CN105493294B - 机械变形金属颗粒 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池可包括基板以及设置在所述基板中或所述基板上方的半导体区。所述太阳能电池还可包括设置在所述半导体区上的导电触点，其中所述导电触点包括机械变形导电颗粒。本发明还提供了一种制造所述太阳能电池的方法，所述方法可包括沉积金属颗粒以及使所述金属颗粒机械变形。所述方法还可包括为所述太阳能电池形成导电触点，所述导电触点包括所述机械变形金属颗粒。

Description

机械变形金属颗粒
背景技术
光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射直接转换为电能的装置。一般来讲，使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板主体中形成电子空穴对。电子空穴对迁移至基板中的p掺杂区和n掺杂区，从而使掺杂区之间生成电压差。将掺杂区连接至太阳能电池上的导电区，以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。
效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制造太阳能电池效率的技术是普遍所需的。本公开的一些实施例允许通过提供制造太阳能电池结构的新工艺而提高太阳能电池的制造效率。本公开的一些实施例允许通过提供新型太阳能电池结构来提高太阳能电池效率。
附图说明
图1A和图1C示出了根据一些实施例的示例性太阳能电池的一部分的横截面图，该太阳能电池具有形成在发射极区上的导电触点，发射极区形成在基板上方。
图1B和图1D示出了根据一些实施例的示例性太阳能电池的一部分的横截面图，该太阳能电池具有形成在发射极区上的导电触点，发射极区形成在基板中。
图2A至图2D、图3A至图3D以及图4A至图4C示出了根据一些实施例的形成导电触点的示例性序列的横截面图。
图5A至图5E示出了根据一些实施例的导电触点的横截面的显微镜图。
图6是根据一个实施例的流程图，它示出了形成导电触点的示例性方法。
图7示出了根据一些实施例的示例性图表，它示出了导电触点的线路电阻。
图8示出了根据各种实施例的金属颗粒的划痕试验的结果。
具体实施方式
以下具体实施方式在本质上只是说明性的，而并非意图限制本申请的主题的实施例或此类实施例的用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作例子、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何具体实施未必理解为相比其他具体实施优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
本说明书包括对“一个实施例”或“实施例”的提及。短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式加以组合。
术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中的术语的定义和/或背景：
“包含”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除另外的结构或步骤。
“被配置为”。各种单元或组件可被描述或主张成“被配置为”执行一项或多项任务。在这样的背景下，“被配置为”用于通过指示该单元/组件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此，即使当指定的单元/组件目前不在操作(例如，未开启/激活)时，也可将该单元/组件说成是被配置为执行任务。详述某一单元/电路/组件“被配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/组件而言不援用35U.S.C.§112第六段。
如本文所用的“第一”、“第二”等这些术语用作其之后的名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑等)。例如，提及太阳能电池的“第一”导电部分并不一定暗示该导电部分是某一序列中的第一个导电部分；相反，术语“第一”用于区分该导电部分与另一个导电部分(例如，“第二”导电部分)。
“基于”。如本文所用，该术语用于描述影响确定结果的一个或多个因素。该术语并不排除可影响确定结果的另外因素。也就是说，确定结果可以仅基于那些因素或至少部分地基于那些因素。考虑短语“基于B确定A”。尽管B可以是影响A的确定结果的因素，但这样的短语并不排除A的确定结果还基于C。在其他实例中，A可以仅基于B来确定。
“耦接”-以下描述是指“耦接”在一起的元件或节点或特征。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/特征直接或间接连接至另一个元件/节点/特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械连接。
此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上面”或“下面”等术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”等术语描述在一致但任意的参照系内组件的某些部分的取向和/或位置，通过参考描述所讨论部件的文字和相关的附图可以清楚地了解这些取向和/或位置。这样的术语可以包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。
虽然本文所述的许多例子是背接触式太阳能电池，但其技术和结构也同样适用于其他(例如，正接触式)太阳能电池。此外，虽然为了易于理解依据太阳能电池描述了本公开的很多内容，但本发明所公开的技术和结构同样适用于其他半导体结构(例如，通常而言的硅晶片)。
本文描述了太阳能电池导电触点以及形成太阳能电池导电触点的方法。在下面的描述中，给出了许多具体细节，诸如具体的工艺流程操作，以形成对本公开的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是可在没有这些具体细节的情况下实施本公开的实施例。在其他情况中，没有详细地描述熟知的制造技术，如平版印刷和图案化技术，以避免不必要地使本公开的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的展示并且未必按比例绘制。
本说明书首先描述可包括本发明所公开的导电触点的示例性太阳能电池，随后更详细地说明了导电触点结构的各种实施例。然后本说明书还包括形成本发明所公开的导电触点的示例性方法的描述。本文通篇提供了各种例子。
在第一个示例性太阳能电池中，使用金属颗粒(例如来自金属糊剂、金属粉末等)为太阳能电池制造触点，诸如背侧触点，所述太阳能电池具有形成于太阳能电池基板上方的发射极区。例如，图1A示出了根据本公开实施例的太阳能电池的一部分的横截面图，该太阳能电池具有形成在发射极区上的导电触点，发射极区形成在基板上方。
参见图1A，太阳能电池100A的一部分包括图案化的介质层224，介质层224设置在多个n型掺杂多晶硅区220、多个p型掺杂多晶硅区222上方以及基板200的被沟槽216暴露的部分上。导电触点228设置在多个触点开口中(这些触点开口设置在介质层224中)，并且耦接至多个n型掺杂多晶硅区220和多个p型掺杂多晶硅区222。
在一个实施例中，多个n型掺杂多晶硅区220和多个p型掺杂多晶硅区222可为太阳能电池100A提供发射极区。因此，在一个实施例中，导电触点228设置在发射极区上。在一个实施例中，导电触点228是背接触式太阳能电池的背部触点，并且位于该太阳能电池的与太阳能电池100A的光接收表面(在图1A中，以201指示的方向)相对的表面上。此外，在一个实施例中，发射极区形成在薄介质层或隧道介质层202上。
在一些实施例中，如图1A所示，制造背接触式太阳能电池可包括在基板上形成薄介质层。在一个实施例中，薄介质层由二氧化硅构成并具有大约在5至50埃范围内的厚度。在一个实施例中，薄介质层用作隧道氧化层。在一个实施例中，基板为块体单晶硅基板，诸如n型掺杂单晶硅基板。然而，在另一个实施例中，基板包括设置在整个太阳能电池基板上的多晶硅层。
沟槽216可形成于n型掺杂多晶硅区220和p型掺杂多晶硅区222之间。沟槽216的一些部分可被纹理化以具有纹理特征。介质层224可形成于多个n型掺杂多晶硅区220、多个p型掺杂多晶硅区222以及基板200的被沟槽216暴露的部分上方。在一个实施例中，介质层224的下表面可与多个n型掺杂多晶硅区220、多个p型掺杂多晶硅区222以及基板200的暴露部分适形地形成，而介质层224的上表面基本上是平的。在一个具体实施例中，介质层224为防反射涂层(ARC)。
可在介质层224中形成多个触点开口。该多个触点开口可便于接触多个n型掺杂多晶硅区220和多个p型掺杂多晶硅区222。在一个实施例中，通过激光烧蚀形成多个触点开口。在一个实施例中，通向n型掺杂多晶硅区220的触点开口具有与通向p型掺杂多晶硅区222的触点开口基本相同的高度。
为背接触式太阳能电池形成触点可包括在多个触点开口226中形成导电触点228，并耦接至多个n型掺杂多晶硅区220和多个p型掺杂多晶硅区222。因此，在一个实施例中，导电触点228形成于块体N型硅基板200的与块体N型硅基板200的光接收表面201相对的表面上或该表面上方。在一个具体实施例中，导电触点形成于基板200表面上方的区域(222/220)上。
仍然参见图1A，导电触点228可包括由机械变形金属颗粒130组成的导电层。在一个实施例中，本文可使用“变形”来描述金属颗粒已经被机械压制到彼此中，达到塑性变形点。在一些实施例中，如图1A所示，导电触点228还可包括另外的金属层，例如，镍(Ni)层132和铜(Cu)层134。在一些实施例中，变形金属颗粒130可接触太阳能电池100A的发射极区。在一些实施例中，通过溅射或蒸镀将金属层(例如铝)作为第一层沉积到太阳能电池上，然后将金属颗粒压到这一现有的金属层上。
在一些实施例中，变形金属颗粒130可包括铝(Al)颗粒，无论是纯铝颗粒还是合金颗粒(例如，铝/硅(Al/Si)合金颗粒)。在一个实施例中，变形金属颗粒130还可包括非Al金属颗粒。这些非Al颗粒可与Al颗粒联合使用或替代Al颗粒。例如，在一个实施例中，变形金属颗粒130仅包括变形Al颗粒，而在另一个实施例中，变形金属颗粒130包括变形Al颗粒和变形Cu颗粒(例如，为了可焊性)。尽管本公开的大部分描述的是金属颗粒，但请注意，在一些实施例中，除金属颗粒外或用于代替金属颗粒，还可相似地使用非金属导电颗粒(例如，导电碳)。如本文所述，在其他例子中，金属颗粒可包括铝、铝硅合金、锡、铜和/或银。
在各种实施例中，变形金属颗粒130可为从金属糊剂(例如，包含金属颗粒以及粘合剂以使得该糊剂可印刷的糊剂)变形、从金属粉末(例如，无粘合剂的金属颗粒，铝颗粒粉末、铝颗粒层和铜颗粒层)变形、或从金属糊剂和金属粉末的组合变形的颗粒。在一个使用金属糊剂的实施例中，可通过将糊剂印刷(例如，丝网印刷、喷墨印刷等)到基板上来施加糊剂。糊剂可包含便于递送糊剂的溶剂，还可包含其他元素，诸如粘合剂或玻璃粉。
图5A示出了变形前的金属糊剂形式的金属颗粒的例子。如图所示，颗粒之间存在间隙。图5B示出了变形后的金属颗粒。变形颗粒可降低导电触点的接触电阻并提高其导电性，因此提高太阳能电池的性能。此外，变形颗粒可提高颗粒的内聚力以及颗粒到太阳能电池的附着力。此外，在一个使用Al颗粒的实施例中，Al颗粒的变形可打破Al颗粒周围的氧化物壳，进一步提高变形Al颗粒的导电性。颗粒变形后，颗粒与颗粒的接触面积变大，从而有助于烧结过程中原子的相互扩散，这最终提高了颗粒的导电性和内聚力。图5C至图5E示出了金属触点的横截面的各种例子，其中金属触点具有变形金属颗粒。注意，图5C至图5E的例子中，变形颗粒的聚结提高了导电触点的性能。
在各种实施例中，金属颗粒可具有大约1至500微米的厚度。例如，对于金属颗粒被印刷的实施例，印刷的金属颗粒可具有大约1至10微米的厚度。在金属颗粒作为金属粉末被沉积的实施例中，金属颗粒层可具有大约1至500微米(例如，80微米等)的厚度。在金属颗粒实施例中，变形金属颗粒层可具有足够大的厚度，使得可不需要镀覆另外的金属(例如，如图1A所示的Ni层132和/或Cu层134)。图1C和图1D示出了在变形金属颗粒130上不含有另外的镀覆金属的示例性导电触点。
联系上下文，印刷的糊剂或沉积的粉末可用作太阳能电池金属化的后续金属镀覆操作的低成本晶种，或提供足够的导电性，从而不需要后续金属镀覆操作。例如，在图案(例如，与太阳能电池的接触指或接触区一致的预定图案)中施加金属颗粒(例如糊剂或粉末)以使得金属颗粒无需随后被遮蔽和蚀刻以形成图案。因此，印刷的晶种糊剂或沉积的粉末可提供比溅射金属更高生产量、更低成本的技术。
在各种实施例中，金属颗粒可被烧制(在金属颗粒变形之前和/或之后)，这也可称为烧结，使得金属颗粒聚结在一起，这样可以提高导电性并降低线路电阻，从而提高太阳能电池的性能。注意，在颗粒变形的过程中，颗粒还可发生一定量的聚结。如本文所述，本发明所公开的结构和技术可提高太阳能电池的导电触点的电性能并且/或者降低成本。
在各种实施例中，可根据化学镀或电解电镀技术镀覆Ni层132和Cu层134。在其他实施例中，可使用其他沉积技术来分别沉积镍和/或铜。
现在转到图1B，它示出了根据一个实施例的示例性太阳能电池的一部分的横截面图，该太阳能电池具有形成在发射极区上的导电触点，发射极区形成在基板中。例如，在该第二示例性电池中，使用金属颗粒来为太阳能电池制造触点，诸如背侧触点，所述太阳能电池具有形成于太阳能电池基板中的发射极区。
如图1B所示，太阳能电池100B的一部分包括图案化的介质层124，该介质层设置在多个n型掺杂扩散区120、多个p型掺杂扩散区122上方以及基板100(诸如块体晶体硅基板)的一些部分上。导电触点128设置在多个触点开口中(这些触点开口设置在介质层124中)，并且耦接至多个n型掺杂扩散区120和多个p型掺杂扩散区122。在一个实施例中，分别使用n型掺杂剂和p型掺杂剂来通过硅基板的掺杂区形成扩散区120和扩散区122。此外，在一个实施例中，多个n型掺杂扩散区120和多个p型掺杂扩散区122可为太阳能电池100B提供发射极区。因此，在一个实施例中，导电触点128设置在发射极区上。在一个实施例中，导电触点128是背接触式太阳能电池的背部触点，并且位于该太阳能电池的与光接收表面相对(诸如，与纹理化光接收表面101相对)的表面上，如图1B所示。
在一个实施例中，再次参见图1B，类似于图1A，导电触点128包括由变形金属颗粒130组成的导电层，并且在一些实施例中，导电触点还可包括镍(Ni)层132，和铜(Cu)134层。如本文所述，金属颗粒130可以金属糊剂或金属粉末的形式沉积在硅基板上，并且可变形。
现在转到图1C，所示太阳能电池包括与图1A的太阳能电池相同的特征，不同的是图1C的示例性太阳能电池不包含另外的镀覆金属(例如，Ni层和Cu层)。相反，变形金属颗粒130足够厚(例如，大约80微米)，足以为电池提供充分的导电性，并且可作为没有另外的镀覆金属的导电触点228工作。注意，虽然变形金属颗粒可不包含另外的镀覆金属，但变形金属颗粒130可包括多层变形金属颗粒。例如，如本文所述，变形金属颗粒130可包括最接近基板的第一层变形金属颗粒(例如，Al颗粒)，以及第二层变形金属颗粒(例如，Cu颗粒、锡颗粒等)。使用两种不同类型的变形金属颗粒可允许使用第一金属类型和第二金属类型，其中第一金属类型更适于粘附至基板并相对于基板导电，而第二金属类型更适于焊接(例如，将电池互连)。
现在转到图1D，所示太阳能电池包括与图1B的太阳能电池相同的特征，不同的是图1D的示例性太阳能电池不包含另外的镀覆金属(例如，Ni层和Cu层)。同样类似于图1C的示例性太阳能电池，图1D的太阳能电池可包括足够厚的变形金属颗粒130来作为导电触点228，而无需另外的镀覆金属。
虽然本文描述了某些材料，但对于仍然在本发明实施例的精神和范围内的其他此类实施例，一些材料可易于被其他材料取代。例如，在一个实施例中，可使用不同材料的基板，诸如III-V族材料的基板，来代替硅基板。又如，在一个实施例中，可在Al颗粒之外或代替Al颗粒使用银(Ag)颗粒、导电碳、锡等作为金属颗粒。在另一个实施例中，可代替上述Ni层或在上述Ni层之外使用镀覆的或类沉积的钴(Co)或钨(W)。在使用Ni层的情况下，可烧制Co或W得到第一导电部分。
注意，在各种实施例中，无需在块体基板上直接形成所形成的触点，如图1B和图1D所述。例如，在一个实施例中，导电触点(诸如上述那些)形成于块体基板上方(例如，在其背侧)形成的半导体区域上，如关于图1A和图1C所述。
现在转到图2A至图2D，它们示出了形成导电触点的示例性序列的横截面图。如图2A所示，金属颗粒130可沉积在基板250上。在图示实例中，金属颗粒130为金属糊剂，诸如包含Al颗粒的糊剂。在其他实例中，糊剂可代替Al颗粒或在Al颗粒之外包含其他导电颗粒(包括非金属导电颗粒)，也可包含其他物质，诸如粘合剂。可将糊剂印刷(或以其他方式沉积)成预定图案，诸如太阳能电池的指状物的图案。
同样如图2A所示，可将基板置于台板270(例如，钢支承件)上，来为用于金属颗粒沉积和压缩的基板250提供支承。在图示实施例中，可在基板250和台板270之间放置膜260，以保护太阳能电池正面上的棱锥。膜260可足够薄，以防止晶片在压缩过程中弯曲，但也要足够致密，以支承棱锥。示例性膜包括聚乙烯和类似的膜。注意，膜260的一小部分可能嵌入一些棱锥中，但可能不会明显影响太阳能电池的光学元件。
如图2B中箭头所示，可通过将金属颗粒130在台板270和台板272之间压缩来使金属颗粒变形，从而得到变形金属颗粒。注意，在各种实施例中，可从顶部、底部或同时从顶部和底部施加压力。虽然在图2B的例子中，是通过台板之间的压缩引起变形，但也可应用其他使金属颗粒变形的技术。例如，可通过使基板、膜和金属颗粒在辊下运行以压缩颗粒，来使金属颗粒变形。又如，可通过抛光金属颗粒来使金属颗粒变形，例如将坚硬表面按进金属颗粒表面并在金属颗粒表面上拖曳而过。
在一个实施例中，可将台板、辊，或抛光工具中的一者或多者加热，例如，在大约300至400摄氏度下加热，使得颗粒在机械变形时可加热和软化。
如图2C所示，可将顶部台板移除，使所得的金属颗粒变形并留在印刷图案中。使颗粒变形可引起颗粒彼此粘附，更好地粘附至基板和减小线路电阻，从而提高导电性和太阳能电池性能。如上所述，随着金属糊剂被印刷，变形金属颗粒可留在指状物图案中，使得随后无需进行图案化和蚀刻。
图2D示出通过例如在500摄氏度的温度下烧制金属颗粒，使金属颗粒进一步聚结(如矩形金属颗粒130所示)。注意，温度、压力、和/或烧制持续时间可取决于底层的金属颗粒类型。例如，对于Al颗粒，温度可低于共晶温度(577摄氏度)，以防止Al与基板的硅形成合金。例如，Al的退火/烧制温度可不同于Cu的退火/烧制温度。
虽然图2A至图2D的例子示出在压缩之后烧制金属颗粒，但在其他的实例中，可在压缩金属颗粒前将其烧制。此外，在一些实施例中，可进行多次烧制和多次压缩以使金属颗粒进一步聚结。
图3A至图3D示出了形成导电触点的另一个示例性序列的横截面图。如图3A所示，将金属颗粒130以一层金属粉末的形式施加到基板250。与图2A至图2D不同，图3A中的顶部台板被图案化，如图案化冲模310所示。例如，可将图案化冲模310图案化成指状物图案。随着如图3B中箭头所示向图案化冲模、下部台板或这两者施加压力，图案化冲模的图案化部分可使放置在图案化部分和基板之间的金属粉末变形，从而使所得的变形颗粒呈图案化冲模的图案。压缩的结果是，变形金属粉末颗粒可彼此粘附并粘附至基板。未被图案化冲模压缩变形的金属粉末可能无法充分地彼此粘附并粘附至基板，使得人们可容易地从基板上移除(例如，抖落、吹落)未变形的粉末，从而将图案化的变形金属颗粒留在基板上。
图3C示出变形金属颗粒130粘附至基板250，未变形的金属粉末被从基板移除。类似于图2D，图3D示出通过将变形金属颗粒烧制/退火，来使变形金属颗粒进一步聚结。如上所述，虽然图2D和图3D示出了金属颗粒先变形再烧制的结果，但金属颗粒也可先烧制再变形。此外，可反复执行烧制与变形或变形与烧制(例如，可将金属颗粒烧制、变形、再次烧制、再次变形等)。
图4A至图4C示出形成导电触点的另一个示例性序列的横截面图。如图4A所示，将金属颗粒130以一层金属粉末的形式施加到基板250。与图3A至图3D不同，图4A中的金属粉末通过图案化模具或模板(诸如模具410)施加。例如，模具的图案可以是指状物图案，使得金属粉末以指状物图案被加载到模具中、膜262(可与膜260是同一类型)上。注意，在将颗粒加载到模具中的过程中，随着颗粒通过模具，颗粒可以至少部分地变形。
如图4B所示，可将基板250和膜260倒置(相对于图3A至图3D示出的构型)在模具410和金属颗粒130上。台板270和272可施加压力，使金属颗粒130变形并粘附至基板250。
如图4C所示，可相对于图4A和图4B的构型将粘附有变形金属颗粒130的基板250倒转过来，并可将模具410和膜262移除。图中未示出的是，可将从图4C得到的变形金属颗粒130烧制(如图3C那样)，以使变形金属颗粒进一步聚结。此外，在将粉末转移到晶片上之后可执行另外的颗粒变形过程，例如可使用任选的加热台板来使粉末进一步变形。如本文所述，在各种实施例中，可在使金属颗粒变形之前、之后、或之前以及之后执行金属颗粒的烧制，或者在一个实施例中，完全不烧制金属颗粒。
虽然未示出，但在一个实施例中可使用多层金属颗粒。例如，变形金属颗粒可包括最接近基板的变形金属颗粒(例如，Al颗粒)层，以及第一层上的第二层变形金属颗粒(例如，Cu颗粒)。在一个实施例中，可将第二层加载到模具的下部，然后使第一层被沉积成最靠近太阳能电池。然后，可如图4B所示，使这两层一起变形。或者，在另一个实施例中，可通过模具沉积第一层金属颗粒，使其变形，然后可将第二层沉积在变形的第一层上。在此类实施例中，因为第一层已形成模板的图案，而另外的层将自动对准已图案化层的形貌，所以无需通过模具来执行第二层的沉积。因此，可将第二层颗粒沉积在基本均匀的层上，再在台板之间压缩(例如，如图2B中那样)。第二层颗粒的设置在图案化、变形的第一层颗粒上的部分将变形并粘附至第一层而且彼此粘附。另一方面，第二层颗粒的设置在图案化的第一层的指状物之间的部分将不会变形，并且随后可被移除。
也存在未示出的其他实施例。例如，图2A至图2D、图3A至图3D和图4A至图4C的例子可彼此组合使用。例如，可在导电触点中将金属糊剂结合金属粉末来使用。例如，变形金属颗粒可如图2A至图2C那样形成。将来自金属糊剂的金属颗粒变形后，可将金属粉末(无论同一类型还是不同类型的金属)沉积在糊剂的变形金属颗粒上。由于金属糊剂的颗粒可能已经在所需图案中变形，因而可能无需使用模板或图案化冲模。相反，可将一层金属粉末沉积到已图案化的压缩颗粒并且与其自动对准。
又如，可在辊上涂覆金属粉末，当辊压向晶片时，由于已图案化的层凸起的形貌，可将金属粉末压入这些区域中。不具有第一图案化金属层的晶片区域更远离硬质辊表面，使得晶片和辊之间的距离大于松散金属粉末颗粒的直径。因此，对应于晶片的那些区域的松散颗粒不会被压入晶片(或第一图案化金属层)中。
现在转到图6，它是示出了根据一些实施例的用于形成导电触点的方法的流程图。在各种实施例中，图6的方法可包括比所示更多(或更少)的框。例如，在一些实施例中，在框606处加热金属颗粒可以不在或者也可以在(或反而在)框604之前执行。
如602处所示，可沉积金属(或非金属导电)颗粒。在各种实施例中，颗粒可以是Al颗粒、Cu颗粒、Ag颗粒、和/或其他例子中的导电碳颗粒。
沉积金属颗粒可包括印刷金属糊剂(例如，以适用于分别与太阳能电池的p区和n区连接的图案(例如，以预定的指状物图案，诸如叉指型图案))或沉积金属粉末(例如，在基本上均匀的层中或通过模具，使得粉末沉积成指状物图案)。注意，用于沉积金属颗粒的一些技术也可使颗粒至少部分地变形。例如，沉积金属粉末可导致使金属粉末颗粒变形，使得框604处的变形为颗粒的二次变形。
沉积金属颗粒的不同例子在图2A至图2D、图3A至图3D和图4A至图4C中示出，并且在整个说明书中描述。注意，虽然这些例子示出了为背接触式太阳能电池沉积金属颗粒，但是可类似地为正接触式太阳能电池将金属颗粒沉积在太阳能电池的正面上。
如604处所示，金属颗粒可根据各种实施例被机械变形。例如，如本文所述，金属颗粒可因为机械力，诸如抛光、压缩(例如，板与板之间产生的、由辊产生的等)等而变形。图2A至图2D、图3A至图3D和图4A至图4C中示出了不同的例子。其他未在图中示出的例子包括使用辊和/或抛光工具来使金属颗粒变形。
在各种实施例中，颗粒的变形可导致变形颗粒粘附到基板而且彼此粘附。例如，使金属颗粒变形可引起颗粒聚结和/或可破坏金属颗粒周围的氧化物壳。结果，变形颗粒可电连接至基板并且彼此电连接。
在606处，在一个实施例中，可烧制(例如，加热、激光退火等)金属颗粒。例如，可根据基于金属颗粒的组成的温度和/或气氛，来通过加热执行烧制。例如，对于包含Al/Si合金颗粒的金属糊剂的颗粒，烧制温度可为大约550摄氏度，使得烧制温度低于Al和Si的共晶温度。对于纯Al颗粒，烧制温度可为大约500摄氏度。如本文所述，烧制金属颗粒的结果可使颗粒进一步聚结。
此外，加热金属颗粒可导致金属颗粒软化，这可导致在颗粒变形前加热金属颗粒的实施例中更容易变形。如本文所述，框604和框606可多次执行、反复执行、同时执行(例如，用加热板压缩颗粒，在烘箱中压缩颗粒)和/或可调换顺序。例如，在一个实施例中，可在框604处金属颗粒变形之前加热颗粒。在一个实施例中，可在框604处金属颗粒首次变形之后，但在金属颗粒再次变形之前加热金属颗粒。
在图7中，沿着这些直线绘出了金属颗粒的线路电阻(单位为欧姆)的图表，这些线路电阻为金属颗粒在多次抛光步骤(多次变形步骤)后、在首次抛光步骤处烧制后、以及在第8、11、14、18和21次抛光处在带式炉中以500摄氏度退火后的线路电阻。该图表一般性地示出，框604处的随后几轮变形以及框606处的加热可进一步降低线路电阻并且提高变形金属颗粒的导电性。
图8示出了经过多轮抛光后的耐划伤性试验的结果。最右侧的4个Al颗粒竖条没有经过抛光，左侧第二个竖条被抛光一次，最左侧的Al颗粒竖条被抛光16次。如图8所示，大多数的未经抛光的Al被刮离，而经过抛光的Al较少被刮离。经过16次抛光的竖条显示相对较少的Al被刮离，从而表明多次变形步骤可提高Al对晶片的附着力。
如608处所示，可形成包括变形金属颗粒的导电触点。例如，在一个实施例中，可在变形金属颗粒上沉积一个或多个金属层，诸如镍层和/或铜层。例如，在一个实施例中，可根据化学镀技术在金属颗粒上沉积镍和/或铜。注意，在一些实施例中，可不将另外的金属镀覆到变形金属颗粒上。
本发明所公开的结构和技术可提高导电触点的电性能。例如，根据本发明所公开的结构和技术来使金属颗粒变形，可减小接触电阻并提高附着力和导电性。另外，使金属颗粒变形可降低孔隙度，因此还能在将铜镀覆到颗粒上的实施例中充当阻止铜扩散的阻隔层。
此外，通过使金属颗粒变形以及减小接触电阻，可在较低温度下执行烧制，从而比起在高温下减少对晶片的损坏。
尽管上面已经描述了具体实施例，但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施例，这些实施例也并非旨在限制本公开的范围。在本公开中所提供的特征的例子除非另有说明否则旨在为说明性的而非限制性的。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。
本公开的范围包括本文所公开的任何特征或特征组合(明示或暗示)，或其任何概述，不管它是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此，可以在本申请(或对其要求优先权的申请)的审查过程期间对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地讲，参考所附权利要求书，来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合，以及来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合，而并非只是以所附权利要求中所枚举的特定的组合。
在一个实施例中，太阳能电池包括基板以及设置在基板中或基板上方的半导体区。在半导体区上设置导电触点，其中该导电触点包括机械变形金属颗粒。
在一个实施例中，导电触点还包括镀覆在机械变形金属颗粒上的金属。
在一个实施例中，机械变形金属颗粒包括不含粘合剂材料的机械变形金属粉末颗粒。
在一个实施例中，机械变形金属粉末颗粒包括第一层机械变形金属粉末颗粒和第二层机械变形金属粉末颗粒。
在一个实施例中，第一层机械变形金属粉末颗粒包含与第二层机械变形金属粉末颗粒不同的金属。
在一个实施例中，机械变形金属颗粒包括含有其他粘合剂材料的机械变形金属颗粒。
在一个实施例中，制造太阳能电池的方法涉及沉积金属颗粒。该方法还涉及使金属颗粒机械变形。该方法还涉及为太阳能电池形成包括机械变形金属颗粒的导电触点。
在一个实施例中，沉积所述金属颗粒包括将金属粉末沉积在硅基板上。
在一个实施例中，沉积金属粉末包括通过模具沉积金属粉末。
在一个实施例中，所述通过模具沉积金属粉末包括通过可至少部分变形的模具沉积金属粉末。
在一个实施例中，所述使金属颗粒机械变形包括使用图案化的压缩装置使金属颗粒机械变形。
在一个实施例中，沉积所述金属粉末包括沉积至少两种不同类型的金属粉末。
在一个实施例中，该方法还涉及加热机械变形金属颗粒。
在一个实施例中，所述沉积金属颗粒包括将硅以预定图案沉积在硅基板上。
在一个实施例中，所述沉积金属颗粒包括将金属糊剂沉积在硅基板上。
在一个实施例中，所述使金属颗粒机械变形包括抛光或压缩金属颗粒。
在一个实施例中，该方法还涉及在使金属颗粒机械变形后加热金属颗粒。
在一个实施例中，该方法还涉及在使金属颗粒机械变形后，沉积另外的金属颗粒，并且使所述另外的金属颗粒机械变形，其中导电触点还包括所述机械变形的另外的金属颗粒。
在一个实施例中，该方法还涉及将金属镀覆在机械变形颗粒上，其中导电触点还包括镀覆金属。
在一个实施例中，太阳能电池包括基板以及设置在基板中或基板上方的半导体区。太阳能电池还包括设置在半导体区上的导电触点，其中导电触点包括机械变形导电颗粒。

Claims (16)

1.一种太阳能电池，包括：
基板；
半导体区，所述半导体区设置在所述基板中或所述基板上方；
以及
导电触点，所述导电触点设置在所述半导体区上，其中所述导电触点包括机械变形Al颗粒，所述机械变形Al颗粒被机械压制到彼此中达到塑性变形点，并且所述导电触点包括所述机械变形Al颗粒上的铜层；其中，通过使Al颗粒机械变形来形成所述机械变形Al颗粒，使得在机械变形期间打破所述Al颗粒周围的氧化物壳，并且减少所述Al颗粒之间的孔隙以形成铜扩散阻隔层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述机械变形Al颗粒包括具有额外的粘合剂材料的机械变形Al颗粒。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述机械变形Al颗粒包括不含粘合剂材料的机械变形Al粉末颗粒。
4.一种太阳能电池，包括：
基板；
半导体区，所述半导体区设置在所述基板中或所述基板上方；
以及
导电触点，所述导电触点设置在所述半导体区上，其中所述导电触点包括机械变形金属颗粒，所述机械变形金属颗粒被机械压制到彼此中达到塑性变形点，并且所述机械变形金属颗粒包括第一层机械变形金属粉末颗粒和第二层机械变形金属粉末颗粒，所述第一层机械变形金属粉末颗粒包括更适于粘附至所述基板并相对于所述基板导电的第一金属，所述第二层机械变形金属粉末颗粒包括不同于所述第一金属并且更适于焊接的第二金属。
5.一种制造太阳能电池的方法，包括：
沉积Al颗粒；
通过将所述Al颗粒机械压制到彼此中达到塑性变形点来使所述Al颗粒机械变形，使得在机械变形期间打破所述Al颗粒周围的氧化物壳，并且减少所述Al颗粒之间的孔隙以形成铜扩散阻隔层；以及
为所述太阳能电池形成导电触点，所述导电触点包括机械变形Al颗粒和所述机械变形Al颗粒上的铜层。
6.根据权利要求5所述的方法，其中沉积所述Al颗粒包括将Al粉末沉积在硅基板上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中沉积所述Al粉末包括通过模具沉积所述Al粉末。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述通过模具沉积所述Al粉末包括通过可至少部分变形的模具沉积所述Al粉末。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述使所述Al颗粒机械变形包括使用图案化的压缩装置使所述Al粉末机械变形。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括加热所述机械变形Al颗粒。
11.根据权利要求5所述的方法，其中所述沉积Al颗粒包括将所述Al颗粒以预定图案沉积在硅基板上。
12.根据权利要求5所述的方法，其中所述沉积Al颗粒包括将Al糊剂沉积在硅基板上。
13.根据权利要求5所述的方法，其中所述使所述Al颗粒机械变形包括抛光或压缩所述Al颗粒。
14.根据权利要求5所述的方法，还包括在使所述Al颗粒机械变形后加热所述Al颗粒。
15.根据权利要求5所述的方法，还包括在使所述Al颗粒机械变形后：
沉积额外的金属颗粒；以及
使所述额外的金属颗粒机械变形，其中所述导电触点还包括机械变形的所述额外的金属颗粒。
16.根据权利要求5所述的方法，还包括将铜镀覆在所述机械变形Al颗粒上，以形成所述铜层。
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