[发明专利]双面光伏电池及其制造方法

说明书

本文公开了一种生产双面光伏电池的方法，该方法包括：在半导体基板的第二表面上形成含硼层；在含硼层上方形成盖层；同时实现：i)在第一表面上沉积，以及ii)使用POCl₃气相工艺将磷扩散到其中，以及iii)将硼扩散到基板的第二表面中，从而用n型掺杂剂掺杂第一表面并且用硼掺杂第二表面。

技术领域

在本发明的一些实施例中，本发明涉及双面电池制造，并且更具体地但非排他地涉及一种在硅基板上形成具有精细可控的硼掺杂和抑制的边缘分流的电池结构的方法。

背景技术

非常有希望的是，通过光伏(PV)电池将阳光转化为电能将在将来提供重要的可再生能源，从而能够减少对不可再生能源(诸如化石燃料)的使用。然而，为了满足世界范围内对环境友好的可再生能源的需求，应当改善PV能量发电的经济性。每单位太阳能电池面积的有限的发电能力减慢了光伏电池用作商业电力源的速度。用双面电池替代常规的单面电池可以使每单位面积的PV能量发电显著增加(增加15-40％)。

然而，存在进一步提高PV能量发电的密度的强烈需求。这可以通过提高阳光转化为电力的正面和背面双面电池的效率来实现。实际上，光伏电池在生产中应该是廉价的。

光伏电池通常包括p型或n型硅基板，在其一面上掺杂有n型掺杂剂(例如，磷)以形成n⁺层，并在其另一面上掺杂有p型掺杂剂(例如，铝或硼)以形成p⁺层，从而形成n⁺-p-p⁺结构(当使用p型基板时)或n⁺-n-p⁺结构(当使用n型基板时)。

然后将电触点施加到每一面。电触点必须仅覆盖表面积的一小部分，以便避免阻碍光的通过。通常以栅格图案施加电触点以便最小化表面积的覆盖。单面光伏电池通常仅在电池的一面上具有这种栅格图案，而双面光伏电池在两面上均具有这种图案，并因此可以从任何方向收集光。

已知不同的掺杂剂源施涂方法。通常使用气相工艺，该工艺使用POCl₃进行磷沉积，并使用BCl₃或BBr₃进行硼沉积。气体扩散可以容易地导致掺杂不合适的区域，诸如在单个区域中交叉掺杂两种掺杂剂类型。可以引入涉及保护层的沉积和/或蚀刻以从一些区域去除掺杂剂的附加步骤[Buck等人，“具有前硼发射体且效率超过17％的工业丝网印刷n型硅太阳能电池”，2006年《第21届欧洲光伏太阳能会议记录》，第1264-1267页]，这使电池制造变得复杂。

Geminus^TM双面电池系(施密德集团)已使用化学气相沉积(CVD)制备，CVD用于沉积含掺杂剂的薄膜。

迄今为止，使用旋涂技术沉积掺杂剂源已经实现了工业化生产p型硅基双面电池的最佳结果[美国专利号8,586,862和8,796,060]。

Kreinin等人[具有n⁺-p-p⁺结构的工业制造双面Si太阳能电池，2013年《第28届欧洲光伏太阳能会议记录》，第1835-1838页]提到为了获得高效率的双面太阳能电池，期望获得低效率的背表面复合(可通过背面p⁺层在n⁺-p-p⁺结构中促进)以及高的少数载流子的体内寿命，并描述了使用硼作为p型掺杂剂的p型硅基双面电池，它们的有效背表面复合为55-95厘米/秒，并且平均的背面对正面短路电流比为0.75。

硼为众所周知的p型掺杂剂，并且具有可充分溶于硅中的优点，因此允许较高的p⁺-p势垒(在n⁺-p-p⁺结构中)，这可有效减少背面复合[Kreinin等人，《2013年第28届欧洲光伏太阳能会议记录》，第1835-1838页]。然而，硼扩散与体内寿命的显著劣化相关联，这降低了光伏电池效率。尽管铝在减少背表面复合方面往往不如硼有效，但这一障碍鼓励了铝作为p型掺杂剂的广泛应用。