用于制造太阳能电池的选择性发射极结构的方法和设备、太阳能电池技术

本发明专利技术涉及一种用于在太阳能电池(1)的使用侧(3)上构成选择性发射极结构(8)的方法，其中，所述发射极结构(8)具有掺杂的发射极层(4)和多个设置在所述发射极层(4)上的接触元件(5)，特别是接触指，并且其中，所述发射极层(4)在所述接触元件(5)下方的区域中具有比在所述接触元件(5)之间的区域中更高的掺杂。该方法包括以下步骤：a)提供具有被整体掺杂的发射极层(4)的太阳能电池(1)，b)在所述发射极层(4)上构成接触元件(5)，和c)通过对所述太阳能电池(1)的整个使用侧(3)的刻蚀加工，降低所述发射极层(4)在所述接触元件(5)之间的区域中的掺杂。本发明专利技术还涉及一种设备以及一种太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在太阳能电池使用侧上构成选择性发射极结构的方法，在此，发射极结构具有掺杂的发射极层和设置在发射极层上的多个接触元件，特别是接触指(Kontaktfinger)，并且发射极层在位于接触下方的区域中具有比位于接触之间的区域中更高的掺杂。此外，本专利技术还涉及一种用于实施这种方法的设备以及一种相应的太阳能电池。
技术介绍
上述类型的方法和装置在现有技术中是公知的。为了利用太阳能电池所收集的能量，公知的是在太阳能电池的使用侧上设置选择性发射极结构。该选择性发射极结构通常表现为例如掺杂有磷的发射极层，在此，这种掺杂的水平或者说程度是不同的。发射极层在设置于使用侧的、特别是含银的接触元件(例如所谓的接触指)的区域中具有比位于接触指之间的区域中更高的掺杂，从而能够通过接触有效地获取太阳辐射效应所产生的能量。这种类型的结构的组成原则上是公知的。—般地，为了制造这种类型的发射极结构，公知的还有多种方法:在所谓的施密德工艺(Schmid-Prozess)中，利用刻蚀掩膜在施加接触之前对发射极层进行局部刻蚀，从而能够在施加接触之前有针对性地降低掺杂。公知的还有:将刻蚀膏涂在以后的接触之间的区域中，或在以后接触的区域中通过例如激光射线在发射极层中设置较高的掺杂。但是，这些已知技术的共同之处在于它们都需要一个校准步骤，在该校准步骤中必须关于构成接触对掺杂过程进行校准，以便在以后设置接触元件时能够使接触元件位于所期望的、具有较高掺杂的发射极层的区域上。这种校准也会导致发生错误校准或使太阳能电池片或晶片意外转动90°的风险。在这两种情况下均会导致太阳能电池的效率损失，而这是应当避免的。为了保持容错率，往往将高掺杂的区域构造为明显地宽于实际的接触元件，以避免缺陷，在此，这种过大尺寸浪费了太阳能电池的效率潜能。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提出一种方法、一种设备以及一种太阳能电池，其能够简单、廉价地提高选择性发射极结构的效率，并使具有高掺杂的区域相对于接触元件获得更好的校准。本专利技术的目的通过具有如权利要求1所述特征的方法来实现。根据本专利技术的方法的优点在于:不是相对于具有高掺杂的区域对接触元件进行校准，而是使选择性发射极结构进行自我校准。由此，一方面省略了校准步骤，另一方面能够确保具有高掺杂的区域相比于接触元件不具有过大的尺寸，从而尽可能地充分利用太阳能电池的效率。为此，根据本专利技术，首先在第一步骤a)中提供特别是由晶体硅制成的太阳能电池或构成随后的太阳能电池的晶片，其具有整体上特别是均匀的且优选高掺杂的发射极层。即，发射极层整体上或在其整个向外的延伸段上被高度掺杂，从而使发射极层到处具有均匀的(高)掺杂。优选发射极层沿整个晶片延伸。在随后的步骤b)中，在发射极层上设置接触元件。为此，例如有针对性地在太阳能电池的使用侧上或者说在发射极层上以所要求的接触元件的形式涂覆银膏。优选将接触元件构造为接触指，其彼此平行地在太阳能电池上延伸。随后在步骤C)中，通过对太阳能电池的整个使用侧的刻蚀加工来降低位于接触元件之间区域中的发射极层的掺杂。也就是说在步骤C)中，太阳能电池的整个使用侧包括已经位于使用侧上的接触元件均受到刻蚀加工。在此，接触元件自身也暴露于刻蚀进程中。但是由于接触元件被放置在发射极层上，因此刻蚀加工仅作用于接触元件上以及位于接触元件之间的发射极层上。由此降低了接触元件之间的区域中的掺杂，而位于接触元件下方的掺杂则保持不变。因此，接触元件自身构成了用于发射极层的刻蚀掩膜。优选刻蚀以湿化学的方式进行。替代地，优选通过等离子体作用或刻蚀气体实现刻蚀。这样的刻蚀工艺通常是已知的，因此不需要进行详细讨论。根据本专利技术，重要的是在将接触元件设置在发射极层上之后才执行的刻蚀过程。在本专利技术的一种优选的扩展方案中，根据所期望的对发射极层中的掺杂的降低来选择特别是接触元件的高度。由此可以确保:即使对于刻蚀过程而言，仍然能有足够的接触元件的材料，以便最优化地获取所产生的能量。根据本专利技术的一种优选的扩展方案，在步骤c)之后的步骤d)中，至少为太阳能电池的使用侧配设氮化层。该氮化层用作抗反射层，用于将尽可能高比例的太阳能引入太阳能电池或晶片和发射极层中。优选在步骤d)中通过氮化物沉积来产生氮化层。特别是将氮化层沉积为大约70至lOOnm。该氮化层也覆盖接触元件。根据本专利技术的一种优选的扩展方案，在步骤d)之后的步骤e)中设置至少一个汇流排，为了使接触元件中的至少几个接触元件彼此电连接，汇流排被放置在这几个接触元件上。由各个接触元件吸收的能量通过汇流排(也被称为母线)被收集并输送至用于提供能量的接口。如果是在步骤c)之后直接进行至少一个汇流排的设置，可以确保在汇流排和接触元件之间实现可靠的电接触。但是，如果汇流排的设置是在步骤d)之后进行，则这种电接触会受到之前所涂覆或沉积的氮化层的影响。因此优选为了汇流排与所述几个接触元件的电连接，将具有发射极结构的整个太阳能电池加热、特别是烧结至所谓的烧透。由此产生的高温将确保汇流排燃烧穿过氮化层并到达接触元件，从而保证可靠的电连接。根据本专利技术的一种优选的扩展方案，在步骤b)中接触元件的构成是通过丝网印刷法来实现的。特别将丝网印刷法设计为，在该工艺中施涂如前所述的银膏。优选在印刷(Drucken)接触元件或接触指之后对所述银膏实施干燥并在需要时进行烧灼。随后、即仍然在步骤c)之前，优选执行接触元件的烧结步骤以强化其结构。但是烧结步骤也可以在以后进行。在这种情况下，优选在前述的烧透过程中执行烧结步骤。优选接触元件或接触指的高度大约为10 μ m，而优选将发射极刻蚀深度设计为50至lOOnm。特别优选在步骤a)中向太阳能电池或晶片的发射极层掺杂入磷或硼。当然也可以考虑为发射极层配设其他的掺杂，或者将发射极层构造为适用于太阳能电池。在此，本领域技术人员可以针对所期望的应用领域选择合适的掺杂。本专利技术的目的还通过一种具有如权利要求10所述特征的设备来实现。该设备能够获得以上所述的优点。在此，该设备具有用于在太阳能电池的发射极层上构成接触元件的印刷装置(Druckvorrichtung)以及用于降低发射极层中的掺杂的刻蚀装置。根据本专利技术，印刷装置被串接在刻蚀装置之前，从而通过对位于接触元件之间的区域中的太阳能电池的整个使用侧的刻蚀加工，使配置有接触元件的太阳能电池遭受发射极层中的掺杂的降低。由此获得前述的优点。本专利技术的目的又通过一种具有如权利要求11所述特征的太阳能电池来实现。该太阳能电池的特征在于:为了降低位于接触元件之间的区域中的掺杂，至少对整个使用侧包括位于其上的接触元件进行刻蚀。基于在接触元件的外侧上的刻蚀效应，接触元件在此后也被看作是用于产生选择性发射极结构的刻蚀掩膜。由此可以获得前述的关于高掺杂区域相对于接触元件进行自动校准的优点。特别优选为具有接触元件的太阳能电池的使用侧配置氮化层。优选将该氮化层构造为氮化硅层并用作抗反射层，其使得之后入射到太阳能电池上的阳关光线具有较高的能量输出。由于氮化层只有在设置接触元件之后才被施加，因此在接触元件上也存在氮化层，使得接触元件在最初难以被电接触。因此，优选在至少几个接触元件上设置所谓的汇流排，用于使这几个接触元件彼此电连接。为了构成针对汇流排本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在太阳能电池(1)的使用侧(3)上构成选择性发射极结构(8)的方法，其中，所述发射极结构(8)具有掺杂的发射极层(4)和多个设置在所述发射极层(4)上的接触元件(5)，特别是接触指，并且其中，所述发射极层(4)在所述接触元件(5)下方的区域中具有比在所述接触元件(5)之间的区域中更高的掺杂，其特征在于以下步骤：a)提供具有被整体掺杂的发射极层(4)的太阳能电池(1)，b)在所述发射极层(4)上构成接触元件(5)，和c)通过对所述太阳能电池(1)的整个使用侧(3)的刻蚀加工，降低所述发射极层(4)在所述接触元件(5)之间的区域中的掺杂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·万卡，
申请(专利权)人：ASYS自动化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE