太阳能电池制造技术

通过激光烧蚀形成太阳能电池(420)的接触孔，以适应多种太阳能电池设计。通过用具有大体均匀厚度的膜(424)替换形成于所述扩散区上的膜，从而有利于使用激光形成所述接触孔。接触孔可形成到深扩散区，以增大所述激光烧蚀方法裕度。可调整所述激光配置以形成穿过不同厚度的介质膜的接触孔。

Solar cell

The contact holes of solar cells (420) are formed by laser ablation to adapt to the design of various solar cells. The film formed on the diffusion region is replaced by a film (424) with a substantially uniform thickness, thereby facilitating the formation of the contact hole using a laser. The contact hole can be formed into the deep diffusion region to increase the margin of the laser ablation method. The laser configuration can be adjusted to form a contact hole across a dielectric film of different thicknesses.

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池本申请是基于申请日为2011年09月20日、申请号为201610220531.0、专利技术创造名称为“用于制造太阳能电池的方法和结构”的中国专利申请的分案申请。与联邦政府资助的研究或开发相关的声明本文描述的专利技术得到美国政府支持，在美国能源部授予的编号DE-FC36-07GO17043的合同下完成。美国政府可拥有本专利技术的某些权利。
本文所述主题的实施例整体涉及太阳能电池。更具体地讲，所述主题的实施例涉及太阳能电池制造方法和结构。
技术介绍
太阳能电池是熟知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。它们可以在半导体晶片上用半导体加工术制造而成。太阳能电池包括P型和N型扩散区。冲击在太阳能电池上的太阳辐射产生迁移至扩散区的电子和空穴，从而在扩散区之间形成电压差。在背接触背结(BCBJ)太阳能电池中，P型和N型扩散区以及连接到它们上的金属触点位于太阳能电池的背面。金属触点允许将外部电路连接到太阳能电池上并由太阳能电池提供电力。在高效太阳能电池中，电池参数例如分流电阻、串联电阻和本体寿命是最终制造器件上要维持的重要参数。太阳能电池加工步骤，具体地讲BCBJ太阳能电池上的激光烧蚀步骤，可影响这些参数的每一者。由于串联电阻或寿命而引起的后激光损耗可以步骤成本为代价进行弥补，例如通过增加热处理或蚀刻步骤。如文中所述，当电池构造具有处于另一种极性的扩散层上的一种极性的金属时，可能普遍的是增加了对高效BCBJ太阳能电池分流的复杂性。为了与市场上提供的其他能量源进行竞争，太阳能电池不仅须高效，而且须以相对较低成本和较高产量制造。本专利技术的实施例涉及降低太阳能电池制造成本并提高太阳能电池可靠性的新型太阳能电池制造方法和结构。
技术实现思路
在一个实施例中，通过激光烧蚀形成太阳能电池的接触孔，以适应多种太阳能电池设计。用具有大体均匀厚度的膜替换形成于扩散区上的膜有利于使用激光形成接触孔。可调整作为吸收层的膜厚度以匹配激光参数。可控制接触孔下的掺杂剂深度以增大激光烧蚀方法裕度。可调整激光配置以形成穿过不同厚度的介质膜的接触孔。本领域的普通技术人员在阅读包括附图和权利要求书的本公开全文之后，本专利技术的这些和其他特征对于他们而言将是显而易见的。附图说明当结合以下附图考虑时，通过参见具体实施方式和权利要求书可以更完全地理解本文所公开的主题，其中在所有附图中，类似的附图标记是指类似的元件。附图未按比例绘制。图1示意性地示出了示例性的BCBJ太阳能电池，其具有形成于相反极性扩散区上的金属触点。图2示出了图1的太阳能电池的俯视图。图3示出了在图2的截面A-A处截取的图1的太阳能电池的剖视图。图4-6示出了根据本专利技术实施例进行制造的太阳能电池的剖视图。图7示出了图1的太阳能电池的另一个俯视图。图8示出了在图7的截面B-B处截取的图1的太阳能电池的剖视图。图9示出了根据本专利技术实施例的具有深扩散区的太阳能电池的剖视图。图10-13示出了根据本专利技术另一个实施例进行制造的太阳能电池的剖视图。图14示出了根据本专利技术另一个实施例的具有激光形成的接触孔的太阳能电池的剖视图。图15示出了根据本专利技术一个实施例的具有额外介质层的图3的剖视图。具体实施方式在本专利技术中，提供了许多具体的细节，例如设备、方法和结构的例子，以提供对本专利技术实施例的全面理解。然而，本领域的普通技术人员将会认识到，本专利技术可以在没有所述具体细节中的一者或多者的情况下实施。在其他情况下，未示出或描述熟知的细节，以避免使本专利技术的方面模糊不清。在一些高效太阳能电池设计中，一种极性的扩散区的金属触点可在相反极性扩散区上延伸(如，N型扩散区的金属触点形成于P型扩散区上)。在该太阳能电池设计中，关键在于使金属触点与扩散区电绝缘的层间介质没有缺陷。否则，一种极性的金属触点可能通过层间介质中的缺陷与相反极性的扩散区构成电短路。图1示意性地示出了示例性背面接触背面结(BCBJ)太阳能电池300，其具有形成于相反极性扩散区上的金属触点。在图1的例子中，P型(标为352)和N型(标为351)扩散区形成于基板401(如，单晶或多晶硅)中。在其他实施例中，P型和N型扩散区形成于401基板背面表面上的另一层(如多晶硅)中。为了清晰说明，图1中未示出层间介质。太阳能电池300包括金属触点301和303。金属触点301为N极性金属触点，因为它们电连接到对应的N型扩散区。类似地，金属触点303(图1中仅示出一个)为电连接到对应P型扩散区的P极性金属触点。金属触点301和303可交错。一个金属触点301在图1中示出为透明线迹，以便更清楚地显示下面的N型扩散区。如图1所示，N极性金属触点301越过P型扩散区的各部分。这就有可能使得N极性金属触点301通过居间的层间介质(未在图1中示出；参见图3和8的305)与P型扩散区构成电短路。图2示出了太阳能电池300的一部分的俯视图。太阳能电池300包括穿过层间介质形成的接触孔302，所述层间介质将N极性金属触点301与下面的扩散区隔开。N极性金属触点301通过对应的接触孔302接触下面的N型扩散区。图3示出了在图2的截面A-A处截取的太阳能电池300的剖视图。如图3所示，太阳能电池300包括层间介质305，其使N极性金属触点301与下面的扩散区电绝缘。接触孔302穿过层间介质305形成，以允许N极性金属触点301电连接到对应的N型扩散区。接触孔302通常通过常规的掩蔽和湿蚀刻形成。专利技术人发现蚀刻方法中使用的一些蚀刻剂可使层间介质305中的现有瑕疵(如，针孔、凹点和其他缺陷)变得更糟，造成瑕疵变成全方位的缺陷。例如，一些蚀刻剂可扩大现有针孔。又如，一些蚀刻剂可导致穿过层间介质305构成电短路306。使用激光而非常规湿蚀刻方法来形成接触孔302有利地避免了使层间介质305中可能存在的瑕疵变得更糟。通过避免在接触孔形成过程中使层间介质305暴露于有害蚀刻剂，激光烧蚀步骤保留了层间介质305的完整性。图4示出了根据本专利技术实施例进行制造的太阳能电池300的剖视图。太阳能电池300具有正面153和背面152。正面153朝向太阳，在正常工作时收集太阳辐射。背面152与正面153相背对。在图4的例子中，基板101包括N型单晶硅片。P型和N型扩散区形成于太阳能电池基板101中，但也可以形成于太阳能电池基板101上形成的另一层(如，多晶硅)中。用随机棱锥纹理化基板101的正面表面，以增大太阳辐射收集效率。钝化区107使基板101的正面表面钝化，以使复合最小化。在一个实施例中，钝化区107为通过从正面153扩散N型掺杂剂形成的N型钝化区。N型掺杂剂可包含磷。在一个实施例中，通过在投入磷的熔炉中加热基板101，来形成钝化区107。磷扩散到基板101的正面中，从而形成钝化区107。太阳能电池的背面152上的二氧化硅层108是形成钝化区107的副产品。更具体地讲，使N型掺杂剂扩散到基板101中并形成钝化区107的加热步骤还导致基板101的背面表面上的氧化层108的生长。抗反射涂层109形成于正面153上，并且抗反射涂层110形成于背面152上。在一个实施例中，抗反射涂层109和110包含氮化硅。在正面153上，抗反射涂层109形成于基板101的正面表面上的钝化区107上。在背面152上，抗反射涂层110形成于氧化层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池，包括：第一扩散区和多个第二扩散区，其中，所述第一扩散区接触所述第二扩散区中的至少一个；第一金属触点，其电耦接至所述第一扩散区；第二金属触点，其电耦接至所述第二扩散区并且部分地位于所述第一扩散区上方；在所述第一扩散区和所述第二扩散区上方的第一介电层，所述第一介电层包括暴露所述第二扩散区但不暴露所述第一扩散区的接触孔，所述第一介电层被配置为将所述第一扩散区与所述第二金属触点电隔离，所述第二金属触点通过所述接触孔电耦接至所述第二扩散区；以及在所述第二金属触点和所述第一介电层之间的第二介电层，所述第二介电层设置在所述第一介电层的两个相邻的接触孔之间。

【技术特征摘要】
2011.02.15 US 13/028,0591.一种太阳能电池，包括：第一扩散区和多个第二扩散区，其中，所述第一扩散区接触所述第二扩散区中的至少一个；第一金属触点，其电耦接至所述第一扩散区；第二金属触点，其电耦接至所述第二扩散区并且部分地位于所述第一扩散区上方；在所述第一扩散区和所述第二扩散区上方的第一介电层，所述第一介电层包括暴露所述第二扩散区但不暴露所述第一扩散区的接触孔，所述第一介电层被配置为将所述第一扩散区与所述第二金属触点电隔离，所述第二金属触点通过所述接触孔电耦接至所述第二扩散区；以及在所述第二金属触点和所述第一介电层之间的第二介电层，所述第二介电层设置在所述第一介电层的两个相邻的接触孔之间。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第二介电层包括着色油墨。3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第二介电层包括聚酰亚胺。4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第二介电层的厚度大于500埃。5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一介电层和所述第二介电层被配置为具有大于1×107V/cm的击穿电压。6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述太阳能电池是背接触太阳能电池。7.一种太阳能电池，包括：P型扩散区和多个N型扩散区，其中，所述P型扩散区接触所述N型扩散区中的至少一个；P型金属触点，其电耦接至所述P型扩散区；N型金属触点，其电耦接至所述N型扩散区并且直接位于所述P型扩散区上方；在所述P型扩散区和所述N型扩散区上方的第一介电层，所述第一介电层包括暴露所述N型扩散区但不暴露所述P型扩散区的接触孔，所述第一介电层被配置为将所述P型扩散区与所述N型金属触点电隔离，所述N型金属触点通过所述接触孔电耦接至所述N型扩散区；以及在所述N型金属触点和所述第一介电层之间的第二介电层，所述第二介电层设置在所述第一介电层的两个相邻的接触孔之间。8.根据权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔·哈利，戴维·D·史密斯，蒂姆·丹尼斯，安·瓦尔德豪尔，金泰锡，彼得·约翰·卡曾斯，
申请(专利权)人：太阳能公司，
类型：发明
国别省市：美国,US