[发明专利]形成具有选择性发射极的太阳能电池的方法

说明书

相关申请

本申请要求2012年2月2日提交的英国专利申请1201881.8号和2012年2月2日提交的美国临时专利申请61/594155号的优先权，它们的内容通过引用包含在本文中。

技术领域

本发明涉及形成具有选择性发射极的太阳能电池的方法。

背景技术

太阳能电池用于利用光伏效应将太阳光转换为电力。一般的目的是实现由低生产成本的要求平衡的高转换效率和高可靠性。

增加太阳能电池的转换效率的一个方法是提供具有所谓的“选择性发射极(selective emitter)”的太阳能电池。

一般来说，在太阳能电池中，半导体衬底具有基本类型的掺杂，并且在这种半导体衬底的表面形成具有相反掺杂的发射极层。

在均匀掺杂的发射极中，必须权衡掺杂浓度，因为例如低掺杂浓度可提高太阳能电池的光谱响应，但是可导致发射极金属触点的接触电阻增加，而相反地，高掺杂浓度可降低接触电阻，但可使光谱响应恶化。

利用选择性发射极方法，只有与其中金属触点邻接半导体表面的接触区相对应的局部区被重掺杂，从而降低接触电阻，而中间区仅被轻掺杂，从而在这些区中保持高的光谱响应。

S.Wenham的US6429037B1公开了用于在太阳能电池中形成选择性发射极和金属化的自对准方法。

2009年9月21-25日在德国汉堡举行的第24届欧洲PV太阳能电池会议和展览中U.Jaeger等的“Selective emitter by laser doping from phosphor silicate glass”公开了一种替代方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产具有选择性发射极的太阳能电池的替代方法。特别地，能够经济地并且以产业规模实施该方法。所生产的太阳能电池具有高转换效率和高的长期可靠性。

独立权利要求的内容满足这些目的。从属权利要求中限定了优选实施方式。

根据本发明的一方面，提出一种生产太阳能电池的方法。该方法包括以下步骤，优选地按照所指示的顺序：(a)提供以基本掺杂剂类型掺杂的半导体衬底；(b)在所述半导体衬底的表面形成与所述基本掺杂剂类型相反的发射极掺杂剂类型的掺杂剂源材料层；(c)对所述掺杂剂源材料层加热，从而掺杂剂从所述掺杂剂源材料层扩散到所述半导体衬底的相邻表面区域中，以形成均匀轻掺杂发射极区；(d)在第一激光作用步骤中，对所述半导体衬底表面的接触表面区域局部施加激光，从而在所述半导体衬底的接触表面区域中附加产生电活性掺杂剂，以形成选择性重掺杂发射极区；(e)在第二激光作用步骤中，对所述半导体衬底表面的所述接触区域的至少一部分局部施加激光，从而局部去除所述掺杂剂源材料层和在所述半导体衬底的表面形成的电介质层中的至少之一，从而在所述接触表面区域中局部露出所述半导体衬底的表面，其中在所述第二激光作用步骤中，施加与所述第一激光作用步骤中特征不同的激光；以及(f)在所述局部露出的接触表面区域中形成电接触所述半导体衬底的表面的金属触点。

可以基于以下思想和认识来了解所提出的硅太阳能的要点。

尽管利用现有技术方法，对于具有选择性发射极的太阳能电池，特别是在实验室生产规模上，已经表现出高转换效率，但是已经观察到，在这种现有技术方法中，在太阳能电池生产期间，可能出现导致例如所生产的太阳能电池的长期可靠性降低或者产生成本增加的难题。

例如，在由Wenham提出的上述现有技术方法中，在生产太阳能电池的单侧结构期间只使用一个激光作用步骤。在这一个激光作用步骤中，在进行将电介质层开口以在该表面区域中露出半导体衬底的表面的步骤的同时，进行局部附加的掺杂剂的引入，以制备选择性发射极的重掺杂区域，从而能够随后在这些表面区域中将前侧金属化。然而，尽管这种单个激光作用步骤的使用能够使重掺杂区域与随后施加的金属触点自对准，但是目前已经观察到，在这种处理方法中，可能出现例如通过镀技术制备的金属触点的附着问题。

对于这种附着问题，目前相信，在此情况下，一个可能的解释是，由于只应用一个激光作用步骤，所以不能针对一方面选择性激光掺杂而另一方面局部去除电介质层这两个目的优化这种激光作用步骤。