质上实现两个功能：一方面，由于多个掺入的正 电荷该层产生电场，其可以保持硅中的电荷载流子远离表面并且可以显著地降低这些电荷 载流子在硅表面处的重组速率（场效应钝化），另一个方面，该层产生了减少反射的性质， 其取决于其光学参数，例如折射率和层厚度，其有助于可能更多的光连接至稍后的太阳能 电池。两种效应可以增加太阳能电池的转换效率。目前所使用的层的典型性能为：在仅使 用上述氮化硅时~80nm的层厚度，其具有约2. 05的折射率。抗反射减少在600nm的光波 长区域中最清楚明了。这里直接和非直接的反射显示了原始入射光（垂直入射至垂直硅晶 片的表面）约1%至3%的值。
[0028] 以上提及的氮化硅层目前通常通过直接PECVD的方法沉积在表面。为此，在氩气 气氛中点燃引入硅烷和氨的等离子体。硅烷和氨在等离子体中通过离子和自由基反应反应 得到氮化硅并且同时沉积在晶片表面。例如通过反应物的个体气体流可以调节和控制层的 性能。上述氮化硅层的沉积也可以仅使用氢气作为载体气体和/或反应物进行。典型的沉 积温度是300°C至400°C之间的范围。替代性的沉积方法可以例如是LPCVD和/或溅镀。
[0029] 5?制备前侧电极栅
[0030] 在沉积抗反射层之后，前侧电极被限定在涂覆有氮化硅的晶片表面上。在工业实 践中，已经建立使用金属烧结糊剂借助丝网印刷方法制备电极。然而，这仅仅是用于生产所 需金属接触点的许多不同可能性的一种。
[0031] 在丝网印刷金属化中，通常使用高度富含银颗粒（银含量彡80%)的糊剂。剩余 成分的总和由糊剂调配所需的流变助剂产生，例如溶剂、粘结剂和增稠剂。此外，银糊剂包 含特殊玻璃料混合物，通常为基于二氧化硅的氧化物和混合氧化物、硼硅酸盐玻璃和氧化 铅和/或氧化铋。玻璃料基本上实现两个功能：一方面其充当晶片表面和大部分待烧结的 银颗粒之间的粘合促进剂，另一方面其负责穿透氮化硅顶层以促进与下层硅的直接欧姆接 触。氮化硅的透入通过蚀刻加工以及随后溶解于玻璃料基体的银扩散至硅表面上发生，由 此实现欧姆接触形成。在实践中，银糊剂通过丝网印刷沉积在晶片表面上，并且随后在约 200°C至300°C的温度下干燥数分钟。为了完整起见，应当提及在工业上也使用双重印刷方 法，其使得第二电极栅能够精确定位的印刷至在第一印刷步骤期间产生的电极栅上。银金 属化的厚度因此增加，其可以对于电极栅中的导电性具有正面影响。在此干燥期间，在糊剂 中存在的溶剂由糊剂中排出。随后印刷的晶片通过流动贯通炉。这种类型的炉通常具有多 个加热区域，其可以彼此独立地激活并且控制温度。在流动贯通炉的钝化期间，晶片被加热 至最高约950°C的温度。然而，个体的晶片通常仅经受该峰值温度数秒。在剩余的流动贯通 阶段期间，晶片具有600°C至800°C的温度。在这些温度下，在银糊剂中存在的有机伴随物 质，例如粘合剂烧尽，并且氮化硅层开始蚀刻。在盛行峰值温度的短时间间隔期间与硅形成 接触。随后允许晶片冷却。
[0032] 以这种方式简单概述的接触形成过程通常同时与两个其余接触形成（参见6和7) 一起进行，这就是为什么术语共燃烧方法也用于此种情况。
[0033] 前侧电极栅本身由具有通常80ym至140ym宽度的薄指状物（典型的数目> = 68)和宽度在1.2_至2. 2_(取决于它们的数目，通常为2至3)的汇流条组成。印刷的银 元件的典型高度通常为10ym和25ym之间。长径比很少大于0. 3。
[0034] 6.背部汇流条的制备
[0035] 背部汇流条通常同样通过丝网印刷方法施加和限定。为此，使用了与用于前侧金 属化相似的银糊剂。该糊剂具有相似的组成，但包含银和铝的合金，其中铝的比例通常占 2%。此外，该糊剂包含较低的玻璃料含量。汇流条，通常两个单元，通过丝网印刷以4_的 典型宽度印刷至晶片的背部，并且致密化且烧结，如已经在第5点下所述的。
[0036] 7?制备背电极
[0037]在印刷汇流条之后限定背电极。电极材料由铝组成，这是含铝糊剂通过丝网印刷 以〈1mm的边缘距离印刷在晶片背部剩余空闲区域上用于限定电极的原因。所述糊剂由最 多80%的铝组成。剩余的组分是已经在第5点下提及的那些（例如溶剂、粘合剂等）。铝 糊剂在共烧期间通过在加热期间开始熔融的铝颗粒和来自溶解在熔融的铝中的晶片的硅 连接到晶片上。熔融混合物充当掺杂剂源并且将铝释放至硅（溶解极限：〇. 016原子百分 数），其中由于此注入硅是P+掺杂的。在冷却晶片期间，577°C下凝固并且具有Si摩尔分数 为0. 12组成的铝和硅的共熔混合物尤其沉积在晶片表面上。
[0038] 由于将铝注入到硅，在晶片的背部形成了高度掺杂的p型层，其对于硅中部分自 由电荷载流子充当一种类型的镜面（"电镜"）。这些电荷载流子不能克服此势壁并且因此 极有效地远离背晶片表面，其由于在此表面处电荷载流子的总体减少的重组速率因此是显 而易见的。该势壁通常称为背表面场。
[0039] 在第5、6和7点下描述的加工步骤的顺序可以，但不必须对应于此处概述的顺序。 对本领域技术人员显而易见的是概述的加工步骤的顺序原则上可以以任何容易设想的组 合进行。
[0040] 8.任选的边缘绝缘化
[0041] 如果晶片的边缘绝缘化未如在第3点下描述的进行，则这通常在共燃烧后借助于 激光束的方法进行。为此，使激光束指向太阳能电池的前端，通过该束连接的能量分开前侧 的p-n结。由于激光作用，这里产生了具有最多15ym深度的切割沟槽。同时，硅经由切除 机构由处理位点移除或由激光沟槽抛出。该激光沟槽通常具有30ym至60ym的宽度，并 且距离太阳能电池的边缘约200ym。
[0042]在生产之后，太阳能电池根据它们个体的性能表征并且分类在个体性能目录中。
[0043]本领域技术人员意识到使用n型和p型二者基础材料的太阳能结构。这些太阳能 电池类型包括：
[0044] *PERC太阳能电池
[0045] ?PERL太阳能电池
[0046] ?PERT太阳能电池
[0047] ?由其衍生的MWT-PERT和MWT-PERL太阳能电池
[0048] ?双面太阳能电池
[0049] ?背表面接触电池
[0050] ?具有叉指式接触的背表面接触电池
[0051] 选择替代的掺杂技术作为开始时已经描述的气体掺杂的替代通常不能解决在硅 基板上生产具有局部不同掺杂区域的问题。这里可以提及的替代的技术为通过PECVD和 APCVD方法沉积掺杂的玻璃，或无定形混合氧化物。位于这些玻璃之下的硅的热诱导掺杂 可以容易地由这些玻璃实现。然而，为了制备具有局部不同掺杂的区域，这些玻璃必须通过 掩膜方法蚀刻以从这些玻璃中制备出相应的结构。或者，在沉积玻璃之前可以将结构化的 扩散阻挡沉积在硅晶片上以因此限定待掺杂的区域。然而，在这种方法中不利的是，在每一 种情况下仅可以实现一种极性（n或p)的掺杂。比掺杂来源或任何扩散阻挡的结构化略微 简单的是定向激光束支持的注射来自预先在晶片表面上沉积的掺杂剂源的掺杂剂。该方法 使得能够节省昂贵的结构化步骤。然而，不能补偿可能需要在相同的表面上同时掺杂两种 极性（共扩散）的缺点，因为该方法同样基于预先沉积掺杂剂源，其仅仅随后活化以释放掺 杂剂。这种由这种来源的（后）掺杂的缺点是基板不可避免的激光损伤：激光束必须通过 辐射吸收转化成热。因为常规的掺杂剂来源由硅的混合氧化物和待注射的掺杂剂（即在硼 的情况下是氧化硼）组成，这些混合氧化物的光学性能最终与氧化硅的那些相当相似。因 此这些玻璃（混合氧化物）在相关波长范围的辐射具有非常低的辐射系数。出于此吸收原 因，位于光学透明玻璃下的硅被用作吸收源。这里在一些情况下加热硅直至其熔融，并且结 果加热了位于其上的玻璃。这促进了掺杂剂的扩散，并且确实比在正常扩散温度下所预期 的快许多倍，从而对于硅产生非常短的扩散时间（小于1秒）。硅旨在吸收激光辐射之后 由于强大的热传输进入剩余的未辐射的硅体积中相对快速再次冷却，并且同时外延凝固在 未熔融材料上。然而，实际上整个方法伴随着形成激光辐射诱导的缺陷，其可归结为不完全 的外延凝固和因此形成晶体缺陷。这可以归结于例如由于方法的震动样进展的位错和形成 空位和缺陷。激光束支持的扩散的另外的缺点是如果要快速掺杂相对大的面积相对低的效 率，因为激光系统以点-栅方法扫描表面。该缺点自然在要掺杂窄区域的情况下较不重要。 然而，激光掺杂要求顺序沉积可后处理的玻璃。
[0052] 此外，在制备太阳能电池中的基本问题是原始使用的硅晶片的必要的高纯度，因 为这对于所制造的电池的功能容量和效率是基础必要条件。为了达到必要的纯度，通常需 要进行复杂和昂贵的清洁方法。
[0053] 为了降低结晶硅太阳能电池的成本，希望在光伏工业中能够采用便宜的"升级冶 金级"(UMG)硅。在复杂的方法的辅助下基于所谓的Siemens方法制备了常规的高纯度硅。 这使用反应得到氯硅烷，其随后蒸馏数次并且沉积在薄的高纯度硅棒上。相比之下，通过物 理-化学纯化（例如酸萃取和/或偏析）由粗制硅获得UMG硅。然而，这种硅包含高得多 的污染物浓度，尤其是3d过渡金属，例如Ti、Fe、Cu。这些金属在太阳能电池的电活性部件 中是极其有害的，因为它们在硅的带隙中形成了电荷载流子重组中心。
[0054] 因此目的在于通过简单的清洁方法，例如所谓的吸除在电池加工步骤之间或期间 由便宜的硅载体物质移除干扰的污染物。
[0055] -般地，吸除是其中移除污染物或将污染物移至对太阳能电池不那么有害的地方 的方法。一般地，该步骤通过所谓的HC1吸除进行。这是一种基于气体氯化氢（HC1)与金 属的反应且形成在高温下挥发的金属氯化物的方法。虽然该方法移除了干扰的污染物，然 而必须提供特殊的安全措施以防止HC1气体由设备逃逸。此外，HC1气体对于设备是腐蚀 的，这意味着希望能够进行污染物的移除同时避免蚀刻气体气氛，优选与另一个方法步骤 组合。
[0056] 发明目的
[0057] 如以上描述而显而易见的是，工业生产结晶硅太阳能电池高度要求其中所使用的 化学物质和助剂的纯度。这些纯度要求在未来将变得甚至更高，因为进一步提高太阳能电 池的效率（其为目的所在）不可避免地与相应于电池的最大操作点电压的增加相联系。电 池的电压可以通过多种方法增加。对于该课题已经在文献中描述了多种解决方案。这些 尤其包括以下解决方案方法：选择性发射器的概念，局部背表面场的概念，具有位于背部的 p-n结的背表面接触电池的概念等。由太阳能电池的作用的简化考虑开始，必须增加太阳能 电池的电流效率和电压。然而，两个太阳能电池参数是相互依赖性数值。电流效率、短路电 流Isc可以不再在无其他方式下显著或不成比例的增加，因为其取决于连接于太阳能电池 或太阳能电池所吸收的光强度（如果入射光强度未富集）。
[0058] 常用方法，例如使用专门的表面纹理。抗反射层等已经用于所有的太阳能电池结 构，以使得内部量子产率仍作为对于短路电流的效率具有主要影响的关键因素：
[0060] V0C^UTln(Isc/I0) (II)
[0061] 由方程（II)显而易见的是太阳能电池最大可达到的开路电压（Vre)主要取决于短 路电流密度和暗电流饱和密度（I。）。