技术领域
[0001] 本
发明涉及一种根据
权利要求13的前序部分所述的光伏太阳能电池，以及根据权利要求1前序部分所述的一种制造光伏太阳能电池的方法。
背景技术
[0002] 光伏太阳能电池通常由
半导体结构组成，所述半导体结构具有基极区域和发射极区域，其中所述半导体结构通常主要由半导体基底形成，例如
硅基体。在半导体结构中，光线通常在太阳能电池的前侧之上耦合，由此在耦合光线被吸收进太阳能电池之后，出现了
电子空穴对的产生。在基极和发射极区域之间形成
PN结，在PN结上所产生的电荷载体对被分离。此外太阳能电池包括金属的发射极触点以及金属的基极触点，它们分别与发射极或者基极导电地相连。经过所述金属触点能够引走在PN结上被分离的电荷载体，并且因此所述电荷载体在模
块互连时被输送给外部
电路或相邻的太阳能电池。
[0003] 已知不同的太阳能电池结构，其中本发明涉及这类太阳能电池结构，在所述太阳能电池结构中，太阳能电池的两个
电触点设置在背侧上，其中太阳能电池的基极经由设置在背侧上的金属基极
接触结构是可电接通的，而太阳能电池的发射极经由设置在背侧上的金属背侧接触结构是可电接通的。这与标准太阳能电池相反，在标准太阳能电池中，通常金属发射极触点位于前侧上，而金属基极触点位于太阳能电池的背侧上。
[0004] 本发明由此涉及在背侧上可接通的太阳能电池(金属穿孔卷绕硅太阳能电池，MWT)的一种特殊的设计。这种由EP 985233和van Kerschaver et al.″Anovelsilicon50-5 lar cell structure with both external polarity contacts on the backsurface ″ Proceedings of the 2nd World Conference on Photovollaic EnergyConversion，Vienna，Austria，1998中已知的太阳能电池尽管具有一个设置在为了光耦合而构成的太阳能电池的前侧上的金属前侧接触结构，所述金属前侧接触结构与发射极区域导电地相连。然而所述太阳能电池此外还具有多个在半导体基底中从前侧延伸到背侧的孔口，这些孔口金属的导通结构穿过，并且在背侧与一个或多个金属背侧接触结构导电地相连，由此所述发射极区域在背侧上经由背侧金属接触结构、导通结构和以及经由前侧接触结构是可电接通的。
[0005] MWT结构具有如下优势，即来自前侧上发射极的电荷载体通过前侧接触结构被聚集，并且由此不会由于在半导体基底内部相对于发射极区域从前侧到背侧可能的电荷载体输送而产生
电阻损耗。此外与普通太阳能电池相比，通过基极区域和发射极区域在背侧的可接通性实现了MWT太阳能电池在模块中较为简单的互连。
[0006] MWT结构的
缺陷是，与普通太阳能电池相比，必须形成额外的结构，例如孔口和贯穿所述孔口的金属的导通结构，由此与标准太阳能电池的制造相比，有更高的复杂性并因此更高的成本。此外，特别是当在孔口的壁上以及在背侧接触结构
覆盖太阳能电池的背侧的区域中存在不精确的加工时，存在有形成额外损耗机制的
风险，特别是，只要背侧接触结构错误地进入半导体基底的基极区域(所谓的“刺穿”)时，可能出现
短路电流，因此显著降低了太阳能电池的效率。
[0007] 由于这个原因，在EP 0 985 233中建议，发射极穿过孔口并在背侧上至少延伸超过被背侧接触结构覆盖的区域，由此背侧接触结构用于在外部接通发射极，不覆盖基极掺杂的半导体基底的区域。
[0008] 然而这需要昂贵的工艺，并且需要多个成本高昂的掩模步骤。
发明内容
[0009] 由此本发明以如下任务为
基础，即提供一种带有MWT结构的光伏太阳能电池以及一种制造所述电池的方法，所述太阳能电池和所述方法适于在工业生产线中实施，并且相对于已知的MWT结构或其制造方法成本是特别低廉的。
[0010] 通过根据权利要求1所述的方法以及根据权利要求13所述的光伏太阳能电池解决所述任务。所述方法的优选的实施方案在权利要求2至12中给出。所述太阳能电池的优选的实施方案在权利要求14至16中给出。
[0011] 根据本发明的光伏太阳能电池具有构成为用于光耦合的前侧并包括基极掺杂型的半导体基底、在前侧上构成的至少一个发射极掺杂型的发射极区域，所述发射极掺杂型与所述基极掺杂型相反。这里所述掺杂型是N掺杂和与其相反的P掺杂。
[0012] 此外太阳能电池包括：至少一个在前侧上为聚集电流而构成的金属的前侧接触结构，所述前侧接触结构与发射极区域导电地相连；至少一个金属基极接触结构，所述基极接触结构设置在太阳能电池的背侧上并在一个基极掺杂型的区域中与半导体基底导电地相连；在半导体基底中的至少一个从前侧延伸到背侧的孔口和至少一个金属的导通结构，其中，导通结构在孔口中从半导体基底的前侧延伸到背侧并与前侧接触结构导电地相连；以及至少一个金属背侧接触结构，所述背侧接触结构设置在背侧上并与导通结构导电地相连。
[0013] 鉴于所述基础构造，根据本发明的太阳能电池因此对应于已知的MWT结构。重要的是，在根据本发明的太阳能电池中，在半导体基底中，在孔口的壁上构成从前侧延伸到背侧的导通发射极区域。此外在半导体基底的背侧上，必要时在其它的
中间层上，设置电绝缘的绝缘层，所述绝缘层至少在包围孔口的区域中覆盖背侧。在绝缘层上，必要时在其它的中间层上设置背侧接触结构，由此所述背侧接触结构通过绝缘层相对于位于绝缘层下面的半导体基底电绝缘。
[0014] 根据本发明的太阳能电池由此首次具有这样的MWT结构，在所述MWT结构中，一方面在孔口的壁上构成从前侧延伸到背侧的导通发射极区域，然而在所述MWT结构中配设给发射极的背侧接触结构与半导体基底没有直接接触，而是仅经由金属的导通结构与设置在前侧的金属前侧接触结构导电地相连，并经由所述前侧接触结构与在前侧上的发射极区域导电地相连。
[0015] 本发明以
申请人的如下认知为基础，即上述的太阳能电池在开始所述的损耗机制方面出人意料地可以仅以极低的剩余风险来制造，并且由此在工业生产中可以低成本地实现基本的MWT方案。
[0016] 根据本发明的太阳能电池优选借助根据本发明的方法或者其优选的实施方式来制造。
[0017] 根据本发明的用于制造具有构成为用于光耦合的前侧的光伏太阳能电池的方法包括如下方法步骤：
[0018] 在方法步骤A中，在基极掺杂型的半导体基底中形成多个孔口。
[0019] 在方法步骤B中，至少在半导体基底前侧上形成一个或多个发射极掺杂型的发射极区域，其中所述发射极掺杂型与所述基极掺杂型相反。
[0020] 在方法步骤C中，在半导体基底背侧上施加电绝缘的绝缘层，并且在方法步骤D中，在所述孔口中形成金属的导通结构。此外，在方法步骤D中在太阳能电池背侧上形成金属的至少一个基极接触结构，所述基极接触结构与基极掺杂区域中的半导体基底导电地构成。此外在方法步骤D中，在太阳能电池的前侧上形成金属的至少一个前侧接触结构，所述前侧接触结构与所述半导体基底的前侧上的发射极区域导电地构成；并且在太阳能电池的背侧上形成至少一个背侧接触结构，所述背侧接触结构构成为与导通接触结构导电地相连。
[0021] 这些方法步骤在制造已知的MWT结构中也是已知的。
[0022] 根据本发明的方法的特征在于，在方法步骤B中，额外地在半导体基底中在孔口的壁上分别构成从前侧延伸到背侧的发射极掺杂型的导通发射极区域；并且在方法步骤C中，施加覆盖半导体基底背侧的、必要时覆盖其它的位于中间的中间层的绝缘层。此外在根据本发明的方法中，在方法步骤D中，在绝缘层上、必要时在其它的中间层上施加背侧接触结构，由此所述背侧接触结构覆盖所述半导体基底的具有基极掺杂的区域，并且在所述区域中，由于位于中间的所述绝缘层，在所述背侧接触结构和所述半导体基底之间构成电绝缘。此外在方法步骤D中按如下方式在绝缘层上、必要时在其它的中间层上施加基极接触结构，使得基极接触结构至少部分地渗透绝缘层，并在所述基极接触结构和所述半导体基底之间形成导电连接。所述连接构成在所述半导体基底具有基极掺杂的区域中。
[0023] 由于在根据本发明的方法和根据本发明的太阳能电池中不必在背侧上构成发射极区域，由此实现了制造方法的显著简化，并由此实现了
费用的降低。
[0024] 本发明此外还基于申请人如下的认知，即可以通过已知的方法以简单的方式这样来制造绝缘层，即施加在绝缘层上的金属背侧接触结构虽然完全覆盖半导体基底具有基极掺杂的区域，但却是通过绝缘结构而与半导体基底绝缘，并且特别是没有“刺穿”，也就是说，不会出现背侧接触结构错误地透过绝缘层，并且不会由于由此引起的短路电流出现效率损失。因此根据本发明的太阳能电池和根据本发明的方法还克服了迄今为止存在的偏见，即存在金属接触结构渗透绝缘层并由此导致短路电流的高风险。
[0025] 此外，在根据本发明的太阳能电池中，半导体基底具有基极掺杂的区域和属于发射极的背侧接触结构之间的短路的风险通过使用
金属化法来降低，所述金属化法不作用于绝缘层并且不与半导体基底构成接触。由此为了形成背侧接触结构，优选在使用特殊的印刷膏状物的情况下使用丝网印刷，所述印刷膏状物不作用于绝缘层并且不构成与半导体基底的接触。特别有利的是，为此使用不包含玻璃料的丝网印刷膏状物。
[0026] 此外根据本发明的太阳能电池和根据本发明的方法通过如下方式避免了在孔口中在金属导通部和半导体基底之间短路的风险，即在孔口的壁上同样构成发射极区域，因此根据本发明的太阳能电池的工作原理在于，即导通结构与孔口的壁和与孔口的壁邻接的导通发射极区域能够导电地相连，而不引起短路电流。特别是由此能够放弃在已知的MWT结构中必需的、在孔口的壁上的绝缘层，所述绝缘层仅能借助复杂的工艺步骤制造并经常具有由于孔洞带来的误差。
[0027] 根据本发明的太阳能电池和根据本发明的方法构成了在低成本的工业制造和避免特别是由短路电流所引起的效率损失方面对MWT结构的优化。此外通过在背侧上的绝缘层存在如下可能性，即减小基极接触结构和半导体基底之间的接触面，并且因此至少部分地实现表面
钝化和内部反射的改善。这导致了更小的复合电流或更高的电荷载体形成率，并且由此与大面积地接通半导体基底相比，导致了更高的效率。
[0028] 在根据本发明的一个优选的实施方式中，在半导体基底的背侧上，与孔口邻接地不形成平行于背侧延伸的发射极区域。相应地，光伏太阳能电池在背侧上优选不具有平行于背侧延伸的发射极区域。虽然如上所述，导通发射极区域从前侧向背侧延伸，并且因此必要时将覆盖背侧可忽略地小的区域，然而优选没有如
现有技术中已知的那样，在背侧上形成平行于半导体基底背侧延伸的发射极区域。
[0029] 在现有技术中，在背侧上构成的发射极区域至少覆盖背侧的构成背侧接触结构的区域。然而在所述方法优选的实施方式中或在根据本发明的太阳能电池优选的实施方案中，不在背侧上构成这类发射极区域，从而金属背侧接触结构在半导体基底具有基极掺杂的区域上延伸，然而通过位于中间的绝缘层与所述半导体基底电绝缘。因此在制造中实现了费用的降低，这特别是因为所述方法能够以形成发射极的高生产率来使用，所述方法允许不在两侧上形成发射极结构。这例如在已知的背靠背扩散就是这种情况，在这种情况中，半导体结构与不扩散的侧面相邻设置地被引导通过扩散工艺。
[0030] 由此根据本发明的太阳能电池优选在背侧上具有这样的区域，在所述区域中背侧接触结构通过位于中间的绝缘层与基极掺杂的半导体基底电绝缘。相应的，优选按如下方式构成根据本发明的方法，即在太阳能电池制成后形成这样的层结构。背侧接触结构的优选至少30％、更优选地至少50％、特别是至少70％在半导体基底具有基极掺杂的区域上延伸，并且所述背侧接触结构通过所述的绝缘层与所述半导体基底电绝缘。由此在这个优选的实施方式中，背侧接触结构的面积的至少30％、优选至少50％，特别是至少70％在背侧上与半导体基底基极掺杂的区域重叠。
[0031] 在根据本发明的一个优选实施方式中，按如下方式设计方法步骤B，即仅在前侧上、必要时仅在方法步骤A中所形成的孔口中构成发射极结构。特别有利地借助于
喷涂、辊涂、印刷、
旋涂或者常压
化学气相沉积(APCVD)或
等离子体化学气相沉积(PECVD)来施加
掺杂剂源，并且随后将半导体基底在至少15分钟内加热到至少750℃，因此通过掺杂剂扩散进入半导体基底中来构成发射极。
[0032] 在根据本发明的方法的另一个优选的实施方式中，在半导体基底的前侧上用所述的方法构成发射极。构成所述发射极之后才执行方法步骤A，使得在形成孔口的期间或之后，在孔口的内壁上构成发射极。特别有利地为此使用液体引导的激光射束，其中所使用的液体添加有发射极掺杂型的掺杂剂，并且必要时添加有蚀刻液，由此在一个步骤中形成孔口并在其内表面上构成发射极。这种方法由″Laser Chemical Processing(LCP)-A versatile tool for microstructuringapplications″，Kray et al.，Applied Physics A 93，2009中得知。
[0033] 属于本发明的范围的是，在方法步骤B中，在半导体基底的前侧和背侧上构成发射极，紧接着再从背侧上去除发射极。但有利地在方法步骤B之前，必要时介入其它的方法步骤的情况下，在方法步骤A0中在半导体基底的背侧上施加覆盖半导体基底背侧的扩散阻隔层，以避免掺杂材料透过扩散阻隔层扩散到半导体基底。由此以简单的方式在方法步骤B中避免了在背侧上构成发射极，并且相应的取消了在背侧上去除发射极的步骤。
[0034] 特别有利的是，在方法步骤A之前，必要时介入其它的方法步骤的情况下执行方法步骤A0。由此在方法步骤A中也在扩散阻隔层中产生孔口，并且因此以简单的方式形成扩展阻隔，所述扩展阻隔实现了掺杂剂进入孔口并由此实现了导通发射极的构成。特别是在方法步骤A0中按如下方式施加扩散阻隔层，即扩散阻隔层必须全面地覆盖背侧，而不使用成本高昂的掩模或者等同的方法来构成发射极区域。
[0035] 根据本发明的方法的另一个优选的实施方式，以在发射极扩散之后使用单侧发射极复蚀刻步骤为基础。在此通过方法步骤Ba代替方法步骤A0(在背侧上施加扩展阻隔)，在方法步骤Ba中，背侧上的发射极在完成的扩散过程之后再次被去除。为此能够使用单侧的湿化学蚀刻法以及
等离子体蚀刻法。
[0036] 在根据本发明的太阳能电池中，优选在每个孔口中，从前侧延伸到背侧的导通发射极区域与金属的导通结构导电地相连。相应的，优选在方法步骤D中构成所述导电的连接。因此降低了电阻式的线路损耗。
[0037] 在根据本发明的方法的优选实施方式中，在方法步骤D中，借助于由激光引起的局部热作用，产生基极接触结构和半导体基底之间的导电连接。
[0038] 施加有绝缘层和位于绝缘层上的金属层的半导体基底间局部的导电连接的构成本身是已知的(所谓的“激光
烧结接通”LFC)并且在US2004097062中有所描述。通过结合在背侧接触结构和半导体基底基极区域之间产生
导电性连接的技术可以特别经济地实现根据本发明的方法。
[0039] 特别是在这个优选的实施方案中实现了方法的简化，在所述方法中，绝缘层整面地施加在背侧上。因此所述绝缘层一方面用作背侧接触结构和半导体基底之间的电绝缘，以及用作基极接触结构大部分的面部分和半导体基底之间的电绝缘。在局部区域中，借助于激光作用和借助于背侧接触结构、绝缘层和相邻接的半导体基底区域的短时间的局部
熔化形成熔体混合物，在所述区域中，在
凝固后的熔化混合物中形成背侧接触结构和半导体基底之间的导电连接。整面地施加绝缘层与借助于由激光引起的局部加热形成基极接触的结合因此实现了在很大程度上减少处理步骤并由此提高成本节省。
[0040] 在另一个优选的
实施例中，为了形成半导体基底和基极接触结构之间的电接触，在施加基极接触结构之前在绝缘层中产生小的孔口。在这些维持因此存在有半导体基底和基极接触结构之间的直接接触。优选通过
激光烧蚀，施加蚀刻膏或者掩模复蚀刻来实现孔口的产生。在绝缘层中产生局部孔口的方法连同接下来的、基极接触结构的构成由“Silicon Soiar Cells on Ultra-Thin Substrates forLarge Scale Production”，G.Agostinelli et al..21st EU-PVSEC.Dresden，2006.中可知。
[0041] 根据本发明的方法的一个特别优选的实施方式，以使用专
门的膏状物与用于形成在半导体基底和基极接触结构之间的局部接触的高温步骤相结合。为此所使用的膏状物优选包含玻璃料，优选是最高10％的铅玻璃和/或
硼酸铋玻璃，或是纯的铅
氧化物或铋氧化物。在方法步骤Da中，优选以0.1％至20％，特别优选0.1％至10％的面积比例在局部区域上施加这类膏状物。在方法步骤Db中，剧烈地加热半导体基底，优选在至少5s的时间段中加热到至少700摄氏度的
温度。在此方法步骤Db在时间上能够在实际构成基极接触结构的步骤D之前或之后执行。为了有助于构成更好的局部背面区域(Back Surface Field)，有利地使用一种膏状物，所述膏状物被添加有磷或其它符合基极掺杂型的元素。当基极掺杂是P型掺杂时，在所述膏状物中包含相应的掺杂剂，所述掺杂剂允许P型掺杂。特别优选包含
铝、硼和/或镓。
[0042] 基极接触结构优选覆盖半导体基底背侧的至少30％，优选至少50％，特别是至少80％。上述百分比数据涉及面积百分比，而与基极接触结构是在介入绝缘层的情况下或者直接施加在半导体背侧上无关。
[0043] 为了减少复合损耗，有利的是基极接触结构的至少50％、优选至少70％，特别是至少90％通过绝缘层与半导体基底电分离。上述百分比数据涉及面积百分比。
[0044] 绝缘层优选构成为介电层。申请人的研究表明，特别是构成为氧化铝和氮化硅所组成的层系统的绝缘层优选具有在70nm至130nm范围内，优选大约100nm的总厚度。所述绝缘层适合于根据本发明的方法和根据本发明的太阳能电池。同样属于本发明范围的是，所述绝缘层构成为氧化硅层、氮化硅层、
碳化硅层、二氧化
钛层、氧化铝层、富含硅的氮氧化物层或者上述层的混合物。绝缘层的厚度有利地在10nm至1mm范围内，优选在20nm至100μm的范围内，更为优选在30nm到1μm的范围内，特别优选在30nm至300nm的范围内。此外属于本发明范围的是，绝缘层构成为由多个层组成的层结构。因此虽然提高了工艺复杂度，但是通过层结构几乎避免了绝缘层透过背侧接触结构的风险并由此避免了在该区域发生短路电流的风险。此外可以将在背侧钝化方面优化的层与绝缘效果尽可能优化的层相组合，因此能够进一步提高太阳能电池的效率。特别有利的是，使用具有与基极掺杂型相反的表面电荷的层，以构成背侧的场效应钝化。除此之外，通过使用实现表面状态的饱和的层，例如热生长的氧化层来改善背侧钝化。
[0045] 在方法步骤A0中额外地将扩散阻隔层构成为电绝缘层，其方式是在方法步骤B后面的方法步骤中不去除所述扩散阻隔层，由此实现了进一步的简化并且由此降低了根据本发明的方法的成本。所述扩散阻隔层因此附加地满足电绝缘的功能。因此特别有利的是，在方法步骤C中不施加额外的绝缘层。因此在根据本发明的方法的这个优选的实施方案中，在方法步骤A0中同时实施方法步骤C，并且仅通过在方法步骤A0中将层施加在半导体基底背侧上，优选整面地施加在背侧上，来确保所期望的扩散阻隔的功能以及接着的电绝缘的功能，并且此外不需要可能的去除扩散阻隔层的处理步骤，满足所述要求的层例如是氮化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化硅、氮氧化硅、上述物质的混合物或者包含一个或多个上述层的层系统。
[0046] 通过用至少一个额外的层来增厚在上一段中所述的扩散阻隔层和绝缘层，实现了进一步降低背侧接触结构和具有基极掺杂的半导体基底之间短路的风险。增厚优选在方法步骤D中进行。为此特别是能够使用厚度在10nm至250nm，优选30nm至150nm，进一步优选50nm至130nm的氮化硅。
[0047] 申请人的研究表明，特别是介电层，优选是硅氧化物层不仅满足避免掺杂材料扩散的扩散阻隔功能，还满足电绝缘的功能。用于满足上述两种功能的层优选具有在100nm至500nm范围内，进一步优选在150nm至400nm的范围内的初始厚度。在施加所述层之后的方法步骤期间，所述介电层的厚度由于工艺的原因减小。如果扩散阻隔层同时用作绝缘层，必要时使用在方法步骤D之前额外地施加的层或层系统的情况下，则使用层的总厚度优选为在80nm至400nm范围中的，特别是在100nm至250nm范围中的绝缘层。特别有利的是构成还满足绝缘层功能并且同时钝化太阳能电池背侧的扩散阻隔层。特别是氧化硅可以用作扩散阻隔层、绝缘层和
钝化层，必要时与氮化硅层相结合，所述氮化硅层具有在10nm至250nm范围中，优选在30nm至150nm的范围中，进一步优选在50nm至130nm的范围中的层厚度。同样属于本发明范围的是，扩散阻隔构成为由氮化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化硅、氮氧化硅、上述物质的混合物或包含一个或多个所述层的层系统。
[0048] 在根据本发明的方法的一个优选的实施方式中，在方法步骤B之前，必要时在介入其它的方法步骤的情况下，对半导体基底的背侧进行平整。通常所使用的半导体基底，特别是
单晶硅晶片、
多晶硅晶片或者微晶硅晶片，通常具有不平度，所述不平度会导致不均匀的覆盖和由此引起的效率损耗。所述平整避免了所述效率损耗。优选通过在半导体基底的背侧上单侧地去除半导体层来进行平整。特别有利的是，通过湿式化学蚀刻、激光烧蚀或等离子体蚀刻来进行单侧去除。
[0049] 在根据本发明的方法中，优选将扩散阻隔层构成为硅氧化物层。特别有利的是，在下述方法步骤之一中施加硅层，即：将半导体基底放入由氮气、氧气、
水、二氯乙烯或者其它气体或上述物质的混合物所形成的气氛中，并且在上述气氛中将半导体基底在至少5min内加热到至少700摄氏度的温度。
[0050] 在半导体结构的背侧上，借助本身已知方法，即
等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)、常压化学气相沉积法(APCVD)或
阴极雾化来单侧地施加扩散阻隔层，必要时单侧施加绝缘层和钝化层，具有如下优势，即不必在不希望的区域上，例如半导体基底的前侧，去除二硅氧化物层。同样有利的是，使用通过印刷、喷涂或旋涂施加的扩散阻隔，因为为此工业上可经济地实施的方法可供使用。
[0051] 在两侧在半导体结构的前侧和背侧上施加硅氧化物层作为扩散阻隔层和/或绝缘层和/或钝化层，并且接着在前侧上去除所述硅氧化物层，具有如下优势，即可使用低成本的方法来制造硅氧化物层，特别是本身已知的在两侧作为热硅氧化物层形成硅氧化物层。借助PECVD，APCVD，印刷，喷涂或者在浸浴中沉积，在两双侧施加硅氧化物层或其它的能够用作扩散阻隔层的层，例如氮化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氮氧化硅、上述物质的混合物或者层系统，同样属于本发明的范围。
[0052] 有利的用于在不希望的区域中，至少是前侧，去除扩散阻隔的方法包括单侧的湿化学复蚀刻，具有蚀刻掩模的湿化学复蚀刻、等离子体蚀刻、激光烧蚀以及借助印刷技术使用蚀刻膏状物。
[0053] 借助印刷技术在半导体结构的背侧上单侧地施加扩散阻隔层(氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氮氧化硅、上述物质的混合物或层系统)同样具有如下优势，即不需要紧接着在前侧上去除硅氧化物层。优选借助印刷技术来进行施加，其方式是，将用于形成扩散阻隔层的材料嵌入到载体物质中，并且接着通
过喷墨印刷或丝网印刷将所述材料施加在半导体基底上。优选随后进行干燥步骤，其中，载体物质至少部分地被
蒸发并使所述扩散阻隔层稳定化。
[0054] 借助喷涂或滚涂向半导体结构的背侧上单侧地施加扩散阻隔层同样具有如下优势，即不需要在前侧上去除硅氧化物层。借助喷涂制造介电层本身是已知的，并且在″TiO2antireflection coatings by a low temperature spray process″，Hovel，H.J.，Journal of the Electrochemical Society，1978中有所描述。
[0055] 通过结合在半导体基底的背侧上施加扩散阻隔层，并且由于在根据本发明的太阳能电池中在孔口中的发射极区域是希望的，能够以简单的方式制造根据本发明的太阳能电池的发射极区域。优选在方法步骤B中在前侧上形成发射极区域和导通发射极区域，包含下述方法步骤之一：
[0056] 掺杂剂源在沉积之后，在前侧上以及在孔口壁上借助扩散形成发射极区域，使得可以使用低成本的工艺方法，特别是APCVD，PECVD，印刷，滚涂和用于沉积的掺杂剂源的在浸浴中的沉积。在内联炉中执行扩散是特别有利的。
[0057] 同样属于本发明范围的是，通过与基极掺杂相反地掺杂的层的
外延生长，在半导体基底前侧上和在孔口壁上在半导体结构的表面上形成发射极，如在″Epitaxy of emitters for crystalline silicon solar cells ″，Reber，S.et al.，Proceedings ofthe 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference，Munich，2001中所描述的那样。这具有如下优势，形成具有高材质和确定的掺杂剂浓度的发射极被构成，由此可提高太阳能电池的效率。
[0058] 此外属于本发明范围的是，形成
异质结构，其中发射极在一个层上沉积。同样发射极也能够通过离子植入制造。
[0059] 优选通过激光烧蚀来实现孔口的形成，在所述孔口中在进一步的方法步骤中构成导通结构。使用激光法的优势在于，能够参考已知的过程参数，并且所述方法能低成本地结合到工业生产线中。
[0060] 其它优选的用以形成孔口的方法包括使用湿化学蚀刻法或等离子体蚀刻法、机械钻孔工艺和液体喷射钻孔。在所述方法的一个优选的实施方式中，在液体喷射钻孔中，激光被耦合在液体射束中，由此
加速钻孔过程。液体射束可包含掺杂剂，通过所述掺杂剂在钻孔过程期间孔口的内壁被掺杂。这具有如下优势，即发射极在方法步骤B中只需单侧地实现，并且在方法步骤A中对孔口内壁的掺杂与孔口的形成同时进行，方法步骤A在这种情况下优选在方法步骤B之后来实施，进一步优选在方法步骤C之后。
[0061] 用以接通发射极的金属结构，即前侧接触结构，导通接触结构和背侧接触结构在之前通过所述的用以表示
位置设置的三个术语表达。属于本发明范围的是，将这些结构以多件式地构成，同样属于本发明范围的是，仅构成一体的金属化结构，所述金属化结构包括前侧接触结构，导通接触结构和背侧接触结构。
[0062] 在根据本发明的一个优选的实施方式中，借助丝网印刷构成前侧接触结构，背侧接触结构和导通接触结构。因此产生如下优势，即所述过程在工业上可应用于内联法，并且特别是用于形成金属结构的丝网印刷的应用是已知的，并且因此能够采用在先已知的过程参数。其中使用丝网印刷膏状物，所述膏状物含有金属颗粒。其中优选借助丝网印刷按照如下方式将含有金属的膏状物施加在半导体基底的背侧上，必要时施加在其它的中间层上，使得所述膏状物透过孔口。
[0063] 优选按如下方式构成导通接触结构，即在构成导通接触结构时，不损伤或仅略微损伤导通发射极区域，并且特别是在方法步骤B中构成的导通发射极区域在构成金属导通接触结构时不会被去除。通过使用含
银的丝网印刷膏状物来构成导通接触结构是特别有利的。
[0064] 为了确保用丝网印刷膏状物充分透过孔口，在根据本发明的方法中，优选在将丝网印刷膏状物施加在前侧上之后，在半导体基底前侧和背侧之间产生压
力差，使得膏状物由于所述压力差被压入孔口。因此在这个优选的实施方式中，由于所述压力差，膏状物从背侧通过孔口被“吸入”，由此确保了以简单的方式形成金属的导通结构。
[0065] 在借助丝网印刷构成背侧接触结构时有利地使用含银的膏状物，优选不含有作用于背侧上的绝缘层的添加剂，特别是不含有玻璃料。由此能够进一步了在基极掺杂型的半导体基底和背侧触点之间形成接触和出现短路的风险。
[0066] 根据本发明的方法的其它优选的实施方式包括通过电流沉积法、分散、蒸发、阴极雾化或者印刷法，例如喷墨印刷或
气溶胶构成前侧接触结构和/或背侧接触结构和/或导通接触结构。
附图说明
[0067] 根据本发明的太阳能电池和根据本发明的方法的其它优选的特征和实施方式在下文中参照附图和附图说明进行阐述。其中示出：
[0068] 图1为根据本发明的太阳能电池的一个实施例的一个局部示意图；
[0069] 图2为根据本发明的方法的第一实施例的工艺
流程图；
[0070] 图3为根据本发明的方法的第二实施例的工艺流程图；
[0071] 图4为根据本发明的方法的第三实施例的工艺流程图。
具体实施方式
[0072] 在图1中示出的根据本发明的太阳能电池的实施例借助后面在图3中阐述的过程来制造。
[0073] 在图1中的根据本发明的太阳能电池包括P掺杂半导体基底1，所述半导体基底构成为具有0.1欧姆厘米至10欧姆厘米的基极电阻的单晶硅晶片或多晶硅晶片。在图1中上部示出的前侧上构成前侧发射极区域2。所述前侧具有用以提高光耦合的纹理，并且为了提高光耦合，在半导体基底1的前侧上附加地设置构成为氮化硅层的抗反射层3，其具有大约70nm的厚度。
[0074] 图1仅示出根据本发明的太阳能电池的仅带有一个孔口4的一部分。所述太阳能电池镜像地向左右延伸，并且具有多个孔口。
[0075] 孔口4从太阳能电池的前侧延伸到背侧并且构成为大致圆柱状的形状。
[0076] 在孔口的壁上构成从前侧延伸到背侧的导通发射极区域5。
[0077] 半导体基底1的背侧由构成为层系统的绝缘层和钝化层6所覆盖，所述层系统由氧化铝和氮化硅组成，具有100nm的总厚度。所述层6整面地覆盖半导体基底的背侧，并且还不仅由金属的背侧接触结构7覆盖，也由金属的多个基极接触结构8，8’覆盖，其中基极接触结构8，8’局部地在多个点状的接触区域上透过绝缘层6，由此在基极接触结构8，8’和基极掺杂区域中的半导体基底1之间存在电接触。
[0078] 在依照图1的太阳能电池的前侧上，构成金属的前侧接触结构9，所述前侧接触结构直接与发射极区域2导电地相连，也就是说，在前侧接触结构9和发射极区域2之间不设置抗反射层3。
[0079] 此外在孔口4中构成金属的导通结构10。
[0080] 前侧接触结构9、导通结构10和背侧接触结构7构成为一体并因此彼此导电地相连。
[0081] 重要的是，在图1中以A和A’所标示的区域中，虽然背侧接触结构7覆盖在基极掺杂区域中的半导体基底1，但所述背侧接触结构通过位于中间的绝缘层与半导体基底电绝缘。在半导体基底1的背侧上，并且特别是在区域A和A’中，没有构成平行于背侧延伸的发射极区域。由于导通发射极区域5在半导体基底1前侧上露出，仅有背侧一个可忽略地小的、具有发射极掺杂的区域位于所述区域中。
[0082] 如在已知的、例如在″Processing and comprehensive characterization ofscreen-printed me-si metal wrap through(mwt)solar cells″，Clement et al.，Proceedings of the 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference，25 Milan，2007中所描述的MWT太阳能电池中那样构成前侧接触结构。
[0083] 借助由激光引起的局部升温而形成的、在半导体基底1和基极接触结构8，8’之间的局部导电连接(LFC)大致均匀地在基极接触结构上分布，构成为大致点状的，具有在100μm至1mm范围内的间距，在当前情况下大致为500μm。总体上半导体基底背侧的大致
98.5％由绝缘层覆盖，大致1.5％由导电的、点状的触点覆盖。所述太阳能电池具有直径在
2
大致100μm的孔口，其中所述孔口设置在直线上，平均每4cm 的太阳能电池面积构成一个孔。
[0084] 图2示意性地示出依照发明的方法的一个实施例。在方法步骤0中对具有0.1欧姆厘米至10欧姆厘米基极电阻的P掺杂多晶硅晶片进行
表面处理。此时实施下面的方法步骤：去除由半导体基底的制造导致的表面损伤，并且至少在前侧上构成纹理，以改善对光的吸收。
[0085] 接着在方法步骤A0/C中整面地在半导体基底的背侧上施加扩散阻隔层。所述扩散阻隔层构成为具有250nm的厚度的硅氧化物层，并且借助PEVCD或热氧化通过接着的单侧复蚀刻形成。
[0086] 在方法步骤A中紧接着进行多个孔口的形成，即所谓的“MWT孔”。借助激光形成MWT孔，如例如在″Emitter wrap-through solar 20cell″，Gee et al.，Proceedings of the 23rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference，Louisville，1993中所描述的那样。其中所述孔洞在半导体基底的这样的位置上构成，在所述位置，在接下来的方法步骤中设置背侧接触结构。
[0087] 接着在方法步骤A1中可选地进行清洗，其中从半导体基底上清除可能的污物，并去除钻孔过程的产物。优选以湿式化学的方式使用
腐蚀性液体，如
氢氟酸、苛性
钾或其它物质来执行清洗。
[0088] 接着在方法步骤B中在半导体基底的前侧上进行发射极区域的形成，以及在孔口的壁上进行导通发射极区域的形成。由此借助气相沉积将含磷玻璃沉积在半导体基底上，并通过温度作用/
热处理在前侧上以及在孔口的壁上，就是说在未被扩散阻隔层覆盖的区域上形成发射极。此外所述半导体基底在大约45min内被加热到约800摄氏度至900摄氏度的温度。
[0089] 紧接着在蚀刻步骤中通过将半导体基底浸入浓度大约为10％的氢氟酸中大约一分钟的时间段而去除在此形成的
硅酸盐玻璃。
[0090] 在所述实施例中，在方法步骤A0/C中施加的构成为硅氧化物层的扩散阻隔层同时用作绝缘层并且因此不再被去除。
[0091] 方法步骤A0因此在图2中所示的、根据本发明的方法的实施例中包括方法步骤C。仅在使用丝网印刷法时利用接下来的、用于在方法步骤D中构成基极接触结构的高温步骤还通过厚度为大约60nm至120nm的氮化硅层来加强扩散阻隔层。
[0092] 接着在方法步骤B1中将抗反射层施加在半导体基底的前侧上，以改善光耦合，其中此抗反射层构成为氮化硅层，其厚度为大约70nm。所述层也可以构成由其它层(
二氧化硅、氧化铝、氮化硅或其它物质)组成的层系统。
[0093] 接着在方法步骤D中进行金属接触结构的构成：导通接触结构、背侧接触结构、基极接触结构以及前侧接触结构。
[0094] 图3示出根据本发明的方法的其它的实施例，其中名称相同的处理步骤与依照图2的实施例相似地实施：
[0095] 在方法步骤0中进行表面处理之后，在方法步骤A0中将扩散阻隔层整面地施加在半导体基底的背侧上，在方法步骤A中形成MWT孔以及在方法步骤A1中进行清洗步骤，并且在方法步骤B中进行发射极区域的气相扩散。
[0096] 但与在图2中所示的实施例不同，在方法步骤A0中施加的扩散阻隔在方法步骤B中再次被去除。接着在方法步骤C中，作为由氧化铝和氮化硅组成的层系统将绝缘层和钝化层整面地施加在半导体基底的背侧上，所述绝缘层和钝化层一方面在表面复合速率方面钝化半导体基底，另一方面行使绝缘层的功能。层系统的总厚度为100nm，各层通过PEVCD在半导体基底背侧上产生。相对于在图2中所示的实施例，这具有如下优势，即在钝化和绝缘特性方面最佳地优化层。
[0097] 在方法步骤C1中施加抗反射层。
[0098] 接着在方法步骤D1至D4中构成接触结构：
[0099] 对此借助于在方法步骤D1中通过施加包含金属颗粒的膏状物实现的丝网印刷来形成前侧接触结构、导通结构和背侧接触结构。金属结构在方法步骤D2中通过触点灼烧由所施加的膏状物构成。
[0100] 然而在方法步骤D2中，背侧接触结构和基极接触结构都不会渗透在方法步骤C中施加的绝缘层。为了实现半导体基底基极区域的电接通，因此在方法步骤D3中借助于通过激光实现的局部的热作用在LFC过程之后在点状的区域中实现短时间的局部熔化，由此实现基极接触结构和基极区域中的半导体基底之间的电接触。
[0101] 在方法步骤D4中，在至少30秒的时间段内在大约350摄氏度的温度下进行
退火/
调温，以修复可能通过LFC过程产生的损伤和
应力。
[0102] 图4示出根据本发明的方法的另一个实施例，在所述实施例中，名称相同的方法步骤相应于依照图3和图2的方法步骤。
[0103] 如图3中所述的那样进行方法步骤0、A、A1、B、C和C1。
[0104] 然而在方法步骤C1之后，按下述方式形成基极接触结构：
[0105] 在方法步骤D1’中，借助于丝网印刷将包含金属颗粒的膏状物在背侧局部地施加在绝缘层上的多个区域上。必要时在高温步骤中在至少700摄氏度的温度下“连续灼烧”局部施加的膏状物，也就是说，在高温步骤期间形成透过绝缘层的基极接触结构，所述基极接触结构因此与基极掺杂区域中的半导体基底导电地相连。但通过“连续灼烧”局部施加的丝网印刷膏状物形成的所述在半导体基底和基极接触结构之间的接触优选与在方法步骤D3’中对接触结构进行的触点灼烧一起形成。
[0106] 接着在方法步骤D2’中再一次借助丝网印刷将包含金属颗粒的膏状物施加在这样的区域中，在所述区域中应形成前侧接触结构、导通结构和背侧接触结构。此时在应构成接触结构的区域中将丝网印刷膏状物施加在前侧和背侧上。由此孔口同样被印刷，并且膏状物通过前侧和背侧之间所产生的压力差被吸入孔口。接着在方法步骤E3’中进行触点灼烧，由此被包含在膏状物中的金属颗粒相互之间以及前侧接触结构与在前侧上的发射极区域导电地相连，但是背侧接触结构没有透过绝缘层。在至少5s的时间段内在至少700摄氏度的温度下进行触点灼烧。优选在上述时间段中达到至少730摄氏度的最高温度。
[0107] 在方法步骤D4’中进行如图3中所描述的退火。
