光伏电池及制造该光伏电池的方法技术

一种用于制造光伏器件的方法，该光伏器件具有包含掺杂有第一掺杂剂的硅的衬底，所述方法包括下列步骤：ａ．在衬底的前表面上形成第一层，该第一层包含导电类型与第一掺杂剂相反的第二掺杂剂；ｂ．在第一层上形成第二表面涂层；ｃ．形成到达或者进入硅衬底的狭长凹槽；ｄ．在凹槽内形成第三层，该层包含导电类型与第一掺杂剂相反的第三掺杂剂；ｅ．形成接触指系统，所述接触指系统与凹槽交叉，以提供导电的前触点；以及ｆ．形成第二触点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光伏器件，具体地涉及包括诸如单晶硅或多晶硅薄层 的半导体材料薄层的光伏器件。更具体地，本专利技术涉及包含单晶硅或 多晶硅半导体材料的光伏器件。
技术介绍
光伏器件，也称为光伏电池，用于将光能转换成电能。光伏电池 可以用于产生能量(太阳能电池)或者它们可用作其它器件中的光探 测器元件。光伏电池是可再生能源。然而，它们的使用被它们的电输 出限制。 一般地，许多光伏电池被布置在一个或多个面板或模块中， 以便产生对于所期望的商业应用或消费应用所需的充足功率。具有较高的效率的光伏电池导致带有较大的电功率输出的模块。 因此，需要能够制造大量高效率的光伏电池。将非常期望能够降低这 样的光伏器件的生产成本、提高它的光转换效率或者这两者。与常规 制造的电池相比，本专利技术的光伏电池是高度有效率的。大多数光伏器件都是由单晶硅或多晶硅来制造的。因为由于硅在 微电子产业中的使用而使得它可以合理的价钱容易地获得，并且因为 它适当地平衡了用于制造光伏电池的电特性、物理特性和化学特性， 所以通常使用硅。在光伏器件的生产过程中，通过本领域所公知的各 种方法，用正导电类型或负导电类型的掺杂剂来掺杂硅，并且硅常以晶片或带状物(ribbon)的形式一般被切割成薄衬底。贯穿本申请，诸 如晶片的衬底的意图面对入射光的表面，被规定为前表面，并且与前 表面相对的表面被称为后表面。按照常规，正导电类型一般规定为"p"， 而负导电类型被规定为"n"。在本申请中，"p"和"n"仅用于表示5相反的导电类型。在本申请中，"p"和"n"分别表示正的和负的但 也可分别表示负的和正的。光伏器件的工作的关键是p-n结的生成，其通常通过进一步对硅 衬底的前表面进行掺杂以形成导电类型与掺杂的硅衬底相反的层来形 成。这样的层通常被称为发射体层。在p型掺杂的衬底的情况下，发 射体层通过用n型掺杂剂掺杂前表面来形成。p-n结是在p型掺杂区与 n型掾杂区之间的界面。进入这些太阳能电池的光被吸收，从而产生电子-空穴对，所述电 子-空穴对如果具有足够的扩散长度，则通过由太阳能电池结所产生的 电场而被空间分离，并且分别聚集在太阳能电池的顶表面和底表面处。 例如，在n-p型太阳能电池中，电子将迁移到顶表面，在这里，然它们 之后将被位于其上的金属栅收集。该金属栅一般可包括许多金属指状 物，所述金属指状物沿着顶表面被分开较大距离，并且通过公共汇流 条(bus bar)而彼此连接。电子将直接迁移到金属指状物或接近指状 物之间的顶表面，并且然后沿着太阳能电池的表面迁移，直至它们能 被这些指状物中的一个收集为止。另一方面，空穴将迁移到太阳能电 池的底表面，在这里，它们可以被覆盖整个底表面的金属片收集。U.S.专利3811954描述了一种在短波长中具有改进的效率因而输 出功率急剧增大的太阳能电池，所述短波长是指光谱中对应于0.3-0.5 微米的蓝-紫部分。通过减小结深、在太阳能电池的光入射表面上提供 非常精细的几何图案金属电极，实现所声称的改进。结深一般在500A 与2000A之间，并且精细几何电极的金属指状物一般被间隔开仅一厘 米的百分之几的量级。所得到的精细几何图案电极通常覆盖太阳能电 池的表面区域的5%至10%且与之处于欧姆接触，并且防止所覆盖的区 域将入射的光子转换成电能。电池未与电极接触的表面区域被金属氧 化物抗反射涂层所覆盖。硅太阳能电池中的反向电流包括流到结的电子和空穴流，在所述 结处，它们复合。该电流通过抵消流过二极管的主电流的一部分而使 电池的性能，即I-V特性劣化。 一般在太阳能电池模型中考虑的反向电 流由半导体的体电荷区域和空间电荷区域产生。反向电流的另一个来 源是顶表面层，其中杂质是热生电子-空穴对的复合中心以及来源。然 而，因为存在高浓度杂质，所以该电流通常在标准太阳能电池中被忽 略，所述杂质用以产生最少量的在结处复合的电子-空穴对。此外，厚"死层(dead layer)"隔离了太阳能电池的顶层中的表面产生中心以 及与金属电极的欧姆接触的任何影响。在根据U.S. 3811954的太阳能电池中，浅结导致死层的最小化， 其存在于标准硅电池的光入射表面处。此外，扩散到电池的顶层中的 杂质密度减小并且对于主要的反向电流提供了来源。形成在硅太阳能 电池的金属电极和顶层之间的欧姆接触致使电流的热产生发生在太阳 能电池的表面附近。金属触点充当用于复合的大的汇点(sink)并且也 充当用于电子-空穴对的产生的大的来源。这样的电池的前面触点一般被沉积作为开口栅图案以允许光被暴 露的硅衬底吸收。在对上面的U.S. 3811954中所公开的设计的改进中， 已经提出了将前面的栅沉积在被埋入的凹槽中以减小栅遮蔽损耗 (grid-shading 1oss)。该类型的太阳能电池通常称为掩埋接触式(Buried Contact)太阳能电池(也被称为激光开槽掩埋栅-LGBG太阳能电池)。 在EP 156366中公开了基本的电池，并且用于制造这样的电池的方法一 般包括下列步骤1) 在带有晶向的单晶硅晶片的情况下，在苛性碱溶液中蚀刻 硅表面以形成随机的锥体；2) 用第V族元素， 一般为磷掺杂p型硅晶片的顶表面，以生成n+层；3) 添加氮化硅顶表面涂层，以充当抗反射层，以及还充当介电(非 导电)层以便防止金属镀在顶表面的不需要的区域上；4) 在晶片的表面中切出凹槽，金属将被镀在所述凹槽中，凹槽一 般可以使用激光来切割，但是可以被化学蚀刻、等离子体蚀刻或使用 金刚石锯来机械形成；5) 用n型第V族元素， 一般为磷对凹槽中的暴露的p型硅表面进 行掺杂；6) 通过用诸如铝或硼的电子"受体"掺杂后表面，对电池进行处 理，以提供背表面场(BSF);7) 将金属触点镀到凹槽中以提供导电的前面触点，并且还同时镀 到后表面中以便提供导电的后面触点。遵循上述步骤，通常需要电隔离晶片的边缘。然而，这样的方法存在许多缺陷。所述方法需要一层化学镀镍 (electroless nickel)被沉积在晶片的后表面和凹槽中，紧接着进行烧 结，并且可能需要金属(例如，镍、铜和/或银)的进一步沉积步骤。 提供所需的生产成品率的当前的制造技术，对于用于制备太阳能电池 的方法，增加了原材料消耗方面的额外成本，并且延长了周期。另外，与化学镀方法相关联的问题在于，它防止了均匀的由阱限 定的后表面场的形成，以及与之相关联的益处。反之，获得均匀的由 阱限定的后表面场，诸如在后面使用厚铝膜，会导致差的金属化成品 率，这又反过来有害地影响太阳能电池的性能。本专利技术的专利技术人已意外地发现，可以将使用深凹槽栅的益处能够 与减少表面金属触点的益处相结合，以制造具有良好的效率以及对光 谱中的蓝-紫部分和红-红外部分的良好的吸收的可选光伏电池。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种用于制造光伏器件的方法，该光伏器件 具有包含掺杂有第一掺杂剂的硅的衬底，所述方法包括下列步骤(a) 在衬底的前表面上形成第一层，所述第一层包含导电类型与 第一摻杂剂相反的第二掺杂剂；(b) 在第一层上形成第二表面涂层；(C)在器件的前表面中形成多条狭长凹槽，使得这些凹槽到达或 者进入硅衬底；(d) 在凹槽内形成第三层，该层包含导电类型与第一掺杂剂相反 的第三惨杂剂；(e) 形成接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造光伏器件的方法，所述光伏器件具有衬底，该衬底包含掺杂有第一掺杂剂的硅，所述方法包括下列步骤：　ａ．在所述衬底的前表面上形成第一层，所述第一层包含导电类型与第一掺杂剂相反的第二掺杂剂；　ｇ．在所述第一层上形成第二表面涂 层；　ｈ．形成到达或者进入所述硅衬底的狭长凹槽；　ｉ．在所述凹槽内形成第三层，该层包含导电类型与第一掺杂剂相反的第三掺杂剂；　ｊ．形成接触指系统，所述接触指系统与所述凹槽交叉，以提供导电的前触点；以及　ｋ．形成第二触 点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：君曼扭尔费尔南德兹，拉菲尔布诺，卡曼莫利拉，因纳斯玟库拉，
申请(专利权)人：BP太阳能旗舰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：ES[西班牙]