带有介电背反射覆层的太阳能电池及其制造方法技术

用于制造太阳能电池（70）的方法，其中包括介电层（74，76）的一个叠层（74，76）被加到（14，16；54，56）一个太阳能电池基底（72）的背面，且该叠层（74，76）被加热和保持在至少700°C的温度下至少5分钟。本发明专利技术还涉及一种太阳能电池（70）。

【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。
技术介绍
在光伏领域，目标是减小产生电流的成本。实现该目标的一种途径，是提高所制造的太阳能电池的效率，另一种途径是降低制造太阳能电池所需的成本。效率的提高需要使更大比例的照射光子产生电子空穴对和/或使更大比例的所产生的电子空穴对在它们重新结合之前被传导走。结果是所谓的量子产量或量子效率的提高。由于长波的红光成分有较大的吸收长度，红光谱区特别有提高的潜力。由于更薄的太阳能电池基底(例如硅盘)被用于太阳能电池的工业生产，红光谱区也变得越来越重 要。因此，为了提高量子效率，一个金属层作为光反射器被加到太阳能电池基底的背面，即太阳能电池基底背向入射光的一面。结果，入射到太阳能电池基底的正面上的长波光被反射到太阳能电池基底的背面。这加大了太阳能电池基底体内的吸收概率,从而加大了产生一个电子空穴对的概率。如果没有在太阳能电池基底背面的光反射器，更大部分的光未经吸收就穿过了太阳能电池基底。然而，已经显示了，这种类型的金属光反射器与金属与太阳能电池基底界面处的电荷载流子的高再结合率相关。这可以通过在太阳能电池基底的背面提供介电反射覆层而不是金属背反射层，而进行避免。为此，一或多个介电层被加在太阳能电池基底的背面。这些层被这样设计，即打在介电层上的光量子被全反射效应所反射。这种效应代替了在金属背反射层时发生的光量子至光密介质的反射。借助这种类型的介电背反射覆层，电荷载流子的再结合率可大大减小。能够实现小于500cm/s的再结合率。而直到现在仍然是标准的带有背面区域(经常被称为背表面区)的全区域铝背触头则只实现了 lOOOcm/s量级的再结合率。用作背反射器的没有背面区的欧姆金属背触头只有106cm/s的再结合率。为了把产生的电流传导走，需要太阳能电池基底的背面的电触头。然而，这不能用介电层实现。因此，除了介电背反射层之外，还必须提供金属触头。这可通过例如在介电层上局部打孔并在孔中形成金属触头而实现。例如，可借助激光束汽化，在介电层上进行局部穿孔，且金属触头可被真空金属化。但这种背触头形成方法，与工业化太阳能电池生产中通常使用的印刷工艺(诸如屏网印刷或喷涂印刷工艺)相比，显得昂贵。但工业化生产中采用的这些印刷工艺不能不经改变地用于作为太阳能电池基底的背触头的介电层。这是由于这些印刷工艺中采用的糊含有玻璃成分，称为玻璃熔料。这些因素的效果是这些糊在形成触头所需的烧制工艺中烧穿了介电层，从而破坏了介电层。使用不含玻璃成分的糊已经被证明也是有问题的，因为这样的糊所产生的触头与太阳能电池基底的附着力不够。为了防止含玻璃熔料的糊烧穿介电层，在原理上可以形成厚度足以防止烧制的介电层。但这使得生产成本大幅度加大。如此，采用介电背反射覆层所带来的效率提高被与介电背反射覆层相关的生产成本加大所抵消了。
技术实现思路
在这种背景下，本专利技术的一个目的，是提供一种方法，它能够经济地提供太阳能电池基底的介电反射覆层和设置触头。本专利技术的另一个目的，是提供带有可经济地生产的介电背反射层的太阳能电池。本专利技术的其他有利改进在下文中说明。在根据本专利技术的方法中，在太阳能电池基底的背面施加了包括介电层的一个叠层。该叠层被加热并保持在至少700° C至少5分钟。具有这些特征的方法已经解决了上述第一个问题。令人意外的是，作为所述在至少700° C对叠层的加热和保持的结果，叠层中的一或多个介电层对含玻璃成分的糊的烧制的抵抗力得到了改善。这种抵抗力改善在此被简称 为致密化。至此，还没有澄清在加热和至少700° C的温度的保持期间哪些过程在一个或多个介电层中发生了并导致一或多个介电层的致密化。优选地，所述叠层在至少700° C的温度下保持至少10分钟的时间。在理论上，叠层被保持在至少700° C的温度的期间，可被其间叠层处于低于700° C的温度的阶段所中断。所以，可以提供若干个时间段，在这些时间段中叠层被保持在至少700° C的温度。这些时间段累计起来有至少5分钟，优选地有至少10分钟。优选地是采用硅太阳能电池基底作为太阳能电池基底。优选地,一个叠层被加有厚度小于IOOnm的氧化娃层。特别是当采用娃太阳能电池基底时，这能够获得良好的表面缺陷态钝化。该氧化硅层的厚度优选地是在5nm与IOOm之间，特别优选地是在IOnm与IOOnm之间。所述氧化硅层在原则上能够以现有技术中已知的任何方式施加。例如，该氧化硅层可用从汽相进行化学淀积的方式施加。如果采用硅太阳能电池基底，上述氧化硅层可通过硅太阳能电池基底的热氧化而形成。实际中，采用带有厚度小于200nm的氮化硅层的叠层已经被证明是有效的。该氮化硅层能够例如借助化学汽相淀积而得到施加。在此情况下，特别地，可采用等离子体强化的化学汽相淀积(PECVD)或低压化学汽相淀积(LPCVD)。厚度小于200nm的氮化硅层可被经济地施加。优选地，氮化硅层的厚度在50nm与200nm之间，特别优选地是在70nm与150nm之间。已经显示出，氮化硅层，通过被加热和在至少700 ° C的温度下保持至少5分钟，可得到致密化。除了氮化硅层，氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化钛、氮化钽层也可以此方式被致密化。优选地，一个带有氧化硅层和氮化硅层的叠层被施加。在此情况下，优选地是首先把氧化硅层施加到太阳能电池基底的背面并随后把氮化硅层加到氧化硅层上。特别优选地的是，氧化硅层被直接加到太阳能电池基底且氮化硅层被直接加到氧化硅层上。这使得太阳能电池基底的背面得到了大范围的钝化，从而在太阳能电池基底的背面上只能实现非常低的电荷载流子再结合率。同时，由于致密化的氮化硅层，叠层对包含玻璃成分的糊的烧穿的抵抗力得到了提高。优选地，在把叠层加到太阳能电池基底的背面之后，在一个扩散步骤中把掺杂物扩散到太阳能电池基底中，且在此扩散步骤中叠层在至少700° C的温度下被保持至少5分钟。以此方式,至少一个介电层的致密化能够被经济地整合到太阳能电池生产过程中，因为该至少一个介电层能够在总是需要进行的扩散步骤期间得到致密化。优选地，该扩散步骤是一个发射极扩散步骤。这在原理上能够以现有技术中已知的任何方式进行设置。例如，它可以是来自气相的发射极扩散，例如一个POCl3扩散，或者是来自先驱体层的掺杂物的扩散(称为先驱体扩散)。根据所用的太阳能电池基底，该扩散步骤可以是η或P型扩散步骤。在该扩散步骤中，叠层可被用作太阳能电池基底的背面的扩散掩膜。以此方式，能够以经济的方式实现单面的发射极扩散。这在经常采用的气相扩散中特别有利，例如在所述poci3#散中。这是因为，由于单面发射极扩散的结果，不再需要全接触发射极扩散所需的边缘绝缘，从而降低了制造成本。有利地，在叠层上形成本地的开口。这可借助例如激光束蒸发进行。或者，可把一种适当的蚀刻糊局部地加到叠层上，从而对叠层通过蚀刻进行局部打孔。·如果借助激光束蒸发形成了本地开口，已经被证明有效的是以本地线形开口的形式形成该本地开口。与多个局部的、准点状的开口相比，这是有利的。这是由于在激光束蒸发中太阳能电池基底的表面被损坏了。结果，在多个局部的、准点状的开口的情况下，有问题的边缘区与好的中间区的比率不如线形开口的情况下好。另外，引入到本地开口中的金属化有助于背面的横向导电率的加大，这有利于所制造的太阳能电池的填充因数。可选地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.03 DE 1020100102210;2010.03.05 DE 102010011.用于制造太阳能电池(70)的方法，其中 -介电层(74，76)构成的一个叠层(74，76)被加到一个太阳能电池基底(72)的背面， -在所述叠层(74，76 )上形成本地开口( 78 )， -在所述叠层(74, 76)上广泛地施加一种金属介质,使该金属介质被部分地注入(28)所述本地开口(78)， -烧制(30 )所述太阳能电池基底(72 )，以在所述本地开口( 78 )中形成欧姆接触， -在烧制(30)期间，设置在所述叠层(74，76)上的金属介质的部分通过所述叠层(74，76)的烧穿得到了阻止， 其特征在于 -在所述金属介质被加到(28)所述叠层(74，76)上之前所述叠层(74，76)被加热并在至少700° C的温度下被保持至少5分钟(20)，以及 -在施加(14，16 ;54，56)所述叠层(74，76)之前，所述太阳能电池基底(72)的背面被一种平滑蚀刻溶液或一种抛光蚀刻溶液所蚀刻(12 ;40)。2.根据权利要求I的方法，其特征在于 施加(14，16 ;54，56) —种叠层(74，76)，该叠层(74，76)具有厚度小于IOOnm的氧化硅层(74),该氧化娃层的厚度优选地是在5nm与IOOnm之间，且特别优选地是在IOnm与IOOnm之间。3.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于 施加(14，16 ;54，56) —种叠层(74，76)，该叠层(74，76)具有厚度小于200nm的氮化硅层(76)，且该氮化硅层的厚度优选地是在50nm与200nm之间，且特别优选地是在70nm与150nm之间。4.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于 施加具有一个氧化硅层(74)和一个氮化硅层(76)的叠层(74，76)，优选地是所述氧化硅层(74)先被加到所述太阳能电池基底(72)的背面且随后所述氮化硅层(76)被加到(14，16 ；54, 56)所述氧化娃层...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿道夫·闵塞尔，安德里亚斯·特佩，简·薛昂，莱因赫德·舒勒索尔，史蒂芬·科勒尔，
申请(专利权)人：森特瑟姆光伏股份有限公司，
类型：
国别省市：