太阳能电池的制造方法及其制得的太阳能电池的制作方法_3

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任何随后的电沉积工艺加强。
[0045]在一个适当的实施例中,所述太阳能电池装置具有纹理,这种纹理用于增加进入到所述半导体主体的光的连接。本发明的方法非常适合于用在所述太阳能电池装置的第一、前面。首先,尤其在使用束形辐射的实施例中,可能在光学透明结构中创建适当的孔和空腔,尽管至少部分在纹理化衬底表面上倾斜取向。其次,其余的光学透明结构不需要去除;第三,不需要提供额外的支撑层,例如,需要去除但是去除后可能引起光传输的不同的掩膜,例如,由于残留物所产生的结果,容易附着气溶胶和/或其他大气颗粒物。
[0046]在这种纹理化的第一面情况下,有利地,沉积所述光学透明结构使得其大体上平面化所述第一面。于是,所述光学透明结构可以为薄的易碎的半导体衬底的支撑结构,甚至可用于随后的第二、背面加工期间的载体。
[0047]在本方法的另一个步骤中,导体装置可以提供为接触结构和太阳能电池的至少一个端子电连接。这种导体装置可在所述第一面上延伸,例如,在光学透明结构的通道中,尤其在第一面的第二层上延伸。
[0048]根据本发明的另一方面,提供了在本发明的方法中使用的制造设备。这种制造设备包括:
涂覆装置,该涂覆装置用于采用电绝缘透明材料至少涂覆半导体衬底的第一面;
加热装置,该加热装置用于固化所述绝缘材料,形成光学透明结构;
卡盘,该卡盘用于支撑所述半导体衬底的第二面;
辐射源,该辐射源用于局部照射所述光学透明结构,在所述光学透明结构中形成至少一个孔;
电化学沉积装置,该电化学沉积装置用于在所述孔中的导电材料的沉积。
[0049]将理解的是,所讨论的与本发明的一个方面有关的特征也适用于本发明的另一个方面。
【附图说明】
[0050]将参考附图进一步阐述本发明的这些和其他方面,其中:
图1-4展示了本发明的方法的一个实施例的连续步骤的剖视图;
图5展示了本发明第二实施例的剖视图;
图6展示了本发明第三实施例的剖视图。
【具体实施方式】
[0051]附图并不是按比例绘制,仅用来说明。在不同附图中的相同参考数字表示相似或相同部件。详细地,附图中所示的半导体主体10仅示出前面所示的单个金属接触结构20。然而,实际上,多种金属接触结构可应用于主体10中的相应接触区域。观察到,术语前面用于第一面11,这样第一面、前面11能区别于第二面、背面12。半导体主体10也称为半导体衬底或衬底。然而,术语“主体”覆盖所有实施例,其中,衬底不包含半导体材料,或其中,在所述半导体衬底上设有额外的半导体层。术语太阳能电池装置或半成品太阳能电池装置指的是层或层的堆栈,共同负责将光转换为电能。典型地,该装置为二极管装置,例如,p-1-n型光电二极管,或p-n光电二极管,或堆叠的光电二极管。这是典型的所谓前端处理的结果,先于对导体图案的后端定义。太阳能电池装置也还称为薄膜装置,其中,半导体主体在绝缘衬底上。然而,优选地,装置具有半导体衬底。
[0052]图1-4表示本发明的方法的一个实施例的连续步骤的剖视图。这个实施例的半导体衬底10为多晶硅衬底。虽然硅衬底构成制造成本和质量之间最有效的折中,不排除使用可选的其他衬底。这种可选的衬底可以是其他硅衬底,如单晶P或η型、类单晶(也称为伪单晶)或薄膜衬底,例如,由πι-v材料制成,技术人员所熟知的是可能包括一层或不同材料的多层。半导体沉积掺杂有第一导电类型掺杂剂,在本实施例中,掺杂剂为P型。
[0053]图1表示了具有第一面11和第二面12的半导体衬底10。典型地,在掺杂工艺之前,第一面11和可供选择的第二面12已经纹理化。第一面11在使用过程中接收辐射。第二面12用于装配到载体。衬底10的第一面11上有第一接触区域13,更确切地说,第一接触区域13为扩散区域。在本实施例中,第一接触区域13大体上沿着第一面11上的整个衬底表面延伸。然而,这是不是必需的。可选择的构造,比如具有选择性发射极的构造,对技术人员来说是已知的。包含氮化硅的钝化层16在第一面11上,其通过技术人员已知的化学气相沉积(CVD)沉积。不排除可选择的其他材料。暴露的第一接触区域13和钝化层16之间也可有其他层。钝化层16通常也作为抗反射涂层。
[0054]在一个适当的实施例中,具有与钝化层16相同的材料的层,合适地,氮化硅层,也存在于衬底的第二面12上。参考图2所示,如果光学透明结构均在第一面11和第二面12上延伸,那么这利于粘附。然而,这种延伸认为不是必需的。
[0055]根据本发明的一个实施例,第一接触区域13为η+掺杂区域。在第二、背面12上形成第二接触区域15。例如,通过铝层的沉积,例如通过丝网印刷,随后烧结(烧制)作为硅的掺杂剂的铝,形成第二接触区域15。这种第二接触区域15的形成认为是有利,以便在最大的表面区域与衬底10很好地接触,尤其对其中形成的表面电场很有利。然而,需要理解的是,可选择的构造和选择接触背面12都是可能的。
[0056]图2展示了加工过程中第二阶段之后的半导体衬底10。在这里,具有电绝缘材料的部分22a、22b、22c的光学透明结构22应用在衬底10上。在所示的实施例中,这种光学透明结构在纹理化的第一面11 (22a部分)上。并且,光学透明结构22a_c还围绕着衬底侧边缘14 (22c部分)延伸至衬底10的第二面12 (22b部分)。
[0057]光学透明结构22通过任何适当的技术沉积,例如,旋涂、流动、喷涂、丝网印刷、喷墨或通过浸渍在溶液中,和/或通过成型操作。它可以为单层,也可以为多层。涂覆和浸渍技术有优势,因为即使衬底10的第一面11未铺设在衬底台(即卡盘)上,也可覆盖衬底10。在光学透明结构22沉积后,为了稳定,进行固化,并形成小于50微米的厚度。
[0058]在第一实施例中,光学透明结构沉积的厚度为I微米和30微米之间,优选地,在1-20微米之间。这样的厚度适合延伸到任何拓扑表面之外,例如,作为纹理化的结果。其后,导体应用在光学透明结构中限定的空间中。
[0059]在可选的实施例中,光学透明结构的厚度可在小于100纳米的范围内,比如小于50纳米或更优选地小于20纳米,例如,I到10纳米。薄的光学透明结构的使用尤其适于防止背景电镀。这种结构使用图案化光束,比如激光光束,例如,紫外光范围的波长,通过加热进行图案化。
[0060]在另一个实施例中,光学透明结构包括纳米范围内厚度的层和微米范围内的进一步层或层的堆栈。两个层结合的优势是具有纳米范围厚度的第一层可以用于大体上覆盖和保护下面的表面,具有微米范围厚度的第二层为导体的限定提供指导。而且,第一层适合使用束形辐射进行图案化,而第二层更适合应用在印刷过程中。
[0061]如果该结构是一系列层的沉积,固化可以分别在每一层沉积之后进行或仅在最后进行,同时在每一单独层沉积后适当地进行干燥处理。使用单独的固化步骤减少衬底的热暴露,热暴露可导致应力。此外,聚合物可在固化过程中交联。单独固化步骤的使用使得连续应用层之间交联。
[0062]光学透明结构22a_c在第一面11和第二面12上都延展的优势是对薄的易碎的半导体衬底10起到封装的作用。这种两边封装不只防止裂缝和破裂的形成,还在两边上施加相似的应力,减少翘曲的风险。
[0063]较好地,光学透明结构包括第一主要材料。多种材料的使用导致更复杂的情况,光透明性的优化,粘结问题,还有加工阻化剂的稳定性。尽管如此,在通过不同工艺(比如涂覆和模塑,或涂覆和印刷)采用两层连续层的情况下,不同材料可能是必需的。这种材料适合地是聚合物材料。因此,需理解的是,不同的材料也可以是不同的复合材料,比如共聚物或另一种共聚物,具有不同分子量分布和/或不用分子量的材料,化学改进的材料或甚至为混合物而不是纯的聚合物。
[0064]合适的光学透明材料包括聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、环氧、聚硅氧烷以及其他硅基聚合物。例如,一个合适的例子是富士胶片中的PI 115A Durimide ?,例如,其为旋涂的,层厚为10 μ π ι 0其他合适的材料是已知的,例如,来自半导体封装(透明的模塑化合物)、液晶显示器领域。
[0065]优选地,光学透明结构包括兼容材料。这种兼容材料最适合地为和下面的抗反射涂层接触的第一层。可以选择兼容材料作为增粘的底漆材料,比如VM652底漆,或者,兼容材料可以为具有高热膨胀系数的橡胶材料。如此,半导体衬底11的膨胀至少从光学透明结构22的膨胀部分解耦,从而固化后可能是刚性的和变硬。另外,兼容材料的重大膨胀导致光学透明结构将轻微地向上移动,从而防止应力产生,该应力也可在纹理化的第一面11上的凹处发生。本领域已知的兼容材料,例如为聚二甲基硅氧烷。
[0066]光学透明材料的高度在不同实施例中可以是不同的。在第一和最优选的实施例中,选择的高度是这样的,随后沉积的接触结构完全限制在光学透明结构中。在另一个实施例中,选择的高度是这样的,接触结构(和/或任何导体)金属叠层将部分地被电镀在透明层上。后者提供了独立于导体宽度的控制金属接触区域。
[0067]和太阳能电池接触区域的减少有利于增加没有电荷载子再结合的区域,电荷载子的再结合对电池效率有负面影响。然而,好的导体电阻要求较宽的宽度。需要知道的是,接触结构和导体之间的宽度的不同也可在两层的光学透明结构中实现。
[0068]另一个可选的实施例包括沉积一层而非常薄的光学透明结构。根据本实施例,该光学透明结构的厚度小于50nm,更优选地,在I和1nm之间。该结构的目的在于根本上填补下面的层中的任何缝隙和空隙,尤其地下面钝化层中的,比如氮化硅层。另一个目的是提供密封层,从而防止背景电镀。当已经存在非常好的绝缘层,仅需要额外层来预防背景电镀,这个实施例是有利的。此外,优选的非常薄的I到10纳米之间的厚度使得激光步骤可以在一个或多个连续步骤中局部消除光学透明结构和氮化硅层,合适地,其可在一个装置中进行,更合适地,在同步波长下。
[0069]图3表示在光学透明结构22图案化之后、处于第三阶段的半导体衬底10,从而形成孔30。尽管未示出,沿着第一面的通道也可同时形成。可以通过几种方式得到图案化。
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