专利名称：制造太阳能电池的方法
技术领域：
本公开涉及一种制造太阳能电池的方法。
背景技术：
所谓的金属穿孔卷绕式(MWT)太阳能电池具有用于η-型区域(η掺杂区域)和ρ 型区域(P掺杂区域)的触点，所述η型区域和P型区域通常在硅晶片的后侧上。为此，存在多个穿过硅晶片的孔，通过这些孔金属触点实现了前触指(contact finger)和后侧母线之间的电连接。该金属透孔触点在孔中是与太阳能电池的基座(base)绝缘的。这通常通过形成于孔内壁上的发射极(emitter)而完成。以相同的方式，通过发射极使后侧上的焊锡触点与太阳能电池的基座绝缘。传统的MWT太阳能电池在DE 698 37 143 T2、DE 692 16 502 T2、EP 2 068 369 Al 或 DE 10 2009 047 778A1 中描述。所谓的具有选择性发射极的太阳能电池(在下文中也称为SE太阳能电池)利用了位于触指下方并且在触点之间区域中的掺杂到不同程度的区域。在这种情况中，为实现低接触电阻，在触点下方高掺杂，并且为使得电荷载体的复合(recombination)最小化，在触指之间低掺杂。此外，DE 101 50 040 Al描述了既适合蚀刻无机层也适合掺杂下层的不含HF/氟化物的蚀刻和掺杂介质。此外，DE 699 15 317 T2描述了一种用于在太阳能电池中制造选择性发射极和金属化(metallization)的自动调整式方法。关于可如何制造具有选择性发射极的太阳能电池的多种方法是已知的，其中就制造工艺而言，存在涉及形成所谓同类发射极(homogenous emitter)的中间步骤。因此，通过举例的方式，在激光掺杂(斯图加特大学，MANZ AG)的情况下，提供了全区域(高阻抗) 扩散，并且随后通过激光方法将来自磷玻璃的磷掺杂原子选择性驱入(drive-in)。在也被称为回蚀法(etching-back process)的一种不同方法中，提供了随后应用蚀刻研磨的(低阻抗)扩散，并且定义了在太阳能电池的各触指之间的区域中的磷玻璃的回蚀。蚀刻掩膜随后被去除。在也被称为激光化学法的仍然另一种方法中，提供了全区域(高阻抗)扩散， 随后通过激光方法在磷酸喷流中进行选择性的额外掺杂。
发明内容
在多个实施例中，提供了制造太阳能电池的方法。根据该方法，可在基本掺杂有第一导电类型的太阳能基板中形成透孔。此外，可将包括至少部分透孔的太阳能电池基板 (substrate)的第一表面的预定表面区域用相反的第二导电类型高度掺杂；并且同时或随后将第一表面的其它表面区域用该第二导电类型轻掺杂。此外，随后可在至少部分透孔的至少部分预定区域中以及在太阳能电池基板的第二表面的第一区域中形成第一金属触点， 所述第二表面的位置与太阳能电池基板的第一表面相对(opposite)。最后，以如下方式在第二表面上的第二区域中形成第二金属触点第二金属触点与第一金属触点电绝缘。
在附图中，相同的参考标记一般指不同视角中的相同部件。附图不必是依比例制作的，而是强调解释本发明的原理。在接下来的说明中，将参考以下附图对本发明的不同实施方式进行描述，其中图1示出了图解根据不同实施例制造太阳能电池的方法的流程图；图2示出了图解根据不同实施例的一个实施方式制造太阳能电池的方法的流程图；图3示出了图解根据不同实施例的另一个实施方式制造太阳能电池的方法的流程图；图4示出了图解根据不同实施例的另一个实施方式制造太阳能电池的方法的流程图；以及图5示出了图解根据不同实施例的另一个实施方式制造太阳能电池的方法的流程图。
具体实施例方式在参照附图而进行的以下详细的描述示出、图解的方式、细节的详述以及实施例中，本发明可以得以实施。这里使用的词语“示例，，意指“作为例子、实例或者例证”。这里描述为“示例，，的任何实施例或设计都不必解释为比其它实施例或设计更为优选或者有利的。关于在一侧或表面“之上”形成的沉积材料所使用的词语“之上(over) ”在这里可用于意指该沉积材料可“直接”形成于所指的侧或表面上，例如，与所指的侧或表面直接接触。关于在一侧或表面“之上”形成的沉积材料所使用的词语“之上”在这里可用于意指该沉积材料“非直接地/间接地”形成在所指的侧或表面上，并且在所指的侧或表面与该沉积材料之间配置有一个或多个额外的层。图1示出了图解根据不同实施例制造太阳能电池(例如金属穿孔卷绕式(Metal Wrap Through, MWT)太阳能电池)的方法100的流程图。根据该方法，在102中，可在基本掺杂有第一导电类型的太阳能电池基板中形成透孔。太阳能电池基板可具有至少一个光伏层(例如作为包括一个或多个层的层结构的部分)。所述至少一个光伏层可包括半导体材料(诸如，例如硅)、化合物半导体材料(诸如， 例如GaAs的III-V族化合物半导体材料)、II-VI族化合物半导体材料(诸如，例如CdTe) 或I-III-V族化合物半导体材料(诸如，例如CuhS2),或者可由上述材料组成。在不同实施例中，所述至少一个光伏层可包括有机材料或者由有机材料组成。在不同实施例中，所述硅可包括单晶硅、多晶硅、非晶硅和/或微晶硅，或者可由上述材料组成。所述至少一个光伏层可包括结型结构(junction structure)(诸如，例如pn结型结构、pin结型结构、肖特基(Schottky-Iike)结型结构等类似)，或者由结型结构组成。在不同实施例中，太阳能电池基板中的基本掺杂可具有在约IO13CnT3到IO18CnT3范围内的掺杂浓度(例如第一导电类型掺杂的掺杂浓度)，例如在约IO14cnT3到IO17cnT3范围内，例如在约IO15CnT3到IO16CnT3范围内。在不同实施例中，透孔可为具有圆形或椭圆形横截面的圆柱形状。而在其它实施例中，透孔可为穿过太阳能电池基板的锥状(因此例示性地为圆锥形状)，其中太阳能电池基板发射极侧上的开口可小于太阳能电池基板后侧上的开口。因此，太阳能电池基板内的透孔可具有相同或不同的尺寸。在不同实施例中，透孔的直径可在约10μπι-500μπι的范围内，例如直径可在约20 μ m-200 μ m的范围内，例如直径可在约50 μ m-100 μ m的范围内。太阳能电池基板可从太阳能电池晶片制造，并且可具有例如圆形形状，诸如，例如圆形形状或椭圆形形状，或者具有多边形形状，诸如，例如正方形形状。然而，在不同实施例中，太阳能模块的太阳能电池也可具有非正方形形状。在这些情况中，太阳能模块的太阳能电池可例如通过分离(例如切割)以及由此分为一个或多个太阳能电池(也可根据它们的形状而指定为标准的太阳能电池)，从而形成多个非正方形或正方形的太阳能电池。在不同实施例中，在这些情况中也可制定规则以实施标准太阳能电池中的触点结构的配合；以举例的形式，可额外地提供后侧横向结构。在不同实施例中，太阳能电池100可具有以下尺寸宽度在约IOcm到约50cm范围内，长度在约IOcm到约50cm范围内，且厚度在约100 μ m到约300 μ m范围内。在104中，可将包括至少部分透孔(即一个透孔、多个透孔或者所有透孔)的太阳能电池基板的第一表面的预定表面区域用相反的第二导电类型高度掺杂(highly doped)； 并且同时或随后将第一表面的其它表面区域用第二导电类型轻掺杂(lightly doped)。在不同实施例中，所述预定表面区域可用合适的掺杂剂(诸如，例如磷)掺杂。在不同实施例中，第二导电类型可以是P导电类型，并且第一导电类型可以是η导电类型。可替代地，在不同实施例中，第二导电类型可以是η导电类型，并且第一导电类型可以是P导电类型。在不同实施例中，太阳能电池基板的第一表面的预定表面区域可用掺杂剂高度掺杂，以便用第二导电类型以在下述范围内的表面掺杂浓度掺杂约IO1V3到约1022cm_3，例如约IO1V3到约1022cnT3，例如约IO2V3到约2*1021cnT3。具有第二导电类型的高度掺杂区域中的表面电阻在约10欧姆/平方到约80欧姆/平方的范围内，例如在约20欧姆/平方到约60欧姆/平方的范围内，例如在约25欧姆/平方到约40欧姆/平方的范围内。此外，在不同实施例中，具有第二导电类型的第一表面的其它表面区域可用掺杂剂轻掺杂，以便用第二导电类型以在约IO18m 3到约2*1021cnT3范围内的表面掺杂浓度掺杂， 例如以在1019πΓ3到约IO21CnT3范围内的掺杂浓度掺杂，例如以在5*1019ΠΓ3到约5*102°cnT3范围内的掺杂浓度掺杂。具有相同导电类型的轻掺杂区域的表面电阻在约60欧姆/平方到约300欧姆/平方的范围内，例如在约80欧姆/平方到约200欧姆/平方的范围内，例如在约100欧姆/平方到约150欧姆/平方的范围内。这样，例示性地，至少在太阳能电池基板的第一表面上形成选择性发射极。此外，随后在106中，可在至少部分透孔中的至少部分预定区域中和在太阳能电池基板的第二表面的第一区域中形成第一金属触点，所述第二表面的位置与太阳能电池基板的第一表面相对。在不同实施例中，第一金属触点可由金属或金属合金形成，并且可包括例如银、 铜、铝、镍、锡、钛、钯、钽、金、钼或者这些材料任何所需组合或合金，或者可由上述材料组成。第一金属触点例示性地形成与太阳能电池基板的第一表面上的(选择性)发射极的电连接。最后，在108中，可以如下方式在第二表面上的第二区域中形成第二金属触点使第二金属触点和第一金属触点电隔离。例示性地，可由与上述第一金属触点相同或不同的金属或金属合金形成的第二金属触点形成了待形成太阳能电池的后侧金属化。在不同实施例中，形成选择性发射极的工艺可限制在太阳能电池基板的前侧，或另外涉及孔中和太阳能电池基板后侧上的掺杂。以上描述的示例性实施例的不同的实施方式将在以下进行更详细的说明。图2示出了图解根据不同实施例的一个实施方式制造太阳能电池的方法的流程图 200。根据该实施方式，选择性发射极结构一般通过用掺杂硅墨(doped silicon ink) 印刷结构的方法制造。选择性发射极在后续扩散步骤中形成。详细来说，根据该实施方式的工艺顺序包括，例如在202中，例如通过激光方法，在太阳能电池基板中钻出透孔(其中在太阳能电池基板上可已形成金属触指)。在替代性的构造中，可通过蚀刻工艺方法形成透孔，可替代地或者另外地通过激光方法形成透孔。此外，在204中的可选工艺中，表面，例如发射极侧表面(换句话说，待形成的太阳能电池的向阳侧)，可例如通过以下方法形成纹理(textured)在碱性溶液中进行各向异性蚀刻，或者在酸性溶液中蚀刻，或者在第一表面上在太阳能电池基板上锯出V形槽。随后，在206中，掺杂(一般掺杂磷)的硅墨可被印刷入位于金属触指(metal contact fingers)之下的高度掺杂区域，所述金属触指随后将在太阳能电池基板的前侧 ((即，第一表面)上形成。硅墨可例如用磷掺杂，掺杂浓度在约1018m_3到约IO22CnT3范围内， 例如掺杂浓度在约IO1V3到约5*1021cm_3范围内，例如掺杂浓度在约IO2V3到约1021cm_3范围内。此外，在208中，硅墨可被印入(impressed into)透孔中，并且其也可被印刷到后侧(即太阳能电池基板的第二表面)的发射极区域，所述发射极区域已被电连接至透孔中的硅墨，由此使得在太阳能电池基板发射极侧上的发射极区域与后侧上的发射极区域之间形成导电连接。可替代地，可通过合适的糊剂(paste)方式印刷后侧的这些区域，例如含磷糊剂。在210中，可提供在用于加工弱掺杂区域的管式炉中的扩散。该扩散可在例如约 700°C到约1000°C范围内的温度进行，例如在约750°C到约950°C范围内的温度，例如在约 800°C到约900°C范围内的温度，例如持续时间在约3分钟到约120分钟的范围内，例如在约 10分钟到约60分钟的范围内，例如在约15分钟到约45分钟的范围内。随后，在212中，可进行磷玻璃蚀刻以去除磷玻璃(例如磷硅酸盐玻璃(PSG))，所述磷玻璃是在从糊剂中扩散的情况下形成的。在214中，随后可施加防反射层(例如由氮化硅或者一些其它合适材料组成的防反射层)，例如通过CVD法，例如通过等离子强化(PE)的CVD法(PE-CVD)，或者通过PVD法 (诸如，例如通过溅射方法)。在216中，在太阳能电池基板的后侧和前侧上，通过例如用合适的含金属(例如含银或含铝)糊剂进行丝网印刷的方式形成金属触点(也称为金属指)，并且所述糊剂以及由此的金属例如被印入透孔中。使用接触引爆(contact firing)步骤来引燃糊剂以及由此的金属(其穿过先前形成的防反射层)，从而形成与太阳能电池基板的半导体表面(例如硅表面)的电接触。最后，在218中，在该实施方式中，例如通过形成一个或多个激光槽，将用第一导电类型掺杂(例如η掺杂)的区域与用第二导电类型掺杂(例如ρ掺杂)的区域隔离，换言之，使它们电绝缘。应指出，在不同的实施方式中，印刷掺杂硅墨可任选地限制在前侧。图3示出了图解根据不同实施例的另外一个实施方式制造太阳能电池的方法的流程图300。根据该实施方式，通常通过喷淋不同密度的磷酸滴来制备选择性发射极。例示性地，根据该实施方式，在加工透孔和形成纹理之后，通过待分配的掺杂剂获得用掺杂剂不均勻覆盖的太阳能电池基板(例如晶片)。在意图随后将触指安置在其上的区域中还有在透孔区域中，掺杂剂的密度高于介于其间区域中的掺杂剂密度。在随后的热处理步骤中，将掺杂剂驱入太阳能电池基板(例如晶片)中，形成选择性发射极。然后，将防反射层施加到在太阳能电池基板的前侧并加工金属触点。详细地，根据该实施方式的工艺顺序包括，例如在302中，例如通过激光方法，在太阳能电池基板(其中已在太阳能电池基板上形成了金属触指)中钻出透孔。在可替代的配置中，透孔也可通过蚀刻工艺形成，替代地或附加地可通过激光方法形成透孔。此外，在304中的可选工艺中，表面，例如发射极侧表面(换句话说，待形成的太阳能电池的向阳侧)，可例如通过以下方法形成纹理在碱性溶液中进行各向异性蚀刻，或者在酸性溶液中蚀刻，或者在第一表面上在太阳能电池基板锯出V形槽。在306中，在该实施方式中，将具有高密度的磷酸滴喷淋在高度掺杂区域中，并将具有低密度的磷酸滴喷淋在轻掺杂区域中。可使高度掺杂区域位于前侧，并且也可任选地位于孔中或位于后侧上。可通过将合适的湿润剂与磷酸混合来实现的是，通过毛细作用将湿的P磷溶液(wetting P phosphorus solution)抽入透孔，这样就能在那里获得非常高的掺杂。可以如下方式将具有高密度的液滴喷淋在高度掺杂区域中该方式使得高度掺杂区域以在约IO1V3到约IO22CnT3范围内的表面掺杂浓度被掺杂，例如以约IO1V3到约IO22CnT3 范围内的掺杂浓度被掺杂，例如以约102°πΓ3到约2*1021cnT3范围内的掺杂浓度被掺杂。具有第二导电类型的高度掺杂区域的表面电阻(sheet resistance)在约10欧姆/平方到约 80欧姆/平方的范围内，例如在约20欧姆/平方到约60欧姆/平方的范围内，例如在约 25欧姆/平方到约40欧姆/平方的范围内。可以如下方式将具有低密度的液滴喷淋在轻掺杂区域中该方式使得低掺杂区域以在约IO1V3到约2*1021cnT3范围内的表面掺杂浓度被掺杂，例如以约IO1V3到约IO21CnT3 范围内的掺杂浓度被掺杂，例如以约5*1019m_3到约5*102°cm_3范围内的掺杂浓度被掺杂。具有相同导电类型的轻掺杂区域的表面电阻在约60欧姆/平方到约300欧姆/平方的范围内，例如在约80欧姆/平方到约200欧姆/平方的范围内，例如在约100欧姆/平方到约 150欧姆/平方的范围内。在308中，在高温炉中实现扩散。扩散可在例如约700°C到约1000°C范围内的温度进行，例如在约750 V到约950°C范围内的温度进行，例如在约800 V到约900°C范围内的温度进行，例如持续时间在约3分钟到约120分钟的范围内，例如在约10分钟到约60分钟的范围内，例如在约15分钟到约45分钟的范围内。随后，在310中，可进行磷玻璃蚀刻以去除磷玻璃(例如磷硅酸盐玻璃(PSG))，所述磷玻璃是在高温炉中扩散的情况下形成的。在312中，随后可通过例如CVD法施加防反射层(例如由氮化硅或者一些其它适合材料组成的防反射层)，例如通过等离子强化(PE)的CVD法(PE-CVD)，或者通过PVD法 (诸如，例如通过溅射方法)。在314中，在太阳能电池基板的后侧和前侧上，通过例如用合适的含金属(例如含银或含铝)糊剂进行丝网印刷的方式形成金属触点(也称为金属指)，并且所述糊剂以及由此的金属例如被印入透孔中。使用接触引爆步骤来引燃糊剂以及由此的金属(其穿过之前形成的防反射层)，从而形成与太阳能电池基板的半导体表面(例如硅表面)的电接触。例证性地，在314中，因此，在太阳能电池基板的前侧上形成了穿过透孔到达太阳能电池基板后侧上的第一母线的第一金属触点(first metal contact or contacts)。最后，在316中，在该实施方式中，例如通过形成一个或多个激光槽，将用第一导电类型掺杂(例如η掺杂)的区域与用第二导电类型掺杂(例如ρ掺杂)的区域隔离，换言之，使它们电绝缘。例证性地，在316中，因此，在太阳能电池基板的后侧上制备第二金属角虫点(the second metal contact or contacts)。应指出，在不同实施方式中，选择性地喷淋具有不同液滴密度的磷酸滴可选地限制于前侧。图4示出了图解根据不同实施例的另一种实施方式制造太阳能电池的方法的流程图400。与图2中图解的实施方式相反，在图4中图解并在以下解释的用于制备选择性发射极的实施方式中，施加了部分可渗透的扩散掩膜(partly permeable diffusion mask), 例如由氧化硅(例如SiO2)组成。所述掩膜可首先被热氧化或者通过等离子工艺沉积在整个区域之上。随后，所述掩膜在触指和透孔的区域中通过激光工艺选择性地开口。在随后的扩散中，形成所需的选择性发射极。然后，可用湿化学法去除该扩散掩膜。在不同的示例性实施例中，部分可渗透的扩散掩膜的厚度可小于或等于200nm， 例如小于或等于175nm，例如小于或等于150nm，例如小于或等于125nm，例如小于或等于 IOOnm0详细地，根据该实施方式的工艺顺序包括，例如在402中，例如通过激光方法，在太阳能电池基板(其中已在太阳能电池基板上形成金属触指)中钻出透孔。在可替代的配置中，透孔也可通过蚀刻工艺形成，替代地或附加地可通过激光方法形成。此外，在404中的任选的工艺中，表面，例如发射极侧表面(换言之，待形成的太阳
10能电池的向阳侧)，可通过以下方式形成纹理例如，在碱性溶液中进行各向异性蚀刻，或者在酸性溶液中蚀刻，或者在第一表面上在太阳能电池基板中锯出V形槽。在406中，可形成介电层(dielectric layer)(例如由氧化硅(SiOxJ SiO2)或者氮化硅(SiNxjnSi3N4)形成)。介电层可通过热氧化方法或者通过沉积方法形成，例如使用CVD法或溅射。可以如下方式选择介电层的厚度或使其如下使介电层部分地阻止了后续扩散步骤中掺杂剂的扩散。然后，在408中，例如介电层可例如通过激光方法来结构化(structured)。掩膜 (即，介电层)在随后的高度掺杂位置被去除。然后，在410中，在任选的工艺步骤中，将激光损伤蚀刻掉。在412中，在高温炉中实现扩散。该扩散可在例如约750°C到约1050°C范围内的温度进行，例如在约800°C到约1000°C范围内的温度进行，例如在约850°C到约950°C范围内的温度进行，时间在约3分钟到约120分钟的范围内，例如在约10分钟到约60分钟的范围内，例如在约15分钟到约45分钟的范围内。随后，在414中，可进行磷玻璃蚀刻以去除磷玻璃(例如磷硅酸盐玻璃(PSG))，所述磷玻璃是在高温炉中扩散的情况下形成的。在416中，随后可例如通过CVD法施加防反射层(例如由氮化硅或者一些其它适合的材料组成的防反射层)，例如通过等离子强化(PE)的CVD法(PE-CVD)，或者通过PVD 法(诸如，例如通过溅射方法)。在418中，在太阳能电池基板的后侧和前侧上，通过例如用合适的含金属(例如含银或含铝)糊剂进行丝网印刷的方式形成金属触点(也称为金属指)，并且所述糊剂以及由此的金属例如被印入透孔中。使用接触引爆步骤来引燃糊剂以及由此的金属(其穿过之前形成的防反射层)，由此形成与太阳能电池基板的半导体表面(例如硅表面)的电接触。 例证性地，在418中，因此，在太阳能电池基板的前侧上形成了穿过透孔到达太阳能电池基板后侧上的第一母线的第一金属触点。最后，在420中，在该实施方式中，例如通过形成一个或多个激光槽，将用第一导电类型掺杂(例如η掺杂)的区域与用第二导电类型掺杂(例如ρ掺杂)的区域隔离，换言之，使它们电绝缘。例证性地，在420中，因此，在太阳能电池基板的后侧上制备第二金属触点。与图4中图解的实施方式相反，在不同的实施方式中，可通过如下方式通过掩膜来制备部分可渗透的扩散掩膜通过CVD法或通过溅射氧化硅膜或氮化硅膜的方式。掩膜在例如沉积到晶片上之前例如通过丝网印刷来施加，然后在沉积之后经湿化学法去除。可替代地，也可通过置于沉积源和硅表面之间的金属掩膜来实施沉积。与图4中图解的实施方式相反，在又另一种实施方式中，可通过CVD方法通过掩膜来制备掺杂玻璃(doped glass)的选择性结构。所述掩膜可在沉积之后经湿化学法去除。 在该蚀刻步骤中，不会侵扰到掺杂玻璃。在随后的磷扩散中，由于额外驱入了来自玻璃的掺杂剂，出现了选择性发射极结构。在扩散后，可经湿化学法去除剩余的玻璃。根据替代的实施方式，所描述的制备选择性发射极的技术也可用于丽T-PERC太阳能电池(PERC:钝化发射极和背电池)的制备工序中。图5示出了图解根据不同实施例的另一种实施方式制备太阳能电池的方法的流程图500，其中提供了 MWT-PERC太阳能电池。当根据图2中图解的实施方式使用掺杂硅墨(doped silicon ink)时，在一个实施方式中提供了如下详细工艺顺序在502中，例如通过激光方法，在太阳能电池基板(其中已在太阳能电池基板上形成金属触指)中钻出透孔。在可替代的配置中，透孔也可通过蚀刻工艺形成，替代地或附加地可通过激光方法形成。此外，在504中的任选工艺中，表面，例如发射极侧表面(换句话说，待形成的太阳能电池的向阳侧)，可例如通过以下方法形成纹理在碱性溶液中进行各向异性蚀刻，或者在酸性溶液中蚀刻，或者在第一表面上在太阳能电池基板上锯出V形槽。随后，在506中，掺杂(一般掺杂磷)硅墨可被印刷到位于金属触指之下的高度掺杂区域中，所述金属触指随后将在太阳能电池基板的前侧(即，第一表面)上形成。硅墨可例如用磷掺杂，且掺杂浓度在约IO1V3到约IO22CnT3范围内，例如掺杂浓度在约IO1V3到约 5*1021cnT3范围内，例如掺杂浓度在约102°πΓ3到约IO21CnT3范围内。此外，在508中，硅墨可被印入透孔中，并且其也可被印刷到后侧(即太阳能电池基板的第二表面)的发射极区域上，所述后侧的发射极区域已被或被电连接至透孔中的硅墨，由此使得在太阳能电池基板发射极侧上的发射极区域与后侧上的发射极区域之间形成导电连接。可替代地，也可通过适合的糊剂(例如含磷糊剂)方式来印刷后侧的这些区域。在510中，可提供在连续炉中的用于加工弱掺杂区域的前侧单侧扩散。该扩散可在例如约7000C到约1000°C范围内的温度进行，例如在约750°C到约950°C范围内的温度执行，例如在约800°C到约900°C范围内的温度执行，持续时间例如在约3分钟到约120分钟的范围内，例如在约10分钟到约60分钟的范围内，例如在约15分钟到约45分钟的范围内。随后，在512中，可进行磷玻璃蚀刻以去除磷玻璃(例如磷硅酸盐玻璃(PSG))，所述磷玻璃是在从糊剂扩散的情况下形成的。在514中，随后可例如通过CVD法施加防反射层(例如由氮化硅或者一些其它适合的材料组成的防反射层)，例如通过等离子强化(PE)的CVD法(PE-CVD)，或者通过PVD 法(诸如，例如通过溅射方法)。在516中，可将直接钝化层(direct passivation layer)施加在太阳能电池基板的后侧上。在不同的实施方式中，介电钝化层(dielectric passivation layer)可具有在约20nm到约300nm范围内的厚度，例如在约50nm到约200nm范围内的厚度，例如在约70nm 到约150nm范围内的厚度。在516中，随后在太阳能电池基板的后侧和前侧上，通过例如用合适的含金属(例如含银或含铝)糊剂进行丝网印刷的方式形成金属触点(也称为金属指)，并且所述糊剂以及由此的金属例如被印入透孔中。使用接触引爆步骤来引燃糊剂以及由此的金属(其穿过之前形成的防反射层)，从而形成与太阳能电池基板的半导体表面(例如硅表面)的电接触。最后，在520中，在该实施方式中，例如通过激光方法，通过后侧上的介电钝化层产生了金属化与太阳能电池基座(base)的点接触。应指出，在不同的实施方式中，印刷掺杂硅墨可选择地限制于前侧。以相同的方式，在另一种实施方式中，也可使用图3中图解的实施方式的工艺顺序来制备MWT-PERC太阳能电池。在不同的示例性实施方式中，提供了一种制造太阳能电池的方法(以及根据该方法制造的太阳能电池)，所述方法包括如下在晶片中制备透孔；蚀刻该透孔；将掺杂剂区域性地扩散至晶片中以形成选择性发射极；以及在第一区域中的晶片光入射侧上、在透孔内和晶片后侧之上形成第一金属触点并且在第二区域中的晶片后侧上形成第二金属触点。在一种配置中，可通过区域性地施加掺杂剂并随后进行热处理来制备选择性发射极。在另一种配置中，可使用磷酸作为掺杂剂。在又另一种配置中，可通过印刷由掺杂硅墨组成的结构来制备选择性发射极。在又另一种配置中，可通过制备部分可渗透的选择性扩散掩膜及其随后的扩散步骤而制备选择性发射极。在又另一种配置中，可通过施加由掺杂玻璃组成的选择性结构及随后的扩散而制备选择性发射极。在另一种配置中，可使用CVD沉积步骤。在另一种配置中，可在光入射侧和透孔中制备选择性发射极。在另一种配置中，可在光入射侧上、在透孔中和在后侧上制备选择性发射极。在不同实施例中，提供了包括多个太阳能电池的太阳能模块(solar module), 其中所述太阳能模块的一个或多个太阳能电池可根据一个例示性实施例来制备。至少一些以邻接关系布置的太阳能电池通过导电接触线或接触带(contact ribbons)或接触轨 (contact tracks)而彼此电连接。用于将两个太阳能电池电连接的接触线可在每种情况中连接至互相邻接的两太阳能电池的第一太阳能电池后侧上的发射极触点并且在每种情况中连接至互相邻接的两太阳能电池的第二太阳能电池后侧上的基极触点(base contact)。在不同实施例中，提供了一种制造太阳能电池的方法。根据该方法，可在基本掺杂有第一导电类型的太阳能电池基板中形成透孔。此外，可将包括至少部分透孔的太阳能电池基板的第一表面的预定表面区域用相反的第二导电类型高度掺杂；并且同时或随后地将第一表面的其它表面区域用第二导电类型轻掺杂。此外，随后可在至少部分透孔的至少部分预定区域中和在太阳能电池基板的第二表面的第一区域中形成第一金属触点，所述第二表面的位置与太阳能电池基板的第一表面相对。最后，可以如下方式在第二表面上的第二区域中形成第二金属触点使第二金属触点与第一金属触点隔离。例证性地，在不同的实施方式中，提供了具有选择性发射极的金属穿孔卷绕式 (MWT)太阳能电池(MWT-SE)。MWT-SE太阳能电池例证性地结合了传统MWT太阳能电池和传统SE太阳能电池这二者的优点。由于省略了前侧上的母线，因此产生了大于传统互联(conventional interconnection)情况中的电流，并且选择性发射极减少了复合损耗 (recombination)和通过接触电阻的损耗，并且太阳能电池的后侧互连最小化了模块中的损耗。在该情况下，在不同的实施方式中，将选择性发射极加工为使得在制造太阳能电池的工艺中不存在具有同类发射极(homogeneous emitter)的中间产品。例证性地，因此，从具有基本掺杂的太阳能电池基板开始，直接地形成选择性发射极而无需在制造工艺的任何中间步骤中形成同类发射极。
在多个实施方式中，形成选择性发射极的工艺可限制于太阳能电池基板的前侧或者另外涉及在孔中和在太阳能电池基板后侧上的掺杂。在多个实施方式中，太阳能电池应理解为如下器件其通过所谓的光伏效应而将光能(例如在约300nm到约1150nm的可见光波长范围内的至少部分光，例如阳光)直接转换为电能。多个实施方式涉及结晶半导体基板作为太阳能电池基板，例如由硅组成。在一种配置中，透孔可通过蚀刻工艺形成，替代地或者附加地可通过激光方法形成。此外，预定区域可通过区域性施加掺杂剂的方式来掺杂。在许多发展中，磷酸可用作掺杂剂。在又另一种配置中，预定区域可通过被印刷在该预定区域中的掺杂硅墨来高度掺杂；并且第一表面的剩余区域可随后通过含掺杂剂的气体来轻掺杂，所述含掺杂剂的气体经热处理作用于太阳能电池基板上。此外，预定区域可通过含掺杂剂的液体来高度掺杂，所述含掺杂剂的液体通过喷淋方法以第一量施加在这些区域中，并且第一表面的剩余区域可通过以第二量施加的所述液体来轻掺杂，所述第二量小于第一量。同时或随后地可对太阳能电池基板进行热处理。在又另一种配置中，该液体可包含湿润剂，所述湿润剂在预定区域的掺杂过程中支撑透孔的掺杂。此外，可在太阳能电池基板的第一表面上形成部分可渗透的扩散掩膜，并且该扩散掩膜随后可根据预定区域而开口。此外，含掺杂剂的气体可随后以如下方式作用于太阳能基板上在预定区域进行高度掺杂，并且在第一表面的剩余区域中进行轻掺杂。根据该方法的又另一种发展，部分可渗透的扩散掩膜可包括氧化硅和/或氮化硅。部分可渗透的扩散掩膜可被沉积在太阳能电池基板的第一表面上，例如通过气相沉积方法(化学气相沉积，CVD)。在一种配置中，部分可渗透的扩散掩膜可通过热氧化方法而形成在太阳能电池基板的第一表面上。在进一步的配置中，部分可渗透的扩散掩膜可通过PVD方法(例如溅射)来施加。此外，扩散掩膜可通过激光束在预定区域中开口。根据一种发展，可通过丝网印刷在扩散掩膜上设置蚀刻掩膜，其中所述扩散掩膜可通过蚀刻方法在预定区域中开口。根据又另一种发展，部分可渗透的扩散掩膜的厚度可小于或等于200nm，例如小于或等于175nm，例如小于或等于150nm，例如小于或等于125nm，例如小于或等于lOOnm。根据又另一种发展，选择性发射极可额外地形成于至少部分透孔中。此外，选择性发射极可额外地形成于第二表面上的太阳能电池基板的至少部分表面区域中。虽然参照具体的实施方式而特别地示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应理解，可在形式和细节中做出多种变化而不偏离所附权利要求书所定义的本发明的精神和范围。本发明的范围因此由所附权利要求书所表明，并且所有落入该权利要求书的等价意义和范围内的所有改变因此而有意地被包括在内。
权利要求
1.一种制造太阳能电池的方法，其中在基本掺杂有第一导电类型的太阳能电池基板中形成透孔；其中将包括至少部分所述透孔的所述太阳能电池基板的第一表面的预定表面区域用相反的第二导电类型高度掺杂；并且同时或随后将所述第一表面的其它表面区域用所述第二导电类型轻掺杂；其中随后在至少部分所述透孔中的至少部分预定区域中以及在所述太阳能电池基板的第二表面的第一区域中形成第一金属触点，所述第二表面的位置与所述太阳能电池基板的第一表面相对；其中以如下方式在所述第二表面上的第二区域中形成第二金属触点使所述第二金属触点与所述第一金属触点电隔离；其中将所述预定区域用掺杂硅墨高度掺杂，所述掺杂硅墨被印刷在所述预定区域中；且其中随后将所述第一表面的剩余区域用含掺杂剂的气体轻掺杂，所述含掺杂剂的气体经热处理作用于所述太阳能电池基板上。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述透孔通过蚀刻工艺方法形成。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述透孔通过激光方法形成。
4.如权利要求1所述的方法，其中将所述预定区域通过区域性应用掺杂剂进行掺杂。
5.一种制造太阳能电池的方法，其中在基本掺杂有第一导电类型的太阳能电池基板中形成透孔；其中将包括至少部分所述透孔的所述太阳能电池基板的第一表面的预定表面区域用相反的第二导电类型高度掺杂；并且同时或随后将所述第一表面的其它表面区域用所述第二导电类型轻掺杂；其中随后在至少部分所述透孔中的至少部分所述预定区域中以及在所述太阳能电池基板的第二表面的第一区域中形成第一金属触点，所述第二表面的位置与所述太阳能电池基板的第一表面相对；其中以如下方式在所述第二表面上的第二区域中形成第二金属触点使所述第二金属触点与所述第一金属触点电隔离；其中将所述预定区域用含掺杂剂的液体高度掺杂，所述含掺杂剂的液体通过在这些区域中喷淋第一量的方法施加，并且所述第一表面的剩余区域用以第二量施加的所述液体轻掺杂，所述第二量小于所述第一量；并且其中同时或随后对所述太阳能电池基板实施热处理。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述液体包含湿润剂，所述湿润剂在所述预定区域的掺杂过程中支撑所述透孔的掺杂。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述透孔通过蚀刻工艺方法形成。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述透孔通过激光方法形成。
9.如权利要求5所述的方法，其中所述预定区域通过区域性应用掺杂剂进行掺杂。
10.一种制造太阳能电池的方法，其中在基本掺杂有第一导电类型的太阳能电池基板中形成透孔； 其中将包括至少部分所述透孔的所述太阳能电池基板的第一表面的预定表面区域用相反的第二导电类型高度掺杂；并且同时或随后将所述第一表面的其它表面区域用所述第二导电类型轻掺杂；其中随后在至少部分所述透孔中的至少部分所述预定区域中以及在所述太阳能电池基板的第二表面的第一区域中形成第一金属触点，所述第二表面的位置与所述太阳能电池基板的第一表面相对；其中以如下方式在所述第二表面上的第二区域中形成第二金属触点使所述第二金属触点与所述第一金属触点电隔离；其中在所述太阳能电池基板的第一表面上形成部分可渗透的扩散掩膜； 其中随后将所述扩散掩膜根据所述预定区域开口 ；以及其中随后以如下方式将含掺杂剂的气体经热处理作用于所述太阳能电池基板上在预定区域中进行高度掺杂，并且在所述第一表面的剩余区域进行低掺杂。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述部分可渗透的扩散掩膜包括氧化硅和氮化硅中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述部分可渗透的扩散掩膜被沉积在所述太阳能电池基板的第一表面上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述部分可渗透的扩散掩膜通过由气相沉积方法或者通过溅射方法被沉积在所述太阳能电池基板的第一表面上。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述部分可渗透的扩散掩膜通过热氧化方法形成于所述太阳能电池基板的第一表面上。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述扩散掩膜通过激光束的方法在所述预定区域中开口。
16.根据权利要求10所述的方法，其中通过丝网印刷的方法在所述扩散掩膜上配置蚀刻掩膜；并且其中所述扩散掩膜通过蚀刻方法在所述预定区域中开口。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述部分可渗透的扩散掩膜的厚度小于或等于200nm。
18.根据权利要求10所述的方法， 其中所述透孔通过蚀刻工艺方法形成。
19.根据权利要求10所述的方法， 其中所述透孔通过激光方法形成。
20.根据权利要求10所述的方法，其中所述预定区域通过区域性应用掺杂剂进行掺杂。
全文摘要
在多种实施方式中，提供了一种制造太阳能电池的方法。根据该方法，在基本掺杂有第一导电类型的太阳能电池基板中形成透孔。此外，可将包括至少部分透孔的太阳能电池基板的第一表面的预定表面区域用相反的第二导电类型高度掺杂；并且同时或随后将第一表面的其它表面区域用该第二导电类型轻掺杂。此外，随后可在至少部分透孔的至少部分预定区域中和在太阳能电池基板的第二表面的第一区域中形成第一金属触点，所述第二表面的位置与太阳能电池基板的第一表面相对。最后，可以如下方式在第二表面上的第二区域中形成第二金属触点使第二金属触点与第一金属触点电隔离。
文档编号H01L31/18GK102569500SQ20111040428
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者B·比特纳, L·奥伯贝克, R·利德曼 申请人:太阳世界创新有限公司