混合型全背接触式太阳能电池及其制造方法技术

一种混合型全背接触式(ABC)太阳能电池及其制造方法。所述方法包括：在太阳能电池的吸收体的至少一部分上形成一个或多个图案化的绝缘钝化层；在所述一个或多个图案化的绝缘钝化层的至少一部分上形成一个或多个异质结层，以在所述一个或多个异质结层和太阳能电池的吸收体之间提供一个或多个异质结点或线状触点；在所述一个或多个异质结层的至少一部分上形成一个或多个第一金属区域；在所述太阳能电池的吸收体内形成掺杂区域；以及在所述掺杂区域的至少一部分上并接触所述掺杂区域形成一个或多个第二金属区域，以提供一个或多个同质结触点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及混合型全背接触式太阳能电池及其制造方法。
技术介绍
在典型的工业硅晶片太阳能电池中，使用了p型硅晶片。过剩电荷载流子分离通常通过全区域扩散p/n+同质结(少数载流子收集)和全区域扩散p/p+同质结(多数载流子收集)来实现；并且可以分别通过高温热扩散工艺和高温触点烧制(以产生太阳能电池的发射极和背表面场(BSF)区域)来形成。为了提高电池效率，可以使用n型Si晶片。这样，可以避免在p型Cz硅中观察到的光致衰退(归因于亚稳态硼-氧复合物)。此外，因为电子捕获系数通常高于晶体硅中的空穴捕获系数，所以可以达到较高的开路电压，从而n型c-Si具有较低的少数载流子复合速率。目前，有两种方法来提高常规的前接触式太阳能电池的效率，(1)使用扩散同质结点(或线)触点；或(2)使用薄膜沉积的全区域异质结触点。全背接触式(ABC)太阳能电池(将两个触点都放置在太阳能电池的后侧，从而避免遮蔽前侧金属栅格)具有甚至更高的效率潜能，代价是增加了图案化晶片后表面和/或薄膜沉积层的复杂度。对于ABCSi晶片太阳能电池来说，通常在背侧仅使用一个钝化层，即，仅使用SiNx而不是AlOx和SiNx，以避免进行结构化的精力花费。在高效硅晶片太阳能电池中，表面钝化是非常重要的，并且必须将晶片的所有侧高效地钝化。如果使用扩散同质结点触点(常规的同质结方法)，则表面钝化通常通过包含大量的界面电荷的电绝缘钝化层来实现(场效应钝化)。通常使用氮化硅SiNx(大量的正界面电荷)，并且最近使用氧化铝AlOx(大量的负界面电荷)。在这些电绝缘钝化层内形成小开口以便形成高度掺杂的同质结点触点或线触点。存在两种类型的扩散同质结点触点，即，仅由金属点触点局部接触的全区域扩散，或者在金属点触点下面的局部区域扩散。因为在晶片内存在较少的复合活跃的区域，所以后一种方法增加了太阳能电池的开路电压电位，但是以必须生长/沉积和图案化扩散掩模为代价。如果使用薄膜沉积的全区域异质结触点(即，常规的异质结方法)，则表面钝化通常通过导电的薄膜本征缓冲层来实现。这通常是薄膜(<10nm)本征氢化非晶硅a-Si:H(i)，其进一步被薄膜(<30nm)p-或n-掺杂氢化非晶硅，a-Si:H(p+)，Si:H(n+)覆盖，以形成太阳能电池的发射极和背表面场(BSF)区域。可选的，替代使用a-Si:H(i)，可以使用其低值氧化物a-SiOx:H(i)，以导致甚至更好的表面钝化。通过直接沉积掺杂的薄膜发射极或BSF层，可以省略本征缓冲层，从而以换取层的数量的减少来接受稍微较低的表面钝化。为了形成全区域触点，在薄膜硅层的顶部上施加薄膜透明导电氧化物(TCO)层。TCO不仅确保横向电导性，而且还用作有效的背反射器。在TCO的顶部上形成金属网格以提取电流。然而，上述两种方法具有缺点。例如，常规的扩散同质结硅晶片太阳能电池具有相对低的开路(Voc)电位的缺点，这是因为：(1)晶片内的扩散区域也是高复合区域，以及(2)由于金属触点直接接触太阳能电池吸收体，所以总是存在高接触复合。另外，存在关于硼p+扩散的问题，例如，相对低的生产量、非常高的热预算(>1000℃)，对管的大量维护需求(去除硼粉末)，并且其是相对不稳定的工艺。尽管薄膜沉积的异质结硅晶片太阳能电池已经被证明获得最高的Voc值，但是它们的成本效益尚未被证明。特别地，需要提供良好的横向电导性以及良好的后侧反射率的TCO层需要额外的工艺(即，溅射)，因此成本显著增加。最近，已经提出了一种在ABC太阳能电池的情况下使用薄膜沉积的异质结点触点的高效接触方案。然而，该方案尚未在太阳能电池器件上进行测试。在ABC异质结点触点太阳能电池中，不再需要晶片内的扩散区域来收集太阳能电池吸收体的过剩电荷载流子，这是因为电绝缘钝化层内的巨量的表面电荷可以执行该功能(即，其在晶片表面附近积聚电子或空穴)。因此，电荷载流子分离不再由(同质的或异质的)p+/n或n+/n结执行，而由两个不同的电绝缘钝化层(即，AlOx和SiNx)的交替的表面电荷执行。使用表现出大量正或负表面电荷的两个不同的钝化层是必要的。然后可以通过钝化层的局部开口以及在钝化层的顶部上的薄膜异质结层的随后沉积来执行过剩电荷载流子提取，所述薄膜异质结层具有与在下面的钝化层的表面电荷的极性的类型相反的有效掺杂。换句话说，应当对沉积在AlOx上的层(负表面电荷)进行有效地p掺杂(例如，薄的本征非晶硅缓冲层和p掺杂非晶硅发射极层的堆叠，a-Si:H(i)/a-Si:H(p)，或只是薄的p掺杂的a-Si:H(p)发射极层)，并且对沉积在SiNx上的层(正表面电荷)优选地进行有效地n掺杂。与使用全区域异质结触点相比，由于使用了点触点，所以不需要确保完美的界面钝化(点触点的区域与总区域的比例百分数远低于20％，因此可以容忍这些区域内的较高的界面复合)。因此，可以使用微晶硅μc-Si:H而不是a-Si:H来实现异质结点触点，从而接受较差的钝化质量以换取较高的掺杂效率。与相应的同质结点接触方案(使用点触点的相同的几何尺寸)相比，可以达到甚至更高的开路电压。这是由于(1)归因于异质触点的带偏移的较低的接触复合，特别是阻止太阳能电池吸收体的一个过剩载流子到达与吸收体相邻的异质结材料并且从而到达金属触点，以及(2)在太阳能电池吸收体内不再有高度扩散并且因此复合活跃的区域。总而言之，已知有从太阳能电池吸收体提取过剩电子或空穴的四种不同的高效触点，即：(1)全区域扩散同质结点/条触点，(2)局部扩散同质结点/条触点，(3)薄膜异质结沉积的全区域触点，以及(4)薄膜异质结沉积的点/条触点。除了(4)之外，所有其他触点已经在太阳能电池中成功地实现，因此证明了对于硅晶片太阳能电池它们达到高效率(>20％)的能力。然而，存在对晶片和/或钝化层的大量的局部结构化，这对于实现这些触点来说是必要的，如果要实现全背接触式太阳能电池的话，其甚至会增加。与四种类型的触点中的每一种相关的缺点详述如下：(1)全区域扩散同质结点/条触点仅需要电绝缘钝化层(SiNx或AlOx)的一个局部开口工艺。然而，由于晶片内的全区域扩散区域和点/条状的金属-半导体界面是高复合的区域，所以只能获得相对低的开路电压。(2)局部扩散的同质结点/条触点需要在晶片内的附加的局部扩散工艺，这通常对太阳能电池工艺增加相当大的复杂性(和成本)。然而，与全区域扩散同质结点/条触点相比，它们表现出较高的Voc电位，这是因为在晶片内保留了较少的复合活跃的扩散区域。然而，保留了高度复合活跃的点/条状金属-半导体吸收体界面。(3)薄膜沉积的异质结全区域触点能够实现到目前为止最高的开路电压。这是由于(i)异质结与同质结相比的固有优点，其能够减少接触复合，以及(ii)在晶片内不再有复合活跃的区域。对于触点本身来说，因为它是全区域触点，所以不再需要结构化。然而，如果在全背接触式太阳能电池中使用，则图案化的量显著增加。例如，p+和n+a-Si:H区域以及在这两者之间的间隙中的附加的电绝缘钝化层(例如SiNx)需要用相互对准地来限定。(4)薄膜沉积的异质结点/条触点仅需要一个类似于全区域扩散的同质结点/条触点的结构化步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造混合型全背接触式(ABC)太阳能电池的方法，所述混合型ABC太阳能电池包括设置在太阳能电池的后侧上的同质结触点系统和异质结触点系统，所述方法包括以下步骤：在太阳能电池的吸收体的至少一部分上形成一个或多个图案化的绝缘钝化层；在所述一个或多个图案化的绝缘钝化层的至少一部分上形成一个或多个异质结层，以在所述一个或多个异质结层和太阳能电池的吸收体之间提供一个或多个异质结点或线状触点，其中，所述一个或多个图案化的绝缘钝化层的极性与所述一个或多个异质结层的极性相反；在所述一个或多个异质结层的至少一部分上形成一个或多个第一金属区域；在太阳能电池的吸收体内形成掺杂区域，与太阳能电池的吸收体相比，所述掺杂区域具有不同的掺杂水平；以及在所述掺杂区域的至少一部分上并接触所述掺杂区域形成一个或多个第二金属区域，以提供一个或多个同质结触点；其中，所述异质结触点系统包括一个或多个第一金属区域、一个或多个异质结层和太阳能电池的吸收体；并且所述同质结触点系统包括一个或多个第二金属区域、掺杂区域和太阳能电池的吸收体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造混合型全背接触式(ABC)太阳能电池的方法，所述混合型ABC太阳能电池包括设置在太阳能电池的后侧上的同质结触点系统和异质结触点系统，所述方法包括以下步骤：在太阳能电池的吸收体的至少一部分上形成一个或多个图案化的绝缘钝化层；在所述一个或多个图案化的绝缘钝化层的至少一部分上形成一个或多个异质结层，以在所述一个或多个异质结层和太阳能电池的吸收体之间提供一个或多个异质结点或线状触点，其中，所述一个或多个图案化的绝缘钝化层的极性与所述一个或多个异质结层的极性相反；在所述一个或多个异质结层的至少一部分上形成一个或多个第一金属区域；在太阳能电池的吸收体内形成掺杂区域，与太阳能电池的吸收体相比，所述掺杂区域具有不同的掺杂水平；以及在所述掺杂区域的至少一部分上并接触所述掺杂区域形成一个或多个第二金属区域，以提供一个或多个同质结触点；其中，所述异质结触点系统包括一个或多个第一金属区域、一个或多个异质结层和太阳能电池的吸收体；并且所述同质结触点系统包括一个或多个第二金属区域、掺杂区域和太阳能电池的吸收体。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：掺杂所述一个或多个异质结层，以使得所述一个或多个异质结层的极性与所述一个或多个图案化的绝缘钝化层的极性相反。3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括以下步骤：在所述一个或多个图案化的绝缘钝化层和太阳能电池的吸收体的界面处产生表面电荷，以使得所述一个或多个图案化的绝缘钝化层的极性与所述一个或多个异质结层的极性相反。4.根据前述任一权利要求所述的方法，进一步包括以下步骤：在太阳能电池的后侧上形成发射极区域，所述发射极区域包括所述一个或多个同质结触点；以及在太阳能电池后侧上形成背表面场(BSF)区域，所述BSF区域包括所述一个或多个异质结点或线状触点，其中，所述发射极区域邻近所述BSF区域设置。5.根据前述任一权利要求所述的方法，进一步包括以下步骤：在太阳能电池的后侧上形成发射极区域，所述发射极区域包括所述一个或多个异质结点或线状触点；以及在太阳能电池的后侧上形成背表面场(BSF)区域，所述BSF区域包括所述一个或多个同质结触点，其中，所述发射极区域邻近所述BSF区域设置。6.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，提供所述一个或多个同质结触点包括：通过扩散、离子注入或合金化形成一个或多个同质结点或线状触点。7.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，通过薄膜沉积形成所述一个或多个异质结层。8.根据前述任一权利要求所述的方法，进一步包括以下步骤：在太阳能电池的吸收体的后侧上、至少在将要设置所述一个或多个第二金属区域的地方形成掺杂区域；以及在一个或多个图案化的绝缘钝化层中、至少在将要设置所述一个或多个异质结点或线状触点的地方打开触点孔。9.根据权利要求8所述的方法，其中，在太阳能电池的吸收体的后侧上形成所述掺杂区域包括：执行从所述一个或多个第二金属区域到太阳能电池的吸收体中的局部合金化工艺。10.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，所述一个或多个第二金属区域使用丝网印刷工艺而形成。11.根据权利要求3所述的方法，进一步包括下述步骤：进行触点烧结，以在所述一个或多个图案化的绝缘钝化层和太阳能电池的吸收体的界面处产生表面电荷。12.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，形成所述一个或多个图案化的绝缘钝化层的步骤包括形成至少两个绝缘钝化层，其中，所述至少两个绝缘钝化层包括带相反电荷的表面电荷。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述至少两个绝缘钝化层中的每一个包括SiNx、AlOx或SiOx。14.根据权利要求4或5中的任一项所述的方法，进一步包括下述步骤：通过激光烧蚀来结构化太阳能电池的吸收体，以便将所述BSF区域与太阳能电池的发射极区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·斯坦格尔，T·米勒，
申请(专利权)人：天合光能发展有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG