具有渐变掺杂区域的太阳能电池和制造具有渐变掺杂区域的太阳能电池的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于制造太阳能电池，更具体地是具有渐变掺杂区域的太阳能电池的 方法的技术，以及制造具有渐变掺杂区域的太阳能电池的方法。掺杂区域可以包括发射极 与表面场。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池又被称为光伏（PV)电池，其将太阳辐射转换成电能。太阳能电池是使 用半导体工艺技术制作的，所述半导体工艺技术典型地包括例如对各种材料和层的沉积、 掺杂以及蚀刻。典型地，在半导体晶片或衬底上制造太阳能电池，所述半导体晶片或衬底 被进行掺杂以在晶片或衬底中形成P_n结。在衬底的表面处被引导的太阳辐射（即光子） 令衬底中的电子-空穴对被破坏，导致电子从n掺杂区域到p掺杂区域的迀移（即产生电 流）。这创建了衬底的两个相对表面之间的电压差。被耦合到电路的金属接触部收集衬底 中生成的电能。图1图示了示范性太阳能电池。
[0003]在太阳能电池内，光生电流流到该金属接触部区域。该金属接触部区域可以是线 或点或其它特定形状。典型的前接触太阳能电池中，前指状电极（finger)是线。如图2所 示，电流流过发射极到达电流收集线，。在图2中，金属线相隔2mm而中点在1mm处。在工 业上，金属线的间距典型地在1mm与3mm之间。
[0004]在诸如激光烧结背接触部或PERL电池的先进电池结构中，金属接触为点或点状 接触部。在发射极环绕穿通（wrapthrough)或金属环绕穿通中，过孔类似于点状接触部。 在太阳能源的太阳能电池设计中，利用紧密间隔的点的行来形成后接触部。可以使用其他 独特的形状，例如包括星形和雪花样式。
[0005]由于来自电池的区域的电流都聚集在金属接触部区域上，因此可能发生电流拥 挤。如图3所示，发射极中的电流在从两指状电极之间的中点接近指状电极时近似线性增 大。
[0006] 阻性功率损耗随着发射极中的电流的平方而增大。图3中示出了针对600/ □的 发射极中的电流的计算机仿真（PC2D)。图4中示出了相同的发射极的I2R功率损耗。图4 中还示出了开路的发射极中的载流子复合损耗。该仿真中，电池效率为17. 8%。由于功率 损耗为P=I2R，因此靠近金属接触部的电流的增大使电阻功率损耗随电流的平方而增大。
[0007] 降低该阻性功率损耗的一种简单方法是降低发射极的薄层电阻。然而，这样做增 大了发射极中的复合损耗和光学损耗。因此，对于经提高的电压和电流，期望较高的薄层电 阻。典型地使用基于银的膏来形成金属线。这样的金属化要求较低的薄层电阻，以与硅产 生良好的电接触。
[0008]
[0009] 总结起来，低薄层电阻（高掺杂）改进i2r功率损耗，并且形成与金属化的良好接 触。遗憾的是，低薄层电阻增大复合损耗，降低I。，并增大光学损耗，降低Js。。已经做出了 许多工作来优化这些相抵触的约束。一种方法被称为选择性发射极。选择性发射极具有金 属指状电极下的较低的薄层电阻，以解决发射极与银膏之间的接触电阻问题。
[0010] 图5图示了选择性发射极电池中的薄层电阻和功率损耗，其中，金属指状电极下 的薄层电阻为60Q/ □，而离开金属指状电极的薄层电阻则是90Q/ □。选择性发射极在 金属指状电极之间具有均匀的薄层电阻，并且因此显示出较高的I2R功率损耗，这反向减 弱了高薄层电阻区域中的较低的复合损耗的益处。模拟电池效率为18. 4%，这是从较早的 60Q/ □的发射极的提尚。
【发明内容】
[0011] 包括了对本发明的以下总结，以便提供对本发明的一些方面和特征的基本理解。 该总结并非对本发明的广泛概览，并且因此并不旨在具体识别本发明的重要的或关键的元 件，也不旨在勾画本发明的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为 以下呈现的详细的说明的前言。
[0012] 根据本发明的一方面，提供了一种光伏电池，所述光伏电池包括：衬底，其包括渐 变掺杂区域；以及多个金属接触部，其与所述渐变掺杂区域的至少部分接触。
[0013] 所述衬底可以包括硅。所述光伏电池还可以包括与所述多个金属接触部相接触的 多条汇流条。
[0014] 所述渐变掺杂区域可以包括渐变发射极。所述渐变掺杂区域可以包括所述衬底中 的掺杂剂的梯度。所述渐变掺杂区域可以包括薄层电阻在相邻的所述多个金属接触部中的 两个之间的距离内的逐渐变化。所述渐变掺杂区域的掺杂剂的量在所述衬底的经历电流拥 挤的区域处可以是较高的。所述渐变掺杂区域的掺杂剂的量可以被选择使得从所述多个金 属接触部中的一个到所述多个金属接触部中的相邻一个存在薄层电阻的逐渐变化。所述渐 变掺杂区域的掺杂剂分布可以被选择使得所述衬底靠近所述多个金属接触部中的每个的 薄层电阻低于所述衬底在所述多个金属接触部中的每个之间的中点处的薄层电阻。所述渐 变掺杂区域可以包括薄层电阻的梯度和薄层电阻的稳定水平。
[0015] 根据本发明另一方面，提供了一种制造光伏电池的方法，所述方法包括：在衬底中 形成渐变掺杂区域；并且在所述衬底上形成多个金属接触部。
[0016] 形成所述渐变掺杂区域可以包括对所述衬底进行掺杂。所述掺杂可以包括离子注 入。所述掺杂可以包括等离子体浸没掺杂。所述掺杂可以包括等离子体网格注入。
[0017] 所述掺杂可以包括：以梯度分布在衬底中离子注入掺杂剂；并且激活所述掺杂 剂。
[0018] 所述掺杂剂可以被以梯度分布离子注入在所述金属接触部之间。所述梯度分布可 以被配置为靠近金属线提供低薄层电阻并且在所述金属线之间提供高薄层电阻。
[0019] 根据本发明的另一方面，提供了一种制造光伏电池的方法，所述方法包括：在衬底 中离子注入掺杂剂，以形成多个渐变掺杂区域；在所述衬底上形成多条金属线，其中，所述 渐变掺杂区域包括在所述多条金属线中的相邻线之间形成的梯度分布。
[0020] 所述注入可以包括离子注入。所述注入可以包括等离子体浸没掺杂。所述注入可 以包括等离子体网格注入。
【附图说明】
[0021] 被并入本说明书并组成本说明书的部分的附图对本发明的实施例进行例证，并且 与说明书一起用于解释并说明本发明的原理。附图旨在以图示的方式说明示范性实施例的 主要特征。附图并不旨在描绘实际实施例的每个特征，也不旨在描绘所描绘的元件的相对 尺寸，并且不是按比例画出的。
[0022] 图1图示了光伏电池。
[0023] 图2图示了现有技术光伏电池中的电流流动。
[0024] 图3是图示了现有技术光伏电池中在金属接触部区域处的电流拥挤的图表。
[0025] 图4是图示了现有技术光伏电池中阻性功率损耗随发射极中电流的平方增大的 图表。
[0026] 图5是图示了现有技术光伏电池的选择性发射极中的薄层电阻和功率损耗的图 表。
[0027]图6是图示了根据本发明的一个实施例的渐变发射极的图表。
[0028] 图7是图示了与现有技术的选择性发射器相比，根据本发明的一个实施例的渐变 发射极的图表。
[0029] 图8是图不了根据本发明的一个实施例的渐变射极的掺杂分布的图表。
[0030] 图9是示出了根据本发明的一个实施例的制造光伏电池的方法的流程图。
[0031] 图10图示了根据本发明的一个实施例的、用于形成具有图8中示出的掺杂分布的 渐变发射基的示范性掩膜。
[0032] 图11是示出了根据本发明的一个实施例的制造光伏电池的方法的流程图。
[0033] 图12是将根据本发明的一个实施例的