太阳能电池及其制造方法与流程

文档序号:14573383发布日期:2018-06-02 00:07阅读:105来源:国知局
太阳能电池及其制造方法与流程

本发明涉及太阳能电池及其制造方法,并且更具体地,涉及具有改进结构的太阳能电池及其制造方法。



背景技术:

最近,由于诸如石油和煤炭这样的现有能源资源枯竭,用替代能源取代现有能源的兴趣日益增加。最重要的是,太阳能电池是受欢迎的下一代电池,用于将阳光转换成电能。

可以通过基于特定设计形成各个层和电极来制造太阳能电池。可以通过各个层和电极的设计来确定太阳能电池的效率。为了使太阳能电池商业化,必须克服其低效率。因此,需要使太阳能电池的效率最大化。

此外,制造太阳能电池的方法包括分割半导体基板的处理。在该半导体基板分割处理中,可以使用激光来分割半导体基板。然而,使用激光进行的分割处理会由于激光而造成太阳能电池劣化。



技术实现要素:

根据本公开的一方面,可以通过提供一种太阳能电池来实现以上和其它目的,该太阳能电池包括:半导体基板,该半导体基板具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面,所述第一表面和所述第二表面中的每一个包括第一边缘区域、第二边缘区域以及位于所述第一边缘区域和所述第二边缘区域之间的单元区域;第一钝化层,该第一钝化层形成在所述半导体基板的所述第一表面的单元区域上;第一导电半导体层,该第一导电半导体层设置在所述第一钝化层上;以及第一电极,该第一电极设置在所述第一导电半导体层上,其中,所述半导体基板的所述第一表面的所述第一边缘区域被暴露,并且在所述第一表面的被暴露的区域中,所述半导体基板具有沿着其深度方向一致的掺杂浓度。

根据本公开的另一方面,提供了一种制造太阳能电池的方法,该方法包括以下步骤:在具有多个单元部分和位于所述单元部分之间的划线部分的半导体基板的所述划线部分上设置掩模;在所述半导体基板和所述掩模上形成第一导电区域;在所述第一导电区域上形成第一电极,以便电连接到所述第一导电区域;去除所述掩模,以便去除所述第一导电区域的设置在所述掩模上的部分;以及沿着所述划线部分来分割所述半导体基板。

附图说明

根据结合附图进行的以下详细描述,将更清楚地理解本公开的以上和其它目的、特征和其它优点,其中:

图1是根据本公开的一些实现方式的太阳能电池的截面图;

图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11是用于说明根据本公开的一些实现方式的制造太阳能电池的方法的截面图和平面图;

图12是根据本公开的一些实现方式的太阳能电池的截面图;

图13、图14、图15、图16、图17和图18是用于说明根据本公开的一些实现方式的制造太阳能电池的方法的截面图和平面图;

图19是例示根据本公开的一些实现方式的太阳能电池的截面图;

图20、图21、图22和图23是用于说明根据本公开的一些实现方式的制造太阳能电池的方法的截面图和平面图;以及

图24是例示根据本公开的一些实现方式的太阳能电池的截面图。

具体实施方式

现在将详细地参考本公开的实现方式,在附图中例示了这些实现方式的示例。然而,本公开不限于这些实现方式,而是当然可以按各种形式来改变

在附图中,为了清楚和简要地说明本公开,省略了对与描述没有关联的元件的例示,并且在整篇说明书中用相同的参考标号来指定相同或极其相似的元件。另外,在附图中,为了更清楚地说明,夸大或减小了厚度、宽度等,并且本公开的厚度、宽度等不限于附图的例示。

另外,在整篇说明书中,当一个元件被称为“包括”另一个元件时,只要没有特别冲突的描述,该元件就不应该被理解为排除了其它元件,并且该元件可以包括至少一个其它元件。另外,将理解,当诸如层、膜、区域或基板这样的元件被称为“在”另一个元件“上”时,它可以直接在另一个元件上,或者也可以存在中间元件。另一方面,当诸如层、膜、区域或基板这样的元件被称为“直接在”另一个元件“上”时,这意指在它们之间没有中间元件。

下文中,将参照附图来详细地描述根据本公开的一些实现方式的太阳能电池。

图1是根据本公开的一些实现方式的太阳能电池的截面图。

参照图1,根据本实现方式的太阳能电池100可以包括:半导体基板110,该半导体基板110包括基底区域10;第一钝化层52,该第一钝化层52形成在半导体基板110的第一表面上;第二钝化层54,该第二钝化层54形成在半导体基板110的第二表面上;第一导电区域20,该第一导电区域20形成在半导体基板110的第一表面侧的第一钝化层52上;第二导电区域30,该第二导电区域30形成在半导体基板110的第二表面侧的第二钝化层54上;第一电极42,该第一电极42与第一导电区域20电连接;以及第二电极44,该第二电极44与第二导电区域30电连接。虽然第一表面和第二表面可以彼此相对并且第一表面可以是太阳能电池100的光入射表面,但是本公开的技术特征不限于此。

在本实现方式中,半导体基板110的第一表面和第二表面中的每一个包括第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2以及位于第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2之间的单元区域CA。第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2中的每一个可以是与侧表面NS相邻的区域,侧表面NS将半导体基板110的第一表面和第二表面彼此连接。

在本实现方式中,半导体基板110的第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2可以是其中没有设置导电区域或没有设置钝化层的区域,并且半导体基板110的第一表面的单元区域CA可以是其中设置有诸如钝化层这样的半导体层的区域。因此,在本实现方式中,可以通过第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2使半导体基板110暴露。另外,半导体基板110的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2可以具有沿着深度方向相同的掺杂浓度,并且在第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2以及第二表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2之间,半导体基板110的晶体结构可以不同。随后将提供与其相关的更详细的描述。

半导体基板110可由晶体半导体形成。在一个示例中,半导体基板110可以由单晶或多晶半导体(例如,单晶或多晶硅)形成。特别地,半导体基板110可以由单晶半导体(例如,单晶半导体晶圆,并且更具体地,单晶硅晶圆)形成。当半导体基板110由单晶半导体(例如,单晶硅)形成时,太阳能电池100构成单晶半导体太阳能电池(例如,单晶硅太阳能电池)。此太阳能电池100可以具有优异的电特性,因为它是基于具有高结晶度并因此具有低缺陷的半导体基板110的。

在本实现方式中,半导体基板110可以只包括基底区域10,而不包括单独的掺杂区域。当半导体基板110不包括掺杂区域时,例如,可以防止在形成掺杂区域时可能出现的半导体基板110受损或缺陷数量增加,由此半导体基板110可以具有优异的钝化特性。由此,可以使可能在半导体基板110的表面中出现的表面复合最小化。

在本实现方式中,半导体基板110或基底区域10可以用作为基底掺杂物的第一导电掺杂物以低掺杂浓度进行掺杂,因此具有第一导电类型。此时,相比于具有与半导体基板110或基底区域10相同的导电类型的第一导电区域20,半导体基板110或基底区域10可以具有较低的掺杂浓度、较高的电阻或较低的载流子浓度。

为了防止反射,半导体基板110的第一表面和/或第二表面可以经受纹理化。由此,半导体基板110的第一表面和第二表面二者可以防止引入到其中的光被反射。因此,本实现方式的具有双面结构的太阳能电池100能够有效地减少阴影损失。然而,本公开不限于此,并且只有半导体基板110的第一表面和第二表面中的一个可以经受纹理化。

如上所述,半导体基板110的第一表面和第二表面中的每一个包括第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2以及位于第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2之间的单元区域CA。可以使半导体基板110的第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2暴露,因此包括受损区域。受损区域可能是由激光照射引起的。在一些实现方式中,当在平面图中观察太阳能电池100时,包括在半导体基板110的第一表面中的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2可以彼此联接。在一些其它实现方式中,当在平面图中观察太阳能电池100时,包括在半导体基板110的第二表面中的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2可以彼此联接。

另外,半导体基板110的第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2以及第二表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2可以具有不同的晶体结构。具体地,半导体基板110的第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2的晶体结构可以大于第二表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2的晶体结构。这能够通过用于晶圆划线的激光照射来实现。也就是说,当尝试通过半导体基板110的第一表面进行激光划线时,第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2会由于激光照射而具有受损区域,并且受损区域中的晶体结构会变成大于第二表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2的晶体结构。

图24是根据本公开的一些实现方式的太阳能电池的截面图。

此外,参照图24,可以在被暴露的第一边缘区域和第二边缘区域(EA1和ES2)上形成氧化物(55)。另外,氧化物(55)可以是硅氧化物。

此外,在本公开中,半导体基板110的第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2可以具有沿着其深度方向一致的掺杂浓度。这是源自本公开的制造方法的结构特征,并且随后将更详细地描述针对在随后将描述的制造方法。

第一钝化层52形成在半导体基板10的第一表面上,第二钝化层54形成在半导体基板10的第二表面上。由此,半导体基板的第一表面和第二表面中的每一个可以被钝化。

在本实现方式中,在半导体基板110的第一表面上的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2中,可以不形成第一钝化层52。然而,本公开的技术精神不限于此。在本公开的另一个实现方式中,第一钝化层52可以延伸到第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2,以便覆盖第一表面上的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2。随后将提供更详细的描述。

在本说明书中,虽然使用的是术语“第一钝化层52”和“第二钝化层54”,但是第一钝化层52和第二钝化层54也可以用作隧穿层。也就是说,第一钝化层52和第二钝化层54可以用作电子和空穴的势垒,以便防止少数载流子从中穿过,并且只使得积聚在与第一钝化层52和第二钝化层54相邻的部分处并因此具有给定量或更多的能量的多数载流子从中穿过。在一个示例中,第一钝化层52和第二钝化层54可以包括本征非晶半导体。例如,第一钝化层52和第二钝化层54可以被形成为本征非晶硅(i-a-Si)层。如此,因为第一钝化层52和第二钝化层54包含与半导体基板110相同的半导体材料并且具有与半导体基板110的特性相似的特性,所以能够更有效地改善半导体基板110的表面特性。由此,能够极大地改善其钝化特性。然而,本公开不限于此。因此,第一钝化层52和/或第二钝化层54可以包含本征非晶碳化硅(i-a-SiCx)层或本征非晶氧化硅(i-a-SiOx)层。

此时,第一钝化层52和第二钝化层54可以分别遍及半导体基板110的第一表面和第二表面形成。由此,半导体基板110的第一表面和第二表面能够被完全钝化,并且能够在不进行单独构图的情况下容易地形成。第一钝化层52和第二钝化层54中的每一个可以具有从2nm至8nm的范围内的厚度。

第一导电类型的第一导电区域20可以形成在第一钝化层52上。与第一导电类型相反的第二导电类型的第二导电区域30可以形成在第二钝化层54上。

在本公开中,第一导电区域20没有形成在半导体基板110的第一表面上的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2上,而是形成在第一表面上的单元区域CA中。与此不同,第二导电区域30可以形成在半导体基板110的第二表面上的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2以及单元区域CA中的全部中。

第一导电区域20可以是包含第一导电掺杂物的第一导电区域。另外,第二导电区域30可以是包含第二导电掺杂物的第二导电区域。在一个示例中,第一导电区域20可以与第一钝化层52接触,并且第二导电区域30可以与第二钝化层54接触。如此,太阳能电池100的结构能够被简化,并且第一钝化层52和第二钝化层54的隧穿效应能够被最大化。然而,本公开不限于此。

由于第一导电区域20和第二导电区域30独立于半导体基板160形成在半导体基板160上,因此第一导电区域20和第二导电区域30可以具有与半导体基板110的材料和/或晶体结构不同的材料和/或晶体结构,以便容易地形成在半导体基板110上。

例如,可以通过掺杂例如非晶半导体层来形成第一导电区域20和第二导电区域30中的每一个,可以用第一导电掺杂物或第二导电掺杂物借助诸如例如沉积这样的各种方法中的任一种来容易地制造该非晶半导体层。如此,可以借助简化的处理来容易地形成第一导电区域20和第二导电区域30。此时,当如上所述第一钝化层52和第二钝化层54由本征半导体基板(例如,本征非晶硅)形成时,例如,能够获取优异的粘附性和优异的导电性。

另外,用作第一导电掺杂物或第二导电掺杂物的p型掺杂物可以是诸如硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)或铟(In)这样的III族元素,并且n型掺杂物可以是诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)或锑(Sb)这样的V族元素。然而,本公开不限于此,并且可以使用各种其它掺杂物作为第一导电掺杂物或第二导电掺杂物。

在一个示例中,第一导电类型的半导体基板110和第一导电区域20可以是n型的,并且第二导电区域30可以是p型的。由此,n型半导体基板110能够提供优异的载流子寿命。在这种情况下,半导体基板110和第一导电区域20可以包含磷(P)作为n型掺杂物,并且第二导电区域30可以包含硼(B)作为p型掺杂物。然而,本公开不限于此,并且第一导电类型的半导体基板110和第一导电区域20可以是p型的,并且第二导电区域30可以是n型的。

在本实现方式中,第一导电区域20和第二导电区域30中的每一个可以包括非晶硅(a-Si)层、非晶硅氧化物(a-SiOx)层和非晶碳化硅(a-SiCx)层中的至少一种。

此时,应用于第一导电区域20或第二导电区域30的非晶硅(a-Si)层、非晶硅氧化物(a-SiOx)层或非晶碳化硅(a-SiCx)层可以被掺杂有第一导电掺杂物或第二导电掺杂物。

其中,非晶氧化硅(a-SiOx)层和非晶碳化硅(a-SiCx)层可以具有高能带隙,以确保足够的能带弯曲,由此能够使载流子选择性地通过。

另外,第二导电区域30可以包括非晶硅(a-Si)层、非晶硅氧化物(a-SiOx)层和非晶碳化硅(a-SiCx)层中的至少一个。第二导电区域30可以与半导体基板110一起形成光电转换的p-n结。在一些实现方式中,第二导电区域30和半导体基板110可以与插入在第二导电区域30和半导体基板110之间的第二钝化层54形成参与光电转换的pin结。第二导电区域30可以包含与半导体基板110相同的半导体材料(例如,硅),以便具有与半导体基板110的性质相似的性质,由此确保载体的更有效移动。

此外,第一导电区域20或第二导电区域30可以由金属化合物(例如,金属氧化物层)形成。

在一个示例中,可以用作第一导电区域30的金属氧化物层可以是由氧化钼形成的氧化钼层、由氧化钨(例如,WO3)形成的氧化钨层、由氧化钒(例如,V2Ox)形成的氧化钒层、由氧化钛(例如,TiO2)形成的氧化钛层、由氧化镍(例如,NiO)形成的氧化镍层、由氧化铜(CuO)形成的氧化铜层、由氧化铼(例如,ReO3)形成的氧化铼层、由氧化钽(例如,TaOx)形成的氧化钽层和由氧化铪(例如,HfO2)形成的氧化铪层中的至少一个。

具体地,当第一导电区域30包括氧化钼层或氧化钨层时,第一导电区域30能够表现出选择性收集空穴的优异效果。此外,可以用作第二导电区域30的金属化合物层可以是金属氧化物层,该金属氧化物层包括由氧化钛(例如,TiO2)形成的氧化钛层、由氧化锌(例如,ZnO)形成的氧化锌层、由氧化锡(例如,SnO2)形成的氧化锡层和由氧化锆(例如,ZrO)形成的氧化锆层中的至少一个。

具体地,当第二导电区域30包括氧化钛层时,第二导电区域30能够表现出选择性收集空穴的优异效果。

然而,第一导电区域30或第二导电区域30中包含的金属氧化物不限于以上提到的金属氧化物。第一导电区域20可以包含第二导电区域30中包括的上述金属氧化物,并且第二导电区域30可以包含第一导电区域20中包括的上述金属氧化物。

第一导电区域20和第二导电区域30中的每一个可以具有从5nm至15nm的范围内的厚度。

第一电极42可以设置在第一导电区域20上(例如,与第一导电区域20接触)以便与其电连接,并且第二电极44可以设置在第二导电区域30上(例如,与第二导电区域30接触)以便与其电连接。

第一电极42可以包括在第一导电区域20上一个叠一个依次堆叠的第一透明电极层421和第一金属电极层422。

这里,第一透明电极层421可以形成在整个第一导电区域20上方(例如,与其接触)。术语“整个”不仅包括整个第一导电区域20被覆盖而没有留出空的空间或空的区域的情况,而且还包括不可避免地排除了第一导电区域20的一部分的情况。当第一透明电极层421形成在整个第一导电区域20上方时,载流子可以通过穿过第一透明电极层421容易地到达第一金属电极层422,这会导致水平方向上的减小的电阻。因为被配置为非晶半导体层的第一导电区域20可以具有相对低的结晶度并因此能够降低载流子的迁移率,所以当载流子沿着水平方向移动时,第一透明电极层421的设置能够使电阻减小。

因为第一透明电极层421形成在整个第一导电区域20上方,所以第一透明电极层421可以由能够透射光的材料(即,透光材料)形成。也就是说,第一透明电极层421可以由透明导电材料形成,以使得能够透射光并且使载流子能够容易地移动。由此,即使当第一透明电极层421形成在整个第一导电区域20上方时,也不会阻挡光的透射。

在一个示例中,第一透明电极层421可以包含氧化铟锡(ITO)、氧化铝锌(AZO)、氧化硼锌(BZO)、氧化铟钨(IWO)和氧化铟铯(ICO)中的至少一种。然而,本公开不限于此,并且第一透明电极层421可以包含各种其它材料中的任一种。

此时,本实现方式的第一透明电极层421可以包含作为主要材料的上述材料中的任一种,并且还可以包含氢。也就是说,第一透明电极层421可以包含含氢的氧化铟锡(ITO:H)、含氢的氧化铝锌(AZO:H)、含氢的氧化硼锌(BZO:H)、含氢的氧化铟钨(IWO:H)和含氢的氧化铟铯(ICO:H)中的至少一种。

可以通过沉积来形成第一透明电极层421。当在沉积期间引入氢气时,第一透明电极层421可以包含氢。当第一透明电极层421包含氢时,能够改善电子或空穴的迁移率,并且能够改善光的透射率。

在本实现方式中,可以在第一透明电极层421上形成具有图案的第一金属电极层422。在一个示例中,第一金属电极层422可以与第一透明电极层421接触,以便简化第一电极42的结构。然而,本公开不限于此,可以进行诸如例如在第一金属电极层422和第一透明电极层421之间存在单独层的修改这样的各种修改。

设置在第一透明电极层421上的第一金属电极层422可以由导电率比第一透明电极层421高的材料形成。由此,第一金属电极层422能够实现例如增加的载流子收集效率和减小的电阻。在一个示例中,第一金属电极层422可以由具有优异导电性并且不透明或者透明度比第一透明电极层421低的金属形成。

由于第一金属电极层422可以是不透明的或者具有低透明度并因此能够防止光被引入,因此第一金属电极层422可以具有给定的图案,以使阴影损失最小化。由此,光能够被引入到其中没有形成金属电极层422的部分中。随后,将参照图7更详细地描述第一金属电极层422的平面形状。

第二电极44可以包括在第二导电区域30上一个叠一个依次堆叠的第二透明电极层441和第二金属电极层442。除了第二电极44设置在第二导电区域30上之外,例如,第二透明电极层441和第二金属电极层442的作用、材料和形状可以与第一透明电极层421和第一金属电极层422的作用、材料和形状相同,因此与第一透明电极层421和第一金属电极层422相关的描述可以同等地应用于第二透明电极层441和第二金属电极层442。

在本实现方式中,第一电极42和第二电极44的金属电极层422和442可以包含导电材料和树脂(例如,粘结剂、固化剂或添加剂)。导电材料可以包括例如银(Ag)、铝(Al)或铜(Cu),并且树脂可以包括例如基于纤维素或基于酚的粘结剂或基于胺的固化剂。

另外,当需要低温烧结(例如,在300℃或更低的加工温度下烧结)时,可以不包括玻璃料。此外,可以通过电镀形成第一金属电极层422和第二金属电极层442。

在本实现方式中,可以使半导体基板110的第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2暴露,因为在其上没有形成半导体层。半导体基板110的第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2可以具有沿着其深度方向一致的异物掺杂浓度。也就是说,异物不能在包括第一导电区域20的半导体基板110的第一表面中扩散,这样可以提高太阳能电池100的可靠性和效率。

然而,本公开的技术精神不限于此,并且在本公开的实现方式中,可以在半导体基板110的第一表面上的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2上形成半导体层。随后将提供详细的描述。

接下来,将参照图2至图11来描述根据本公开的一些实现方式的太阳能电池的制造方法。

图2至图11是用于说明根据本公开的一些实现方式的制造太阳能电池的方法的截面图和平面图。图2是用于说明制造太阳能电池的方法的平面图,图3至图6是沿着图2的线A-A截取的截面图。图7是用于说明制造太阳能电池的方法的平面图,图8是沿着与图2的线A-A相同的方向截取的图7的截面图。图9是用于说明制造太阳能电池的方法的平面图,图10是沿着线a-b截取的截面图。

参照图2和图3,掩模120设置在包括基底区域10的半导体基板110上。掩模120包括边缘部分102和线部分101。掩模120的边缘部分102可以设置在边缘(即,半导体基板110的边缘部分)上,并且线部分101可以设置在半导体基板110的随后将在其中执行划线处理的区域(即,半导体基板110的划线部分)上。

在本实现方式中,虽然掩模120被例示为包括两个线部分101,但是本公开的技术精神不限于此。因此,掩模120可以包括一个线部分101或者三个或更多个线部分101,并且可以根据半导体基板110将被分割成的部分的数目来适当地调整线部分的数目。

掩模120可以由具有结构刚性的各种材料中的任一种(例如,可固化的聚合物材料)形成。掩模120的构成材料不会受特别限制,只要它具有将设置在掩模120上的半导体层与未设置在掩模120上的半导体层分离所需的刚性即可。

再次参照图3,掩模120的线部分101可以具有矩形横截面。虽然当掩模120具有矩形横截面时,能够容易地分离设置在掩模120上的半导体层,但是本公开不限于此,并且掩模120可以具有包括三角形横截面的多边形横截面,或者可以具有圆形横截面。另外,线部分101的宽度可以在4mm至10mm的范围内,而不限于此。

参照图4,在半导体基板10的第一表面和线部分101上形成第一钝化层52,并且在半导体基板10的第二表面形成上第二钝化层54。

可以通过例如热生长或沉积(例如,化学气相沉积(PECVD)或原子层沉积(ALD))来形成第一钝化层52和第二钝化层54。然而,本公开不限于此,并且可以通过各种其它方法来形成第一钝化层52和第二钝化层54。第一钝化层52和第二钝化层54可以同时或依次形成。

随后,参照图5,第一导电区域20和第二导电区域30形成在第一钝化层52和第二钝化层54上。更具体地,第一导电区域20形成在第一钝化层52上,并且第二导电区域30形成在第二钝化层54上。

可以通过例如热生长或沉积(例如,化学气相沉积(PECVD)或原子层沉积(ALD))来形成第一导电区52和第二导电区30。可以在生长包括第一导电区域20和第二导电区域30的半导体层的处理中包含第一导电掺杂物或第二导电掺杂物,或者可以在形成半导体层之后通过例如离子注入、热扩散或激光掺杂来掺杂第一导电掺杂物或第二导电掺杂物。然而,本公开不限于此,并且可以通过各种其它方法来形成第一导电区域20和第二导电区域30。第一导电区域20和第二导电区域30可以同时形成,然后被掺杂,或者可以被依次沉积和/或掺杂。

随后,参照图6,第一电极42和第二电极44形成在第一导电区域20和第二导电区域30上。具体地,第一透明电极层421和第二透明电极层441形成在第一导电区域20和第二导电区域30上,并且第一金属电极层422和第二金属电极层442形成在第一透明电极层421和第二透明电极层441上。

可以通过例如沉积(例如,化学气相沉积(PECVD))或涂覆来形成第一透明电极层421和第二透明电极层441。然而,本公开不限于此,并且可以通过各种其它方法来形成第一透明电极层421和第二透明电极层441。

在一个示例中,可以通过引入作为主要构成材料的原料以及氢气(H2)和载气(例如,氩气(Ar)或氮气(N2))的混合气体来形成第一透明电极层421和第二透明电极层441。由此,氢可以被包含在第一透明电极层421和第二透明电极层441中以实现任何相关的效果。

在第一透明电极层421和第二透明电极层441上形成第一金属电极层422和第二金属电极成442。

随后,在第一导电区域20和第二导电区域30中的一个(更具体地,在第一透明电极层421和第二透明电极层441上)上形成第一低温浆糊层,并且进行干燥以形成第一金属电极层422和第二金属电极层442中的一个。在第一导电区域20和第二导电区域30中的另一个上形成第二低温浆糊层,并且进行干燥以形成第一金属电极层422和第二金属电极层442中的另一个。然而,本公开不限于此,第一低温浆糊层和第二低温浆糊层可以同时形成在相反的侧面上,然后同时进行干燥。

随后,参照图7和图8,去除掩模120,使半导体基板110暴露。当去除掩模120时,形成暴露空间101a。由于在去除掩模102的同时去除第一钝化层52、第一导电区域20和第一透明电极层421的设置在掩模102上的部分,因此形成暴露空间101a。通过暴露空间101a使半导体基板110暴露。半导体基板110的与暴露空间101a对应的部分是半导体基板110的划线部分。

首先,将参照图7来描述第一金属电极层422和第二金属电极层442。

参照图7,第一金属电极层422和第二金属电极层442可以分别包括以恒定间距彼此分隔开的多条指状线42a和44a。虽然图7例示了指状线42a和44a彼此平行并且还与半导体基板110的边缘平行,但是本公开不限于此。另外,第一金属电极层422和第二金属电极层442可以包括汇流条,这些汇流条被形成为与指状线42a和44a相交以连接指状线42a和44a。可以设置一个汇流条,或者可以以比指状线42a和44a的间距大的间距来设置多个汇流条。此外,在本实现方式中,为了简要例示,图7中未例示汇流条。

此外,当形成第一金属电极层422时,它可以不形成在暴露空间101a中。也就是说,如图6中例示的,第一金属电极层422没有形成在掩模102上。由此,能够防止当去除掩模102时第一金属电极层422被过度去除。

此外,在本实现方式中,虽然暴露空间101a被例示为形成在它与指状线42a相交的位置处,但是当形成第一金属电极层422时,暴露空间101a可以被形成为与汇流条相交。在这种情况下,在掩模102上没有形成汇流条。

此外,在本实现方式中,虽然连续地形成了通过暴露空间101a而暴露的第一钝化层52、第一导电区域20和第一透明电极层421的侧壁,但是本公开不限于此。因此,可以不连续地形成第一钝化层52、第一导电区域20和第一透明电极层421的侧壁。

此外,再次参照图7,半导体基板110包括第一区域I、第二区域II和第三区域III。第一区域I、第二区域II和第三区域III可以具有相同的面积。也就是说,当基于暴露空间101a分割半导体基板110时,半导体基板110的分割后的第一区域I、第二区域II和第三区域III可以具有相同的面积。

随后,参照图9和图10,基于暴露空间101a来分割半导体基板110。

具体地,可以通过用激光照射暴露空间101a来执行划线处理。

可以借助包括卡盘台的激光装置来执行划线处理。激光装置包括激光发射器,并且激光发射器可以调整例如激光束的频率、功率和脉冲宽度。激光装置可以通过集光器将具有特定功率和脉冲宽度的激光束发射到半导体基板110中的暴露空间101a。激光装置可以包括单独的对准单元,并且对准单元可以在包括暴露空间101a的划线部分和沿着划线部分发射激光束的激光装置的聚光器之间执行定位。

以这种方式,可以制造图9和图10中例示的太阳能电池100。图9中例示的太阳能电池可以对应于图7的第二区域II。太阳能电池100包括第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2以及单元区域CA,如以上参照图1描述的。第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2对应于上述的暴露空间101a。因此,由于第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2由于激光照射而经历表面改性,因此通过其第一表面上的边缘区域EA暴露的半导体基板110包括激光受损区域。因此,半导体基板110的第一表面和第二表面的边缘区域EA可以具有不同的晶体结构,并且具体地,半导体基板110的第一表面的第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2可以具有较大的晶体结构。

此外,虽然在图9中将切割的半导体基板110例示为具有短水平边和长垂直边,但是本公开的技术精神不限于此。也就是说,切割的半导体基板110当然可以具有长水平边和短垂直边。此外,虽然在本实现方式中已经描述了使用激光的划线处理,但是本公开不限于此,并且可以借助使用诸如例如钻石切割机的单独处理这样的各种处理中的任一种来分离半导体基板110。

此外,在本实现方式中,当在划线处理中使用激光时,激光被直接发射到半导体基板110。因此,与其中激光被发射到其上形成有半导体层的半导体基板110的传统情况相比,半导体基板110沿着其深度方向具有更均匀的异物掺杂浓度。

图11是例示根据本公开和相关技术的半导体基板的沿着深度方向的掺杂浓度的曲线图。

线“a”示出了根据本公开的半导体基板110的沿着深度方向的掺杂浓度,并且线“b”和“c”示出了根据相关技术的半导体基板110的沿着深度方向的掺杂浓度。这里,线“a”指示发射功率为18W的激光的情况,线“b”指示发射功率为18W的激光的情况,并且线“c”指示发射功率为25W的激光的情况。

考虑到参照图11的根据本公开的线“a”,可以看出,半导体基板110具有沿着其深度方向的一致掺杂浓度。与此不同,在相关技术中,当激光被发射到上面形成有半导体层的半导体基板时,半导体基板经受划线。因此,参照相关技术的线“b”和线“c”,可以看出,掺杂浓度沿着深度方向而改变。另外,在相关技术中,由于包含在导电区域中的异物借助激光照射而扩散到半导体基板,因此可以看出,与本公开相比,半导体基板的表面中的掺杂浓度更高。

在本公开中,由于穿过暴露空间101a直接对半导体基板110执行用于将半导体基板划线的激光照射,因此能够防止包括在导电区域中的异物扩散到半导体基板110的表面。另外,与激光被照射到半导体层的传统情况相比,能够防止产生诸如颗粒这样的异物。由此,根据本实现方式制造的太阳能电池能够实现提高的可靠性和性能。

接下来,将参照图12来描述根据本发明的一些实现方式的太阳能电池。

图12是根据本公开的一些实现方式的太阳能电池的截面图。

除了第一钝化层52通过半导体基板110的第一表面上的边缘区域EA使第一钝化层52暴露之外,本实现方式的太阳能电池与参照图1描述的太阳能电池基本上相同。因此,相同的参考标号指定相同的元件,并且将省略对其的重复描述。

参照图12,根据本实现方式的太阳能电池200可以包括:半导体基板110,该半导体基板110包括基底区域10;第一钝化层52,该第一钝化层52形成在半导体基板110的第一表面上;第二钝化层54,该第二钝化层54形成在半导体基板110的第二表面上;第一导电区域20,该第一导电区域20形成在半导体基板110的第一表面侧的第一钝化层52上;第二导电区域30,该第二导电区域30形成在半导体基板110的第二表面侧的第二钝化层54上;第一电极42,该第一电极42与第一导电区域20电连接;以及第二电极44,该第二电极44与第二导电区域30电连接。

在本实现方式中,可以在半导体基板110的整个第一表面上形成第一钝化层52。因此,能够提高半导体基板110的钝化效果。

接下来,将参照图13至图18来描述根据本公开的一些实现方式的太阳能电池的制造方法。

图13至图18是用于说明根据本公开的一些实现方式的制造太阳能电池的方法的截面图和平面图。图13是例示太阳能电池制造方法的中间步骤的平面图,图14是沿着图13中的线a-a截取的截面图。

除了掩模设置在第一钝化层52上之外,根据本实现方式的太阳能电池制造方法与上述参照图2至图11描述的太阳能电池制造方法基本上相同。因此,相同的参考标号指定相同的元件,并且将省略对其的重复描述。

参照图13和图14,掩模120设置在其上形成有第一钝化层52的半导体基板110上。

随后,参照图15,在半导体基板10的第一表面上形成第一导电区域20,并且在第二表面形成上第二导电区域30。此时,第一导电区域20可以直接形成在掩模120的线部分101的上表面和侧壁上。

随后,参照图16,在第一导电区域42上形成第一电极42,并且在第二导电区域30上形成第二电极44。

随后,参照图17,去除掩模120的线部分101,以形成使第一钝化层52暴露的暴露空间101a。

当半导体基板110可以沿着暴露空间101a分离时,太阳能电池200可以如图18中例示地形成。

由于根据本实现方式的太阳能电池200包括形成在半导体基板110的整个第一表面上的第一钝化层52,因此可以更大程度上改善其钝化效果。第一钝化层52包括不含异物的本征半导体层。因此,太阳能电池200可以具有沿着半导体基板110的深度方向一致的一致异物掺杂浓度,如图11中例示的。

接下来,将参照图19来描述根据本发明的一些实现方式的太阳能电池。

除了没有使第一表面的第二边缘区域EA2暴露之外,本实现方式的太阳能电池与参照图1描述的太阳能电池基本上相同。因此,将省略对其的重复描述。

在根据本实现方式的太阳能电池中,没有使第一表面的第二边缘区域EA2暴露。当在太阳能电池制造方法中使用的掩模不包括边缘部分时,能够实现该配置。将参照图20至图23对此进行更详细的描述。

图20至图23是用于说明根据本公开的一些实现方式的制造太阳能电池的方法的截面图和平面图。图23是沿着图22的线b-b截取的截面图。

除了掩模不包括边缘部分之外,根据本实现方式的太阳能电池制造方法与以上参照图2至图11描述的太阳能电池制造方法基本上相同。因此,将省略对其的重复描述,并且下面的描述将只是集中于不同之处。

参照图20,根据本实现方式的掩模101可以被定位成对应于半导体基板110的划线部分。

由此,参照图21,使半导体基板110暴露的暴露空间101a可以只形成在半导体基板110中,并且可以不形成在与半导体基板110的侧表面相邻的任何外部部分中。

因此,在如图21中例示地分割半导体基板110之后,参照与图21的第三区域III对应的图22和图23的太阳能电池,太阳能电池100的第一边缘区域EA1被暴露,而第二边缘区域EA2没有被暴露。

此外,借助分割根据本实现方式的半导体基板110而制造的太阳能电池可以经由互连器串联和/或并联地电互连,或者可以按照使得其特定区域彼此交叠的方式互连。由此,多个太阳能电池可以构成太阳能电池板。

上述特征、配置、效果等被包括在本公开的至少一个实现方式中,并且不应该仅限于一个实现方式。另外,每个实现方式中例示的特征、配置、效果等可以相对于其它实现方式来实现,因为它们被彼此组合或者由本领域的技术人员修改即可。因此,与这些组合和修改相关的内容应该被解释为包括在所附的权利要求公开的本公开的范围和精神中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0156790的优先权权益,该韩国专利申请的公开内容以引用方式并入本文中。

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