CN100452289C - 背-触点太阳能电池及制备方法 - Google Patents

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Abstract

用于制备发射极环绕型(EWT)背-触点太阳能电池的方法以及通过这些方法制备的电池。某些方法在导电通孔内提供了比在前后表面上的平均掺杂剂浓度更高的掺杂剂浓度，并使效率增加。某些方法通过使用印刷掺杂剂膏状物提供选择性掺杂孔，以形成导电通孔。其它方法提供包含掺杂剂的旋压玻璃衬底的使用。

Description

背-触点太阳能电池及制备方法
相关申请的交叉引用
下面的相关申请是与此同时提交的，以及各自的说明书通过引用结合在此：Peter Hacke和James M.Gee的名称为″Contact Fabrication of EmitterWrap-Through Back Contact Silicon Solar Cells″的美国实用专利申请序列号11/050184以及James M.Gee和Peter Hacke的名称为“Buried-Contact SolarCells With Self-Doping Contacts″的美国实用专利申请序列号11/050182。
本申请要求在2004年2月5日提交的美国临时专利申请序号60/542,390申请的权益，该申请的名称为″Fabrication of Back-ContactSilicon Solar Cells″，以及在2004年2月5日提交的美国临时专利申请序号60/542,454申请的权益，该申请的名称为″Process for Fabrication ofBuried-Contact Cells Using Self-Doping Contacts″，并且这两个申请的说明书通过引用结合在此。
发明背景
发明领域(技术领域)：
本发明涉及用于制备背-触点太阳能电池、尤其是具有导电通孔的发射极环绕型(EWT)的太阳能电池的方法，以及由这样的方法制备的太阳能电池。
背景技术：
注意，下列论述通过参考了作者及出版年代的大量出版物。此处的这样出版物的论述是为更完全背景而给出的，它不应当认为是承认这样的出版物是用于确定可专利性目的的现有技术。
在今天广泛使用的太阳能电池设计具有在电池吸收太阳能时产生电子流动的前表面(该表面接受光)附近形成的p/n结。常规的电池设计在电池的前侧具有一组电触点，在太阳能电池的后侧具有第二组电触点。在典型的光电模件中，这些独立的太阳能电池被串连电连接以提高电压。通过从一个太阳能电池的前侧到相邻太阳能电池的后侧焊接上传导带，典型地就完成了这种相互连接。
与常规的硅太阳能电池相比，背-触点硅太阳能电池具有几个优点。第一个优点是背-触点电池因减小或消除了触点的遮蔽损耗(从触点栅极反射的太阳光不可避免地转化成电流)而具有更高的转化效率。第二个优点是由于两种极性的触点都在相同的表面上，因此背-触点电池更加容易装备成电路，因而更廉价。作为实例，与现有的光电模件组件相比，利用在单一步骤中封装光电模件和太阳能电池电路的背-触点电池可以显著节省费用。背-触点电池的最后优点是具有更均匀的外观，因而美感性更好。美感对于一些应用是重要的，比如建造物-集成的光电系统和汽车用的光电遮阳篷顶。
图1提供了通常的背-触点电池10的说明。硅衬底12可以是n-导电型或p-导电型。在一些设计中可以省略重掺杂的发射极之一，比如p++掺杂发射极18或n++掺杂发射极16。备选地，在其它设计中，重掺杂的发射极16、18可以在后表面上彼此直接接触。后表面钝化层14有助于减小后表面上光生载流子的损耗，并且有助于减小由于在金属触点20之间的未掺杂表面上的分路电流导致的电损耗。
制备背-触点硅太阳能电池有几种方法。这些方法包括金属化回绕型(MWA)、金属化环绕型(MWT)、发射极环绕型(EWT)以及背-结(junction)结构。MWA和MWT在前表面具有金属的电流收集栅极。为了制备背-触点电池，这些栅极分别环绕着边缘或穿过孔到达背表面。与MWT和MWA电池相比，EWT电池的特殊特征是电池的前侧没有金属覆盖，这意味着碰撞在电池上的光都没有被堵断，因而产生更高的效率。EWT电池穿过在硅片上的掺杂导电通道从前表面到后表面环绕电流收集结(“发射极”)。“发射极”指的是在半导体器件中的重掺杂区域。制备这样的导电通道可以例如用激光在硅衬底上钻孔，随后在前和后表面上形成发射极的同时，在孔内形成发射极。背-结电池在太阳能电池的后表面上同时具有负和正极收集结。由于大部分的光在前表面附近被吸收-因而也光生了大部分载流子，因此背-结电池需要非常高质量的材料，以便载流子具有充足的时间利用在后表面上的收集结从前表面扩散到后表面上。比较起来，EWT电池在前表面上保留了电流收集结，这有利于高的电流收集效率。EWT电池公开于James M.Gee的美国专利5,468,652，Method Of Making A Back ContactedSolar Cell，其全部内容结合到此处。不同的其它背触点电池设计在大量的技术出版物中也进行了论述。
除美国专利5,468,652外，Gee为共同发明人的另两篇美国专利公开了使用背-触点太阳能电池的模件组装和层压的方法，这两篇专利是美国专利5,951,786，Laminated Photvoltaic Modules Using Back-contact Solar Cells以及美国专利5,972,732，Method of Monolithic Module Assembly。这两篇专利公开了可以与此处公开的发明一起使用的方法和方面，并且通过引用被结合，就好像以全文列出那样。美国专利6,384,316，Solar Cell and Process ofManufacturing the Same公开了一种备选的背-触点电池设计，但该设计使用在前表面上具有有助于将电流传导到后表面的金属触点的MWT，其中所述孔或通孔被较远分隔并且进一步地其中孔用金属衬里。
在一定条件下，具有气体掺杂剂扩散通孔的EWT电池表现出与穿过通孔传导相关的高串连电阻。[J.M.Gee，M.E.Buck，W.K.Schuber和P.A.Basore，Progress on the Emitter Wrap-Through Silicon Solar Cell，12thEuropean Photovoltaic Solar Energy Conference，Amsterdam，The Netherlands，1994年4月]；Gee JM，Smith DD，Garrett SE，Bode MD，Jimeno JC：Back-Contact Crystalline-Silicon Solar Cells and Modules.NCPV ProgramReview Meeting，1998年9月8-11日，Denver，CO。解决这个问题的一种方法是用金属填充通孔，比如电镀金属。然而，这种方法给制备工艺增加明显的复杂性，因而更昂贵。另一种方法是增加通孔密度，以实现可接受的串连电阻。然而，这也增加了复杂性和成本。优选方法是比表面更重地掺杂孔，只要该工艺保持简单性和低成本即可。至少一些资料认为，传统的气体扩散比如使用液体POCl3的气相扩散会导致在孔内的扩散比在水平面或平坦表面上的扩散少，这可能是因为掺杂剂气体没有与渗透到暴露表面那样有效地渗透到孔的内部。然而，其它资料发现，孔传导率高并且与类似于暴露表面的内部掺杂一致。[D.D.Smith，J.M.Gee，M.D.Bode，J.C.Jimeno，Circuit modeling of the emitter-wrap-through solar cell，IEEE Trans.on Electron Devices，第46卷，1993(1999)]。
所有背-触点硅太阳能电池的重要问题都是要开发低成本工艺步骤，而且该工艺步骤将负极和正极栅极与结进行电分离。该技术问题包括使掺杂层(如果存在的话)形成图案、使负电和正电触点区域之间的表面钝化以及负电和正电触点的涂覆。
发明概述
本发明是一种制备发射极环绕型(EWT)太阳能电池的方法，所述方法包括如下步骤：提供半导体晶片，所述的半导体晶片具有前表面和后表面以及多个将前表面连接到后表面的孔；将第一掺杂剂扩散源涂覆在包含后表面孔的图案中的后表面上；将第二掺杂剂扩散源涂覆在没有包含后表面孔的图案中的后表面上；和将来自第一掺杂剂扩散源和第二掺杂剂扩散源的掺杂剂通过烧制扩散进入所述半导体晶片内。所述半导体晶片优选包含硅，所述第一掺杂剂源优选包含磷，所述第二掺杂剂源优选包含硼。所述方法优选进一步包括将包含磷的第一掺杂剂扩散源涂覆在包含前表面孔的图案中的前表面上的步骤。在涂覆第一掺杂剂扩散源的步骤中，至少部分的孔优选被第一掺杂剂扩散源填充。
所述方法优选进一步包括如下步骤：扩散步骤之后，用酸溶液蚀刻半导体晶片；将钝化用的介电层涂覆到被蚀刻半导体晶片的至少前表面上；以及将第一导电型金属栅极涂覆到在包含至少部分第一掺杂剂扩散源图案的图案中的后表面上，并且将第二导电型金属栅极涂覆到在包含至少部分第二掺杂剂扩散源图案的图案中的后表面上。
本发明还是另一种制备EWT太阳能电池的方法，所述方法包括如下步骤：提供半导体晶片，所述的半导体晶片具有前表面和后表面以及多个将前表面连接到后表面的孔；将扩散阻挡层涂覆到在未包含后表面孔的图案中的后表面上；清洁晶片：将第一掺杂剂扩散进入晶片；蚀刻晶片，使至少部分除去表面氧化物；以及将第一导电型金属栅极涂覆到在包含后表面孔的图案中的后表面上，并且将第二导电型金属栅极涂覆到在通过扩散阻挡层图案与第一导电型金属栅极分离的图案中的后表面上。所述半导体晶片优选包含p-型硅，第一掺杂剂优选包含磷，第一导电型金属栅极优选包含银，而第二导电型金属栅极优选包含铝。
这种方法优选进一步包括在蚀刻步骤之后将钝化用的介电层涂覆到p-型硅晶片的至少部分表面上的步骤；其中第一掺杂剂磷源的涂覆产生约30到60Ω/sq的电阻；并且其中涂覆第一和第二导电型金属栅极的步骤包括印刷栅极图案和烧制。扩散源优选包含导电型与第一掺杂剂相反的第二掺杂剂。所述第一掺杂剂优选包含磷，形成部分扩散阻挡层的第二掺杂剂优选包含硼。第一掺杂剂和第二掺杂剂优选同时扩散进入晶片。
本发明还是再一种用于制备EWT太阳能电池的方法，所述方法包括如下步骤：提供半导体晶片，所述的半导体晶片具有前表面和后表面以及多个将前表面连接到后表面的孔；将第一旋压玻璃(spin-on glass，SOG)扩散阻挡层涂覆到后表面上；将抗蚀剂涂覆在不包含后表面孔的图案中；蚀刻晶片，以除去没有被形成图案的抗蚀剂覆盖的第一SOG；将抗蚀剂从晶片上剥离；将第一掺杂剂扩散进入晶片；蚀刻晶片，以至少除去残留的第一SOG；以及将第一导电型金属栅极涂覆到在包含后表面孔的图案中的后表面上，并且将第二导电型金属栅极涂覆到包含抗蚀剂图案的图案中的后表面上。半导体晶片优选包含硅，第一掺杂剂优选包含磷，涂覆第一SOG优选包括通过旋涂或喷涂和炉内密实化的涂覆。第一SOG优选包含导电型与第一掺杂剂相反的第二掺杂剂。
本发明还是另一种制备EWT太阳能电池的方法，所述方法包括如下步骤：提供半导体晶片，所述的半导体晶片具有前表面和后表面以及多个将前表面连接到后表面的孔；将包含第一掺杂剂的第一SOG涂覆到后表面上；将抗蚀剂涂覆在不包含后表面孔的图案中；蚀刻晶片，以除去没有被形成图案的抗蚀剂覆盖的第一SOG；将抗蚀剂从晶片上剥离；将包含导电型与第一掺杂剂相反的第二掺杂剂的第二SOG涂覆到后表面上；烧制晶片，以使第一掺杂剂和第二掺杂剂扩散进入晶片；蚀刻晶片，以至少除去残留的第一和第二SOG；以及将第一导电型金属栅极涂覆到在包含后表面孔的图案中的后表面上，并且将第二导电型金属栅极涂覆到包含抗蚀剂图案的图案中的后表面上。这种方法进一步优选包括将第三SOG涂覆到晶片前表面上的步骤，所述第三SOG优选包含比在第二SOG中的第二掺杂剂浓度低的第二掺杂剂。在这种方法中，烧制优选包括使用多个几乎平行以及从前表面到后表面排列的晶片进行的烧制，因而来自在第一晶片的背表面上的第二SOG的第二掺杂剂扩散进入直接相邻第二晶片的直接相邻前表面上。
本发明进一步是通过任一种上述方法制备的EWT太阳能电池。
本发明的一个主要目的是提供由一种简单且成本有效的制备工艺制备的更高效率的EWT太阳能电池。
本发明的另一个目的是一种提供用于在导电通孔内增加掺杂的方法，由此提供串连电阻被降低的EWT太阳能电池。
本发明的另一个目的是提供一种使用扩散阻挡层的制备工艺，以提供改进的背-触点结的性质，所述的扩散阻挡层优选为还用作掺杂剂源的扩散阻挡层。
本发明的再一个目的是提供两种不同掺杂剂即n-掺杂剂和p-掺杂剂不连续但同时的扩散。
本发明的一个主要优点是它提供用于以降低的成本制备EWT太阳能电池的改进且更简易的方法。
本发明的再一个优点是它提供这样的方法，其中在后表面上的导电通孔和并联栅极线以及在前表面上的任选掺杂剂线相比于残留表面区域被n+-掺杂剂更重地掺杂，所述n+-掺杂剂优为选磷。
本发明的其它目的、优点和新特征以及进一步的适用性范围将在下面的详述中部分内容结合附图进行描述，并且部分内容对于本领域的技术人员在验证下面内容之后，将变得明显或者可以通过实践本发明而获悉。借助尤其是在所附权利要求中指出的手段和结合，可以实现并获得本发明所述的目的和优点。
附图几种视图的简述
并入本说明书中并成为其一部分的附图与说明书一起解释本发明的一个或多个实施方案，用于解释本发明的原理。附图只是用于解释本发明的一个或多个优选实施方案的目的，而不是被解释为对本发明的限制。在附图中：
图1是通常的背-触点太阳能电池10的说明。
图2A是在本发明的背-触点电池的工艺步骤中经过钻孔和蚀刻的硅晶片的横截面，图2B是图2A晶片的一部分的顶视图。
图3A是在本发明的背-触点电池的工艺步骤中，图2晶片在磷-和硼-扩散源膏状物被印刷之后的横截面；图3B是在本发明的背-触点电池的工艺步骤中，图3A晶片的掺杂剂在高温下扩散之后的横截面；图3C是使用印刷扩散源在本发明的背-触点电池的工艺步骤中，制备的图3A和3B的完成的硅晶片的横截面；图3D是示出磷-扩散栅极图案的顶视图。
图4A到4N是示出本发明使用印刷后的扩散阻挡层制备背-触点EWT电池的制备顺序步骤的横截面。
图5A到5G是示出本发明使用SOG涂敷制备背-触点EWT电池的制备顺序步骤的横截面。
图6A-6H是示出本发明利用多次SOG涂敷制备背-触点EWT电池的制备顺序的步骤的横截面。
图7是本发明在晶片被竖直放置的管扩散(tube diffusion)过程中的自动掺杂工艺的横截面说明。
发明详述
此处公开的本发明提供用于制备背-触点太阳能电池的改进方法和工艺，尤其是提供更简易、更可靠且更经济的制备的方法和工艺。应当理解，尽管公开了很多不同的非连续方法，但是本领域的技术人员能够将两种或更多种方法进行结合或改变，因而提供备选的其它制备方法。还应当理解，尽管附图和举例的工艺步骤描述了制备背-触点EWT电池，但是确信这些工艺步骤可以用于制备其它背-触点电池结构比如，MWT、MWA或背-结太阳能电池。特别是，在标题为“印刷后的扩散阻挡层和掺杂剂扩散阻挡层的使用”、“旋压玻璃扩散阻挡层的使用”以及“作为扩散阻挡层的旋压玻璃以及掺杂剂源的使用”之下的方法可以直接应用于任一种背-触点太阳能电池，所述背-触点太阳能电池包含但不限制于MWT、MWA和背-结太阳能电池。本领域中的技术人员将易于认识到，某些改进是基于电池的不同结构进行的，但是尽管如此这些方法通常都可应用于背-触点电池。
在某些实施方案中，本发明的方法提供EWT电池，通孔体内也就是说在通孔的几乎为圆柱形的侧壁内，以及相关的栅极线或前表面掺杂剂线内，与残留的水平电池表面，更具体是也被掺杂但轻掺杂的残留前表面或上表面相比，所述EWT电池具有更重的掺杂(可以是p++或n++)。例如，在n-型硅晶片上，相比于大部分前表面，导电通孔将被更重地n++-掺杂。优选地，在某些实施方案中，在前表面上形成包含通孔开口的n++-掺杂线，这相应于后表面的栅极线，以及提供了任选地进一步包含在通孔上相交的直角n++-掺杂线，其中前表面残留区域被更轻地n+-掺杂。因此，对于输送到通孔并穿过通孔的电流而不是使用表面和通孔所用的单一n+发射极的电流，电阻较小。这种情况导致效率增加并且在不需要通孔金属化的情况下允许降低孔密度。
在下面描述的每一种方法中，晶片可以为常规厚度，通常大于280至300μm，比如常规的330μm晶片。备选地，在本发明的工艺步骤中，晶片基本上可以较薄，比如小于约280μm，优选小于约200μm，更优选小于约100μm。可以使用薄硅片，因为工艺步骤并不包括覆盖晶片的所有或基本上全部后表面并且通常用于提供背表面电场(BSF)以降低后表面上的复合损耗(“钝化”)的金属，比如铝合金。由于因晶片和背表面电场BSF之间的热膨胀系数(Al的热膨胀系数比Si的热膨胀系数大10X)不匹配导致应力，因此通常使用厚度大于280微米的晶片。在本上下文中，在2004年6月29日提交且Gee和Schmit共同所有的美国专利申请10/880,190的教导通过引用被结合就好像全文列出那样，该申请的名称为“EmitterWrap-Through Back Contact Solar Cells On Thin Silicon Wafers”。晶片可以具有任意面积，比如25cm2或100cm2(10cm×10cm)，或可以更大，比如当前被使用的156cm2或225cm2晶片。
在下面描述的每个实施方案中的第一步骤中，如图2A和2B所示，向具有前表面和后表面的平面硅晶片12中引入用于形成导电通孔的孔30。这些孔将晶片的前表面连接到后表面，并优选通过激光钻孔形成，但也可以通过其它工艺比如干蚀刻、湿蚀刻、机械钻孔和喷水机械加工形成。对于激光钻孔，优选使用在操作波长下有足够功率或强度的激光，以便可以在最短时间内引入孔，所述的最短时间比如每个孔需约0.5ms到约5ms。可以使用的一种激光是Q-交换的Nd:YAG激光。使用更薄的晶片，可成比例减少每个孔的时间。通孔的直径可以为约25至125μm的直径，优选约30到60μm的直径。在使用薄晶片比如厚度为100μm或更小的一个实施方案中，通孔的直径约大于或等于晶片厚度。每个表面面积的通孔密度部分地取决于因电流在穿过孔到后表面的发射极内传输导致的可接受总串连电阻损耗。这可以通过经验或理论计算确定；通过本发明方法，通孔密度可以因比如用Ω/sq确定的电阻的降低而降低。典型地，通孔密度为1个孔/1mm2到2mm2的表面面积，但是可以具有更低的密度，比如1个孔/2到约4mm2。
比如通过激光钻孔引入孔之后，典型并通常地使用碱性蚀刻步骤，部分地使引入孔所产生的不规则性最小。任何常规的方法都可以使用，比如在约80℃到约90℃的温度下使用10重量％的氢氧化钠和氢氧化钾，这样除去了将近10μm的表面。
磷-扩散源膏状物的使用
在本发明的一个实施方案中，使用印刷扩散源，尤其是丝网印刷扩散源，以为孔内部提供掺杂剂。尽管印刷扩散源是已知的，如美国专利4,478,879中教导的那样，但是这样的材料从未在EWT电池结构中使用，或者从未用于在所述孔内以及直接相邻的孔内产生更高的n-掺杂剂浓度，由此使串连电阻降低。申请人意外地发现，向孔区域以及包含将孔作为部分的栅极线的区域选择性涂覆印刷扩散源比如磷-扩散源基本上导致了更高的掺杂剂浓度并使电阻降低。下面示出了使用印刷扩散源制备背-触点EWT电池的一种代表性工艺步骤。
1.激光钻孔
2.碱性蚀刻
3.在前表面上印刷并干燥磷-扩散源
4.在后表面上印刷并干燥磷-扩散源
5.在后表面上印刷并干燥硼-扩散源
6.在高温炉中将掺杂剂扩散进入硅内
7.HF蚀刻(疏水的两个表面)
8.在前表面上的PECVD
9.在后表面上的PECVD
10.印刷并干燥用于负极栅极的Ag膏状物
11.印刷并干燥用于正极栅极的Ag:Al膏状物
12.烧制触点
前述工艺步骤在图2A到3D中进行一般性的描述，所述图2A到3D说明了这种方法的制备步骤，并且还公开了其它优点。图2A示出了已经进行钻孔和蚀刻以产生孔30的晶片12的横截面图，这是上面立即的步骤1和2。图2B是晶片12的一部分的顶视图，它示出了多个间隔排列的孔30。图3A是在每一排孔30被一行膏状物32覆盖的图案设计中磷-扩散膏状物32被印刷在前表面和后表面上之后的晶片12的横截面图。硼-扩散源膏状物34被印刷在后表面上，优选使得在膏状物32和34之间形成互相交叉的栅极区域。因此，图3A示出了上述步骤3到5立即之后的所得晶片。膏状物在高温下干燥并烧制之后，这些膏状物转化成扩散-源氧化物。
图3B示出了在高温下掺杂剂扩散之后的晶片。硼扩散进入硼-扩散氧化物之下的硅内，产生了硼扩散层40。磷扩散进入在磷-扩散氧化物之下的硅内，产生磷扩散层36。由于磷易于扩散并且以比硼高的表面浓度扩散，因此层36是重掺杂的。即使掺杂剂膏状物32没有完全填充孔30，孔30内的整个区域也是被重掺杂的，因为孔30的整个表面被来自在孔的前和后表面上的掺杂剂膏状物32的掺杂剂饱和。重掺杂的表面36是有利的，因为它降低了对随后被涂覆到后表面上的栅极的接触电阻，降低了因穿过孔30传导的电阻损耗，并且降低了在前面上因传导到孔30的电阻损耗。如图3B进一步所示，在前和后表面的暴露硅表面上产生轻磷扩散层38。用于轻磷扩散层38的磷来自掺杂剂膏状物32中的掺杂剂，所述掺杂剂是在高温扩散过程中由磷-扩散氧化物蒸发的。硼同样从硼-扩散氧化物中蒸发，但是它具有低得多的蒸汽压，因此扩散进入暴露表面主要是磷。轻磷扩散层38在前表面上是有利的，因为轻磷扩散同时提供最好的电流收集以及最低的表面复合。轻磷扩散层38在后表面上也是有利的，因为磷使后表面钝化，并且进一步使得在磷层38接触硼扩散层40之处较少可能产生电分路。因此，这种工艺步骤产生具有高效电势的电池结构。
在高温下的掺杂剂扩散之后，典型使用利用氢氟(HF)酸水溶液的蚀刻步骤(HF蚀刻)。可以使用任何适当的酸蚀刻，比如10％的HF酸。可以使用采用蚀刻剂的任何常规方法，包括将晶片浸渍在含HF酸的溶液中。充足的HF酸采用一定时间，以使前和后表面都形成为疏水性的，这种情况可易于从当晶片从溶液中移出时HF酸水溶液的“薄膜”效应确定。
由HF蚀刻产生的裸露硅表面可能需要通过沉积介电层进行钝化。通过等离子体-增强的化学气相沉积法(PECVD)沉积的氮化硅(SiN)层是在太阳能电池制备中用于钝化硅表面的熟知技术。备选地，对于表面钝化，可以热生长SiO2层，或者可以通过各种手段比如印刷、喷射或化学气相沉积法而沉积其它介电材料比如SiO2、TiO2、Ta2O5等。
通常，如下面所论述的那样，如果扩散阻挡层氧化物具有下列性质，则它并不需要被完全除去：具有与硅低复合的良好界面，并且在一个实施方案中，通过在丝网印刷的触点材料中使用玻璃粉，中以将Ag:Al或其它p-型触点穿过材料烧制并且将低电阻触点制备到p-型硅衬底上。将扩散-阻挡层氧化物留在适当位置上可以删去至少一个加工步骤，即在后表面上的PECVD沉积。
钝化之后，涂覆负极栅极触点和正极栅极触点。可以使用栅极金属涂覆的任何常规方法，比如丝网印刷用于负极栅极的Ag膏状物和用于正极栅极的Ag:Al膏状物。制备膏状物可以将Ag或Ag:Al的颗粒形式结合，适宜时，结合在可以还包括本领域中已知并使用的粘合剂、溶剂等中的液体配方中，以制备可丝网印刷的膏状物。使用包含溶解氮化物的组分比如玻璃粉的膏状物配方也可以并且是理想的(参见M.Hilali等，“Optimizationof self-doping Ag paste firing to achieve high fill factors on screen-printedsilicon Solar Cells with a 100 ohm/sq.emitter，”29th IEEE PhotovoltaicSpecialists Conf.，New Orleans，LA，May 2002，通过引用而结合于此)。然后将晶片烧制，使栅极触点金属化。
图3C示出了在将用于负极栅极的Ag膏状物以及用于正极栅极的Ag:Al膏状物涂覆后，在Ag负极栅极触点42和Ag:Al正极栅极触点44中烧制后得到的完成后的太阳能电池。为了清楚，没有示出可以任选涂覆的PECVD氮化硅层。注意，在所有的附图中，在本申请的此处及其它地方，孔和硅衬底的尺寸、各种组件结构的间隔和相对尺寸、各层的厚度以及其它尺寸都没有按比例示出，而是为了说明和易于识别的目的而示意性示出的。
如图3D所示，在一个实施方案中，丝网印刷扩散源、尤其是磷扩散源的结果是，所需图案36导致结合通孔30并进一步使掺杂剂浓度增加以及使电阻沿着例如负极栅极相应降低。掺杂剂膏状物32在前和后表面上的涂覆，导致图案36任选并优选存在于前表面和后表面。在后表面上，图案36随后被金属化栅极触点44部分覆盖；然而，在前表面上没有这种覆盖。比如在前表面上，也可以因丝网印刷磷-扩散源的图案而使在x-轴和y-轴上的栅极的掺杂剂浓度提高，因而在每个x-轴栅极线与每个y-轴栅极线的相互交叉处出现通孔，从而改善收集。
使用气体源比如三氯氧化磷(POCl3)以及随后进行的氧化，也能够提供轻n+掺杂剂扩散，以在前和后表面上推进和提供表面钝化。优选地，将这种工艺步骤在HF蚀刻步骤之前使用，以除去印刷扩散源氧化物。在再一个涉及的实施方案中，如描述那样使用气体扩散POCl3步骤，省略在前表面上印刷磷扩散源的步骤。在每个这样的实施方案中，在孔结构内掺杂的总磷仍然比在前表面或后表面之一上的平均或中间值的磷掺杂明显高些。
可以将类似的工艺步骤用于制备其它背-触点电池结构。在这个实施方案中，如果扩散源氧化物与硅衬底具有低复合的界面以及如果可以将Ag和Ag:Al触点通过具有低接触电阻的氧化物进行烧制比如通过使用烧结的Ag膏状物和烧结Ag:Al膏状物进行，则不需要PECVD沉积，尤其是在后表面上不需要PECVD沉积。
印刷后的扩散阻挡层和掺杂剂扩散阻挡层的使用
在本发明的另一个实施方案中，使用印刷后的扩散源，以防止或限制n+掺杂剂比如通过使用POCl3而涂覆的气体磷掺杂剂的扩散。优选地，印刷后的扩散阻挡层也提供p+掺杂剂比如硼的来源。直接印刷扩散阻挡层可以简单并直接采用图案形成步骤。适于用作扩散阻挡层的材料是可获得的；例如，Ferro公司(Cleveland，OH)提供用于抗反射层的TiO2丝网印刷用的膏状物、作为磷扩散阻挡层的氧化钽基材料以及用于硼扩散源的硼硅酸盐玻璃。尽管某些材料比如印刷后的硼硅酸盐玻璃没有预先描述为提供磷扩散阻挡层，但是所有这些材料在磷扩散过程中都提供良好的阻挡层。硼硅酸盐玻璃组合物提供了另外的优势：在阻挡层材料之下提供硼扩散以助于钝化表面并降低正极触点的接触电阻。虽然将扩散阻挡层材料比如通过丝网印刷被涂覆于所需的图案中，但是可以使用备选的涂敷方法，比如喷墨印刷，掩模或镂花涂装，条件是这些方法产生形成图案的扩散阻挡层材料。
在本实施方案和下列实施方案中，优选使用气体源例如用于磷扩散的POCl3进行n+掺杂剂扩散。可以备选使用其它扩散源比如固体源或喷射扩散源。将源自磷扩散的氧化物通常用HF酸除去，因为它能够对封装后的光电模件产生可靠性问题。因此，优选步骤使用HF酸蚀刻除去源自磷扩散的磷氧化物以及扩散阻挡层氧化物。裸露硅表面需要通过沉积介电层进行钝化。通过PECVD沉积的SiN是在太阳能电池制备过程中用于钝化硅表面的熟知技术。备选地，对于表面钝化，可以热生长SiO2层或通过各种方式比如，例如印刷、喷射、化学气相沉积法而沉积比如SiO2、TiO2、Ta2O5等的其它介电材料。
通常，如下面所述，如果扩散阻挡层氧化物具有下列性质，则它并不需要被完全除去：具有与硅低复合的良好界面，并且在一个实施方案中，在丝网印刷的触点材料中，通过使用玻璃粉，可以将Ag:Al或其它p-型触点穿过材料烧制并且将低电阻触点制备到p-型硅衬底上。将扩散-阻挡层氧化物留在适当位置上可以删去至少一个加工步骤，即在后表面上的PECVD沉积。
下面示出使用印刷后的扩散阻挡层制备背-触点EWT电池的一个代表性工艺步骤。该工序提供扩散阻挡层氧化物的去除(如上面所论述的“HF蚀刻，使两个表面疏水”的步骤)，并且用涂覆的表面钝化步骤比如用于表面钝化的PECVD SiN层代替扩散阻挡层氧化物。然而，如果扩散阻挡层氧化物具有与硅良好的界面，此处的扩散阻挡层氧化物也不需要完全被除去和用PECVD SiN层代替，因而可以删去了一个加工步骤。
1.激光钻孔
2.碱性蚀刻
3.印刷扩散阻挡层
4.干燥并烧制
5.蚀刻并清洁晶片
6.POCl3(30到60Ω/sq)
7.HF蚀刻(使两个表面疏水)
8.在前表面上PECVD氮化
9.在后表面上PECVD氮化
10.印刷用于负极栅极的Ag
11.印刷用于正极栅极的Ag:Al或Al
12.烧制触点
可能并预期有本方法的备选实施方案。在一个优选的备选实施方案中，图4A描述了晶片12，晶片12具有涂敷的扩散阻挡层90比如TiO2膏状物，使得直接相邻的成双扩散阻挡层90之间的间隔在随后步骤中可以用作正极栅极。因此，进行上述工艺步骤1到4之后，得到图4A的器件。然而，此后采用磷扩散步骤，比如使用POCl3(30到60Ω/sq)，得到具有n+扩散层92的图4B的器件。备选地，可以使用其它n+掺杂剂。然后，采用蚀刻步骤，以蚀刻在POCl3扩散过程中形成的磷玻璃，其中扩散阻挡层90残留在适当位置上。然后，将SiN通过PECVD或备选地通过其它方法以及用于钝化的材料常规地沉积。在两面上的SiN沉积之后(未示出)，丝网印刷负性触点Ag栅极，以及丝网印刷正性触点Ag:Al栅极或更优选Al栅极，以及烧制晶片。如图4C所示，结果是具有扩散阻挡层90、正性丝网印刷的Ag:Al或Al栅极衬底96以及负性丝网印刷的Ag栅极衬底98的电池。如图4C所示，丝网印刷的正性栅极衬底96可以与部分扩散阻挡层90部分重叠，或备选地(未示出)可以整个位于扩散阻挡层90的侧边之间。如图4C所示，将丝网印刷的Al(可以是Al合金比如Ag:Al，或可以基本上是Al)涂覆到现有的n-型扩散层上。然而，通过烧制，Al基金属化形成代替现有的n+扩散层的p+层。正性丝网印刷的Ag:Al或Al栅极衬底96可以包含玻璃料。因此，在p-型触点之下的n+区域被顺利地过量掺杂；即，穿过n+区域的掺料触点与p-型衬底一起制备。在另一个变化中，将Al-掺杂剂金属在高于Ag-Si共晶温度的温度下烧制，以使触点与硅一起合金化。因此，如图4D所示，通过烧制，与正性丝网印刷后的Ag:Al或Al栅极衬底96直接相邻的n+扩散层92被栅极衬底中的Al过量掺杂，产生触点96。
在再一个特别优选的实施方案中，扩散阻挡层包含p+掺杂剂优选硼的源。因此，如图4E所示，提供丝网印刷的硼扩散阻挡层94，比如含硼化合物的TiO2膏状物，比如在一个实施方案中，氧化硼物种。如下面描述那样，配制用于硼扩散阻挡层94的膏状物，以产生轻硼扩散。可以备选地使用其它p-型接收体以形成包含掺杂介电膏状物的扩散阻挡层，所述掺杂介电膏状物包含但不限制于铝、镓或铟，最有选上述物质的一种或多种氧化物混合物。在一个实施方案中，扩散膏状物提供多于1种的p+掺杂剂，优选以氧化物形式提供。备选地，可以将硼或其它p-掺杂剂阻挡层喷涂、喷墨印刷，或通过丝网印刷之外的方式涂覆。当磷扩散进入硅中，形成n+掺杂区域时，在电介质中的p-型接受体优选同时扩散进入衬底中，因而形成p-型区域的同时又节省了加工步骤。因此，硼扩散阻挡层94的丝网印刷并固化之后，使用磷扩散步骤，比如使用POCl3(30到60Ω/sq)，形成硼和磷的共扩散。如图4F所示，所得结构包含n+扩散层92和p+扩散层100，其中将n+扩散层92在一个实例中优选扩散到约30-50Ω/sq，而p+扩散层100在同一实例中优选扩散到约100-500Ω/sq。然后，使用蚀刻步骤，以蚀刻在POCl3扩散过程中形成的磷玻璃，其中硼扩散阻挡层94残留在合适位置。然后，将SiN通过PECVD常规地沉积，或备选地，使用表面钝化的其它方法。在两面上沉积SiN之后(未示出)，丝网印刷负性触点Ag栅极以及丝网印刷正性触点Ag:Al栅极或更优选Al栅极，以及烧制晶片。如图4G所示，结果是具有扩散阻挡层94、正性丝网印刷的Ag:Al或Al栅极衬底96以及负性丝网印刷的Ag栅极衬底98的电池。如图4G所示，丝网印刷的正性栅极衬底96可以与部分硼扩散阻挡层94部分重叠，或备选地(未示出)可以整个位于硼扩散阻挡层94的侧边之间。如图4G所示，丝网印刷的Al(可以是Al合金比如Ag:Al，或可以基本上是Al)被涂覆到现有的n-型扩散层上。然而，通过烧制，Al基金属化形成代替现有的n+扩散层的p+层。正性丝网印刷的Ag:Al或Al栅极衬底96可以包含玻璃料。因此，在p-型触点之下的n+区域被顺利地过量掺杂；即，穿过n+区域的掺料触点与p-型衬底一起制备。在另一个变化中，将Al-掺杂剂金属在高于Ag-Si共晶温度的温度下烧制，以使触点与硅一起合金化。因此，如图4H所示，通过烧制，与正性丝网印刷后的Ag:Al或Al栅极衬底96直接相邻的n+扩散层92被栅极衬底中的Al过量掺杂，产生与p+扩散层100相邻并接触的触点96。
在再一个优选实施方案中，如图4I所示，涂覆扩散阻挡层90，接着采用n+扩散步骤，比如使用POCl3(30至60Ω/sq)的磷扩散，得到也如图4I所示的n+扩散层92。在两面上沉积SiN(未示出)之后，丝网印刷负性触点Ag栅极以及丝网印刷正性触点Ag:Al栅极或更优选Al栅极。如图4J所示，结果是具有扩散阻挡层90、正性丝网印刷的Ag:Al或Al栅极衬底96以及负性丝网印刷的Ag栅极衬底98的电池，所述正性丝网印刷的Ag:Al或Al栅极衬底96包含玻璃料或其它物质以使衬底96穿过阻挡层90。如图4J所示，将丝网印刷的Al(可以是Al合金比如Ag:Al，或可以基本上是Al)直接涂覆到扩散阻挡层90上。然而，如图4K所示，通过烧制，Al基金属化穿过阻挡层90，其中Al在其下形成p+层(未示出)。
在一个相关的优选实施方案中，如图4L所示，涂覆扩散阻挡层90，接着采用n+扩散步骤，比如使用POCl3(30至60Ω/sq)的磷扩散，得到n+扩散层92，之后再涂覆形成图案的抗蚀剂56。涂覆抗蚀剂56以及在两面沉积SiN(未示出)之后，如图4M所示，采用蚀刻步骤，以蚀刻并除去扩散阻挡层90的暴露部分。扩散阻挡层90被蚀刻除去之后，除去抗蚀剂56，并清洁晶片。丝网印刷负性触点Ag栅极98以及丝网印刷正性触点Ag:Al栅极96或更优选Al栅极96。如图4N所示，结果是具有扩散阻挡层90、正性丝网印刷的Ag:Al或Al栅极衬底96以及负性丝网印刷的Ag栅极衬底98的电池。如图4M所示，将丝网印刷的Al(可以是Al合金比如Ag:Al，或可以基本上是Al)涂覆到被抗蚀剂和蚀刻步骤除去的扩散阻挡层90的形成图案的部分上。因此，如图4N所示，通过烧制，Al基金属化直接与硅12接触，其中Al在其下形成p+层(未示出)。
在再一个相关并备选的实施方案中，可以采用所述工艺步骤，以通过使用不同的印刷后扩散源作为扩散阻挡层产生形成图案的扩散。如此处描述的那样，为进行硼或磷扩散，可以例如从Ferro公司获得不同膏状物，以及可以将其进行配，以起扩散阻挡层的作用。因此，尽管上述的实施方案使用了具有硼掺杂扩散阻挡层的p-型硅片，但是其它实施方案也是可能并且是预期的。
为了在形成更高n++区域优选含有孔30的栅极中使用，也可以包含例如n+扩散膏状物，优选n+扩散膏状物不包含扩散阻挡层的组分。这些膏状物可以通过丝网印刷涂敷。涂敷之后，将膏状物干燥以除去有机物和挥发性材料，并且在高温下烧制以使掺杂剂扩散进入硅中。膏状物通常包含掺杂剂元素的氧化物；可以在掺杂剂扩散之后将该氧化物由HF酸蚀刻除去。
任选可以将此方法改进，以在太阳能电池中产生选择性发射极结构。对于此实施方案，优选将孔和后表面为低电阻而更重地掺杂，同时将前表面更轻地掺杂，以提供更高的电流和电压。在上述方法中，步骤6将被更轻的POCl3扩散(优选80至100Ω/sq)代替。在步骤9之后，将进行第二次重的POCl3扩散(优选小于约20Ω/sq)，优选这一步骤之后，进行HF蚀刻，以除去磷扩散玻璃以及一些氮化物，从而在前表面上形成抗反射涂层。当氮化物至多只有轻微地沉积在孔内，而且优选氮化物根本不存在于孔内时，这种变体的作用最好；因此，优选使用各向异性的PECVD方法。
旋压玻璃扩散阻挡层的使用
在另一个实施方案中，背-触点电池的工艺步骤使用旋压玻璃(SOG)的沉积以及丝网印刷的抗蚀剂形成图案。SOG在发射极扩散步骤中用作阻挡层(“扩散阻挡层氧化物”)。SOG通过常规方式比如旋涂或喷涂进行沉积，然后优选在炉子中进行干燥和密实化。优选地，也使用SOG沉积各种介电材料中的任一种。因此，SOG可以是二氧化硅(SiO2)、硼硅酸盐玻璃(BSG)、混合有其它p-性掺杂剂氧化物(Ga、Al、In等)的BSG、磷硅酸盐玻璃(PSG)、二氧化钛(TiO2)等。这种SOG是工业上已知的，Filmtronics(Butler，PA)提供有各种这样的材料。SiO2膜特别有利，因为SiO2与硅晶片形成优异的低复合界面。硼硅酸盐和磷硅酸盐玻璃增加了分别用作硼或磷的掺杂剂源的优点。在密实化的BSG或PSG层之下的轻掺杂结有助于改进电池的性能和使表面钝化。SOG具有相对地没有毒性且工艺简单的另外优点。如在美国专利5,053,083中所公开的，现有技术方法使用了这样的化合物比如膦与硅烷或乙硼烷与硅烷，有毒且需要专门处理和加工设备的化合物。
通过首先印刷蚀刻抗蚀剂，然后进行化学蚀刻，使SOG形成图案。印刷优选使用丝网印刷机进行，但是也可以使用其它印刷方法，比如喷墨、镂花涂装、胶版印刷等。各种材料中的任一种都可以用于蚀刻抗蚀剂。对于抗蚀剂的仅有要求是它可印刷并且抵抗化学蚀刻剂溶液。对于蚀刻氧化物材料，使用HF酸的水溶液是广泛已知的。
下面描述了使用SOG作为扩散阻挡层制备背-触点EWT太阳能电池的一个代表性工艺步骤。可以将类似的工艺步骤用于其它的背-触点电池结构，比如MWA、MWT或背-结太阳能电池。丝网印刷的用于负极和正极触点的Ag栅极优选穿过氮化硅烧制，以与硅接触，这是在本领域中熟知的。
在利用使用丝网印刷抗蚀剂形成图案的SOG制备背-触点EWT太阳能电池的工艺步骤中，提供p-型硅半导体衬底。硅半导体衬底典型地为多结晶硅或多晶硅，但可以使用其它类似的硅衬底，包含但不限制于单晶硅。
第一和第二步骤，激光穿孔和蚀刻，如上所述。在第三步骤中，涂覆SOG。如上所论述的，SOG在发射极扩散步骤过程中用作阻挡层以及任选并优选用于沉积介电材料。SOG通过常规方式比如通过旋涂或喷涂进行沉积，或通过备选方式比如在包含SOG材料的溶液中浸渍进行沉积，然后干燥并在炉子中密实化。优选地，SOG为SiO2、BSG、混合有另外p-型掺杂剂氧化物的BSG、PSG或TiO2。典型地，将SOG涂覆到后表面上，并且在炉内密实化之后，得约为0.1到1μm的厚度。
密实化SOG之后，比如通过丝网印刷来印刷抗蚀剂，但是可以使用引入形成图案的抗蚀剂的备选方法。抗蚀剂图案提供用于至少一组触点栅极的图案，典型地所述触点栅极为在本领域中熟知图案中的相互交叉的触点栅极，比如此处的正极栅极。可以使用任何合适的抗蚀剂材料；然而，注意，重要的是没有使用光致抗蚀剂材料，而是使用耐化学性的抗蚀剂材料，具体是使用耐酸材料，因而当晶片进行酸蚀刻处理时，没有将SOG从形成图案的区域中除去。
印刷和干燥抗蚀剂之后，蚀刻晶片，以除去在被抗蚀剂覆盖的区域之外的SOG。可以采用任何合适的酸蚀刻，条件是该抗蚀剂未被化学蚀刻剂溶液除去。在一个优选实施方案中，使用HF酸的水溶液，比如10％的HF酸的水溶液。可以使用施用蚀刻剂的任何常规方法，包括将晶片浸渍在含HF酸的溶液中。在这个步骤中，将SOG从孔内部以及从没有被抗蚀剂覆盖的平坦的前后表面中除去。
蚀刻步骤之后，剥离抗蚀剂并清洁晶片。用于除去抗蚀剂的化学溶液或其它方法取决于所使用的抗蚀剂。还可以将晶片使用适当的化学清洁溶液例如包含过氧化氢和硫酸的溶液进一步清洁。结果是形成图案的晶片，其中SOG只存在于涂覆过抗蚀剂的区域内。
比较重的磷扩散由常规方式、优选包括使用液体POCl3的气相扩散的方式进行，以产生40至60Ω/sq的表面电阻率。然而，可以使用其它扩散源或方法，包括涂覆液体源的常规方法比如涂敷、浸涂或旋压敷用，或者涂覆固体源的方法，例如将固体源材料比如P2O5加热到高温。通常，优选常规的气态POCl3扩散。
磷扩散之后，对晶片再进行化学蚀刻，比如通过用HF酸蚀刻。充足的HF酸涂覆一定时间，以使前和后表面都形成疏水，这种情况可易于从当晶片从溶液中移出时HF酸水溶液的“薄膜”效应确定。
第二蚀刻步骤之后，将在前侧和后侧的裸露硅表面优选但是任选通过沉积介电层进行钝化。可以通过PECVD常规地沉积SiN，或备选地，可以使用其它方法并且用于钝化的材料。如此处论述的那样，如果后表面的扩散阻挡层氧化物没有通过比如化学蚀刻除去，这种情况在上述论述的某些条件下是可行的，则可以省去后表面的钝化。
钝化之后，涂覆负极栅极触点和正极栅极触点。可以使用栅极金属涂覆的任何常规方法，比如丝网印刷用于负极栅极的Ag膏状物以及用于正极栅极的Ag:Al膏状物。制备膏状物可以将Ag或Ag:Al的颗粒形式结合，适宜时，结合在可以还包括本领域中已知并使用的粘合剂、溶剂等的液体配方，制备可丝网印刷的膏状物。使用包含溶解氮化物的组分比如玻璃粉的膏状物配方也可以并且是理想的(参见M.Hilali，见上)。然后烧制晶片，使栅极触点金属化。
因此，可见，可以将这种方法可归纳如下，应当明白，可以将某些步骤以与所给出的顺序不同的顺序进行，并且仍然得到所需的产品：
1.激光钻孔
2.碱性蚀刻晶片
3.施用SOG
4.密实化SOG
5.印刷抗蚀剂
6.蚀刻SOG
7.剥离抗蚀剂并清洁晶片
8.POCl3扩散(40至60Ω/sq)
9.HF蚀刻，使两个表面疏水
10.在前表面上PECVD氮化
11.在后表面上PECVD氮化
12.印刷用于负极栅极的Ag
13.印刷用于正极栅极的Ag:Al
14.烧制触点
如图5A所示，在硅衬底、优选在p-型硅晶片50上用激光钻制并碱性蚀刻孔52。然后，如图5B所示，将P-型SOG 54涂覆到后表面上，所述P-型SOG 54比如BSG，或混合有与其它p-型掺杂剂氧化物比如Ga、In或Al的BSG或另一种SOG。然后，将印刷后的蚀刻抗蚀剂56涂覆在相应于所需栅极的图案中。如图5C所示，蚀刻步骤之后比如HF酸蚀刻之后，产生了p-型图案的SOG 54。将在孔52中的p-型SOG也在蚀刻步骤过程中除去，使得残留结构只由形成图案的p-型SOG 54组成，所述形成图案的p-型SOG 54被抗蚀剂56覆盖。如图5D所示，然后将抗蚀剂除去，使得只有形成图案的p-型SOG 54保留在晶片50上。如图5E所示，再进行重POCl3扩散(40到60Ω/sq)，得到产生n-型扩散层62和p-型扩散在层64中。图5F示出在HF酸蚀刻步骤以及掺杂剂SOG玻璃54除去之后的晶片(water)。图5G示出了在将用于负极栅极的Ag膏状物以及用于正极栅极的Ag:Al膏状物涂覆后，在Ag负极栅极触点72和Ag:Al正极栅极触点70中烧制后得到的完成后的太阳能电池。为了清楚，没有示出可以任选使用的PECVD氮化硅层。
在一个备选实施方案中，将SOG材料比如通过喷墨印刷、胶版印刷或者通过合适的掩模或镂花涂装涂覆在所需的图案中，导致形成图案的SOG材料。通过使用这种方法，能够删去抗蚀剂印刷以及相关的蚀刻和剥离步骤，因而相当大地降低工艺步骤的复杂性。
作为扩散阻挡层的旋压玻璃以及掺杂剂源的使用
在再一个实施方案中，为制备背-触点EWT电池，本发明提供了采用通过旋压或喷涂技术涂覆的印刷后的SOG材料或SOG的用途的备选方法。该方法类似地从SOG的涂敷和形成图案开始，以在后表面上限定p-型触点区域。密实化的SOG包含硼硅酸盐玻璃或者其它提供p-型掺杂剂的无机化合物，以使在p-型触点区域内将是p-型扩散。备选地，此方法可以从硼硅酸盐玻璃膏状物的印刷和烧制开始。将含n-型掺杂剂的SOG(通常为磷硅酸盐玻璃)涂敷在后表面以及在先前图案之上。单一的高温炉步骤使磷和硼同时扩散进入在所需图案中的后表面内。
如图6A所示，在硅衬底、优选在p-型硅晶片50上用激光钻制并碱性蚀刻孔52。然后，如图6B所示，将P-型SOG 54涂覆到背侧上，所述P-型SOG 54比如BSG，或混合有其它p-型掺杂剂氧化物比如Ga、In或Al的BSG。然后，将印刷后的蚀刻抗蚀剂56涂覆在相应于所需栅极的图案中。如图6C所示，蚀刻步骤之后比如HF酸蚀刻之后，得到p-型图案SOG54。将在孔52中的p-型SOG也在蚀刻步骤过程中除去，使得残留结构只由形成图案的p-型SOG 54组成，所述形成图案的p-型SOG 54被抗蚀剂56覆盖。如图6D所示，然后将抗蚀剂除去，使得只有形成图案的p-型SOG 54保留在晶片50上。然后将n-型SOG 60涂敷在背侧上，从而覆盖硅50、填充孔52并覆盖p-型SOG 54。可以使用任何n-型SOG，优选使用PSG。
n-型SOG 60涂敷之后，将晶片在于高温比如约900℃下的氧化气氛中烧制60分钟，以使掺杂剂进入其中。如图6F所示，这导致了在层62中的重n-型扩散以及在层64中重的p-型扩散。在烧制过程中，还同时向顶表面引入典型地电阻为80至100Ω/sq的轻n-型扩散层66。如图7所示，通过将晶片80、82的前表面暴露给n-型SOG 60涂布的晶片82、84的后表面，通过自动掺杂会引入轻n-型扩散层66，因而通过磷扩散或其它来自n-型SOG 60的n-型掺杂剂的扩散，产生轻扩散层66。在图7中，箭头表示扩散方向，得到层66。因此，在这个实施方案中，轻扩散层66包含比孔52内壁浓度低的磷或其它n-型掺杂剂。备选地，可以将具有较低磷含量的SOG涂敷到前表面上(未示出)，并且同时扩散进入前表面。下面描述这些方法的变体。在任一个实施方案中，为了更高的转换效率，这些变体产生更佳的扩散形貌。
图6G示出了在HF酸蚀刻步骤以及掺杂剂玻璃除去之后的晶片。图6H示出了在将用于负极栅极的Ag膏状物以及用于正极栅极的Ag:Al膏状物涂覆后，在Ag负极栅极触点72和Ag:Al正极栅极触点70中烧制后得到的完成后的太阳能电池。为了清楚，没有示出可以任选使用的PECVD氮化硅层。
下列顺序表说明使用n-型和p-型SOG以及自动掺杂制备背触点EWT太阳能电池用的工序的一个实施方案，应当理解，可以将某些步骤以与所给出顺序不同的顺序进行，并且仍然得到所需的产品。
1.在硅晶片上激光钻孔
2.碱性蚀刻
3.在后表面上涂敷具有p-型掺杂剂的SOG
4.密实化SOG
5.印刷蚀刻抗蚀剂
6.HF蚀刻
7.剥离抗蚀剂并清洁晶片
8.在后表面上涂敷具有n-型掺杂剂的SOG
9.掺杂剂的管式炉推进(任选使用排列晶片，以促进前表面的自动掺杂)
10.HF蚀刻
11.在前表面上PECVD氮化
12.在后表面上PECVD氮化
13.印刷用于负极栅极的Ag
14.印刷用于正极栅极的Ag:Al
15.烧制触点
下列的顺序表说明使用n-型和p-型SOG以及用于前表面掺杂的独立SOG制备背触点EWT太阳能电池用的工序的一个备选实施方案，应当理解，可以将某些步骤以与所给出的顺序不同的其它顺序进行，并且仍然得到所需的产品。
1.在硅晶片上激光钻孔
2.碱性蚀刻
3.在后表面上涂敷具有p-型掺杂剂的SOG
4.密实化SOG
5.印刷蚀刻抗蚀剂
6.HF蚀刻
7.剥离抗蚀剂并清洁晶片
8.在后表面上涂敷具有n-型掺杂剂的SOG
9.密实化
10.在前表面上涂敷具有低浓度n-型掺杂剂的SOG
11.掺杂剂的管式炉推进
12.HF蚀刻
13.在前表面上PECVD氮化
14.在后表面上PECVD氮化
15.印刷用于负极栅极的Ag
16.印刷用于正极栅极的Ag:Al
17.烧制触点
备选地，可以以独立步骤进行前表面扩散，这一步骤可以使用带式炉，而不使用管式炉。
通过将本发明的通常或具体描述的反应剂和/或运行条件代替前述方法中使用的反应剂和/或运行条件，可以类似成功地重复前述方法。
尽管本发明已经具体参照这些优选实施方案进行了详细描述，但是其它实施方案也可以获得相同结果。本发明的变化和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且后附权利要求中意在覆盖所有这样的修改和等价形式。上面引用的所有参考文献、申请、专利和出版物的全部公开内容均通过引用结合在此。

Claims (18)

1.一种用于制备发射极环绕型太阳能电池的方法，所述方法包括如下步骤：
提供半导体晶片，所述晶片具有前表面和后表面以及多个将前表面连接到后表面的孔，所述后表面没有涂敷扩散阻挡层；
将第一掺杂剂扩散源只涂覆在包含后表面孔的图案中的后表面的第一选择区域上；
将第二掺杂剂扩散源只涂覆在不包含后表面孔的图案中的后表面的第二选择区域上；以及
将来自第一掺杂剂扩散源和第二掺杂剂扩散源的掺杂剂通过烧制扩散进入所述半导体晶片内。
2.根据权利要求1的方法，其中所述半导体晶片包含硅，所述第一掺杂剂源包含磷，而所述第二掺杂剂源包含硼。
3.根据权利要求2的方法，所述方法进一步包括将含磷的第一掺杂剂扩散源涂覆在包含前表面孔的图案中的前表面上的步骤。
4.根据权利要求1的方法，其中在涂覆所述第一掺杂剂扩散源的步骤中，至少部分孔被所述第一掺杂剂扩散源填充。
5.根据权利要求1的方法，所述方法进一步包括如下步骤：
扩散步骤之后，用酸溶液蚀刻所述半导体晶片；
将钝化用的介电层涂覆到被蚀刻半导体晶片的至少前表面上；以及
将第一导电型金属栅极涂覆到在包含至少一部分第一掺杂剂扩散源图案的图案中的后表面上，并且将第二导电型金属栅极涂覆到在包含至少一部分第二掺杂剂扩散源图案的图案中的后表面上。
6.一种用于制备发射极环绕型太阳能电池的方法，所述方法包括如下步骤：
提供半导体晶片，所述半导体晶片具有前表面和后表面以及多个将前表面连接到后表面的孔；
在没有从不需要区域除去材料的情况下，将形成扩散阻挡层的材料只印刷在未包含后表面孔的图案中的后表面的选择区域上；
清洁所述晶片；
将第一掺杂剂扩散进入所述晶片内；
蚀刻所述晶片；以及
将第一导电型金属栅极涂覆到在包含后表面孔的图案中的后表面上，并且将第二导电型金属栅极涂覆到在通过扩散阻挡层图案与第一导电型金属栅极分离的图案中的后表面上。
7.根据权利要求6的方法，其中所述半导体晶片包含p-导电型硅，所述第一掺杂剂包含磷，所述第一导电型金属栅极包含银，并且所述第二导电型金属栅极包含铝。
8.根据权利要求7的方法，所述方法进一步包括如下步骤：
在所述蚀刻步骤之后，将钝化用的介电层涂覆到p-型硅晶片的至少部分表面上的步骤；
其中所述第一掺杂剂磷源的涂覆产生30到60Ω/sq的电阻；并且
其中所述涂覆第一和第二导电型金属栅极的步骤包括印刷栅极图案和烧制。
9.根据权利要求6的方法，其中所述扩散阻挡层包含导电型与所述第一掺杂剂相反的第二掺杂剂。
10.根据权利要求9的方法，其中所述第一掺杂剂包含磷，并且形成一部分扩散阻挡层的所述第二掺杂剂包含硼。
11.根据权利要求9的方法，其中所述第一掺杂剂和第二掺杂剂同时扩散进入所述晶片内。
12.一种用于制备发射极环绕型太阳能电池的方法，所述方法包括如下步骤：
提供半导体晶片，所述半导体晶片具有前表面和后表面以及多个将前表面连接到后表面的孔；
将第一旋压玻璃扩散阻挡层涂覆到所述后表面上；
将抗蚀剂涂覆在不包含所述后表面孔的图案中；
蚀刻晶片，以除去没有被形成图案的抗蚀剂覆盖的第一旋压玻璃；
将抗蚀剂从晶片上剥离；
将第一掺杂剂扩散进入所述晶片；
蚀刻晶片，以至少除去残留的第一旋压玻璃；以及
将第一导电型金属栅极涂覆到在包含所述后表面孔的图案中的后表面上，并且将第二导电型金属栅极涂覆到包含所述抗蚀剂图案的图案中的后表面上。
13.根据权利要求12的方法，其中所述半导体晶片包含硅，所述第一掺杂剂包含磷，涂覆所述第一旋压玻璃包括通过旋涂或喷涂的涂覆以及炉内密实化。
14.根据权利要求12的方法，其中所述第一旋压玻璃包含导电型与第一掺杂剂相反的第二掺杂剂。
15.一种用于制备发射极环绕型太阳能电池的方法，所述方法包括如下步骤：
提供半导体晶片，所述半导体晶片具有前表面和后表面以及多个将前表面连接到后表面的孔；
将包含第一掺杂剂的第一旋压玻璃涂覆到所述后表面上；
将抗蚀剂涂覆在不包含所述后表面孔的图案中；
蚀刻所述晶片，以除去没有被所述形成图案的抗蚀剂覆盖的第一旋压玻璃；
将所述抗蚀剂从所述晶片上剥离；
将包含导电型与所述第一掺杂剂相反的第二掺杂剂的第二旋压玻璃涂覆到所述后表面上；
烧制晶片，以使所述第一掺杂剂和第二掺杂剂扩散进入所述晶片；
蚀刻所述晶片，以至少除去残留的第一和第二旋压玻璃；以及
将第一导电型金属栅极涂覆到在包含所述后表面孔的图案中的后表面上，并且将第二导电型金属栅极涂覆到包含所述抗蚀剂图案的图案中的后表面上。
16.根据权利要求15的方法，所述方法进一步包括将第三旋压玻璃涂覆到所述晶片前表面上的步骤，所述第三旋压玻璃包含比在第二旋压玻璃中的第二掺杂剂浓度低的第二掺杂剂。
17.根据权利要求15的方法，其中烧制包括使用多个几乎平行并且从前表面到后表面排列的晶片进行的烧制，因而来自在第一晶片的背表面上的第二旋压玻璃的第二掺杂剂扩散进入直接相邻第二晶片的直接相邻的前表面上。
18.一种通过权利要求15的方法制备的发射极环绕型太阳能电池。
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