制造光伏电池的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制造光伏电池的方法以及按照该方法获得的光伏电池。
【背景技术】
[0002]光伏电池可以由通常包括半导体材料且能够将接收的光子直接转换为电信号的多层堆叠形成。
[0003]这样的光伏电池可以例如是同质结光伏电池或异质结光伏电池。这些电池通常由娃制成。
[0004]涉及光伏电池的制造的一个步骤是金属化(metal lizat 1n)步骤。该金属化接近光伏电池制造方法的末端发生，并且包括在电池的至少一个表面上沉积通常为梳状(comb)或网格(gate)形式的金属接触。这些金属接触被设计用来收集电流以及将电池彼此互联。
[0005]为制作金属接触，通常通过丝网印刷(screen printing)来沉积金属线。金属线例如由银基(silver base)制成。该技术使得可以快速的获得金属接触。然而，具有一定数量的限制，例如电接触的较高的电阻率以及线的大宽度。线的宽度通常为大约70μπι至120μπι，这导致电池的表面上的随之而来的阴影效应，由此降低了电池的效率。
[0006]此外，在光伏电池上沉积银楽(silverpaste)之后，退火是必需的，以使得楽的接触连接(contact connect 1n)和致密化(dens if i cat 1n)成为可能。
[0007]对于同质结电池，在大约800°C的高温下执行退火。接触连接发生在当银穿过电池的抗反射层并与所述电池的发射区域接触时。
[0008]对于异质结电池，在大约200°C的较低温度下执行退火，这是由于存在于异质结电池中的非晶层具有差的温度承受。它们在高于2 O (TC的温度下部分再结晶(recrystallize)，由此失去其钝化性能。在异质结电池的情况下，接触连接直接制作在透明导电氧化物层上。
[0009]然而，在高温下退火的银浆的电阻率几乎是体银(volume silver)的电阻率的两倍，而在低温被致密化的银浆的电阻率是体银的电阻率的4到5倍。因此使用这种技术获得电接触的电阻率显著高于体金属的电阻率。
[0010]增加退火温度能够降低金属接触的电阻率，但是该增加将导致存在于异质结电池中的非晶层的部分结晶。
[0011]因此，制造电接触的方法在于寻找电接触的质量(且尤其是其电阻率性能)和非晶层的质量之间的折中，实现一方的质量通常会损害另一方。
[0012I另一种用于形成电接触的技术是与电解生长相关的光刻法(photolithography)。源于微电子领域中所使用的技术的光刻法，使得大约ΙΟμπι或20μπι的非常窄的图案能够通过光致抗蚀剂的沉积在环境温度下生成在光伏电池上。阴影由此被限制，且光伏电池的效率被提高。然而，这种技术实施起来很冗长并且呈现非常高的成本，这与光伏电池的生产不相容。
[0013]此外，电再充电(galvanic recharge)的主要缺点在于基板上的沉积物的粘附。
[0014]在同质结电池的情况下，使用镍子层来形成硅化镍，由此能够使得电解沉积的更好的粘附。然而，娃化镍的形成通常导致微短路(micro-short-circuits)的发生。
[0015]在异质结电池的情况下，在透明导电氧化物层上的电沉积的粘附通常是不充分的。
[0016]因此工业难题是获得相对窄的、呈现低电阻率的、在支撑上的良好粘附性的、并具有相对的高生产率的用于光伏电池的金属接触，并且在异质结电池的情况下，不会使非晶层结晶。
【发明内容】
[0017]本发明的目的在于弥补现有技术的缺点，且更具体的提出一种制造光伏电池的方法，使得电接触可以被制作为呈现低电阻率，同时保存由半导体材料制成的下层。
[0018]该目的倾向于由随附的权利要求来实现。
【附图说明】
[0019]通过本发明的特定实施例的下述描述，其他优点和特征将变得更清晰易懂，特定的实施例仅为非限定性示例目的并且表示在附图中，在附图中:
[0020]图1-4以示意的方式和截面图表示了根据第一实施例的光伏电池的制造的不同步骤，
[0021]图5和图6以示意的方式和截面图表示了根据第二实施例和第三实施例的光伏电池。
【具体实施方式】
[0022]制造光伏电池的方法包括如下连续步骤:
[0023]i)提供包括p/n光伏结的基板I，基板I被由电绝缘材料2制成的第一层和由金属材料制成的第二层3顺次覆盖，
[0024]ii)在使得该电绝缘材料和该金属材料能够局部反应的条件下，通过执行利用激光福射的局部热处理，以形成由金属填充玻璃态化合物(metal-charged glassycompound)制成的籽晶层4，所述籽晶层4电连接至该p/η结，
[0025]iii)执行金属材料的第二层3的移除，
[0026]iv)通过电化学沉积在籽晶层4上执行电接触5的形成。
[0027]根据优选实施例，基板包括设置在p/n光伏结和第一电绝缘材料层2之间的透明导电氧化物层6 ο这特别是在异质结电池的情况下。
[0028]在步骤ii)中(即当通过激光辐射执行局部热处理时)形成的籽晶层4，随后通过透明导电氧化物层6被电连接至p/n结。
[0029]该透明导电氧化物层6使得能够具有良好的横向导电率，且当形成籽晶层4时热保护形成基板的半导体材料层。热输入因此生成直到该透明导电氧化物层6。
[0030]在步骤ii)中，通过位于光伏电池上方的源(未在图1中示出)来施加激光束。激光束被选择性的施加至将要形成籽晶层4的位置(图1中的箭头F)。激光束的使用有利的使得能够获得尤其在空间和时间上均匀但可控的热输入。[OO31 ]在一定条件下(积分通量(f luence)、脉冲持续时间)执行激光福射，以使得在由金属材料制成的第二层3(也称为金属层3)处通过激光束的局部施加而产生的热输入足够高，以使所述金属层3局部熔化并导致第一电绝缘材料层2的至少软化，或甚至熔化，以及有可能的透明导电氧化物层6的一部分的至少软化，或甚至熔化。该步骤使得能够形成导电籽晶层4。
[0032]根据优选的实施例，执行激光辐射，以导致电绝缘层2的软化而不是熔化，由此限制与透明导电氧化物层6的反应。
[0033]热处理温度，即在激光束的施加期间施加至金属层3的温度，有利的高于或等于金属层3发生熔化的温度，且优选的高于900°C。
[0034]当执行激光辐射时，形成籽晶层4的材料被产生。籽晶层4有利的由第一层2的电绝缘材料和第二层3的金属材料形成。
[0035]籽晶层4的材料是玻璃态化合物的形式，特别是软化的玻璃(glass)，填充有例如银的金属。其例如是当执行在丝网印刷中使用的称为“高温”浆的银浆烘焙时形成的玻璃的类型。这些浆由银粉和分散在有机粘合剂中的玻璃粉(glass frit)组成。粉的意思是粉碎的玻璃粉末，当被烘焙以形成玻璃态化合物时其软化或熔化，其中一部分银被溶解以形成银掺杂的S12玻璃。
[0036]在激光辐射后且在冷却期间，具有数十纳米的厚度的填充玻璃(chargedglass)的薄层形成电绝缘材料2的第一层和金属材料的第二层3之间的界面。银微晶(crystallites)可以形成而增强了电接触。该层改善了金属的粘附，即电接触的粘附。
[0037]有利的，如图2至6中所示，由玻璃态材料制成的籽晶层4与导电透明氧化物6部分地化学和/或机械反应，这使得能够制作籽晶层4和氧化物层6之间的接触连接，并使籽晶层4与基板I的p/n结电连接。
[0038]根据第一实施例，玻璃态的籽晶层4与透明导电氧化物层6的结合通过化学方式来实现，有效的将两层彼此固定。因此，籽晶层4的材料是金属层3的材料、绝缘层2的材料和透明导电氧化物层6的材料的混合物。
[0039]根据另一实施例，当绝缘层2和金属层3熔化时，玻璃态材料进入透明导电氧化物层6的孔(pore)直到晶界(grain boundary)，使得能够获得籽晶层4在氧化物层6中的强机械结合。
[0040]由金属层3的材料和绝缘层2的材料构成的玻璃态材料的扩散和/或形成，导致穿过金属层3和绝缘层2的至少一部分的过孔(via)9的形成，如图2中所示。
[0041]因此，籽晶层4形成在过孔9的底部中，过孔9的侧壁在移除层3之前由保持未熔化的绝缘层2和层3的厚度形成。过孔9有利的为沟槽(groove)的形式。形成在籽晶层4上的电接触5随后将为线的形式。
[0042]沟槽的宽度，且由此过孔的宽度，近似的对应于激光束的尺寸。例如，通过使用产生15-20μπι的聚焦光斑的激光束，将可以获得具有大约25μπι的宽度的籽晶层4。
[0043]如图2至4中所示，在籽晶层4的形成步骤之后，该方法包括:
[0044]移除保持为未熔化的金属层3以形成籽晶层4，
[0045]在导电籽晶层4上沉积金属接触5。
[0046]优选的，通过蚀刻移除金属层3。甚至更优选的，通过化学蚀刻来移除。
[0047]在有利的方式中，籽晶层4的材料的蚀刻动力学低于金属层3的蚀刻动力学，这使得能够执行被称为选择性蚀刻的蚀刻。该蚀刻动力学差异是由于组成籽晶层4的材料中的玻璃相的存在，以及为籽晶层4提供电导且尤其是使得能够通过电化学沉积后续形成金属接触的金属的存在。金属层3的材料因此被蚀刻，然而籽晶层4没有被蚀刻或仅稍微被蚀刻。在执行蚀刻时，仅金属层3将被移除来释放绝缘层2