[发明专利]用于形成钝化发射极的银背面电极以及形成背面接触硅太阳能电池的方法

说明书

发明领域

本发明涉及分别用于形成PERC（钝化发射极和背面接触）硅太阳能电池的银背面电极的方法、以及用于生产包括所述银背面电极的PERC硅太阳能电池的方法。本发明也涉及相应的PERC硅太阳能电池。

发明背景

通常，硅太阳能电池具有正面和背面金属喷镀（正面电极和背面电极）。常规的具有p型基极的硅太阳能电池结构使用负极来接触电池的正面或光照面、以及背面上的正极。众所周知，在半导体的p-n结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生电子-空穴对的外部能源。存在于p-n结处的电势差会导致空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，从而产生能够向外部电路输送功率的电流。大部分太阳能电池呈金属化的硅片形式，即，设有导电的金属触点。

目前生产的大多数太阳能电池均基于结晶硅。一种流行的用于沉积电极的方法为金属浆料的丝网印刷。

PERC硅太阳能电池是技术人员所熟知的；参见例如P.Choulat等人的“Above 17% industrial type PERC Solar Cell on thin Multi-Crystalline Silicon Substrate”，22^nd European Photovoltaic Solar Energy Conference，2007年9月3-7日，Milan，Italy。PERC硅太阳能电池代表常规硅太阳能电池的一种特殊类型；它们以在它们的正面和它们的背面上具有介电钝化层为特征。正面上的钝化层作为ARC（减反射涂层）层，如硅太阳能电池的常规情况那样。背面上的介电钝化层为穿孔的；其用来延长电荷载流子的寿命并因此改善光的转换效率。期望尽可能地避免损害穿孔的介电背面钝化层。

类似于常规硅太阳能电池的生产，PERC硅太阳能电池的生产通常始于硅片形式的p型硅基板，在其上通过磷(P)等的热扩散来形成反向导电型的n型扩散层（n型发射极）。通常将三氯氧化磷(POCl₃)用作气态磷扩散源，其它液体源为磷酸等。在不作任何特定改性的情况下，在硅基板的整个表面上形成n型扩散层。p-n结在p型掺杂剂浓度等于n型掺杂剂浓度处形成。具有靠近光照面的p-n结的电池具有介于0.05μm和0.5μm之间的结深度。

在形成该扩散层之后，通过用酸例如氢氟酸进行蚀刻而将过量的表面玻璃从表面的其余部分除去。

接着，在正面n型扩散层上形成介电层，例如TiO_x、SiO_x、TiO_x/SiO_x、SiN_x介电层，或具体地讲SiN_x/SiO_x介电膜。作为PERC硅太阳能电池的特定部件，也将所述电介质沉积在硅片的背面上至例如介于0.05μm和0.1μm之间的厚度。电介质的沉积可在例如在氢或溅射的存在下使用诸如等离子CVD（化学气相沉积）的方法来进行。这种层用作PERC硅太阳能电池正面的ARC和钝化层以及用作其背面的介电钝化层。然后将PERC硅太阳能电池背面上的钝化层进行穿孔。穿孔通常通过酸蚀刻或激光钻孔来产生，并且如此产生的孔的直径为例如50-300μm。它们的深度对应于钝化层的厚度或甚至可略微超过它。穿孔的数目处于例如100-500/平方厘米的范围内。

正如具有p型基极和正面n型发射极的常规太阳能电池结构一样，PERC硅太阳能电池通常具有在它们的正面上的负极和在它们的背面上的正极。通常通过在电池正面上的ARC层上丝网印刷并干燥正面银浆（正面电极成形银浆）来施加作为栅极的负极。通常以所谓的H图案对正面栅电极进行丝网印刷，所述H图案包括细平行指状线（收集器线）和以直角与指状线相交的两条母线。此外，在p型硅基板背面上的穿孔的钝化层上还施加（通常丝网印刷）并依次干燥背面银或银/铝浆和铝浆。通常，首先将背面银或银/铝浆施加到背面穿孔的钝化层上以形成阳极背面触点，例如作为准备以用于焊接互连线（预焊接的铜带）的两条平行母线或矩形件或突出部。然后将背面铝浆施加在裸露区域中，其与背面银或银/铝略微重叠。在某些情况下，在施加了背面铝浆之后施加背面银或银/铝浆。然后通常在带式炉中焙烧1-5分钟，从而使晶片达到700-900℃范围内的峰值温度。正面电极和背面电极可依次焙烧或共同焙烧。