专利名称：太阳能电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池及其制造方法，特别是涉及金属穿孔卷绕式太阳能电池及 其制造方法，所述金属穿孔卷绕式太阳能电池包含一种作为背接触硅太阳能电池的金属穿 孔卷绕式(metal wrap through,MWT)结构。更具体而言，本发明涉及一种能够通过在太阳 能电池的正表面上仅留下金属指状线并通过穿透半导体基板而在该半导体基板的背表面 上安装金属电极来增加太阳能电池的效率的太阳能电池及其制造方法，所述太阳能电池可 代替现有技术领域的在太阳能电池的正表面上形成总线电极的太阳能电池。
背景技术：
近年来，由于诸如油价升高、全球变暖、化石能源的耗尽、核废料处理和涉及新电 厂建设的位置选择等问题，新形式的可再生能源备受关注。尤其是，对于作为无污染能源的 太阳能电池的研究和开发已经在积极地进行。作为一种利用光伏效应将光能转化为电能的装置，太阳能电池根据构成材料被分 为硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池和有机聚合物太阳能电池等。太阳 能电池被独立地用作电子钟表、收音机、无人值守灯塔、人造卫星和火箭等的主要电源以及 通过与市用交流电源相连而用作备用电源。近来，由于对替代能源的需求的增加，太阳能电 池得到越来越多的关注。使用阳光来产生电的太阳能电池通常用硅制造。由于高制造成本和安装成本，目 前商业化块状硅太阳能电池尚未投入广泛使用。为了解决此类与成本相关的问题，已积极 进行了对使用硅的薄膜型太阳能电池的研究并且已进行了制造高效太阳能电池模块的各 种尝试。
发明内容
技术问题本发明是一种涉及太阳能电池的结构和方法的改善如上所述的晶体硅太阳能电 池的光电转换效率的技术。具体来讲，本发明的目标是提供一种能够改善光捕获能力、接触 电阻和对激发的电子空穴对的再结合速率的抑制的太阳能电池的结构及其制造方法。本发明的另一个目标是提供一种通过改善阳光所入射到的正表面部分的电极 结构而使因电极引起的遮蔽现象减少，从而具有增大的开路电压、短路电流和填充因数 (F. F.)值的高效太阳能电池。技术方案为了实现上述目标，提供了如本发明一个实施方式所述的太阳能电池，所述太阳 能电池包含半导体基板；形成于所述半导体基板的正表面和侧表面上的发射极层；形成 于所述半导体基板的背表面上的钝化层；通过所述钝化层与所述半导体基板接触的背电 极；至少一个背场(BSF)层(rear field layer)，所述背场层形成于所述背电极与所述半 导体基板接触的区域中；和金属电极，所述金属电极包含形成于所述半导体基板的正表面上的指状部分；贯穿所述发射极层、所述半导体基板和所述钝化层的贯穿部分；和与所 述背场层有间隔并形成在所述半导体基板的背表面上的总线。在本发明中，所述半导体基板可以是P型半导体基板，所述发射极层可以是η型半 导体掺杂剂掺杂层，且所述背场层可以是P+型半导体掺杂剂掺杂层，所述P+型半导体掺杂 剂掺杂层的掺杂浓度高于在所述半导体基板上所掺杂的P型半导体掺杂剂的浓度，反之亦 然。在半导体基板中，每个电子空穴对都因阳光的入射而被激发并彼此隔离，然后移 动至发射极层和背场层。所述半导体基板具有分别通过金属电极和背电极来收集电荷的结 构。根据本发明，所述半导体基板具有如下的电极结构该电极结构将电荷收集至背表面部 分，同时通过使导致正表面部分的遮蔽现象的电极表面最小化来增大光接收区域，从而所 述半导体基板能改善操控、效率和可靠性。根据半导体基板、发射极层和背场层的导电类型，金属电极和背电极分别充当阳 极或阴极。在本发明中，金属电极的上部可以是指状部分，并且可以以指状线形式暴露于半 导体基板的正表面。然而，该形式不限于此，而是可以按照各种形式变化。在本发明中，金属电极的指状部分的宽度优选比贯穿部分的宽度或总线的宽度 小。然而，必要时，金属电极的指状部分的宽度等于或略大于贯穿部分的宽度。即使在此情 况下，所述指状部分的宽度也优选比总线的宽度小。此外，在本发明中，金属电极的总线的宽度比贯穿部分的宽度大。此外，金属电极的指状部分的高度可以比金属电极的总线的高度小。然而，该限制 是一种实施方式，且不必限于此。在本发明中，贯穿所述发射极层、半导体基板和钝化层的金属电极可以是宽度为 50 μ m 100 μ m的贯穿槽的形状，但宽度数值不必限于此。在本发明中，发射极层可以也形成于所述半导体基板的背表面上且具有如下浓度 梯度半导体掺杂剂的掺杂浓度随着接近贯穿发射极层的金属电极而增大。换言之，作为贯穿所述发射极层的金属电极的邻近区域的所述发射极层可以是被 构造为包含第一区域和第二区域的选择性发射极层，所述第一区域掺杂有高浓度半导体掺 杂剂，而所述第二区域掺杂有浓度比所述第一区域的半导体掺杂剂浓度低的半导体掺杂 剂。如本发明中那样，对与发射极层内的金属电极的贯穿槽相邻的区域进行掺杂促进 了电荷的移动和收集。此外，与高浓度发射极形成于低至金属电极所不位于的部分的情形 相比，存在于表面上的高浓度掺杂剂在硅中过量存在并因此形成沉淀，从而缩短了电荷的 寿命，使得可以避免太阳能电池的工作效率降低。另外，发射极层中的第一区域的厚度可以大于第二区域的厚度，且每个区域的厚 度都不受特别限制，但第一区域的厚度可为第二区域厚度的三倍或四倍。具体来讲，作为选择性发射极层的高浓度掺杂区域的第一区域的厚度可以为 0. 7μπι Ι.Ομπι，而作为低浓度掺杂区域的第二区域的厚度可以为0. Ιμπι 02μπι。然 而，厚度不限于此。第一区域可以按照使得片电阻为20 Ω/Sq.以下的厚度来形成，而第二 区域可以按照使得片电阻高于80Q/Sq.的厚度来形成。现有技术中的晶体硅太阳能电池的发射极层的片电阻以约δΟΩ/sq.的均勻厚度来形成。然而，本发明的发射极层被划分为 选择性掺杂区域，由此增加了效率。在本发明中，至少一个背场层可以选择性地形成于通过所述钝化层的接触孔与所 述半导体基板接触的部分处。利用激光，如上所述形成的至少一个背场层可以连接至背电 极。钝化层可以被形成为具有至少一个接触孔。背场层通过接触孔与半导体基板接 触，使得可以更容易地吸引电荷。如果形成多个背场层，则这些背场层各自可以选择性地形 成于半导体基板的背表面部分上，但间断地形成于包含至少一个接触孔的钝化层的每个接 触孔上。由于背场层与半导体基板的背表面局部接触，所以相应部分处的电子与空穴的再 结合速度降低，使得可提高太阳能电池的效率。换言之，因局部接触而形成的电荷能被更好 地吸引而由此被提取出去。本发明的钝化层可以由选自但不限于由二氧化硅(SiO2)、硅氮化物(SiNx)和氧氮 化硅(SiOxNy)组成的组的至少任何一种材料构成。因此，作为钝化层用材料，可以使用已知 的能避免对硅晶片基板的修饰的介电材料。根据本发明的一个实施方式，还可以在发射极层的上表面上提供至少一层减反射膜。所述减反射膜通常可以是由硅氮化物(SiNx)组成的单层，但不限于此。因此，减 反射膜可以由SiNx/Si0N、SiNx/Si02等组成，且可以实现为包含这些材料层的多层。减反射 膜抑制了光接收表面上的光入射，使得可诱导有效的光捕获。此外，减反射膜还提供了对硅 半导体基板的钝化。在本发明的一个实施方式中，半导体基板的正表面或半导体基板的正表面和背表 面可以是织构化结构(texturing structure)。织构化结构是指基板表面具有单片不规则均勻性结构，但其形式、形状、密度等特 征不受特别限定。此外，为了实现上述目标，提供了一种如本发明所述的晶体硅太阳能电池的制造 方法，所述方法包括如下步骤形成贯穿所述半导体基板的正表面和背表面的至少一个贯 穿槽；在所述半导体基板上形成极性不同于所述半导体基板的极性的发射极层；在所述半 导体基板的背表面上形成具有至少一个接触孔或没有接触孔的钝化层；形成经由所述贯穿 槽从所述半导体基板的正表面连接至该半导体基板的背表面的金属电极；和形成与所述半 导体基板局部接触且形成在所述半导体基板的背表面上的背电极。本发明所述太阳能电池制造方法还包括在所述背电极与所述半导体基板的接触 表面局部地形成背场层的步骤。在本发明中，根据半导体基板的导电类型，金属电极充当阴极或阳极以收集电荷， 而背电极充当与所述金属电极相对的导电电极以通过背场层来收集电荷。在本发明的一个实施方式中，所述制造方法还可以包括在形成所述贯穿槽之前和 之后使所述半导体基板的正表面以及所述半导体基板的正表面和背表面织构化的步骤。织构化可以通过但不限于湿式化学蚀刻法、干式化学蚀刻法、电化学蚀刻法和机 械蚀刻法中的任何一种来进行。
具体而言，作为干式蚀刻法，可以使用反应性离子蚀刻(RIE)方法，而作为机械蚀 刻法，可以使用采用激光的蚀刻法。在本发明的太阳能电池制造方法中，贯穿槽可以使用激光钻孔法、干式蚀刻法、湿 式蚀刻法、机械钻孔法和水射流机械加工法中的任何一种来形成。在本发明中，形成金属电极的步骤和形成背电极的步骤可以同时进行，也可以不 同时进行。同时进行金属电极的形成和背电极的形成的方法可以由以下步骤组成在半导体 基板的正表面和背表面的贯穿槽上施加各金属糊剂并干燥，通过图案化以与所述金属糊剂 间隔开来在半导体基板的背表面上施加与半导体基板的导电糊剂相同的导电糊剂并干燥， 并对所述导电糊剂进行热处理和烧灼。在此情形下，热处理和烧灼是在分别图案化、施加和干燥金属电极形成用糊剂和 背电极形成用糊剂后共同进行的共烧灼工艺。不同时进行金属电极的形成和背电极的形成的方法可以由以下步骤组成分别在 半导体基板的正表面和背表面的贯穿槽上施加金属糊剂并干燥，对所述金属糊剂进行热处 理和烧灼，通过图案化以与所述金属糊剂间隔开来在半导体基板的背表面上施加与半导体 基板的导电糊剂相同的导电糊剂并干燥，并对所述导电糊剂进行热处理和烧灼。该情形是分开进行金属电极形成用糊剂的图案化、施加和干燥，和背电极形成用 糊剂的图案化、施加和干燥，然后分开进行热处理和烧灼的双烧灼工艺。用于形成金属电极的金属糊剂可以是但不必限于银(Ag)糊剂。因此，作为金属糊 剂用材料，可以使用能实现所述金属电极的已知导电金属材料。此外，背电极形成用糊剂不受特别限制，但可以优选为铝(Al)糊剂或铝银(AgAl) 糊剂。可以通过印刷法、丝网印刷法和沉积法中的任何一种方法来进行糊剂的施加。金属电极和背电极的形成阐明了对糊剂的图案化和施加，但这可能仅是一个 实施方式而不限于此。可以使用所有已知的在所需位置对其进行图案化和形成组成部 (component)的方法。烧灼的热处理温度不受特别限制。作为热处理温度，可以使用能熔融图案化糊剂 并将熔融的糊剂注入硅基板的温度。在一个实施方式中，热处理可以在700°C 1200°C的 温度下进行。在形成与半导体基板的背表面局部接触的背电极时，背场层的掺杂有与半导体基 板的掺杂剂相同的导电性高浓度掺杂剂的区域可以通过烧灼工艺经钝化层与半导体基板 局部接触。在本发明中，发射极的形成步骤可以包括如下步骤对包含贯穿槽的半导体基板 的正表面上的二氧化硅膜进行图案化；和形成第一区域和第二区域，所述第一区域通过导 电类型与所述半导体基板的导电类型相反的半导体掺杂剂的热扩散而掺杂有高浓度的半 导体掺杂剂，所述第二区域局部穿透经图案化的二氧化硅膜并且掺杂有浓度低于第一区域 的掺杂剂浓度的半导体掺杂剂。另外，所述制造方法还可以包括在所述发射极层的上部上形成至少一个减反层的步骤。
在本发明中，钝化层可以通过但不必限于化学气相沉积(CVD)法、等离子体增强 化学气相沉积(PECVD)法、印刷法和喷射法中的任何一种方法来形成。因此，可以应用各种 已知的层叠方法。根据本发明的一个实施方式，可以通过化学气相沉积(CVD)法、等离子体增强 化学气相沉积(PECVD)法、印刷法和喷射法中的任何一种方法来形成由选自由二氧化硅 (SiO2)、硅氮化物(SiNx)和氧氮化硅(SiOxNy)组成的组的至少任何一种材料构成的至少一 个膜，并通过化学蚀刻法或机械蚀刻法来除去所述膜的一部分而产生至少一个接触孔，从 而可以形成所述具有接触孔的钝化层。化学蚀刻法是使用蚀刻液或蚀刻糊剂的蚀刻法，而机械蚀刻法是使用激光的蚀刻法。进行钝化的原因在于在光入射时由于所暴露的硅晶片基板的自由键(dangling bond)或界面处的钝化缺陷(inactivating defect)而产生的诸如电子或空穴之类的电荷 在该部分消失，由此降低了电荷的再结合概率。根据如上所述的本发明的一个实施方式，使用了如下的接触孔形成方法该方法 使用蚀刻糊剂或激光来使钝化层局部暴露、对其上的背电极进行印刷并烧灼和将它们电连 接，但本发明不必限于此。必要时，可以使用如下的方法形成不带接触孔的钝化层，使用激 光将背电极和钝化层的一部分强制混合，并使背电极与半导体基板电连接。本发明的太阳能电池可以通过使用激光进行边缘隔离并进行电池测试过程以及 在进行该过程后进行分级过程而完成。有益效果通过本发明所述的太阳能电池和制造方法，可以提供一种与现有技术的晶体硅太 阳能电池相比光捕获能力优异、金属和硅之间的接触电阻得到改善以及效率优异同时减少 了因电子和空穴的再结合而造成的损失的太阳能电池。通过本发明所述的太阳能电池和制造方法，可以以经济的生产成本和较短的生产 时间来提供通过改善普通太阳能电池的结构而不显著对现有方法增加独立过程而具有显 著改善的光电转换效率的太阳能电池。
从结合附图给出的对优选实施方式的下述说明中，本发明的上述和其它目标、特 点和优点将变得显而易见，其中图1是本发明的一个实施方式的太阳能电池的截面图；图2是本发明的一个实施方式的太阳能电池的侧视图；图3是现有技术的硅太阳能电池的俯视图；图4是本发明的硅太阳能电池的俯视图。
具体实施例方式图1是本发明的一个实施方式的太阳能电池的截面图。下文中，将参考图1来描 述本发明的太阳能电池的结构。本发明的太阳能电池包含半导体基板300 ；形成在所述半导体基板的正表面和侧表面或者形成在所述半导体基板的正表面、侧表面和背表面上的发射极层301 ；形成于 所述半导体基板的背表面上的钝化层303 ；至少一个局部背场(BSF)层304，所述背场层形 成在所述钝化层上的预定部分处并且与所述半导体基板连接；和贯穿所述半导体基板的正 表面和背表面的金属电极305。为减少入射光的反射，可以对半导体基板300的正表面进行织构化。半导体基板 的正表面的织构化可以通过湿式化学蚀刻法、反应性离子蚀刻(RIE)法、干式化学蚀刻法 或激光照射法等来进行。此外，可以对半导体基板300的背表面进行平坦化以减少内反射，并可根据本发 明的一个实施方式进行织构化。对半导体基板的背表面的平坦化可以通过湿式化学蚀刻 法、反应性离子蚀刻(RIE)法和干式化学蚀刻法来进行。还可以在发射极层301的上表面上提供至少一个减反射膜层302。例如，减反射膜 30可以使用多层形成，例如，两层如SiNx/SiON或SiNx/SiOx，或三层如Si0x/SiNx/Si0x，等 等。减反射膜层302执行使太阳能电池的反射率最小化的功能以及钝化层的功能。作为半导体基板300，可以使用ρ型掺杂剂半导体基板或η型掺杂剂半导体基板。发射极层301可以包含类型与半导体基板相反的掺杂剂。因此，可以在P型掺杂 剂半导体基板上形成η型发射极层，可以在η型掺杂剂半导体基板上形成ρ型发射极层，并 形成ρ-η结。背表面钝化层303可以具有多个接触孔310。背表面钝化层303使基板表面稳定 并对其进行保护，并且使电子和空穴的表面再结合最小化，从而将电子和空穴的背表面再 结合速率(BSRV)减至低于500cm/s并起到增大太阳能电池的效率的作用。接触孔310通 过使P型掺杂剂半导体基板300与局部BSF层接触，可以连接太阳能电池的电极。钝化层303可以为如二氧化硅(SiO2)等通过在用于快速热处理法(RTP)的炉内 部进行的快速热氧化(RTO)法形成的热氧化物。除该方法以外，还可以使用SiOJt为靶材 料通过溅射形成钝化层300。钝化层也可使用通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法 形成的如Si02、SiNx, SiOxNy等材料。在本发明的一个实施方式中，形成了一个钝化层303，但可以形成由多层形成的多 个钝化层。图2是本发明的一个实施方式的太阳能电池的侧视图。参照图2，位于金属电极305的上部上且形成在半导体基板400的正表面上的指状 部分402可以与发射极层401相连。还可在发射极层401的上表面上提供减反射膜402。另外，作为与金属电极305相邻的区域，发射极层401可以被设置为包含第一区域 430和第二区域431，所述第一区域430掺杂有高浓度半导体掺杂剂，而所述第二区域431 掺杂有浓度低于第一区域430的掺杂剂浓度的半导体掺杂剂。包含在本发明的一个实施方式的太阳能电池中的钝化层、背场层和金属电极等在 图2中未显示。参照图1和图2描述了本发明的太阳能电池的结构，而所述太阳能电池的制造方 法将在下文描述。不过，提供太阳能电池的以下制造方法是为了帮助一般性理解。因此，本发明不限 于以下实施方式，且本领域技术人员可以从说明书出发将本发明修改和变化为各种形式。
本发明的太阳能电池的制造方法的一个实施方式可以包括以下步骤形成贯穿半 导体基板的正表面和背表面的贯穿槽；对半导体基板的正表面进行织构化以减少入射光的 反射；在半导体基板的正表面的上部上形成发射极层；对半导体基板的背表面进行平坦化 以减少内反射；在半导体基板的背表面的上部上形成具有多个接触孔的钝化层；在半导体 基板的正表面和背表面上形成金属电极；在接触孔区域上形成经图案化的背电极；通过烧 灼金属电极和背电极在背电极与半导体基板接触的区域中形成局部背场(BSF)层；和使用 激光进行边缘隔离。下文将对各步骤进行详细描述。首先，制备半导体基板300。半导体基板可以是ρ型掺杂剂半导体基板或η型掺杂 剂半导体基板，本实施方式使用ρ型掺杂剂半导体基板300。其后，形成贯穿半导体基板300的正表面和背表面的贯穿槽311。可以通过激光钻 孔来形成穿透所述基板的贯穿槽311。可以使用各种激光源。作为一个实例，可以使用绿色 激光源和Nd/YAG激光源。通过激光对贯穿槽311的宽度进行蚀刻从而使其为100 μ m或更 小。不同于发射极穿孔卷绕式(emitter wrap through,EffT)结构，本发明的太阳能电池无 需形成上万个孔，从而几乎没有造成基板破损问题的风险。接着，可以通过湿式化学蚀刻法、反应性离子蚀刻法或激光照射法对ρ型掺杂剂 半导体基板300进行织构化。当通过反应性离子蚀刻法进行织构化时，可以仅对半导体基 板300的正表面进行蚀刻。本实施方式的金字塔形式的织构化结构对入射到太阳能电池上 的阳光进行随机反射，从而光可以被最大限度地吸收至太阳能电池内。由此，可以提高太阳 能电池的效率。然后，在织构化的半导体基板300的正表面、侧表面和背表面上形成发射极层。在 本实施方式中，在P型掺杂剂半导体基板300上形成η型发射极层。发射极层可以通过热 扩散法或三氯氧磷(POCl3)扩散法形成。其后，在形成于织构化半导体基板300的正表面和侧表面上的发射极层的上表面 上形成至少一个减反射膜层302。如上所述，减反射膜302起到了使太阳能电池的反射最小 化的功能以及钝化层的功能。然后，通过蚀刻除去形成于半导体基板300的背表面上的发射极层(即η+层)，从 而发射极层301仅形成于半导体基板300的正表面和侧表面上。接着，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在具有蚀刻的η+层的半导体基 板300的背表面上形成钝化层303。然后，在所述半导体基板的正表面和背表面上形成金属电极。为形成金属电极，在 将金属电极用糊剂丝网印刷于半导体基板的正表面上并干燥后，应将金属电极用糊剂也丝 网印刷于半导体基板的背表面上并干燥。作为金属电极用糊剂，主要采用Ag糊剂。金属电 极用糊剂应被分别图案化和印刷于半导体基板的贯穿槽311的上部和下部上。在通过后续 工艺中的热处理和烧灼工艺将金属电极填充于所述贯穿槽内部时，金属电极最终完成。因此，根据一个实施方式，由于上侧的金属电极的宽度以细指状线形成，所以下侧 可以比金属电极相对窄些。贯穿槽311的宽度可以等于暴露于半导体基板的正表面部分的 金属电极的指状线(可以被形成为宽度50μπι ΙΟΟμπι)的宽度。在此情况下，暴露于半 导体基板的背表面部分的金属电极的宽度可以大于至少ΙΟΟμπι。
然后，通过使用蚀刻糊剂除去钝化层303的一部分来形成接触孔310。接触孔310 被形成为，使得钝化层303能够与半导体基板300的背表面接触。如此，背场层仅在形成有 接触孔310的区域中与半导体基板接触，从而相当大程度上避免了在接触部分发生的电子 与空穴的再结合，使得可以提高太阳能电池的效率。其后，将背电极用糊剂丝网印刷在形成有接触孔310的钝化层的上表面上所丝网 印刷的金属电极用糊剂区域以外的区域中并干燥。作为背电极用糊剂，使用Al糊剂或AgAl 糊剂。接着，通过烧灼工艺在背表面上烧灼背电极，以形成局部背场层304，且同时对印 刷在半导体基板的正表面和背表面上的金属电极用糊剂进行烧灼，从而使贯穿半导体基板 的正表面和背表面的金属电极305通过在贯穿槽311内连接而形成。烧灼工艺的热处理温 度可以为700°C 1200°C的高温。图3和图4是显示具有金属穿孔卷绕形式的结构的太阳能电池的俯视图。与现有 技术的总线电极形成在硅太阳能电池的正表面上的结构(见图3)不同，仅金属指状线留在 本发明的太阳能电池的正表面上(见图4)，从而可以极大地避免太阳能电池的效率因遮蔽 而降低。接着，如果使用激光进行边缘隔离并进行电极间隔离，则本发明的太阳能电池完 成。接下来，下文将对本发明的另一个实施方式的太阳能电池的制造方法进行描述。本发明的该实施方式的太阳能电池的制造方法可以包括以下步骤形成贯穿半导 体基板的正表面和背表面的贯穿槽；对半导体基板的正表面进行织构化以减少入射光的反 射；在半导体基板的正表面和侧表面的上部上形成发射极层；对半导体基板的背表面进行 平坦化以减少内反射；在半导体基板的背表面的上部上形成没有接触孔的钝化层；在半导 体基板的正表面和背表面上形成金属电极；对背电极进行图案化以用于钝化层上的局部接 触；通过烧灼金属电极和背电极在背电极与半导体基板接触的区域中形成局部背场(BSF) 层；并使用激光进行边缘隔离。首先，制备ρ型掺杂剂半导体基板300，然后，通过激光钻孔来形成贯穿半导体基 板300的正表面和背表面的贯穿槽311。接着，对ρ型掺杂剂半导体基板300进行织构化并 在织构化的半导体基板300的正表面和背表面上形成η+型发射极层。然后，在形成于织构化半导体基板300的正表面上的发射极层上形成至少一个减 反射膜层302，然后通过蚀刻除去形成于半导体基板300的背表面上的η+发射极层，从而发 射极层301仅形成于半导体基板300的正表面上。接着，通过等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)法在具有蚀刻的η+层的半导体基板300的背表面上形成钝化层303。接着，按照与前述太阳能电池的实施方式相同的方式，进行金属电极用糊剂的丝 网印刷。其后，在除了丝网印刷于钝化层的上表面上的金属电极用糊剂区域以外的区域 中，将如Al糊剂或AgAl糊剂等的后空间电极(back space electrode)用糊剂进行丝网印 刷和干燥。其后，在背电极用糊剂的某些区域上照射激光。结果，形成了接触孔310，背电极 用糊剂的区域的一部分通过该接触孔310与半导体基板的背表面相连。其后，通过烧灼工艺对形成于半导体基板的正表面和背表面上的金属电极用糊剂进行烧灼，从而使金属电极305通过在贯穿槽311内连接而完成，且在半导体基板的背表面 上形成了经图案化的背电极和局部背场(BSF)层304。 其后，如果使用激光进行边缘隔离并进行电极间隔离，则本发明的太阳能电池完 成。
权利要求
1.一种太阳能电池，所述太阳能电池包含半导体基板；形成于所述半导体基板的正表面和侧表面上的发射极层；形成于所述半导体基板的背表面上的钝化层；通过所述钝化层与所述半导体基板相接触的背电极；至少一个背场(BSF)层，所述背场层形成于所述背电极与所述半导体基板相接触的区 域；和金属电极，所述金属电极包含形成于所述半导体基板的正表面上的指状部分；贯穿 所述发射极层、所述半导体基板和所述钝化层的贯穿部分；和与所述背场层有间隔并形成 在所述半导体基板的背表面上的总线。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述半导体基板是P型半导体基板，所述发 射极层是η型半导体掺杂剂掺杂层，且所述背场层是P+型半导体掺杂剂掺杂层，所述P+型 半导体掺杂剂掺杂层的掺杂浓度高于在所述半导体基板上所掺杂的P型半导体掺杂剂的 浓度。
3.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述金属电极的指状部分的宽度比所述贯 穿部分或所述总线的宽度小。
4.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述金属电极的总线的宽度比所述贯穿部 分的宽度大。
5.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，贯穿所述发射极层、所述半导体基板和所述 钝化层的金属电极的宽度为50μπι lOOym。
6.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述发射极层还形成于所述半导体基板的 背表面上。
7.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，作为贯穿所述发射极层的金属电极的邻近 区域的所述发射极层是被构造为包含第一区域和第二区域的选择性发射极层，所述第一区 域掺杂有高浓度半导体掺杂剂，而所述第二区域掺杂有浓度比所述第一区域的半导体掺杂 剂浓度低的半导体掺杂剂。
8.如权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述第一区域的厚度大于所述第二区域的 厚度。
9.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，至少一个背场层选择性地形成于通过所述 钝化层的接触孔与所述半导体基板相接触的部分。
10.如权利要求9所述的太阳能电池，其中，利用激光使至少一个背场层与所述背电极 相连接。
11.如权利要求1所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包含形成在所述发射极层的 上表面上的至少一个减反射膜。
12.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述半导体基板的正表面或所述半导体基 板的正表面和背表面是织构化结构。
13.一种晶体硅太阳能电池的制造方法，所述制造方法包括如下步骤形成贯穿半导体基板的正表面和背表面的至少一个贯穿槽；在所述半导体基板上形成极性不同于所述半导体基板的极性的发射极层；在所述半导体基板的背表面上形成具有至少一个接触孔或没有接触孔的钝化层；形成经由所述贯穿槽从所述半导体基板的正表面连接至该半导体基板的背表面的金 属电极；和形成与所述半导体基板局部接触且形成在所述半导体基板的背表面上的背电极。
14.如权利要求13所述的晶体硅太阳能电池的制造方法，所述制造方法还包括在所述 背电极与所述半导体基板的接触表面处局部形成背场层的步骤。
15.如权利要求13所述的晶体硅太阳能电池的制造方法，所述制造方法还包括在形成 所述贯穿槽之前和之后对所述半导体基板的正表面或所述半导体基板的正表面和背表面 进行织构化的步骤。
16.如权利要求13所述的晶体硅太阳能电池的制造方法，其中，形成金属电极的步骤 和形成背电极的步骤同时或不同时进行。
17.如权利要求16所述的晶体硅太阳能电池的制造方法，其中，所述金属电极是通过 在所述半导体基板的所述贯穿槽中施加银(Ag)糊剂并进行热处理而形成的。
18.如权利要求16所述的晶体硅太阳能电池的制造方法，其中，所述背电极是通过施 加铝(Al)糊剂或铝银(AgAl)糊剂并进行热处理而形成的。
19.如权利要求13所述的晶体硅太阳能电池的制造方法，其中，形成发射极的步骤包 括如下步骤对包含所述贯穿槽的所述半导体基板的正表面上的二氧化硅膜进行图案化； 以及形成第一区域和第二区域，所述第一区域通过导电类型与所述半导体基板的导电类型 相反的半导体掺杂剂的热扩散而掺杂有高浓度的半导体掺杂剂，所述第二区域局部穿透经 图案化的二氧化硅膜并且掺杂有浓度低于所述第一区域的掺杂剂浓度的半导体掺杂剂。
20.如权利要求13所述的晶体硅太阳能电池的制造方法，所述制造方法还包括在所述 发射极层的上部上形成至少一个减反层的步骤。
21.如权利要求13所述的晶体硅太阳能电池的制造方法，其中，具有接触孔的钝化层 是通过如下方式形成的通过化学气相沉积(CVD)法、等离子体增强化学气相沉积(PECVD) 法、印刷法和喷射法中的任何一种方法，来形成由选自由二氧化硅(SiO2)、硅氮化物(SiNx) 和氧氮化硅(SiOxNy)组成的组的至少任何一种材料构成的至少一个膜；和通过以化学蚀刻法或机械蚀刻法除去所述膜的一部分来产生至少一个接触孔。
全文摘要
本发明公开了一种金属穿孔卷绕式太阳能电池及其制造方法，所述太阳能电池包含作为背板接触硅太阳能电池的金属穿孔卷绕式(MWT)结构。
文档编号H01L31/042GK102132421SQ200980133046
公开日2011年7月20日 申请日期2009年8月7日 优先权日2009年3月25日
发明者金钟焕 申请人:Lg电子株式会社