[发明专利]清洗由太阳能蚀刻浆料制造的太阳能电池表面开口的方法

说明书

政府利益

本发明由美国能源部的合同号为DE-FC36-07GO17023的项目资助， 美国政府享有本发明的已付费的非独占的、世界范围内的许可，且在特定 的情况下有权基于合理的理由要求专利权人许可给他人。

技术领域

本发明一般性地涉及硅太阳能电池。更具体地，本发明涉及背接触或 后接触的形成，其提供背表面钝化和光学限制性能。

背景技术

太阳能电池是将光能转化为电能的装置。这些装置也常常称为光伏 (PV)电池。太阳能电池可由各种半导体制造。一种常用的半导体材料是 晶体硅。

太阳能电池具有三个主要元件：(1)半导体；(2)半导体结；以及(3) 导电接触。诸如硅的半导体可掺杂为n-型或p-型。如果n-型硅和p-型硅 形成为彼此接触，则它们在太阳能电池中接触的区域就是半导体结。半导 体吸收光。来源于光的能量传输到硅层中的原子的价电子，使得价电子逃 逸其束缚态，从而留下空穴。与p-n结有关的电场将这些光生电子和空穴 分离。导电接触使得电流从太阳能电池流到外电路。

图1示出了现有技术中太阳能电池的基本元件。太阳能电池可以在硅 晶片上制造。太阳能电池5包括p-型硅基板10、n-型硅发射体20、底部 导电接触40以及顶部导电接触50。p-型硅基板10和n-型硅发射体20彼 此接触形成结。n-型硅20接合至顶部导电接触50。p-型硅10接合到底部 导电接触40。顶部导电接触50和底部导电接触40接合到负载75，为其供 电。

由银构成的顶部导电接触50(“前接触”)使电流流入太阳能电池5。 但是，因为银不完全透光，所以顶部导电接触50没有覆盖电池5的整个表 面。因此，顶部导电接触50具有栅格图案，使得光进入太阳能电池5。电 子从顶部导电接触50流出，并穿过负载75，然后经由底部导电接触40与 空穴结合。

底部导电接触40(“后接触”或“背接触”)通常由铝-硅共晶体构成。这 种导电接触40通常覆盖p型硅10的整个底部，以使导电最大化。铝和硅 在约750摄氏度的高温下形成合金，这大大高于铝-硅共晶温度577摄氏度。 这种合金化反应在基板底部产生重掺杂p-型区域，并在该处产生强电场。 该电场有助于防止光生电子与空穴在背接触处复合，使得它们可在p-n结 处被更有效地收集。

硅和导电接触之间的界面典型地是具有高复合的区域。例如，在整个 背表面的铝背面场的背表面复合速率是500厘米每秒或更快。高的背表面 复合速率会降低电池效率。

发明内容

已经使用的一种降低背接触处的复合的方法是在硅晶片的后表面上形 成二氧化硅的介电层。这种介电层改善钝化，但会引发其他问题，例如如 何形成从介电层到硅的开口以及如何优化各个窗口的尺寸和间距。而且， 介电层无法在接触形成期间保护硅晶片免受可使硅晶片变形的铝-硅合金 化。薄膜硅晶片特别容易变形。现有技术中用于减少背表面处的复合的方 案未充分解决其他问题，例如防止薄膜硅的变形、确定介电开口的尺寸和 间距、清洁介电开口以及在介电开口处形成高质量的背面场。

本文提出的方案包括一种太阳能电池结构，其具有介电钝化层以及具 有局部铝背面场的后接触。提供一种形成后接触的方法。在一个实施方案 中，介电层在具有n区域和p区域的薄的结晶晶片的后面上形成。通过丝 网印刷蚀刻浆料在介电层中形成开口，接着进行第一热处理。氢氟酸溶液 可用于移除由蚀刻浆料留下的任何残留物。通过在整个背表面上丝网印刷 接触浆料接着进行第二热处理形成后接触。接触浆料由铝和1～12原子％ 的硅构成。接触浆料中硅的存在使得第二热处理期间铝对硅的需要得到满 足，并在局部开口处提供高质量的背面场接触。在铝中使用少量或不使用 玻璃粉有助于避免使装置性能降低的明显的铝穿透介电层。

以上内容为发明概要，因此根据需要包含简述、概括和细节的省略； 因此，本领域技术人员应理解上述发明内容仅仅是说明性的，且不旨在以 任何方式对本发明进行限制。仅仅由权利要求限定的本发明的其他方面、 创造性特征和优点将通过下文的非限制性的详述变得显而易见。

附图说明

图1是现有技术的太阳能电池的截面图。

图2是形成具有局部背面场的背接触的工艺的一个实施方案的流程 图。

图3A是线状背接触的DESSIS模拟区域。