[發明專利]用于硅太陽能電池的銅膠金屬化

有效

• 申請號: 201180053663.4
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN103229314A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: J·M·吉
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0216;H01L31/042;H01B1/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

技術領域

本發明的實施例關于一種太陽能電池元件的觸點結構。特定而言，本發明的實施例關于銅觸點結構，所述銅觸點結構使用銅金屬化膠及墨形成。

先前技術描述

常規的硅太陽能電池（諸如，晶態硅太陽能電池）主要使用銀基金屬化，以用于前表面集電柵格及后表面接觸區域。藉由絲網印刷以膠的形式來涂敷銀。常規的銀膠可由銀粒子及玻璃料粒子混合有機樹脂組成。需要有機樹脂作為印刷工藝的載體。可添加其他有機化學品以調節膠的粘度，并幫助保持無機粒子處于懸浮狀態。玻璃料粒子在加熱期間軟化，諸如在「燃燒」步驟（較短時間的高溫退火）期間軟化，以使銀粒子基質固持在一起且固持至硅基板，并促進低接觸電阻金屬觸點形成于硅太陽能電池的表面上。有機樹脂通常在燃燒步驟期間燒掉。所得金屬化為銀、玻璃及空隙的非均相混合物。

用于硅太陽能電池的可印刷的銀基金屬化具有以下優點：低成本制造的直接圖案化技術；在低成本的氧化環境中燃燒的能力及允許有機載體氧化的能力；以及優良的導電性。此外，銀在硅中是相當良性的金屬雜質。然而，銀基金屬化的顯著的缺點為銀的成本。極為有利的是用亦具導電性的較為低廉的金屬來替代銀。此外，非貴金屬膠的退火氣氛可能需要使用昂貴的惰性及非反應性的化合物，且燒結工藝可能需要較長時間及高溫，這些要求亦增加制造費用，且可能降低太陽能電池的效率。

雖然已建議用銅來替代銀，但是使用電化學工藝的當前銅沉積工藝很難整合至當前的太陽能電池制造程序中，且可能產生其他問題。舉例而言，電化學工藝需要侵蝕性較強的化學品、昂貴的廢料處理及圖案化的額外步驟。因為基板相當脆弱，所以在電化學沉積工藝期間與通常十分薄的太陽能電池基板進行電接觸是有問題的。此外，由于金屬傾向沉積于各處而非沉積于期望的基板表面位置，薄膜沉積技術的良率較低。這些銅沉積技術常常比絲網印刷及使沉積銅圖案化所需要的額外步驟更昂貴。因為這些工藝亦完全不同于當前生產實踐，所以這些工藝不易整合至當前生產線中。

因此，需要改良的銅觸點結構、銅金屬化材料及形成用于太陽能電池元件的銅觸點結構的方法。

發明內容

在本發明的一個實施例中，銅金屬化膠包括有機基質、有機基質內的玻璃料及有機基質內的金屬粉末，所述金屬粉末包含封膠含銅粒子，其中所述封膠含銅粒子各自進一步包括含銅粒子及至少一個涂層，所述至少一個涂層圍繞所述含銅粒子。

在另一實施例中，銅金屬化墨包括溶劑、添加劑及金屬粉末，所述金屬粉末包含封膠含銅粒子，其中所述封膠含銅粒子各自進一步包括含銅粒子及至少一個涂層，所述至少一個涂層圍繞所述含銅粒子。

在另一實施例中，太陽能電池包括基板及基板的前表面的一部分上的前觸點結構，所述基板包含摻雜半導體材料，其中所述前觸點結構包括銅層，所述銅層包含燒結的封膠含銅粒子，其中所述封膠含銅粒子中的至少一些進一步包括含銅粒子及至少一個涂層，所述至少一個涂層圍繞所述含銅粒子。

在另一實施例中，一種用于在太陽能電池上形成觸點結構的方法包括以下步驟：將銅金屬化膠沉積于基板上，所述基板包含摻雜半導體材料；以及對所述銅金屬化膠加熱以形成銅層。所述銅金屬化膠包括有機基質、有機基質內的玻璃料及有機基質內的金屬粉末，所述金屬粉末包含封膠含銅粒子，其中所述封膠含銅粒子中的至少一些進一步包括含銅粒子及至少一個涂層，所述至少一個涂層圍繞所述含銅粒子。

在另一實施例中，一種用于在太陽能電池上形成觸點結構的方法包含以下步驟：將接觸層沉積于基板的表面上，所述基板包含摻雜半導體材料；將金屬化阻障層沉積于所述接觸層上；將銅層沉積于所述金屬化阻障層上，所述銅層包含封膠含銅粒子；將氧化阻障層沉積于所述銅層上；以及對所述接觸層、金屬化阻障層、銅層及氧化阻障層加熱，以燒結所述層且與基板形成歐姆接觸，其中使用噴墨沉積工藝來執行所述沉積工藝。