用于制造具有选择性掺杂的背面的光伏电池的方法技术

一种用于制造具有局部扩散的背面的光伏电池的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供掺杂的硅基板，所述基板包括面向阳光的正面和背面；(b)在所述正面和所述背面上形成二氧化硅层；(c)以图案形式将含硼掺杂浆料沉积在背面上，所述含硼浆料包含硼化合物和溶剂；(d)以图案形式将含磷掺杂浆料沉积在背面上，所述含磷掺杂浆料包含磷化合物和溶剂；(e)在一定环境中将所述硅基板加热至第一温度并持续第一时间段以便使硼和磷局部扩散到所述硅基板的背面中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造具有选择性掺杂的背面的光伏电池的方法
本公开一般涉及p-n结，并且具体地涉及利用背面上的局部硼和磷扩散区来形成高效背接触太阳能电池的方法，所述扩散区使用硼和磷掺杂浆料以及氧化物阻隔层来实现。
技术介绍
克服常规前接触太阳能电池的限制的一种方法是将p-n结和背表面场(BSF)两者移动到太阳能电池的背面。该构造被称为交指型背接触(IBC)太阳能电池。IBC太阳能电池的概念首先由Lammert和Schwartz提出[M.D.Lammert和R.J.Schwartz，“Theinterdigitatedbackcontactsolarcell：asiliconsolarcellforuseinconcentration”，IEEETranslationsonElectronDevices，第24卷，第4期，第337-342页，1977年]。通过将p-n结和BSF两者移动到背面，提取生成的载流子所需的所有金属化也移动到背面。因此面向太阳的正面不含遮光损失，能够获得较高的短路电流并因此获得较高的效率。正面不再需要对于金属接触优化的重扩散层，但相反可被优化以形成前表面场(FSF)，这使正面处的重组损失最小化，从而增加开路电压并因此增加效率。使金属触点在背面上的另一个优点在于金属几何形状不再受到使遮光损耗最小化的限制，从而允许减少电阻性损失的更宽范围的金属。使所有金属触点在背面上还具有将太阳能电池简单集成为模块的附加有益效果。关于IBC电池的制造方法已经提出了各种方法。此类方法描述于P.J.Verlinden、R.M.Swanson和R.A.Crane，Prog.Photovolt：Res.Appl.2，143-152(1994)；F.Granek，“High-EfficiencyBack-ContactBack-JunctionSiliconSolarCells”，PhDThesis，FraunhoferInstitute(ISE)，Freiburg，Germany(2009)；D-H.Neuhaus和A.Munzer，“ReviewArticle：IndustrialSiliconWaferSolarCells”，AdvancesinOptoElectronics，第2007卷，文章编号24521，doi：10.1155/2007/2451；US2011/0003424；和US2010/0081264中。
技术实现思路
本专利技术描述了利用在背面上的局部硼和磷扩散区形成高效交指型背接触(IBC)太阳能电池的方法，所述扩散区使用硼和磷掺杂浆料以及氧化物阻隔层来实现。在印刷图案化掺杂浆料之前引入氧化物层使得硼和磷同时扩散入下面的晶片中，并同时在相邻硅表面上消除被称为自掺杂的非预期掺杂。本专利技术的一个方面是用于制造具有局部扩散的背面的光伏电池，所述方法包括以下步骤：(a)提供掺杂的硅基板，所述基板包括面向阳光的正面和背面；(b)在所述正面和所述背面上形成二氧化硅层；(c)以图案形式将含硼掺杂浆料沉积在背面上，所述含硼浆料包含硼化合物和溶剂；(d)以图案形式将含磷掺杂浆料沉积在背面上，所述含磷掺杂浆料包含磷化合物和溶剂；(e)在一定环境中将所述硅基板加热至第一温度并持续第一时间段以便使硼和磷局部扩散到所述硅基板的背面中。附图说明图1示出交指型背接触(IBC)太阳能电池的示意图。图2示意性地示出与经受热驱入处理的图案化掺杂源相关联的自掺杂。图2A示出其中两个硅晶片彼此竖直平行的构型。图2B示出对图2A所示的晶片进行高温处理的效果。图3示意性地示出使用图案化掺杂源和阻隔SiO2层实现不含自掺杂的局部掺杂的方法。图3A示出呈与图2A的晶片相同构型的两个硅晶片(301)和(303)与SiO2层(310)。图3B示出对图3A所示的晶片进行高温处理的效果。图4示出结合通过氧化物掺杂法来制造IBC太阳能电池的方法。图5示出结合通过氧化物掺杂法来制造IBC太阳能电池的替代方法。图6示出在925℃热处理之后，在80nm氧化物阻隔层上的油墨(浆料)区和无油墨(无浆料)区的薄层电阻结果。图7示出在925℃热处理之后，在50nm氧化物阻隔层上的油墨(浆料)区和无油墨(无浆料)区的薄层电阻结果。图8示出在925℃热处理之后，在50nm氧化物阻隔层上的无油墨(无浆料)覆盖晶片和油墨(浆料)区的薄层电阻结果。图9示出在图8所测量并表示的同一组晶片中的含硼浆料区之一的中心处和含磷浆料区之一的中心处所测量的SIMS曲线。图10示出经受以下后续步骤的两组POCl3扩散晶片的薄层电阻值：无氧化或驱入处理；以及各种热氧化处理，之后在925℃下进行惰性驱入处理。具体实施方式现将结合如附图所示的本专利技术的一些优选实施例来详细描述本专利技术。为了能够全面理解本专利技术，在以下说明中阐述了许多具体细节。然而对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，没有部分或所有这些具体细节也能实践本专利技术。在其它情况下，为了不给本专利技术增加不必要的理解难度，未详细描述熟知的工序和/或结构。图1示出交指型背接触(IBC)太阳能电池的示意图。图1的IBC太阳能电池是一个实施例并且本专利技术的范围不限于IBC太阳能电池的特定类型。例如，硼掺杂的硅基板可替代磷掺杂的硅基板使用。在图1的实施例中，将磷掺杂的硅基板(201)用作吸收器。硼发射极(202)在电池的背面上形成以产生分离载流子所需的p-n结。磷BSF(203)也在太阳能电池的背面上形成。硼和磷掺杂的区域以交叉图案形成。FSF(204)通常利用磷扩散在太阳能电池的面向阳光的正面上形成。FSF排斥来自正面的少数载流子，从而最小化重组损耗。正面也被电介质层(205)钝化，所述电介质层通常为SiOx层或SiNx层或SiOx/SiNx叠层。背面也被电介质层(206)钝化，所述电介质层通常为SiOx层或SiNx层或SiOx/SiNx叠层。硼发射极金属触点(207)和BSF金属触点(208)在背面上形成以便提取生成的载流子。减少多个热步骤的一种方法是以所需的交叉图案丝网印刷硼和磷掺杂的浆料，之后进行热驱入处理以将掺杂剂原子从浆料转移到下面的硅基板中。掺杂剂扩散入晶片所需的热处理期间，使用含硼和含磷掺杂浆料在硅晶片上实现图案化和局部的硼和磷掺杂，由于这些浆料脱气的趋势而变得困难。为了使硼或磷从掺杂浆料扩散入下面的硅基板中，通常使用在高于800℃的温度下热处理。在这些升高的温度下，气态的含硼物质和含磷物质分别由含硼浆料和含磷浆料形成。这些气态物质转移到附近的硅表面上，导致掺杂剂扩散到预期印刷区域的外部。初始图案化掺杂剂区域的气相分布被称为自掺杂并使掺杂区域的图案劣化。从含磷掺杂浆料的气相分布和自掺杂已经记录在例如[A.Mouhoub、B.Benyahia、B.Mahmoudi和A.Mougas，“SelectiveEmittersforScreenPrintedMulticrystallineSiliconSolarCells”，Rev.Energ.Ren.：ICPWE(2003)83-86.；L.Debarge、M.Schott、J.C.Muller和R.Monna，“Selectiveemitterformationwithasinglescreen-pr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造具有局部扩散的背面的光伏电池的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供掺杂的硅基板，所述基板包括面向阳光的正面和背面；(b)在所述正面和所述背面上形成二氧化硅层；(c)以图案形式将含硼掺杂浆料沉积在所述背面上，所述含硼浆料包含硼化合物和溶剂；(d)以图案形式将含磷掺杂浆料沉积在所述背面上，所述含磷掺杂浆料包含磷化合物和溶剂；(e)在一定环境中将所述硅基板加热至第一温度并持续第一时间段以便使硼和磷局部扩散到所述硅基板的背面中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.04 US 13/602,9191.一种用于制造具有局部扩散的背面的光伏电池的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供掺杂的硅基板，所述基板包括面向阳光的正面和背面；(b)在所述正面和所述背面上形成二氧化硅保护层；(c)以图案形式将含硼掺杂浆料沉积在所述背面上，所述含硼浆料包含硼化合物和溶剂；(d)以图案形式将含磷掺杂浆料沉积在所述背面上，所述含磷掺杂浆料包含磷化合物和溶剂；(e)在一定环境中将所述硅基板加热至第一温度并持续第一时间段以便使硼和磷局部扩散到所述硅基板的背面中；(f)从所述硅基板中除去所述二氧化硅保护层；和(g)在所述正面和所述背面两者上形成钝化层。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)时将所述硅基板的整个外表面氧化，其中在步骤(c)和步骤(d)时分别将所述含硼掺杂浆料和含磷掺杂浆料沉积在二氧化硅层上，并且其中在步骤(e)时使硼和磷通过所述二氧化硅层扩散到所述硅基板的背面中。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述二氧化硅层由选自下列的方法形成：(i)热氧化，(ii)印刷并干燥包含二氧化硅颗粒的组合物，(iii)化学气相沉积，(iv)化学氧化，(v)蒸汽氧化，(vi)印刷并氧化包含硅颗粒的组合物以及(vii)生长并氧化多孔硅层。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述二氧化硅层的厚度介于10nm和100nm之间。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述含硼掺杂浆料包含硼化合物；聚合物粘合剂；以及溶剂。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述含硼掺杂浆料还包含陶瓷化合物。7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·斯卡尔德拉，M·克尔曼，E·V·罗戈吉纳，D·波普拉夫斯基，E·泰，G·王，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US