具有纹理表面的太阳能电池
阅读：594发布：2023-02-07
专利汇可以提供具有纹理表面的太阳能电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且半导体 光 电池 具有为了加工处理和光电原因被纹理化的表面。吸收区域可以具有平行的凹槽，该平行的凹槽减小了 太阳能 的损失，否则这部分太阳能会通过反射而损失掉。一种纹理化的形式具有平行的凹槽和脊。该电池还包括用于收集生成的电载流子并将它们传导离开的 金属化 区域，该金属化区域可以是通道。在生产期间，形貌被加以考虑，其中使用了一种工艺，该工艺利用形貌以主导什么 位置 上将接受具体的加工处理，以及什么位置将不接受这样的加工处理。液体被直接处理到该电池的区内。它们徙动遍及一个区，并且对 接触 到的位置起作用。由于例如边缘、壁和脊这样的作为表面纹理特征的 对流 体流动的阻碍物的缘故，所以它们不会徙动到其它区。阻隔液体也可以被淀积在一个区内，并且可以在该区内徙动，以便阻隔或掩模随后的活动，例如蚀刻。，下面是具有纹理表面的太阳能电池专利的具体信息内容。
1.一种用于制造光电装置的方法，包括：
a)形成纹理化的半导体表面；
b)形成涉及所述半导体的结；
c)将液体施加到所述表面的第一区，至少部分由于所述纹理化表 面的纹理，使得所述液体在所述区内徙动，并且所述液体保持被排除 在所述表面的第二区之外，所述第二区与所述第一区是相接的，至少 部分由于所述纹理的液体流动阻碍物特征引发所述排除；以及
d)允许在所述表面的第一区内发生化学反应。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将金属 涂层施加到所述半导体表面的步骤，以便能够从所述半导体收集电功 率，并且将电功率进一步分配到电子系统。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分由于毛细 吸引的影响，所述液体在所述第一区内徙动。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，主要由于毛细吸引 的影响，所述液体在所述第一区内徙动。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分由于所述 纹理化半导体的机械振动的影响，所述液体在所述第一区内徙动。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分由于围绕 所述半导体的流体介质的声激励的影响，所述液体在所述第一区内徙 动。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分由于施加 在所述液体与所述半导体之间的静电势的影响，所述液体在所述第一 区内徙动。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分由于沿所 述徙动方向取向的磁场的影响，所述液体在所述第一区内徙动。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体包括反应 液体。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述 第一区内由于所述化学反应的缘故产生包括了关于所述半导体的电 接触件的材料的化学修改量的步骤。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一区包括所 述光电装置的金属化区域。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一区包括 光电装置的汇流条区域，以及光电装置的栅格线区域。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一区包括 光电装置的汇流条区域。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体包括抗反 射材料。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一区包括 所述光电装置的光俘获区域。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在将液 体施加到所述第一区的步骤之前，采用抗反射材料涂覆所述表面的第 一区和第二区的步骤，其中施加液体的步骤包括施加去除所述抗反射 材料的去除液体的步骤。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述去除液体包 括化学蚀刻剂。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一区包括 所述装置的金属化区域。
19.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一区带有使 能所述毛细作用影响的纹理。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体材料是 硅。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体材料是 多晶硅。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体材料是 p型的，且所述形成结的步骤包括施加带有磷的化学物那样的掺杂物。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体材料是 n型的，且所述形成结的步骤包括施加带有硼的化学物那样的掺杂物。
24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学反应在所 述第一区内形成金属涂层。
25.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学反应是采 用催化剂的催化反应，该催化反应通过在所述第一区内的无电镀来具 体使能金属膜的形成。
26.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学反应在所 述第一区内通过无电镀形成金属涂层。
27.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学反应在所 述第一区内使用有机金属材料形成金属涂层。
28.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括采用增 强在所述毛细吸引的影响下的液体流动的材料来处理所述纹理化表 面的步骤。
29.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体选自由 硅、锗和砷化镓构成的组。
30.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纹理化表面的 第一区包括至少一条具有第一和第二部分的通道。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述至少一条通 道包括互连通道的网络。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述至少一条通 道包括多条平行的通道。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述表面还包括 位于一对相邻通道之间的脊。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，位于一对相邻通 道之间的脊包括允许液体流动通过所述脊的至少一个开口。
35.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体表面包 括半导体晶片的表面。
36.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纹理化半导体 表面包括通过纹理化衬底支撑的半导体薄膜。
37.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体表面包 括通过纹理化覆盖物支撑的半导体薄膜。
38.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述覆盖物包括 玻璃。
39.一种用于制造光电装置的方法，包括：
a)形成纹理化的半导体表面；
b)形成涉及所述半导体的结；
c)将液体施加到所述表面的第一区，至少部分由于所述表面的纹 理，所述液体在所述区内徙动，并且所述液体保持被排除在所述表面 的第二区之外，所述第二区与所述第一区是相接的，所述排除是至少 部分由于所述表面的纹理的缘故；以及
d)允许化学反应发生在所述表面的第二区内。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，进一步包括将金 属涂层施加到所述半导体表面的步骤，以便能够从所述半导体收集电 功率，并且进一步分配到电子系统。
41.如权利要求39所述的方法，其特征在于，至少部分由于毛 细吸引的影响，所述液体在所述第一区内徙动。
42.如权利要求39所述的方法，其特征在于，主要由于毛细吸 引的影响，所述液体在所述第一区内徙动。
43.如权利要求39所述的方法，其特征在于，至少部分由于摇 晃所述衬底的影响，所述液体在所述第一区内徙动。
44.如权利要求39所述的方法，其特征在于，至少部分由于施 加到所述液体的声能的影响，所述液体在所述第一区内徙动。
45.如权利要求39所述的方法，其特征在于，至少部分由于电 润湿的影响，所述液体在所述第一区内徙动。
46.如权利要求39所述的方法，其特征在于，至少部分由于磁 力的影响，所述液体在所述第一区内徙动。
47.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述液体包括阻 隔材料。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，所述阻隔材料在 徙动之后会硬化。
49.如权利要求47所述的方法，其特征在于，进一步包括在施 加液体的步骤之前，采用抗反射材料涂覆所述第一区和第二区的步 骤，其中施加所述阻隔材料的步骤包括施加对所述抗反射涂层进行保 护以防化学蚀刻剂的材料的步骤。
50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，进一步包括将去 除液体施加到所述第一区和第二区的步骤，所述去除液体从其接触到 所述抗反射材料的区中去除所述抗反射材料，由此，所述抗反射材料 被从所述第二区去除，而不会被从已经施加有所述阻隔材料的第一区 去除。
51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述第一区包括 所述光电装置的光俘获区域。
52.如权利要求51所述的方法，其特征在于，所述第二区包括 所述光电装置的金属化区域。
53.如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述去除液体包 括化学蚀刻剂。
54.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述表面的第一 区带有使能所述毛细作用影响的纹理。
55.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述半导体材料 是硅。
56.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述半导体材料 是多晶硅。
57.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述半导体材料 是p型的，且所述形成结的步骤包括施加带有磷的化学物那样的掺杂 物。
58.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述半导体材料 是n型的，且所述形成结的步骤包括施加带有硼的化学物那样的掺杂 物。
59.如权利要求47所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
a)将第二活性液体施加到所述第一区和第二区；
b)允许化学反应发生在所述第二区内；
由于所述阻隔材料的存在，由此所述化学反应不会发生在所述第 一区内。
60.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述第二活性液 体选自由抗反射涂层溶剂、无电镀催化剂、无电镀化学物、以及电镀 化学物所构成的组。
61.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述第二活性液 体包括多种液体，包括：
a)抗反射涂层溶剂；
b)无电镀催化剂；
c)无电镀化学物；以及
d)电镀化学物。
62.如权利要求61所述的方法，其特征在于，所述多种液体按 照所列举的顺序施加，即，a)后面是b)，b)后面是c)，c)后面是d)。
63.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述施加所述第 二液体的步骤包括提供所述第二液体的浴锅，并将所述半导体表面放 入所述浴锅中。
64.如权利要求47所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
a)通过直接处理将第二活性液体施加到所述第二区；
b)允许化学反应发生在所述第二区中；
由于所述阻隔材料的存在，由此所述化学反应不会发生在所述第 一区内。
65.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述第二活性液 体选自由抗反射涂层溶剂、无电镀催化剂、无电镀化学物、以及电镀 化学物所构成的组。
66.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述第二活性液 体包括多种液体，包括：
a)抗反射涂层溶剂；
b)无电镀催化剂；
c)无电镀化学物；以及
d)电镀化学物。
67.如权利要求66所述的方法，其特征在于，所述多种液体按 照所列举的顺序施加，即，a)后面是b)，b)后面是c)。
68.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述半导体选自 由硅、锗、以及砷化镓所构成的组。
69.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述纹理化表面 的第一区和第二区包括至少一条具有第一部分和第二部分的通道。
70.如权利要求69所述的方法，其特征在于，所述至少一条通 道包括互连通道的网络。
71.如权利要求69所述的方法，其特征在于，所述至少一条通 道包括多条平行的通道。
72.如权利要求71所述的方法，其特征在于，所述表面还包括 位于至少一对相邻通道之间的脊，所述脊包括在所述脊中允许液体流 动通过所述脊的开口。
73.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述半导体表面 包括所述半导体晶片的表面。
74.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述纹理化半导 体表面包括通过纹理化衬底支撑的半导体薄膜。
75.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述半导体表面 包括通过纹理化覆盖物支撑的半导体薄膜。
76.如权利要求74所述的方法，其特征在于，所述覆盖物包括 玻璃。
77.如权利要求47所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
a)从所述第一区和第二区去除所述阻隔材料；
b)将第二阻隔液体施加到所述表面的第一区，所述第二阻隔液体 在所述表面的第一区内徙动，且所述第二阻隔液体保持被排除在所述 第二区之外；以及
c)允许第二化学反应发生在所述第二区内，所述反应在所述第一 区内同样被阻隔。
78.如权利要求47所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
a)将第二阻隔液体施加到所述表面的第三区，所述第二阻隔液体 在所述第三区内徙动，且所述第二阻隔液体保持被排除在所述表面的 第二区之外；以及
b)允许第二化学反应发生在所述第二区内，所述反应在所述第一 区和第三区内同样被阻隔。
79.一种用于光电用途的半导体基体，包括第一表面，所述第一 表面包括纹理，所述纹理包括第一区和第二区，使得从所述第一区到 所述第二区存在的任何液体流动通路都包括所述纹理的液体流动阻 碍物特征。
80.如权利要求79所述的半导体基体，其特征在于，进一步包 括在所述第一区内的互连通道的网络。
81.如权利要求79所述的半导体基体，其特征在于，所述液体 流动阻碍物包括边缘。
82.如权利要求79所述的半导体基体，其特征在于，所述液体 流动阻碍物包括壁。
83.如权利要求80所述的半导体基体，其特征在于，所述通道 的网络包括至少两条互连的金属化区域通道。
84.如权利要求83所述的半导体基体，其特征在于，所述第二 区包括光俘获区域。
85.如权利要求80所述的半导体基体，其特征在于，所述通道 的网络通过沿封闭环线的边缘被围绕，所述网络位于所述封闭环线之 内，所述第二区位于所述封闭环线之外。
86.如权利要求79所述的半导体基体，其特征在于，所述第一 区和第二区中的每一个都包括通道的网络，所述通道的网络通过沿封 闭环线的边缘被围绕，由此，通过沿封闭环线的边缘将所述第一区从 所述第二区分开，所述第一区位于所述环线内。
87.如权利要求86所述的半导体基体，其特征在于，包括了所 述第一区的所述通道网络包括有一组被脊穿插的通道。
88.如权利要求87所述的半导体基体，其特征在于，所述组的 通道包括光俘获区域。
89.如权利要求88所述的半导体基体，其特征在于，所述第二 区包括金属化区域。
90.如权利要求87所述的半导体基体，其特征在于，所述脊包 括允许液体流动通过所述脊的开口。
91.如权利要求87所述的半导体基体，其特征在于，一组通道 包括平行的通道。
92.如权利要求86所述的半导体基体，其特征在于，纹理化表 面包括通道网络，所述通道网络被以这样的方式取向，使得引导液体 在所述第一区内徙动遍及所述通道网络，而不会超越过由所述边缘的 封闭环线构成的边界。
93.如权利要求86所述的半导体基体，其特征在于，液体与所 述半导体表面之间具有大于0度且小于90度的接触角，所述液体能 够在所述通道网络内徙动，并且能够被遍及一个区分布。
94.如权利要求93所述的半导体基体，其特征在于，通过毛细 吸引，所述液体能够徙动。
95.如权利要求79所述的半导体基体，其特征在于，所述基体 包括半导体晶片。
96.如权利要求95所述的半导体基体，其特征在于，所述半导 体包括多晶硅。
97.如权利要求79所述的半导体基体，其特征在于，所述半导 体选自由硅、锗、以及砷化镓所构成的组。
98.如权利要求79所述的半导体基体，其特征在于，所述基体 包括通过纹理化衬底支撑的半导体薄膜。
99.如权利要求79所述的半导体基体，其特征在于，所述基体 包括通过纹理化覆盖物支撑的半导体薄膜。
100.如权利要求98所述的半导体基体，其特征在于，所述覆盖 物包括玻璃。
101.如权利要求87所述的半导体基体，其特征在于，所述通道 组包括一组平行的、直的通道。
102.如权利要求87所述的半导体基体，其特征在于，所述通道 组包括在其上的抗反射涂层。
103.如权利要求87所述的半导体基体，其特征在于，所述通道 组包括一组弯曲的通道。
104.如权利要求79所述的半导体基体，其特征在于，进一步包 括在第二侧上相对于所述第一纹理化表面的第二纹理化表面，所述第 二纹理化表面包括纹理，所述纹理包括相对的第一区和第二区，使得 从所述第一区到所述相对的第二区存在的任意液体流动通路都包括 所述纹理的液体流动阻碍物特征。
105.一种用于制造光电装置的方法，包括：
a)形成具有第一区和第二区的纹理化半导体表面；
b)形成涉及所述半导体的结；
c)将第一液体施加到所述表面的第一区，其中至少部分由于所述 纹理化表面的纹理，所述液体在所述区内徙动，所述液体保持被排除 在所述表面的第二区之外，所述排除是至少由于所述表面的纹理的缘 故，所述第一液体是阻止随后的涂层牢固地结合到所述半导体表面的 材料；
d)将所述第一区和第二区暴露给随后的涂层，所述随后的涂层会 强力地粘附到所述第二区，而由于存在所述第一液体的涂层的缘故， 所述随后的涂层弱粘附到所述第一区；
e)从所述半导体去除所述随后的涂层。
106.如权利要求105所述的方法，其特征在于，所述随后的涂 层包括抗反射涂层。
107.如权利要求105所述的方法，其特征在于，所述随后的涂 层预先形成有贯穿所述随后的涂层的通道，所述通道提供给一种化学 物，所述化学物与从所述第一液体产生且位于所述第一区上的涂层相 对强烈地反应，且所述化学物关于所述半导体是相对惰性的，还具有 将所述化学物施加到所述表面的第一区和第二区的步骤，其中所述化 学物渗透所述随后的涂层并与来自所述第一液体的所述涂层强烈反 应，由此使所述涂层退化，并破坏所述半导体表面与所述第一涂层之 间的任何附着，因而从所述第一区除去所述随后的涂层，同时在非活 性的所述第二区留下所述随后的涂层。
108.如权利要求105所述的方法，其特征在于，所述第一液体 包括旋涂式掺杂物。
109.如权利要求108所述的方法，其特征在于，所述随后的涂 层包括氮化硅。
110.如权利要求105所述的方法，其特征在于，所述第一区包 括光电池的金属化区域。
111.如权利要求110所述的方法，其特征在于，所述第二区包括 光电池的光俘获区域。
112.一种光电装置，包括：
a)带有至少一个纹理化表面的半导体衬底；
b)在所述至少一个纹理化表面上存在有多个光俘获区域，包括：
i)多个光俘获表面纹理特征；以及
ii)抗反射涂层；
c)在所述至少一个纹理化表面之上，相邻于所述光俘获区域，存 在有金属化区域，通过所述纹理化表面的流体流动阻碍物特征将所述 金属化区域与相邻的光俘获区域分开；
d)在每一个金属化通道内，电极被电连接到所述半导体衬底，并 且被连接到所述至少一个纹理化表面之上的其它电极。
113.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述光俘获表面 特征包括多个凹槽。
114.如权利要求113所述的装置，其特征在于，所述多个凹槽包 括平行的凹槽。
115.如权利要求113所述的装置，其特征在于，所述多个凹槽包 括弯曲的凹槽。
116.如权利要求113所述的装置，其特征在于，所述凹槽和所述 金属化通道具有大致相等的深度。
117.如权利要求113所述的装置，其特征在于，所述凹槽具有比 所述金属化通道的深度更小的深度。
118.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述金属化通道 包括汇流条通道和栅格线通道。
119.如权利要求118所述的装置，其特征在于，所述栅格线通道 具有大约至少0.1的截面高宽比。
120.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述光俘获特 征与所述金属化通道中的至少一个具有在大约3μm至大约50μm之 间的深度。
121.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述光俘获特 征与所述金属化通道中的至少一个具有在大约5μm至大约20μm之 间的深度。
122.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述流体流动 阻碍物包括突起的边缘。
123.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述流体流动 阻碍物包括带有岸的突起的边缘。
124.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述衬底包括 多晶硅。
125.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述衬底包括 半导体晶片。
126.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述半导体包 括承载在纹理化衬底上的半导体薄膜。
127.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述半导体包 括承载在纹理化覆盖物上的半导体。
128.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述衬底包括 覆盖在p型半导体上的n型半导体，通过p/n结联接。
129.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述衬底包括 覆盖在n型半导体上的p型半导体，通过n/p结联接。
130.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述衬底包括 从硅、锗、以及砷化镓所构成的组中选择的半导体。
131.如权利要求112所述的装置，其特征在于，所述衬底包括 相对于所述第一纹理化表面的第二纹理化表面，包括：
a)多个光偏转表面纹理特征；
b)金属化通道；以及
c)在所述至少一些金属化通道内的电极。
132.一种用于光电用途的半导体基体，包括：
a)第一表面，所述第一表面包括纹理，所述纹理包括第一区和第 二区，使得从所述第一区到所述第二区中存在的任意液体流动通路都 包括所述纹理的液体流动阻碍物特征；以及
b)在第二侧上相对于所述第一纹理化表面的第二纹理化表面，所 述第二纹理化表面包括相对的第一区和第二区，使得从所述第一区到 相对的第二区中存在的任意液体流动通路都包括所述纹理的液体流 动阻碍物特征。
相关文献
[0001]本申请要求以下专利申请的权益，并且在此通过引用将它 们的全部内容并入本文：2006年2月15日提交的，名称为“Solar Cell Light Trapping and Metallization Using Self-Aligning Mask”的美国临时 申请第60/901,511号；以及2008年1月23日提交的，名称为“Solar Cell Light Trapping and Metallization Using Capillary Action to Direct Treatment and Locate Self-Aligning Masks on Both Front and Back Surfaces”的美国临时申请第61/011,933号。
技术领域
[0002]本文所公开的发明涉及一种配置和制造半导体光电池的 全新方法。根据本发明的电池具有为了各种原因被纹理化或成形的表 面，这些原因包括：便利于电池的制造，通过具有平坦表面的电池的 纹理化增加电池的效率，以及容纳电极。通过将更多的光捕入到电池 内，以及通过在电池内俘获所述光，吸收区域内的纹理化减小了太阳 能的损失，否则这部分太阳能会通过从电池反射开而损失掉。一种纹 理化的形式是具有平行的凹槽和脊。另一种形式是具有多个角锥体。 还有一种形式是具有多个凹坑。电池还包括用于收集生成的电载流子 并将它们传导出来的金属化区域。
背景技术
[0003]通常的电池是以一系列步骤来制造，这些步骤包括：对硅 进行掺杂以产生p/n结；将电池涂敷以减少光能反射的层，该层在工 业中被称作抗反射层(本文中将其称为AR层或者AR涂层)；提供镀 敷金属；将一个或多个层在某些不需要它们的位置中去除；在整个电 池上，或者在选定的位置中，或者同时包括上述两者的情况，提供其 它的层。取决于工艺的具体需求，可以以不同的次序在具体位置中进 行添加和去除材料的不同步骤。
[0004]通常，进行这些步骤需要在电池上精确识别出需要添加和 /或去除具体材料的位置和区域，然后再将材料添加到该精确位置处和 /或将材料从该精确位置处去除。因而，工艺必需关于电池上的位置以 及在该具体位置处的形状或几何(包括该电池的形貌)被仔细控制。 如本文中所用，术语“形貌”是指在具体位置处相对于所谓基线或者零 平面的高度和深度的地理学特征。将这样的工艺控制到用于光电池所 需的精度水平是具有挑战性的。所以，使一种自动的或者简化的方法， 或者使各种关于位置与电池的形貌来协调材料的添加和去除的方法 成为可能，将会是很有利的。
[0005]使用现在的技术，除了通过使用含有金属的墨水以及某些 其它不够最优的方法之外，不可能精确定位材料以提供镀敷金属。举 例而言，如何在局部区域内提供无电镀催化剂就是未知的。类似地， 如何在局部区域内提供镀敷化学物也是未知的。目前，如何局部去除 AR涂层也是未知的，其中去除该涂层是期望增强金属与在下的半导 体之间的附着力。通常，镀敷金属(例如，银)必需被提供在抗反射 涂层之上，然后该镀敷金属通过AR涂层起作用，以实现与该涂层下 的半导体的接触。关于此，该工艺是缺乏效率的。
发明内容
[0006]因而，期望提供一种光电装置，该装置具有纹理化的表面， 以提供一种能减小由于反射和其它现象所导致的损失的形貌，且该装 置能够被有效、经济和可靠地制造。还期望提供一种光电装置，该装 置以基本上相同或者更低的每单位被收集能量的成本，从而具有比目 前那些可用装置更高的效率。还将期望开发出实现这种提高了效率的 光电装置的方法，其中该光电装置不被任何这样的纹理所妨碍，实际 上，该装置可通过该纹理的存在得以改善。
[0007]还将期望提供一种精确且有效地安排金属镀敷化学物的 方法。进一步期望提供一种用于实现从镀敷金属直接到半导体(无需 通过抗反射层起作用)的电接触的方法。
[0008]这里将对所公开的发明进行小结。更详细的总结将在以下 所附权利要求之前提出。本文中所公开的发明包括，沿着生产途径在 各个阶段处对工件形貌加以考虑，并且如果可能，则使用这样一种工 艺，其利用该形貌以便主导在该表面上的什么位置半导体光电池将接 受具体的加工处理，而哪些位置将不会接受这样的处理。作为示例， 提供了一种互连通道的网络，该网络被边缘围绕，接着又被其它区域 围绕。使用通道网络内的液体来实施有用的工艺中的一个阶段，并且 由于液体流动阻碍物，所以该液体不会存在于围绕在周围的区域中。 一种创造性工艺的一个实施例被实施，使得淀积在网络内的液体流动 到需要该液体的位置处，且避免流到不需要该液体的位置处。这样， 与工件的处理选择耦合起来的工件形貌主导了被实施步骤的效果。
[0009]作为第一示例，可能会期望淀积将对一个区域进行处理 (例如，通过无电镀)的液体，而留下其它面积为未镀敷的。这样， 镀敷化学物液体可以被提供在一个区的一部分之内，接着该液体被允 许以流动(例如，通过毛细作用)遍及该区。该淀积的液体将有效处 理其所接触的区，但是该工件还存在多个由于液体被排除在外因而未 被处理的区。作为另一个示例，期望将一种掩模提供到工件的某些区 域，而不将该掩模提供到该工件的其它区域。将掩模材料涂敷到该工 件具体位置内，然后掩模材料从这些位置徙动到这些区中期望具有掩 模的范围，然后不再进一步徙动。由于工件的形貌导致了液体徙动到 具体的位置，并且同样由于该形貌导致了徙动停止。在本文中，将掩 模操作也称作阻隔操作，这是因为它们都对被加工处理的区域进行阻 隔，以避开其它有效工艺，这些工艺会影响未阻隔的区域。
[0010]促使液体徙动的驱动力可能至少部分地由于以下原因的 任意一个：毛细作用、重力、由振动导致的加速度、运动的突然改变、 或者任何其它合适的力。这些现象，或者这些现象与一个或多个其它 现象一起来主要对液体徙动起作用。
[0011]本文中所公开的其它发明具体涉及：用于减小被反射光能 的目的的电池表面的形貌；制造该光收集区域的形貌的方法；以及制 造电池的电流传导区域的形貌的方法。其它发明包括向导体区域以及 更多区域提供镀敷金属的方法。
[0012]本文发明中的太阳能电池使用了光俘获表面纹理，该纹理 产生直接的毛细吸力以便利于进一步的制造步骤，尤其是正面接触部 或后面接触部或者这两者的金属化。制造步骤需要掩模处理的那些区 域都具有互连的凹槽，这些凹槽与晶片上那些在该制造步骤期间被暴 露的其它区域是形貌且液力隔离的。
[0013]本文中另一个发明涉及重新涂敷掩模。因为形貌能够指引 某些动作发生在何处，所以非常便于对该工件进行掩模，实施某些步 骤，去除掩模，实施其它步骤，然后无需很大难度再在确切的同一位 置中重新放置掩模，再实施更多步骤，并再三重复。附图说明
[0014]参照所附权利要求以及附图的图形，本文中所公开的发明 的这些以及其它目的和方面将会被更好地理解，附图中：
[0015]图1是本文一个发明的光电池的俯视图形式的示意性图 示。
[0016]图1A是图1中沿线A-A剖取的，本文一个发明的加工 完成的光电装置的一部分以近似等距视图形式的示意性非比例图示；
[0017]图1B是图1A中以B标示的部分的放大视图，示出了电 极区域的层；
[0018]图1C是与图1A中所示类似的示意性图示，该图示也是 非比例的，但是比图1A更接近于是比例的，以便表示出具有纹理化 表面的光电装置的各部分的相对大小；
[0019]图1D是本文一个发明的光电装置的，与图1A中所示类 似的示意性图示，其类似于图1A中所示，并且还具有纹理化的背部 表面，该纹理已经被用在该装置的制造中；
[0020]图1E是图1中在被示出为E的区域内，蚀刻在硅衬底中 的自对准纹理(self-aligning texture)的一部分的示意性图示；
[0021]图1F是与图1A中所示类似的，本文一个发明的一个实施 例的示意性图示，该实施例具有从汇流条通道到栅格线通道的连续弯 曲的入口；
[0022]图1G是与图1A中所示类似的，本文一个发明的一个实 施例的示意性图示，该实施例具有局部凹坑阵列的纹理化表面，而不 是延伸的凹槽的阵列；
[0023]图2A是本文一种方法发明的步骤以流程图形式的示意性 图示，该方法采用利用了工件形貌的主要处理步骤；
[0024]图2B是本文一种方法发明的步骤以流程图形式的示意性 图示，该方法使用了均利用工件形貌的处理步骤和阻隔步骤；
[0025]图2C是本文一种方法发明的步骤以流程图形式的示意性 图示，其类似于图2B中所示，采用了阻隔电极区域的附加步骤；
[0026]图3是本文一种方法发明的步骤以流程图形式的示意性图 示，这些步骤对于本文的若干种不同的方法发明而言是共有的，并且 这些步骤是在图2A、2B和2C中所示独有的步骤变化之后才被执行；
[0027]图4A～4I是以近似斜视图的形式示出了本文一个发明的 处理方法的步骤的示意性图示，其中：图4A示出了初始时未涂敷的 纹理化晶片；图4B示出了被完全涂敷以AR层的纹理化晶片；图4C 示出了被直接施加到汇流条金属化区域并且流到栅格线电极区域中 的AR蚀刻剂液体；图4D示出了在AR涂层已经被蚀刻掉之后的纹 理化晶片；图4E示出了被直接施加到汇流条区域的含有催化剂的液 体；图4F具有被活化的催化表面的纹理化晶片；图4G示出了活化的 晶片，其具有被直接施加到汇流条金属化区域的无电镀溶液；图4H 示出了在汇流条和栅格线区域中具有无电镀金属层的纹理化晶片；以 及，图4I示出了在无电镀层之上具有附加电极层的纹理化晶片；
[0028]图5是示出了纹理化晶片的一部分的截面的示意性图示， 其中该截面是在光俘获凹槽中间处向下延伸的平面上并且垂直地通 过栅格线通道进行切割来取得的；
[0029]图5A是伸展在平坦表面上的液滴的示意性图示，其中示 出了接触角；
[0030]图5B是如图5A中所示那样的相同液体的一滴的示意性 图示，该液滴伸展在如图5A中所示那样的相同材料的平坦表面上， 并且遭遇表面边缘的纹理化元件，其中示出了纹理影响的接触角；
[0031]图5C～5G是示出了图5的平面的截面的一部分的示意性 图示，其中示出了在边缘处或者在岸上的液体的4个稳定的位置；
[0032]图6A～6D是以近似斜视图的形式示出了本文方法发明的 各个时期的示意性图示，这些时期用于将材料施加到本文的一个发明 的光电装置的吸收体区域，其中：图6A示出了自对准材料孕育处理； 图6B示出了开始流动的该材料；图6C示出了继续流动的该材料；以 及，图6D示出了作为自对准材料完全流动到其位置的该材料；
[0033]图7A示出了吸收体区域的放大视图，其具有围绕吸收材 料区域的锐利边缘；
[0034]图7B示出了吸收体区域的放大视图，其具有围绕吸收材 料区域的岸化边沿；
[0035]图7C示出了吸收体区域的示意性视图，其具有沿着位于 某些凹槽之间的脊的开口，以便利于充分的覆盖；
[0036]图7D是类似于图1所示的，用于在相邻的光俘获凹槽之 间确保连通的另一种手段的示意性图示，其中示出了被脊界定的凹 槽，具有相邻于该脊的开放通道，该通道与每个凹槽的端部均连通；
[0037]图7E是以截面视图的形式示出了被纹理化的凹槽底部的 示意性图示；
[0038]图8A～8J是以斜视图的形式示出了本文一种方法发明的 各时期的示意性图示，这些时期利用了阻隔步骤，并且利用了使用浴 锅(或者称为槽或池)的步骤，其中：图8A示出了在AR蚀刻浴锅 内的被掩模后的晶片；图8B示出了同一晶片，AR涂层被从金属化区 域去除；图8C示出了在容纳有催化剂的浴锅内的同一晶片；图8D示 出了在无电镀浴锅内具有催化的金属化区域的同一晶片；图8E示出 了无电镀金属化区域的同一晶片；图8F示出了在电镀浴锅内的同一 晶片；图8G示出了在金属化区域内具有无电镀层和电镀层的同一晶 片；图8H示出了图8G的晶片在加热以使无电镀层合金化之后，粘 附金属层并去除掩模；
[0039]图9A～9D是示出了本文一种方法发明的步骤的示意性图 示，该方法发明使用了阻隔步骤，并且用到了对金属化区域进行直接 处理的步骤，其中：图9A示出了具有阻隔了吸收体区域的掩模的晶 片，并且示出了在金属化区域内AR化学蚀刻的直接处理；图9B示 出了具有该掩模的晶片，并且示出了在金属化区域内的含催化剂液体 的直接处理；图9C示出了具有该掩模的晶片，并且示出了在金属化 区域内化学无电镀液体的直接处理；以及，图9D示出了具有该掩模 的晶片，并且示出了在金属化区域内的无电镀敷金属；
[0040]图10是本文的一个发明的栅格线以截面视图的形式的示 意性图示，在适当的地方便如同在通道内所形成的那样，上部由覆盖 邻接的吸收体区域的掩模部分地构成；
[0041]图11A是以近似斜视图的形式示出了本文一种方法发明 的开始时期的示意性图示，在该开始时期中将抗反射材料施加到本文 一个发明的光电装置的吸收体区域，其中示出了正在将材料施加到吸 收体其余的一个区的中间部分；
[0042]图11B是示出了通过利用表面纹理的处理模式已经被覆 盖以抗反射材料的吸收体区域的示意性图示；
[0043]图12是一个人造的小型光电池的示意性图示，以示出用 于电池的边缘和边沿的不同的布置。
具体实施方式
[0044]在图1中以俯视图的形式，并且在图1A中以沿图1的线 A-A的放大且近似等距的剖视图的形式，示出了一个加工完成的、 纹理化的光电池10。光电池10被示出为具有被汇流线48分开的4个 光俘获面积12。每个汇流线均在汇流条导体16之上。每个面积12由 大约50个区域14组成，其中每个面积12由一对汇流条16与一对栅 格线18界定，其中栅格线在此也可以被称作指部。每个电池10可以 近似地是大约156mm正方形。电池不需要一定是正方形，但是正方 形是比较便利的形状。通常，这样的电池会具有三个或四个面积12， 每个面积12为大约25～70mm×156mm的面积(取决于是否存在两 个或三个汇流条16)。面积12包括在大约40个至数百个之间的区域 14，每个区域14为大约0.5～2mm×大约30～70mm的面积。
[0045]如图1A中所示，硅晶片24的至少一个表面20被以平行 于汇流条16延伸的凹槽22这样的图案纹理化。凹槽22的壁将光斜 向折射进入到晶片主体36中，并且通过迫使该光在硅36内多次内反 射从而提高了捕光效率，使得该光被吸收，而不是通过密封材料26 和玻璃28逃逸回去。这些凹槽以及它们的成角度的壁还以一定角度 将该光朝向玻璃28反射，该角度更多可能会导致该光会被朝向电池 10进行吸收的硅部分36反射回来，而不是通过玻璃28逃逸到电池 10外部的环境中。这些壁还引起那些甚至在被朝向玻璃反射从而可能 被反射回来或者透射出去并损失之前，就被晶片24直接吸收的反射。 凹槽22具有在大约3μm至大约50μm之间的深度，优选具有在大约 5μm至大约50μm之间的深度。凹槽的宽度大约和它们的深度相同。
[0046]朝着太阳的硅表面20带有通常为氮化硅的抗反射涂层 30，该涂层30太薄以至于无法在附图中采用任何厚度来加以示出。 在抗反射涂层30之下是产生结34的n+磷的掺杂区域32，该掺杂区域 32也非常薄，其厚度大约是AR涂层厚度的四倍。这些层30、32和 34中的每一个层都大体上符合表面20的凹槽表面形状。在结34之下 是多晶硅的块36，其是p型掺杂的。
[0047]载流导体16、18的互连网络38横贯晶片24。存在两种通 用类型的导体。一种类型18是相对狭窄且彼此间隔较近的。这些被 叫做“栅格线”或者“指部”。它们将来自光俘获区域14的电流运载到更 大的导体16，该导体16一般公知为汇流条。汇流条16处于硅的汇流 条区域17中。栅格线18处于硅的栅格线区域19中。金属化区域17、 19本身通常如图1B所示那样被层叠。汇流线48置于层叠的汇流条 导体16之上。除了汇流线覆盖在汇流条而不是栅格线上面之外，汇 流条层16和栅格线层18是基本上相同的。
[0048]将该更大一些的汇流条区域17作为代表，从在下面的硅 层36开始，p型硅与位于该p型硅和掺杂的n型硅32之间结34相邻， 其中掺杂的n型硅32是与磷掺杂的。非常重要的是，注意在紧邻掺 杂硅32且位于该掺杂硅32之上(朝向太阳的)没有抗反射涂层30， 而在例如光俘获区域14处则存在抗反射涂层30(但图中没有以任何 厚度形式示出抗反射涂层30)。这样的AR涂层会妨碍硅32与金属导 体16、18之间良好的电连接与机械连接。因而，要么根据本公开中 别处所详述的发明及步骤将AR涂层从该区域去除，要么还是根据以 下所公开的方法，可替代性地，不在这些区域内提供AR涂层。这样， 相邻于该掺杂硅32是镍硅化物区域40。相邻于镍硅化物区域40的是 无电镀的镍层42b，和其它金属层相比无电镀的镍层42b相对薄一些。 覆在无电镀的镍层之上的是更厚一些的、铜(Cu)或银(Ag)的电镀 层44。如果使用了铜，那么还存在用到了银(Ag)或锡(Sn)的层 46。
[0049]汇流线48可以是辊轧的长条，或者可以以任何合适手段 提供。例如，汇流线可以有纹理化的表面，例如2006年10月26日 提交的，题为“Light Capture with Patterned Solar Cell Bus Wires”的美国 专利申请(No.11/588,183)中所描述的那样，在此通过引用将其全部 公开内容并入本文。
[0050]正如常规的那样，硅晶片24之上是聚合物密封材料体26， 覆盖在聚合物密封材料体26之上的是玻璃片材28。背部表面21也可 以包括本文中各发明的实施例，并且也可以根据本文中各方法发明的 实施例进行制造。不过，背部表面21并不需要这么做。下面将会详 述那些变形。相邻于背部表面是另一个密封材料层27，该密封材料层 27由防潮层29覆盖，防潮层可以是聚氟乙烯膜(例如，由Dupont de Nemours and Co.(杜邦公司)销售的Tedlar)。
[0051]由图1、1A和1B中所示的结构11111111可带来众多光电的优点， 其中一些是由于吸收体14能导致更好的光俘获的波纹凹槽性所引起 的，一些是因为位于沟渠37、39内的导体16、18所引起的，还有一 些这是由于两方面的这些特征引起的。
[0052]提供其中放置有栅格线18的凹陷的通道39，以用于光电 目的以及加工目的。因为栅格线电极18与硅材料32之间的接触面是 沟渠，而不是平坦的，所以每单位长度具有更多的接触面积，这增强 了硅与电极之间的电流流动。位于例如凹陷的通道39内的栅格线电 极18和常规的印制电极相比，可以是相对较高且较窄的。这样，栅 格线导体和常规扁平的栅格线相比能够实现每单位宽度相等或者更 大的截面积。由于更窄，所以每个栅格线遮蔽更少的吸收体区域14， 因此提高了电池的收集效率。
[0053]因为通过掩模工艺使得栅格线能够比以前更加纤细，所以 将栅格线彼此放得更加靠近已是可能的了。这样，会具有更小的由发 射极薄膜电阻所致的电阻性能量损耗，这是因为电荷载子在到达栅格 线电极18之前行进的平均距离更短。
[0054]附加的效率升高是由于光俘获吸收体区域14的波纹性所 致。该波纹使电荷载子行进通过的薄的表面区域具有更多的吸收体截 面面积，电荷载子流动通过该吸收体，因此，电荷行进的每单位长度 具有更小的电阻和更少的损耗。该效果类似于提供具有更大截面面积 的导线以用于传导。因为更小的电阻损耗，所以最优的发射极掺杂水 平低于电阻损耗较高的情况。由于对短波长光的更好的响应，所以这 就导致更高的电流。另外，表面复合损耗也减少了。
[0055]而且，本文的发明的栅格线18电极与汇流条16电极被镀 以金属，而不是以含有金属的墨水印制的，其中被镀的金属比烘干的 金属墨水具有更低的电阻率和更低的接触电阻。
[0056]应当理解的是，必需在栅格线的宽度和高度，以及多个栅 格线彼此的间隔中实现工程上的折衷和平衡。换言之，尽管栅格线的 纤细与间隔的最优组合不会使用这些参数中的最细宽度和最近间隔 的值，但是存在着制造栅格线的最细可能宽度以及最近可能间隔。
[0057]除了上面详述的光俘获与光电的优点之外，本文所公开的 发明利用了遍及工件的纹理化区域的液体流动(例如，像通过毛细作 用驱动那样)，其中该纹理化区域最终将变成光电组件的一部分。将 对表面纹理的利用以及与该表面纹理利用相关的液体流动称作两种 不同的模式，将会是非常便利的。一种模式在本文中被称作处理模式， 该模式主要由参考图2A的流程图所示的方法代表。另一种模式在本 文中被称作阻隔模式，该模式主要由参考图2B的流程图所示的方法 代表，尤其是利用自对准掩模和浴锅(例如，浴锅蚀刻AR涂层263) 的步骤。下面将详述这些模式的每一个的示例。
[0058]处理模式是与和主动步骤(通常是反应的处理步骤，例如， 镀敷或者蚀刻)相关的液体一起使用，其中，使用者期望该步骤发生 在工件的某些区处。工件被纹理化，使得液体能够淀积在由液体可进 入路径的互连网络所组成的区的一部分中，然后徙动到(例如，在毛 细作用的力之下)至少该区其余部分的一部分中，在这些地方使用者 想要发生化学反应，但是该液体不会徙动到其它区。该路径网络还结 合了一个或多个特征，例如，阻碍物或边缘，该一个或多个特征作为 液体流动障碍而起作用，防止液体流动到设计者不希望发生处理步骤 的那些区。以下联系图2A的示意性流程图进行描述的工艺是这样的 处理模式的一个示例，一种向光电池表面提供电极的方法。
[0059]接下来转向阻隔模式的简要描述，可以用到自对准的惰性 或阻隔材料，该材料将对一个区加以掩模，或者以某种途径阻隔一种 反应作用的发生，且该反应作用被期望发生在其它区内。举例而言， 通常，收集区域14被覆盖以氮化硅的抗反射(AR)涂层30。该涂层 通常被施加到硅的整个表面。不过，AR涂层会阻止电极材料到硅的 良好粘接。因而，必需将AR涂层从将被镀敷的金属化区域17、19 去除。在现有技术中，通常是通过与银墨水反应从而去除该AR涂层， 其中通过该银墨水以形成电极。现有技术中的加工工程具有缺陷。根 据本文的发明的方法，通过例如浴锅内蚀刻这样的化学反应去除AR 涂层。但是，光收集区域14需要被保护，使得在这些地方AR涂层 30得以保留。该需求组合可以通过对收集区域14进行掩模而得以实 现。采用阻隔模式，阻隔材料被放置在由互连的液体路径网络组成的 区的一部分内，在该部分处期望阻隔随后的主动性步骤，然后阻隔材 料徙动到至少该区的另一部分处，在这部分也期望阻隔随后的主动步 骤。图2B以流程图的形式示出了代表性的工艺，图8A～8H示出了 当装置被加工处理时该装置的某些方面。
[0060]本文的发明涉及该设计中凹槽布置的具体几何属性，这些 属性有利于使用利用了毛细作用的这两种模式中的任意一种或者两 者。
[0061]在图2A中以流程图的形式示出了实施使用了处理模式的 本文一个发明的方法实施例的制造顺序。同样还参照图1A和1B中示 出的结构元件，并且参照图4A～4F，图4A～4F示出了当装置正在被 加工处理时该装置的某些方面。在步骤252a处，通过任何适当的方 法在硅晶片24中产生纹理，例如以下将描述的那样。图1E是带有被 脊23分隔开的凹槽22的纹理的硅晶片24的一部分的示意性图示。 将成为光俘获区域的区域13被示出为由通道39部分界定，该通道39 将定位栅格线18。在步骤254a处，通常通过在管式炉内将硅暴露给 POCl3，从而将磷扩散进入到晶片以产生p-n结34。能够被用来代替 POCl3的其它掺杂物材料包括但不限于磷酸和P2O5。在纹理被提供到 晶片之后，施加该掺杂物。某些纹理可以妨碍液体的流动，或者将液 体排除在表面的某些部分之外。因而，采用以气相而不是液体来进行 施加的掺杂物可能是有益的。扩散步骤254a导致完全围绕晶片24的 磷层。任何在背部表面21之上的扩散材料可以被蚀刻掉(在该同一 步骤254a内)，由此在正表面20上的结被电绝缘。另外，来自扩散 的任何残余玻璃必需被从晶片的正面蚀刻掉。这些蚀刻步骤尽管通常 与扩散分开进行，但是在这里为了表示方便将其全部相关到步骤254。 在步骤256a处，一透明电介质材料的薄层被作为抗反射(AR)涂层 而施加，通常为700埃的氮化硅，其具有用于硅的惰性化的额外的氢。
[0062]图4A原理性地示出了带有通道37、39的网络38的图案化硅 晶片24的一部分，其中通道37、39将被金属化以分别形成汇流条16和 栅格线18。不存在涂层。图4B示出了在整个上表面20上带有抗反射层 30的硅晶片24，包括网络38以及吸收体区域14(尽管在图示中示出该涂 层是比较困难的)。
[0063]汇流条相对宽一些，在大约0.5mm至5mm之间，优选在大 约1.5mm至3mm之间。汇流条将被放置于其中的通道37具有和凹槽22 相同的深度，在大约3μm至大约50μm之间，优选在大约5μm至20μm 之间。栅格线比汇流条要窄得多，宽度在大约5μm至100μm之间，优选 在大约20μm至50μm之间。栅格线将被置于其中的通道39具有和凹槽 22以及用于汇流条的通道37大约相同的深度。这些图形并非按照比例绘 制。仅在将成为汇流条16的区域17内的沉淀电镀化学物是相对简单易行 的。例如，这可以通过近似于喷墨的喷射印制，或者阀喷射印制，或者可 编程吸管来进行，所有这些都超出了所需的解决方案。相反，仅仅在栅格 线通道39的小的范围界限内直接提供液体，而不会污染吸收体区域14， 则是非常困难的。不过，因为汇流条通道37与栅格线通道39是互连的， 所以，如果在汇流条通道37内放有充足的液体，那么毛细吸力将会把液 体抽吸进入到液力连接的、更小的栅格线通道39内。
[0064]设计者不想令镀敷化学作用侵入到将成为光俘获区域14的区 域13中。这可以通过调节淀积的液体量来加以防止，使得刚好有足够的 液体填满期望的面积。依靠图7中的放大视图中所示的形貌来防止液体周 游不定的侵入，也是有用且更加鲁棒的。例如，界定金属化区域17、19 的壁477、479(图7中的777、779)可以被制造得足够深和陡峭，使得 淀积在其内的液体不会溢出。正如以下会详述得那样，在金属化区域与吸 收体区域之间提供进一步起作用以防止液体溢出流进光俘获区域14的边 缘474、774也是可能的。
[0065]如图4C中所示，蚀刻剂液体458被分配(在图2A的步骤258 中)到金属化通道37、39的网络内，用于将这些区域17、19内的AR涂 层30蚀刻掉并且显露出下面的硅32的目的。液体分配258是这样进行， 通常进入到金属化网络的汇流条通道37内，然后利用毛细作用流进栅格 线通道39内。
[0066]通常，蚀刻剂458可以是氢氟酸水溶液。AR涂层30是如此之 薄，使得分配进入金属化区域17、19内的蚀刻剂的量足以消耗掉所有涂 层。此外，由于蚀刻剂不会侵蚀下面的硅32，所以蚀刻步骤可以被允许进 行完成而无需严苛的时间掌控。然后，晶片24被清洗和干燥。在图4A、 4B等之内所示的视图是经过汇流条通道37的局部剖视图，其中在两侧都 具有类似壁474的壁。这样，将能保持住液体。结果如图4D中所示，其 中示出了保留在光俘获区域14内的AR涂层30，而在区域17、19中AR 涂层30已不存在。
[0067]图1D中在237、239处示出的背部接触结构(将在后文讨论) 通过常规手段或者通过后文详述的其它手段在步骤260处产生和烘干 (fire)。
[0068]正如图4E中所示，通过将含有催化剂(例如，钯)的液体分 配(步骤262)到金属化区域网络38中，对金属化区域网络38进行处理， 留下图4F中所示的催化表面463。该催化剂将开始无电镀镍步骤。要注意 的是，为了去除在烘干步骤260期间可能已经形成的任何氧化物，所以在 处理步骤262之前在正表面上还需要轻度的氧化物蚀刻。由于这不会对吸 收体上的AR涂层造成破坏性影响，所以整个晶片都可以被如此蚀刻。无 电镀敷可以通过精细的直接处理步骤264(图2A)进行，也可以通过浴锅 步骤266进行。使用了浴锅的本文发明的方法的实施例将参照下面将会详 述的图8A～8H来进行说明。正如图4G中所示的那样，通过将无电镀镍 溶液464选择性地施加到区域网络38(步骤264)，从而完成直接处理， 其中区域网络38将变成金属的。如图4H中所示，在该步骤之后会保持有 一层薄的无电镀镍层42a。替代性地，可以通过将晶片24浸没(步骤266) 在无电镀镍溶液的浴锅内来施加无电镀镍溶液。无电镀镍将仅仅镀敷在存 在催化剂463的地方，因而只会镀敷在金属化区域网络38中。图4I示出 了在若干其它步骤(下面将会详述这些步骤)之后的装置的状态。
[0069]图3示意性地示出了可以与本文的方法发明的若干不同实施 例一起使用的最后加工步骤。该最后加工步骤可以以两个基本顺序之一来 加以实施。这两个基本顺序都用两个类似的步骤终止。铜(步骤341)或 者银(步骤342)的层44被电镀在镍42a的上面，例如，通过光诱导电镀 (LIP)。在LIP中，先实现到太阳能电池背电极的接触，然后该电池被浸 没到暴露给光的电镀浴锅内。通过电池产生的光电流起到驱动电镀的电流 的作用。常常还将一定的偏置电压施加到该电池。紧接在金属的沉淀之后， 电池被烧结(步骤344)，这既使镍42a和硅36成为合金以形成镍硅化物 层40，又促进了铜或者银与来自镍层的残余的未反应的镍425(图4I)之 间的粘附。该工艺结束在步骤399。
[0070]在一个替代性路线中，一些额外的步骤在镀敷步骤342与 烧结步骤344之前。在合金化步骤334中，镍42a被加热并且与硅合 金化以产生镍硅层40(图4I)以用于到硅上的更好粘附，并产生欧姆 接触。任何过多的、未合金化的镍被从电池蚀刻掉(步骤336)。第二 无电镀镍步骤338被执行以提供一层无电镀镍。这样，该状态正如图 4H中所示，但是在硅32与无电镀镍42a之间具有镍硅层，并且如所 示，无电镀镍在镍硅层之上。接下来的步骤是导体金属44(银或铜) 的LIP(步骤342′)，以及在上述金属层之间提高粘附的最终烧结(步 骤344′)。在步骤338中淀积的镍层辅助粘附，并且在铜被用到的情 形中用作扩散障碍，防止层44中的任何铜扩散进入到硅32并引起层 44的电性能的退化。如果淀积的是铜(步骤341′)而不是银(步骤 342′)，那么在烧结(步骤344)之间，在该铜之上镀敷(步骤343) 额外的一层银或锡。最终的状态被示出在图4I中，其中银的LIP层覆 盖无电镀镍层42r，该无电镀镍层42r相邻于在硅层32之上的镍硅层 40。
[0071]除了当前讨论的工艺之外，图3中所示的这些步骤还可以 被用作以下详述的工艺中的任意一个所用的完结步骤。
[0072]存在相当多的本文方法的相关实施例。上面已经详述了使 用主要处理步骤的方法。接下来将要大致描述的是使用了阻隔步骤的 另一个实施例。之后，会详述被利用以实施这些步骤的纹理特性。紧 接着纹理特性，会描述处理和阻隔方法的变型，通过这些变型，表面 纹理以及相对于该表面纹理的流体流动被加以利用。
[0073]现在转向代表性的阻隔模式工艺的详细描述，该方法被参 考图2B示出。最初的三个步骤与关于图2A所示的方法及变型中所用 的步骤类似或者相同：如刚刚详述的那样在步骤252b处产生纹理， 在步骤254b处扩散和蚀刻，在步骤256b处的AR涂层。还是如上面 详述的那样，在步骤260b处产生和烘干背部接触结构。
[0074]图2B和6A～6D示出了本文的方法发明的一个实施例， 其中在步骤261将自对准掩模670施加到光俘获区域14。该掩模将会 阻隔其它步骤的动作以免影响到被掩模的区域14，就像晶片24表面 20的其余部分带有期望保留的AR涂层30那样。纤细的凹槽22用作 光俘获区域14内的毛细管。如图6A中所示，凹槽22被灌注以一定 体积(672)的自对准阻隔材料，例如，蜡。蜡被要么以液体形式提 供，要么以固体形式(如图6B所示，该固体接着被加工以转换成液 体形式)提供。通过例如毛细作用，该液体流及整个区14，如图6C 中所示，沿着精细的凹槽22流到区14的所有部分，直到该液体抵达 障碍674a、674b。可以存在一些不同的液体流动阻碍物类型。该蜡停 止流动，变硬并成为掩模，但是并没有越过所述障碍来提供掩模。
[0075]在图7A和7B中以放大的比例示出了流动障碍或阻碍物 的一些不同类型或部分，包括凹槽22端部的壁770，简单边缘774和 带有岸的边缘771、773，其中边缘771、773被岸775分隔，岸775 将在下面被详述。掩模670对电池的光区域14加以阻隔以防其上的 AR层30(图1A)被去除，并且避免其在随后的步骤期间被覆盖以金 属。
[0076]在防止液体流动方面，岸775要比简单边缘774更加有效。 由于该原因，在单个区(例如，电池的活性区域)内分隔凹槽的脊应 当尽可能尖锐，使得它们最不类似于分隔凹槽的岸。如果这些脊变得 钝，那么它们就会迫使液体从脊的峰部返回，对脊的峰部进行金属化 处理。
[0077]一般地，期望凹槽的表面积至少是凹槽与脊的总面积的大 约3/4。阻隔材料还可以通过具有适当精度的技术来涂敷，这些技术 包括但不限于，上述的喷墨、阀喷射以及可编程吸管。阻隔材料可以 通过这些方法被放置在最终期望的位置附近，并接着在例如毛细作用 影响下被允许徙动到想要的精确位置，在该位置处由于对流体前行的 障碍所以徙动将会停止，正如本文所详述的那样。在该位置中，材料 可以被硬化，或者以其它方式变得坚固，取决于材料的类型，可通过 例如冷却、加热、暴露于光、化学反应等等。
[0078]根据在图2B中示出的一个可能的加工流程，整个晶片24 在图8A所示的浴锅858内被蚀刻(步骤263)，以便从如图8B所示 的将要被金属化的区域去除AR涂层30。也可以遵循另一个流程，该 流程对将要被金属化的区域进行活性处理(步骤265)，同时保留其它 区域被阻隔。该流程将在下面结合图9A～9D进行详述。
[0079]在图2A、2B、2C以及图3中示意性示出的加工流程中存 在这众多的分支点。在任意一个分支点处，工艺可以沿着任意一条路 线前进。对分支选择的每一个可能组合单独进行描述是不实际的。不 过，必需理解的是，任何一种选择都是有效的，并且是可以被采取的。
[0080]将钯催化剂862选择性地施加到(步骤267)将要进行无 电镀镍的金属化区域17、19也是有用的。可以如图8C所示的那样通 过浸没(步骤267)在浴锅内，也可以通过在将被镀敷的区域上的一 般的液体流，来完成该催化剂应用。掩模670会阻隔催化剂862，以 免该催化剂被施加到吸收体的光俘获区域14，在该区域内不期望镀敷 有镍。通过将掩模材料熔化并允许其重新硬化以回流掩模材料(步骤 271)可以是很有用的，这使得粘附至该掩模的任何催化剂的催化活 性失效。
[0081]接下来的步骤是在区域17、19处提供无电镀镍(步骤 273)，这些区域将变成电极。这可以通过如图8D所示那样将晶片浸 没在镀敷浴锅873中来完成。在该镀敷步骤中，蜡掩模670会防止光 吸收区域14被涂覆以金属。当从浴锅873中移出时，电极区域17、 19被覆盖以无电镀镍层42a。
[0082]正如以上结合处理方法进行详述的那样，用于完结主要是 阻隔方法的加工流程使用了在图3中以框图形式示意性示出且在图 8F～8H示出的步骤。该完成步骤可以以两个基本序列中的一个来加 以实施。通过将晶片24在LIP金属浴锅内进行电镀，这两个基本的 序列都采用类似的步骤结束。这些步骤在名称和概念上是类似的，但 是加工参数以及初始化的工件可能是不同的。使用LIP浴锅工艺在镍 42a之上电镀(步骤342b)一个银层或者铜层44(图8G)，结果是如 图8G所示的情形，其中掩模670还保留在吸收体区域14上。金属化 区域17、19现在带有无电镀层42a和LIP铜层或银层44。紧接着该 金属淀积，电池被烧结(步骤344)，使得镍42a与硅36合金化以形 成镍硅层40(图8H)，并且还留下镍层42s。烧结还促进了上部金属 层44与来自无电镀镍的残留的镍之间的粘合，该无电镀镍中的大部 分已经与硅发生了反应。掩模670可以通过任何可接受的方法被去除， 例如，将该掩模烧掉，以提供如图8H所示的装置，其中金属化区域 被镀敷以导体44，该导体44覆盖镍层42r与镍硅层40，光俘获区域 14覆盖有AR涂层30并且没有掩模670。该工艺结束于步骤399。
[0083]在工艺的有用实施方式中，在自然紧跟该工艺序列的无论 何种加热处理(例如，在步骤344的烧结)期间，该自对准掩模被自 动去除。不过，通过单独的操作来去除该自对准掩模可能是必需的， 例如，通过浸没在溶剂中，或者通过例如海绵那样的进入吸收材料的 毛细作用。
[0084]如果金属化不足以选择性地防止部分掩模材料变成部分 涂覆有无电镀镍，那么该单独的加工步骤将变得必需。通过采用溶剂 剥去该掩模，从而能去掉这些金属淀积。而如果在热处理期间这些金 属淀积还被保留，那么它们将会对最终加工完成的电池的性能造成不 利的影响。如果是这种情形，那么在光诱导镀敷341之前可以重涂自 对准掩模，以提供用于形成具有高的截面高宽比(aspect ratio)的栅 格线的有利结构，如下面将详述的那样。
[0085]可以替代性地沿循在图3的右手侧示出的路线，该路线在 LIP步骤341′、342′以及烧结步骤344′之前具有如上所述的合金化 步骤334、蚀刻步骤336以及第二次无电镀镍步骤338。蚀刻步骤336 去除第一次无电镀镍层42a。第二次无电镀敷步骤338′再次淀积一无 电镀层。沿循采用第二次无电镀敷步骤的替代性路线，导致未示出的 中间结构，该中间结构包括上部LIP金属层44以及无电镀镍层。该 结构类似于图8G中所示结构，但是通过不同的步骤提供无电镀层。 在烧结(步骤344′)之后，硅与无电镀镍层反应以形成镍硅40。该无 电镀镍层粘附于银或铜的上部金属层44。掩模被如所详述的那样去 除。该结构再次如图8H中所示，具有被镀敷以导体44的金属化区域， 该导体44覆盖镍层42r和镍硅层40。光俘获区域14带有AR涂层30。
[0087]一个替代性工艺存在于图2B中所示的路径，其中包括浴 锅蚀刻步骤263、浴锅催化剂步骤267以及浴锅无电镀镍步骤273。 这些步骤中的任意一个或多个可以被直接处理步骤替换，在该直接处 理步骤中活性剂被直接施加到将被金属化的区域17、19。如图9A中 所示，蚀刻剂963被直接处理在这些位置处。在这样的情形中，掩模 670可能不是绝对需要的，不过掩模提供了有用的保险以防在直接蚀 刻处理步骤265期间没有正确流动的蚀刻剂接触到吸收体区域14。类 似地，可以采用含有钯(或者其它合适的)催化剂的液体962(图9B) 处理(步骤269)这些区域，无需害怕接触到吸收体区域14。最终， 如图9C所示，可以直接涂敷(步骤275)无电金属镀敷液体966，通 过例如，喷射印制，以及从宽一些的汇流线电极通道37到窄一些的 栅格线电极通道39的毛细作用，而没有污染吸收体区域的风险。结 果是如图9D中所示的无电镀敷层42a。
[0088]总之，工艺设计者能够选择是使用具有阻隔掩模的浴锅步 骤、具有阻隔掩模的直接处理步骤，还是没有掩模的直接处理步骤， 以用于将AR涂层从金属化区域蚀刻掉、为无电镀敷对这些区域进行 催化处理、在这些区域内进行无电镀敷这些步骤中的任意一个，或者 用于类似地采用将一定区域暴露给可以被掩模阻隔的活性剂的任意 其它步骤。因而，如图8C中所示那样进行催化处理的浴锅步骤可以 后接浴锅无电镀敷步骤(例如图8D中所示)或者直接处理无电镀敷 步骤(例如图9C中所示)。
[0089]类似于回流(步骤271)蜡掩模670的步骤，掩模材料可 以被施加到第一区域，接着在改变第二区域的有关步骤被实施后将该 掩模材料去除。然后，相同类型或者不同类型的第二掩模可以被施加 到该第一区域，同时实施其它步骤，该第一区域由该第二掩模得以被 保护。如果加工步骤没有显著改变其几何，那么类似的掩模材料可以 被反复使用，并且将会可靠地掩盖和暴露该确切的同一区域。
[0090]某些掩模材料比其它掩模材料更易于去除。例如，第一类 型的材料可以被提供并被分布于(例如，通过毛细作用)第一区域内， 例如，在将变成导体通道37、39的网络38内，并保持为液体，形成 第一类掩模。第二类型的材料可以被提供并分布于第二区域内，例如， 在将变成光俘获区域14的凹槽22的网络内，并且由于在第一区域已 经存在有液体，所以被从该第一区域排除在外。这样，在第一区域内 的液体的第一类型材料形成掩模以防止该第二材料进入该第一区域。 然后，第二类型材料可以被允许变得更加凝固，例如，通过硬化，而 第一液体则可以被流出或者以其它方式被去除，因此将第一区域暴露 给可能的其它步骤，由此现在第二区域通过掩模被保护。
[0091]前面已经详述了利用表面纹理和相对于该表面纹理的液 体流动以处理金属化区域，以及将阻隔材料施加到金属化区域和/或吸 收体区域。利用表面纹理和流体流动以处理吸收体区域也是可能的。 一种用于在电池的吸收体面积14上形成抗反射涂层的替代性方法使 用了本文所公开的创造性方法。可以将例如公知为溶胶-凝胶前体的 液体以计量的量施加到电池的凹槽面积13，并允许该液体从区13的 一部分徙动至完全覆盖整个区13。然后可以通过化学反应和加热初始 该液体硬化。
[0092]上面已经结合分布掩模材料672以形成掩模的讨论对图 6A～6D进行了详述。图11A和11B示出了当纹理被利用以便利于这 样的溶胶-凝胶材料1172流动时装置的早期和后期的状态，其中该 材料从在区13中心内的初始局部淀积(作为液体)到扩展开以覆盖 整个区13，该区13将会变成覆盖有AR涂层1130的吸收体14。中间 阶段类似于图6B、6C所示的阶段，只不过是用溶胶-凝胶1172代替 了阻隔材料672。
[0093]到目前为止，工艺和结构已经以两种方式加以描述，其中 采用了形貌的两种不同的纹理化区域：第一区域，通过例如毛细作用 驱动，处理或者阻隔液体流动遍及该整个第一区域；以及第二区域， 由于纹理和液体流动特性，所以处理和阻隔液体被排除在该第二区域 之外。在某些情形中，先发生反应，然后掩模被去除。不过，工艺可 以具有提供材料和将该材料排除在外，以及对暴露的区域进行处理同 时被掩模的区域可被阻隔以免于该处理的任意数目的分开区域和序 列步骤。掩模可以被顺序地去除，步骤可以在去除之间优选地、部分 地或者同时一起地被执行。例如，可以使用两种不同的掩模，其中一 种通过第一溶剂去除，而另一种则抵抗该第一溶剂，但却可以通过另 一种作用被去除，例如，加热或者不同的溶剂。加工处理步骤可以在 第一掩模与第二掩模的去除之间实施。或者经由掩模，或者由于阻止 这样流动的毛细作用，所以流体可以被防止流动到一个区域内。或者， 如所详述的那样，根本无需使用掩模，就可以实施处理步骤。
[0094]本文的发明的形貌用于至少两个(可能更多的)目的。例 如，吸收区域14的形貌带有多个平行的凹槽22。这些凹槽用于光电 目的，以便重新引导光的反射从而使更多的入射光经历全内反射。凹 槽22还用于制造目的，以便引导流体(例如，掩模材料)的流动， 以便覆盖整个吸收体区域14，使得在该区域之外的其它区可以将它们 的AR涂层30蚀刻掉，和/或提供以电镀化学液体。作为第二示例， 其中将提供有电流运载电极16、18的通道37、39通过限定电流运载 电极16、18的位置被用以光电目的。通过用作镀敷化学物可以流动 通过的流体网络，该通道也被用于制造目的，以便使得能够镀敷整个 金属化区域17、19，而不会镀敷其它地方，例如被有效地与电极网络 38液力隔绝开的吸收体区域13。
[0095]以下部分详述形貌的特征或特性，其便利于受控的液体流 动，例如通过毛细作用，以达到各种制造目的。随后的部分会详述涉 及光电目的的形貌。
[0096]某些区域是被限定的，其中期望流体流动，并且期望流体 不会流动越过这些区域。某些形貌特征的边界界定了这样的区域。将 图7A中所示的吸收体区域14的情形作为一个示例，其边界是边缘 774。在合适的压力状况下，并且考虑到流体粘滞性以及在该流体和 表面材料之间的接触角，该边缘适于防止任何流体流动越过它，即使 该流体中的一些可以重心上高于该边缘774。
[0097]图5被用以解释边缘是如何影响流体流动并滞留流体的。 图5是示意性图示，其中示出了在从光俘获凹槽中间向下延伸并垂直 于通过的栅格线通道而切开的平面上所取的一部分纹理化晶片的截 面。在探讨位于被边缘至少部分界定的凹槽内的液体的具体情形之 前，提一下处于具有边缘的平坦表面上的液体的简单情形是很有用 的。图5A和5B示出了在润湿液体515与平坦表面520之间的接触。 液体表面与平坦表面形成角度θ。对于在氮化硅上测试的蜡来说，该 角度θ是大约15°。图5B示出了边缘574的表面特征在蜡池572的明 显的接触角θ*上影响的示例，其中接触角θ*是从带有边缘特征1174 的衬底的衬底表面1120测得的。对于所示出的示例，在氮化硅上的 蜡，其受边缘影响的接触角θ*被边缘574的表面特征从15°放大至大 约50°。理论上，该由于边缘所致的增大可以更大一些，如以下所示 的那样。
[0098]图5示出了一部分纹理化晶片的截面。该截面是在从光俘 获凹槽22中间向下延伸并垂直于通过的栅格线通道39而切开的平面 上取得的。图5C、5D、5E和5F示出了图5的截面平面的一部分， 只不过是从该截面的法向方向观察，其中描绘了液体572的四个稳定 位置。在图5C～5F中示出的液体关于纹理化晶片的材料具有30°的接 触角。在图5C中，该液体在凹槽22的边缘571处被牵制住，在该液 体表面与通过该边缘的水平线之间的接触角θ小于润湿角——小于 30°。
[0099]从图5C到图5D，更多的液体被添加到液体572的体积中， 该液体关于保持边缘571处的水平线的角度刚好处于润湿角。这代表 了能够被稳定地保持在边缘571处的液体的最高水平。
[0100]在图5D和图5E中所示的时间之间，更多的液体已经被 添加，并且该液体现在已经前行到岸575上的一个位置处，实现了对 纹理化晶片的表面的合适的30°接触角θ。
[0101]从图5E到图5F，更多的液体已经被添加，并且该液体的 边缘现在被牵制在岸575的第二边缘573上。该液体被示出为在接触 边缘573的点处，其表面基本是基本竖直的。实际上，在溢过边缘573 之前，该液体在原理上甚至能够行进超过在这些图中的竖直位置一点 点。通过参考图5G这可以被最好地理解，图5G示出了图5F中被圈 出的区域的放大细节。图5G还表示出边缘571、573并不是理想的尖 锐边缘，而是具有一定半径，处于说明的目的该半径在该图中被夸大。 液体572将沿着一定半径更加朝向使得其满足稳定的润湿角情况的位 置，如所示，在该情形中到该表面是30°。
[0102]将要理解的是，图5C～5F示出了截面，并因而表示了在 垂直于这些图的平面的方向上没有弯曲部分的理想化的状况。不过， 现实情况会具有这样的弯曲。然而，由于通过额外的弯曲部分进行修 改，所以可以应用所描述的基本概念。
[0103]因而，可见如图5中所示以及图7中以775标示的由边缘 界定的平坦的岸会影响液体流动。总之，由于上游边缘771的缘故， 该边缘导致流体逐渐积累而不是越过该边缘前行，所以流体不会轻易 地从上游侧流到岸上。就当前的详述来说，上游意指从吸收体区域14。 不过，边缘还可以在相反的方向上阻止液体的流动，即从通道39进 入到光俘获区域14中，在这种状况中边缘773将被认为是上游。在 某些情形中，如果流体没有流动到该岸上，而是横越过该岸，那么该 流体将不会流动越过岸775的下游边缘773。在某些状况中，由于关 于是否流体将流到该岸上的不确定性，所以岸并不是完全期望的。
[0104]设计者可以决定使用如图7A所示的相对尖锐的边缘774， 而不是岸。总之，边缘能够停止液体越过该边缘的流动，如在图5D 关于岸的上游边缘所示出的那样。不过，在现实中，显然尖锐的边缘 表现为具有非常狭窄的平坦上部区域的岸。
[0105]因为具有两个通过毛细压力原因影响前行的流体前部的 边缘，所以岸可以被用作双边缘，在停止动作上提供冗余。如果上游 边缘771未能停止该流动，那么第二下游边缘773还会继续停止该流 动。在另一方面，关于是否流体已经流到岸上的不确定性可以建议设 计者选择相对尖锐的边缘。
[0106]用作边界且流体将不会流到越过的另一个特征是突起的 特征，例如，脊或壁。例如，在每一个光俘获凹槽22的端部处，存 在有壁770和边缘774(或者带岸的边缘775)。除非存在足够的量和 压力以及毛细吸引，否则凹槽内的流体将不会攀爬该壁。
[0107]使用表面形貌或纹理以分布液体的另一个考虑是确保期 望被填满的整个区实际上被填满。例如，参考图6A～6D，其有助于 考虑具有多个平行的凹槽622的吸收体区14。填满该区的一个方法是 以液滴或团块672形式，或者作为熔融的固体，在该区相对较小的居 中部分提供一定量的液体，例如图6A所示，其中然后由于熔融，或 者由于通过毛细作用被抽吸到该区的想要被接触的所有其它部分，所 述量的液体将流动遍及整个区。有时，该流体流动会终止，例如在被 凹槽22之间的脊23限定的边缘处。或者，由于杂质或者制造缺陷， 所以单个凹槽或一些凹槽可能会被阻塞。流体672的填充被稍微错误 放置也可能会发生，作为结果，期望的目标区14的一部分可能未被 填充。因而，如图7C中示意性所示的那样，在凹槽22c之间提供横 穿通道25c是很有益的，该横穿通道25c使得一旦区14c的一部分被 灌注，则该流体能够流动遍及整个区14c。
[0108]在图7C处示出了这种情况的一个示例。构成吸收体区域 的凹槽22c通过在至少一个(更通常是在这些凹槽中每一个的两个界 定的)脊23c中的开口25c被彼此贯通。在由于某些异常(例如，压 力降低，或者影响流动状况的机械杂质)的缘故导致在该方向上脊的 边缘变成对流动的障碍物的情形中，每个缺口25c都允许横穿的流动。 通常，缺口25c并不彼此面对，而是沿着凹槽的长度被间隔分开。在 图7C中，为了最小化该附图中的凌乱程度，仅仅示出了少数缺口25c。 某些实施方式即使不是所有脊23c，也使大多数脊23c被至少一个(通 常是许多个)开口25c穿通。其它的实施方式可能会使更少一些的脊 被穿通，例如主要穿通那些离定量给料位置更远的脊。
[0109]图7D示意性示出了确保整个区域都被填满的横穿通道的 另一个实施例。没有采用一个或多个横穿通道25c穿通在该区域内部 的每个脊23c，而是一条单独的通道25d沿着一排凹槽22d的至少一 个(或者如所示，两个)端部跨越整个边缘面积，由此允许从一个凹 槽到下一个凹槽的流体连通。这样，所有的凹槽可以彼此连通。因而， 对沿着任意单独凹槽的流动的阻碍物将不会阻止流体抵达其它的凹 槽，并且对于凹槽内的堵塞物来说，还可能绕过该堵塞物，使得可以 从没有被该堵塞物堵塞的另一端填满该凹槽。这种构造还提供了额外 的保护，以防期望处于一个区域内而不期望处于另一个区域内的液体 流到不期望的区域中。例如，横穿通道25c用作溢出容器，以便保留 从吸收体区域14d误流到栅格线通道39中的液体，反之亦然。
[0110]前面刚刚所描述的是便利于液体的受控流动以实现制造 目的的形貌特征或特性。以下紧接着的段落将描述该形貌如何服务于 光电功能。
[0111]图7E以示意性截面图示出了单个凹槽22e。该光俘获凹槽 22e的底部表面35在某些情况中可以是相对平坦的。由于和支配从平 坦且未纹理化的表面的反射的原因几乎相同的原因，这样的近似平坦 将导致从凹槽底部35的反射。因而，向凹槽底部提供纹理是有用的， 该纹理将会促使入射到大致平坦表面上的光中更多的部分从凹槽底 部斜向反射，并冲击凹槽的侧壁。电池底部的纹理化还会影响光进入 硅吸收体的实体36，行进通过该实体并冲击背部表面21的角度。将 以垂直角度与正表面20和背部表面21中任意一个或者两者相交的直 接路径加以改变，提高了光沿循其被吸收而不是被反射出电池的路径 的可能性。
[0112]在凹槽22e底部35处的纹理元件的尺度可有益地具有在 大约1μm至大约5μm之间，优选在大约2μm至3μm之间的特征长 度尺度。特征长度尺度意指一般通过该特征长度尺度来描述该构造 (例如，非常小的凹槽的深度d或宽度w)的尺寸的尺度。这些特征 可以比上面具体化的范围更大一些或者更小一些。另一个有用的量度 是在凹槽22e特征长度尺度(通常是在3μm至50μm之间，优选在5 μm至20μm之间)的1/101/5之间。
[0113]可以通过能够建立这种小尺度的凹槽或其它纹理的任何 合适的手段来实现该位于凹槽底部35处的非常纤细的纹理45。可能 的方法包括但不限于，用于在多晶硅晶片上产生纹理的、本领域所公 知的ISO蚀刻化学处理。这些方法中的某一些还可以将该非常小尺度 的纹理化施加到凹槽的侧壁和底部。
[0114]通过将铝粉浆施加到电池的背部并且烘干，从而在硅太阳 能电池上产生当前工业标准的背部接触部。将铝和硅合金化以实现欧 姆接触，并产生背面电场。不过，在掺杂铝的硅与烧结的浆层之间的 界面不是非常反射的。因而，工业中更倾向于一种新的背部接触部， 该背部接触部是通过淀积或者生长氧化层，然后在该氧化层的顶部淀 积铝来实现的。该薄(大约100nm)氧化层与铝背的组合产生了具有 大于99％的反射率的镜面。另一个方式是淀积氧化物和氮化物的堆 叠，然后再淀积铝。在任意一种情形中，必需提供或产生通过介电层 的的开口，使得铝能够接触硅。通常，这是通过激光烧蚀来完成。
[0115]不过，可以根据本文的一个发明，以像上述正面结构那样 几乎相同的方式来产生背部结构。纹理可以被产生在背部21上，并 被用来通过使用上面详述的自对准原理的介电膜进行局部蚀刻，其中 阻隔材料或者处理材料通过表面纹理被引至期望的位置。举例来说， 如图1D中所示，在背部21上可以产生包括吸收体区域和金属化区域 的纹理，使得在正面上的光俘获凹槽22正交于在背部上的那些凹槽 222。由于在正面和背部之上的这种正交的纹理均提供了反射(正面 和背部)和折射(仅正面)的正交分量，导致了在电池正表面处的全 内反射的高可能性，所以在正面和背部之上的这种正交的纹理提供了 优良的内部光俘获。汇流条区域237和37d是平行且对准的，使得汇 流线能够在一个电池顶部与相邻电池的底部之间实现接触。
[0116]图1D突出示出了晶片24d的背侧21d。在右手的边缘上， 可以看到正面侧20d的吸收体区域14的凹槽22d的轮廓，就像通过 截面剖取的那样。用于汇流条的通道37d以及用于栅格线的通道39d 也分别是显而易见的。在正面上，垂直于栅格线39d的纹理22d是有 利的，而在背部上，纹理222可以平行于栅格线239延伸，并无任何 有害的效果。这是由于这样的事实，即在栅格线239之间的横向传导 发生在晶片的整个厚度中，而不是像在正面上那样仅仅在新的表面层 中。背侧结构包括与正面侧上用于光俘获的那些凹槽类似的一组凹槽 222，以及和正面上的通道几乎一样的用于金属镀敷的一组通道237、 239。
[0117]紧接着的是候补的工艺序列。晶片首先被在两侧20d、21d 上图案化，并被蚀刻以在两侧上产生形貌。在正面上，晶片被扩散以 产生结，然后被蚀刻以从正面去除残余的玻璃并且从背部去除结。接 着，晶片在正面上被涂覆以氮化硅30，在背面则被涂覆以氧化物和氮 化物的堆叠。在正面上采用HF对金属化区17d、19d的定向处理会在 该金属化区域中去除该氮化物。在背部上采用HF对金属化区域的处 理将在背部21d上去除氧化物和氮化物。现在，可以将铝丝网印刷在 整个背部上，并烘干。通过介电层内的开口，铝实现了接触，而在其 它任何地方都是反射的背部。因而，任何未从纹理化的背部表面21d 反射而是到达背部镀敷金属的光，将被反射进入到硅。然后，在正面 上可以进行金属化。
[0118]这些仅仅是将形貌应用到背部结构的一些示例。不过，为 了表面的这些和任意其它形状，以及为此的原因，有可能在背部表面 上提供一种形貌，其具有关于被成形为所具有形状的实质性光电原 因，并且其形状还被用于加工处理目的，例如，将液体引导进入期望 的区域(但仅仅是期望的区域)或者阻隔这样的流动。
[0119]现在转向通过本文的创造性工艺所便利的其它光电优点， 通过处理进入到具有接近一致的截面高宽比的特征内的金属镀敷化 学物，栅格线18的电阻可以被维持在较低水平。图10示意性图示出 这是如何实现的，且没有被镀敷导体材料的明显横向伸展。因为液体 的镀敷化学物可以被提供在(或者通过例如喷墨印制这样的直接处 理，或者通过毛细流动，或者通过它们的组合)深且狭窄的通道1039 内，所以栅格线1018可以被实现得高一些，该栅格线1018的底部通 过形成在晶片24中的通道1039形成，该栅格线1018的顶部，形成 在积累的阻隔材料1070(例如被用来对吸收体区域1014进行掩模的 阻隔材料)的两个区域之间。通过选择形成掩模1070的材料与晶片 衬底1036的材料以及几何之间的接触角，可以将复合通道1039的侧 壁的上部实现得相对陡峭，使得界面角也相对陡峭。通过利用表面纹 理以及提供边缘(如上面联系图5～5F所详述的那样，这两种方法提 高、增大了接触角)，这些壁的陡度可以被增加得更多。
[0120]前面已经按照总的大纲描述本文所公开的发明。已经描述 了本文的一个发明的代表性产品和用于实现这样的产品的一些工艺 序列，以及相关的产品。两种基本的模式，也就是处理模式和阻隔模 式也已经被描述，其中利用到了表面形貌和纹理，以及关于该表面形 貌和纹理的液体流动。还已经描述了许多不同的纹理特征，这些纹理 特征如何成形以及如何起作用。下面，将探讨另外的工艺流程序列。
[0121]图2C示意性示出了在金属化区域17、19中使用阻隔的工 艺步骤的流程，其中使用了与上述用作某些工艺中的阻隔材料不同的 无机阻隔材料以阻隔吸收体区域14。
[0122]步骤252c和254c与图2A中所示的最初的两个步骤是相 同的。分配液体的前体(步骤255)，该前体在被烘烤时(也被作为步 骤255的一部分而包括)将会形成硅玻璃。这种材料是在被称为旋涂 式材料的类别中，并被广泛地用在微电子器件中。接下来，将AR涂 层30施加到整个晶片24的表面20(步骤256c)，包括光俘获区域14 以及被旋涂式材料覆盖的金属化区域17、19。
[0123]在该点处，设计者具有选择。该工艺可以流向图2B中的 采用蜡阻隔吸收体的步骤261。替代地，该工艺可以流向图2A中的 蚀刻AR涂层来处理金属化区域的步骤258。
[0124]如果已经选择了阻隔(步骤261)，那么或者通过浴锅(步 骤263)，或者通过更多的具体处理(图2B中的步骤265，或者图2A 中的步骤258)，可以将金属化区域17和19内的AR涂层蚀刻掉。在 任意一种情形中，这里都利用了对金属化区域17、19的阻隔，该阻 隔是在步骤255中采用玻璃实现的。AR涂层可以被烘干，以这样的 方式以便留有小孔，该小孔允许蚀刻剂透过并蚀刻硅玻璃氧化物阻隔 的材料，因而钻蚀该AR涂层并促使其与硅玻璃一起被拿掉。这样， AR涂层可以被迅速去除。否则，烘干的AR涂层是难以蚀刻的，由 此会蚀刻得很慢。所用的蚀刻剂不会非常迅速地影响AR涂层本身， 所以即使吸收体区域没有被阻隔并且在浴锅内被暴露给蚀刻剂，或者 在直接处理程序期间未将吸收体区域和误流的被涂蚀刻剂隔开，则吸 收体上的AR涂层将不会被实质地影响。
[0125]如果没有采取阻隔步骤，那么在处理步骤258之后，剩余 的步骤将沿循图2A所示的流程，或者在采取阻隔步骤261之后，沿 循图2B所示的流程。
[0126]可以被使用的另一种阻隔机理是一种层，该层能够阻止淀 积的AR涂层的机械附着，由此将该涂层成为易碎的膜层，该膜层通 过例如超声搅拌可以被打破并去除。
[0127]这种阻隔一种或多种膜淀积的方法可以被广泛用于任意 的膜，而不管该膜的目的是什么。
[0128]前面的详述已经假定在例如图2A、2B和2C的步骤252 提供或形成了在一侧或者两侧上具有期望的初始纹理的晶片，而没有 详述如何形成这样的晶片。现在将详述该步骤。
[0129]已经成块地被掺杂并被切割成应有大小的硅晶片可以被 如下那样加工处理。晶片被清洁，并被蚀刻以去除来自锯削的表面损 伤。由于在下面的步骤中也会去除表面损伤，所以这个步骤并不是必 需的。
[0130]晶片采用光刻抗蚀剂图案化，该光刻抗蚀剂将阻止蚀刻溶 剂对硅的直接破坏。光刻抗蚀剂被用来限定图案，该图案在蚀刻期间 会逐渐形成为用于光俘获和电接触的形貌。被抗蚀剂所掩模的区域不 会被蚀刻掉。那些没有被掩模的区域会被蚀刻掉。
[0131]该图案化工艺的一个实施例在初始时平坦的硅晶片的上 表面上形成抗蚀剂材料的层。该工艺使用蚀刻剂以便将硅从初始时平 坦表面的具体区域中蚀刻掉。抗蚀剂在其被放置的面积中阻止对硅的 直接的、初始的破坏。但是实际上，蚀刻能够发生在蚀刻剂层之下蚀 刻剂的邻近处中。然而，在蚀刻剂之下蚀刻进展地更加缓慢。举例来 说，如果一组蚀刻剂的平行线被放置且在该平行线之间具有相对狭窄 且平行的暴露区域，那么当蚀刻剂从暴露的面积刻中蚀掉材料时，硅 表面将被蚀刻并在一开始没有抗蚀剂的位置中留下刻蚀在硅中的凹 槽。该蚀刻剂还会从位于顶部表面上的抗蚀剂层之下到该开口的任意 一侧对硅进行底切，通过由于蚀刻进入表面的沟渠所导致新近暴露的 硅表面从而蚀刻出其途径。当蚀刻动作进展到足够远时，仍然保留的 蚀刻剂膜就会悬于这些被蚀刻的凹槽之上。在当抗蚀剂图案变成充分 底切的精确时刻，硅的形貌加工成被蚀刻凹槽之间的尖锐的峰，并且 抗蚀剂从衬底脱落。关于所有这些特征的典型深度，如上面详述的那 样，是在大约3μm至大约50μm之间，优选在大约5μm至大约20μm 之间。
[0132]刻蚀在硅中的凹槽产生光俘获纹理凹槽22和用于电极 18、16的通道网络。晶片然后被清洁以去除残余的光致抗蚀掩模。
[0133]如果必需的话，上面详述的自对准掩模还可以被用作蚀刻 掩模，以便利于加深接触通道37、39，而不会改变光俘获区域。举例 来说，在吸收体凹槽22和金属化通道37、39的初始图案已经被形成 到表面中(例如，在步骤252b)之后，吸收体13可以被阻隔。然后， 整个晶片可以被暴露给蚀刻掉硅的蚀刻剂。金属化通道37、39保留 成被暴露，因而金属化通道37、39将会被蚀刻以便比第一次蚀刻之 后的通道更深。吸收体区域13被保护以避免该第二次蚀刻。然后， 阻隔吸收体区域13的掩模可以被去除，并且在图2A的步骤254a，或 者图2B的步骤254b处选择工艺以对整个晶片进行扩散和蚀刻。因而， 即使在不使用掩模用于随后加工处理的工艺中(例如图2A中所示)， 掩模也可以被用以加深金属化通道。
[0134]前面已经大致描述了构成光俘获区域14的凹槽。金属化 区域17、19可以被设置成凹陷的通道。这些术语已经被相对一致地 应用于它们的不同用途，但是这些术语都意指对大致相同类的形貌特 征进行描述，也就是连续的凹陷表面。在本说明书以及所附权利要求 中，凹陷部意指具有负平均曲率的表面。凸起部在本文中被用以意指 具有正平均曲率的表面。
[0135]一般地，提供了适于引导流体从一个区的一部分流到该区 的剩余部分(包括该区的其它部分)的互连的网络的纹理设计是凹陷 表面的网络，其中占据了一个区的任意凹陷表面通过至少一个凹陷表 面被连到包括该区剩余部分的网络。通常，光电池24被划分成一组 纹理化的区14。区14是清晰的，且通过围绕该区14的沿封闭环线的 凸起表面或者流体流动阻碍物(例如，图1中L)被与其它区分开。 该封闭的环线构成该区的边界。在区14内的纹理可以包括一组穿插 有凸脊25的凹陷凹槽22的网络。
[0136]正如已经解释的那样，区14内的凹槽被取向为使得它们 能够引导液体从该区的最初部分徙动到该区的其它部分，而不会徙动 到该区的边界之外。
[0137]根据本文中发明的一个实施例，该实施例利用了表面形貌 以及主要由毛细作用驱动的关于该表面形貌的液体流动，其中在处理 或阻隔步骤期间用于分配液体的主要驱动力是固体衬底上的局部面 积和液体成分的表面能的相对值。固体表面的凹槽、波纹或粗糙的效 果放大了液相与固相之间的表面能中的差。当该表面是粗糙或者波纹 状时，被吸到该固体表面的液体将变得更有强烈吸引力。用在光电池 上的硅和AR涂层是有点疏水的(防水的)，所以当含水液体(即，水 基的或者包含大量水的液体)占有表面纹理时，粗糙或波纹的表面倾 向于更强有力地排除该含水液体。
[0138]举例来说，在栅格线通道39内提供平行于该通道39的小 凹槽是有益的。这些更小的凹槽将增强沿着它们的流动。也可以在该 通道内采用有意为之的粗糙面。
[0139]因为液体物质的表面吸引和排斥可以通过表面纹理几何 的仔细设计被进一步改善，所以本文中发明的许多方面都是可能的。 刻在固体表面内的凹槽像用于沿着该凹槽的液体传导的通道那样起 作用，同时界定该凹槽的尖锐边缘强有力地约束了液体的通过。这样， 液体可以沿着被选择的方向(例如，沿着凹槽)迅速分配，而完全不 会沿着其它方向(例如，越过边缘)被分配。
[0140]一种用于修改表面能的化学手段已经被示出能够增强表 面纹理的效果。举例来说，通过紫外光源生成的臭氧能够修改疏水的 硅和氮化硅，以便使其暂时地比没有臭氧时对含水液体更有吸引力。 该工艺在使能局部定量给料时特别有效，例如，通过含水的氢氟酸以 从金属化区域去除绝缘涂层的处理；采用含水的催化剂以在这些相同 的金属化区域中开始形成无电镀的处理；以及采用含水无电镀试剂以 淀积金属接触物的处理。换言之，臭氧处理使得这些流体能够更自由 地流动，并因而有助于将它们分配到小的栅格线通道内。
[0141]可以应用其它化学处理以增强纹理化表面的表面吸引。表 面活化剂可以被添加到液体试剂中以增强关于衬底的表面吸引。
[0142]用于改变硅和氮化硅的表面吸引的另一个方法是在衬底 表面上形成二氧化硅的膜，例如，通过在温升时的氧化或者通过阳极 氧化。二氧化硅是基本上亲水性的，所以被氧化的硅或氮化硅表面可 以经受含水的化学处理，该化学处理采用局部定量给料并紧接着通过 毛细作用在衬底上沿着被选的形貌特征徙动。
[0143]前面已经描述了光俘获区域14内的凹槽22是基本上直 的，并且在宽度和深度上大致统一。如果使用了凹槽，那么它们并不 必是直的，也不必在宽度或者高度上是统一的。这些凹槽可以是弯曲 的，相对于彼此成角度的，例如，是回纹图案的和倾斜的。凹槽可以 是通过同心的凹槽连起来的、由居中位置的放射状的线。所需要的是， 凹槽的图案必需能使得期望抵达整个区的材料填充可以被淀积在一 个区的一部分，然后徙动到该材料期望抵达的该区的所有其它部分。 在一个区内，可以有一个或多个材料被淀积的位置，通过平衡输送方 法的准确性(例如，喷墨印制和手动放置固体蜡线相比)、该工艺的 时间限制等等来确定该位置的数目。吸收体区域的纹理还可以不同于 凹槽。该纹理可以除了采用前面描述的ISO纹理化方法通常产生的纹 理类型之外什么都没有。图1G示出了光俘获特征六角形阵列的光俘 获特征。这样的方法特征适合于这样的情形，该情形中通过金属化区 域内的处理来实现所有加工处理。在这样的情形中，吸收体区域内的 纹理仅仅起到光俘获的作用，而并不在随后的制造步骤中起作用。甚 至，在这种情形中，纹理可以从吸收体区域上缺失。
[0144]将要理解的是，本文的某些发明的实质性方面是使用纹理 以便局部化随后制造步骤的活动。进一步，在对预期装置的各个功能 区域的分隔中，该局部化是最关键的，例如，在如所述那样对吸收体 区域和金属化区域的分隔中。不过，要理解的是，这种分隔手段可以 被用在该装置的其它功能区域之间。例如，可以存在用在电池不同区 域中的两种或多种不同类型的金属化材料。电池或晶片的边缘也是重 要的边界。因而，如参考图12所示的那样，纹理可以被设计成辅助 限定随后的加工处理步骤，以至于直接延伸到电池1224的边缘1201、 1203，或者有意留有围绕该电池周界的边沿区域1205、1207，其中， 依照需要，边沿区域可以是电池的有效部分，也可以不是电池的有效 部分。应当注意的是，图12本来希望像边缘1201、1203、1205、1207 实际的情况来示出它们，而不是作为为了图示的目的而剖开。不过， 为了在一张图内示出所有四个边缘，则该四个边缘将被示出为不切实 际地短。在现实中，整个晶片的范围是如图1中所示，带有许多区域 1213。栅格线通道1239o实际上只在一端开口，而栅格线1239c在它 们的外端处都是封闭的。另外，光俘获凹槽1222在边缘1237是开口 端，而在边缘1207处它们都是封闭的。
[0145]前面的详述已经作为p型上的n型来描述了半导体。由于 这种半导体和n型上的p型相比具有更低的相对成本，所以这是现在 最常用的形式。不过，本文中所公开的发明也可以使用n型上的p型 的硅。为了适应该变换，某些步骤将需要改变。不过，该改变将是本 领域技术人员所能理解的类型。举例来说，合适的掺杂物将会是B2O3 和BCl3，而不是上述中关于n型半导体所提及的磷掺杂物。另外，使 用LIP以电镀电极也不再是必需的。可以使用常规电镀。
[0146]结也不需要是整个装置上的连续的结，而可以是局部化 的，例如，是扩散材料的条纹。另外，结可以是两种半导体材料的异 质结，而不被限制为是同质结。另外，结本身可以作为金属化步骤的 结果而形成。例如，如果金属化材料内具有一种n型掺杂物，那么在 金属化烘干期间，扩散可以产生自对准的同质结，由此消除了单独的 结形成步骤的需要。
[0147]上述详述聚焦于制造半导体晶片，且使用硅作为示例。硅 可以是多晶体，也可以是单晶体。然后，本文所公开的发明还另外使 用了除硅之外的半导体。举例来说，锗或者砷化镓晶片可以被实现以 纹理化表面，并被以相同的方式使用，正如上面联系硅半导体所详述 的那样。
[0148]另外，上面的详述聚焦于制造半导体，并且晶片被用作示 例。不过，本文中所公开的发明可以被应用到除晶片之外的结构。举 例来说，所述发明可以被用到涂在非半导体衬底(例如，玻璃衬底) 朝着太阳的表面上的半导体薄膜。在该情形中，表面纹理或形貌被提 供在该衬底(玻璃)上，且半导体薄膜被涂在该衬底的纹理化表面上。 举例来说，可以将具有一微米或两微米厚度的碲化镉膜施加到带有如 上所述的表面纹理的玻璃衬底。
[0149]除了带有半导体薄膜的衬底之外，本发明可以与纹理化的 覆盖物一起使用，该覆盖物朝向地面的表面带有半导体薄膜，该覆盖 物相对的面是朝向太阳的表面。
[0150]金属化教导是一种示例性方法，其中将无电镀镍作为接触 材料，将电镀的铜或银作为主要导体。淀积接触金属的其它方法包括 但不限于，如可以与镍一起实践的有机金属前体材料的使用。替代地， 可以被用作接触材料的其它金属包括铬。从有机金属的或者无电镀敷 的溶剂中可以淀积银。在银的情形中，接触金属和导体金属可以是相 同的材料，尽管它们可以通过不同的方法被淀积。
[0151]前面已经描述了某些工艺，其中半导体表面的某些部分被 阻隔，然后整个表面被暴露给反应材料，例如AR涂层蚀刻剂。通常， 这些示例都已经详述了将该整个表面暴露在液池中。不过，关于浸没 或者完全表面暴露的其它手段也可以被使用。液池可以被使用，并且 该液池可以是含水的，或者不含水的(例如，基于乙醇的)。媒介可 以是液体的或者气体的。气体媒介的示例包括物理气相淀积(PVD)、 化学气相淀积(CVD)、以及等离子增强化学气相淀积(PECVD)。另 外，除了传统的浸没浴锅之外，所有需要的是在器皿中提供一定量的 液体或气体以及流动通路，使得被纹理化的半导体的整个表面都被带 入到与反应主体接触足够的时间段。该液体无需维持在器皿中。举例 来说，可以将该液体喷洒在将要被加工处理的产品上。
[0152]将要理解的是，本文中的发明的一个重要的方面就是使用 纹理或形貌以便将随后的制造步骤的动作局部化。理想地，纹理本身 起到了最终装置的作用，例如，本文中所描述的光俘获凹槽的作用。 不过，提供仅仅用于将随后加工处理步骤局部化的纹理是可能的。例 如，在电池背部侧上的金属化通道可以被实现成与正面上的金属化通 道一样，并且被用于加工处理，但是它们不需要为了任何电传导目的 而被具体限定。
[0153]通常，主要通过液体与表面纹理的毛细相互作用来实现随 后加工处理步骤的局部化。毛细相互作用意指具有表面能原点和表面 相互作用的物理现象的一般分支。不过，要重点注意的是，在某些纹 理将随后制造步骤的动作局部化的实施例中，毛细作用可能仅起到次 要的作用，甚至微不足道的作用。
[0154]例如，图12示出了纹理化的晶片1224，该晶片正沿着纤 细的栅格线通道1239的方向(如通过双向箭头G所标示的那样)经 受加速和减速，以便通过利用栅格线通道1239内的液体柱的惯性在 该液体中产生暂时的局部压力，从而帮助该液体沿着栅格线通道1239 的长度传送。该技术受益于这样的事实，即，一般来说润湿一个表面 要比对其它进行去湿(de-wet)更容易。因而，在网络中，晶片的每 次振动都将液体的弯月面前移一个小量，而在相反的运动期间很少或 者不会发生液体的后撤。这样，随着时间的过去，网络湿润的前行将 会发生。
[0155]在另一个实施例中，通过从空气被引入到液体的声波传播 动作可以在液体中引起振动。
[0156]在另一个实施例中，通过公知为电润湿的技术，静电作用 力会引起晶片表面上的液体的运动。电场会影响相互作用的材料的表 面能，由此改变湿润情况。或者，电场在液体本身上施加体积力，由 此在纹理的通道1237内帮助移动该液体。
[0157]在另一个实施例中，通过磁场引入或作用在该液体上的力 可以被用来在想要的纹理区域中影响液体的传送。例如，响应于磁场 的微粒可以被以微粒悬浮物的形式或以其它形式引入到液体中。镍、 铁、铁氧化物、钴或其它材料的铁磁体可以被使用。抗磁体材料(例 如，某些形式的石墨)和顺磁体材料(例如，钼)的微粒也可以被使 用。某些有机金属的液体是顺磁性的，因而可以被使用而无需添加微 粒物。
[0158]因而，本文的发明的一个重要的实施例是用于制造光电装 置的方法，包括：形成纹理化的半导体表面；形成涉及半导体的结； 以及，将液体施加到该表面的第一区，其中至少部分由于该表面的纹 理，该液体在该区内徙动。该液体保持为被该表面的第二区域排除在 外，该第二区与第一区是相邻的，该排除也至少部分由于该表面的纹 理引起。化学反应被允许发生在该第一区内。
[0159]相关的实施例还包括将金属涂层施加到半导体表面以便 能够从该半导体收集电功率，并进一步将该电功率分送到电系统。
[0160]在某些重要的实施例中，至少部分由于毛细吸引的影响， 以及在重要类别的实施例中，主要是由于毛细吸引的影响，液体在第 一区内徙动。不同于毛细作用，或者除了毛细作用之外，液体在第一 区内徙动是至少部分由于以下因素中的任意一个或多个的影响：摇晃 衬底、将声能应用到液体、电润湿、以及磁力。
[0161]关于本文的发明的一个非常独特的方面，该液体是反应液 体。这样，该方法包括由于化学反应在第一区内产生材料(包括与半 导体的电接触件)的化学修改量的步骤，
[0162]根据一个非常有用的实施例，该第一区可以是光电装置的 金属化区域。举例来说，该第一区可以在汇流条区域和栅格线区域内。 该第一区也可以仅仅在汇流条区域内。
[0163]转向具体的实施例，液体可以是抗反射材料。在该情形中， 第一区是光电装置的光俘获区域会是有益的。
[0164]关于另一个有用的实施例，在将液体施加到第一区的步骤 之前，表面的第一区和第二区都覆盖有抗反射材料。然后施加去除该 抗反射材料的液体。该去除液体可以是一种化学蚀刻剂。在这样的情 形中，第一区可以是光电装置的金属化区域。
[0165]总之，表面的第一区带有使能毛细作用影响的纹理。
[0166]半导体材料可以是硅，并且采用多晶硅时本发明特别有优 势。更一般地，半导体材料可以是p型的，形成结的步骤包括应用如 带有磷的化学物那样的掺杂物。或者半导体材料可以是n型的，形成 结的步骤包括应用如带有硼的化学物那样的掺杂物。
[0167]半导体可以选自由如下材料构成的组：硅、锗、以及砷化 镓。
[0168]化学反应可以是在表面的第一和第二区内形成金属涂层 的化学反应。
[0169]根据其它实施例，该化学反应可以是采用催化剂的催化反 应，该催化反应通过在第一区内的无电镀来特别地使能金属膜的成 形。或者，通过第一区内的无电镀或者通过使用有机金属材料，该化 学反应可以形成金属涂层。
[0170]另一个实施例包括，采用增强毛细吸引影响下的液体流动 的材料来处理纹理化表面。
[0171]关于又一个实施例，纹理化表面的第一区可以包括至少一 条具有第一和第二部分的通道。该至少一条通道可以是一个互连通道 的网络。或者，该至少一条通道可以是多条平行的通道。该表面还可 以包括位于一对相邻通道之间的一个脊。位于一对相邻通道之间的至 少一个脊可以具有至少一个允许液体流动穿过该脊的开口。
[0172]本文的发明的一个重要方面是具有纹理化的半导体表面， 包括有纹理化衬底支撑的半导体薄膜。或者，这样的薄膜可以由纹理 化的覆盖物支撑。该覆盖物或衬底可以是玻璃。
[0173]一个相关但不一样的实施例是一种用于制造光电装置的 方法，包括：形成纹理化的半导体表面；形成涉及半导体的结；将液 体施加到该表面的第一区，其中至少部分由于该表面的纹理，该区内 的液体会徙动，且该液体保持被排除在该表面的第二区之外，该第二 区与第一区是相邻的，该排除也至少部分由于该表面的纹理；以及， 允许在该表面的第二区内发生化学反应。
[0174]如上所述，该方法还可以包括将能够从该半导体收集电功 率的金属涂层施加到该半导体表面。
[0175]同样，至少部分由于或者主要由于毛细吸引的影响，第一 区内的液体可以徙动。或者，该徙动可以是由于摇晃半导体的影响， 该摇晃半导体要么是通过经由刚性连接直接施加的机械振动，要么是 通过应用到液体的声能。同样，该影响可以来自电润湿，或者来自将 沿着徙动方向对齐的磁场应用到该液体。
[0176]根据该实施例的家族，被施加到第一区的液体是阻隔材 料。在该液体徙动之后，该材料可以(但不必需)硬化。一个相关的 实施例还包括，在施加该液体之前，采用抗反射材料涂覆该第一和第 二区的步骤，其中施加阻隔材料的步骤包括施加保护抗反射涂层抵抗 化学蚀刻剂的材料。该方法可以附加包括将从第一和第二区去除抗反 射材料的去除液体施加到这些区，其中该去除液体接触抗反射材料， 由此从第二区去除抗反射材料，而没有从涂有阻隔材料的第一区中去 除抗发射材料。第一区可以是光电装置的光俘获区域。在该情形中， 第二区可以是光电装置的金属化区域。去除液体可以有益地包括化学 蚀刻剂。
[0177]表面的第一区带有使能毛细作用影响的纹理是很有益的。
[0178]和最近提及的处理实施例一样，半导体材料是硅，例如， 多晶硅。再一次地，半导体材料可以是p型的，形成结的步骤包括应 用如带有磷的化学物那样的掺杂物。或者，半导体材料可以是n型的， 形成结的步骤包括应用如带有硼的化学物那样的掺杂物。
[0179]一个相关的实施例，包括向第一和第二区应用活性的第二 液体的步骤，其允许化学反应发生在第二区中，由此由于存在阻隔材 料的缘故，该化学反应不会发生在第一区中。该第二活性的液体可以 选自由下列所构成的组：抗反射涂层溶剂、无电镀催化剂、无电镀化 学物、以及电镀化学物。替代地，该第二活性液体可以是多种液体， 包括：抗反射涂层溶剂、无电镀催化剂、无电镀化学物、以及电镀化 学物。如果这样的话，这些液体可以依照所列的顺序应用。对一个相 关的实施例而言，应用第二液体的步骤包括提供具有第二液体的浴 锅，并将该半导体表面放入到该浴锅中。
[0180]使用阻隔材料的另一种方法还包括步骤：通过直接处理将 第二活性液体施加到第三区；允许化学反应发生在第二区；由于阻隔 材料的存在，第一区内不发生化学反应。第二活性液体可以选自由以 下构成的组：抗反射涂层溶剂、无电镀催化剂、无电镀化学物、以及 电镀化学物。或者，第二活性液体可以以所列的次序包括如上所述的 多种液体。
[0181]采用这些阻隔方法，半导体还可以选自由硅、锗、以及砷 化镓所构成的组。
[0182]另外，纹理化表面的第一和第二区可以包括至少一条具有 第一和第二部分的通道，该通道可以是一个互连通道的网络，或者多 个平行的通道，这些平行通道在至少一对相邻的通道之间可以具有一 个脊，该脊包括在脊中的开口，该开口允许液体流动穿过该脊。
[0183]另外的相关实施例具有以下步骤：从第一和第二区去除阻 隔材料；将第二阻隔液体施加到该表面的第一区，其中该第二阻隔液 体会在该表面的第一区内徙动，并且该第二阻隔液体保持被排除在第 二区之外；以及，允许第二化学反应发生在第二区，在第一区内该反 应则被阻隔。
[0184]还可能的是，将第二阻隔液体施加到该表面的第三区，该 第二阻隔液体在该第三区内徙动，并保持被排除在该表面的第二区之 外；以及允许第二化学反应发生在该第二区内，而在第一和第三区内 则被阻隔。
[0185]本文的另一类发明是用于光电用途的半导体基体，其包括 第一表面，该第一表面包括纹理，该纹理包括第一和第二区，使得从 第一区到第二区中所存在的任意液体流动通路都包括了该纹理的液 体流动阻碍物特征。该基体还可以包括，在该第一区内的互连通道的 网络。液体流动阻碍物包括边缘和壁。通道网络可以包括至少两个互 连的金属化区域的通道。第二区包括光俘获区域。通道网络可以被沿 着封闭环线的边缘围绕，网络位于该封闭环线之内，而第二区位于该 封闭环线之外。第一和第二区中的每一个都可以包括通道网络，该通 道网络被沿着封闭环线的边缘围绕，由此，通过沿着封闭环线令第一 区位于该环线之内的边缘，将第一区与第二区分隔开。包括第一区的 通道网络可以包括一组通道，通道之间穿插有脊。该组通道可以包括 光俘获区域。第二区可以包括金属化区域。脊可以包括开口，该开口 允许液体流动穿过该脊。一组通道包括平行的通道。
[0186]通常，纹理化表面包括通道网络，该通道网络在某种程度 上被取向以使得引导液体在第一区内徙动遍及整个通道网络，并且不 会超越边缘的封闭环线的边界。可以是如权利要求202所述的半导体 基体，以及与半导体表面之间具有大于零且小于90度的接触角的液 体，其中该液体能够在通道网络内徙动，并被遍及整个区分布。该液 体能够通过毛细吸引来徙动。
[0187]基体可以包括半导体晶片，例如硅，该硅可以是多晶体的。 基体也可以是锗或砷化镓。基体可以包括由纹理化衬底(或者，覆盖 物)支撑的半导体薄膜。衬底和覆盖物都可以是玻璃的。
[0188]一个重要的实施例还包括，在第二侧上相对于第一纹理化 表面的第二纹理化表面，该第二纹理化表面包括纹理，该纹理包括相 对的第一区和第二区，使得从相对的第一区到相对的第二区中存在的 任何液体流动通路都包含了该纹理的液体流动阻碍物特征。
[0189]另一个有趣的实施例是一种用于制造光电装置的方法，包 括形成具有第一和第二区的纹理化半导体表面；形成涉及半导体的 结；将第一液体施加到该表面的第一区域，其中至少部分由于该纹理 化表面的纹理的缘故，该液体在该区内徙动。该液体保持被排除在该 表面的第二区之外，该排除是至少部分由于该表面的纹理的缘故，第 一液体是一种阻止将随后的涂层牢固粘合在半导体表面的材料。第一 和第二区被暴露给随后的涂层，该随后的涂层牢固地粘附至第二区， 而由于第一液体导致的涂层的存在所以该随后的涂层弱粘附至第一 区。该随后的涂层将被从半导体去除。该随后的涂层包括抗反射涂层。 第一液体可以是旋涂式掺杂物。该随后的涂层可以包括氮化硅。第一 区可以包括光电池的金属化区域。第二区可以包括光电池的光俘获区 域。
[0190]本文的发明的一种设备是一种光电装置，包括：带有至少 一个纹理化表面的半导体衬底；在该至少一个纹理化表面上，存在有 多个光俘获区域，这些光俘获区域包括，多个光俘获表面纹理特征以 及抗反射涂层。在该至少一个纹理化表面上相邻于该光俘获区域，存 在有金属化通道，通过纹理化表面的流体流动阻碍物特征将该金属化 通道与相邻的光俘获区域分隔开。在每一个金属化通道内是电极，该 电极被电连接至半导体衬底，并且被电连接至该至少一个纹理化表面 上的其它电极。
[0191]光俘获表面特征可以包括多个凹槽，该凹槽可以是平行的 或者弯曲的。该凹槽和金属化通道可以具有基本上相等的深度。或者， 该凹槽可以具有比金属化通道的深度更小一些的深度。金属化通道可 以是汇流条通道和栅格线通道。栅格线通道可以具有大约为1的截面 高宽比，并且当前的标准是该截面高宽比至少大于0.1。多个光俘获 特征与多个金属化通道二者中的至少一个可以具有在大约3μm至大 约50μm的深度，优选是在大约5μm至大约20μm之间。
[0192]具有很多的变形。流体流动阻碍物可以包括突起的边缘。 流体流动阻碍物可以包括带有岸的突起边缘。衬底可以包括多晶硅。 衬底可以包括半导体晶片，承载在纹理化衬底或覆盖物上的薄膜，该 纹理化衬底或覆盖物可以是玻璃的。衬底可以包括通过p/n结联结起 来的在p型半导体上的n型半导体，或者可以包括通过n/p结联结， 覆盖n型半导体的p型半导体。半导体可以选自由硅、锗、以及砷化 镓构成的组。
[0193]在一个相关实施例中，衬底相对于第一纹理化表面可以具 有第二纹理化表面，包括：多个光偏转表面纹理特征；金属化通道； 以及，位于至少一些金属化通道内的电极。
[0194]另一个实施例，也是两侧的。该实施例是用于光电用途的 半导体基体，其包括第一表面，该第一表面包括有纹理，该纹理包括 有第一和第二区，使得从第一区到第二区中存在的任意液体流动通路 包括了纹理的液体流动阻碍物特征。在相对于第一纹理化表面的第二 侧上，是第二纹理化表面，该第二纹理化表面包括纹理，该纹理包括 有相对的第一区和第二区，使得从第一区到相对的第二区中存在的任 意液体流动通路包括了纹理的液体流动阻碍物特征。
[0195]本文中已经描述了本发明的许多技术和方面。本领域的技 术人员将会理解，即使没有被具体描述为在一起使用，但是这些技术 中的许多技术可能与其它被公开的技术一起使用。例如，处理和阻隔 的一般技术已经被描述。如所描述的那样，处理步骤可以(也可以不) 与阻隔步骤一起应用。阻隔可以被用以阻隔一个区域，以避免以浴锅 或者其它方式提供在整个装置上的材料反应，或者避免通过处理提供 的材料反应。阻隔材料还可以是用于随后或之前步骤的活性材料。阻 隔材料可以被添加、去除、以及替换。流程图示出了可以被执行的步 骤，以及可能的顺序，尽管并不是所有可能的顺序都已经被描述。不 过，尽可能示出的所有顺序意在被认为本文的发明的一部分。已经采 用将材料提供到其中且液体在其中徙动的区，以及材料被阻止徙动的 区，来对装置进行了描述。对液体流动的阻碍物已经被提及，并被图 示。这些阻碍物已经被联系阻隔或处理(或者，阻隔与处理)的具体 机制而示出且详述。不过，任何合适的液体流动阻碍物可以与任何阻 隔或处理机制一起被使用。另外，对流动的附加阻碍物没有描述，但 是它们类似于所描述的阻碍物而起作用，并且能够被使用。涉及光电 装置的另外的发明已经被描述，其中装置的纹理或形貌被用来引导液 体的徙动，以用于该装置的加工处理。当形貌还服务于实质性目的时， 上述发明特别有优势。
[0196]本公开描述和公开了一个以上的发明。在本文以及相关文 件(不仅是提交时的文件，而且包括基于本公开的任何专利申请在申 请过程中进行的完善)权利要求中阐明了这些发明。发明人意在将所有 这些各种发明全部主张到现有技术所允许的极限，正如随后被确定的 那样。本文所描述的任何一个特征对于本文所公开的每一个发明而言 都不是必不可少的。因而发明人认为，本文所述的任何特征，只要在 基于本公开的任何专利的任一具体权利要求中没有要求保护，那么都 不应该认为某个特征必须被并入任何权利要求中。
[0197]硬件的某些组件，或者步骤的组，在本文中被称作发明。 不过，这并不是承认任何这样的组件或组必定是可取得专利的独特的 发明，特别是当通过法律和法规关于在一件专利申请中将要检查的发 明数目(或者发明的单一性)进行考虑时。这仅仅想要是作为叙述“发 明的实施例”的一种简明的方式。
[0198]与本文一起还递交了摘要。要强调的是，摘要被提供以便 符合需要摘要的法规，该摘要将允许审查员和其他检查人员能迅速地 弄清该技术公开的主题。摘要以这样的理解被递交，即，该摘要不会 被用于解释或者限制权利要求的含义和范围，正如专利局法规所承诺 的那样。
[0199]前文的详细描述应当被理解为是说明性的，并且无论如何 都不应当被认为是限制性的。尽管本发明已经参照其优选实施例被具 体示出和描述，但是本领域技术人员将会理解，在不背离权利要求限 定的本发明的范围和精神的情况下，可以在本发明中的形式与细节上 实现各种改变。
[0200]所附权利要求中所有手段或步骤加上功能元件的对应结 构、材料、动作以及相等物，意在包括与作为具体被主张的其它被主 张元件组合在一起用于执行这些功能的任何结构、材料或动作。
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