发明名称 供矽太阳电池及其他装置之负及正电极之自掺杂方法及装置
摘要 一种自掺杂于矽之电极主要地系由一种与矽形成共晶之金属(主成份)所形成。将一p型掺杂剂(用于正电极)或n型掺杂剂(用于负电极)与主成份形成合金。将主成份与掺杂剂之合金涂布于一矽基材上。一经涂布后,将合金与基材加热至主成份-矽之共晶温度以上的温度,使主成份较矽基材之共晶部份为液化。然后将温度降至共晶温度使熔融矽藉液相磊晶再成形的共晶温度,而如此做时会使掺杂原子掺入矽的再生晶格中。一旦温度降至主成份-矽共晶温度以下,已无法再生成晶格的矽与主成份及剩余未使用的掺杂剂形成一固相合金。此种主成份、矽与未使用的掺杂剂之合金为最终接触物质。此外,自掺杂电极可由涂布于一矽基材而未形成合金之金属形成。于一个导入汽化掺杂剂源之环境气体中,将金属与基材加热至金属-矽共晶温度以上。环境气体中掺杂原子为金属–矽之熔融混合物吸收至较其为固态矽基材表面吸收为大的程度。然后将温度降至金属-矽共晶温度以下。在此温度降低期间,掺杂再生矽层与金属-矽合金的最终接触物质以如上所述之相同过程而产生。
申请公布号 TW418543 申请公布日期 2001.01.11
申请号 TW087106941 申请日期 1998.06.15
申请人 伊贝拉索勒公司 发明人 丹尼尔L.米尔;胡伯P.大卫
分类号 H01L31/04 主分类号 H01L31/04
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种制造太阳电池之方法,包含:形成一个第一金属及第一掺杂剂之第一合金,其中第一掺杂剂能掺杂一种半导体物质成为第一型;将第一合金涂布至第一半导体之第一表面,其中第一半导体已掺杂为一个第二型之半导体物质且第二型与第一型为相对的;将第一合金及第一半导体加热至第一温度点以上使至少部份第一合金与部份第一半导体形成一个熔融第二合金;将第二合金冷却使至少包含在熔融第二合金之部份第一掺杂剂掺入第一半导体之磊晶再生区,其中至少部份磊晶再生区与第一半导体形成整流接面且其中至少部份整流接面系可曝露于未穿过磊晶再生区的太阳辐射;将第二合金冷却至第一温度点以下,其中第二合金变成一个与至少部份再生区欧姆电气接触之固态第一接触及将一种欧姆接触涂布至第一半导体以形成一个太阳电池之第二电气接触。2.一种制造太阳电池之方法,包含:在一个第一半导体中与第一半及第二半形成一个整流接面,其在曝露于太阳辐射时可生成电流;与和第一半欧姆电气接触形成一个第一接触;形成一个第一金属和第一掺杂剂之第一合金,其中第一掺杂剂能掺杂一种半导体成为第一型且第一金属不能有效地掺杂一种半导体物质;将第一合金涂布至一个第一半导体之第一表面之第一区上,其中至少第一半导体之第一区已掺杂成为一个第一型之半导体物质;将第一合金及第一半导体加热至一个第一温度点以上使至少部份第一合金与部份第一半导体形成一个熔融第二合金;将第二合金冷却使至少包含在熔融第二合金之部份第一掺杂剂掺入第一半导体之磊晶再生区使将再生区掺杂至比第一区为大之浓度;将第二合金冷却至第一温度点以下,其中第二合金变成一个与至少部份再生区欧姆电气接触之固态第二接触及其中第二接触具有与第二半之欧姆电气接触。3.一种制造接触之方法,包含:形成一个第一涂糊,其中涂糊包含第一圆粒,其中每一圆粒为一种第一金属及第一掺杂剂之合金,其中第一掺杂剂能掺杂一种半导体物质;将第一涂糊涂布至一个第一半导体之第一表面;将第一涂糊及第一半导体加热至一个第一温度点以上使至少部份第一涂糊与部份第一半导体形成一个熔融第二合金;将第二合金冷却使至少包含在熔融第二合金之部份第一掺杂剂掺入第一半导体之磊晶再生区及将第一合金冷却至第一温度点以下,其中第二合金变成一个与至少部份再生区欧姆电气接触之固态第一接触。4.一种制造接触之方法,其包含:将一种第一金属涂布至一个第一半导体之第一表面之第一区;在环境气氛中,将第一金属及第一半导体加热至一个第一温度点以上使至少部份第一金属与部份第一半导体形成一个熔融第二合金;将一种汽化之第一掺杂源导入环境气体中,其中第一掺杂剂能掺杂一种半导体物质;将温度维持够久以使适量汽化之第一掺杂剂为熔融第二合金所吸收;将第二合金冷却使至少包含在熔融第二合金之部份第一掺杂剂掺入第一半导体之磊晶再生区及将第二合金冷却至第一温度点以下,其中第二合金变成一个与至少部份再生区欧姆电气接触之固态第一接触。5.一种太阳电池,包括:一个为了电流之产生至少部份地可曝露于太阳辐射、由一种第一半导体物质制作、包括第一半及第二半之整流接面;一个与第一半造成欧姆接触之第一电极;一个与第二半造成欧姆接触之第二电极;其中第一半以一种第一掺杂剂掺杂为一种第一型半导体物质;其中第二半以一种第二掺杂剂掺杂为一种与第一型相对之第二型半导体物质;其中第二半系与第二电极对准;其中第二电极包括一个第一金属、第二掺杂剂及第一半导体物质之合金;其中第一金属能与第一半导体物质形成一个共晶及其中包含第一金属及第一半导体之第二电极部分包括第一金属及第一半导体物质之共晶部分。6.一种太阳电池,其包括:一个为了电流之产生至少部份地可曝露于太阳辐射、由第一半导体物质制作、包括第一半及第二半之整流接面;一个与第一半造成欧姆接触之第一电极;一个与第二半造成欧姆接触之第二电极;其中第一半以一种第一掺杂剂掺杂为一种第一型半导体物质;其中第二半以一种第二掺杂剂掺杂为一种与第一型相对之第二型半导体物质;其中第二半包括一个为比至少部份剩余第二半为重之第二掺杂剂掺杂之第一区;其中第一区系与第二电极对准;其中第二电极包括一种第一金属、第二掺杂剂及第一半导体物质之合金;其中第一金属能与第一半导体物质形成一个共晶且第一金属不能有效地掺杂半导体物质及其中包含第一金属及第一半导体之第二电极部分包括第一金属及第一半导体物质之共晶部分。7.如申请专利范围第1项之方法,其中第一合金包括第一金属及第二掺杂剂之部分以使第二合金能在一个第一温度范围中以单一均匀相之固体存在且在一个第二温度范围直接转成一个液相,其中第一温度范围恰在第一温度范围之上。8.如申请专利范围第2项之方法,其中第一合金包括第一金属及第二掺杂剂之部分以使第二合金能在一个第一温度范围中以单一均匀相之固体存在且在一个第二温度范围直接转成一个液相,其中第一温度范围恰在第一温度范围之上。9.如申请专利范围第3项之方法,其中每一个圆粒包括第一金属及第二掺杂剂之部分以使第二合金能在一个第一温度范围中以单一均匀相之固体存在且在一个第二温度范围直接转换成一个液相,其中第一温度范围恰在第一温度范围之上。10.如申请专利范围第5项之太阳电池,其中第二电极之第一金属与第二电极之第二掺杂剂及第二半之第二掺杂剂之总和成比例以使一种包括第一金属对第二掺杂剂成比例之合金能在一个第一温度范围中以单一均匀相之固体存在且在一个第二温度范围宜接转换成一个液相,其中第一温度范围恰在第一温度范围之上。11.如申请专利范围第6项之太阳电池,其中第二电极之第一金属与第二电极之第二掺杂剂及第二半之第二掺杂剂之总和成比例以使一种包括第一金属对第二掺杂例剂成比例之合金能在一个第一温度范围中以单一均匀相之固体存在且在一个第二温度范围直接转换成一个液相,其中第一温度范围恰在第一温度范围之上。12.如申请专利范围第1项之方法,其中包括第一金属及第一半导体之部份第一接触系包括第一金属及第一半导体之共晶部分。13.如申请专利范围第2项之方法,其中包括第一金属及第一半导体之部份第二接触系包括第一金属及第一半导体之共晶部分。14.如申请专利范围第3项之方法,其中包括第一金属及第一半导体之部份第一接触系包括第一金属及第一半导体之共晶部分。15.如申请专利范围第4项之方法,其中包括第一金属及第一半导体之部份第一接触系包括第一金属及第一半导体之共晶部分。16.如申请专利范围第4项之方法,其中温度不能维持太久以使一个曝露于汽化掺杂剂之第一半导体表面吸收相当量之掺杂原子。17.如申请专利范围第4项之方法,更包括:将一种第一掺杂剂涂布至一个第一半导体表面之第二区,其中第二区不与第一区不连贯及其中加热步骤更包括使第一掺杂剂汽化且因而也达到将汽化第一掺杂剂源导入周围气体之步骤。18.如申请专利范围第1项之方法,其中第一半导体为矽。19.如申请专利范围第2项之方法,其中第一半导体为矽。20.如申请专利范围第3项之方法,其中第一半导体为矽。21.如申请专利范围第4项之方法,其中第一半导体为矽。22.如申请专利范围第5项之太阳电池,其中第一半导体为矽。23.如申请专利范围第6项之太阳电池,其中第一半导体为矽。24.如申请专利范围第1项之方法,其中第一金属为银。25.如申请专利范围第2项之方法,其中第一金属为银。26.如申请专利范围第3项之方法,其中第一金属为银。27.如申请专利范围第4项之方法,其中第一金属为银。28.如申请专利范围第5项之太阳电池,其中第一金属为银。29.如申请专利范围第6项之太阳电池,其中第一金属为银。30.如申请专利范围第1项之方法,其中第一金属为锡。31.如申请专利范围第2项之方法,其中第一金属为锡。32.如申请专利范围第3项之方法,其中第一金属为锡。33.如申请专利范围第4项之方法,其中第一金属为锡。34.如申请专利范围第5项之太阳电池,其中第一金属为锡。35.如申请专利范围第6项之太阳电池,其中第一金属为锡。36.如申请专利范围第1项之方法,其中第一掺杂剂为锑。37.如申请专利范围第2项之方法,其中第一掺杂剂为锑。38.如申请专利范围第3项之方法,其中第一掺杂剂为锑。39.如申请专利范围第4项之方法,其中第一掺杂剂为锑。40.如申请专利范围第5项之太阳电池,其中第一掺杂剂为锑。41.如申请专利范围第6项之太阳电池,其中第一掺杂剂为锑。42.如申请专利范围第1项之方法,其中第一掺杂剂为镓。43.如申请专利范围第2项之方法,其中第一掺杂剂为镓。44.如申请专利范围第3项之方法,其中第一掺杂剂为镓。45.如申请专利范围第4项之方法,其中第一掺杂剂为镓。46.如申请专利范围第5项之太阳电池,其中第一掺杂剂为镓。47.如申请专利范围第6项之太阳电池,其中第一掺杂剂为镓。48.如申请专利范围第4项之方法,其中第一掺杂剂为磷。49.如申请专利范围第5项之太阳电池,其中第一掺杂剂为磷。50.如申请专利范围第6项之太阳电池,其中第一掺杂剂为磷。51.如申请专利范围第1项之方法,其中涂布之步骤系藉网版印刷而完成。52.如申请专利范围第2项之方法,其中涂布之步骤系藉网版印刷而完成。53.如申请专利范围第3项之方法,其中涂布之步骤系藉网版印刷而完成。54.如申请专利范围第4项之方法,其中涂布之步骤系藉网版印刷而完成。55.如申请专利范围第1项之方法,其中涂布之步骤系藉溅镀而完成。56.如申请专利范围第2项之方法,其中涂布之步骤系藉溅镀而完成。57.如申请专利范围第4项之方法,其中涂布之步骤系藉溅镀而完成。58.如申请专利范围第1项之方法,其中第一掺杂剂为一种周期表第III族元素。59.如申请专利范围第2项之方法,其中第一掺杂剂为一种周期表第III族元素。60.如申请专利范围第3项之方法,其中第一掺杂剂为一种周期表第III族元素。61.如申请专利范围第4项之方法,其中第一掺杂剂为一种周期表第III族元素。62.如申请专利范围第5项之太阳电池,其中第一掺杂剂为一种周期表第III族元素。63.如申请专利范围第6项之太阳电池,其中第一掺杂剂为一种周期表第III族元素。64.如申请专利范围第1项之方法,其中第一掺杂剂为一种周期表第V族元素。65.如申请专利范围第2项之方法,其中第一掺杂剂为一种周期表第V族元素。66.如申请专利范围第3项之方法,其中第一掺杂剂为一种周期表第V族元素。67.如申请专利范围第4项之方法,其中第一掺杂剂为一种周期表第V族元素。68.如申请专利范围第5项之太阳电池,其中第一掺杂剂为一种周期表第V族元素。69.如申请专利范围第6项之太阳电池,其中第一掺杂剂为一种周期表第V族元素。70.如申请专利范围第1项之方法,其中第一金属为铝及第一型为p型。71.如申请专利范围第3项之方法,其中第一金属为铝及第一掺杂剂能掺杂一个半导体物质为p型。72.如申请专利范围第5项之太阳电池,其中第一金属为铝及第二型为p型。图式简单说明:第一图描述根据本发明所使用之铝-矽相图;第二图A-第二图E提出一种用于形成及移除n+层之方法;第三图说明根据本发明所使用之银-矽相图;第四图描述根据本发明所使用之银-锑相图;第五图A-第五图B提出一种根据本发明使用自掺杂合金的方法;第六图描述根据本发明所使用之银-镓相图;第七图说明用于树枝网状矽IBC太阳电池的电气特征;第八图A-第八图E提出一种根据本发明制造树枝网状矽IBC太阳电池的方法;第九图A-第九图D描述一种根据本发明所建构的树枝网状矽IBC太阳电池;第十图说明几个根据本发明所形成的点而产生的掺杂浓度之曲线图,掺杂剂浓度为深度之函数,曲线图系使用第二离子质量频谱仪技术而量测;第十一图描述根据本发明所形成的点而产生的总掺杂密度,总掺杂剂密度为横向距离之函数,其系使用扩散电阻技术而量测及第十二图提出由根据本发明形成的点接触所量测的线性且为欧姆的I-V曲线图。
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