[发明专利]太阳能电池及其制造方法

说明书

本发明的技术与背景

本发明在其一些实施例中涉及光伏太阳能电池以及制造这种电池的方法。更具体地但非唯一地，本发明涉及制造太阳能电池的前表面和后表面处的金属触部的方法。

光伏电池是(例如从太阳光)吸收光子并将光子转化成电力的电池。这种电池通常包括硅基底，并且所吸收的光子被转换成电子空穴对。所述基底通常包括用于收集电子的到n型硅的触部和用于收集所述空穴的到p型硅的触部。硅基底通常可以是p或n型。为了说明本发明的目的，将参考具有用以形成p-n结n型层的p型硅基底进行说明。然而，应当注意，同样的论述在进行必要变化的情况下通常也适用于具有p型层的n型基底。

在本领域中，存在多种光伏电池的布局。一种对p型基底广泛使用的布局在基底的前表面处具有p-n结。其在基底的前表面处具有到p-n结的n层的触部并且在基底的后表面处具有到p型基底的体(bulk)的触部。

n型掺杂层被首先产生在p型基底的前表面上。基底的前侧通常覆盖有钝化层。为了在前侧提供到n型层的触部，在该钝化层中形成有开口，金属沉积在该开口中(例如，通过丝网印刷)，使得金属接触n型层。到n型层的触部形成基底前表面上的网格或指栅(finger)。可替代地，将金属或玻璃粉的糊剂涂覆在该钝化层上。当基底被加热时，金属渗透穿过该钝化层并接触n层。

基底的后表面通常包括到基底的体的触部并且还被用于将光子传播到后表面期间未被转化成电子空穴对的光子反射回。此外，向后表面添加钝化层增加了电池的效能。

在现有技术中，到位于基底后表面的p型硅的触部被形成为网格或形成为涂覆整个后表面的金属层。与全金属涂覆相反，在后表面上形成网格可减小背反射(back reflection)。

在整个后侧上形成全金属涂覆的现有技术的方法一般不在后侧上形成钝化层。不设置钝化层的原因之一是全铝涂覆提供了适度的钝化而添加钝化层具有制造局限的事实的结合。

现有技术描述了一些在包括钝化层的后表面上产生触部的方法。GLUNZ，S.W.等人的“Laser-Fired Contact Silicon Solar Cells on p-and n-Substrates(p和n基底上的激光烧结触部硅太阳能电池)”(法国，2004年6月，第19届欧洲光伏太阳能会议)描述了在钝化层顶部形成全铝涂覆然后穿过钝化层在全铝涂覆的特定点处对全铝涂覆进行激光烧结。烧结使得被烧结的点与钝化层形成合金，并且接触基底的体。该方法中的反射性通过在后表面的全金属涂覆实现。

本领域已知的另一种方法是在钝化层中形成开口，并且将金属沉积在这些开口中，通常是利用丝网印刷来沉积。一些现有技术设计在开口中产生p+型层，触部将连接于该p+型层。通常，p+层通过硼扩散来实现，硼扩散在开口的整个表面处形成p+型层。这种电池的一种已知设计称作PERF电池，如在GREEN，M.“Crystalline silicon solar cells(晶体硅太阳能电池)”，2001年第4章“Clean Electricity From Photovoltaics(来自光生伏打的清洁电力)”所描述的那样。PERF电池通过光刻法产生，该光刻法需要钝化层和掺杂层中的开口与沉积在其中的金属精确地对准。PERF电池在后侧上提供n+层，这改进了其钝化特性。

后侧钝化通常在形成金属网格之前产生。现有技术使用该顺序的动作是因为金属网格的产生导致连接区域处的基底上的残留物，这些残留物必须在产生钝化层之前被清理。由于已知这是一个复杂的过程，所以通常在触部之前产生钝化层。

本领域中使用的一些钝化层在应用于p型基底时没形成良好钝化，并且因此现有技术使用昂贵的钝化材料，这些钝化材料被以普遍复杂的过程产生。一些现有技术的方法在基底的体和钝化层之间的后表面处添加通常浮动的n型掺杂层。其他的方法使用在后表面处形成感应发射极的钝化层。然而，在后表面处具有掺杂层或感应发射极可导致触部与掺杂层或感应发射极之间的分流。因此，到基底的体的触部应当优选不接触后侧的掺杂层。在避免该问题时，这些设计被认为对生产而言更复杂并因此也更昂贵。

光伏基底的另一种布局提供到产生在基底的后表面处的n型和p型硅区域两者的触部。在该布局中，在后表面处形成p-n结，并且没有连接且通常也没有p-n结被形成在前表面上。