太阳能电池及其制造方法技术

钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。对钝化层进行退火以使化学物种离开所述钝化层，以使该太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及再生能源领域，特别是涉及太阳能电池及其制造方法。
技术介绍
通常，太阳能电池为已知的将太阳辐射转换成电能的装置。典型地，利用半导体处理技术将太阳能电池制造在半导体基板上，以在基板的表面附近形成p-n结。太阳辐射入射到基板的表面在基板的大部分中产生电子和空穴对。电子和空穴对迁移到基板中的p掺杂区域和n掺杂区域，由此在掺杂区域之间生成电压差。掺杂区域联接到太阳能电池上的金属触点，以将电流从电池引导到联接到该电池的外部电路。辐射转换效率由于其直接涉及到太阳能电池生成电力的能力，因而是太阳能电池的重要特征。图1为典型的均匀发射极太阳能电池结构100的剖视图的图示。如图1中所示，高度掺杂p+型硅发射极102形成在n型硅基板101上。金属栅线(例如金属栅线104)形成在发射极102上。抗反射涂层(antireflective coating，“AR”)103沉积在发射极102的在栅线之间的部分上。常规的均匀发射极(例如发射极102)在栅极触点下面和栅极触点之间具有均匀的掺杂分布。均匀掺杂的发射极的表面处的活性掺杂浓度一般为至少1020cm-3，以与栅线形成欧姆接触，并获得高的填充因数，填充因数通常被定义为实际最大可获得功率与开路电压和短路电流的乘积的比。在发射极的表面处的活性掺杂剂的高浓度产生高的表面复合速度。高的表面复合速度限制了开路电压(Voc)和短路电流(Jsc)，这直接限制了太阳能电池的转换效率。选择性发射极用来避免由均匀发射极所引起的限制。选择性发射极在栅线下面具有高的掺杂浓度并在栅线之间具有低的掺杂浓度。常规的选择性发射极技术需要两个或更多的处理步骤，以实现这一点。一种选择性发射极技术开始于轻掺杂的Si发射极。然后，高度掺杂的硅浆料通过掩模被选择性地施加到轻掺杂的Si发射极的将要放置栅线的区域。然后，栅线形成在高度掺杂的硅浆料区域上。另一种选择性发射极技术开始于高度掺杂的Si发射极。硬掩模沉积在高度掺杂的发射极上。高度掺杂的Si发射极的部分通过硬掩模被回蚀刻，以在Si发射极的在栅线之间的那些部分中减少掺杂。然后，栅线沉积在发射极的未蚀刻的高度掺杂的区域上。另一种选择性发射极技术利用至少两个离子注入的单独步骤，以在栅线的下面产生发射极的高掺杂，并在栅线之间产生发射极的低掺杂。所有的常规的选择性发射极技术需要复杂的对准处理，并通常具有低的生产能力。利用这些技术实现的表面掺杂提供了大于100Ω/sq的高的薄层电阻。这种高的薄层电阻导致了大量的电力损失，使得常规的选择性发射极需要比均匀发射极多高达50％的栅线。由于栅金属化通常含有银，这是非常昂贵的要求。附图说明图1为典型的均匀发射极太阳能电池结构的剖视图的图示；图2为根据本专利技术的一个实施方式的太阳能电池板俯视图的图示；图3为根据本专利技术的一个实施方式的太阳能电池板的一部分的剖视图的图示；图4为根据本专利技术的一个实施方式的具有栅线的太阳能电池的视图的图示；图5A为根据本专利技术的一个实施方式的处于部分制造状态的太阳能电池的
一部分的剖视图；图5B为类似于图5A的、根据本专利技术的一个实施方式在钝化层沉积在太阳能电池的掺杂区域上之后的视图；图5C为类似于图5B的、根据本专利技术的一个实施方式在栅线沉积在太阳能电池的掺杂区域的一部分上之后的视图；图5D为类似于图5C的、示出了根据本专利技术的一个实施方式对栅线退火的视图；图5E为类似于图5D的、根据本专利技术的一个实施方式在栅线触点形成在掺杂区域的部分上之后的视图；图5F为类似于图5E的、示出了根据本专利技术的一个实施方式对钝化层进行退火的视图；图5G为类似于图5F的、根据本专利技术的一个实施方式在对钝化层进行退火之后的视图；图6A为根据本专利技术的另一个实施方式的处于部分制造状态中的太阳能电池的一部分的剖视图；图6B为类似于图6A的、示出了根据本专利技术的另一个实施方式对钝化层进行退火的视图；图6C为类似于图6B的、根据本专利技术的另一个实施方式在对钝化层进行退火之后的视图；图7A为示出根据本专利技术的一个实施方式的对处于部分制造状态的双面选择性发射极太阳能电池的钝化层进行退火的剖视图；图7B为类似于图7A的、根据本专利技术的一个实施方式在对钝化层进行退火之后的视图；图8为示出了根据本专利技术的一个实施方式的施加偏置电压以使太阳能电池的一部分中的掺杂剂去活的视图；图9为示出根据本专利技术的一个实施方式的使太阳能电池的一部分中的掺杂
剂去活的等离子体系统的视图；图10示出了图表，该图表示出根据本专利技术的一个实施方式在对栅线进行退火之前的氢浓度的二次离子质谱曲线和退火之后的氢浓度的二次离子质谱曲线；图11为示出了根据本专利技术的一个实施方式的在去活之后的太阳能电池的掺杂区域的表面处的活性掺杂剂浓度的下降的图表。
技术实现思路
描述了制造太阳能电池的方法和设备的示例性实施方式。在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。在一个实施方式中，阻止化学物种以足够的量到达第二部分来显著改变活性掺杂浓度。在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。该第一部分中的所述掺杂剂的电活性通过所述掺杂剂与来自钝化层的所述化学物种反应以形成电惰性复合物而去活。在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。钝化层为氮化硅、氧化硅、氧化铝、一个或多个旋涂玻璃、或它们的任意组合，并且其中所述化学物种包括原子氢、氘、锂、铜或它们的任意组合。在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的第一部分中的掺杂剂的电活性去活。
所述钝化层包括SixHyNz，其中y是按重量计约1％至约70％。在一个实施方式中，所述钝化层包括硅、氮、氧和氢的任意组合。在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。调节所述第一温度以生成掺杂分布，所述掺杂分布在所述第一部分的表面部分处的活性掺杂剂的浓度小于在距所述表面部分有距离处的活性掺杂剂的浓度。在一个实施方式中，钝化层沉积在太阳能电池的区域的第一部分上。栅线沉积在该区域的第二部分上。在第一温度下对钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性去活。向所述太阳能电池施加偏置电压(例如稳态电压、脉冲偏压或二者)，以控制太阳能电池的该区域的该第一部分中的掺杂剂的电活性的去活。在一个实施方式中，调节施加到所述太阳能电池的偏置电压，以控制化学物种进入到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造太阳能电池的方法，包括：将钝化层沉积在所述太阳能电池的区域的第一部分上，其中，栅线沉积在所述区域的第二部分上；在第一温度下对所述钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使所述第一部分中的掺杂剂的电活性去活。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.11 US 14/178,2161.一种制造太阳能电池的方法，包括：将钝化层沉积在所述太阳能电池的区域的第一部分上，其中，栅线沉积在所述区域的第二部分上；在第一温度下对所述钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使所述第一部分中的掺杂剂的电活性去活。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一部分中的所述掺杂剂的电活性通过所述掺杂剂与来自所述钝化层的所述化学物种反应以形成电惰性复合物而去活。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钝化层为氮化硅、氧化硅、氧化铝或它们的任意组合，并且其中，所述化学物种包括原子氢、氘、锂、铜或它们的任意组合。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：调节所述第一温度以生成掺杂剂分布，所述掺杂剂分布在所述第一部分的表面部分处的活性掺杂剂的浓度小于在距所述表面部分有距离处的活性掺杂剂的浓度。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：向所述太阳能电池施加偏置电压，以控制去活。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一温度为85摄氏度到400摄氏度。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钝化层的厚度为1纳米到500纳米。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：在高于所述第一温度的第二温度下对所述栅线进行退火，以在所述第二部分上形成电触点。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：调节对所述钝化层进行退火的时间，以控制去活。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钝化层沉积在所述栅线上，所述栅线充当掩膜以防止所述化学物种使所述第二部分中的所述掺杂剂去活。11.一种制造太阳能电池的方法，包括：将钝化层沉积在所述太阳能电池的区域上，所述区域包括第一部分和第二部分；在所述第二部分上将栅线沉积在所述钝化层上；对所述栅线进行退火，以在所述第二部分上形成电触点；以及对所述钝化层进行退火，使化学物种离开所述钝化层，以使所述第一部分中的掺杂剂的电活性去活。12.根据权利要求11所述的方法，其中，在高于对所述钝化层进行退火的温度的温度下，执行对所述栅线的退火。13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述钝化层包括氮化硅、氧化硅、氧化铝或它们的任意组合，并且其中，所述化学物种包括氢、氘、锂、铜或它们的任意组合。14.根据权利要求11所述的方法，还包括：向所述太阳能电池施加偏置电压，以控制去活。15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述钝化层的厚度为1纳米到500纳米。16.根据权利要求11所述的方法，还包括：调节对所述钝化层进行退火的时间，以控制去活。17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述掺杂剂为硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(I...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛斯·丹尼尔·舒梅特，道格拉斯·亚瑟·哈钦斯，哈菲祖丁·穆罕默德，马修·永，斯科特·利特尔，
申请(专利权)人：皮卡太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US