[發明專利]一種單晶太陽能電池的制造方法

有效

• 申請號: 200980116340.8
• 申請日: 2009-05-05
• 公開（公告）號: CN102067322A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: H-J·克羅科辛斯基;K·邁爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特.博世有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李少丹;李家麟

本發明涉及一種具有鈍化背面和背面接觸結構的單晶太陽能電池的制造方法以及一種按照該方法制造的電池。

眾所周知，可以給在正面的n-型發射極層背面具有鈍化增透層的硅太陽能電池，在背面設置用于反射和能帶彎曲(背面場Back?Surface?Field-BSF)的基極區的整面金屬化結構。

這種背面金屬化結構通常由大面積印刷的鋁基的厚層漿料構成，厚層漿料在高于800°的燒結時通過形成低熔點AlSi-共晶體和再結晶而結合到半導體表面上，并且在此由于之前進行的用于p⁺-摻雜的磷擴散而過度補償現有的n-摻雜。

由于為了電池的模塊整合在背面也需要可焊接的接觸部，因此需要事先印刷銀基漿料，其中所述印刷通常在背面復制正面現有匯流條(Busbar)的數量和位置。附圖1所示為現有技術的這種電池的原理圖。在最終印刷鋁漿料在側面填滿匯流條余下的面之前，將背面匯流條印刷在正面匯流條下方的條狀區域之中，其中鋁和銀沿著每一根銀條的邊緣略微搭接。

此外還建議了用一種介質鈍化層(多數是氧化鈍化層)替代厚層金屬化結構，通過小的、通常按照矩陣位置規則排列的點接觸部將大面積背面金屬化結構電連接到半導體表面(局部背面場Local?Back?Surface?Field-Local?BSF)。

這里所形成的背面接觸結構有多種多樣的應用。關于上述現有技術，可參閱以下文獻：

A.W.Blakers等人，Appl.Phys.Lett.，55(1989)，第1363～1365頁；

G.Agostinelli等人，2005年在西班牙巴塞羅那第20屆歐洲光伏太陽能研討會上發表的文章，第647頁；以及

P.Choulat等人2007年在意大利米蘭第22屆歐洲光伏太陽能研討會上發表的文章。

應用最廣泛的局部BSF接觸部是所謂的“激光燒結接觸部(Laser?Fired?Contacts)”(LFC接觸部)，在其中通過激光照射使得之前施加的金屬層(通常是鋁薄膜)穿透氧化層與半導體表面熔融在一起。

激光驅動的接觸方法的一個主要缺點在于，必須按照順序并且從而以每秒盡可能多的數量和盡可能高的光強度制造許多必需的局部接觸部。在這里產生鋁被高能點狀地熔融穿透氧化層的情況下，經常會發生局部接觸部下方的硅表面的損壞，這尤其表現為表面復合速度增大，從而降低了鈍化作用。

鑒于以上所述的缺點，因此本發明的任務在于說明一種用于制造具有鈍化的背面以及背面接觸結構的單晶太陽能電池的改進方法，它說明了一種用于制造具有太陽能電池背面的局部接觸部的不同功能的層復合體的節約且省時的方法。

通過按照權利要求1所述的方法序列的教導可解決本發明的這一任務。

因此本發明所述的方法涉及將金屬層的局部接觸部穿透電池背面的整面的鈍化層制造到半導體表面上的工藝步驟序列，其中按照本發明所述的方式，將薄層生成與通過絲網印刷或模版印刷的厚層生成相結合。通過本發明所述的方法序列，在此形成所謂的PERC結構(鈍化發射極與背面電池(Passivated?Emitter?and?Rear?Cell))，與現有技術相比優點非常明顯。

這些優點表現為：可以用一種相應地最適合的材料并且以相應地最適當的工藝技術制成鈍化層，其中該鈍化層同時也是電絕緣體。同樣也可以用一種與其它組件相互作用極小的工藝技術將該鈍化層局部地打開。還可以利用一種節約的工藝技術尤其是薄層工藝技術，又給鈍化層覆蓋一層最適合的金屬化結構尤其是鋁，同時也可以用大的絕緣面覆蓋半導體表面上的局部接觸面。

將在局部接觸面中用再結晶AlSi制成局部BSF接觸面、與燒結厚層漿料尤其是事先通過印刷施加到局部接觸部和外接觸面上的銀漿料相結合。在此，采用熔化AlSi共晶體的方式，以便通過其與導電漿料尤其是銀漿料進行反應(該反應導致形成Ag-Al體系的金屬間相)，來保證在鈍化層上的薄層金屬化結構與半導體中的局部受限的BSF層之間形成持久的低歐姆連接。

最為重要的方法步驟可總結如下。

至少在電池背面上將鈍化介質層整面地施加到通常經過預先處理的電池材料上。接著在背面局部去除匯流條和穿通接觸部(Durchkontakierungsstellen)區域的鈍化層。

然后均勻涂覆電池背面，并且用于形成一層薄的非結構化金屬層，該金屬層在去除了鈍化層的區域中接觸襯底材料的表面也就是半導體表面。

接著由一種導電漿料在匯流條和穿通接觸部區域生成一層厚層。