使用半导体晶片的高效率光伏背结背触点太阳能电池结构和制造方法技术

本发明专利技术提供一种使用半导体晶片的背结背触点太阳能电池及其制造方法。该背结背触点太阳能电池包括具有掺杂的基极区域、光俘获正面表面和掺杂的背面发射极区域的半导体晶片。正面和背面介电层和钝化层提供增强光阱和内反射。将背面基极和发射极触点连接至金属互连件，所述金属互连件在太阳能电池背面形成由叉指状电极和汇流条形成的金属化图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及光伏和太阳能电池
，更具体地涉及背结背触点薄太阳能电池和制造方法。
技术介绍
目前晶体硅在光伏(PV)产业的市场份额最大，占整个PV市场的80%以上。尽管制造更薄的晶体硅太阳能电池长期以来被认为是降低PV费用最有效的方法之一(因为太阳能电池中使用的晶体硅片相对较高的材料费用占了 PV模块总费用的一部分)，但是由于晶片较大较薄，且在一定程度上较薄结构中存在光阱，使得这其中仍存在很多机械破损问题。要实现成本效益，PV制造工厂的产量必须要很高，因此高机械产量和降低晶片破损率的要求更加困难。对于独立式晶体硅太阳能电池(无支撑)而言，比当前的厚度范围140 u m-250 u m再稍微降低一点也会在制造过程中严重危害到机械产量。因此，处理非常薄的太阳能电池结构的任何方案应当是在整个电池工艺中由主载体完全或部分地支撑，或者应该是具有相伴的能提供刚性的创新结构的、新颖的自承载式独立基片。通常，高效的太阳能电池使用昂贵的图案技术，如石版印刷术来制造。由于减少了硅的使用及工艺的简化，在保障高性能，高效电池设计的同时，该技术可大大降低费用。对于太阳能电池发展和制造而言，以较低制造成本获得较高的电池和模块效率一直以来是一项重要任务。主要由于电池正面无金属遮挡、无发射极以及由此导致的高蓝光响应，并且由于背面潜在的低金属阻抗，因此背结/背触点电池结构具有高效性。尽管上述薄衬底和载体方法总的来说能够用于任何电池结构，但这对背结/背触点电池来说特别有益。本领域的技术人员知道背结/背触点电池需要较高的扩散长度与衬底厚度比，典型地该比值>5。在传统的电池中，由于不容易降低电池厚度，因此获得长寿命的材料就成为了重点，此种材料可以使得少数载流子的扩散长度更长，但也增加了晶片费用。在薄的电池中，除了体积小得多的硅，扩散长度不必非得那样高，以降低材料质量要求。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了用于制造背触点/背结太阳能电池的创新结构和方法。在一个实施例中，提供了一种使用半导体晶片的背结背触点太阳能电池和制造方法。该背结背触点太阳能电池包括具有掺杂的基座区域，光俘获正面表面和掺杂的背面发射器区的半导体晶片。正面和背面介电层和钝化层提供增强光阱和内反射。将背面基座和发射器触点连接至金属互连件，所述金属互连件在太阳能电池背面形成由叉指状电极和汇流条形成的金属化图案。通过此处提供的描述，本专利技术以及其它新颖特征将会变得明显。本
技术实现思路
的意图不是对所要求的主题进行综合描述，而是对本专利技术主题的功能性进行简短的概述。对以下附图和详细说明进行审阅时，此处提供的其它系统、方法、特征和优点对于本领域的技术人员来说将变得明显。本
技术实现思路
的意图是将所有包含在本说明内的这些额外的系统、方法、特征和优点包括在附随的权利要求的范围内。附图说明现参考以下结合附图的描述，以便对本专利技术主题及其优点有一个更全面的理解，附图中相似的标号表示相似的特征，并且其中图I是块状硅晶片制成的背触点太阳能电池剖面图；图2是用于制作太阳能电池的制造工艺流程的框图；图3(a_i)是在关键工艺步骤之后，根据图2制造的太阳能电池的剖面示意图；图4(a-b)示出具有连续板(through plate)开口或栅状肋条结构的两种背面增强板的背面视图；图5 (a-b)示出两个示例性的金属汇流条设计；图6是块状硅晶片制成的背触点太阳能电池的剖面示意图；图7是用于制作图6中太阳能电池的制造工艺流程的框图； 图8是块状硅晶片制成的背触点太阳能电池的剖面示意图；图9是用于制作图8中太阳能电池的制造工艺流程的框图；图10是块状硅晶片制成的背触点太阳能电池的剖面示意图；图11是用于制作图10中太阳能电池的制造工艺流程的框图；图12是块状硅晶片制成的背触点太阳能电池的剖面示意图；图13是用于制作图12中太阳能电池的制造工艺流程的框图；图14(a_k)是在关键制造工艺步骤之后，根据图12制造的太阳能电池的剖面示意图；图15是块状硅晶片制成的背触点太阳能电池的剖面示意图；图16是用于制作图15中太阳能电池的制造工艺流程的框图；图17是块状硅晶片制成的背触点太阳能电池的剖面示意图；图18是用于制作图17中太阳能电池的制造工艺流程的框图；图19是块状硅晶片制成的背触点太阳能电池的剖面示意图；图20是用于制作图19中太阳能电池的制造工艺流程的框图；图21是块状硅晶片制成的背触点太阳能电池的剖面示意图；图22是用于制作图21中太阳能电池的制造工艺流程的框图；以及图23(a_k)是在关键制造工艺步骤之后，根据图21制造的太阳能电池的剖面示意图。具体实施例方式以下说明不应从限制意义上理解，其目的是为了描述本专利技术的一般原理。本专利技术的范围应该根据权利要求而定。本专利技术的示例性实施例在附图中得到阐明，相同标号在附图中表示相同或相应部件。下文中描述了由硅块制成的薄晶片上的各种背触点电池(BLAC电池)。具体地，晶片可以使用钢丝锯或通过质子移植和分离制成。尽管采用NBLAC电池作解释之用(NBLAC由N-型基极掺杂定义)，但是本专利技术的结构和方法的范围不是要仅限于NBLAC电池，因为本领域的技术人员可以将本专利技术应用到PBLAC电池(PBLAC由p_型基座掺杂定义，如基于硼的PBLAC)。本专利技术包括2个子部分I)在第一子部分中，工艺流程包括在晶片上使用外延沉淀来生长发射极，其与使用外延生长的整个基片相对。在第二部分中，通过在熔炉中使用气相扩散或使用常压化学气相淀积(APCVD)，在晶片的表面区域形成发射极。对于NBLAC电池(具有n-型基座)而言，发射极是P-型，典型地都基于硼，并且通过在熔炉中掺杂硼或 在晶片表面沉积APCVD BSG后进行退火而形成。图I是块状硅晶片制成的背触点太阳能电池剖面示意图。这种太阳能电池实施例指的是Flow-I. I电池。除了在触点下，背触点太阳能电池到处都是有轻掺杂物的外延发射极(触点下面重掺杂以形成选择性的发射极触点)，双面热氧化物和LPCVD氮化硅薄层，激光烧蚀的触点开口，喷墨印刷的掺杂物，化学镀金属化，和衬底增强。氧化层可以将正面和背面钝化，而LPCVD氮化硅作为抗反射涂层可用于前表面，作为湿法腐蚀停止层可在晶片背面上进行处理。如示例所示，衬底增强板对准地附接到电池的背面。背面增强板可以是带有通孔的连续板，所述通孔用于接近太阳能电池背面的发射极和基极金属母材触点。可替代地，背面增强板可以有一个或多个较大的类似于栅格形状结构的开口，以便更轻且更容易在太阳能电池模块层接近衬底背面。起始硅晶片可以是CZ或FZ晶片。薄硅衬底可以通过锯开硅锭然后选择性地进行表面磨削或抛光形成，或者通过从厚的硅晶片上通过劈裂/分离形成。对于给定的少数载流子平均使用寿命而言，晶片最好足够薄以便使扩散长度对晶片厚度的比值>5。另一方面，晶片应该强韧以便能够经得住加工和处理环境。硅晶片的厚度优选在50 y m到250 y m的范围内。硅衬底的形状可以是方形或带有圆角的伪方形。为了避免在后续处理步骤中晶片出现断裂，优选地磨光薄晶片的边缘以消除边缘处的裂缝。图2是用于制作Flow-I. I太阳能电池的制造工艺流程框图。图3(a_i)为关键制造工艺步骤之后，Flow-L I太阳能电池的剖面示意图。如图表2中所示，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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·M·穆斯利赫，P·卡普尔，K·J·克拉默，D·X·王，S·苏特，V·V·雷纳，A·卡尔卡特拉，E·范·科斯查伟，D·哈伍德，M·曼苏里，M·温格特，
申请(专利权)人：速力斯公司，
类型：发明
国别省市：