[发明专利]太阳能电池和太阳能电池制造方法

说明书

本发明涉及一种太阳能电池，其包括：半导体衬底(1)；在所述半导体衬底(1)的表面(10)上的金属化浆料(3)；以及在衬底表面(10)和金属化浆料(3)之间的隧道层(2)。本发明还涉及相应的太阳能电池制造方法。

技术领域

本发明涉及太阳能电池及太阳能电池制造方法。特别是，本发明涉及具有隧道层的太阳能电池和相应的太阳能电池制造方法。

背景技术

在太阳能电池中，隧道层用于形成有效的接触，称为隧道接触。隧道层由非常薄的介电层形成。由于这个原因，它们对某些工艺步骤非常敏感。

举例来说，DE 10 2008 055 028A1描述了一种太阳能电池，该太阳能电池具有半导体层(该半导体层具有第一掺杂)，设置在半导体层上的诱导层，以及由于诱导层而被诱导的反转层(inversion layer)或累积层，该反转层或累积层在半导体层中的诱导层的下方。诱导层部分地，即在某些区域局部地或完全地作为隧道层。此外还需要提高太阳能电池的效率并使太阳能电池制造方法更具成本效益。

发明内容

本发明的目的是提供高效太阳能电池和具有成本效益的太阳能电池制造方法。

根据本发明，所述目的通过具有专利权利要求1的特征的太阳能电池和具有专利权利要求8的特征的太阳能电池制造方法来实现。可以从后面的从属权利要求中明显地看出本发明的有利构造和发展。

为了不损坏甚至破坏隧道层，通常通过气相沉积法在隧道层上沉积金属层，该金属层在隧道层上形成，用于从太阳能电池中提取太阳能电力。迄今为止，专家认为金属化浆料(metallization paste)结合后续的烧结步骤对于隧道层来说过于侵蚀(aggressive)，因此尚未考虑通过浆料金属化物(paste metallization)在隧道层上接触太阳能电池。但是，本发明基于以下知识：在给定适当的材料选择和工艺控制的情况下，在设置有金属化浆料的半导体衬底的退火期间产生浆料金属化物，所使用的浆料金属化物或金属化浆料不会攻击半导体衬底上期望的隧道层，例如不会因其成分而分解或破坏它。该知识是新的，因为对于PERC电池的背面钝化，通常使用例如由SiN_x(氮化硅)形成的称为“浆料腐蚀保护”。

工艺控制避免了在太阳能电池制造期间通常的金属化浆料的侵蚀，并因此避免了在半导体衬底上的隧道层的分解或破坏。根据本发明，可以在半导体衬底和浆料金属化物之间形成隧道层，因为在退火过程中施用到半导体衬底并产生浆料金属化物的金属化浆料包含组分，比如，例如玻璃粉(glass frit)，其在设置有金属化层的半导体衬底的退火期间在半导体衬底和浆料金属化物之间产生隧道层。因此，本发明提供了具有成本效益的金属化方法的高效隧道接触。

本发明涉及太阳能电池，该太阳能电池包括半导体衬底，布置在半导体衬底的衬底表面上的浆料金属化物，以及布置在衬底表面和浆料金属化物之间的隧道层。所述太阳能电池的效率很高。它将隧道接触与浆料金属化物形式的接触金属化物结合起来。隧道层还可以在半导体表面上施加钝化作用，即可以形成为钝化层。

浆料金属化物与金属薄膜形式的金属化物不同，金属薄膜形式的金属化物通常借助于物理或化学沉积方法来产生，例如通过等离子体增强：浆料金属化物通过施加金属化浆料而产生，例如通过丝网印刷将铝浆料施加到半导体衬底，然后将半导体衬底与所施加的金属化浆料一起经历退火工艺，例如烧结工艺，在退火工艺中将其暴露于几百摄氏度的温度下，使得由金属化浆料形成为浆料金属化物。

与金属薄膜相比，即使使用相同的金属，例如铝，金属化物的不同制造方法增加了浆料金属化物的孔隙率。因此，浆料金属化物的孔隙率与借助薄膜技术比如物理气相沉积(PVD，例如溅射、气相沉积)沉积的金属薄膜的孔隙率不同。浆料金属化物通常具有大于30％，或40％，或50％，或60％，或70％的孔隙率，而借助薄膜技术沉积的金属薄膜具有接近0％的孔隙率。孔隙率表示浆料金属化物或金属薄膜的空腔体积与总体积的比率。