光伏设备和用于制造光伏设备的方法技术

在本发明专利技术中，公开了一种制造叉指背接触(IBC)光伏设备(1)的方法，该方法包括以下步骤：提供作为n型或p型掺杂的第一型掺杂的衬底(2)；在背侧(2b)上实现半导体掺杂结构(6)，该半导体掺杂结构包括第一型掺杂的单独掺杂层部分(6

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光伏设备和用于制造光伏设备的方法


[0001]本专利技术涉及光伏设备领域。更具体地，本专利技术涉及一种由晶体硅制成的光伏设备，该光伏设备具有叉指背接触(interdigitated back contact，IBC)类型的背接触，在该背接触中，收集材料被图形化，从而设备在设备的背侧包括两种类型的接触。本专利技术还涉及一种用于生产这种光伏设备的低成本方法。
[0002]本专利技术的特别有利的应用是用于低成本生产用于产生电能的高效光伏电池，但更一般地，本专利技术也适用于将入射辐射转换为电信号的任何类似的设备，诸如光电探测器和电离辐射探测器。

技术介绍

[0003]叉指背接触硅太阳能电池(IBC)虽然效率很高，但由于叉指背接触硅太阳能电池的高度复杂的加工过程而存在困难。实际上，IBC设备的实现需要以非常高的精度将半导体p型和n型接触以及相应的导电接触结构局部化或图形化为叉指状的交替结构。现有技术中已知的大多数技术都依赖于使用复杂且昂贵的工艺。已知实现交替的p型和n型结构的各种方法。这些方法可以基于局部化扩散方法、机械掩膜工艺或甚至是对非局部化沉积进行部分回蚀刻的光刻工艺。
[0004]最近，在基于异质结接触的晶体硅IBC电池中已经证明了最高的效率。
[0005]例如在以下出版物中描述了示例：
[0006]‑
《Interdigitated Back Contact Silicon Heterojunction Solar Cells》，J.C.Stang，Thesis TU Berlin 2018；
[0007]‑
《Efficient interdigitated back
‑
contacted silicon heterojunction solar cells》，N.Mingirulli等人，Phys.status solidi
‑
Rapid Res.Lett.，vol.5，nr.4，pp.159
‑
161，Apr.2011；
[0008]‑
《The role of back contact patterning on stability and performance of Si IBC heterojunction solar cells》，U.K.DAS等人，第40届IEEE光伏专家会议论文集，2014，vol.1；
[0009]文献US6274402B1描述了需要两个图形化步骤的设备的典型示例，并且该文献基于n指状部和p指状部之间的绝缘层。US6274402B1中所描述的设备的制造工艺复杂且昂贵。
[0010]过去已经进行了多次尝试来降低IBC
‑
HJT设备的成本。例如，在文献EP1519422B1中，已经提出了仅图形化第一硅层，该第一硅层是n掺杂层或p掺杂层，即电子或空穴收集结构。在这些设备中，第二类型的第二硅层沉积在图形化的电荷收集结构的顶部上。由此产生的设备被称为“隧道结IBC
‑
HJT设备”。与其中两种类型的电荷收集器必须被图形化的技术相比，这种工艺流程使得工艺更简单，因为相对于第一硅层的掺杂类型具有相反掺杂类型的第二硅层形成自对准的收集结构。尽管这种设备的制造工艺比其中两种电荷载流子收集类型都被结构化的制造工艺(例如在US6274402B1种所描述的设备的情况下)简单，但实现接触结构的结构化和对准工艺仍然复杂并且实现起来昂贵。
[0011]用于实现IBC型或IBC
‑
HJT设备的接触结构的已知工艺例如基于电镀工艺，需要多个工艺步骤，如US9362426所示。这种工艺冗长且昂贵，并且在目前的知识水平下不会更简单和更便宜。
[0012]文献US 2015/0280029描述了一种背接触、背结太阳能电池，其中，结由P和N界面形成。结是高度复合的区域，必须通过在P区域和N区域之间形成沟槽来去除。沟槽必须在背侧处的硅(Si)层中实现，并且需要实现沟槽的钝化以保持高效率。必须对有源半导体执行随后的金属化步骤，并且金属层随后必须被图形化并被隔离在P区域和N区域之间。优选地使用化学蚀刻来将金属层图形化和将Si层图形化。Si沟槽形成、掩膜、蚀刻、接触开口、金属隔离以形成IBC电池的顺序是乏味且复杂的过程。
[0013]另一文献US 2019/237608A1描述了实现IBC太阳能电池的工艺。US2019/237608A1中所描述的工艺很复杂，有4到6个不同的蚀刻步骤。每个蚀刻步骤意味着图形化抗蚀剂层的沉积、非保护层的蚀刻工艺以及例如通过剥离来去除抗蚀剂。因此，由于更高的操作成本和产量的降低，多个步骤显著增加了太阳能电池成本，并且不能够使得提供廉价和有效的IBC设备。
[0014]因此，需要一种更简化的工艺来实现导电接触结构，该导电接触结构应该更便宜，同时确保高可靠性和可能的提高的效率。

技术实现思路

[0015]本专利技术涉及一种光伏设备，该光伏设备使得能够减轻现有技术的缺点。特别地，本专利技术使得能够通过使用导电层以及使用导电化合物或膏状物触点来显著简化IBC太阳能电池的背端部工艺流程，其中，图形化叉指导电接触结构通过仅一个包括至少两种不同类型的孔的树脂掩膜层的沉积、接触垫的局部化沉积和一种蚀刻工艺来实现。特别地，永久保留在太阳能电池上的树脂层的多重功能使得能够极大简化背端部工艺流程。
[0016]在第一方面，本专利技术通过一种用于制造叉指背接触(interdigitated back contact，IBC)光伏设备的方法来实现，该叉指背接触光伏设备包括衬底，该衬底限定平面(X
‑
Y)以及平行于平面(X
‑
Y)的纵向方向(A
‑
A)和横向方向(B
‑
B)，横向方向与纵向方向(A
‑
A)正交，该方法包括以下步骤(A至E)：
[0017]步骤A：提供作为n型或p型掺杂并且具有前侧和背侧的第一型或第二型掺杂的衬底，并且在背侧上实现半导体结构，该半导体结构包括第一型掺杂的单独掺杂部分和第二型的掺杂半导体结构，以提供交替电荷类型的半导体触点。第二型是不同于第一型的另一种类型；
[0018]步骤B：在掺杂半导体结构的顶部上实现导电层；
[0019]步骤C：在导电层上实现具有背表面的图形化隔离抗蚀剂层，使得所形成的抗蚀剂层包括抗蚀剂部件和抗蚀剂孔；
[0020]步骤D：将多个导电垫施加到抗蚀剂层上，并且使得导电垫填充抗蚀剂孔，从而使导电垫与导电层电接触。此外，通过填充抗蚀剂孔，导电垫在接下来的蚀刻步骤中保护下面的导电层免受化学侵蚀；
[0021]步骤E：在由隔离抗蚀剂层中的孔限定的区域中蚀刻导电层，以将第一型电荷收集结构F1与第二型电荷收集结构F2电气性隔断。通过将导电层和多个导电垫电气性隔断，形
成第一型电荷收集结构F1和第二型电荷收集结构F2。
[0022]通过步骤D实现的导电垫还可以从抗蚀剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造叉指背接触(IBC)光伏设备1的方法，所述叉指背接触光伏设备包括衬底(2)，所述衬底限定平面(X
‑
Y)以及平行于所述平面(X
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Y)的纵向方向(A
‑
A)和横向方向(B
‑
B)，所述横向方向与所述纵向方向(A
‑
A)正交，所述方法包括以下步骤(A至E)：
‑
步骤A：提供作为n型或p型掺杂并且具有前侧(2a)和背侧(2b)的第一型或第二型掺杂的衬底(2)，并且在所述背侧(2b)上实现半导体结构(6)，所述半导体结构限定前表面(6a)和与所述前表面(6a)相对的背表面(6b)，所述半导体结构(6)包括所述第一型掺杂的单独掺杂部分(6
’
)和第二型的掺杂半导体结构(6”)，以提供交替电荷类型的半导体触点，所述第二型是不同于所述第一型的另一种类型；
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步骤B：在所述掺杂半导体结构(6
’
)和(6”)的顶部上实现导电层(100)；
‑
步骤C：在所述导电层(100)上实现具有背表面(140)的图形化隔离抗蚀剂层(14)，使得所形成的抗蚀剂层(14)包括抗蚀剂部件(14a)、接触孔(14b)和隔离孔(14c)；
‑
步骤D：将多个导电垫(16、16
’
)施加到所述隔离抗蚀剂层(14)上，并且使得所述导电垫(16、16
’
)填充所述接触孔(14b)，从而使所述导电垫与所述导电层(100)电接触；
‑
步骤E：在由所述隔离抗蚀剂层(14)中的隔离孔(14c)限定的区域中蚀刻所述导电层(100)以实现沟槽(20)，以形成电气性隔断的第一型电荷收集结构(F1)和第二型电荷收集结构(F2)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导电层(100)包括至少一个透明导电氧化物(TCO)层(8)或至少一个金属层(10)或它们的组合。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述透明导电氧化物层(8)由以下金属的氧化物中的一种氧化物制成：铟(In)、锌(Zn)、锡(Sn)、钨(W)或它们的组合。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个金属层的材料选自：铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、铬(Cr)、铍(Be)、金(Au)或它们的合金。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述导电垫(16、16
’
)的材料包括导电化合物或膏状物。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，可选地执行步骤F，所述步骤F包括通过填充至少所述沟槽(20)在所述光伏设备(1)的所述背侧上实现附加隔离层(50)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，可选地执行步骤G，所述步骤G包括实现由所述隔离抗蚀剂层(14)中的孔(14d)限定的多个附加开口(200)，所述多个附加开口在所述导电层(100)中达到至少预定深度(d200)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，包括步骤H，所述步骤H包括通过相应的导电带和/或导线(18、18
’
)连接所述导电垫(16，16
’
)。9.一种叉指背接触(IBC)光伏设备(1)，所述叉指背接触光伏设备具有第一型电荷收集结构(F1)和第二型电荷收集结构(F2)，所述光伏设备(1)包括衬底(2)，所述衬底包括限定前表面(6a)和与所述前表面(6a)相对的背表面(6a)的半导体结构(6)，所述半导体结构(6)在所述衬底(2)的所述背侧上包括第一型掺杂半导体结构和第二型掺杂半导体结构(6”)，所述第一型掺杂半导体结构包括多个n掺杂或p掺杂部分(6
’
)，所述第二型掺杂半导体结构是不同于所述第一型掺杂结构的另一种掺杂类型的结构，其中，堆叠层(100、14)被布置在所述半导体结构(6
’
、6”)上，所述堆叠层(100、14)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：迈尔博尔格德国有限公司，
类型：发明
国别省市：