在太阳能电池制造中用于改善低粘度印刷的湿化学抛光方法

文档序号:10517996阅读:510来源:国知局
在太阳能电池制造中用于改善低粘度印刷的湿化学抛光方法
【专利摘要】本发明公开了一种制造太阳能电池的方法。所述方法包括在硅基板上形成抛光表面以及在所述抛光表面上以交叉图案形成第一可流动基体,其中所述抛光表面允许所述第一可流动基体形成包含厚度和宽度均匀的特征部的交叉图案。在一个实施例中,所述方法包括使用诸如但不限于金刚石线或浆料切片工艺的方法来形成所述硅基板。在另一个实施例中,所述方法包括使用诸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)或磷酸(H3PO4)的化学蚀刻剂在所述硅基板上形成所述抛光表面。在再一个实施例中,所述蚀刻剂是各向同性蚀刻剂。在又一个实施例中,所述方法包括提供具有至多500纳米峰到谷粗糙度的硅基板表面。
【专利说明】
在太阳能电池制造中用于改善低粘度印刷的湿化学抛光方法
技术领域
[0001 ]本文所述的主题的实施例整体涉及太阳能电池制造。更具体地讲,该主题的实施例涉及蚀刻和抛光太阳能电池以及用于制造的技术。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是为人们所熟知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。它们可以在半导体晶片上用半导体加工技术制造。太阳能电池包括P型和N型扩散区。撞击在太阳能电池上的太阳辐射产生迀移至扩散区的电子和空穴,从而在扩散区之间形成电压差。在背接触太阳能电池中,扩散区和与它们相联的金属接触指均位于太阳能电池的背面上。接触指使得可以将外部电路联接到太阳能电池上并由太阳能电池供电。然而,仍然需要在用于制造太阳能电池的方法中的改进。

【发明内容】

[0003]本发明公开了一种用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的方法。该方法包括在硅基板上形成抛光表面以及在抛光表面上以交叉图案形成第一可流动基体,交叉图案包含厚度和宽度均匀的特征部。在一个实施例中,该方法包括使用诸如但不限于金刚石线或浆料切片工艺的方法来形成硅基板。该方法还包括使用诸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)或磷酸(H3PO4)的化学蚀刻剂来蚀刻硅基板。在一个实施例中,该方法包括提供具有至多500纳米峰到谷粗糙度的硅基板表面。在另一个实施例中,该方法包括提供第一可流动基体,其包含具有在I至25厘泊(cP)范围内的粘度的材料。在再一个实施例中,该方法包括提供第一可流动基体,其包含诸如但不限于抗蚀剂油墨、可流动非晶硅和可流动多晶硅的材料。在又一个实施例中,该方法包括第一可流动基体,其包含具有第一掺杂剂源的第一掺杂剂材料。在一个实施例中,该方法包括将硅基板和第一掺杂剂材料加热至足以使第一掺杂剂源扩散进硅基板的温度。在再一个实施例中,该方法包括在加热第一可流动基体和硅基板后形成第一掺杂区。在又一个实施例中,该方法还包括在抛光表面上以交叉图案形成第二可流动基体,交叉图案包含厚度和宽度均匀的特征部。在一个实施例中,第二可流动基体包含具有第二掺杂剂源的第二掺杂剂材料。在另一个实施例中,该方法包括将硅基板和第二掺杂剂材料加热至足以使第二掺杂剂源扩散进硅基板的温度。在再一个实施例中,该方法包括在加热第二掺杂剂材料和硅基板之后形成第二掺杂区。在又一个实施例中,该方法包括具有诸如但不限于硼或磷的掺杂剂的第一和第二掺杂剂源。在又一个实施例中,该方法还包括提供由第一和第二金属糊剂构成的第一和第二可流动基体。在一个实施例中,该方法包括加热第一和第二金属糊剂以形成第一金属层并在第一金属层上镀覆第二金属层,其中第一金属层将第二金属层电联接到第一和第二掺杂区。在另一个实施例中,该方法还包括使用诸如但不限于喷墨印刷、丝网印刷或旋涂的方法来形成第一可流动基体。在再一个实施例中,蚀刻硅晶板包括各向同性蚀刻硅晶板以形成抛光表面。在又一个实施例中,抛光表面被半抛光表面代替。在一个实施例中,半抛光表面是从硅基板蚀刻掉至少8微米的硅基板表面。在另一个实施例中,各向同性蚀刻硅基板允许第一可流动基体形成具有厚度均匀的均匀印刷线的交叉图案。在再一个实施例中,在各向同性蚀刻硅基板之前,该方法包括使用各向异性蚀刻工艺来蚀刻硅基板以移除多余的硅并在硅基板上形成平滑表面。在又一个实施例中,该方法包括用氢氧化钾(KOH)来各向异性蚀刻硅基板。在一个实施例中,将上述蚀刻剂与去离子(DI)水混合。
[0004]本发明公开了一种制造太阳能电池的方法。该方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面和与正面相对的背面的太阳能电池。该方法还包括使用蚀刻剂在硅基板上形成抛光表面,其中抛光表面具有至多500纳米峰到谷粗糙度并在太阳能电池的背面上形成。该方法包括在抛光表面上以交叉图案沉积第一和第二掺杂剂材料,各材料具有在I至25厘泊(cP)范围内的粘度,第一和第二掺杂剂材料分别包含第一和第二掺杂剂源,其中抛光表面允许第一和第二掺杂剂材料形成包含厚度和宽度均匀的特征部的交叉图案。在一个实施例中,第一和第二掺杂剂材料通过工业印刷方法沉积在抛光表面上。该方法包括将硅基板以及第一和第二掺杂剂材料加热至足以使第一和第二掺杂剂源扩散进硅基板的温度。在一个实施例中,加热硅基板以及第一和第二掺杂剂材料至足以使第一和第二掺杂剂源扩散进硅基板的温度形成第一和第二掺杂区。该方法还包括在第一和第二掺杂区上沉积第一介电层。在一个实施例中,第一介电层由氮化硅(SiN)或常用于形成太阳能电池的抗反射区的任何材料构成。该方法包括在第一介电层内形成多个接触开口。在一个实施例中,形成所述多个接触开口包括使用湿蚀刻技术或激光烧蚀工艺。该方法还包括:在第一和第二掺杂区上形成穿过接触开口而建立的第一金属层,其中第一金属层包含在背面上与第一和第二掺杂区电连接的网格;以及在第一金属层上镀覆第二金属层,其中第一金属层将第二金属层电联接到第一和第二掺杂区。在一个实施例中,该方法包括使用诸如但不限于金刚石线或浆料切片工艺的方法来形成硅基板。在另一个实施例中,该方法包括使用诸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)或磷酸(H3PO4)的化学蚀刻剂来蚀刻硅基板。在再一个实施例中,蚀刻硅基板包括使用各向同性蚀刻剂蚀刻硅基板以形成抛光表面。在另一个实施例中,各向同性蚀刻硅基板允许第一掺杂剂材料形成具有厚度均匀的均匀印刷线的交叉图案。在再一个实施例中,该方法包括在各向同性蚀刻之前各向异性蚀刻硅基板以形成平滑表面。
[0005]本发明公开了另一种制造太阳能电池的方法。该方法包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面和与正面相对的背面的太阳能电池。该方法还包括使用各向同性蚀刻剂在硅基板上形成抛光表面,其中抛光表面具有至多500纳米峰到谷粗糙度并在太阳能电池的背面上形成。该方法包括在太阳能电池的背面上形成第一和第二掺杂区。该方法包括在第一和第二掺杂区上沉积第一介电层。在一个实施例中,第一介电层为太阳能电池背面上的抗反射层。该方法包括在第一介电层内形成多个接触开口。该方法还包括沉积第一金属糊剂以至少填充穿过在第一和第二掺杂区上形成的介电层而建立的至少一个接触开口,其中第一和第二掺杂区的表面特征与娃基板的抛光表面共形。该方法包括沉积第二金属糊剂以连接填充有第一金属糊剂的一个以上的接触开口,以在背面上形成在介电层上的交叉图案,其中第二金属糊剂通过工业印刷方法沉积在抛光表面上,使得第二金属糊剂的表面特征与娃基板的抛光表面共形。该方法包括固化第一和第二金属糊剂以形成第一金属层,该第一金属层包含在背面上在介电层之下与第一和第二掺杂区电连接的网格。该方法还包括在第一金属层上镀覆第二金属层,其中第一金属层将第二金属层电联接到第一和第二掺杂区。在一个实施例中,该方法包括使用诸如但不限于金刚石线和浆料切片工艺的方法来形成硅基板。在一个实施例中,该方法包括使用诸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)或磷酸(H3PO4)的化学蚀刻剂来蚀刻硅基板。在另一个实施例中,蚀刻剂是各向同性蚀刻剂。
【附图说明】
[0006]当结合以下附图考虑时,通过参见【具体实施方式】和权利要求书可以更完全地理解所述主题,其中在所有附图中,类似的附图标记是指类似的元件。
[0007]图1至图3是用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的标准工艺的横截面示意图;
[0008]图4Α至图4D是根据用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的标准工艺的图1的太阳能电池的平面图示意图;
[0009]图5至图9是用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的方法的横截面示意图;
[0010]图10至图12是用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的另一种方法的横截面示意图;
[0011]图13Α至图13D是根据图5至图12的用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的方法的实施例的图5的太阳能电池的平面图示意图;
[0012]图14至图25是根据图5至图13的用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的方法所制造的太阳能电池的横截面示意图;
[0013]图26和图27是用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的方法的流程示意图;以及
[0014]图28和图29是根据图5至图13的用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的方法的制造太阳能电池的方法的流程示意图;
【具体实施方式】
[0015]以下【具体实施方式】本质上只是例证性的,并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用,词语“示例性”意指“作为例子、实例或举例说明”。本文作为示例而描述的任何实施方式并不一定要被理解为优于或胜过其他实施方式。此外,并不意图受前述技术领域、【背景技术】、
【发明内容】
或以下【具体实施方式】中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
[0016]用于改进与太阳能电池蚀刻、清洁和抛光相关的制造工艺的技术是标准太阳能电池工艺的固有部分,因此这些技术是有益的。此类技术可在可印刷介质的沉积过程中改善在太阳能电池上印刷线的宽度和线性度。这些或其他类似的实施例在下文描述。
[0017]另外,示出了许多具体细节,诸如具体的工艺流程操作,以便提供对方法及其实施例的透彻理解。对于本领域的技术人员将显而易见的是,所述方法及其实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况中,对熟知的制造技术(诸如平版印刷和蚀刻技术)未作详细描述,以免不必要地使本发明的方法变得不清晰。此外,应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的展示并且未必按比例绘制。
[0018]如在本领域中众所周知的是,用于制造太阳能电池的方法可包括提供硅基板,在硅基板内形成掺杂区,在掺杂区上形成接触区并在接触区上镀覆金属层,其中外部负载沿着金属层连接到正极和负极焊盘以汲取由太阳能电池产生的电流。因此,在硅基板上形成掺杂区是太阳能电池制造工艺的组成部分。各种用于形成掺杂区的方法是已知的。用于在制备的硅基板上形成可流动基体以形成掺杂区的标准方法在图1至图4中示出,并在下文讨论。
[0019]图1示出与在太阳能电池上形成第一可流动基体的标准工艺结合使用的太阳能电池。太阳能电池100可包括在正常工作期间朝向太阳的正面102和与正面102相对的背面104。太阳能电池100也可以包括硅基板110。硅基板110可以包括在硅基板110背面104上的非抛光表面101。非抛光表面101可具有表面特征部,诸如不均匀成形的区,包括升高区112和降低区114。升高区112和降低区114还可以包括在这两个区的最高点处的峰116以及作为不均匀成形的区之间的最低点的谷118。因此,分别针对升高和降低区的高度113、115—般可由峰到谷距离进行测量。另外,表面特征部的高度可以改变,且平均大于500纳米。
[0020]参考图2,示出了用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的标准工艺。该标准工艺可包括使用工业印刷方法(诸如具有喷嘴128的喷墨印刷机)将第一可流动基体120沉积在硅基板110的背面104上的非抛光表面101上。在基板上进行喷墨印刷的一般要求是维持印刷线质量,其中印刷线质量可以按照其在基板上的沉积线厚度和印刷线宽度一致性来测量。另外,第一可流动基体或可流动基体可具有多种不同的解释,其中其在这里用于包含以下方面:抗蚀剂油墨、可流动非晶硅、可流动多晶硅和各种低粘度可印刷掺杂剂。第一可流动基体不必定限于所描述的,并且也可以包含其他物质和多类材料,诸如高粘度可印刷材料等。
[0021]图3示出了在图2所示的用于形成第一可流动基体的标准工艺之后的图1的非抛光表面。由于如图1中所示在非抛光表面101上的高度113、115的变化,第一可流动基体120可具有如图3中所见的不均匀沉积线厚度135、137的区域。在第一可流动基体120的沉积线厚度135、137之间的变化可能明显到足以影响最终印刷线质量。印刷线宽度的一致性也会受到影响。
[0022 ]参考图4A至图4B,示出了使用图2的方法形成的垂直和水平印刷线的平面图的例子。图4A和图4B示出了在使用浆料切片工艺形成的硅基板的非抛光表面133上印刷的第一可流动基体。第一可流动基体120可具有不一致的印刷线宽度,如沿着图4A中示出的垂直印刷线的左边缘106和右边缘108所见,以及沿着图4B中示出的水平印刷线的顶边缘107和底边缘109所见。在边缘106、108、107、109处的偏差或渗色可由非抛光表面133的表面特征的不均匀度或粗糙度造成,其中第一可流动基体120遵循非抛光表面133的表面特征。图4C和图4D示出了在使用金刚石线切片工艺形成的硅基板上印刷的第一可流动基体。熟知的是,使用金刚石线切片工艺形成的硅基板还沿着硅基板的非抛光表面134形成槽线139。取决于印刷方向,第一可流动基体120可沿着槽线139流动,从而提供不一致的印刷线宽度。图4C示出了沿着与槽线139相同的方向形成的印刷线的例子。在图4C中,如沿着左边缘103和右边缘105所见的垂直印刷线的印刷线宽度类似于图4A。相比之下,图4D示出了沿着与槽线139相反的方向形成的印刷线的例子。在图4D中,由于槽线充当第一可流动基体120可沿着流动的通道,因此沿着顶边缘146和底边缘147的水平印刷线的印刷线宽度的不一致性高得多。
[0023]参考图5至图9,示出了用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的方法。一个或多个实施例涉及克服上述印刷限制,包括蚀刻硅基板以形成抛光表面。在下面讨论细节和实施例。
[0024]图5示出了与在太阳能电池上形成第一可流动基体的方法结合使用的太阳能电池。太阳能电池200,类似于图1的太阳能电池,包括在正常工作期间朝向太阳的正面202和与正面202相对的背面204。太阳能电池200还包括硅基板210,其中硅基板210包括在太阳能电池200的背面204上的非抛光表面201。在一个实施例中,该方法包括使用浆料切片工艺形成硅基板210。在另一个实施例中,该方法包括使用金刚石线切片工艺形成硅基板210。在再一个实施例中,正面202和背面204均具有非抛光表面。
[0025]图6示出了用于在图5的太阳能电池上形成第一可流动基体的方法。该方法包括使用移除多余硅231的各向异性蚀刻过程蚀刻硅基板210以形成平滑表面232,其中形成平滑表面232包括沿着平滑表面232的表面特征部形成尖锐拐角236。在一个实施例中,该方法包括用氢氧化钾(KOH)进行蚀刻。在另一个实施例中,该方法包括在太阳能电池200的正面202和背面204两者上形成平滑表面。
[0026]参考图7,示出了图6的平滑表面。通过各向异性蚀刻形成的平滑表面232的普遍缺点是因为沿着平滑表面232的升高区216和降低区218的尖锐拐角236而可能蓄积沉积物质211和221,诸如第一可流动基体。可能的蓄积物211、221可沿着侧壁留下暴露区238。暴露区238在印刷线内可变得不连续并可导致其他缺陷,诸如复合和电流损失的部位。
[0027]图8示出了用于在图7的太阳能电池上形成第一可流动基体的连续方法。该方法包括在平滑表面上执行各向同性蚀刻过程以移除多余硅231并形成图8的抛光表面233。在一个实施例中,蚀刻工艺可包括化学蚀刻剂,诸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3C00H)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)或磷酸(H3P04)。在另一个实施例中,抛光表面233被半抛光表面代替。在再一个实施例中,半抛光表面是从硅基板210蚀刻掉至少8微米的硅基板表面。在又一个实施例中,抛光表面233至多具有平均500纳米的峰到谷粗糙度。在一个实施例中,将上述蚀刻剂与去离子(DI)水混合。在另一个实施例中,该方法包括在正面202和背面204两者上形成抛光表面。在再一个实施例中,各向同性蚀刻平滑表面232移除在各向异性蚀刻期间形成的图7的锐边236,从而允许第一可流动基体220自由流动从而覆盖沿着侧壁的暴露区238,如图9所示。
[0028]参考图9,示出了在图8的太能电池上形成第一可流动基体的连续方法。相较于如图3中所示的不均匀沉积线厚度135、137,抛光表面233允许第一可流动基体220形成均匀沉积线厚度235、237。在一个实施例中,第一可流动基体220使用诸如喷墨印刷的工业印刷方法来沉积,其中喷墨印刷包括具有带喷嘴228的分配机构的喷墨印刷机,以沉积第一可流动基体220。在另一个实施例中,第一可流动基体220是具有第一掺杂剂源的第一掺杂剂材料。在再一个实施例中,第一可流动基体220包含具有在I至25厘泊(cP)范围内的粘度的材料。在又一个实施例中,该方法包括提供包含诸如但不限于抗蚀剂油墨、可流动非晶硅或可流动多晶硅的材料的第一可流动基体220。在一个实施例中,该方法包括使用诸如但不限于丝网印刷或旋涂的方法在太阳能电池200的背面204上的抛光表面233上形成第一可流动基体220。
[0029]参考图10至图12,示出了用于在太阳能电池上形成第一可流动基体的另一种方法。在下面讨论细节和实施例。
[0030]参考图10,示出了用于在图5的太阳能电池上形成第一可流动基体的方法。该方法包括各向同性蚀刻图5的非抛光表面201并移除在硅基板210上的多余硅231以形成抛光表面233,如图10所示。该方法与图6至图9所示的方法形成对比,在图6至图9所示的方法中在硅基板210上形成抛光表面之前首先形成平滑表面。用于抛光的方法包括使用酸蚀刻工艺以形成抛光表面233,包括化学蚀刻剂,诸如但不限于硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)或磷酸(H3P04)。在一个实施例中,蚀刻剂是各向同性蚀刻剂。在另一个实施例中,该方法包括在太阳能电池200的正面202和背面204两者上形成抛光表面。在再一个实施例中,由于太阳能电池的背面所反射的未被吸收的光,对背面204抛光提供了在
0.02-0.1%范围内的太阳能电池效率提高。在又一个实施例中,抛光表面233包含表面特征部,其中表面特征部具有类似于图1所示的通过峰到谷距离所测量的高度213、215。在一个实施例中,表面特征部高度213、215具有至多500纳米的峰到谷高度。在另一个实施例中,抛光表面233至多具有平均500纳米的峰到谷粗糙度。在再一个实施例中,抛光表面233为半抛光表面。在又一个实施例中,半抛光表面是从硅晶板210蚀刻掉至少8微米的硅晶板210的表面。在一个实施例中,将上述蚀刻剂与去离子(DI)水混合。在再一个实施例中,将化学-机械抛光技术用于蚀刻娃晶板210。
[0031]图11示出在图10的太阳能电池上形成第一可流动基体的连续方法。在一个实施例中,第一可流动基体220使用诸如喷墨印刷的工业印刷方法来沉积,其中喷墨印刷包括具有带喷嘴228的分配机构的喷墨印刷机,以沉积第一可流动基体220。在另一个实施例中,第一可流动基体220是具有第一掺杂剂源的第一掺杂剂材料。在再一个实施例中,第一可流动基体220包含具有在I至25厘泊(cP)范围内的粘度的材料。在又一个实施例中,该方法包括提供包含诸如但不限于抗蚀剂油墨、可流动非晶硅或可流动多晶硅的材料的第一可流动基体220。在一个实施例中,该方法包括使用诸如但不限于丝网印刷或旋涂的方法在太阳能电池200的背面204上的抛光表面233上形成第一可流动基体220。
[0032]参考图12,示出了图11的抛光表面。与上文类似,相较于图3所示的不均匀沉积线厚度135、137,抛光表面233允许第一可流动基体220形成均匀沉积线厚度235、237。印刷线宽度的一致性也如图13Α至图13D中所见得以改善。
[0033]图13Α至图13D示出了在图9和图12的抛光表面上的垂直和水平印刷线的平面图的例子。图13Α和图13Β示出了在硅基板的抛光表面233上印刷的第一可流动基体220,其中硅基板使用浆料切片工艺形成。第一可流动基体220与图4Α和图4Β相比示出了在印刷线宽度中的显著改善,如图13Α中所见垂直印刷线沿着左边缘206和右边缘208以及如图13Β中所见水平印刷线沿着顶边缘207和底边缘209无偏差。图13C和图13D示出了在硅基板的抛光表面234上印刷的第一可流动基体220,其中硅基板使用金刚石线切片工艺而形成。如在上文所讨论和在图4C和图4D中所示,金刚石线切片工艺在硅基板上产生槽线,其中图4Α至图4D示出了第一可流动基体可沿着槽线流动,从而提供不一致的印刷线宽度。图13C和图13D示出了即便有槽线239,抛光表面234也允许第一可流动基体220具有相较于图4C和图4D的显著的印刷线宽度改善。在图13C和图13D中均见到改善,其中如图13C中所见垂直印刷线沿着左边缘203和右边缘205以及如图13D中所见水平印刷线沿着顶边缘246和底边缘247不存在偏差。
[0034]参考图14至图25,示出了制造太阳能电池的方法。在下面讨论方法的细节和实施例。
[0035]图14示出了与制造太阳能电池的方法结合使用的太阳能电池。太阳能电池200,类似于图5的太阳能电池,包括被构造成在正常工作期间朝向太阳的正面202和与正面202相对的背面204。太阳能电池200还包括硅基板210,其中硅基板210包括在太阳能电池200的背面204上的非抛光表面201。在一个实施例中,该方法包括使用浆料切片工艺形成硅基板210。在另一个实施例中,该方法包括使用金刚石线切片工艺形成硅基板210。
[0036]参考图15,示出了用于制造太阳能电池的方法。该方法包括蚀刻图14的太阳能电池的硅基板,其中可将任何图6至图13D所述的过程用于移除多余硅231并形成抛光表面233。在一个实施例中,该方法包括在太阳能电池200的正面202和背面204两者上形成抛光表面。
[0037]图16和图17示出了用于制造太阳能电池的连续方法。该方法包括在图15的太阳能电池的抛光表面233上形成第一可流动基体。在一个实施例中,第一可流动基体是第一掺杂剂材料220,其中第一掺杂剂材料220包含第一掺杂剂源225。在另一个实施例中,第一掺杂剂源225包含掺杂剂材料,但不限于P型掺杂剂(诸如硼)或N型掺杂剂(诸如磷)。在又一个实施例中,第一掺杂剂材料220具有在I至25厘泊(cP)范围内的粘度。该方法还包括使用诸如喷墨印刷的工业印刷方法在抛光表面233上沉积第一掺杂剂材料220,其中抛光表面233允许第一掺杂剂材料220形成均匀沉积的线厚度和一致或均匀印刷的线宽度。在另一个实施例中,喷墨印刷包括具有印刷头242和多个喷嘴244的喷墨印刷机212。在再一个实施例中,该方法包括使用诸如但不限于丝网印刷或旋涂的技术形成第一掺杂剂材料220。图17示出了形成第一掺杂剂材料220之后的太阳能电池200。
[0038]参考图18,示出了用于制造太阳能电池的连续方法。该方法包括固化219第一掺杂剂材料220。在一个实施例中,该方法包括使用任何固化技术诸如热固化、光固化或紫外(UV)光暴露来固化第一掺杂剂材料220。
[0039]图19示出了用于制造太阳能电池的连续方法。该方法包括加热229硅基板210和第一掺杂剂材料220至足以使第一掺杂剂源225扩散进硅基板210的温度,从而形成第一掺杂区 224。
[0040]参考图20,示出了用于制造太阳能电池的连续方法。该方法包括在图19的太阳能电池的抛光表面233上形成第二可流动基体。在一个实施例中,第二可流动基体为包含第二掺杂剂源227的第二掺杂剂材料222。在另一个实施例中,第二掺杂剂源227包含掺杂材料,但不限于N型掺杂剂(诸如磷)或P型掺杂剂(诸如硼)。在再一个实施例中,第二掺杂剂材料222具有在I至25厘泊(cP)范围内的粘度。该方法还包括使用诸如喷墨印刷的工业印刷方法在抛光表面233上沉积第二掺杂剂材料222,其中抛光表面233允许第二掺杂剂材料222形成均匀沉积的线厚度和一致或均匀印刷的线宽度。在又一个实施例中,该方法包括使用任何上述技术形成第二掺杂剂材料222。
[0041]参考图21,示出了用于制造太阳能电池的连续方法。该方法包括固化219第二掺杂剂材料222。在一个实施例中,该方法包括使用任何固化技术诸如热固化、光固化或紫外(UV)光暴露来固化第二掺杂剂材料222。
[0042]图22示出了用于制造太阳能电池的连续方法。该方法包括加热229硅基板210和第二掺杂剂材料222至足以使第二掺杂剂源227扩散进硅基板210的温度,从而形成第二掺杂区226。在一个实施例中,第一掺杂区224和第二掺杂区226各自包含掺杂剂源225和227,诸如但不限于P型掺杂剂(诸如硼)或N型掺杂剂(诸如磷)。在另一个实施例中,第一掺杂区224和第二掺杂区226被沉积在硅基板210上的第一和第二掺杂多晶硅区代替,其中沟槽区分隔第一和第二掺杂多晶硅区。在再一个实施例中,将沟槽区纹理化。在又一个实施例中,该方法包括在第一和第二掺杂多晶娃区与娃基板210之间提供介电层。在一个实施例中,介电层是氧化物层。在另一个实施例中,第一和第二掺杂多晶硅区各自包含掺杂材料,诸如但不限于P型掺杂剂(诸如硼)或N型掺杂剂(诸如磷)。
[0043]参考图23,示出了用于制造太阳能电池的连续方法。该方法包括在太阳能电池200的正面202上形成纹理化区267。纹理化区267可以是具有规则的或不规则的成形表面的区。该方法还包括在正面202上的纹理化区267上形成抗反射涂层(ARC)268,以进一步改善太阳能电池200的光吸收性质。该方法包括在太阳能电池200的背面204上形成抗反射涂层(BARC)266。在一个实施例中,BARC 266是第一介电层而ARC 268是第二介电层。在另一个实施例中,ARC 268和BARC 266层均由氮化硅(SiN)或常用于太阳能电池的抗反射涂层的任何其他材料构成。在再一个实施例中,纹理化区267使用标准蚀刻工艺而形成。
[0044]图24示出了用于制造太阳能电池的连续方法。该方法包括使用任何平版印刷工艺(包括但不限于湿化学蚀刻和激光烧蚀)穿过BARC 266以及第一掺杂剂材料220和第二掺杂剂材料222形成接触开口269。在一个实施例中,所述接触开口包括多个接触开口。在另一个实施例中,BARC 266是第一介电层。
[0045]参考图25,示出了用于制造太阳能电池的连续方法。该方法包括沉积第一金属糊剂274以至少填充图24中的一个接触开口 269,该接触开口穿过BARC 266或在第一掺杂区224和第二掺杂区226上形成的第一介电层而建立,其中第一掺杂区224和第二掺杂区226的表面特征与图15至图18中的硅基板210的抛光表面233共形。该方法还包括沉积第二金属糊剂276以连接一个以上的填充有第一金属糊剂274的接触开口,以在背面204上的BARC 266或第一介电层上形成交叉图案。在一个实施例中,第一金属糊剂274和第二金属糊剂276由工业印刷方法沉积在抛光表面233上。在另一个实施例中,第二金属糊剂276与图15至图18中的硅基板210的抛光表面233共形。在再一个实施例中,第一金属糊剂274和第二金属糊剂276通过丝网印刷工艺而沉积。在又一个实施例中,第一和第二金属糊剂包括铝糊剂。该方法包括固化第一金属糊剂274和第二金属糊剂276以形成第一金属层。在一个实施例中,第一金属层包含在背面204上在BARC 266或第一介电层下方与第一掺杂区224和第二掺杂区226电连接的网格。在又一个实施例中,第一金属层由铝层构成。在一个实施例中,固化过程是加热过程。在另一个实施例中,可以改为通过标准的物理气相沉积工艺(诸如溅射)和随后的退火工艺来形成第一金属层。该方法还包括镀覆第一金属随后在第一金属层上镀覆第二金属以在第一金属层上形成第二金属层。在一个实施例中,第二金属层使用常规镀覆工艺在第一金属层上形成。在一个实施例中,第一金属层将第二金属层电联接到第一掺杂区224和第二掺杂区226。在再一个实施例中,镀覆第一和第二金属包括镀覆诸如但不限于铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯或铂的金属。在再一个实施例中,上述方法用于不同类型的太阳能电池,诸如但不限于背接触太阳能电池、前接触太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。
[0046]图26示出了用于在如图5至图9中所示的太阳能电池上形成第一可流动基体的实施例的流程图。如在上文所讨论,第一操作301可以包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面202、与正面202相对的背面204和硅基板210的太阳能电池200。第二操作302可以包括各向异性蚀刻硅基板210以形成平滑表面232。第三操作303可以包括各向同性蚀刻平滑表面232,以在硅基板210上形成抛光表面233。最后操作304可以包括在抛光表面233上以交叉图案形成第一可流动基体220,交叉图案包含厚度和宽度均匀的特征部。
[0047]参考图27,示出了用于在图10至图12的太阳能电池上形成第一可流动基体的实施例的流程图。如在上文所讨论,第一操作311可以包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面202、与正面202相对的背面204和硅基板210的太阳能电池200。第二操作312可以包括在硅基板210上形成抛光表面233。最后操作313可以包括在抛光表面233上以交叉图案形成第一可流动基体220,交叉图案包含厚度和宽度均匀的特征部。
[0048]参考图28,示出用于制造如图14至图25中所示的太阳能电池的方法的实施例的流程图。如在上文所讨论,第一操作321可以包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面202、与正面202相对的背面204和硅基板210的太阳能电池200。第二操作322可以包括使用蚀刻剂在硅基板210上形成抛光表面233,其中抛光表面233具有至多500纳米峰到谷粗糙度并在太阳能电池200的背面204上形成。第三操作323可以包括在抛光表面233上以交叉图案沉积第一掺杂剂材料220和第二掺杂剂材料222,各材料具有在I至25厘泊(cP)范围内的粘度,第一掺杂剂材料220和第二掺杂剂材料222分别包含第一掺杂剂源225和第二掺杂剂源227,其中抛光表面233允许第一掺杂剂材料220和第二掺杂剂材料222形成包含厚度和宽度均匀的特征部的交叉图案。第四操作324可以包括将硅基板210以及第一掺杂剂材料220和第二掺杂剂材料222加热到足以引起第一掺杂剂源225和第二掺杂剂源227扩散进硅基板210的温度。第五操作325可以包括在第一掺杂剂区220和第二掺杂剂区222以及第一掺杂区224和第二掺杂区226上沉积第一介电层266。第六操作326可以包括在第一介电层或BARC266内形成多个接触开口 269。第七操作327可以包括形成穿过在第一掺杂区224和第二掺杂区226上或上方的接触开口 269而建立的第一金属层,其中第一金属层包含在背面204上与第一掺杂区224和第二掺杂区226电连接的网格。最后操作328可以包括在第一金属层上形成第二金属层,其中第一金属层将第二金属层电联接到第一掺杂区224和第二掺杂区226。
[0049]图29示出了用于制造如图14至图25中所示的太阳能电池的方法的实施例的流程图。如在上文所讨论,第一操作331可以包括提供具有在正常工作期间朝向太阳的正面202、与正面202相对的背面204和硅基板210的太阳能电池200。第二操作332可以包括使用各向同性蚀刻剂在硅基板210上形成抛光表面233,其中抛光表面233具有至多500纳米峰到谷粗糙度并在太阳能电池200的背面204上形成。第三操作333可以包括在太阳能电池200的背面204上形成第一掺杂区224和第二掺杂区226。第四操作334可以包括在第一掺杂区224和第二掺杂区226上沉积第一介电层或BARC层266。第五操作335可以包括在第一介电层或BARC266内形成多个接触开口 269。第六操作336可以包括沉积第一金属糊剂274以至少填充穿过在第一掺杂区224和第二掺杂区226上形成的介电层或BARC 266而建立的至少一个接触开口 269,其中第一掺杂区224和第二掺杂区226的表面特征与硅基板210的抛光表面233共形。第七操作337可以包括沉积第二金属糊剂276以连接一个以上的填充有第一金属糊剂274的接触开口 269,以在背面204上的介电层266上形成交叉图案,其中第二金属糊剂276通过工业印刷方法沉积在抛光表面233上,使得第二金属糊剂276的表面特征与硅基板210的抛光表面233共形。第八操作338可以包括固化第一金属糊剂274和第二金属糊剂276,以形成第一金属层,该第一金属层包含在背面204上与第一掺杂区224和第二掺杂区226电连接的网格。最后操作339可以包括在第一金属层上形成第二金属层,其中第一金属层将第二金属层电联接到第一掺杂区224和第二掺杂区226。
[0050]虽然前面的详细描述已给出了至少一个示例性实施例,但应当理解,存在许多变型形式。还应当理解,本申请中所描述的示例性实施例并不旨在以任何方式限制要求保护的主题的范围、适用性或构型。相反,前面的详细描述将为本领域的技术人员提供实施所述一个或多个实施例的便利的指示说明。应当理解,可在不脱离权利要求书所限定的范围(其包括提交本专利申请时已知的等同物和可预知的等同物)的情况下对元件的功能和布置方式进行多种改变。
【主权项】
1.一种在太阳能电池上形成第一可流动基体的方法,所述太阳能电池具有在正常工作期间朝向太阳的正面和与所述正面相背对的背面,所述方法包括: 在硅基板上形成抛光表面;以及 在所述抛光表面上以交叉图案形成第一可流动基体,所述交叉图案包含厚度和宽度均匀的特征部。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述硅基板使用选自浆料切片工艺和金刚石线切片工艺的工艺形成。3.根据权利要求1所述的方法,其中形成所述抛光表面包括: 用各向异性蚀刻剂蚀刻所述硅基板以形成平滑表面;以及 随后用各向同性蚀刻剂蚀刻所述平滑表面以形成所述抛光表面。4.根据权利要求1所述的方法,其中形成所述抛光表面包括用各向同性蚀刻剂蚀刻所述娃基板。5.根据权利要求1所述的方法,其中在所述硅基板上形成所述抛光表面包括使用选自硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)和磷酸(H3PO4)的化学蚀刻剂来蚀刻硅基板。6.根据权利要求1所述的方法,其中所述抛光表面包括具有至多500纳米峰到谷粗糙度的硅基板表面。7.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一可流动基体包含具有在I至25厘泊(cP)范围内的粘度的材料。8.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一可流动基体包含选自可流动非晶硅和可流动多晶硅的材料。9.根据权利要求1所述的方法,其中形成所述第一可流动基体包括使用选自喷墨印刷、丝网印刷和旋涂的方法。10.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一可流动基体包含具有第一掺杂剂源的第一掺杂剂材料。11.根据权利要求10所述的方法,还包括: 将所述硅基板和所述第一掺杂剂材料加热至足以使所述第一掺杂剂源扩散进所述硅基板的温度从而在所述硅基板内形成第一掺杂区; 在所述抛光表面上以交叉图案形成包含具有第二掺杂剂源的第二掺杂剂材料的第二可流动基体,所述交叉图案包含厚度和宽度均匀的特征部; 将所述硅基板和所述第二掺杂剂材料加热至足以使所述第二掺杂剂源扩散进所述硅基板的温度从而在所述硅基板内形成第二掺杂区; 在所述第一和第二掺杂区上沉积第一介电层; 在所述第一介电层内形成多个接触开口 ; 形成穿过在所述第一和第二掺杂区上形成的所述介电层而建立的第一金属层,其中所述第一金属层包含在所述背面上与所述第一和第二掺杂区电连接的网格;以及 在所述第一金属层上形成第二金属层,其中所述第一金属层将所述第二金属层电联接到所述第一和第二掺杂区。12.根据权利要求11所述的方法,其中所述第一和第二掺杂剂源包含选自硼和磷的掺杂剂。13.—种制造太阳能电池的方法,所述太阳能电池具有在正常工作期间朝向太阳的正面和与所述正面相背对的背面,所述方法包括: 使用蚀刻剂在硅基板上形成抛光表面,其中所述抛光表面具有至多500纳米峰到谷粗糙度并在所述太阳能电池的所述背面上形成; 在所述抛光表面上以交叉图案沉积第一和第二掺杂剂材料,各掺杂剂材料具有在I至25厘泊(cP)范围内的粘度,所述第一和第二掺杂剂材料分别包含第一和第二掺杂剂源,其中所述抛光表面允许所述第一和第二掺杂剂材料形成包含厚度和宽度均匀的特征部的交叉图案; 将所述硅基板以及所述第一和第二掺杂剂材料加热至足以使所述第一和第二掺杂剂源扩散进所述硅基板的温度从而在所述硅基板内形成第一和第二掺杂区; 在所述第一和第二掺杂区上沉积第一介电层; 在所述第一介电层内形成多个接触开口 ; 形成穿过在所述第一和第二掺杂区上的所述接触开口而建立的第一金属层,其中所述第一金属层包含在所述背面上与所述第一和第二掺杂区电连接的网格;以及 在所述第一金属层上形成第二金属层,其中所述第一金属层将所述第二金属层电联接到所述第一和第二掺杂区。14.根据权利要求13所述的方法,其中所述硅基板使用选自浆料切片工艺和金刚石线切片工艺的方法形成。15.根据权利要求13所述的方法,其中形成所述抛光表面包括: 用各向异性蚀刻剂蚀刻所述硅基板以形成平滑表面;以及 随后用各向同性蚀刻剂蚀刻所述平滑表面以形成所述抛光表面。16.根据权利要求13所述的方法,其中形成所述抛光表面包括用各向同性蚀刻剂蚀刻所述娃基板。17.根据权利要求13所述的方法,其中在所述硅基板上形成所述抛光表面包括使用选自硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)和磷酸(H3PO4)的化学蚀刻剂来蚀刻硅基板。18.—种制造太阳能电池的方法,所述太阳能电池具有在正常工作期间朝向太阳的正面和与所述正面相背对的背面,所述方法包括: 使用各向同性蚀刻剂在硅基板上形成抛光表面,其中所述抛光表面具有至多500纳米峰到谷粗糙度并在所述太阳能电池的所述背面上形成; 在所述太阳能电池的所述背面上形成第一和第二掺杂区; 在所述第一和第二掺杂区上沉积第一介电层; 在所述第一介电层内形成多个接触开口 ; 沉积第一金属糊剂以至少填充穿过在所述第一和第二掺杂区上形成的所述介电层而建立的至少一个接触开口,其中所述第一和第二掺杂区的表面特征与所述硅基板的所述抛光表面共形; 沉积第二金属糊剂以连接填充有所述第一金属糊剂的一个以上的接触开口,以在所述背面上形成在所述介电层上的交叉图案,其中所述第二金属糊剂通过工业印刷方法沉积在所述抛光表面上,使得所述第二金属糊剂的表面特征与所述硅基板的所述抛光表面共形;固化所述第一和第二金属糊剂以形成第一金属层,所述第一金属层包含在所述背面上与所述第一和第二掺杂区电连接的网格;以及 在所述第一金属层上形成第二金属层,其中所述第一金属层将所述第二金属层电联接到所述第一和第二掺杂区。19.根据权利要求18所述的方法,其中所述硅基板使用选自浆料切片工艺和金刚石线切片工艺的方法形成。20.根据权利要求18所述的方法,其中在所述硅基板上形成所述抛光表面包括使用选自硫酸(H2SO4)、乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)和磷酸(H3PO4)的化学蚀刻剂来蚀刻硅基板。
【文档编号】H01L21/304GK105874611SQ201480012403
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年3月12日
【发明人】吉娜维芙·A·所罗门, 斯科特·哈林顿, 坎恩·伍, 保罗·卢斯科托福, 邬俊波, 史蒂文·爱德华·莫里萨
【申请人】太阳能公司
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