[發(fā)明專利]制造具有局部背表面場(LBSF)的太陽能電池的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380032451.7
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN104396027A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: W·斯托庫姆;O·多爾;I·科爾勒;C·馬托斯徹克
• 申請（專利權(quán)）人: 默克專利股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 陳晰

本發(fā)明涉及使用可印刷的蝕刻膏制造具有局部背表面場的太陽能電池的方法。

現(xiàn)有技術(shù)

對于制造硅太陽能電池，已知將鈍化抗反射層涂覆在前面上并且在整個背面上提供金屬化(背表面場)。對于該金屬化，通常使用基于鋁的絲網(wǎng)印刷膏，其在>800℃的燒結(jié)溫度下焙燒。在該燒結(jié)過程中形成的低熔點的Al/Si共晶體在硅表面形成合金并且具有p-摻雜行為。

此外，通常還使用銀膏將接觸點印制在背面上。這些對于將電池焊接到模塊上是必需的。使用銀膏印刷的背面匯流條可以條帶形式應(yīng)用(在前面匯流條之下)并且可以具有兩倍前面匯流條的寬度。

標準太陽能電池的背面設(shè)計被用于產(chǎn)品的許多變體中。

在以下出版物中給出了這種技術(shù)的描述：

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

G.Agostinelli等,20^th?European?Photovoltaic?Conference(2005),巴塞羅那，西班牙

此外，文獻指出通過使用氧化鈍化層替代整面的鋁層優(yōu)化背表面場。此處，背面接觸通過使用p-摻雜鋁經(jīng)由小點或線接觸產(chǎn)生。這種特殊的背面接觸結(jié)構(gòu)被稱為局部背表面場(LBSF)。

目前經(jīng)常已經(jīng)描述和使用的用于產(chǎn)生局部背表面場(LBSF)結(jié)構(gòu)的方法通過激光進行。此處，薄鋁層借助激光穿過氧化層(SiO₂或Al₂O₃)與硅熔融。然而，該方法的主要缺點是破壞硅表面，由此產(chǎn)生在表面處增加的電子重組率。

與局部背表面場(LBSF)相關(guān)的新電池概念被描述為具有超過20％效率的高效太陽能電池(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)。

通過使用LBSF技術(shù)，太陽能電池的效率(更好的獲知自PERC-鈍化發(fā)射極背接觸)能夠獲得超過0.5％(絕對值)的顯著增加。根據(jù)已知的現(xiàn)有技術(shù)，將由氧化鋁或SiO₂和氮化硅組成的雙層施加到晶片的背面上(借助PECVD)用于背面鈍化。

圖1、2和3描述了迄今在制造具有局部背表面場(LBSF)的太陽能電池中必須進行的必要過程步驟的方法流程圖。這些制造方法已經(jīng)被引入到太陽能電池的工業(yè)制造中。

根據(jù)如在圖1中描繪的方法變體A，具有LBSF的太陽能電池的制造包括以下步驟：

1.使用金字塔結(jié)構(gòu)將表面紋理化

2.磷摻雜(65Ω/sq?POCl₃的擴散)

3.使用HF/HNO₃在背面上邊緣絕緣化并且PSG蝕刻

4.沉積鈍化層(SiO₂或Al₂O₃)和SiN_x層(PECVD?SiN_x)

5.絲網(wǎng)印刷用以金屬化表面(銀膏)和背面(鋁膏)/燒結(jié)

6.背面鋁與硅激光接觸

根據(jù)如在圖2中描繪的方法變體B，具有LBSF的太陽能電池的制造包括以下步驟：

1.使用金字塔結(jié)構(gòu)將表面紋理化

2.背面拋光(使用HF/HNO₃蝕刻拋光)

3.磷摻雜(65Ω/sq?POCl₃的擴散)

4.使用HF/HNO₃在背面上邊緣絕緣化并且PSG蝕刻

5.沉積鈍化層(SiO₂或Al₂O₃)和SiN_x層(PECVD?SiN_x)

6.借助激光選擇性刻開鈍化層和SiN_x層

7.絲網(wǎng)印刷用以金屬化前面(銀膏)和背面(鋁膏)/燒結(jié)

自從2011年，已知如圖3中描繪的方法變體C(在PVSEC會議2011中提出)，由此可制造具有比變體B更高效率的具有LBSF的太陽能電池。

該方法變體C包括以下七步，其也在圖3中描繪：