[发明专利]用于制造太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于由晶体半导体材料制造太阳能电池的方法，其中，在半导体衬底的第一表面中通过向内热扩散第一掺杂剂构成第一掺杂区域并且在半导体衬底的第二表面中利用第二掺杂剂构成第二掺杂区域。

背景技术

基于单晶体的或多晶体的半导体材料、特别是硅的太阳能电池提供绝大部分由光伏能量转换获得的电能，尽管新型的太阳能电池种类、如薄层太阳能电池和有机太阳能电池得以研发并引入市场。在晶体硅太阳能电池中，最近也有重要的新发展，上述类型的太阳能电池(特别是所谓的N-PERT太阳能电池)属于所述晶体硅太阳能电池。

为了提高工业太阳能电池的效率，目前更多地推进具有磷和硼掺杂区域的太阳能电池的研发。一个突出的实例是双面n型太阳能电池，其中，硼掺杂的发射极位于电池的正面并且磷掺杂的背面场(BSF)位于背面。

特别是当所述掺杂区域与丝网印刷金属化部接触时，希望的是，针对两种掺杂剂调节掺杂轮廓，所述掺杂轮廓考虑市场常见的金属化膏剂的不同接触特性。因此，当利用传统的扩散工艺工作时，至少需要两个高温步骤以及附加的用于掩盖扩散的步骤。

这些不同的要求对于工艺控制构成很大挑战，因为磷和硼的扩散常数几乎相等。在一种具有两个扩散工艺的示例性的实施方案中，所述工艺互相影响，因为它们必须依次进行。

如果磷扩散在硼扩散之前进行，则硼扩散的热预算使磷扩散的深度变大。在这种情况下，磷扩散比硼扩散进行得深，正好与设计目标相反。如果磷扩散在硼扩散之后进行，则能够呈现希望的掺杂轮廓。然而，现在面对在磷向内扩散之前保护硼发射极的挑战。这在工业上特别是在结构化(texturiert)的太阳能电池正面上很难以良好的收益实现。具有两个扩散工艺的实施方案的另一缺点在于工艺复杂度高，因为必需多个高温步骤和覆盖层。

几种具有减小的工艺复杂度的方案尝试在一个高温步骤中同时进行硼和磷的扩散、亦即所谓的共扩散。该共扩散例如可以通过来自掺杂玻璃的扩散或者通过离子注入两种物质连同随后的扩散步骤得以进行。显然的是，利用该方案，两种扩散轮廓也同样深。

发明内容

通过本发明提供一种具有权利要求1所述特征的方法。本发明构思的适宜的扩展方案是从属权利要求的主题。

本发明实现一种混合方案，其中，仅磷掺杂的区域(或总体上：第二掺杂区域)通过离子注入制成并且在硼掺杂(或总体上：利用第一掺杂剂的掺杂)时仍采用既定方案、如来自气相或来自掺杂玻璃的扩散。在该方案计的范围内，主要作为扩散阻碍层起作用的覆盖层在构成第二掺杂区域的表面上构成，以便在这里禁止并且至少大大地防止第一掺杂剂向内扩散。

当然，有效的转化方案带来一系列问题，这些问题的解决方案基于所提及的方案最终导致本发明从这方面看的最佳实施方案。一方面，另外上面已经阐述的希望是针对两种掺杂剂调节出不同的掺杂轮廓。此外，存在如下问题：来自气相或掺杂玻璃的第一掺杂剂的扩散在半导体衬底的两面上构成掺杂区域，因此，在仅允许在所述表面的一个表面上具有包括第一掺杂剂的掺杂区域的太阳能电池结构中，需要附加步骤来避免或消除不希望的掺杂区域。

本发明的优选工艺顺序的特征在于，硼扩散(或者说第一掺杂剂的向内扩散)的热预算同时用于活化注入的磷区域(或总体上：第二掺杂剂的掺杂剂沉积层)。

在此，一个十分重要的特征在于，在磷离子注入之后和在硼扩散之前在磷区域上沉积出多功能覆盖层。在此，该覆盖层至少具有如下特性：用作用于第一掺杂剂(例如硼)的(向内)扩散阻碍并且因此防止该第一掺杂剂侵入第二掺杂剂(特别是磷)的掺杂剂沉积层中。

在优选实施方式中，覆盖层还具有其他特点/功能：

1.覆盖层作为用于氧的扩散阻碍起作用。

2.覆盖层可以作为用于磷(或总体上第二掺杂剂)的(向外)扩散阻碍。

3.覆盖层作为在第二表面、特别是亦即磷掺杂区域上的电钝化层起作用。

4.覆盖层作为在太阳能电池、特别是双面太阳能电池背面上的防反射层。

在本方法的一种目前看来适宜的设计方案中，作为半导体材料使用硅并且作为第一掺杂剂使用包括硼、铟、镓、铝的组中的元素、特别是硼，并且作为第二掺杂剂使用包括磷、砷、锑的组中的元素、特别是磷。鉴于近期的、效率提高的太阳能电池发展，特别地，上面一再具体要求保护的硼/磷掺杂剂组合具有重大的实践意义。