本发明专利技术公开了用于形成PERC硅太阳能电池的导电银背面电极的方法，所述方法包括以下步骤：(1)提供硅片，所述硅片在其正面上具有ARC层并且在其背面上具有穿孔的介电钝化层；(2)在硅片的背面上施加并干燥银浆以在穿孔的介电钝化层上形成银背面电极图案；以及(3)焙烧干燥的银浆，从而使晶片达到700-900℃的峰值温度，其中银浆不具有烧透能力或仅具有较差的烧透能力，并且包含粒状银和有机载体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及分别用于形成PERC (钝化发射极和背面接触)硅太阳能电池的银背面电极的方法、以及用于生产包括所述银背面电极的PERC硅太阳能电池的方法。本专利技术也涉及相应的PERC硅太阳能电池。
技术介绍
通常，硅太阳能电池具有正面和背面金属喷镀(正面电极和背面电极)。常规的具有P型基极的硅太阳能电池结构使用负极来接触电池的正面或光照面、以及背面上的正极。众所周知，在半导体的p-n结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生电子-空 穴对的外部能源。存在于P-n结处的电势差会导致空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，从而产生能够向外部电路输送功率的电流。大部分太阳能电池呈金属化的硅片形式，即，设有导电的金属触点。目前生产的大多数太阳能电池均基于结晶硅。一种流行的用于沉积电极的方法为金属浆料的丝网印刷。PERC硅太阳能电池是技术人员所熟知的；参见例如P. Choulat等人的“Above 17%industrial type PERC Solar Cell on thin Multi-Crystalline Silicon Substrate，，，22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference,2007年9月 3-7 日，Milan,Italy。PERC硅太阳能电池代表常规硅太阳能电池的一种特殊类型；它们以在它们的正面和它们的背面上具有介电钝化层为特征。正面上的钝化层作为ARC (减反射涂层)层，如硅太阳能电池的常规情况那样。背面上的介电钝化层为穿孔的；其用来延长电荷载流子的寿命并因此改善光的转换效率。期望尽可能地避免损害穿孔的介电背面钝化层。类似于常规硅太阳能电池的生产，PERC硅太阳能电池的生产通常始于硅片形式的P型硅基板，在其上通过磷(P)等的热扩散来形成反向导电型的η型扩散层(η型发射极)。通常将三氯氧化磷(POCl3)用作气态磷扩散源，其它液体源为磷酸等。在不作任何特定改性的情况下，在硅基板的整个表面上形成η型扩散层。p-n结在P型掺杂剂浓度等于η型掺杂剂浓度处形成。具有靠近光照面的P-n结的电池具有介于0. 05 μ m和0. 5 μ m之间的结深度。在形成该扩散层之后，通过用酸例如氢氟酸进行蚀刻而将过量的表面玻璃从表面的其余部分除去。接着，在正面η型扩散层上形成介电层，例如Ti0x、SiOx, Ti0x/Si0x、SiNx介电层，或具体地讲SiNx/Si0x介电膜。作为PERC硅太阳能电池的特定部件，也将所述电介质沉积在硅片的背面上至例如介于0. 05 μ m和0. I μ m之间的厚度。电介质的沉积可在例如在氢或溅射的存在下使用诸如等离子CVD (化学气相沉积)的方法来进行。这种层用作PERC硅太阳能电池正面的ARC和钝化层以及用作其背面的介电钝化层。然后将PERC硅太阳能电池背面上的钝化层进行穿孔。穿孔通常通过酸蚀刻或激光钻孔来产生，并且如此产生的孔的直径为例如50-300 μ m。它们的深度对应于钝化层的厚度或甚至可略微超过它。穿孔的数目处于例如100-500/平方厘米的范围内。正如具有P型基极和正面η型发射极的常规太阳能电池结构一样，PERC硅太阳能电池通常具有在它们的正面上的负极和在它们的背面上的正极。通常通过在电池正面上的ARC层上丝网印刷并干燥正面银浆(正面电极成形银浆)来施加作为栅极的负极。通常以所谓的H图案对正面栅电极进行丝网印刷，所述H图案包括细平行指状线(收集器线)和以直角与指状线相交的两条母线。此外，在P型硅基板背面上的穿孔的钝化层上还施加(通常丝网印刷)并依次干燥背面银或银/铝浆和铝浆。通常，首先将背面银或银/铝浆施加到背面穿孔的钝化层上以形成阳极背面触点，例如作为准备以用于焊接互连线(预焊接的铜带)的两条平行母线或矩形件或突出部。然后将背面铝浆施加在裸露区域中，其与背面银或银/铝略微重叠。在某些情况下，在施加了背面铝浆之后施加背面银或银/铝浆。然后通常在 带式炉中焙烧1-5分钟，从而使晶片达到700-900°C范围内的峰值温度。正面电极和背面电极可依次焙烧或共同焙烧。一般将背面铝浆丝网印刷在硅片背面上的穿孔的介电钝化层上并将其干燥。将晶片在铝熔点以上的温度下进行焙烧以在所述铝和硅之间的局部接触部位，即在硅片的背表面的不被介电钝化层所覆盖的那些部分，换句话讲，在穿孔部分形成铝-硅熔体。如此形成的局部P+触点一般称为局部BSF (背表面场)触点。背面铝浆通过焙烧从干燥状态转化为铝背面电极，而背面银或银/铝浆在焙烧时变成银或银/铝背面电极。通常，将背面铝浆和背面银或银/铝浆共同焙烧，虽然依次焙烧也是可能的。在焙烧期间，背面铝与背面银或银/铝之间的边界呈现合金状态，并且也实现了电连接。铝电极占据背面电极的大部分面积。在背面的各部分上形成银或银/铝背面电极，以作为用于通过预焊接的铜带等来互连太阳能电池的阳极。此外，在焙烧过程中，作为正面阴极印刷的正面银浆会蚀刻并渗透过ARC层，从而能够与η型层进行电接触。这类方法一般被称为“烧透”。专利技术概述本专利技术涉及用于形成PERC硅太阳能电池的导电银背面电极的方法。因此，本专利技术也涉及用于生产包括所述导电银背面电极的PERC硅太阳能电池和PERC硅太阳能电池自身的方法。用于形成PERC硅太阳能电池的导电银背面电极的方法包括以下步骤(I)提供硅片，所述硅片在其正面上具有ARC层并且在其背面上具有穿孔的介电钝化层；(2)在硅片的背面上施加并干燥银浆以在穿孔的介电钝化层上形成银背面电极图案；以及(3)焙烧干燥的银浆，从而使晶片达到700-900°C的峰值温度，其中银浆不具有烧透能力或仅具有较差的烧透能力，并且包括粒状银和有机载体。在说明书和权利要求书中使用术语“银浆”。其是指厚膜导电银组合物，所述银组合物包含作为仅有的或主要的导电粒状金属粒状银。在说明书和权利要求书中使用术语“银背面电极图案”。其是指银背面阳极在PERC太阳能电池硅片的背面上的布置。该排列的特征在于覆盖晶片的背部表面的仅一部分，即留下裸露区域，用于形成铝背面电极的铝浆被施加到所述裸露区域中，与银背面电极略微重叠。这种略微的重叠允许在焙烧时通过在所述铝和银之间的边界处形成合金而在铝背面电极和银背面电极之间建立电连接。通常，银背面电极仅覆盖小百分比的例如2-5%面积的背面穿孔的钝化层。银背面电极可被布置成例如多个(通常两个)平行的窄(例如3-6_宽)母线的形式或被布置为准备用于互连太阳能电池所用的焊接线的矩形件或突出部。在本说明书和权利要求书中使用术语“烧透能力”。其是指金属浆料在焙烧过程中蚀刻并渗透过(烧透)钝化层或ARC层的能力。换句话讲，具有烧透能力的金属浆料为以下的金属浆料，其烧透钝化层或ARC层从而与硅基板的表面建立电接触。相应地，烧透能力较 差或根本没有烧透能力的金属浆料在焙烧时与硅基板无电接触。为了避免误解，在本上下文中，术语“无电接触”不应当绝对地来理解；相反，其是指焙烧金属浆料和硅表面之间的接触电阻率超过了 1Ω 而在电接触的情况下，焙烧金属浆料和硅表面之间的接触电阻率在I-IOm Ω · cm2的范围内。接触电阻率可通过TLM(传送长度方法)来测量。为此，可使用以下样本制备和测量程序将具有背面钝化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：A·G·普林斯，R·J·S·杨，G·劳迪辛奥，G·库尔塔特，K·W·杭，B·怀特勒，
申请(专利权)人：E·I·内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：
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