射极区域121的部分S172上的过补偿。因此,射极区域121的部分S172被形成为(或改变为)包含第一导电类型的杂质的背面场区域172。
例如,在钝化层膏P150的部分S172上的选择性热处理可以通过使用第一激光照射设备LRA1照射具有约532nm波长的激光光束或选择性地(或部分地)照射飞秒激光光束到钝化层膏P150的部分S172上而执行。
因此,包含在钝化层膏P150的有激光光束照射到其上的部分S172中的高浓度的第一导电类型的杂质被扩散和注入到射极区域121的部分S172中。通过已经被包含在射极区域121中的低浓度的第二导电类型的杂质获得的射极区域121的特性由于钝化层膏P150的高浓度的第一导电类型的杂质的过补偿而消失。因此,所述部分S172具有仅通过第一导电类型的杂质获得的特性以形成包含第一导电类型的杂质的背面场区域172。
如上所述,形成背面场区域172不要求以高温执行的扩散处理和用作扩散处理中的势垒的氧化物的形成。因此,可以防止载流子寿命由于热处理而减小。
更具体地,当在常规处理中在扩散炉中作为掺杂剂的p型杂质扩散到半导体基板110中以形成背面场区域172时,BBr3气体一般用作处理气体。在该情形中,用于在扩散炉中将硼(B)注入到半导体基板110中的处理的温度必须为大约1050℃,且曝光时间必须为约1小时或更长。因而,半导体基板110极大地受热处理影响,且载流子寿命极大地减小。因此,降低了太阳能电池1的效率。
另一方面,在本发明的实施方式中,因为使用激光光束仅在半导体基板110的一部分上选择性地执行热处理,所以使得整个半导体基板110不暴露于高温环境,可以最小化半导体基板110的特性的降低。
再次参考图6,在半导体基板110的背面SF2形成包含第一导电类型的杂质的背面场区域172和包含第二导电类型的杂质的射极区域121。背面场区域172和射极区域121彼此相邻地布置。而且,背面场区域172和射极区域121以与图1和图2相同的图案形成。
接下来,如图7A和7B所示,蚀刻位于射极区域121和背面场区域172上的钝化层膏P150的局部区域SC。此处,如图8所示,形成具有多个开口OP150的钝化层150,射极区域121和背面场区域172通过该多个开口露出。
包括使用激光光束的方法和使用掩模的湿法蚀刻方法的各种方法可以用于在钝化层膏P150中形成多个开口OP150。
首先,如图7A所示,使用激光光束的方法使用第二激光照射设备LRA2选择性地将激光光束照射到位于射极区域121上的钝化层膏P150的局部区域SC和位于背面场区域172上的钝化层膏P150的局部区域SC,以在钝化层膏P150中形成多个开口OP150。
在该情形中,如图7A中的(a)所示,可以仅使用激光光束在钝化层膏P150的局部区域SC中形成多个开口OP150。然而,如图7A的(b)所示,为了最小化由于激光光束造成的半导体基板110的特性的降低,激光光束可以选择性地照射到钝化层膏P150的局部区域SC以形成多个凹槽,使得每个凹槽(即,激光照射区域)的最小厚度R150等于或小于几个纳米,使得钝化层膏P150中不形成开口OP150(或开口OP150不穿透钝化层膏)。然后,保留在凹槽中的钝化层膏P150(最小厚度R150)可以被湿法蚀刻且被去除,以在钝化层膏P150中形成开口OP150。
在该情形中,优选地但非必须地,多个开口OP150中的每一个的宽度WSC小于背面场区域172中的每一个的宽度W172。因此,在背面场区域172和射极区域121之间的边界表面的位置可以与钝化层150的位置交叠。
用于形成钝化层膏P150中的多个开口OP150的从第二激光照射设备LRA2输出的激光光束必须蚀刻钝化层膏P150的局部区域SC。因此,从第二激光照射设备LRA2输出的激光光束的功率大于用于形成背面场区域172的从第一激光照射设备LRA1输出的激光光束的功率。
而且,如图7B所示,使用掩模M150的蚀刻方法可以用于在钝化层膏P150中形成多个开口OP150。
更具体地,如图7B所示,在钝化层膏P150上形成具有多个开口OM150的掩模M150,且然后通过掩模M150的开口OM150露出的钝化层膏P150的局部区域SC被蚀刻。因此,在钝化层膏P150中形成多个开口OP150。
如图8所示,钝化层150的图案位于在背面场区域172和射极区域121之间的边界表面上。即,钝化层150可以具有如下的图案,即,其中,背面场区域172的局部区域和射极区域12的局部区域通过在钝化层150中形成的多个开口OP150交替地露出。
接下来,如图9所示,形成通过钝化层150的开口OP150连接到射极区域121的多个第一电极141,且形成通过钝化层150的开口OP150连接到背面场区域172的多个第二电极142。
第一电极141和第二电极142可以使用丝网印刷方法或镀方法形成。然而,优选地但非必须地,考虑在对准处理中对半导体基板110的特性(例如载流子寿命)的影响,镀方法用于形成第一电极141和第二电极142。
而且,在半导体基板110的正面SF1上形成抗反射层130。因此,形成图1和2中示出的太阳能电池1。
根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池1的方法可以使用钝化层膏P150作为背面场区域172的掺杂剂注入源,且同时可以使用钝化层膏P150作为太阳能电池1的钝化层150。因此,根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池1的方法可以进一步简化。
另外,根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池1的方法使用激光处理来形成具有p型半导体区域的射极区域或背面场区域,而不是以相对高的温度在扩散炉中长时间暴露半导体基板。因此,可以最小化半导体基板的特性的降低,且可以进一步改善太阳能电池的效率。
尽管已经参考其很多说明性实施方式描述了实施方式,但是,应当理解的是,本领域技术人员可以想到落在本公开的原理的范围内的各种其他修改和实施方式。更具体地,本公开、附图和所附权利要求书的范围内的组合布置的组成部件和/或布置中的各种变型和修改是可能的。除了组成部件和/或布置中的变型和修改之外,备选用途对于本领域技术人员也将是显见的。
本申请要求在2013年1月16日在韩国专利局提交的韩国专利申请No.10-2013-0004935的优先权,此处以引用的方式并入其全部内容。

Claims (15)

1.一种用于制造太阳能电池的方法,所述方法包括以下步骤:
在包含第一导电类型的杂质的半导体基板的背面形成包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质的射极区域;
在所述射极区域上形成包含所述第一导电类型的杂质的钝化层膏;
在所述钝化层膏的第一局部区域上选择性地执行热处理以在所述射极区域的局部区域形成包含所述第一导电类型的杂质的背面场区域;
在位于所述射极区域上的所述钝化层膏的第二局部区域和位于所述背面场区域的所述钝化层膏的第三局部区域中形成多个开口以形成钝化层;
形成连接到所述射极区域的第一电极;以及
形成连接到所述背面场区域的第二电极。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,在形成所述钝化层膏的步骤中,被包含在所述钝化层膏中的所述第一导电类型的杂质的浓度高于被包含在所述射极区域中的所述第二导电类型的杂质的浓度。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述钝化层膏包含氧化铝AlOx。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,在形成所述钝化层膏的步骤中,所述钝化层膏的形成厚度约为10nm至25nm。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,形成所述背面场区域的的步骤包括:通过将激光光束选择性地照射到所述钝化层膏的所述局部区域而将包含在所述钝化层膏中的所述第一导电类型的杂质扩散到所述射极区域的所述局部区域中,以形成所述背面场区域。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,在800℃至900℃的处理温度下形成所述射极区域。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,形成所述射极区域的步骤包括:在扩散炉中使用包含所述第二导电类型的杂质的处理气体将所述第二导电类型的杂质扩散到所述半导体基板的所述背面中。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述处理气体包括POCl3气体。
9.根据权利要求5所述的方法,其中,在所述钝化层膏中形成所述多个开口的步骤包括:将激光光束选择性地照射到位于所述射极区域上的所述钝化层膏的所述第二局部区域和位于所述背面场区域上的所述钝化层膏的所述第三局部区域上以形成所述多个开口。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,用于在所述钝化层膏中形成所述多个开口的激光光束的功率大于用于形成所述背面场区域的激光光束的功率。
11.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述钝化层膏中形成所述多个开口的步骤包括:
在所述钝化层膏上形成具有多个开口的掩模;以及
蚀刻所述钝化层膏的通过所述掩模的所述多个开口露出的所述第一局部区域和所述第二局部区域,以在所述钝化层膏中形成多个开口。
12.一种太阳能电池,所述太阳能电池包括:
半导体基板,其包含第一导电类型的杂质;
射极区域,其位于所述半导体基板的背面的局部区域且包含与所述第一导电类型相反的第二导电类型的杂质;
背面场区域,其位于所述半导体基板的所述背面的剩余的局部区域且包含比所述半导体基板高的浓度的所述第一导电类型的杂质;
钝化层,其位于所述射极区域和所述背面场区域上,具有露出所述射极区域和所述背面场区域的多个开口,且包含所述第一导电类型的杂质;
第一电极,其连接到所述射极区域;以及
第二电极,其连接到所述背面场区域。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池,其中,所述钝化层包含氧化铝AlOx。
14.根据权利要求12所述的太阳能电池,其中,所述钝化层的厚度是10nm至25nm。
15.根据权利要求12所述的太阳能电池,其中,被包含在所述钝化层中的所述第一导电类型的杂质的浓度高于被包含在所述射极区域中的所述第二导电类型的杂质的浓度。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114664654A (zh) * 2022-05-25 2022-06-24 常州英诺激光科技有限公司 半导体光刻方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150349180A1 (en) * 2014-05-30 2015-12-03 David D. Smith Relative dopant concentration levels in solar cells
EP3355364A1 (en) * 2016-11-15 2018-08-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. High photoelectric conversion efficiency solar cell, method for manufacturing same, solar cell module, and solar power generation system
NL2017872B1 (en) * 2016-11-25 2018-06-08 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Photovoltaic cell with passivating contact
CN115020510B (zh) * 2022-06-23 2023-05-23 华能大理风力发电有限公司洱源分公司 光伏电池及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090227095A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-10 Nicholas Bateman Counterdoping for solar cells
US20120032310A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Q-Cells Se Production Process For A Semi-Conductor Device And Semi-Conductor Device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5641362A (en) * 1995-11-22 1997-06-24 Ebara Solar, Inc. Structure and fabrication process for an aluminum alloy junction self-aligned back contact silicon solar cell
DE10045249A1 (de) * 2000-09-13 2002-04-04 Siemens Ag Photovoltaisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen des Bauelements
JP2005310830A (ja) * 2004-04-16 2005-11-04 Sharp Corp 太陽電池および太陽電池の製造方法
US8399331B2 (en) * 2007-10-06 2013-03-19 Solexel Laser processing for high-efficiency thin crystalline silicon solar cell fabrication
US8008575B2 (en) * 2006-07-24 2011-08-30 Sunpower Corporation Solar cell with reduced base diffusion area
JP2009152222A (ja) * 2006-10-27 2009-07-09 Kyocera Corp 太陽電池素子の製造方法
KR101482130B1 (ko) * 2008-11-21 2015-01-15 엘지전자 주식회사 후면전극 태양전지의 제조방법 및 이를 이용한 후면전극 태양전지
KR101002282B1 (ko) * 2008-12-15 2010-12-20 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101578356B1 (ko) * 2009-02-25 2015-12-17 엘지전자 주식회사 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법
US20130233378A1 (en) * 2009-12-09 2013-09-12 Solexel, Inc. High-efficiency photovoltaic back-contact solar cell structures and manufacturing methods using semiconductor wafers
US8912082B2 (en) * 2010-03-25 2014-12-16 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Implant alignment through a mask
EP2395554A3 (en) * 2010-06-14 2015-03-11 Imec Fabrication method for interdigitated back contact photovoltaic cells
KR101238988B1 (ko) * 2011-05-18 2013-03-04 현대중공업 주식회사 후면전극형 태양전지 및 그 제조방법
WO2013000026A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Newsouth Innovations Pty Limited Dielectric structures in solar cells
KR101888547B1 (ko) * 2011-11-08 2018-08-16 인텔렉츄얼 키스톤 테크놀로지 엘엘씨 태양 전지 및 이의 제조 방법
CN104011882A (zh) * 2012-01-12 2014-08-27 应用材料公司 制造太阳能电池装置的方法
US20140166093A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-19 Paul Loscutoff Solar cell emitter region fabrication using n-type doped silicon nano-particles

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090227095A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-10 Nicholas Bateman Counterdoping for solar cells
US20120032310A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Q-Cells Se Production Process For A Semi-Conductor Device And Semi-Conductor Device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ROBERT BOCK 等: "Back-junction back-contact n-type silicon solar cells with screen-printed aluminum-alloyed emitter", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 *
S. GALL ET AL: "High Quality Passivation Scheme Combined with Laser Doping from SiN:P and SiN:B Layer for Silicon", 《ENERGY PROCEDIA》, 3 May 2012 (2012-05-03), pages 467 - 469 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114664654A (zh) * 2022-05-25 2022-06-24 常州英诺激光科技有限公司 半导体光刻方法

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