TW201007968A - Hybrid heterojunction solar cell fabrication using a doping layer mask - Google Patents

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201007968 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ， 本發明之實施例大體上是關於光電電池的製造。 — 【先前技術】 太陽能電池為將太陽光直接轉換成電能的光電裝置。 最常見的太陽能電池材料為矽，其為單晶或多晶型基板 (有時稱為晶圓）。因矽基太陽能電池產生電能的攤還成 本高於傳統方法，故已致力於降低太陽能電池的製造成 本0 許多方式能製造太陽能電池的主動區和太陽能電池的 載流金屬線或導體❶然這些先前技術之製造方法有數個 缺點。例如，形成製程為複雜的多步驟製程，此增添了 完成太陽能電池所需的費用。 0 因此，需要改良方法和設備來形成主動和載流區至基 板表面，進而形成太陽能電池。 【發明内容】 本發明大體上提出形成太陽能電池裝置的方法，包含 形成第一摻質層至結晶矽基板的背面、以及織構結晶矽 基板的正面，其中位於背面的第一摻質層用於在織構正 面之製程期間’避免實質餘刻背面。 在一實施例中，本發明大體上提出形成太陽能電池裝 201007968 置的方法，包含形成無定形矽層至結晶矽基板的背面、 以及織構結晶矽基板的正面，其中位於背面的無定形矽 層甩於在織構正面之製程期間，避免實質蝕刻背面。 在另一實施例中，本發明大體上提出形成太陽能電池 裝置的方法’包含形成包含矽層之摻質層至矽基板背 面，且矽層包含第一型摻質原子、形成介電層至矽基板 背面的摻質層上、加熱矽基板，促使第一型摻質原子擴 散進入矽基板'移除背面的部分介電層，以形成複數個 矽基板露出區域'以及沉積金屬層至矽基板背面，其中 金屬層電性連接至少一矽基板露出區域。 在又一實施例中，本發明大體上提出用以形成太陽能 電池的系統，包含第一處理模組，用以沉積摻質層至矽 基板的第-表面、第二處理模組，用以加熱無定形矽摻 質層和石夕基板、第三處理模組，用以保留織構餘刻液來 形成織構於矽基板的第二表面，第二表面相對第一表 面，其中第二處理模組位於第一處理模組下游第四處 理模組，用以沉積介電層至矽基板的第一表面第五處 理模組’用以沉積蝕刻材料至介電層上、第六處理模組， 用以沉積金屬層至介電層上、以及複數個自動化裝置， 用以傳送矽基板至第一、第二、第三、第四、第五和第 六處_理模組。 【實施方式】 201007968

本發明之實施例包含利用新穎的處理程序來形成太陽 能電池裝置’進而形成高效率之太陽能電池。在一實施 例中’方法包括使用不同的蝕刻和圖案化製程來定義裝 置的主動區和裝置及/或接觸結構設置於太陽能電池基 板表面的區域。方法一般包括形成一或多層至太陽能電 池基板的背側，以防基板背側遭後續製程侵害、以及當 形成太陽能電池的前侧區域時，提供穩定的支撐表面。 受益於本發明之太陽能電池基板（如第1A圖的基板11〇) 包括具主動區之基板’含有有機材料、單晶矽、複晶 (mulU-crystalline)石夕、多晶（p〇iycrystalline)硬、鍺（Ge)、 砷化鎵（GaAs)、碲化鎘（CdTe)、硫化鎘（Cds)、硒化銅銦 鎵（CIGS)、硒化銅銦（CuInSe2)、磷化鎵銦（Gainp2)、和 異接面電池’例如 GaInP/GaAs/Ge < ZnSe/GaAs/Ge 基 板，其將太陽光轉換成電能。在一實施例中，基板ιι〇 為結晶矽基板，例如單晶基板（如81<1〇〇>或 微晶砍基板、複切基板、多晶梦基板、或換雜或未換 雜之多晶石夕基板。 背侧介電層太陽能電池形成製程 第1A- U圖緣示在形成接觸結構至太陽能電池裝置（如 太陽能電池1 00)之背面102的處理程序中，不同階段之 太陽能電池基板110的截面。第2圖纷示用來形成主動 區及/或接觸結構至太陽能電池i⑽的處理程序彻。第 2圖所示之程序對應第丨a 1T阁给-丄 τ 丁馮弟1A-1J圖繪不之階段，其將說明 於後。第5圖為太陽能電池生產線5〇〇的流程圖，用以 201007968 進行第2圖的處理步驟。應注意第2及5圖繪示之步驟 數量和順序並不限定本發明所述之範圍，在不悖離本發 明之基礎範圍内，當可增添、刪除及/或重組一或多値步 驟或模組。一般來說，基板於整個生產線5〇〇的移動大 多由複數個自動化裝置施行，其利用系統控制器送出的 指令來將一或多個基板110移動及定位至一或多個處理 模組（如元件符號502-514)。在一實施例中，自動化裝置 定義基板處理流動路徑，沿此設置各處理模組，使自動 化裝置能連續傳送一或多個基板至處理模組。一般來 說’系統控制器為通用電腦，用以控制太陽能電池生產 線500中的一或多個部件。系統控制器一般設計來協助 整體太陽能電池生產線500的控制及自動化，且一般包 括中央處理單元（CPU)(未繪示）、記憶體（未繪示）和支援 電路（或1/〇)(未繪示）。軟體指令與資料可加以編碼及存 入記隐體，用以指示CPU。系統控制器可讀取的程式（或 電腦指令）決定施行於基板的任務。較佳地，程式為系統 控制器可讀取的軟體，其包括進行監測相關任務的編 碼、移動、支撐及/或定位基板的執行與控制、和太陽能 電池生產線500進行的各種處理製作方法任務與各種處 理模組製程方法步驟。自動化裝置一般包含機器裝置或 輸送器，用以移動及定位基板。在一實施例中，自動化 裝置為一系列的内接傳統基板輸送器（如滾輪型輸送 器）、馬達驅動傳送帶及/或機器裝置（如6轴機器人、水 平多關節機器人（SCARA))，其依需求在處理模組内及/ 201007968 或之間移動及定位基板。 在方塊202中，如第2圖所示，進行選擇性清潔製程 來移除基板110表面的任何不當材料或粗糙度。在一實 施例中，利用批次清潔製程施行清潔製程，其中基板接 觸清潔液。在一實施例中，利用喷灑·、淹沒、浸潰或其 他適當技術潤濕基板。清潔液可為標準清潔1(SC1)清潔 液、SC2清潔液、氫氟酸（HF)持續型清潔液、臭氧化水 溶液、氫氟酸（HF)和過氧化氫（H2〇2)溶液、或其他適合 且划算的清潔液。清潔製程可處理基板約5秒至約600 秒，例如約30秒至約240秒，例如約120秒。示例清潔 製程一例更詳述於美國專利申請案序號12/383,350(代理 人文件編號APPM/13323)、名稱「用於結晶太陽能電池 的表面清潔及織構製程（SURFACE CLEANING AND TEXTURING PROCESS FOR CRYSTALLINE SOLAR CELLS)」、西元2009年3月23曰申請之申請案，其一 併附上供作參考。 方塊202所述之選擇性清潔製程可由溼式處理模組 5 02施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線 5 00。在一實施例中，溼式處理模組502 —般包含系統控 制器、主機和機器裝置，用以傳送基板於主機内的複數 個處理腔室間來進行所述清潔製程。在一實施例中，機 器裝置用來傳送一批或一盒同時待各處理腔室處理的基 板。示例溼式處理模組502 —例更詳述於美國專利申請 案序號12/383，3 50(代理人文件編號APPM/13323)、名稱 201007968 「用於結晶太陽能電池的表面清潔及織構製程 (SURFACE CLEANING AND TEXTURING PROCESS FOR CRYSTALLINE SOLAR CELLS)」、西元 2009 年 3 月 23 曰申請之申請案，其一併引述如上。 在方塊204中，如第1Α及2圖所示，形成摻質層311 至基板110的背面102。在一態樣中，沉積之摻質層3 11 用來構成重摻雜區（如Ρ+或η+摻雜區）於太陽能電池基板 表面，在進行後續一或多個熱處理步称處理基板後，其 沉積於上。在另一態樣中，沉積之摻質層311做為耐化 學性層，當前侧織構製程（步驟208)處理基板正面101 時’用以實質保護基板11 〇的背側，此將說明於後。在 此情況下，當太陽能電池的前側區域形成時，摻質層311 還提供基板穩定的支撐表面。 在一實施例中’摻質層311為内含η型或ρ型摻質原 子的矽酸鹽玻璃材料’例如形成於基板的磷矽酸鹽玻璃 參 （PSG)、硼鱗梦酸鹽玻璃（BPSG)或硼石夕酸鹽玻璃（BSG) 層。換質層3 11可以傳統旋塗、網印、喷墨印刷、喷塗、 滾塗或其他類似沉積技術形成。在一實施例中，摻質層 311為厚度约50埃（Α)至約20微米.（μηι)的石夕酸鹽玻璃 層。在一實施例中，摻質層311為BSG層，其沉積在ρ 型基板110上。在另一實施例中，摻質層311為PSG層， 其沉積在η漤基板110上。應注意在此討論形成矽酸鹽 玻璃層的方式並不限定本發a月之範圍，在一或多個熱處 理步驟期間’摻質層311亦可由其他對織構蝕刻製程化 201007968 學劑（步驟208)與其他清潔製程化學劑具耐化學性的材 料組成，並且在不悖離本發明之基礎範圍内，提供了摻 • 質材料量至基板110的表面。在一實施例中，摻質層311 . 尚形成在基板110的正面1〇1。形成背側接觸結J時， 將換質層3U沉積在正面1G1是有㈣，因其在這些製 程的搬運過程不會㈣被刮傷或破壞而可做為穩定的支 撐表面。 φ 纟方塊綱進行的另-製程實施例中，摻雜之無定形 矽層形成於基板110的背面102，此將進一步說明於後 標示為’’替代處理程序（II)，’的段落。 方塊204所述之沉積製程可由第一沉積處理模組5〇4 施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線5〇〇。 在一實施例中，第一沉積處理模組5〇4沿著處理流動路 徑設置，其由自動化裝置構成且位於選擇性溼式處理模 組502下游。在一實施例中，第一沉積處理模組5〇4利 馨用S〇ftlineTM工具進行網印製程，，其可取自美國加州 聖克拉拉之應用材料公司所屬的Baccini s.p.A.。示例第 一沉積處理模組504 —例更詳述於美國臨時專利申請案 序號61/102,310(代理人文件編號APPM/13541L)、名稱 「下世代網印系統（NEXT GENERATION SCREEN PRINTING SYSTEM)」、西元2008年10月2曰申請之申 請案、美國專利申請案序號12/418,912(代理人文件編號 APPM/13541)、名稱「下世代網印系統（ΝΕχτ GENERATION SCREEN PRINTING SYSTEM)」、西元 2009 201007968 年4月 6曰申請之申請案、和美國專利公開號 2009/0142880、名稱「使用圖案化蝕刻材料的太陽能電 池觸點形成製程（SOLAR CELL CONTACT FORMATION PROCESS USING A PATTERNED ETCHANT MATERIAL)」、西元2008年11月19日申請之申請案’ 其皆一併附上供作參考。或者’利用 AKTTM系列的 PECVD腔室來沉積摻質層，其可取自位於美國加州聖克 拉拉之應用材料公司。其他諸如高密度電漿CVD工具、 旋覆玻璃（SOG)軌道式工具、熱線化學氣相沈積（HWCVD) 腔室或原子層沈積（ALD)腔室之處理腔室也可用來實施 本發明。 在方塊206中，如第1Β及2圖所示，加熱基板達高於 約800°C，促使摻質層311中的摻質驅入或擴散進入基板 110的背面而於基板110内形成摻雜區312。第1C圖顯 示摻質層311已擴散進入基板11〇背面後的基板狀態。 0 儘管第1C圖或後續圖式未繪示摻質層311’然加熱步驟 後，摻質層3 11的部分摻質材料仍可能留在基板背面頂 部。在一實施例中，基板加熱達約800°C至約1300°C ’ 歷時約1分鐘至120分鐘。摻雜區312可用來構成鈍化 背面點狀接觸太陽能電池結構的背面場擴散區。 方塊206所述之驅入製程可由加熱處理模組506施 行，如第5圖所示’其設置於太陽能電池生產線500。 在一實施例中，加熱處理模組506為快速熱退火（RTA) 腔室。在一實施例中’加熱處理模組506沿著處理流動 11 201007968 路徑設置且位於第一沉積處理模組5 (Η下游。其他諸如 退火腔室、爐管或帶狀爐腔之處理腔室也可用來實施本 • 發明。在一實施例中，如上所述，加熱處理模組506為

Vantage Radiance PlusTM RTP腔室’其可取自美國加州 聖克拉拉之應用材料公司。 在方塊208中’如第1C及2圖所示，進行織構製程處 理基板110的正面101而形成織構表面151。在一實施 _ 例中，基板Π0的正面1〇1為太陽能電池構成後，太陽 能電’池基板接收太陽光的側邊。舉例來說，在一織構製 程中’基板浸潰於標準B OE餘刻化學劑，接著浸漬驗性 钱刻化學劑（如氫氧化鉀（KOH)化學劑），然後浸潰稀釋之 HF钱刻化學劑《在一實施例中’蝕刻基板的蝕刻液包含 約2.7體積％的氫氧化鉀（K〇H)和約45〇〇ppm、3〇〇分子 量（MW)的聚乙二醇（PEG)，其溫度保持約79〇c_8〇t，歷 時約30分鐘。在一實施例中，b〇E蝕刻液包含體積比6: 碜 1的40% NH4F水溶液與49% HF水溶液。在一實施例中， 用以蝕刻矽基板的蝕刻液為水性氫氧化鉀（K〇H)、氫氧 化鈉（NaOH)、水性氫氧化銨（NH4〇H)、四甲基氫氧化銨 (TMAH ; (CHshNOH)或其他類似的鹼性溶液。織構表面 151的粗糙度取決於蝕刻形成在織構表面151的任意三 角錐形狀、高度、尺寸和較。在―實施例中，織構的 平均深度定義成使用機械輪廓儀、光學輪廓儀或其他光 學檢測技術（如共焦顯微鏡、3D_SEM影像）測量基板表面 面積或區域得到的峰谷平均差或平均高度。在一實施例 12 201007968 中織構製程期間形成的織構平均高度為約i微米(阳) 至約10μη^在一實施例中，方塊2〇8所述之織構製程可 • 由溼式處理模組502施行，如前述弟5圖所示，其設置 . 於太陽能電池生產線500中的加熱處理模組506下游。 示例織構製程一例更詳述於美國專利申請案序號 12/383,350(代理人文件編號ΑρρΜ/13323)、西元2〇〇9年 3月23曰申請之申請案，其一併引述如上。 φ 在實施例中，如方塊所示，完成方塊208施行 的製程後，進行選擇性清潔製程處理基板11〇。選擇性 清潔製程通常用來移除任何不當殘餘物及/或形成鈍化 層於基板表面。在一實施例中’清潔製程的施行是以清 潔液濕潤基板來移除方塊2〇8殘餘的材料，並在進行後 續沉積程序至各基板區域前，清潔基板表面。濕潤可由 喷灑、淹沒、浸潰或其他適當技術達成。後蝕刻-清潔液 可為SCI清潔液、SC2清潔液、稀釋之HF持續型清潔 験液、臭氧化水溶液、稀釋之氫氧化銨（NH4〇h)溶液過 氧化氫（H2〇2)溶液、去離子(DI)水或其他適合清潔含矽基 板且划算的清潔液1在一實施例中，後蝕刻清潔液為氮 氟酸（HF)與臭氧（〇3)之混合物β後蝕刻清潔製程可處理 基板約5秒至約600秒，例如約3〇秒至約24〇秒，例如 約120秒。第1C圖繪示基板11〇的一實施例，其已清潔 且移除表面上所有不當材料。 方塊210所述之選擇性清潔製程可由溼式處理模組 502施行，如前述第5圖所示’其設置於用來進行方塊 13 201007968 20$之製程的加熱處理模組5〇6下游。示例溼式處理模 組502 —例更詳述於美國專利申請案序號12/383,35〇(代 理人文件編號APpM/13323)，其一併引述如上。 若尚未形成太陽能電池基板的主動區（如pv接面），則 處理程序200接著將包括方塊212，其中一或多個步驟 用來製造基板110的主動區122(第1D圖）^在一實施例 中，傳統太陽能電池是進行標準傳統摻雜及驅入步驟而 糝 形成。在另一實施例中，異接面型太陽能電池的形成方 式為利用傳統手段沉積含本質矽層、然後沉積含摻雜矽 層至基板110的正面1 〇 1 〇在一實施例中，利用高溫擴 散爐型處理步驟（如處理溫度^800。〇,摻雜基板11〇的正 面ιοί’其中換雜氣體成分（如三甲基硼烷（TMB)、p〇cl3) 驅入基板露出的正面101。在一實施例中，利用傳統化 學氣相沉積（PECVD)技術’形成無定形梦氫化物（si:H) 至正面101 » 參 在方塊212進行的另一製程實施例中，利用第4圖所 不之製程’形成選擇性射極結構至基板表面。第4圖所 示之處理程序400對應第3A-3D圖鳍·示之處理階段，其 將進一步說明於後標示為”選擇性射極形成製程，，的段 落。 方塊212所述之主動區沉積可由第二沉積處理模組 508施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生 產線500。在一實施例中，第二沉積處理模組5〇8沿著 處理流動路徑設置且位於用來進行方塊208及/或方塊 201007968 210之製程的溼式處理模組5〇2下游。在一實施例中， 第二沉積處理模組508為ΑΚΤΤΜ系列的PECVD腔室， 其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。其他 諸如爐管或帶狀爐腔、雷射退火腔室、熱線化學氣相沈 積（HWC VD)腔室、離子佈植/摻雜腔室或原子層沈積 (ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本發明。 在方塊214中，如第1E及2圖所示，形成介電層m φ 至基板110的背面102。介電層111形成在基板110上， 以大致電性隔離導電層163(後續製程所形成）與基板u〇 的背面102。在一實施例中，介電層i丨丨為氧化矽層其 可利用選擇性沉積製程或藉由遮罩或遮蔽正面1〇1而主 要形成於含矽基板的背面1〇2。在另一實施例中，介電 層111為氧化矽層，其形成於含矽基板的正面1〇1和背 面102。含氧化矽之介電層U1可利用諸如爐膛退火製 程、快速熱氧化製程、大氣壓或低壓化學氣相沉積（CVD) ® 製程、電漿増強CVD製程、物理氣相沈積（PVD)製程之 傳統熱氧化製程形成、或利用噴塗、旋塗、滾塗、網印 或其他類似沉積製程塗鋪。在一實施例中，介電層ηι 為二氧化矽層，其厚度約50埃（A)至約3000人。 在方塊214或下述方& 8M進行的另一製程實施例 中’選擇性介電層形成製程為二步驟的製程。在第一步 驟中，在富含氮氣（N2)的環境中，加熱基板達釣80〇t , 以免基板110表面露出的各部件氧化。接著，歷經充足 的時間後（如達到默摻質擴散深度），注人含氧（〇2)混合 15 201007968 氣體至擴散腔室，以氧化及消耗至少一部分的矽材料摻 質層。在一實施例中，第二步驟的施行溫度高於約8〇〇它。 應注意在此描述形成氧化矽型介電層並不限定本發明 之範圍，介電層111亦可以其他傳統沉積製程（如PECVD 沉積）形成及/或由其他介電材料組成。在一實施例中， 介電層111尚形成在基板11〇的正面101。形成背側接觸 結構時’將介電層111沉積在正面1〇1是有益的，因其 •在這些製程的搬運步驟期間不會輕易被刮傷或破壞而可 做為穩定的支撐表面。在一實施例中，介電層U1包含 多層堆疊膜，例如氮化矽（SiN)層和氧化矽（Si02)層。 方塊214所述之介電層沉積可由第二沉積處理模組 508施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生 產線500。在一實施例中，用來進行方塊214之製程的 第二沉積處理模組508沿著處理流動路徑設置且位於用 來進行方塊208及/或方塊210之製程的溼式處理模組 春 502下游。第二沉積處理模組508可包括物理氣相沈積 (PVD)腔室、化學氣相沈積（CVD)腔室、電漿增強化學氣 相沈積（PECVD)腔室，但不以此為限。在一實施例中， 第三沉積處理模組510為AKTtm系列的PECVD腔室， 其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。如同 前述，應理解其他諸如熱線化學氣相沈積（HWCVD)腔室 或原子層沈積（ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本發 明。 在方塊216中，如第1F及2圖所示’利用傳統手段蝕 201007968 刻形成在基板背面102的介電層in,以形成預定圖案的 露出區域125，其可用來構成背側接觸層127(第1G圖） 與基板表面116間的連接。典型用來在背面102形成圖 案化露出區域125的蝕刻製程包括圖案化及乾蝕刻技 術、雷射剝離技術、圖案化及溼蝕刻技術、或其他可用 來在沉積介電層111中形成預定圖案的類似製程，但不 以此為限。露出區域125 —般提供表面來電性連接基板 110的背面102。 Φ 在方塊216進行的一製程實施例中，利用傳統喷墨印 刷、膠印、網印或其他類似製程來形成及定義待形成主 動區及/或接觸結構的預定區域，而選擇性沉積餘刻材料 至介電層111上。在一實施例中，蝕刻材料為含氟化銨 (ΝΗβ)材料’其調配來蝕刻介電層ln。在一實施例中， 蝕刻#料含有：200克/升（g/i)的氟化.（NH4f)、5〇g/1、 2000MW的聚乙二醇（PEG)與5〇g/1的乙醇、其餘為m ❿水，體積共1公升。在另一實施例中，丨公升的蝕刻材 料含有.90毫升的6 : 1缓衝氧化物蝕刻（B〇E)蝕刻液、 5克、500MW的聚乙二醇（PEG)與5克的乙醇、其餘為 DI水。在一實施例中，B〇E蝕刻液包含體積比6 : i的 40% ΝΗβ水溶液與49% HF水溶液。飯刻液的添加成分 通常選擇能有效”潤濕，，介電層丨丨丨，同時減少可能影響介 電層111之形成圓案的分散量。儘管聚環氧乙烧（即聚乙 二醇）基材料和其他相關材料適合做為蝕刻液的界面活 性劑’然其在25〇t以上亦將分解成揮發性副產物故在 17 201007968 下一步驟加熱基板後，不需後清洗步驟來清潔基板表 面。沉積預定圖案之蝕刻材料至背面丨02後，接著加熱 基板達約200乞至約300。(：，使蝕刻材料中的化學劑蝕刻 基板上的介電層111，進而於基板11〇上形成露出區域 125。咸信讓含氧化矽之介電層111(如厚度1〇〇〇入）在約 200 C至約30(TC下，接觸含氟化銨（NH4F)之蝕刻材料（如 上述配方）約2分鐘’可蝕刻介電層U1而產生揮發性蝕 φ 刻產物，其於處理期間將自基板110的露出區域125蒸 發。因此，在預定溫度下處理預定時間（如約2分鐘）後， 將移除揮發性蝕刻產物而於露出區域125内留下乾淨的 表面，如此可在此區域形成可靠的背側電性觸點。咸信 反應是依以下反應式（1)進行：

Si02 + 4NH4F -> SiF4 + 2H20 + 4NH3 ⑴ 第IF圖繪示進行完索2圖步驟2〇2_216後的圖案化介 電層111。採行方塊216之替代方式的原因在於，其藉由 參 蒸發移除蝕刻產物和殘餘蝕刻材料且不需進行任何後清 潔製程’即可形成介電層U1的露出區域125，並留下乾 淨的表面供下述方塊220進行直接金屬化製程。 在又一實施例中，方塊216進行的圖案化製程可以進 一步說明於後標示為”替代處理程序（1)”的製程替代。 方塊216所述之圖案化製程可由第一沉積處理模組 504施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生 產線500。在一實施例中，利用s〇ftlineTM工具進行網印 製程’選擇性沉積蝕刻材料至介電層上，其可取自美國 201007968 加州聖克拉拉之應用材料公司所屬的BacciniS.p.A.。在 一實施例中，第一沉積處理模組504沿著處理流動路徑 設置且位於用來進行方塊214之製程的第二沉積處理模 組5 08下游。示例第一沉積處理模組504 —例更詳述於 美國專利申請案序號 12/418,912(代理人文件編號 APPM/13541)、名稱 「下世代網印系統（NEXT GENERATION SCREEN PRINTING SYSTEM)」、西元 2009 年4月 6日申請之申請案、和美國專利公開號 2009/0142880、名稱「使用圖案化蝕刻材料的太陽能電 池觸點形成製程（SOLAR CELL CONTACT FORMATION PROCESS USING A PATTERNED ETCHANT MATERIAL)」、西元2008年11月19曰申請之申請案， 二者一併附上供作參考。 在步驟214、216的一實施例中，介電詹111為導電層， 例如透明導電氧化物（TCO)，例如氧化鋁辞（AZO(如 ΖηΟ:Α1材料）），隨之利用如網印之傳統方法塗鋪毯覆（背 側）或圖案化（前側）接觸極柵。在一實施例中，AZO和金 屬層是以傳統PVD技術沉積。當導電層為耐火金屬或耐 火金屬氮化物化合物（如氮化钽）時，其可抵抗用於製備 異接面堆疊結構之晶圓對側的織構和清潔製程。 在一實施例中，如方塊2 1 8所示，完成方塊216施行 的製程後，進行選擇性清潔製程處理基板110，以移除 任何不當殘餘物及/或形成純化表面。在一實施例中，清 潔製程的施行是以清潔液濕潤基板來移除方塊2 1 6殘餘 19 201007968 的材料’並在進行後續沉積程序至各基板區域前，清潔 基板表面。方塊218所述之清潔化學劑和清潔處理步驟 大致與上述方塊210所進行的製程相同。 方塊21 8所述之選擇性清潔製程可由渔式處理模組 502施行，如前述第5圖所示’其設置於太陽能電池生 產線500。在一實施例中’溼式處理模組502沿著處理 流動路徑設置且位於用來進行方塊216之製程的第一沉 積處理模組5 04下游。示例溼式處理模組5 〇2 —例更詳 響 述於美國專利申請案序號12/383,350(代理人文件編號 APPM/13323)，其一併引述如上。 在方塊220中，如第1G及2圖所示，接觸層114沉積 在基板110的背面102而構成匯流排線電性連接基板1丄〇 表面的露出區域。在一實施例中，接觸層114的形成厚 度為約2000埃（A)至約50000A且含有金屬，例如銅 (Cu)、銀（Ag)、金（Au)、錫（Sn)、鈷（Co)、銖（Rh)、鎳（Ni)、 φ 鋅（Zn)、鉛（Pb)、鈀（Pd)、鎢（W)、鈦（Ti)、鈕（Ta)、鉬（M〇) 及/或銘（Aiy、或再他類似金屬。 在一實施例中，接觸層114含有的金屬乃選擇不會對 下述之後讀正面101織構製程造成化學侵害。在一實施 例中’接觸層114的露出表面含有耐火金屬或金屬合 金，例如鈦（Ti)、钽（Ta)、鎢（W)、鉬（Mo)、氮化鈦(TiN)、 氮化钽（TaN)、氮化鎢（WN)及/或氮化鉬（MoN)。在一實 施例中’接觸層114含有二層’其形成方式是先以物理 氣相沉積（PVD)製程或蒸鍍製程沉積鋁（A1)層（未繪示）， 20 201007968 接著以PVD製程沉積氮化鈕（TaN)覆蓋層（未繪示）β在此 構造中，TaN層用來遮蔽可能遭後續織構製程侵害的鋁 層。 方塊2.20所述之接觸層沉積可由第三沉積處理模組 • 510施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線 500。在一實施例中’第三沉積處理模組51〇沿著處理流 動路徑設置且位於用來進行方塊218之製程的溼式處理 模組502下游。在一實施例中，利用at〇ntm工具進行 • PVD製程，形成接觸層114至太陽能電池基板的一或多 個表面’其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公 司。其他諸如滅射腔室、熱線化學氣相沈積（HWCVd)腔 室或原子層沈積（ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本 發明。或者’方塊220所述之沉積製程可由第一沉積處 理模組504施行，如同上述，其設置於第5圖的太陽能 電池生產線500〇 ❹ 在方塊222中，如第in及2圖所示，沉積導電層163 覆蓋基板110上的.接觸層1.14。在一實施例中，導電層 . 163的形成厚度為約2000埃（A)至約50000A且含有金 屬，例如銅（Cu)、銀（Ag)、金（Au)、錫（Sn)、鈷（Co)、銖 (Rh)、錄（Νι)、鋅（Zn)、鉛（Pb)、鈀（Pd)、鉬（Mo)及 /或鋁 (A1)。在一實施例中，導電層163含有二層，其形成方 式是先以物理氣相沉積（PVD)製程或蒸鍍製程沉積鋁（A1) 層161 ’接著以PVD製程沉積鎳釩（Niv)覆蓋層ι62。 方塊222所述之導電層沉積可由第三沉積處理模組 21 201007968

❿ 510施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽能電池生 產線500。在一實施例中，第三沉積處理模組510沿著 處理流動路徑設置且位於用來進行方塊218之製程的溼 式處理模組502下游i第三沉積處理模組5 10可包括物 理氣相沈積（PVD)腔室、濺射腔室、化學氣相沈積（CVD) 腔室、電漿增強化學氣相沈積（PECVD)腔室，但不以此 為限。在一實施例中，第三沉積處理模組510為例如設 在ATONtm工具的PVD腔室，其可取自位於美國加州聖 克拉拉之應用材料公司。其他諸如熱線化學氣相沈積 (HWCVD)腔室或原子層沈積（ald)腔室之處理腔室也可 用來實施本發明。 在方塊223中’如第2圖所示，在一實施例中，進行 選擇性清潔製程處理基板110,以於完成基板前側處理 前，移除基板正面101的任何不當氧化物。在一實施例 中，在步驟216期間或之後，進行選擇性清潔製程。在 一實施例中，在步驟222之後（第2圖），進行選擇性清 潔製程。在一實施例中，清潔製程的施行是以清潔液濕 潤基板，並在進行後續沉積程序前，移除基板表面的不 當氧化物。濕潤可由錢、淹沒、浸潰或其他適當技術 達成。清潔液可為稀釋之HF持續型清潔液、臭氧化水 溶液或其他適合清潔含矽基板且划算的清潔液。 方塊223所述之選擇性清潔製程可由濕式處理模組 502施行，如前述第5圖所示，盆崎 μW不其没置於太陽能電池生 產線爾。在一實施例中，渔式處理模組502沿著處理 22 201007968 流動路徑設置且位於用來進行方塊22〇或方塊222之製 程的第二沉積處理模組510下游。示例溼式處理模組5〇2 一例更詳述於美國專利申請案序號12/383,35〇(代理人文 件編號APPM/13323)，其一併引述如上。 進行方塊220或方塊222之製程後，進行方塊224的 正面製備製程處理基板正面1〇1(第11圖）。方塊224進 行的製程需沉積TCO層（如氧化鋁辞或氧化銦錫）至基板 正面101的無定形矽（Si)異接面結構上。在一實施例中， 如第II圖所示，正面101的製備方式是先沉積透明導電 氧化物（TCO)層118、然後利用網印沉積銀接觸極栅。TC〇 層11 8可以傳統沉積製程形成’例如物理氣相沈積（pvD) 製程及/或化學氣相沈積（CVD)製程。在一實施例中，抗 反射塗層（ARC層）119搭配TCO層118使用。 方塊224所述之沉積製程可由第四沉積處理模組5 ! 2 施行，如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產線5〇〇。 φ 在一實施例中，第四沉積處理模組512沿著處理流動路 徑設置且位於用來進行方塊223之製程的溼式處理模組

502下游。在一實施例中，TCO層和ARC層是利用PVD ， 腔室沉積。在另一實施例中，TCO層先在PVD腔室沉積， 接著轉移到第四沉積處理模組510内的CVD腔室。或 者’第三沉積處理模組510用來進行方塊224所述之沉 積製程。在此情況下，如同前述，可利用ATONtm工具 來形成TCO層和ARC層至太陽能電池基板的一或多個 表面，其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司。 23 201007968 在方塊226中，如第1;及2圖所示，在一實施例中， 製備正面101後，利用傳統製程（如網印），形成一或多 個導電正面接觸線123於其上，以則傳料段形成太 陽能電池刚的正面接觸結構。在—實施例中，正面接 觸線包含銀（Ag)膠材料，其可以網印製程沉積。

在-實施例中，接觸層114和導電層163選擇性經圖 案化而電性隔離基板110的一或多個區域。在一實施例 中，利用-或多個雷射剝離、圖案化及乾蝕刻或其他 類似技術在接觸層114及/或導電層163十形成通道，以 電性隔離基板110的區域。形成於接觸層114和導電層 163中的圖案可經配置而電性連接太陽能電池1〇〇的預 定區域。 方塊226所述之導電正面接觸結構沉積可由第一沉積 處理模組504施行，如前述第5圖所示，其設置於太陽 能電池生產線500。在一實施例中，第一沉積處理模組 504沿著處理流動路徑設置且位於用來進行方塊之 製程的第四沉積處理模組5 12下游。在一實施例中利 用SoftlineTM工具進行網印製程，形成導電正面接觸線， 其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司所屬的 Baccini S.p.A.。第一沉積處理模組5〇4 —例更詳述於美 國專利申請案序號12/418,912(代理人文件編號 APPM/13541)和美國專利公開號2009/0142880，二者一 併附上供作參考。 選择性射極形成製程 24 201007968 第3A-3D圖繪示本發明另一實施例，在形成太陽能電 池裝置之主動區的處理程序中，不同階段之太陽能電池 基板110的截面。第4圖所示之處理程序4〇〇對應第 3A-3D目搶示之階段，用卩形成選擇性射極結構至太陽 能電池裝置的正面101，例如太陽能電池1〇〇。在一實施 例中，當方塊212的製程採行處理程序4〇〇的步驟時， 不需額外進行上述方塊206、223、224、226之製程處理 基板110。在一實施例中，所有用以進行處理程序4〇〇 _ 的處理模組全沿著溼式處理模組5〇2下游的處理流動路 徑設置且位於用來進行方塊214之製程的第二沉積處理 模組508上游。故在一實施例中，進行方塊2〇2 2〇4、 208-210之製程後，在方塊212中施行處理程序4〇〇所含 的製程。 在方塊402中’如第3Α及4圖所示，沉積第一摻質材 料3 1 0至基板11 〇的正面1 〇 1。在一實施例中，利用噴 φ 墨印刷、膠印、網印或其他類似製程來沉積或印製預定 圖案的第一掺質材料310»第一摻質材料310最初可為 • 液體、糊膠或凝膠，用以形成摻雜區。在一些情況下， . 配置第一摻質材料310後，加熱基板達預定溫度，以確 保第一摻質材料3 10仍留在正面1 〇 1，並促使摻質材料 3 1 0固化、密實及/或與正面1 〇 1產生鍵結。在一實施例 中’第一摻質材料310為含有η型摻質的凝膠或糊膠。 用於矽太陽能電池製造的典型η型摻質例如為填(Ρ)、砷 (As)或銻(Sb)之元素。在一實施例中，第一摻質材料31〇 25 201007968 為含碟摻質糊膠’其置於基板110的正面，且基板 加熱達約80°c至約5001：。在一實施例中，第一摻質材 料310含有選自由聚磷酸、磷矽酸鹽玻璃前驅物、磷酸 (H3P〇4)、亞磷酸（ΗβΟ3)、次磷酸（η3Ρ〇2)及/或其各種銨 a組成群組之材料。在一實施例中，第一摻質材料310 為凝膠或糊膠’其含有約6原子％至約30原子％的磷。 方塊402所述之製程可由第二沉積處理模組508施 行’如前述第5圖所示’其設置於太陽能電池生產線 500。在一實施例中，第一沉積處理模組504沿著處理流 動路徑設置且位於用來進行方塊2〇8及/或方塊21〇之製 程的溼式處理模組502下游。在一實施例中，利用 SoftlineTM工具進行網印製程，沉積摻質層至基板上，其 可取自應用材料公司。 在方塊404中’如第3B及4圖所示，加熱基板連高於 約750°C ’促使第一摻質材料31〇中的摻質元素驅入或擴 _ 散進入基板110的正面101而於基槔110内形成第一摻 雜區320。在一實施例中，如上所述，除了方塊4〇4進 ^ 行的製程外’不需進行方塊206之製程，因摻質層311 和第一摻質材料310中的摻質原子可於方塊404進行製 程期間同時驅入基板11〇的表面。第一摻雜區32〇可做 為重摻雜區而良好電性連接太陽能電池裝置3〇〇的正 面。在一實施例中’期第一摻雜區320的表面電阻為約 10-50Ω/□。在方塊404進行的一製程實施例中，在存有 敗氣（NO、氧氣（〇2)、氫氣（h2)、空氣或其組合物的情況 26 201007968 下，加熱基板達約75(TC至約i30(rc，歷時約i分鐘至 約120分鐘。在一實施例中，在快速熱退火（rta)腔室且 富含氮氣（NO的環境中，加熱基板達約1〇〇(Γ(：，歷時約$ 分鐘。 在方塊404進行的一製程實施例中，第一摻質材料 間之基板110的正面101區域摻雜預定的摻質原子（如n 型掺質）而形成#雜區313。在一實施例中，將第一換質 材料310驅入基板正面101的部分製程期間’使正面接 觸含摻質蒸氣或氣體而形成摻雜區3 13〇在一實施例中， 於熱處理時’蒸發部分第一摻質材料31〇，以產生至少 一部分的含換質蒸氣。在另一實施例中，於熱處理時， 使正面101接觸磷酸，以形成n型太陽能電池基板的摻 雜區313。在又一實施例中，使基板正面1〇1接觸p〇ci3 或其他預定的含掺質氣體，且在爐管内熱處理基板。儘 管未缯示，然應注.意含石夕酸鹽玻璃材料的摻質層3丨丨（如 ❹前述）咸信能有效形成可靠的遮罩來防止背面1〇2不當糝 雜任何用以形成第一摻雜區320與摻雜區313的含掺質 蒸氣或副產物。在一實施例中，期摻雜區313的表面電 阻為約 80-200Ω/口。 方塊404所述之驅入製程可由加熱處理模組5〇6施 行，如前述第5圖所示’其設置於太陽能電池生產線 500。在一實施例中，加熱處理模組5〇6為快速熱退火 (RTA)腔室。其他諸如退火腔室、爐管或帶狀爐腔之處理 腔室也可用來實施本發明。或者，可以設置於太陽能電 27 201007968 池生產線500的第一沉積處理模組504加熱基板。在一 實施例中’如上所述，第一沉積處理模組504設在 SoftlineTM工具，其可取自美國加州聖克拉拉之應用材料 公司所_屬的Baccini S._p.A.部門。 在方塊406中’如第3C及4圖所示，形成抗反射層 330至正面101。在一實施例中’抗反射層33〇包含薄蘇 化/抗反射層（如氮化矽、氧化矽）^雖然第3C圖繪示抗 反射層330為單層’但此構造並不限定本發明之範圍， ® 其僅為舉例說明抗反射層實例而已。 方塊406所述之抗反射層沉積可由第四沉積處理模組 512施行，如上述第5圖所示，其設置於太陽能電池生 產線500。在一實施例中，抗反射層是利用pvD腔室沉 積。或者，第二5·儿積處理模組510用來進行方塊406所 述之?儿積製程。在此情況下，如同前述，可利用ATONtm 工具來形成抗反射層至太陽能電池基板的一或多個表 Φ 面，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司》 在方塊4〇8中’如第3D及4圖所示，沉積導電層340 至抗反射層3 3 0上。在一實施例中，導電層3 4 〇的形成 厚度為約2000埃（A)至約50000A且含有金屬。在一實施 例中，導電層340是由含金屬糊膠構成，例如含銀（Ag) 膠’其網印於基板正面1〇1。在一實施例中，預定圖案 的導電層340沉積在第一摻雜區32〇上，如此在施行方 塊410的後續熱處理後，導電層34〇將形成良好的電性 觸點接觸第一摻雜區32〇。在一實施例中，導電層34〇 28 201007968 為含銀材料，其利用網印製程、喷墨印刷或其他類似製 程沉積成預定圖案。 方塊408所述之導電層沉積可由第四沉積處理模組 5 12施行，_如前述第5圖.所示’其設置於太陽能電池生 產線500。第四沉積處理模組512可包括物理氣相沈積 (PVD)腔室、濺射腔室、化學氣相沈積（CVD)腔室、電聚 增強化學氣相沈積（PECVD)腔室，但不以此為限《在一 實施例中，導電層是利用例如設在ATONtm工具的PVD 腔室沉積，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料 公司。其他諸如熱線化學氣相沈積（HWCVD)腔室或原子 層沈積（ALD)腔室之處理腔室也可用來實施本發明。 在方塊410中，基板一般經加熱違高於約400。〇及/或 低於約800°C，促使導電層340密實及/或擴散進入基板 110的正面101而形成預定的歐姆觸點接觸部分第一掺 雜區320。在方塊410進行的一製程實施例中，在存有 氮氣（N2)、氧氣（〇2)、氫氣（H2)、空氣或其組合物的、情況 下’加熱基板達約400°C至約500°C，歷時約丨分鐘至約 120分鐘。在一實施例中，在第一沉積處理模組5〇4中 加熱基板’如第5圖所示’其設置於太陽能電池生產線 500。在一實施例中，如上所述’第一沉積處理模組5〇4 設在SoftlineTM工具，其可取自美國加州聖克拉拉之應 用材料公司所屬的Baccini S.p.A.部門。或者，可利用設 置於太陽能電池生產線500的加熱處理模組5〇6來加熱 基板。在此情況下’可採甩退火腔室、爐管或帶狀爐腔。 29 201007968 所述實施例優於其他傳統技術，因形成於導電層340間 的電性連接具有低接觸電阻，且不會因，，刺穿”形成射極 至底下的P型材料而破壞太陽能電池接面。在所述構造 中，導電層340利用設置於太陽能電池生產線5〇〇的燒 爐模組514而燒穿介電層。在一實施例中，燒爐模組514 為用來加熱基板達預定溫度的火爐，以形成預定觸點接 觸基板表面的圖案化金屬層。示例燒爐模組514 一例更 詳述於美國臨時專利申請案序號61/1 57,179(代理人文件 馨 編號APPM/14258L)、名稱「具晶園切割模組的結晶矽太 陽能電池生產線（CRYSTALLINE SILICON SOLAR CELL PRODUCTION LINE HAVING A WAFER SAWING MODULE)」、西元2009年3月3曰申請之申請案，其一 併附上供作參考。 在一實施例中，進行處理程序4〇〇之製程後，太陽能 電池處理程序400揍續施行上述處理步驟 214-222 。 參 雖然上述處理程序4Q〇是說明形成太陽能電池裝置之 主動區的另一方式，例如第1A_U圖實施例的太陽能電 池100，但相仿的處理程序4〇〇亦可依上述方式應用到 第7A-7I圖實施例（配合步驟8〇2_826說明）。 替代處理程序（I) 第6A及6B圖繪示本發明一替代實施例，在形成預定 案之露出區域611的處理程序中，不同階段之太陽能 電池基板110的截面’其可用來連接背側接觸結構 7(第1G圖）和基板表面616。在—實施例中下述製程 30 201007968 取代前述方塊216施行的圖案化製程β 第6Α圖顯不進行圖案化製程前的太陽能電池1〇〇狀 態’其中介電層ill形成在基板的背面1〇2。在第 6B圖中，利用包含摻質原子的沉積蝕刻材料，蝕刻形成 在基板背面1 02的介電層11卜在一實施例中，利用傳統 喷墨印刷、膠印、網印或其他類似製程，選擇性沉積蝕 刻材料至介電層111上。在一實施例中，蝕刻材料包含 氟化銨（NKUF)和含摻質材料。在基板11〇包含n型矽基 板的構造中，摻質原子可包括含磷（P)摻質材料。隨後， 加熱基板達到某一溫度’使钱刻材料姓刻介電層1 1 1，並 容許蝕刻材料中的摻質原子驅入基板110的露出區域 611而形成換雜區612。在此情況下，餘刻材料中的掺質 原子用來形成重掺雜區612於基板11〇，如此可在基板 表面616(第6B圖）與背側接觸層127(第1G圖）間形成高 品質的電性連接。 應理解第6A及6B圖所述之處理程序將可取代下述處 理程序800之方塊816施行的圖案化製程。 替代處理程序（II) 第7A-7I圖續' 示本發明又一實施例，在形成太陽能電 池100的處理程序800中，不同階段之太陽能電池基板 110的截面。第8圖所示之處理程序800對應第7A-7I 圖繪示之階段’其將說明於後。在太陽能電池形成製程 的一實施例中，上述方塊204中的摻質層3 11例如以無 定形砍層替代。在一實施例中，處理程序800始於進行 31 201007968 選擇性清潔製程（方坆8Λ0、* 塊802) ’其大致類似前述第2圖方塊 202進行的製程。康吁奋货。 一 .、主意第8圖繪示之步驟數量和順序 並不限定本發明所诚3-於阁 攻之範圍，在不悖離本發明之基礎範 圍内，當可增添、刪除及/或重組一咸多個步驟。

在方塊8〇4進行的一製程實施例中，如第7A及8圖所 示，施行方塊802之選擇性清潔製程後，形成摻質層7ιι 至基板no的背面102。在一態樣中，沉積之摻質層7ιι 用來構成重摻雜區（如p +摻雜區）於太陽能電池基板表 面，在進行後續一或多個熱處理步驟處理基板後，其沉 積於上。在一實施例中，沉積之摻質層711構成重摻雜 P+區於p型基板上。在另一態樣中，沉積之換質層 做為耐化學性層’當前侧織構製程（方塊808)處理基板正 面101時’用以保護基板110的背側，此將說明於後。 在此情況下’當太陽能電池的前側區域形成時，摻質層 711還提供基板穩定的支撐表面》 在一實施例中，摻質層711由CVD、PVD或其他適合 技術沉積而得的單層組成。在一實施例中，掺質層711 包含矽層，例如摻雜之無定形矽（a-Si)層或微晶矽層 (pc_Si)，其形成在太陽能電池1〇〇的背面102。在一實 施例中，矽層為無定形氫化石夕(a_Si:H)，其形成溫度低於 約400。(：。在一實施例中’摻質層711是使用含有二珊烷 (B2H6)、矽烷（SiH4)與氫氣（H2)的混合氣體沉積。在一實 施例中，沉積之摻質層711為摻雜之無定形矽（a-Si)層， 其厚度小於約200A 含有P型摻質’例如硼（B)。在一 32 201007968 實施例中，摻質層711為摻雜之無定形矽（a-Si)層，其是 在處理時使用三甲基硼烧（TMB ; B(OCH3)3)與矽烷（SiH4) 之莫耳比約少於50%的PECVD腔室中形成。在一實施例 中’摻質層711是使用含有三甲基硼烷（tmb)、矽烧（SiH4) 與氫氣（Η2)的混合氣體沉積。在另一實施例中，換雜之 無定形矽（a-Si)層是在處理時使用三甲基硼烷（τμβ ; B(OCH3)3)與矽烷（SiH4)之莫耳比約20°/。的PECVD腔室 中形成。 在方塊804進行的另一製程實施例中，沉積之摻質層 711包含矽層，例如摻雜之無定形碳化矽（a_Sic)層，其 形成在太陽能電池1〇〇的背面1〇2。在一實施例中，無 定形SiC層是利用PECVD製程、在約200°C之溫度下形 成。在一實施例中，摻質層711是使用含有三甲基硼烷 (TMB)、曱烷（CHO、矽烷（SiH4)與氫氣（H2)的混合氣體沉 積。在另一實施例中’摻質層711是使用含有二硼烷 • ⑻札）、甲烷（CH〇、矽烷（SiH4)與氫氣（H2)的混合氣體沉 積。 在另一實施例中，如第7A-7I圖所示，摻質層711包 含材料摻質層112和覆蓋層113,其形成在基板11〇的表 面102。在一實施例中，材料摻質層丨12為摻雜之無定 形矽（a-Si:H)層或摻雜之無定形碳化石夕（a_Sic:H)層，其是 以類似上述製程的製程形成。在另一實施例中，材料摻 質層112為上述製程形成的矽酸鹽玻璃材料。在一實施 例中’材料摻質層112為p型掺雜之無定形氫化石夕(a_Si:H) 33 201007968 層，其厚度為200A且沉積於p型基板上。覆蓋層 大致沉積覆蓋材料換質層112，並有利於減少材料捧質 層112中的摻質原子在後續太陽能電池形成處理步驟期 間遷移至不當的基板區域，例如正面丨〇丨。在一實施例 中’覆蓋層113為具足夠密度和厚度的介電層，用以: 少或避免覆蓋&113下層的掺質原子遷移至太陽能電池 1〇〇的其他區域。在一實施例中’覆蓋層113包含氧化 矽、氮化矽或氮氧化矽材料。在一實施例中，覆蓋層Η] 為厚度大於約1000A的二氧化矽層。在一實施例中，覆 蓋層113為利用PECVD製程沉積的二氧化矽層。覆蓋層 113也可由減少及/或防止背面1〇2於後續織構製程（方塊 808)期間遭蝕刻的材料組成。咸信採用摻雜之無定形矽 膜（如材料摻質層112)優於其他傳統摻雜之氧切，因接 質原子從沉積之無定形矽膜擴散到含矽基板的速度遠比 從摻雜之氧化物膜快’故在相仿的熱處理步驟期間可達 更深的摻雜深度，並且在後續熱處理時不會混合氧化物 與基板材料。又，採用含氧化矽材料之覆蓋層丨13咸俨 能有效形成可靠的遮罩來防止背面1〇2不當摻雜任何^ 後續沉積及/或熱處理步驟期間形成的含摻質蒸氣 磷）。 ; 在一實施例中，覆蓋層113的形成方式是利用rt〇製 程，氧化部分材料摻質層m而形成厚度約1〇〇〇A的氧 化矽層’接著沉積800A的氮化矽層至氧化矽層上。在— 實施例中，RTO製程的施行溫度高於8〇(rc，進行環境 34 201007968 包含做為氧源的氣體或蒸氣。 方塊804所述之摻質層711沉積可由第二沉積處理模 組5 08施行’如第5圖所示，其設置於太陽能電池生產 線500。在一實施例中，第二沉積處理模組508沿著處 理流動路徑設置，其由自動化裝置構成且位於用來進行 方塊202之製程的溼式處理模組502下游。第二沉積處 理模組508可包括物理氣相沈積（PVD)腔室、化學氣相沈 積（CVD)腔室、電漿增強化學氣相沈積（pECvD)腔室，但 ® 不以此為限。在一實施例中，第二沉積處理模組508為

AKTtm系列的PECVD腔室，其可取自位於美國加州聖克 拉拉之應用材料公司。應理解其他諸如熱線化學氣相沈 積（HWCVD)腔室或原子層沈積（ALD)腔室之處理腔室也 可用來實施本發明。或者，如同前述，利用設在S〇ftlineTM 工具的處理腔室進行方塊804的沉積製程，其可取自 Baccini S.p.A.。 φ 在方塊806中，如第7B及8圖所示，加熱基板達高於 約800°C ’促使摻質層711中的摻質驅入或擴散進入基 板110的表面而於基板110内形成摻雜區115。在一實施 例中，基板加熱達約800°C至約1300。(：，歷時約1分鐘 至約120分鐘。摻雜區115可用來構成鈍化背面點狀接 觸太陽能電池結構的背面場擴散區。第7B圖顯示掺質層 711已擴散進入基板11 〇背面的基板狀態。雖然第7B圖 和後續圖式仍顯示摻質層7U，但應理解在加熱步驟後， 摻質層711的摻質材料只有部分或不會留在基板背面的 35 201007968 頂部。 方塊8〇6所述之驅入製程可由加熱處理模組5〇6施 行，如第5圖所示’其設置於太陽能電池生產線5〇〇。 在一實施例中’加熱處理模組506為快速熱退火（rta) •腔室。在一實施例中，加熱處理模組5〇6沿著處理流動 路徑設置且位於第一沉積處理模組5〇4下游。其他諸如 退火腔室、爐管或帶狀爐腔之處理腔室也可用來實施本 發明。在一實施例中，加熱處理模組5〇6為Vantage ❹ Radiance piusTM RTP腔室，其可取自美國加州聖克拉拉 之應用材料公司的部門》 由於方塊808至方塊826所述之處理步驟大致與上述 步驟208至步驟226所進行的製程相同，故在此不再個 別贅述。然應理解第8圖所示之處理步驟是關於摻質層 711(如無定形矽層）形成在結晶矽基板背面的另一實施 例，故接續之圖案化製程（如方塊8丨6所示）需移除結晶 暴 梦基板貪面上至少一部分的無定形石夕層，以形成露出區 域。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内’當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 36 201007968 為讓本發明之上述特徵更明顯易懂，可配合參考實施 例說明’其部分乃緣示如附圖式。 第1A-1J圖繪示根據本發明實施例之不同程序階段的 1 太陽能電池截面。 . 第2圖為根據本發明實施例之金屬化太陽能電池的方 法流程囷。 第3 A-3D圖繪示在形成太陽能電池裝置之主動區的處 理程序中，不同階段的太陽能電池基板截面。 參 第4圖為根據本發明實施例，形成太陽能電池裝置之 主動區的方法流程圖。 第5圖繪示太陽能電池生產線的流程圖，用以進行形 成太陽能電池裝置的處理步驟。 第όΑ及6B圖繪示在形成預定圖案至太陽能電池裝置 之背面的另一處理程序中，不同階段的太陽能電池截面。 第7Α-7Ι圖繪示根據本發明實施例之不同程序階段的 φ 太陽能電池截面。 第δ圖為根據本發明實施例，形成太陽能電池裝置之 .主動區的方法流程圖。 - 為清楚說明，各圖中松同的元件符號代表相似的元 件。應理解某一實施例的特徵當可併入其他實施例，在 此不另外詳述。 【主要元件符號說明】 37 201007968

100 太陽能電池 101 正面 102 背面/表面 110 基板 111 介電層 112 材料摻質層 113 、162 覆蓋層 114 接觸層 115 摻雜區 116 表面 118 TCO層 119 ARC層 122 主動區 123 接觸線 125 露出區域127 接觸層/結構 151 織構表面 161 層 163 導電層 200 程序 202 、204 ' 206、208、 210、212、 214、216、218、220 222 ' 223 ' 224 > 226 方塊/步驟 300 太陽能電池裝置 310 摻質材料 311 摻質層 312 、313、320 掺雜區 330 抗反射層 340 導電層 400 程序 402 、404 、 406 、 408 、410 方塊 500 太陽能電池生產線 502 、504 、 506 、 508 、510、512、514 模組 611 露出區域 612 摻雜區 616 表面 711 摻質層 800 程序 802 、804、806、808、 810、812、 814、816、818、820 822、 823 、 824 、 826 方塊/步驟 38

Claims (1)

1. 201007968 七、申請專利範圍： 包含下列步驟： 第一摻質層；以及 —種形成太陽能電池裝置的方法， 在一結晶矽基板的一背面形成— ㉝構該結晶矽基板的一正面，其中位於該背面的謂 第-摻質層用於在織構該正面之—製程期間，避免實質 蝕刻該背面》

   2.如申請專利範圍第i項所述之方法，其中該第一摻質 層包含-摻質原子，該結晶石夕基板包含内含―捧質原子 的矽，且該第一摻質層的該摻質原子與該結晶矽基板的 該摻質原子具有同樣的導電型態。 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該第一摻質 層包含一矽酸鹽破璃材料。 # 4.如申請專利範圍第1垣张》+ r 因乐Λ項所述之方法，包含下列步驟： 加熱該第一摻皙居各 修貞增和該結晶矽基板，促使該第一摻 質層擴散進入該結晶欲I^ 0日日砂基板的該背面； 在該背面形成咳坌 必# 取β第一摻質層後，在至少一部分的該 背面形成一介電層； 從該背面移除一邱八 刀的該介電層，以形成該結晶矽 基板的複數個露出區域；以及 沉積一金屬層5兮从 增至°亥結晶矽基板的該背面，其中該金 39 201007968 屬層電性連接該結晶梦基板的至少一露出區域。 . 5.如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該金屬層包 含一金屬或一金屬合金’選自由銅（Cu)、銀、金 (Au)、錫（Sn)、鈷（c〇)、銶（Rh)、鎳（Ni)、辞、鉛（外）、 把㈣、鎢㈤、鈦（Ti)、组⑽、錮（M〇)、銘（ai)、氮化 鈦（TiN)、鈦鎢（Tiw)、氮化鈕（TaN)和鎳釩（Niv)組成之一 群組。 Φ 6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中從該背面移 除一部分的該介電層的步驟包含：選擇性沉積一餘刻材 料至該介電層上，該兹刻材料包含一摻質原子。 7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，更包含加熱該介 電層和該飯刻材料達一溫度’以容許該蝕刻材料蝕刻該 籲 介電層並容許該餘刻材料中的該摻質原子擴散進入該結 晶石夕基板的該些露出區域。 < 8.如申請專利範圍第！項所述之方法，其中織構該結晶 矽基板的該正面包含將該結晶矽基板浸潰於一織構蝕刻 液，諳織構蝕刻液包含一蝕刻劑，且該蝕刻劑選自由氟 化錄、氟化氫、氫氧化鉀和氫貌酸組成之一群組。 9.如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該織構姓刻 201007968 胺 液更包含聚乙二醇、丙三醇和三乙醇 下列步 1〇.如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含 驟： 選擇性形 在該結晶破基板之該i面的一預定區域， 成一第二摻質層；以及 加熱該第-摻質層和該第二摻質層，促使該第一摻 質層和該第二摻質層同時擴散進入該結晶妙基板的該背 面和該正面。 11.如申請專利範圍第10項所述之方法其中該第二摻 質層包含一材料，選自由磷（P)、砷（As)、銻（sb)、聚磷 酸、鱗梦酸鹽玻璃前驅物、磷酸（H3P〇4)、亞磷酸 (H3P〇3)、次磷酸（H3P〇2)和其銨鹽組成之一群組。 ❿ 12 · —種形成太陽能電池裝置的方.法，該方法.包含下列 步驟： 在一結晶妙基板的一背面形成一無定形石夕層；以及 織_構該結晶砍基板的一正面，其中位於該背面的該 無定形矽層用於在織構該正面之一製程期間，避免實質 敍刻該背面。 1 3 .如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該結晶矽 2 基板包含一 P型掺質原子，且該石夕層包含矽和棚。 201007968

   其中該無定形 $夕層的一表面

   15.如申請專利範圍第 為一層，含有選自由氧1 組的一材料。 12項所述之方法，更包含下列步 I6.如申請專利範圍第 驟： 從該結晶矽基板之該背面移除至少一部分的該無定 形砍層，以形成一露出區域； 加熱該無定形矽層和該結晶矽基板，促使該無定形 矽層中的一摻質原子擴散進入該結晶矽基板；以及 ’儿積金屬層至該結晶秒基板的該背面，其中該金 屬層電性連接該露出區域。 7.如申請專利範圍第16項所述之方法，更包含在形成 " 層之後且在沉積該金屬層至該結晶矽基板的該背 面之前， 在该結晶；ε夕基板的該背面上形成一介電層。 1 8. 如由Λ 睛專利範圍第12項所述之方法’更包含下列步 42 201007968 在該結晶矽基板的該正面上形成一摻質層；以及 加熱該無定形矽層和該摻質層’促使該無定形矽層 中的一摻質原子擴散進入該背面’並使該摻質層中的一 摻質原子擴散進入該結晶矽基板的該正面。 19. 一種形成太陽能電池裝置的方法，該方法包含下列 步驟： 在一石夕基板的一背面上，形成包含一發層之一摻質 ® 層’且該矽層包含一第一型摻質原子； 在該矽基板之該背面的該摻質層上形成一介電層； 加熱該矽基板，促使該第一型摻質原子擴散進入該 矽基板； 從該背面移除一部分的該介電層，以形成該矽基板 •的複數個露出區域；以及 沉積-金屬層至該破基板的該背面，其中該金屬層 籲 電性連接該矽基板的至少一露出區域。 2〇·如申請專利範圍帛19項所述之方法，更包含在該 質層上形成該介電層後’織構該矽基板的一正面，並 織構該m的該正面包含將料純浸潰於-織⑹ 刻液’該織構㈣液包含—㈣劑，域㈣劑選自$ 氣化銨、氣化氫、氨氧化鉀和氫氣酸組成之一群组。 21.如相專利範圍第19項所述之方法，其㈣ 43 201007968 包含一 P型基板 且該第一塑摻質原子為硼 其中該句?層包 一摻雜之無定 22·如申請專利範圍第19項所述之方法， 3材料，選自由一摻雜之無定形石夕層和 形碳化矽層組成之—群組。 23. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該摻質層 更包含一覆蓋層，其形成於該矽層上。 9 24. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中從該背面 移除一部分的該介電層的步驟包含：選擇性沉積一蝕刻 材料至該介電層上，該蝕刻材料包含—摻質原子。 25. —種用以形成太陽能電池的系統，其至少包含. 一第一處理模組，其用以沉積一摻質層至一矽基板 φ 的一第一表面; 一第二處理模組，其用以加熱該無定形矽摻質層和 該矽基板； 一第三處理模組，其用以保留一織構蝕刻液，來在 該⑪基板的-第二表面上形成—織構，該第二表面相對 該第-表面’其中該第三處理模組位於該第—處理模組 下游； ^ 一第四處理模組，其用以沉積一介電層至該矽基板 的該第一表面； 44 201007968 一第五處理模組，其用以沉積一蝕刻材料至該介電 層上； 一第六處理模組，其用以沉積一金屬層至該介電層 上；以及 複數個自動化裝置，其用以傳送該矽基板至該第一 處理模組、該第二處理模組、該第三處理模組、該第四 處理模組、該第五處理模組和該第六處理模組。

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