制造硅光伏电池的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制造硅光伏电池的方法，更具体涉及硅光伏电池的正面和背面的金属化的方法和由该方法得到的硅光伏电池。
【背景技术】
[0002]几种用于例如钝化发射区背表面电池(PERC，passivated emitter and rearcells)型光伏电池的正面金属化和背面金属化的方法是已知的。
[0003]在一个典型的工艺流程中，在电池背面提供了钝化层，并且在电池的正面提供减反射涂层后，在背面的钝化层中将要与下方的硅接触的地方开孔。然后在背面之上沉积铝层(例如通过丝网印刷，蒸发和溅射)，图案化的银糊料被丝网印刷在减反射涂层顶上。然后电池通常在峰值温度至少为835°C的较高温度下(例如，在约835°C到950°C之间的范围内或者大约835°C到950°C之间)进行烧制或者退火，由此使图案化的银糊料穿过减反射涂层渗透到底下的硅上，形成正面金属触点。在同一个烧制过程中，在背面形成良好的铝触点和背面电场(BSF)区域。这个过程称为共烧过程。
[0004]其他工艺流程是已知的，其中正面触点是基于铜的。例如，镍/铜叠层可以用于正面触点。在这样的工艺流程中，只有背面触点需要被烧制。该操作通常在700°C到900°C范围内的峰值温度下进行。之后通过单独的退火步骤在正面形成良好的触点，比如在大约400°C的温度下进行该单独的退火步骤，形成硅化镍。在这种过程中，背面触点被烧制(退火)了两次。这样可能会提高金属穿透背面介电层的风险。
[0005]在铜下方使用硅化镍作为接触材料更够提供降低串联电阻和接触电阻，还有形成阻拦铜扩散到硅的屏障的优点。在制造光伏电池的过程中，硅化物可被限定在减反射涂层中用例如激光烧蚀的方法形成的窄小的开孔中。这样可以使得形成的正面触点图案的指状元件明显比通过丝网印刷方法得到的更窄。
[0006]一个典型的金属化过程，该过程具有铜基正面触点，由部分加工的光伏电池开始，该电池在正面具有SiNx减反射涂层，在背面具有介电堆叠体(钝化)，该过程包含如下步骤:背面介电堆叠体的局部激光烧蚀；然后在背面沉积铝；接下来对铝背面触点进行烧制；正面减反射涂层的局部激光烧蚀；然后在正面溅射或者电镀镍；接下来退火形成硅化镍(硅化)；然后进行镀覆，例如镀覆阻挡层，铜镀层和银镀层。
【发明内容】
[0007]一些本发明方面涉及制造硅光伏电池的方法，该硅光伏电池具有镀覆的正面触点，其中与现有技术方法相比，本发明方法步骤的数量减少。一些本发明方面涉及硅光伏电池的制造方法，该方法包括正面触点和背面触点的共烧，其中相比现有技术方法，本发明的共烧温度降低。一个本发明方面涉及制造晶体硅光伏电池的方法，所述方法包括:在硅基板正表面上提供介电层，比如减反射涂层；在将形成用于各光伏电池的正面触点的预定位置形成穿过介电层(例如减反射涂层)的开孔；然后在基板正面上提供第一金属层；在硅基板背面上提供第二金属层；然后，以峰值退火温度退火，第一金属层的选择应能够在所述峰值退火温度下发生良好的硅化或硅化物的形成，以此在电池背面形成背面触点和背表面电场区域，从而同时在第一金属层与硅基板直接接触的位置，在正面形成硅化物。
[0008]峰值退火温度优选的范围在570°C到830°C之间或者约570°C到830°C之间，例如660°C到800°C之间或者约660°C到800°C之间。峰值退火温度优选低于800°C。
[0009]介电层可以为单介电层，比如SiNx层，S1x层或者AlOx层，或者介电层可以是介电层叠层，比如包含AlOx和/或SiNx和/或S1x的叠层。介电层可以含氢而且可以提供良好的正表面钝化。介电层的厚度可以进行选择，以使其用作减反射涂层。硅基板的正表面可以织构化。
[0010]形成穿过介电层的开孔的操作可以由激光烧蚀或者本领域技术人员熟悉的其他合适的方法进行，例如用光刻技术然后采用干刻蚀或湿刻蚀，聚合物掩模的丝网印刷然后采用干刻蚀或湿刻蚀，或者采用本领域技术人员熟悉的其他合适的方法进行。
[0011]第一金属层的选择应能够在峰值退火温度下形成金属硅化物。第一金属层可以例如为过渡金属层，比如钴层或者钛层，或者可包含金属混合物(例如TiW，TiN或者TaN)。可以用例如PVD，CVD,电镀或者无电镀法提供。
[0012]第二金属层可以例如为铝层，例如由物理气相沉积法(PVD)，丝网印刷或者蒸发等方法得到，或者第二金属层可以是包含铝的层，例如AlSi层。但是，本发明不限于此，可以使用其它金属形成第二金属层。
[0013]依据某些实施方式，该方法还包括在硅基板的背面提供第二金属层之前，在光伏电池的背面提供第二介电层，并在背面的第二介电层上局部开孔，比如使用激光处理方法进行局部开孔。
[0014]在退火(或者共烧)过程中，在电池的背面形成良好的背面触点和BSF区域，与此同时，在正面第一金属层与硅基板直接接触的位置(例如在穿过介电层的开孔的位置)发生娃化反应。
[0015]退火后，第一金属层上未反应的残余物可以被移除，剩下的金属硅化物层可以在随后的镀覆步骤中用作晶种层，所述随后的镀覆步骤比如是镀铜或镀镍步骤。
[0016]与在正面使用镍硅化物作为晶种层的现有技术方法相比，使用其他金属比如钛是有利的，这是因为这些金属形成更加稳定的硅化物而且向硅的扩散速率更低。这样可以降低结穿透(junct1n spiking)的风险，可以使用浅发射极区域。
[0017]与在正面使用硅化镍的方法相比，本方法的一个优点在于在电池正面形成硅化物和在电池背面形成良好的背面触点和BSF电场区域可以在同一个退火步骤或者共烧步骤中进行。因此可以避免两个单独的退火步骤的需求，与现有技术方法相比减少了过程的步骤数。该退火步骤或共烧步骤可在适中的温度下进行，比如低于800°C或低于约800°C。
[0018]与使用共烧以及丝网印刷正面触点的方法相比，本方法的优点在于，共烧温度可以从银丝网印刷正面触点情况中的至少约835°C降低到660°C或约660°C (当在背面上使用例如Al层作为第二金属层时)，或者甚至降低到570°C或约570°C (当使用例如AlSi层作为第二金属层时)。
[0019]本方法的优点在于共烧步骤在正面激光烧蚀后进行。因此，在共烧或退火步骤中从介电层(比如SiNx:H减反射涂层)释放的氢气不仅可以使S1-SiNx界面被氢气钝化，而且钝化了可能被激光烧蚀破坏的区域。众所周知在低温(比如300°C到400°C之间，或者大约300°C到400°C间)沉积的PECVD SiNx^结合大量的氢(最多达30-40%或者最多达约30-40%) ο在退火或者共烧过程中，氢气从SiNJl释放，可以提高表面钝化。退火或共烧还可至少部分地消除激光烧蚀造成的损害。
[0020]在退火或共烧过程中，SiNJl致密化。本发明的优点在于减反射涂层的激光烧蚀步骤在触点烧制之前进行，比如在SiNx层致密化之前进行。因此，与经烧制后的层的密度相比，减反射涂层的烧蚀由所沉积的较低密度的层促进。这样使烧蚀更均一、更完全，可以实现更好的金属覆盖，由此得到更低的接触电阻和更高的填充因子。
[0021]本发明的优点在于可在正面激光烧蚀后进行基板的良好清洁，因为这种清洁可在任何金属层出现前进行。因此，可以使用的清洁方法和清洁剂的限制减少，且也不用提供保护层。
[0022]上文已经描述了各种发明性方面的某些目的和优点。当然，应理解本发明的任意【具体实施方式】不必然能实现所有的这些目的或优点。因此，例如本领域普通技术人员将理解可以下述方式实施或进行本发明:取得或优化本文所教导的一种或更多种优点，而不必然取得本文所可能教导或暗示的其它目的或优点。此外，应理解
【发明内容】
只是示例，无意于限制本发明的范围。本发明，对于其构建和方法的操作，还有其特征和优点等，可以结合以下详细的说明中和附图一起，得到更好的理解。
[0023]附图简要说明
[0024]图1示意性地示出了根据一个实施方式中PERC型硅光伏电池的制造方法的例子。
[0025]图2表示了由一个实施方式制造的PERC电池测量的pFF值随着峰值退火温度的变化关系。实心的方块代表了硅化物形成后和镀覆前测量的值；空心方块代表后续镀覆后测量的值。
[0026]图3表示了一个实施方式制造的PERC电池测量的Suns V。。值随着峰值退火温度的变化关系。实心的方块代表了硅化物形成后和镀覆前测量的值；空心方块代表后续镀覆后测量的值。
[0027]图4(a)到(f)进一步示出了图1所示的制造方法的工艺流程。
[0028]优选实施方式的详述
[0029]在下文的详细描述中，列出了多种具体的细节来全面理解本发明，和怎样在【具体实施方式】中实施本发明。然而应理解，本发明的实施可不具有这些具体细节。在其它情况中，为了不混淆本发明，没有详细描述众所周知的方法、过程和技术。将就【具体实施方式】并参照某些附图对本发明进行描述，但本发明并不受此限制。其中包含和描述的附图是示意性的且不限制本发明的范围。还需注意的是为了显示的目的，附图中一些元素的大小可能有夸大，而不是按比例绘制的。
[0030]此外，在说明书中的术语第一、第二和第三等用来区别类似的元件，而不一定是用来描述时间、空间、等级顺序或任何其它方式的顺序。应理解，在合适的情况下，如此使用的术语可互换使用，本发明所述的实施方式能够按照除本文所述或说明的顺序以外的其它顺序进行操作。
[0031]此外，在说明书中，术语顶部、底部、上方、下方等用于描述目的，而不一定用于描述相对位置。应理解，在合适的情况下，如此使用的术语可互换使用，本发明所述的实施方式能够按照本文所述或说明的取向以外的其它方向进行操作。
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