用于光伏电池的低电阻、低反射且低成本的接触栅格的利记博彩app

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【专利摘要】本公开涉及用于光伏电池中的接触栅格以及制造包括这些接触栅格的光伏电池的方法，其中接触栅格指状物的横截面的形状为梯形。本公开的接触栅格是成本有效的，并且由于它们是厚金属栅格而呈现最小的电阻。尽管具有厚的金属栅格，但是本公开的接触栅格指状物的独特形状允许它们被用于的光伏电池与传统太阳能电池相比保留更多的太阳能，这是通过将入射的太阳能反射回到太阳能电池的表面上而不是将入射的太阳能反射离开电池而实现的。
【专利说明】用于光伏电池的低电阻、低反射且低成本的接触栅格
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于光伏电池中的接触栅格(contact grid)以及用于制造这些接触栅格的方法，其中接触栅格指状物的横截面的形状为梯形。本公开的接触栅格是成本有效的，并且由于它们是金属栅格而呈现最小的电阻。尽管具有厚的金属栅格，但是本公开的接触栅格指状物的独特形状允许它们被用于的光伏电池与传统太阳能电池相比保留更多的太阳能，这是通过将入射的太阳能反射回到太阳能电池的表面上而不是将入射的太阳能反射离开电池而实现的。
【背景技术】
[0002]太阳能电池或光伏电池是在可持续能的开发中正在使用的关键技术之一。这些电池已经被用来为航天探测器、卫星供电，以及被用来在不能获得其它能源的偏远地区提供电力。太阳能电池也已经被用于小的消费产品(例如计算器)数年。最近，已经使用连接到电网的大面板太阳能模块构造了混合电源。大多数消费者有若干低成本选择来供给他们的电力需求。因此,任何光伏电池的最终成功将取决于其以低成本高效产生电力的能力。
[0003]光伏电池通过使用半导体将来自太阳的光子转换成电力来工作。更具体地，当光子能量在光伏电池的有源区中被吸收并且所吸收的能量产生电子-空穴对时，产生电力。产生电子-空穴对所需的能量被称为带隙能，并且通常等于将电子从价带激发到导带所需的最小能。
[0004]为了在暴露于太阳辐射时恢复电流，光伏电池必须具有位于它们的正面和背面上的电接触或电极。电池正面上的接触通常具有栅格形状，所述栅格包括多个窄的细长平行指状物和以直角与所述指状物交叉的至少一个细长汇流条。背面接触也可以被配置成使用栅格设计，但是更经常由全金属层制成。
[0005]通常，被栅格覆盖的太阳能电池表面的区域被最小化以减少太阳光离开金属栅格的反射。另一方面，也期望所述栅格尽可能稠密地布置以便最小化接触结构的总电阻。

【发明内容】

[0006]本公开提供了接触栅格以及制造包括所述接触栅格的光伏电池的方法，其中接触栅格指状物的横截面的形状为梯形。本公开的接触栅格包括厚金属栅格，所述厚金属栅格足够大以最小化串联电阻。并且，由于其独特的形状，本公开的接触栅格最小化了所述接触栅格被用于的光伏电池所损失的太阳光量，这是因为这些栅格的独特形状的指状物防止了太阳能被反射离开所述太阳能电池。
[0007]本公开的一方面是一种接触栅格，其包括:多个窄的细长平行指状物；以及以直角与所有所述平行指状物交叉的至少一个细长汇流条，其中所述平行指状物的整个横截面具有梯形形状，所述梯形的顶端比底端窄。典型地，梯形横截面的不平行边相对于梯形横截面的平行边具有大于约45度但小于约90度的角。因此，平行指状物的横截面的顶端比该横截面的底端窄约I微米到约25微米。此外，平行指状物之间的距离通常为约I微米到约5毫米。所述接触栅格通常由包括Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB或CoB的材料形成。
[0008]本公开的第二方面涉及一种包括根据本公开的接触栅格的光伏电池。具体地，所述光伏电池包括:
[0009](a)背接触；
[0010](b)硅衬底，其被设置在所述背接触的顶面之上；
[0011](C)抗反射涂层，其被设置在所述硅衬底的顶面之上，其中所述抗反射涂层包括从与所述硅衬底的顶面接触的所述抗反射涂层的底面延伸到所述抗反射涂层的顶面的多个间隙/开口 ；以及
[0012](d)接触栅格，其包括多个窄的细长平行指状物和至少一个细长汇流条，所述至少一个汇流条以直角与所有所述平行指状物交叉并且被设置在所述硅衬底的顶面上，其中所述平行指状物的整个横截面具有梯形形状，所述梯形的顶端比底端窄。
[0013]所述多个平行指状物中的每一个占据所述抗反射涂层的间隙/开口，其中每一个所述平行指状物的底部与所述硅衬底的顶面接触，并且每一个所述平行指状物的整个梯形横截面在所述抗反射涂层的顶面上方延伸。典型地，梯形横截面的不平行边相对于梯形横截面的平行边具有大于约45度但小于约90度的角。因此，平行指状物的横截面的顶端比该横截面的底端窄约I微米到约25微米。此外，平行指状物之间的距离通常为约I微米到约5毫米。本公开的所述接触栅格通常由包括Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB或CoB的材料形成。
[0014]本公开的光伏电池的硅衬底通常包括与该硅衬底的第一表面相邻的P-N或N-P结。本公开的光伏电池也可以包括所述接触栅格与所述硅衬底之间的欧姆接触。此外，与所述硅衬底接触的每一个所述平行指状物的线路的宽度(即线宽)典型地为约I微米到约50微米。
[0015]本公开的第三方面是制造光伏电池的方法，该方法包括:
[0016](A)提供包括背接触、具有P-N结或N-P结的硅衬底、以及抗反射涂层的光伏电池，所述P-N结或N-P结与所述硅衬底的第一表面相邻，其中所述硅衬底被设置在所述背接触的顶面之上，并且所述抗反射涂层覆盖所述硅衬底的顶面；
[0017](B)在所述抗反射涂层的顶面上施加掩膜，其中所述掩膜包括开口，所述开口使所述抗反射涂层的与期望接触栅格图形对应的部分暴露；
[0018](C)选择性地蚀刻所述抗反射涂层的暴露部分，以使所述硅衬底的与所述期望接触栅格图形对应的部分暴露；
[0019](D)热处理所述掩膜以在该掩膜的顶部形成梯形开口，其中相对于在所述掩膜的底端处的宽开口，所述梯形开口在所述掩膜的顶端处具有窄开口 ；
[0020](E)通过所述掩膜的所述梯形开口用至少一种镀敷(plating)材料选择性地镀敷所述硅衬底的暴露部分，来形成具有多个窄的细长平行指状物的接触栅格；以及
[0021](F)剥离所述掩膜。
[0022]所述抗反射涂层典型地包括氮化硅、氧化硅、二氧化钛、氟化镁或二氧化硅，并且所述镀敷材料典型地包括Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB或CoB材料。旋涂、喷涂(spraying)、层压(lamination)、化学气相沉积或喷墨法都可以用于将掩膜施加在所述抗反射涂层的顶上。典型地，所述掩膜包括光致抗蚀剂、蜡或墨水。
[0023]在剥离所述掩膜之后形成的接触栅格包括多个窄的细长平行指状物，其中所述平行指状物的整个横截面的形状是梯形。特别地，术语“横截面”是指在抗反射涂层的顶面上方延伸的所述平行指状物的整个部分。典型地，梯形横截面的不平行边相对于梯形横截面的平行边具有大于约45度且小于约90度的角。因此，平行指状物的横截面的顶端比该横截面的底端窄约I微米到约25微米。此外，平行指状物之间的距离通常为约I微米到约5毫米。
[0024]在掩膜被剥离之后，可以热处理所镀敷的材料以在所镀敷的材料与所述硅衬底之间形成欧姆接触。与所述硅衬底接触的每一个所述平行指状物的线路的宽度(即线宽)通常为约I微米到约50微米。
[0025]在本公开的第四方面，上述方法还包括:通过在所述硅衬底的暴露部分上选择性镀敷第一镀敷材料，热处理所述第一镀敷材料以在所述第一镀敷材料与所述硅衬底之间形成欧姆接触，以及在所述第一镀敷材料上选择性镀敷第二镀敷材料直到形成多个窄的细长平行指状物，来形成所述接触栅格。
[0026]在本公开的另一方面，通过电沉积工艺进行上述方法中的选择性镀敷，所述电沉积工艺包括:
[0027](A)将所述硅衬底的暴露部分浸没在包含所述镀敷材料的所述镀敷溶液中；以及
[0028](B)利用电流以用来自所述镀敷溶液的所述镀敷材料填充所述掩膜的梯形开口。
[0029]当在镀敷工艺中使用电流时，所述硅衬底的顶面可以用作传导电流的镀敷衬底(阴极)。在该方法中，在所述硅衬底的背面上形成电接触。在镀敷溶液中平行于所述硅衬底的正面放置阳极。光照射所述硅衬底的顶面以引起电子向着硅顶面移动，来进行金属电沉积。
[0030]在本公开的又一方面，使用无电镀工艺选择性镀敷所述镀敷材料。例如，本公开包括一种用于制造光伏电池的方法，该方法包括:
[0031](A)提供包括背接触、具有P-N结或N-P结的硅衬底、以及抗反射涂层的光伏电池，所述P-N结或N-P结与所述硅衬底的第一表面相邻，其中所述硅衬底被设置在所述背接触的顶面上，并且所述抗反射涂层覆盖所述硅衬底的顶面；
[0032](B)在所述抗反射涂层的顶面上施加掩膜，其中所述掩膜暴露所述抗反射涂层的与期望接触栅格图形对应的部分；
[0033](C)选择性地蚀刻所述抗反射涂层以暴露所述硅衬底的与所述期望接触栅格图形对应的部分；
[0034](D)热处理所述掩膜以在该掩膜的顶部处形成梯形开口，其中相对于在所述掩膜的底部处的宽开口，所述梯形开口在所述掩膜的顶部处具有窄开口 ；
[0035](E )使用无电镀、物理气相沉积(PVD )工艺在所述硅衬底的暴露部分上沉积导电材料的薄层；
[0036](F)使用电沉积方法通过所述掩膜图形选择性地镀敷镀敷材料以填充所述梯形开口，所述电沉积方法包括使所述衬底的背面与电接触；以及
[0037](G)剥离所述掩膜。
[0038]所述抗反射涂层典型地包括氮化硅、氧化硅、二氧化钛、氟化镁或二氧化硅，并且所述镀敷材料典型地包括Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB或CoB材料。旋涂、喷涂、层压、化学气相沉积或喷墨法都可以被用于将掩膜施加到所述抗反射涂层的顶上。典型地，所述掩膜包括光致抗蚀剂、蜡或墨水。导电材料层典型地具有约10纳米到约500纳米的厚度，并且所述导电材料通常包括NiP、NiB、CoP或CoB。
[0039]一旦使用电沉积法填充了所述梯形开口，并且所述掩膜被剥离，则形成包括多个窄的细长平行指状物的接触栅格。所述平行指状物的整个横截面的形状是梯形。本申请中使用的术语“横截面”是指在抗反射涂层的顶面上方延伸的所述平行指状物的整个部分。典型地，梯形横截面的不平行边相对于梯形横截面的平行边具有大于约45度且小于约90度的角。因此，平行指状物的横截面的顶端比该横截面的底端窄约I微米到约25微米。此外，所述平行指状物之间的距离通常为约I微米到约5毫米。
[0040]在掩膜被剥离之后，可以热处理所镀敷的材料以在所镀敷的材料与所述硅衬底之间形成欧姆接触。与所述硅衬底接触的每一个所述平行指状物的线路的宽度(即线宽)通常为约I微米到约50微米。
[0041]最后，本公开的另一方面是一种制造光伏电池的方法，该方法包括:
[0042](A)提供包括背接触、具有P-N结或N-P结的硅衬底、以及抗反射涂层的光伏电池，所述P-N结或N-P结与所述硅衬底的第一表面相邻，其中所述硅衬底被设置在所述背接触的顶面之上，并且所述抗反射涂层覆盖所述硅衬底的顶面；
[0043](B)在所述抗反射涂层的顶面上施加光致抗蚀剂掩膜，其中所述光致抗蚀剂掩膜包括非锥形(non-tapered)开口，所述非锥形开口使所述抗反射涂层的与期望接触栅格图形对应的部分暴露；
[0044](C)选择性地蚀刻所述抗反射涂层的暴露部分以暴露所述硅衬底的与所述期望接触栅格图形对应的部分；
[0045](D)通过所述光致抗蚀剂掩膜的所述非锥形开口将第一镀敷材料层选择性地镀敷到所述硅衬底的暴露部分上，其中所述第一镀敷材料层具有约10纳米到约500纳米的厚度；
[0046](E)通过将所述第一镀敷材料加热至约200摄氏度到约600摄氏度的温度持续约I秒到约10分钟的时间，在所述第一镀敷材料与所述硅衬底之间形成欧姆接触；
[0047](F)剥离所述光致抗蚀剂掩膜；
[0048](G)在所述抗反射涂层的顶上施加光致抗蚀剂掩膜，其中该光致抗蚀剂掩膜包括从该光致抗蚀剂掩膜的顶部延伸到该光致抗蚀剂掩膜的底部的使所述第一镀敷材料暴露的开口，并且其中所述开口的顶部是锥形的(tapered)以形成梯形；
[0049](H)通过所述光致抗蚀剂掩膜的锥形开口将第二镀敷材料选择性镀敷到所述第一镀敷材料上，以形成具有指状物的接触栅格，所述指状物具有梯形横截面；以及
[0050](I)剥离所述光致抗蚀剂掩膜。
[0051]所述抗反射涂层典型地包括氮化硅、氧化硅、二氧化钛、氟化镁或二氧化硅，并且所述镀敷材料典型地包括Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB或CoB材料。旋涂、喷涂、层压、化学气相沉积或喷墨法都可以被用于将掩膜施加到所述抗反射涂层的顶上。典型地，所述掩膜包括光致抗蚀剂、蜡或墨水。
[0052]所形成的所述接触栅格的所述指状物包括形状为梯形的横截面。术语“横截面”是指在抗反射涂层的顶面上方延伸的所述指状物的整个部分。典型地，梯形横截面的不平行边相对于梯形横截面的平行边具有大于约45度且小于约90度的角。因此，平行指状物的横截面的顶端比该横截面的底端窄约I微米到约25微米。此外，平行指状物之间的距离通常为约I微米到约5毫米。
[0053]在掩膜被剥离之后，可以热处理所镀敷的材料以在所镀敷的材料与所述硅衬底之间形成欧姆接触。与所述硅衬底接触的每一个所述平行指状物的线路的宽度(即线宽)通常为约I微米到约50微米。
[0054]本公开还涵盖根据此处描述的任何方法制造的光伏电池。此处描述的任何方法还可以包括热处理所镀敷的材料以在所镀敷的材料与所述硅衬底之间形成欧姆接触，并且本公开涵盖包括至少一个欧姆接触的光伏电池。
【专利附图】

【附图说明】
[0055]图1示出了在太阳能电池顶上使用的接触栅格结构的例子。
[0056]图2A是(通过横截面视图)对本公开的光伏电池的图示。
[0057]图2B是(通过横截面视图)对在已经将光致抗蚀剂掩膜施加到抗反射涂层之后的、本公开的光伏电池的图示。
[0058]图2C是(通过横截面视图)对在已经进行了抗反射涂层的选择性蚀刻以使硅衬底的与期望接触栅格图形对应的部分暴露之后的、本公开的光伏电池的图示。
[0059]图2D是(通过横截面视图)对在已经热处理光致抗蚀剂从而形成梯形开口之后的、本公开的方法中使用的光致抗蚀剂的图示。
[0060]图2E是(通过横截面视图)对本公开的接触栅格的平行指状物的图示。这些平行指状物的整个横截面具有梯形形状，所述梯形的顶端比底端窄。
【具体实施方式】
[0061]现在将参考本申请的附图更详细地描述本公开，本公开涉及在光伏电池中使用的接触栅格以及制造包括这些接触栅格的光伏电池的方法。注意在附图中，相似的附图标记用于描述相似和/或对应的部件。
[0062]图1示例出根据本公开在光伏电池顶上使用的完成的接触栅格的例子，该接触栅格具有多个窄的细长平行指状物以及与所有所述平行指状物交叉的至少一个细长汇流条。本公开的接触栅格典型地由包括Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB或CoB的材料制成。
[0063]图2A-2E示例出用于形成本公开的光伏电池的基本处理步骤，所述光伏电池包括具有多个窄的细长平行指状物的接触栅格，其中所述平行指状物的整个横截面具有梯形形状。图2A示出了提供光伏电池I的第一步骤，该光伏电池I包括背接触2、被设置在所述背接触2的顶面之上的硅衬底3、以及覆盖所述硅衬底3的顶面的抗反射涂层4。
[0064]硅衬底3包括与该硅衬底的第一表面相邻的P-N或N-P结。最典型地，硅衬底3是在P型衬底的顶面之上包括一层η型掺杂剂层的P型衬底。所述η型掺杂剂典型地使用诸如离子注入、气相扩散、氧化物沉积或磷酸溶液喷涂的技术沉积在所述P型衬底之上。
[0065]典型地，为了向硅衬底3施加抗反射涂层4，首先在氢氟酸的缓冲溶液中蚀刻硅衬底3以去除表面氧化物和可能的吸附的污染物。然后使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或本领域中已知的其它技术(例如，常压化学气相沉积(APCVD)，热氧化，膏、墨水或溶胶凝胶的丝网印刷等等)将抗反射涂层4施加到硅衬底3。也可以采用本领域中公知的用于沉积这些材料的其它技术。
[0066]抗反射涂层4典型地包括氮化硅、氧化硅、二氧化钛、二氧化硅和/或氟化镁，并且具有约20纳米到约100纳米的厚度。正如本领域技术人员所认识到的，抗反射涂层的精确氧化状态可根据所使用的材料以及制备其的方式而改变。然而，通过调整抗反射涂层的厚度来补偿氧化状态变化以提供期望的光学特性。
[0067]图2B图示出在已经将掩膜5施加在抗反射涂层4的顶上之后的图2A的光伏电池。典型地，使用旋涂、喷涂、层压、化学气相沉积或喷墨法来施加掩膜5。在本公开的方法中典型地使用诸如光致抗蚀剂、蜡或墨水的掩膜材料。
[0068]以这样的方式施加掩膜5，以仅使抗反射涂层4的表面的与期望接触栅格图形对应的区域暴露。对于本公开的器件，期望的接触栅格图形具有从掩膜5的顶部延伸穿过抗反射涂层4的底部、在硅衬底3的顶面上停止的开口，从而一旦完成选择性蚀刻就形成从掩膜5的顶部直到抗反射涂层4的底部的开放沟槽6。可以使用在抗反射涂层上被构图的墨水掩膜或者已经通过光刻手段被构图的光致抗蚀剂材料，来提供使抗反射涂层4的与期望接触栅格图形对应的区域暴露的掩蔽层5。
[0069]图2C是在已经进行了抗反射涂层的选择性蚀刻而暴露硅衬底的与期望接触栅格图形对应的部分之后的图2B的光伏电池。通过使被掩蔽的表面接触蚀刻溶液来实现选择性蚀刻，所述蚀刻溶液被选择成提供在硅衬底3的未掩蔽区域上采用的特定抗反射涂层4的选择性蚀刻。典型地，HF浓度为约1%到约20%的浓缩HF溶液被用于选择性蚀刻氮化硅和氧化硅。该蚀刻溶液优先于下面的硅衬底3而选择性蚀刻抗反射涂层4。因此，该蚀刻溶液去除抗反射涂层4的与期望电极图形对应的未掩蔽区域，由此暴露下面的硅衬底3。
[0070]在完成选择性蚀刻之后，热处理所述掩膜5以形成梯形开口。可以通过几种方式获得所述梯形开口。例如，可以通过应用回流法获得所述开口，所述回流法包括将抗蚀剂加热到略高于掩蔽材料的聚合物骨架的玻璃转变温度的温度。例如，当在显影后被烘烤到90摄氏度以上时，光致抗蚀剂掩蔽材料将开始回流。因此，在大约100摄氏度的温度下烘烤光致抗蚀剂约20分钟将减小所述沟槽的开口尺寸，由此形成梯形开口。然后可以通过调整加热衬底上方的区域并且在衬底下方进行冷却，在抗蚀剂中产生热梯度，来最优化所述梯形形状。例如，在梯形需要顶部处的较小开口的应用中，可以调整材料中的热梯度以具有较低的有效温度，并且因此具有较小的热回流，而在材料的表面保持较高的温度。以这种方式调整热梯度允许增强的回流，这导致较小的开口，由此在聚合物膜中建立梯形形状。在热处理之后，掩膜开口的底端相对于所述开口的顶端是宽的，如图2D所示。
[0071]最后，图2E图示出通过掩蔽图形对硅衬底进行镀敷以填满梯形开口而形成的接触栅格的指状物7。本公开的接触栅格的指状物的独特之处在于其整个横截面是梯形的，从而所述指状物的顶部窄于底部。典型地，梯形横截面的不平行边相对于梯形横截面的平行边具有大于约45度且小于约90度的角。因此，平行指状物的横截面的顶端比该横截面的底端窄约I微米到约25微米。此外，平行指状物之间的距离通常为约I微米到约5毫米。
[0072]可在本公开的方法中使用的镀敷材料包括但不限于Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB和CoB。通常，使用无电和/或电沉积法来通过掩蔽图形镀敷所述硅衬底。
[0073]无电镀通常是指在不施加电流的情况下在衬底上将水性金属离子自动催化或化学还原成金属原子。具体地，无电金属沉积是自动催化成核和生长的过程，并且典型地需要例如钯催化剂的催化剂以引发反应。无电镀通常是通过将包含待镀敷金属的溶液加热至特定沉积温度而进行的。所述特定沉积温度通常对应于至少最小沉积温度。一旦将溶液加热到特定沉积温度，则将溶液泵浦到镀敷室中。然后经加热的溶液与镀敷室中的待镀敷衬底接触。无电镀在镀敷溶液接触衬底时或接近此时开始。
[0074]除了包含待镀敷金属之外，无电镀中使用的溶液还可以包含pH调节剂、缓冲剂、络合剂、稳定剂和/或一种或多种表面活性剂。PH稳定剂的例子包括胺、氢氧化铵或羟基胺。典型地将pH调节剂添加到溶液，以便增加溶液的pH值。可以将pH调节剂添加到溶液以使溶液具有约7.5到约11.0的pH。缓冲剂可以是硼酸或铵盐，并且所述络合剂可以是氨
基酸、羟基酸或其铵盐。
[0075]根据本公开可以使用的络合剂包括氨基酸、羟基酸或它们的铵盐。络合剂与金属离子络合以使溶液更稳定。可以使用的另外的络合剂包括焦磷酸盐、焦磷酸以及焦磷酸的铵盐。另外的例子包括琥珀酸、苹果酸、甘氨酸、酒石酸、柠檬酸和它们的铵盐。
[0076]可以将缓冲剂添加到无电镀溶液以便将该溶液的pH保持在期望的范围内。可以使用的缓冲剂包括硼酸、铵盐及其混合物。缓冲剂的例子包括铵盐、氯化铵和乙酸铵。
[0077]此外，无电镀溶液还可以包括`一种或多种表面活性剂和一种或多种稳定剂。表面活性剂或稳定剂的使用是可选的。可以选择任何适当的表面活性剂用于本公开，只要该表面活性剂不负面干扰沉积工艺即可。稳定剂可以包括有机含硫化合物，例如硫脲和邻磺酰苯甲酰亚胺。
[0078]也可以通过使用电沉积工艺完成适用于通过掩膜图形进行镀敷以填充梯形开口的材料的选择性镀敷。也称为电镀的电沉积使用电流从溶液还原所需材料的阳离子并且使用诸如金属的材料的薄层涂敷导电物体。该过程像反转的原电池那样工作，其中待镀敷衬底是阴极，并且金属镀敷材料是阳极。在电沉积期间，待镀敷衬底以及金属镀敷材料被浸没在包含溶解的金属盐以及允许电流动的其它离子的电解质溶液中。然后加电以向金属镀敷材料提供直流电流，这导致金属原子被氧化并且溶解在溶液中。电解质溶液中溶解的金属离子在溶液与阴极(即，待镀敷衬底)之间的界面处被还原，使得它们被“镀出”到衬底上。与流过电路的电流相比较，金属原子的溶解速率等于衬底被镀敷的速率。
[0079]—旦完成了选择性镀敷，并且在剥离了掩膜之后，就可以通过热处理所镀敷的金属可选地形成光伏电池的接触栅格的镀敷金属与硅衬底的顶面之间的欧姆接触。所镀敷的金属通常被加热到约200摄氏度到约500摄氏度之间的温度持续约I秒到10分钟的时间。这种热处理的使用是有利的，因为它们也可以降低所镀敷的接触栅格的电阻率。
[0080]从前面的详细描述，本公开的其它目的和优点将变得显而易见，在所述具体描述中简单地通过对所预期的最佳模式的示例，示出和描述了优选实施例。将认识到，本公开能够具有其它的和不同的实施例，并且能够在不脱离本公开的情况下在各种显见的方面修改其若干细节。因此，所述描述被认为实质上是示例性的而非限制性的。
[0081]本申请中使用的术语“包括”(及其语法变型)在“具有”或“包括”的包含性的意义上使用而不是在“仅由……构成”的排除性的意义上使用。此处使用的术语“基本上由……构成”意指包括与那些并不实质上影响所述或所指的基本且新颖的特征一起被明确陈述的内容。本申请中使用的词语“一”和“该”被理解为包含复数以及单数。
【权利要求】
1.一种接触栅格，包括: (A)多个窄的细长平行指状物；以及 (B)以直角与所有所述平行指状物交叉的至少一个细长汇流条， 其中所述平行指状物的横截面具有梯形形状，所述梯形的顶端比底端窄。
2.根据权利要求1所述的接触栅格，其中所述接触栅格由包括Ag、Cu、Au、Rh、N1、C0、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB 或 CoB 的材料形成。
3.一种光伏电池，包括: (a)背接触； (b)硅衬底，其被设置在所述背接触的顶面之上； (C)抗反射涂层，其被设置在所述硅衬底的顶面之上，其中所述抗反射涂层包括从与所述硅衬底的顶面接触的所述抗反射涂层的底面延伸到所述抗反射涂层的顶面的多个间隙/开口 ；以及 Cd)根据权利要求1所述的接触栅格，其中所述汇流条被设置在所述硅衬底的顶面之上，所述多个平行指状物中的每一个的底部占据所述抗反射涂层的间隙/开口，并且其中每一个所述平行指状物的整个梯形横截面在所述抗反射涂层的顶面上方延伸。
4.权利要求3所述的光伏电池,其中所述娃衬底包括与该娃衬底的第一表面相邻的P-N结或N-P结。`
5.权利要求3所述的光伏电池，其中所述接触栅格由包括Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB或CoB的材料制成。
6.一种制造光伏电池的方法,包括: (A)提供包括背接触、具有P-N结或N-P结的硅衬底、以及抗反射涂层的光伏电池，所述P-N结或N-P结与所述硅衬底的第一表面相邻，其中所述硅衬底被设置在所述背接触的顶面之上，并且所述抗反射涂层覆盖所述硅衬底的顶面； (B)在所述抗反射涂层的顶面上施加掩膜，其中所述掩膜包括开口，所述开口使所述抗反射涂层的与期望接触栅格图形对应的部分暴露； (C)选择性地蚀刻所述抗反射涂层的暴露部分，以使所述硅衬底的与所述期望接触栅格图形对应的部分暴露； (D)热处理所述掩膜以在该掩膜的顶部形成梯形开口，其中相对于在所述掩膜的底端处的宽开口，所述梯形开口在所述掩膜的顶端处具有窄开口 ； (E)通过所述掩膜的所述梯形开口用至少一种镀敷材料选择性地镀敷所述硅衬底的暴露部分，来形成具有多个窄的细长平行指状物的接触栅格；以及 (F)剥离所述掩膜。
7.根据权利要求6所述的方法，其中使用旋涂、喷涂、层压、化学气相沉积或喷墨法，将所述掩膜施加到所述抗反射涂层的顶面。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述掩膜包括光致抗蚀剂、蜡或墨水。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述抗反射涂层包括氮化硅、氧化硅、二氧化钛、氟化镁或二氧化硅。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述镀敷材料包括:Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB 或 CoB。
11.根据权利要求6所述的方法，还包括通过在所述硅衬底的暴露部分上选择性镀敷第一镀敷材料，热处理所述第一镀敷材料以在所述第一镀敷材料与所述硅衬底之间形成欧姆接触，以及在所述第一镀敷材料上选择性镀敷第二镀敷材料直到形成多个窄的细长平行指状物，来形成所述接触栅格。
12.根据权利要求6所述的方法，还包括在剥离所述掩膜之后，热处理所镀敷的材料以在所镀敷的材料与所述硅衬底之间形成欧姆接触。
13.—种通过根据权利要求6所述的方法制造的光伏电池。
14.根据权利要求13所述的光伏电池，其中所述接触栅格的每一个所述平行指状物的线宽为约I微米到约50微米。
15.根据权利要求6所述的方法，其中通过电沉积法进行选择性镀敷包括: (A)将所述硅衬底的暴露部分浸没在包含所述镀敷材料的镀敷溶液中；以及 (B)利用电流用来自所述镀敷溶液的所述镀敷材料填充所述掩膜的所述梯形开口。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述镀敷材料包括:Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB 或 CoB。
17.根据权利要求16所述的方法，其中通过在所述镀敷溶液中放置与所述硅衬底的正面平行的阳极以及通过用光照射所述硅衬底的顶面引起电子流向该顶面，从而在所述硅衬底的背面上形成电接触。
18.根据权利要求6所述的方法，其中使用无电镀工艺选择性镀敷适合于镀敷的材料。
19.一种制造光伏电池的 方法,包括: (A)提供包括背接触、具有P-N结或N-P结的硅衬底、以及抗反射涂层的光伏电池，所述P-N结或N-P结与所述硅衬底的第一表面相邻，其中所述硅衬底被设置在所述背接触的顶面上，并且所述抗反射涂层覆盖所述硅衬底的顶面； (B)在所述抗反射涂层的顶面上施加掩膜，其中所述掩膜暴露所述抗反射涂层的与期望接触栅格图形对应的部分； (C)选择性地蚀刻所述抗反射涂层以暴露所述硅衬底的与所述期望接触栅格图形对应的部分； (D)热处理所述掩膜以在该掩膜的顶部处形成梯形开口，其中相对于在所述掩膜的底端处的宽开口，所述梯形开口在所述掩膜的顶端处具有窄开口 ； (E )使用无电镀、物理气相沉积(PVD )工艺在所述硅衬底的暴露部分上沉积导电材料的薄层； (F)使用电沉积方法通过所述掩膜图形选择性地镀敷镀敷材料以填充所述梯形开口，所述电沉积方法包括使所述硅衬底的背面与电接触；以及 (G)剥离所述掩膜。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述掩膜包括光致抗蚀剂，并且其中在施加所述掩膜之后，所述掩膜的侧壁相对于所述抗反射涂层的顶面的倾斜角为约45度到约90度。
21.一种通过根据权利要求19所述的方法制造的光伏电池。
22.—种制造用于光伏电池的光伏电池的方法，包括: (A)提供包括背接触、具有P-N结或N-P结的硅衬底、以及抗反射涂层的光伏电池，所述P-N结或N-P结与所述硅衬底的第一表面相邻，其中所述硅衬底被设置在所述背接触的顶面之上，并且所述抗反射涂层覆盖所述硅衬底的顶面； (B)在所述抗反射涂层的顶面上施加光致抗蚀剂掩膜，其中所述光致抗蚀剂掩膜包括非锥形开口，所述非锥形开口使所述抗反射涂层的与期望接触栅格图形对应的部分暴露； (C)选择性地蚀刻所述抗反射涂层的暴露部分以暴露所述硅衬底的与所述期望接触栅格图形对应的部分； (D)通过所述光致抗蚀剂掩膜的所述非锥形开口将第一镀敷材料层选择性地镀敷到所述硅衬底的暴露部分上，其中所述第一镀敷材料层具有约10纳米到约500纳米的厚度； (E)通过将所述第一镀敷材料加热至约200摄氏度到约600摄氏度的温度持续约I秒到约10分钟的时间，在所述第一镀敷材料与所述硅衬底之间形成欧姆接触； (F)剥离所述光致抗蚀剂掩膜； (G)在所述抗反射涂层的顶面上施加光致抗蚀剂掩膜，其中该光致抗蚀剂掩膜包括从该光致抗蚀剂掩膜的顶部延伸到该光致抗蚀剂掩膜的底部的使所述第一镀敷材料暴露的开口，并且其中所述开口的顶部是锥形的以形成梯形； (H)通过所述光致抗蚀剂掩膜的锥形开口将第二镀敷材料选择性地镀敷到所述第一镀敷材料上，以形成具有指状物的接触栅格，所述指状物具有梯形横截面；以及 (I)剥离所述光致抗蚀剂掩膜。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一和第二镀敷材料独立地选自包括Ag、Cu、Au、Rh、N1、Co、Cr、Zn、NiP、CoP、NiB 或 CoB 的材料。
24.根据权利要求23所述`的方法，其中在步骤(B)中施加所述掩膜之后，所述掩膜的侧壁相对于所述抗反射涂层的顶面的角为约45度到约90度。
25.一种通过根据权利要求23所述的方法制造的接触栅格。
【文档编号】H01L31/00GK103518264SQ201280022399
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年3月9日 优先权日:2011年5月11日
【发明者】R·戈德布拉特, H·J·霍维尔, 邵晓燕, S·E·斯特恩 申请人:国际商业机器公司