光伏太阳能电池以及用于制造光伏太阳能电池的方法_2

文档序号:8367603阅读:来源:国知局
由于相对较小的面积份额,导通结构与缺口的壁部上的基极区域直接邻接不导致或者 仅很小程度地导致在太阳能电池的部分屏蔽时对效率和性能的损害。由此在制造根据本发 明的MWT太阳能电池时实现了相对于事先已知的MWT太阳能电池的成本降低且此外在反向 负荷时,尤其在反向负荷时电流强度不增大时不存在或仅存在可忽略的效率减小和性能变 差。此外,导通结构可以设计为均质的,尤其是具有均匀的导电性且尤其不需要朝着缺口的 壁部减小的传导性。
[0024] 根据本发明的用于制造具有用于光入射的前侧的光伏太阳能电池的方法包括如 下方法步骤:
[0025] 在方法步骤A中,在基极掺杂类型的半导体基质中形成多个缺口。
[0026] 在方法步骤B中,至少在半导体基质的前侧上形成发射极掺杂类型的一个或多个 发射极区域,其中发射极掺杂类型与基极掺杂类型相反。
[0027] 在方法步骤C中,在半导体基质的后侧上设置电绝缘的绝缘层。在方法步骤D中, 在太阳能电池的后侧上形成至少一个金属的基极接触结构,所述基极接触结构设计为在基 极掺杂区域中与半导体基质导电连接。此外,在方法步骤D中在太阳能电池的前侧上形成 至少一个金属的前侧接触结构,所述前侧接触结构与半导体基质的前侧上的发射极区域导 电连接,在太阳能电池的后侧上形成至少一个后侧接触结构,所述后侧接触结构与导通结 构导电连接。
[0028] 在方法步骤C中,以间接地或优选直接地覆盖半导体基质的后侧的方式施加绝缘 层。
[0029] 在方法步骤D中,间接地或优选直接地将后侧接触结构施加在绝缘层上,使得后 侧接触结构在具有基极掺杂的半导体基质区域上延伸且在该区域中至少由于位于其间的 绝缘层而在后侧接触结构与半导体基质之间形成电绝缘。在方法步骤D中,间接地或优选 直接地将后侧接触结构施加在绝缘层上,使基极接触结构至少局部地穿透绝缘层,从而形 成了基极接触结构和半导体基质之间的导电连接。
[0030] 在所述方法步骤方面,例如根据本发明的方法对应于在DE10201002960A1中描述 的方法。然而,这不涉及方法步骤的顺序和/或可添加的其它方法步骤:
[0031] 在根据本发明的方法中重要的是,在半导体基质中在缺口的壁部上,与前侧的发 射极区域分离地,以直接与基极掺杂类型的基极区域邻接的方式形成导通结构(10)。
[0032] 由此以价廉的方式制造MWT太阳能电池,其中金属后侧接触结构在半导体基质的 后侧上至少通过绝缘层与半导体基质电绝缘,然而在缺口的壁部上不明确形成发射极且也 不在导通结构和缺口的壁部之间形成特意设计的电绝缘层。
[0033] 由此得到了已经相对于根据本发明的光伏太阳能电池描述的优点。尤其相对于之 前已知的方法,特别是相对于在DE10 2010 026 960A1中描述的方法,根据本发明的方法 成本更低廉。因为在之前已知的方法中,在形成缺口之后,在缺口中半导体基质的另一种表 面处理是重要的,因为否则在缺口的壁部上形成的发射极有缺陷(在所属的双二极管模块 中具有高的j〇2-份额,亦即空间电荷区中的损失电流)。在根据本发明的方法中可以省去 这种成本高昂的额外的用于缺口中半导体基质的表面的后处理的方法步骤,因为在缺口的 壁部上不存在明显的发射极覆盖。因此,缺口的壁部上可能的表面损坏便不重要。
[0034] 优选方法步骤A在方法步骤B之后且优选也在方法步骤C之后执行。因为由此确 保,在方法步骤B中不会在缺口的壁部上形成发射极,因为缺口在之后才产生,和/或绝缘 层简单地在缺口处打开且在缺口中不形成绝缘层,因为缺口在形成绝缘层之后才产生。
[0035] 在实施方案的另一个优选方式中,方法步骤A在方法步骤B之前且优选也在方 法步骤C之前执行。由此在方法步骤B中至少也略微地在方法步骤A中产生的缺口的 壁部上,必要时也在太阳能电池后侧上形成发射极。因此,在该优选的实施方案中,在方 法步骤B之后在方法步骤X中再次去除缺口的壁部处以及必要时也在太阳能电池后侧 处的发射极。这可以优选借助于湿法化学的或基于等离子的发射极后侧蚀刻进行。由 INDUSTRIALREALIZATIONOFDRYPLASMAETCHINGFORPSGREMOVALANDREARSIDE EMITTERETCHING(EU-PVSEC,Rentsch, 2007)和由SINGLESIDEETCHING-KEYTECHNOLOGY FORINDUSTRIALHIGHEFFICIENCYPROCESSING(EU-PVSEC,Rentsch, 2008)已知了合适的方 法。尤其可以使用湿法化学工艺结合蚀刻停止掩膜(^^±281:0卩卩111381?11)。
[0036] 在另一个优选实施方案中,方法步骤A在方法步骤B之前且优选也在方法步骤C 之前执行。此外,在方法步骤A之后并且在方法步骤B之前,在方法步骤Y1中,在缺口的壁 部处,尤其也在太阳能电池后侧上施加扩散屏障层,所述扩散屏障层进而在方法步骤B中 阻止了在缺口的壁部处以及必要时也在太阳能电池后侧上形成发射极。在方法步骤B之 后,在方法步骤Y2中再次去除该扩散屏障层。通过如下方式优选执行方法步骤Y1 :通过热 氧化、必要时在中间添加了其它步骤的情况下,通过物理覆层方法(像阴极溅射或者化学 沉积方法,尤其是PECVD)产生扩散屏障层。扩散屏障层的合适的材料尤其是SiOx、SiNx、 Al〇X、SiCx、TiNx。因此,可以使用喷射工艺和印刷工艺用于产生合适的扩散屏障层。方法 步骤Y2优选通过如下方式实施:以湿法化学方式或者借助于基于等离子的蚀刻工艺再次 去除扩散屏障层。优选和掺杂材料源一起去除扩散屏障层,优选利用氢氟酸。
[0037] 优选地,在根据本发明的光伏太阳能电池中在太阳能电池的后侧不形成发射极。 由此省去了花费大的方法步骤,尤其是掩膜或者在后侧上选择性地印刷掺杂膏。
[0038] 优选地,金属的后侧接触结构至少覆盖后侧绝缘层的0. 1%,更优选地至多覆盖后 侧绝缘层的5%。覆盖率优选在后侧绝缘层的0. 5%至3%的范围内,尤其在0. 5%至1. 5% 的范围内。前述百分比涉及面积覆盖率。
[0039] 根据本发明的太阳能电池优选具有多个具有导通结构的缺口,优选每个太阳能电 池具有10~70个缺口。
[0040] 优选地,在根据本发明的方法中,借助于非接触的金属膏形成导通结构。这种非接 触的金属膏是本身已知的且例如在"DEVELOPMENTOFVIAPASTESFORHIGHEFFICIENCY MWTCELLSWITHALOWSHUNTINGBEHAVIOUR"(MichaelNeidertetal,24thEuropean PhotovoltaicSolarEnergyConference, 21-25September2009,Hamburg,Germany)进 行描述。这种金属膏的优点是,不与邻接的半导体层接触或者仅以具有高接触电阻的方式 与邻接的半导体层接触。通过这种方式首先额外地减小了缺口的壁部上(分路的)短路的 危险。
[0041] 此外,根据本发明的太阳能电池结构和根据本发明的方法在形成导通金属化结构 方面提供了较高的灵活性。
[0042] 同样在本发明的框架中,在方法步骤D中,导通结构借助于金属销或者借助于传 导粘合剂形成。尤其在本发明的框架中,完成了太阳能电池本身,仅在模块中内置了多个太 阳能电池时才形成导通结构,尤其通过金属销,所述金属销例如可以设置在已经接通的载 体上用于接纳多个MWT太阳能电池。重要的是,导通结构导电地连接了前侧接触结构和后 侧接触结构,优选地伴随着从前侧至后侧小于20m0hm的导线电阻,优选小于lOmOhm,更优 选小于5m0hm。导通结构优选设计为含金属的,尤其是金属的。
[0043] 优选在传导性方面把导通结构设计为均质的或者至少基本上为均质的。尤其相对 于在W02012/026812中公开的传导结构实现了更简单且更价廉地制造导通结构,因为不存 在前述沿水平方向的传导性变化。
[0044] 在根据本发明的方法中,导通结构优选直接与基极掺杂类型的一个或多个基极区 域邻接地形成。
[0045] 优选地在根据本发明的方法中,与半导体基质的后侧邻接地在缺口上不形成与后 侧并行延伸的发射极区域。
[0046] 两个前述优选的实施方案分别使制造方法的成本降低。
[0047] 此外有利的是,缺口借助于激光形成,在此能够以价廉的方式为了太阳能电池制 造使用本身已知的装置。尤其使用在流体射束中引导的激光是有利的,因为在此一方面可 以形成精确的、大致圆柱形的缺口,以及此外通过选择流体中的附加材料可以实现伴随着 相对较小的损害的缺口处的表面并进而可以实现小的表面再结合速度。
[0048] 优选地,在方法步骤B中借助于背靠背扩散形成发射极。在此在
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