太阳能电池结构和形成太阳能电池结构的方法技术

一种太阳能电池结构(10)，包括具有第一掺杂区(12)和至少一个第二掺杂区(26)的半导体材料，第二掺杂区(26)的极性与第一掺杂区(12)的极性相同。太阳能电池结构(10)还包括：至少一个介电层(20)，其位于第一区(12)的表面；以及导电部分(18)，其位于至少一个第二区(26)上方，与至少一个第二区(26)形成电触点。至少一个第二区(26)横穿导电部分(18)至少三次，使得在至少一个第二区(26)与导电部分(18)之间形成至少三个电触点(32)。成至少三个电触点(32)。成至少三个电触点(32)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池结构和形成太阳能电池结构的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年10月29日提交的澳大利亚临时专利申请号2020903934的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及太阳能电池结构和形成太阳能电池结构的方法。

技术介绍

[0004]自20世纪70年代以来，改善太阳能电池性能的研究和开发，已大幅提高了太阳能电池的效率。然而，想要以消费者可负担的成本，工业化生产最高效的太阳能电池，在商业上并不一定是最可行的；于是，近年来，人们转而关注如何生产具有商业利益的高效太阳能电池。
[0005]“丝网印刷钝化背面发射极接触(PERC)”太阳能电池和“隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)”太阳能电池，是公认高效的新型工业太阳能电池，能达到23％以上的效率，其中PERC电池是当前主流技术。更便宜且更易于制造的其他市售太阳能电池包括：形成有丝网印刷的金属触点或“指状物”的常规太阳能电池，不过其通常仅具备约20％的较低效率，因为其使用丝网印刷技术形成了整面的背部金属触点。
[0006]在具有丝网印刷金属触点的常规太阳能电池中，金属触点下方的硅衬底的发射极区，通常是重掺杂的，从而减小硅与金属触点之间的接触电阻。此外，因为对通过丝网印刷可形成多窄的金属触点存在限制，所以重掺杂还有助于克服由于需要金属触点按足够的程度间隔开以减少遮蔽损失而引起的横向导电性问题。然而，通常希望限制发射极区中的掺杂量和金属触点的宽度，以降低表面和/或界面处的复合速率，而已知的是，这会降低太阳能电池的效率。
[0007]已经开发出的用于减少发射极区中的重掺杂的技术，是形成激光掺杂的选择性发射极(LDSE)，其中，仅在金属触点下面的位置进行激光掺杂，形成重掺杂的“选择性发射极”区，而发射极区的剩余部分是轻掺杂的。这改善了接触电阻并减少了金属/硅界面处的复合，同时减少了金属指状物之间的发射极区中的整体掺杂。目前优选的工业方法，是在磷发射极扩散之后直接进行激光掺杂，使用残留的磷硅酸盐玻璃(PSG)层作为掺杂剂源。随后，在电介质沉积之后，丝网印刷的金属触点与激光掺杂区对准，其中，金属化烧制工艺使得金属能够穿透电介质层，接触下面的重掺杂硅。然而，这种太阳能电池的效率也受限于对重掺杂区的需要，重掺杂区要足够宽，才能适应金属触点的宽度加上公差量，从而在批量生产中达到足够的产量和产能，原因在于，难以将金属触点与相应的重掺杂区对准，在丝网印刷时尤其如此。例如，目前尝试在大规模制造的PERC太阳能电池中结合LDSE，使用的是宽(100
‑
150微米)激光掺杂带或线(见图1)，其具有对准的丝网印刷金属触点。这形成了约10％的激光掺杂面积和约3
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5％的金属
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硅界面面积。不合乎期望的是，金属硅界面面积和激光掺杂面积大了之后，增加了器件的暗饱和电流密度(J0)，将太阳能电池的开路电压(VOC)限制在
了680
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690mV，并因此限制了其电力转换效率。
[0008]在至少一个实施例中，本专利技术可提供有望解决上述问题中的一个或多个问题的太阳能电池结构。
[0009]关于本说明书中的包含的文献、措施、材料、装置、制品等，不能因其在每条所附权利要求的优先权日之前已存在，就将对这些内容的论述视为承认这些内容的部分或全部构成现有技术基础的一部分，或者是构成本专利技术相关领域中的公知常识。

技术实现思路

[0010]根据第一方面，提供了一种太阳能电池结构，包括：
[0011]半导体材料，其具有第一掺杂区和与第一区的极性相同的至少一个第二掺杂区，至少一个第二区位于半导体材料的表面部分，并与第一区电接触，至少一个第二区具有与第一区的掺杂分布不同的掺杂分布；
[0012]至少一个介电层，其位于第一区的表面，其中，至少一个介电层的部分被去除，并且至少一个第二区形成在至少一个介电层被去除的部分；以及
[0013]导电部分，其位于至少一个第二区上方，以形成与至少一个第二区的电触点；
[0014]其中，至少一个第二区横穿导电部分至少三次，使得在至少一个第二区和导电部分之间形成至少三个电触点。
[0015]在一个特定实施例中，通过激光掺杂去除电介质层，并且在电介质层被去除的部分，通过激光掺杂形成至少一个第二区。至少一个第二区可以通过如下方式形成：在第一区上施加掺杂剂，并将激光引导到施加的掺杂剂上方，以形成至少一个第二区并去除介电材料。
[0016]至少一个第二区可以沿着假想带且在假想带的边界内延伸，假想带是由与导电部分的纵轴大体上平行的间隔开的侧边界线界定的，其中，假想带的宽度大于导电部分的宽度。
[0017]每个第二区可以是连续的，例如，从导电部分的一端到导电部分的另一端，每个第二区可以是连续的。
[0018]至少一个第二区可以在沿着导电部分的纵轴测量的每毫米内，横穿导电部分2至20次。
[0019]至少一个第二区可以在沿着导电部分的纵轴测量的每毫米内，横穿导电部分5至10次。
[0020]与至少一个第二区重叠的导电部分的总表面积，可以小于导电部分位于其上的太阳能电池结构的表面的总面积的2％。
[0021]至少一个第二区的宽度可以是：在10μm和50μm之间；或约20μm。
[0022]假想带的宽度可以小于约150μm。
[0023]导电部分的宽度可以是：小于2mm，或小于1mm，或小于500μm，或小于100μm，或小于50μm，或在20μm和40μm之间，或约30μm。
[0024]至少一个第二区的形式可以近似为波形。
[0025]导电部分可包括金属材料并通过丝网印刷施加。
[0026]半导体材料可以是硅。施加的掺杂剂源可以包括氧化铝。氧化铝还可以钝化第一
区的表面。至少一个第二区可以掺杂有硼或铝，或硼和铝的组合。
[0027]施加的掺杂剂源可含有磷。至少一个第二区可以掺杂有磷。
[0028]至少一个第二区可以具有比第一区的掺杂浓度高的掺杂浓度。
[0029]导电部分可以是不同的金属指的形式，并且至少一个第二区中的一个或多个仅沿着指状物的长度横穿金属指状物。
[0030]根据第二方面，提供了一种形成太阳能电池结构的方法，方法包括：
[0031]提供半导体材料的衬底，衬底具有第一掺杂浓度的第一掺杂区；
[0032]在衬底中形成至少一个第二区，使得至少一个第二区位于半导体材料的表面部分，并与第一区电接触，其中，至少一个第二区具有与第一区的掺杂分布不同的掺杂分布；以及
[0033]在至少一个第二区上方形成导电部分，使得至少一个第二区横穿导电部分至少三次，其中，电触点在至少一个第二区横穿导电部分的位置处，建立在导电部分与至少一个第二区之间。
[0034]形成导电部分可以包括：在至少一个第二区上方丝网印刷导电部分。
[0035]形成至少一个第二区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种太阳能电池结构，包括：半导体材料，其具有第一掺杂区和与所述第一区的极性相同的至少一个第二掺杂区，所述至少一个第二区位于所述半导体材料的表面部分，并与所述第一区电接触，所述至少一个第二区具有与所述第一区的掺杂分布不同的掺杂分布；至少一个介电层，其位于所述第一区的表面，其中，所述至少一个介电层的部分被去除，并且所述至少一个第二区形成在所述至少一个介电层被去除的所述部分；以及导电部分，其位于所述至少一个第二区上方，以形成与所述至少一个第二区的电触点；其中，所述至少一个第二区横穿所述导电部分至少三次，使得在所述至少一个第二区和所述导电部分之间形成至少三个电触点。2.根据权利要求1所述的太阳能电池结构，其中，通过激光掺杂去除所述电介质层，并且在所述电介质层被去除的部分，通过所述激光掺杂形成所述至少一个第二区。3.根据权利要求2所述的太阳能电池结构，其中，所述至少一个第二区通过如下方式形成：在所述第一区上施加掺杂剂，并将激光引导到所述施加的掺杂剂上方，从而形成所述至少一个第二区并去除所述介电材料。4.根据权利要求3所述的太阳能电池结构，其中：所述半导体材料是硅；所述施加的掺杂剂包括氧化铝；且/或所述至少一个第二区掺杂有硼或铝。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，所述至少一个第二区沿着假想带且在所述假想带的边界内延伸，所述假想带是由与所述导电部分的纵轴大体上平行的间隔开的侧边界线界定的，其中，所述假想带的宽度大于所述导电部分的宽度。6.根据权利要求5所述的太阳能电池结构，其中，所述假想带的宽度小于约150μm。7.根据权利要求5或权利要求6所述的太阳能电池结构，其中，所述导电部分的宽度为：小于2mm，或小于1mm，或小于500μm，或小于100μm，或小于50μm，或在20μm和40μm之间，或约30μm。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，从所述导电部分的一端到所述导电部分的另一端，每个所述第二区是连续的。9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，所述至少一个第二区，在沿着所述导电部分的纵轴测量的每毫米内，横穿所述导电部分2至20次。10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，所述至少一个第二区，在沿着所述导电部分的纵轴测量的每毫米内，横穿所述导电部分5至10次。11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，与所述至少一个第二区重叠的所述导电部分的总表面积，小于所述导电部分位于其上的所述太阳能电池结构的所述表面的总面积的2％。12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，所述至少一个第二区的宽度为：在15μm和25μm之间；或约20μm。13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，所述至少一个第二区的形式近似于波形。14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，所述导电部分包
含金属材料且通过丝网印刷来施加。15.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，所述导电部分呈独特的金属指状物的形式，且所述至少一个第二区仅沿着所述指状物的长度横穿所述金属指状物。16.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，所述至少一个第二区的掺杂浓度高于所述第一区的掺杂浓度。17.根据前述权利要求中任一权利要求所述的太阳能电池结构，其中，所述衬底的表面包含双面PERC太阳能电池的后表面。18.根据权利要求17所述的太阳能电池结构，其中，所述后表面包括用于形成局部背面场区的AlOx钝化层。19.一种形成太阳能电池结构的方法，所述方法包括：提供半导体材料的衬底，所述衬底具有第一掺杂浓度的第一掺杂区；在所述衬底中形成至少一个第二区，使得所述至少一个第二区位于所述半导体材料的表面部分，并与所述第一区电接触，其中，所述至少一个第二区具有与所述第一区的掺杂分布不同的掺杂分布；以及在所述至少一个第二区上方形成导电部分，使得所述至少一个第二区横穿所述导电部分至少三次，其中，电触点在所述至少一个第二区横穿所述导电部分的位置处，建立在所述导电部分与所述至少一个第二区之间。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述形成所述导电部分包括：在所述至少一个第二区上方丝网印刷所述导电部分。21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，所述形成所述至少一个第二区包括：使用激光掺杂，将掺杂剂源施加到所述第一区上方，以及将激光引导到呈所述至少一个第二区形式的所述施加的掺杂剂源上。22.根据权利要求21所述的方法，其中，在形成所述至少一个第二区之前，所述方法包括：在所述第一区上方沉积钝化层。23.根据权利要求22所述的方法，其中，在使用激光掺杂形成所述至少一个第二区，并使用所述激光局部去除所述钝化层之后，所述方法包括：在所述至少一个第二区上方丝网印刷所述导电层。24.根据权利要求23所述的方法，还包括：烧制所述导电层的至少一些部分，以建立所述电触点。25.根据权利要求19至24中任一权利要求所述的方法，其中，所述半导体材料还包括位于所述衬底的表面的至少一个介电层，所述方法包括：去除所述至少一个介电层的部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：布雷特，
申请(专利权)人：新南创新私人有限公司，
类型：发明
国别省市：