背接触型太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及一种节省成本的生产背接触型硅太阳能电池的方法和由该方法制得的电池，其中该方法包括：应用硅衬底、晶片或薄膜，该硅衬底、晶片或薄膜在背面上在交叉指型图案中以交替的Ｐ型和Ｎ型导电性进行掺杂，并且可选地在晶片前面掺杂有Ｐ型或Ｎ型层；在衬底的两面上沉积一个或多个表面钝化层；在衬底背面上的表面钝化层中产生开口；沉积金属层，该金属层覆盖整个背面并且填充表面钝化层中的开口；以及在沉积的金属层中产生开口，从而获得与在衬底背面的掺杂区域的电绝缘接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种节省成本的制造背接触型硅太阳能电池的方法和 由该方法制得的电池。
技术介绍
预期在接下来的数十年中世界的石油供应逐渐耗尽。这意味着上 世纪我们的主要能源在几十年内将不得不被替换，以确保目前的能量 消耗和将来全球能量需求的增加。另外，唤起了许多关注，即化石能量的使用正在将地球温室效应 增加至可能会变得危险的程度。因而，目前化石燃料的消耗应该可优 选由可再生的并且可维持我们的气候和环境的能源/载体来替换。一种这样的能源是太阳光，其以比目前和任何可预知的人类能量 消耗的增加大得多的能量照射地球。然而，太阳能电池电力直到现在 仍太昂贵而不能与核能、热能等竞争。如果要使太阳能电池电力的巨 大潜力释放出来，这就需要改变。来自太阳能板的电力的成本为太阳能板的能量转化效率和制造成 本的函数。因而，对于更便宜的太阳能电力的研究应该集中在通过节 省成本的制造方法制得的高效太阳能电池。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的主要目的在于提供一种节省成本的、高效的背接触型太 阳能电池的制造方法。本专利技术的另外目的在于提供一种具有高能量转化率的背接触型太 阳能电池。本专利技术的目的可以通过在下面的本专利技术的说明和/或所附的专利 权利要求书中阐明的特征来实现。本专利技术的说明本专利技术涉及钝化层的选择以及如何获得与在钝化层下方的晶片的 掺杂区域的电接触。因而，本专利技术可以采用任何被掺杂的硅晶片或薄 膜，使得晶片可以是背接触的。这包括单晶硅、微晶硅和多晶硅的晶 片或薄膜以及在晶片的背面的任何公知的和想得到的P和N掺杂区域 构造。还可以是在晶片的前面上的可选的P或N掺杂层。术语"前面"表示太阳能晶片暴露于阳光的面。术语"背面"是 晶片前面的相对面，以及术语"背接触"表示所有的连接体都布置在 太阳能晶片的背面上。术语"P掺杂区域"是指其中导致正电荷载流子 数目增加的掺杂材料被添加到硅基体，使得在表面下方的特定距离内 形成具有P型导电性的、具有表面层的晶片的区域。术语"N掺杂的 区域"是指其中导致负电荷载流子(迁移电子)数目增加的掺杂材料被添加到硅基体，使得在表面下方的特定距离内形成具有N型导电性的、具有表面层的晶片的区域。用于背接触型太阳能电池的晶片应该在其背面上具有每个类型导电性P和N中的至少一个区域，但是通常有在交叉指型(interdigitated)图案中具有交替的导电性的几个掺杂区域。晶片还可以在P型或N型导电性中的一种的前面上具有掺杂层。前面掺杂层是可选的。本专利技术可以应用任何公知的方法来掺杂或制造具有一种或另一种 类型导电性的层。在太阳能电池的前表面处，可选的一种或另一种类型导电性的层可以通过由液体、固体或气体源的向内扩散来制备。交 替的导电性的层的制造可以借助于利用激光掺杂使掺杂剂的同时或连 续向内扩散、借助于不同的掺杂剂源的喷墨和退火或者借助于不同的 掺杂剂源的丝网印刷和退火。获得交替的层的低成本方法首先在一个 装配有两种掺杂剂源的设备中，通过利用喷墨印刷，在晶片上施加一 种和另一种类型导电性的掺杂剂源，然后同时在提高的温度下通过向 内扩散来制备掺杂剂层。本专利技术可以在晶片的前面处采用任何公知的表面钝化层，并且它 可以采用任何公知的形成钝化层的方法。然而，本专利技术涉及在晶片背 面的第一钝化层的选择，以及如何获得与在第一钝化层下方的P型和N 型掺杂区域的电接触。因而，如果人们在晶片的前面和背面两者上采用从本申请人的PCT申请WO2006/110048 Al中得知的双钝化层结构， 然后在晶片背面上的外部钝化层中形成开口，接着在晶片的整个背面 上沉积金属相，退火如WO2006/110048 Al中描述的钝化层并且同时获 得在开口中的金属相产生与在第一钝化层下面的P型和N型掺杂区域 的接触，以及最后在沉积的金属层中产生开口/空闲区域而产生与在晶 片背面的每个掺杂区域的电绝缘接触，则获得特别节省成本的和高效 的太阳能电池。在WO2006/110048 Al中公开的优选双钝化层结构包括厚度范围 为1-150 nm的第一氢化非晶硅或氢化非晶碳化硅薄膜，该薄膜沉积在 硅晶片的两面上的掺杂层上，接着在晶片的两面上的非晶硅或非晶碳 化硅层顶上沉积厚度范围为10-200 nm的氢化氮化硅薄膜。非晶硅或碳 化硅以及氮化硅膜可以通过等离子体增强型化学气相沉积(PECVD) 来沉积。这两种膜可以在基本上单个或多个沉积过程中沉积。用于一 个或多个钝化层的沉积的其他方法的示例包括但不限于等离子体增 强型化学气相沉积、热丝化学气相沉积、低温化学气相沉积、低压化 学气相沉积或溅射。可替选地，在前表面处，非晶硅层可以由氧化硅的薄层来替换， 该氧化硅的薄层通过热氧化、溅射或等离子体增强型气相沉积来制备。本专利技术可以采用任何公知的方法用于在一个或多个钝化层中产生 开口。这可以包括蚀刻技术，其中化学试剂溶解太阳能晶片的至少一 个表面上指定局部区域处的钝化层。可以通过喷墨印刷或丝网印刷来 施加蚀刻剂，可替选地，局部化蚀刻可以通过喷墨印刷或丝网印刷化 学抗蚀剂，接着将太阳能晶片完全或部分浸入蚀刻流体等而获得。化 学蚀刻剂可以由下列物质组成但不限于此稀的或浓的HF、 KOH、NaOH或者包含HF、 HN03和CH3COOH的混合物。在钝化层中获得 开口的替选方法可以是例如通过曝光于激光束来局部加热烧掉钝化 层。在采用WO2006/110048 Al所述的优选的双钝化层的情况下，钝 化层的去除可以仅适用于外部氮化硅层。下方的非晶硅层或非晶碳化 硅层应该是完整的。可替选地，可以在所有钝化层中产生开口，使得 随后的金属层的沉积获得与下面的晶片的掺杂区域直接接触。金属层的沉积可以通过例如镍、银、铜和/或锡或者这些材料的任 何组合的非电镀或电镀来获得。本专利技术不限于金属的这些选择，它可 以应用提供与下面的硅衬底的良好电接触并且耐受与太阳能板在太阳 能板的预期寿命期间的正常使用有关的以及与接触形成之后的随后制 造步骤有关的UV光、高达约150-25(TC的温度和任何其他破坏力/物理 条件的任何材料。这可以包括公知的导电的塑料和/或诸如碳聚合物等 的其他聚合物配方。并未给出对用于形成接触的材料的所需导电性的 任何限制，因为该要求强烈地取决于要被接触的太阳能电池/板的几何 形状和尺寸，并且本领域的技术人员应该了解需要哪种导电性。在采用WO2006/110048 Al所述的优选的双钝化层的情况下，非常 适合的金属层为铝。铝层应该具有取决于电池尺寸和设计的大约1-50"m范围内的厚度，并且可以在约室温至约20(TC的温度下通过覆盖全 部第二表面的铝层的溅射或蒸发，或者通过覆盖全部第二表面的铝基 金属浆的丝网印刷来沉积。在丝网印刷含铝的浆的情况下，应该理解 含铝颗粒的商用的厚膜浆的利用，并且该浆可以包含或可以不包含玻 璃颗粒，接着在温度〈40(TC处烘干任何有机溶剂。在铝层的沉积之后， 接触和钝化效果的同时优化通过下列方式获得将晶片加热至 300-60(TC范围内的温度，优选加热至约50(TC的温度持续4分钟。进 一步细节请参见WO2006/110048 Al。在晶片背面上形成与掺杂区域的电接触之后，必须将连续的金属 层分成用于每个掺杂区域的电绝缘区域。这可以通过例如借助于蚀刻 剂的喷墨，或者借助于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产背接触型太阳能电池的方法，其中所述方法包括应用硅衬底、晶片或薄膜，该硅衬底、晶片或薄膜在背面上在交叉指型图案中以交替的Ｐ型和Ｎ型导电性进行掺杂，并且可选地在所述晶片的前面上掺杂有Ｐ型或Ｎ型层，　其特征在于，所述方法进一步包括： 　－在所述衬底的两面上沉积一个或多个表面钝化层，　－在所述衬底的背面上的表面钝化层中产生开口，　－沉积金属层，所述金属层覆盖整个背面并且填充所述表面钝化层中的开口，以及　－在沉积的金属层中产生开口，从而获得与在衬底背 面上的掺杂区域的电绝缘接触。

【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：埃里克萨乌尔，安德烈亚斯本特森，
申请(专利权)人：可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]