[发明专利]制作光电池的方法

说明书

技术领域

本发明提供在半导体材料特别是硅的带或条上制作光电池的方法。

背景技术

为了更大规模地制作光电池，且特别是对于太阳能面板，一种解决方案包括使用在两面上分别覆盖有多晶硅层的碳带组成的复合带。该碳带连续地，优选垂直地经过熔融硅浴液。离开浴液时，带的两面覆盖有相对薄的硅层。这产生了复合硅-碳-硅带。这种方法已知为“基板上带生长(ribbongrowth on substrate，RGS)”，并在多个专利中描述，例如FR2386359、FR 2550965和FR 2568490。该方法可以用于获得厚度小至50微米(μm)的硅层。然而，这些薄层脆，因此难以处理。这就是按照此方式制作的层通常厚度大于150μm的原因。

复合带切割成小尺寸的复合片(例如12.5厘米(cm)×12.5cm)。这些片随后在含氧气的气体内加热至接近1000℃的温度，从而烧掉该碳带。成为“烧掉”的这个操作例如描述于专利FR 2529189。从各个复合片开始，这产生具有与复合片相同尺寸的两个薄硅片，即，具有小的尺寸。之后，硅片经历导致实现光电池的各种处理，这些处理视待制作的电池的类型而不同。一般而言，在烧掉之后，还原前和后表面，通过在至少一个表面上扩散前驱体而形成结，在前表面上沉积抗反射层，并沉积电学接触。

这种片制作方法是一种不连续的方法，非常适于制作相对厚的小尺寸的片(厚度大于150μm)，且该方法可以很好地结合到目前的技术内以制作由结晶硅片制成的光电池。

然而，为了使得通过使用结晶硅技术来获得光电性经济上有吸引力，期望提供非常薄(厚度位于30μm至100μm的范围)并呈现高的光电转换效率的光电池。

在这种情况下，上述方法面临的严重问题为如何操纵厚度小于150μm的薄片。对由于薄且存在高水平残余应力而变脆的这些大尺寸的片所执行的，以及以高速度产出(大于每小时1000单位)所执行的多次操纵导致制作产率显著降低。

发明内容

本发明提出了一种制作光电池的方法，其可以减小制作成本，提高电池的制作产率，并获得较长长度的电池。该方法尤其有利于实现范围为30μm至100μm的非常小厚度的电池，但是也适用于更大的厚度。

更具体而言，本发明涉及一种制作光电池的方法，其中至少一层半导体材料连续地沉积在碳带上以形成复合带，所述层具有与碳带接触的其表面相对的自由表面。在该方法中，在消除碳带之前，将至少一种处理从其自由表面施加到该半导体材料层，从而实现所述电池的光电功能。

在一种实施中，该处理包括通过在所述自由表面上沉积前驱体材料而形成多个接触区域(形成电池的基极)，该表面构成所述电池的后表面，所述前驱体材料包括保持所述半导体材料的n或p掺杂类型的掺杂剂元素，例如硼或磷。

在另一种实施中，该处理包括通过在所述自由表面上沉积前驱体材料而形成多个结区域(以形成电池的发射极)，该表面构成所述电池的后表面，所述前驱体材料包括改变所述半导体材料的掺杂类型的掺杂剂元素，例如硼或磷。该处理包括例如通过在该自由表面上沉积氧化材料而形成多个区域，从而将所述接触区域(基极)与所述结区域(发射极)电学绝缘。

在另一种实施中，该处理包括通过在该自由表面上沉积前驱体材料而形成多个结区域，该表面构成所述电池的前表面，所述前驱体材料包括改变该半导体材料的掺杂类型的掺杂剂元素，例如硼或磷。

在另一种实施中，该处理包括例如通过激光在该半导体材料层内基本上与所述自由表面垂直地刺穿成孔，该孔穿过该半导体材料层。

在另一种实施中，该处理包括例如通过激光消融(laser ablation)、通过喷水辅助的激光消融、或者通过等离子体清洗，消融覆盖该复合带侧面的半导体材料。

该碳带在执行至少一个上述处理之后优选地通过烧掉而消除。该掺杂剂可以在烧掉该碳带期间从所述前驱体材料扩散到该半导体材料内。

所有或某些上述处理可以连续地执行。备选地，该复合带可以切割以形成较长长度的复合条，这些处理施加到所述复合条(即，在消除该碳带之前)。举例而言，所述复合条的长度范围为1.0米(m)至4.50m。

在该方法的一个实施中，通过消除从该复合带切割得到的复合条的碳而得到较长长度的半导体材料条，且至少一个下述操作在所述半导体材料条上执行：织构化该光电池的前表面；实现结区域；在该电池的前表面上沉积抗反射层；在该电池的前和后表面上沉积电学接触。