[发明专利]制造具有局部背表面场(LBSF)的太阳能电池的方法

说明书

本发明涉及使用可印刷的蚀刻膏制造具有局部背表面场的太阳能电池的方法。

现有技术

对于制造硅太阳能电池，已知将钝化抗反射层涂覆在前面上并且在整个背面上提供金属化(背表面场)。对于该金属化，通常使用基于铝的丝网印刷膏，其在>800℃的烧结温度下焙烧。在该烧结过程中形成的低熔点的Al/Si共晶体在硅表面形成合金并且具有p-掺杂行为。

此外，通常还使用银膏将接触点印制在背面上。这些对于将电池焊接到模块上是必需的。使用银膏印刷的背面汇流条可以条带形式应用(在前面汇流条之下)并且可以具有两倍前面汇流条的宽度。

标准太阳能电池的背面设计被用于产品的许多变体中。

在以下出版物中给出了这种技术的描述：

P.Choulat等；22^nd European Photovoltaic Solar Energy Conference(2007),米兰，意大利，和

G.Agostinelli等,20^th European Photovoltaic Conference(2005),巴塞罗那，西班牙

此外，文献指出通过使用氧化钝化层替代整面的铝层优化背表面场。此处，背面接触通过使用p-掺杂铝经由小点或线接触产生。这种特殊的背面接触结构被称为局部背表面场(LBSF)。

目前经常已经描述和使用的用于产生局部背表面场(LBSF)结构的方法通过激光进行。此处，薄铝层借助激光穿过氧化层(SiO₂或Al₂O₃)与硅熔融。然而，该方法的主要缺点是破坏硅表面，由此产生在表面处增加的电子重组率。

与局部背表面场(LBSF)相关的新电池概念被描述为具有超过20％效率的高效太阳能电池(M.A.Green,J.Zhao,A.Wang,S.R.Wenham,Solar Energy Materials&Solar Cells 65(2001)9-16,Progress and outlook for high efficiency crystalline solar cells)。

通过使用LBSF技术，太阳能电池的效率(更好的获知自PERC-钝化发射极背接触)能够获得超过0.5％(绝对值)的显著增加。根据已知的现有技术，将由氧化铝或SiO₂和氮化硅组成的双层施加到晶片的背面上(借助PECVD)用于背面钝化。

图1、2和3描述了迄今在制造具有局部背表面场(LBSF)的太阳能电池中必须进行的必要过程步骤的方法流程图。这些制造方法已经被引入到太阳能电池的工业制造中。

根据如在图1中描绘的方法变体A，具有LBSF的太阳能电池的制造包括以下步骤：

1.使用金字塔结构将表面纹理化

2.磷掺杂(65Ω/sq POCl₃的扩散)

3.使用HF/HNO₃在背面上边缘绝缘化并且PSG蚀刻

4.沉积钝化层(SiO₂或Al₂O₃)和SiN_x层(PECVD SiN_x)

5.丝网印刷用以金属化表面(银膏)和背面(铝膏)/烧结

6.背面铝与硅激光接触

根据如在图2中描绘的方法变体B，具有LBSF的太阳能电池的制造包括以下步骤：

1.使用金字塔结构将表面纹理化

2.背面抛光(使用HF/HNO₃蚀刻抛光)

3.磷掺杂(65Ω/sq POCl₃的扩散)

4.使用HF/HNO₃在背面上边缘绝缘化并且PSG蚀刻

5.沉积钝化层(SiO₂或Al₂O₃)和SiN_x层(PECVD SiN_x)

6.借助激光选择性刻开钝化层和SiN_x层

7.丝网印刷用以金属化前面(银膏)和背面(铝膏)/烧结

自从2011年，已知如图3中描绘的方法变体C(在PVSEC会议2011中提出)，由此可制造具有比变体B更高效率的具有LBSF的太阳能电池。

该方法变体C包括以下七步，其也在图3中描绘：