具有p型导电性的指叉背接触式太阳能电池的制作方法

发明领域

本发明涉及背接触式p型太阳能电池。另外，本发明涉及包括至少一个此类太阳能电池的太阳能板或光伏模块。

背景

常规p型指叉背接触式(interdigitatedback-contacted，ibc)太阳能电池在其后侧区域上具有p型基极或扩散n型发射极。选择可以同样良好地钝化两个区域的介电层是一种挑战。大部分介电层具有表面电荷。熟知的钝化介电层是具有负表面电荷的铝氧化物(氧化铝，al2o3)和具有正表面电荷的氢化无定形氮化硅(a-sinx:h)。

若al2o3应用于p型ibc太阳能电池的整个后表面上，则其在p型基极区域处具有对表面复合(surfacerecombination)有益的效应。在这种情况下，排斥电子(少数载流子)同时吸引空穴(多数载流子)，其表示为“积聚”。由于少数载流子浓度为限制因素，因此其决定表面复合率。以这种方式，可以降低p型基极表面处的表面复合率，这有助于高的开路电压。然而，在n型区域(发射极)处，机制在相反方向起作用。在此，吸引空穴(少数载流子)并且排斥电子(多数载流子)。这提高了表面复合，也由于此时在这个区域中的少数载流子浓度(空穴)设定复合率。

如果n型发射极的掺杂浓度降低，其通常有益于减少表面复合，则所述效应变得更强。当电子ne浓度与电子的俘获截面σe的乘积等于空穴的那些参数nh、σh(即neσe＝nhσh)时，出现最糟糕的情况。

这种情形表示为“耗尽”，因为电子和空穴的浓度总和处于所述极低的情况。

hoex等人在“surfacepassivationofphosphorus-diffusedn+-typeemittersbyplasma-assistedatomic-layerdepositedal2o3”，phys.statussolidirrl6，第1期4–6(2012)/doi10.1002/pssr.201105445中显示出说明这种情况的非金属化太阳能电池的隐含voc的最小值(图3，出处同上)。

掺杂浓度的进一步降低引起发射极的“逆转”，这意味着电子浓度变得低于空穴浓度。这对于表面复合减少可能有益，但会产生非功能性太阳能电池。

若相反，具有正表面电荷的介电质(如a-sinx:h)沉积在常规的p型电池的p/n+后表面上，则物理学以相反方式起作用。正表面电荷对于发射极表面复合具有有益的效应，并且一般而言，表面复合电流j0随着掺杂表面浓度降低(其实际上意味着发射极片电阻增大)而降低。

然而，在通常具有1ω·cm至3ω·cm的电阻率的低掺杂p型衬底上，强的正表面电荷引起逆转。这暗示基极表面区域变成了朝向基极接触部延伸的表面电荷引发(即非扩散)的发射极。熟知这会引起分流，导致极差的电池效应。

以上问题的可能解决方案在于产生具有(几乎)零表面电荷的介电层。然而，已显示处理这些介电层相当困难。此外，钝化质量不再取决于场效应，而是仅取决于所谓的“化学钝化”，所述化学钝化通常更难以实现。此类层的实例为本征无定形硅，在湿式化学预处理具有非常高标准的限制条件下，其化学表面复合非常良好。然而，已知此类层在高温下不稳定并且因此不适合与丝网印刷金属接触部的主流烧制过程结合。

本发明的目标是克服或减少现有技术的问题中的一个或多个。

发明概述

通过基于具p型导电性的硅衬底的背接触式太阳能电池来实现所述目标，所述背接触式太阳能电池具有用于接收辐射的前表面、以及后表面；其中所述后表面具有隧道氧化物层和n型导电性的掺杂多晶硅层；隧道氧化物层和n型导电性的掺杂多晶硅层形成图案化层堆叠体，所述图案化层堆叠体中具有间隙；al-si接触部被布置在间隙中的每一个内、与所述硅衬底的基极层电接触；并且一个或多个ag接触部被布置在所述图案化掺杂多晶硅层上并且与图案化掺杂多晶硅层电接触。

根据本发明，提供了p型ibc太阳能电池，其具有隧道氧化物和n型多晶硅发射极区域的图案化堆叠体层。隧道氧化物通常为0.5nm至2纳米厚并且可以在高温下通过湿式化学氧化(例如，使用hno3溶液)或通过基于气体的氧化来制备。

在此类太阳能电池中，通过隧道氧化物层的硅氧化物表面来决定钝化特性。此外，通过氢原子钝化硅衬底表面的悬键起到关键作用。

在p型ibc太阳能电池的后表面具有n型多晶硅发射极区域和基极区域的交替结构的一个实施方案中，可以沉积具有负表面电荷的介电质，例如al2o3(或包括al2o3层和a-sinx:h层的堆叠体)。随后，介电层的存在引起基极区域表面处的期望的积聚，而趋于耗尽的趋势不是不利的，因为首先，n型多晶硅中的掺杂浓度相当高，并且其次，由于多晶硅层通常更厚一个数量级，趋于耗尽的趋势发生在通常10nm至20nm的距离处，并且因此不影响隧道氧化物处的表面复合。在n型多晶硅的情况下，介电层的重要功能在于提供氢，氢将在高温步骤期间(通常发生在太阳能电池的接触部的烧制期间)朝向隧道氧化物迁移并且从而很大程度上减少表面复合。

在另一个实施方案中，太阳能电池的后表面具有包括n型多晶硅和本征多晶硅的交替区域的指叉电极图案。这通常可以通过相继沉积隧道氧化物和本征多晶硅层来制备。此后，应用扩散屏障图案，并且例如通过pocl3扩散或通过离子注入发生磷原子至晶片表面中的扩散。随后去除扩散屏障。在这个实施方案中，表面钝化发生在整个区域上方的隧道氧化物处。隧道氧化物的氢化(其中氢原子将定位于硅晶片表面的悬键处)引起非常高程度的表面钝化。由于约200nm的多晶硅层覆盖隧道氧化物并且介电质的表面电荷仅影响外部多晶硅表面的10nm至20nm处的载流子浓度水平，因此表面电荷的符号不再相关。介电质的唯一作用在于本征多晶硅和n型多晶硅均提供氢。因此，在这种实施方案中，介电层类型的选择是自由的。这意味着介电层可以是例如al2o3、a-sinx:h或这些介电层的堆叠体。

本发明还涉及包括如上文所描述的太阳能电池中的一个或多个的太阳能板或光伏模块。

根据方面，本发明涉及用于制造基于p型导电性的硅衬底的背接触式太阳能电池的方法，所述背接触式太阳能电池具有用于接收辐射的前表面、以及后表面；所述方法包括：

在后表面上提供隧道氧化物层和n型导电性的掺杂多晶硅层的层堆叠体，隧道氧化物层布置在后表面与掺杂多晶硅层之间；图案化所述层堆叠体以在层堆叠体中具有间隙；将al-si合金化接触部布置在所述间隙中的每一个内、与所述衬底的基极层电接触，以及

将一个或多个ag接触部或过渡金属接触部布置在图案化层堆叠体的掺杂多晶硅层上并且与掺杂多晶硅层电接触。

根据实施方案，所述方法包括：在层堆叠体中具有间隙的所述层堆叠体的图案化包括沉积或产生包括sio2层和/或sinx层的覆盖层，以及用激光束局部去除所述sio2层和/或sinx层通过在覆盖层中产生开口来图案化所述覆盖层。

根据另一实施方案，如上文描述的方法包括：去除图案化覆盖层以暴露掺杂多晶硅层；在后表面上在间隙和经暴露的图案化掺杂多晶硅层上方沉积介电层；以及通过激光束在介电层中间隙的位置处产生开口。

此外，本发明涉及用于制造基于p型导电性的硅衬底的背接触式太阳能电池的方法，所述背接触式太阳能电池具有用于接收辐射的前表面、以及后表面；所述方法包括：

在后表面上提供隧道氧化物层和本征多晶硅层的层堆叠体，隧道氧化物层被布置在后表面与本征多晶硅层之间；用包括sio2层和/或sinx层的覆盖层覆盖层堆叠体并且在覆盖层中产生烧结的sio2层和/或sinx层的图案；去除未烧结的sio2层和/或sinx层区域；将未被烧结的sio2和/或sinx层区域的图案覆盖的本征多晶硅层暴露于n型掺杂剂物质，以便产生未由烧结的sio2层和/或sinx层覆盖的n型掺杂多晶硅层区域的图案；去除图案化烧结的sio2层和/或sinx层区域以便暴露本征多晶硅层的一个或多个区域；将al-si合金化接触部布置在本征多晶硅层的一个或多个区域上，所述al-si合金化接触部各自与本征多晶硅层的各个区域电接触；以及使银接触部或过渡金属接触部产生在图案化n型掺杂多晶硅层区域中的一个或多个上并且与图案化n型掺杂多晶硅层区域电接触。

根据实施方案，所述方法包括：通过使用激光束作为用于烧结的局部热源来产生烧结的sio2层和/或sinx层区域的图案。

根据实施方案，如上文描述的方法还包括：

在去除图案化烧结的sio2层和/或sinx层区域之后，在本征多晶硅的区域和n型掺杂多晶硅的区域上方沉积介电层，以及对于本征多晶硅的一个或多个区域，在覆盖本征多晶硅的区域的介电层中的位置处产生间隙或开口；其中通过使用激光束产生覆盖本征多晶硅的区域的介电层中的间隙或开口。

通过从属权利要求进一步限定有利的实施方案。

附图简述

在下文中将参考附图仅通过实例更详细地描述本发明的实施方案，所述附图在性质上是示意性的，并且因此不必按比例绘制。另外，附图中的对应参考符号涉及对应或实质上类似的元件。

在附图中，图1示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池的横截面；

图2示意性地示出根据本发明的太阳能电池的横截面；

图3示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池的横截面；

图4示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池的后表面的平面视图；

图5示意性地示出图4的太阳能电池的横截面；

图6示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池的后表面的平面视图；

图7示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池的后表面的平面视图；

图8示出包括至少一个根据本发明的实施方案的太阳能电池的太阳能板的横截面；

图9示出太阳能电池在根据实施方案的方法的各个阶段期间的横截面；以及

图10示出太阳能电池在根据实施方案的方法的各个阶段期间的横截面。

具体实施方案

本发明的太阳能电池基于p型半导体衬底，正极性接触部和负极性接触部布置在所述衬底的后表面上。正接触部直接连接至所述衬底的p型基极层，而负接触部连接至后表面上的n型掺杂区域。通常，正接触部被实施为金属合金接触部，负接触部被实施为金属或金属性接触部。

图1示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池的横截面。

根据本发明的实施方案，太阳能电池1包括p型导电性的硅衬底10。例如，所述硅衬底掺杂有作为掺杂剂物质的硼。

硅衬底10具有前表面f和后表面r。

隧道氧化物层12和掺杂多晶硅层14的堆叠体被布置在后表面r上。层堆叠体12以间隙a图案化至硅衬底的表面。隧道氧化物层12通常由二氧化硅组成并且通常具有约2纳米或更小的厚度。

图案化掺杂多晶硅层14具有n型导电性，与硅衬底的p型导电性相反。n型图案化多晶硅层的厚度为约10nm至约300nm。

在图案化n型掺杂多晶硅层的图案内，存在间隙a。在间隙a中，第一导电型的接触部16定位成连接至硅衬底10，即太阳能电池的基极。在这种实施方案中，第一导电型的接触部为金属合金接触部，通常为al-si接触部。任选地，这种接触部包含硼。此类al-si接触部通常由包括al头部160、al-si合金层161以及al掺杂的bsf区域162的层状结构构成。任选地，层160、层161和层162包含硼。bsf区域162通常与衬底的硅基质接触并且包封al-si合金层161。al头部160在后表面r处定位在al-si合金层的顶部上且从其延伸。al-si接触部在衬底水平处的侧向尺寸小于间隙a的侧向尺寸，以避免与n型掺杂多晶硅的接界区域接触。

与第一导电型相反的第二导电型的接触部18被布置在图案化n型掺杂多晶硅层14上且与其电接触。根据本发明，第二导电型的接触部18被实施为金属接触部，在实施方案中，ag接触部或替代地过渡金属(例如，可能通过光引发性镀层而经ni-cu镀层的)接触部。ag接触部18的侧向尺寸小于图案化n型掺杂多晶硅的贴片的侧向尺寸，ag接触部被定位在所述贴片上。

图案化n型掺杂多晶硅层14和开口a由氢化介电层20覆盖。此类氢化介电层20通过提供氢以遮蔽后表面r处的电活性疵点(例如，硅表面处的悬键)来改善后表面(即隧道氧化物与硅衬底10的表面之间的界面)的钝化。氢化介电层20可以包括氢化氮化硅sinx:h层24、氧化铝(al2o3)层22或这些层22、24的介电层堆叠体。在此类介电层堆叠体中，氧化铝层22定位在衬底的后表面与sinx:h层24中间，因为sinx:h层可以具有正表面电荷。

al-si接触部16和ag接触部18皆延伸穿过氢化介电层以分别与硅衬底10的基极和图案化n型掺杂多晶硅层14电接触。

在实施方案中，氢化介电层被配置成具有负表面电荷。此类负表面电荷影响硅衬底中的少数电荷载流子和多数电荷载流子的分布，其如引入部分所解释有益地减少复合效应。

在实施方案中，将接收辐射的前表面f被与p型导电性的硅衬底10接界的al2o3层30和al2o3层顶部上的sinx:h层32覆盖。

在另一个实施方案中，将接收辐射的前表面f被本征多晶硅层30a和抗反射涂层32a(例如氮化硅)覆盖。由于已知本征多晶硅寄生地吸收蓝光，具有此类本征多晶硅层30a的太阳能电池可以在串联装置中用作底部太阳能电池，底部电池在所述串联装置中主要收集近红外光，并且本征多晶硅的寄生吸收则相对较低。

在前表面f被配置具有仅一个抗反射涂层的情况下，太阳能电池1将较少地遭受寄生蓝光吸收。

图2示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池2的横截面。

根据这个实施方案的太阳能电池2包括p型导电性的硅衬底10。

隧道氧化物层12被布置在后表面r上。图案化n型掺杂多晶硅层14被布置在隧道氧化物层12上。

在图案化n型掺杂多晶硅层的图案内，存在本征多晶硅层26的区域，其与n型掺杂多晶硅14接界。在这种实施方案中，隧道氧化物层12也存在于本征多晶硅层26与硅衬底10的后表面r之间。

在本征多晶硅区域26中，第一导电型的金属合金接触部16、第一导电型的金属合金接触部160、第一导电型的金属合金接触部161、第一导电型的金属合金接触部162(通常为al-si接触部)被定位成连接至硅衬底10，即太阳能电池的基极。al-si接触部的侧向尺寸小于本征多晶硅层26的区域的侧向尺寸。

第二导电型的金属接触部18(例如ag接触部)被布置在图案化n型掺杂多晶硅层14上且与其电接触，如上文参考图1所描述。

在太阳能电池2的这种实施方案中，图案化n型掺杂多晶硅层14和本征多晶硅层26的区域被氢化氮化硅sinx:h层24覆盖，所述sinx:h层24有益地提供用于钝化后表面的氢。

al-si接触部16、al-si接触部160、al-si接触部161、al-si接触部162以及ag接触部18皆延伸穿过氢化介电层以分别与硅衬底10的基极和图案化n型掺杂多晶硅层14电接触。

图3示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池3的横截面。

图3中示出的太阳能电池可被视为如上文参考图2所描述的太阳能电池2的变体。

隧道氧化物层12被布置在后表面r上。图案化n型掺杂多晶硅层14被布置在隧道氧化物层12上。

在图案化n型掺杂多晶硅层的图案内，存在本征多晶硅层26的区域，其与n型掺杂多晶硅14接界。隧道氧化物层12也存在于本征多晶硅层26与硅衬底的后表面r之间。

ag接触部18如图2中所示被定位在图案化n型掺杂多晶硅14上。

在本征多晶硅层26的区域中，al-si接触部16、al-si接触部160、al-si接触部161、al-si接触部162被布置成与硅衬底10的基极层电接触。

在太阳能电池的这种实施例中，本征多晶硅和n型掺杂多晶硅被氧化铝层22覆盖，所述氧化铝层22充当氢化介电层，所述氢化介电层提供用于隧道氧化物处的表面钝化的氢。

al-si接触部16、al-si接触部160、al-si接触部161、al-si接触部162定位于侧接限界元件28之间，所述侧接限界元件28由特征在于相对于氧化铝介电质、铝以及al-si合金为惰性材料的材料构成。限界元件28被布置在氧化铝22及本征多晶硅层26的堆叠体上，其经证实在用以形成al-si接触部16的热处理期间为稳定组态。

在实施方案中，限界元件材料包括氧化铝粒子。而且，限界元件材料可包括基于氧化铝或氮化铝的材料。

限界元件被配置成防止al的边缘处的不良al-bsf形成。这减少接触复合。这在al糊料是具有蚀刻剂颗粒(例如，玻璃粉)的烧穿糊料的情况下尤其重要。

由于限界元件的材料在退火温度下不与介电层或硅衬底反应，限界元件在退火步骤期间充当惰性模板。通常，在约660℃至约800℃下进行退火步骤。

另外，因为孔隙(即，限界元件之间的宽度)决定al与si反应处的表面积，限界元件不需要高纵横比并且可具有圆形横截面或倾斜侧壁，如隆起(mound)或堤防(embankment)。限界元件可以以与基于铝的糊料类似的方式(例如，通过丝网印刷)来印刷。

图4示意性地示出根据图2中所示的太阳能电池2的实施方案的太阳能电池的后表面的平面视图。al-si接触部16、al-si接触部160、al-si接触部161、al-si接触部162以及ag接触部18以指叉电极形式配置在后表面r上。本征多晶硅层26和n型掺杂多晶硅层14以对应指叉模式进行配置。

在本征多晶硅层26中，已通过激光划线或通过印刷蚀刻糊料产生至硅衬底的细长开口34。al-si接触部16、al-si接触部160、al-si接触部161、al-si接触部162填充细长开口34并且与下方硅衬底电接触，如图2所示。

在本征多晶硅层26上，al-si接触部的al头部部分160在横向方向y及纵向方向x上皆延伸超出激光划线细长开口34的界线。

ag接触部指叉电极18和al-si接触部指叉电极16两者各自连接至n型极性和p型极性的各个汇电条118、116，所述汇电条在垂直于指叉电极18、指叉电极16的纵向方向的横向方向y上延行。

根据本发明，汇电条116、汇电条118皆由ag(或ag合金)构成。然而，连接al-si指叉电极的汇电条也可能以与al指状物类似的方式制备。在制造期间，ag汇电条与ag接触部(即ag指叉电极)同时形成。用于连接al-si接触部(al-si指叉电极)的ag汇电条与al-si指叉电极16的近端重叠216以获得电接触。通常，汇电条116、汇电条118具有ag互连衬垫。

应注意，对于分别参考图1和图3描述的太阳能电池，指叉电极16、指叉电极18以及汇电条116、汇电条118的布局是类似的。

图5示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池的横截面。在这种实施方案中，al-si接触部16(具体地，al头部160)与ag子接触部181、ag子接触部182侧接，从而建立充当用于焊料和导电黏合剂(electricallyconductiveadhesive，eca)的互连衬垫的al头部160与本征多晶硅层26的顶部之间的电接触。如图4中所示，在n型掺杂多晶硅14和本征多晶硅层26两者上产生ag汇电条。这种布局允许使用两步印刷，一个步骤印刷ag且另一步骤印刷al，以产生指叉电极、互连衬垫以及汇电条。在单步ag糊料印刷的情况下，ag糊料为渗透进入多晶硅中的烧穿糊料。由于本征多晶硅不导电，这不会引起分流。

图6示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池的后表面的平面视图。指叉电极在后表面上的布局与上文参考图4描述的类似。在图6中所示的太阳能电池的实施方案中，al-si接触部16的al头部160的宽度w大于包围细长开口34至硅衬底的的细长本征多晶硅层26的宽度。al头部160被配置成与相邻n型掺杂多晶硅层14的一部分重叠。

将了解，al为金属化物的传导性的限制因素(与ag相比)。通过使用较宽的al-si接触部获得较低电阻。此外，通过与n型掺杂多晶硅(另一极性)重叠，可以改善侧向导电率。此外，通过改变al糊料宽度，可调整合金化过程。以这种方式，可以为了最佳性能来调整al层尺寸、合金层尺寸以及bsf厚度(即，al头部160、al-si层161以及基于al的bsf区域162的分层堆叠体的形成及其在al-si接触部16内的各个厚度)。

图7示意性地示出根据本发明的实施方案的太阳能电池的后表面的平面视图。在这个实施方案中，al-si指叉电极16在电极的长度内具有处于本征多晶硅层26中的一系列间断的细长开口36。与如图4和图6中所示的单一细长开口34相比，一系列间断的开口具有与下方硅衬底10的较短接触的长度。因此，可有利地减少接触复合。

如在此所示，间断开口36的布局可以与部分地与相邻n型掺杂多晶硅14重叠的al头部层160结合以便调整性能。

图8示出了根据本发明的实施方案的包括至少一个太阳能电池的太阳能板的横截面。

本发明还涉及太阳能板800或光伏模块，其包括如上文参考图1至图7描述的一个或多个背接触式太阳能电池1、2、3。

太阳能板800还包括透明顶部板802、顶部封装体804、底部封装体806以及背片808。

一个或多个太阳能电池1、2、3被布置在背片808上，所述背片808具有导体图案(未展示)，所述导体图案通过焊料或导电黏合剂810与分别连接至al-si指叉电极16荷ag指叉电极的汇电条116、汇电条118电接触。底部封装体层806被布置在一个或多个太阳能电池的后表面r与在汇电条116、汇电条118连接至背片808的位置处具有接触开口的背片之间。

在太阳能电池的顶部上，在其前表面f上方，顶部封装体804被布置在太阳能电池与顶部透明板802之间。

应注意，前表面和/或后表面r可以具有锥体形纹理。

还应注意，后表面r处的氮化硅层24的厚度可以调整用于反射已到达后表面r的辐射。具体而言，厚度的调整可参照辐射的最小波长来进行。在实施方案中，最小波长可以为约900nm。厚度可以为至少约80nm，或约150nm或优选地约200nm。

根据本发明的太阳能电池可以通过各种制造方法产生。下文描述了这些方法。

命名法

ft＝烧穿

nft＝非烧穿

lco＝局部接触开口

pgr＝pocl3玻璃去除

sse＝单侧蚀刻

在硼掺杂的p型硅晶片上制造p型指叉背接触式(ibc)太阳能电池。后表面r处具有发射极，所述后表面r不面对日光且硅衬底的前表面上可能具有或可能不具有前表面电场(fsf)。优选地，不存在fsf，因为这省去成本高的处理步骤(例如，bbr3扩散)，并且此外，一般而言，不含fsf的顶部表面具有较低的表面复合电流密度。另外，高温硼扩散步骤可能对基极材料的质量具有不利效应。由于来自锭的电阻率范围为1ω·cm至3ω·cm的p型晶片是标准的，未必需要fsf以在基极中具有足够的传导性。前si表面通过介电层或堆叠体层进行钝化。在后表面r处，通过不同的图案化技术形成交替的发射极/基极区域。下文将描述具有三种不同类型的后部架构的p型ibc电池。这些后部架构为：

i.扩散的发射极区域与基极区域交替的后表面，其中整个表面被介电层或具有负表面电荷的层堆叠体覆盖。

ii.其中n型多晶硅发射极区域与基极区域交替的后表面，其中整个表面被提供氢的介电层或具有负表面电荷的层堆叠体覆盖。

iii.其中n型多晶硅发射极区域与本征多晶硅区域交替的后表面，其中整个表面被提供氢的介电层或具有任意表面电荷的层堆叠体覆盖。

太阳能电池制造过程由以下步骤构成：

1.制备p型晶片；

2.产生图案化发射极；

3.应用前表面钝化；

4.应用后表面钝化；

5.介电质的开口；

6.应用金属化。

下文详述这些过程步骤。

1.制备p型晶片(表1)

表1用于制备单晶晶片和多晶晶片的过程步骤

2.产生图案化发射极(表2)。

表2i类后表面区域(裸基极区域与传统扩散的发射极区域交替)

对于ii类和iii类后表面，应用通常为10nm至300nm的多晶硅层。在多晶硅沉积之前，在硅表面上产生非常薄的(例如，0.5nm至2nm)二氧化硅层。这可以通过低压化学气相沉积(lpcvd)系统或等离子体增强气相沉积(pecvd)系统中的原位沉积、或通过异位化学氧化(例如naos、rca、h2o2等)来实现。

在氧化层的顶部上，通过lpcvd或通过pecvd沉积厚度通常为10nm至300nm的本征多晶硅层或n型原位掺杂多晶硅。实际上，pecvd沉积主要引起无定形硅(a-si)的沉积，所述无定形硅可以通过高温步骤(退火)转化成多晶硅。

表3ii类后侧(裸基极区域与n型多晶硅发射极交替)

表4iii类后侧(本征多晶硅与n型多晶硅区域交替)

对于ii类和iii类太阳能电池的具体实施方案，可以有意地在前侧上保留本征多晶硅层。在离子注入发生在后表面r上或暂时性扩散屏障(例如，sio2或sinx)应用于前表面f上的情况下，并且在去除pocl3处理之后，可以获得前侧上的本征多晶硅层。由于氧化物本征多晶硅堆叠体的良好钝化性质，这个实施方案可以具有非常低的前表面复合。然而，本征多晶硅层将寄生地吸收蓝光。因此，这种太阳能电池类型的目标在于充当串联装置中的底部太阳能电池。

3.应用前表面钝化

对于全部的i类、ii类、iii类，可以在前涂层沉积之前应用(湿式)化学清洁步骤，其可以为rca-1、rca-2、hno3、(缓冲)hf、hcl以其不同组合和不同顺序。

前涂层可以为al2o3或al2o3-sinx的堆叠体或sinx。优选的涂层为al2o3-sinx的堆叠体，因为这被证明是perc太阳能电池的后表面上的钝化层，并且堆叠体的各层也可以优化用于防反射目的。通常，6nmal2o3和80nmsinx的堆叠体可以达到这个目的。

4.应用后表面钝化

表5.

应注意，前介电层可以与后介电层共同沉积。例如，对于全部类型(i、ii和iii)，可以首先应用双面al2o3，然后应用双面sinx。使半制品漂浮且浮动穿过沉积腔室的沉积系统可以适用于这个目的。应注意，不同于可能不需要环绕式沉积的单面沉积，双面沉积具有更宽松的处理条件。

将通过激光烧蚀或通过印刷化学蚀刻糊料在基极区域处对后表面进行开口。这之后进行(湿式)化学清洁以去除激光损伤和介电涂层剥片。

任选地，在发射极区域处以类似方式对介电质进行开口，其随后可以用于接触nftag糊料。

5.介电质的开口

实现基极区域处的介电层中的开口。根据目标铝印刷区域，这个开口可以是线形的或一系列较小的线或点。可以通过激光烧蚀或通过选择性化学蚀刻(例如通过印刷蚀刻糊料)来实现开口。这些步骤之后可以是化学清洁步骤。任选地，发射极区域上的局部接触开口(lco)可以按相同过程步骤实现。随后lco可以用于通过nftag糊料的(丝网)印刷或通过(光引发性)镀层来形成与发射极的金属性接触。应注意，对于这些类型的金属化，金属不会渗透进入n型多晶硅发射极中或进入传统扩散的发射极中。

6.应用金属化

用于金属化的过程列举在表6中。设想用于(丝网)印刷的三个金属类型：al糊料、ftag糊料和nftag糊料。后者不会烧穿介电层。对于nft糊料，可以确认两个类别：第一类与al糊料和ftag糊料共烧制，并且第二类主要在较低的烧制温度下单独地印刷和烧制。第二种糊料类型通常被称作“浮动汇电条”糊料。

nft糊料用于与al糊料接触。nftag糊料和ft糊料皆可以电连接至金属引线，所述金属引线通过焊料或通过导电黏合剂串联连接光伏模块中的太阳能电池。

在所有情况下，al糊料被印刷在后介电层上，以使得基极区域的介电层中的lco被完全覆盖。al糊料区域还可能与发射极区域部分重叠。

通过铝-硅合金化过程形成bsf，其中丝网印刷al糊料中的铝在加热至高于660℃(即，铝的熔融点)期间熔融基极晶片材料中的硅并且任选地熔融本征多晶硅，并且在冷却阶段期间，al掺杂的硅不再熔融和再结晶，也被称为外延生长。

表6示出针对i类、ii类和iii类的金属化选项。

表6金属化选项

在(丝网)印刷步骤之后，太阳能电池1、太阳能电池2、太阳能电池3、太阳能电池i、太阳能电池ii、太阳能电池iii可以经历热步骤，其中ftag糊料渗透介电层并且接触经传统扩散的发射极、n型多晶硅发射极或本征多晶硅。

可以在用于perc前侧发射极接触的糊料中选择ftag糊料。用于perc太阳能电池后表面的nftag糊料的实例为sol326、heraeus的sol326s、dupont的pv56x、enc的bs828b以及gonda的gb21。

通过铝-硅合金化过程形成bsf，其中丝网印刷的al糊料中的铝在加热至高于660℃期间熔融基极晶片材料中的硅，并且对iii类表面区域而言熔融本征多晶硅，其中在冷却阶段期间，al掺杂的硅不再熔融和再结晶，其还表示为外延生长。

全部金属导电糊料可以通过在一定温度(通常700℃至840℃)下共烧制进行烧结。由于三种不同糊料的应用，需要三个印刷步骤来完成这个类型的p-ibc太阳能电池的金属化。对于iii类，存在应用两个印刷步骤(即ftag糊料和al糊料)的选项。在这种情况下，ftag糊料也渗透本征多晶硅，但由于这个层不导电，其不会引起分流。

图9示出太阳能电池在根据实施方案的方法的各个阶段期间的横截面。在此，描述了所述方法的连续阶段。

在阶段901中，提供硅衬底(硅晶片)10作为太阳能电池的基极。通常，在这个阶段期间蚀刻硅衬底。蚀刻步骤可以包括抛光蚀刻。或者或另外，蚀刻步骤可以包括第一纹理化蚀刻、之后的第二变平滑蚀刻。

在阶段902中，在硅衬底的前表面和后表面两者上产生薄氧化层12和n型多晶硅层14的堆叠体。薄氧化层作为隧道氧化物层且被布置在硅衬底10的表面中的每一个与n型多晶硅层14之间。

在下一阶段903中，在硅衬底的后侧(即，将形成背接触的衬底侧)上在n型多晶硅层顶部上产生由符号40指示的sio2层或sinx层或其组合作为覆盖层。优选地，在硅衬底10的后侧上通过等离子体增强化学气相沉积pecvd产生sio2层或sinx层40。

然后在后续阶段904中，将激光束50用于在后表面上的覆盖层40中产生间隙42或开口42。激光束50被配置成选择性去除后表面上预定位置处的sio2层和/或sinx层40。因此，获得图案化sio2层和/或sinx层40-1，其中间隙或开口42暴露下方n型多晶硅层。

然后，在阶段905中，将衬底暴露于全侧的碱性蚀刻。碱性蚀刻选择性去除后表面处暴露的多晶硅层14和薄氧化物12，同时使用图案化sio2层或sinx层40-1作为屏蔽层。因此，在图案化sio2层或sinx层40-1中的间隙或开口42中，现在暴露衬底10的表面。同时，通过碱性蚀刻从前表面去除n型多晶硅层14和薄氧化层12。碱性蚀刻可以包括表面活性剂，并且取决于其组成和温度，蚀刻可以是各向同性或各向异性的，从而产生(无规锥形)纹理。

在阶段906中，碱性蚀刻之后是hf(氢氟酸)蚀刻，其现在从后表面选择性去除图案化sio2层或sinx层40-1。薄氧化物12-1和n型多晶硅14-1的图案化层堆叠体保留在后表面处。

随后，在阶段907中，将包括后表面上的图案化层堆叠体12-1、图案化层堆叠体14-1的硅衬底暴露于介电层al2o3层44或sinx层44或al2o3和sinx层的堆叠体44的全侧沉积。

最后，在阶段908中，将激光束52用于去除早先在阶段904中产生的间隙或开口42内部的位置46处的al2o3和/或sinx层44。因此，在所述位置处，暴露了硅衬底的一区域部分。

在位置46处的暴露区域部分处，可以在稍后的阶段形成al-si接触部，例如，如上文参考图1所描述。

所述方法涉及：在后表面上提供隧道氧化物层和n型导电性的掺杂多晶硅层的层堆叠体，所述隧道氧化物层被布置在后表面与掺杂多晶硅层之间；图案化所述层堆叠体以使层堆叠体中具有间隙；将al-si合金化接触部布置在间隙中的每一个内、与硅衬底的基极层电接触；以及使一个或多个ag接触部或过渡金属接触部布置在图案化层堆叠体的掺杂多晶硅层上并且与所述掺杂多晶硅层电接触。

根据方法的方面，在层堆叠体中具有间隙的层堆叠体的图案化包括沉积或产生包括sio2层和/或sinx层的覆盖层，并且用激光束局部去除所述sio2层和/或sinx层通过在覆盖层中产生开口来图案化所述覆盖层。

在这个示例性实施方案中，sio2和/或sinx层为牺牲层。本领域技术人员将了解，可以按形成抵抗碱性蚀刻的屏障的图案化sio2和/或sinx层是永久层的方式来修改方法。

另外，将了解，所描述的阶段可以与本文未描述的其他中间处理步骤组合。可能需要此类中间处理步骤用于制备、运输、中间清洁、原生氧化物去除等。

图10示出太阳能电池在根据实施方案的方法的各个阶段1001至1008期间的横截面。在这个实施方案中，用薄氧化层12和本征多晶硅层54的堆叠体代替薄氧化层和n型掺杂多晶硅层的堆叠体。术语“本征多晶硅”在本文应解释为未经掺杂的多晶硅或有意未经掺杂的多晶硅，即基础掺杂剂水平比n型掺杂剂水平低至少一个数量级。

在此，描述了方法的实施方案的连续阶段。

在阶段1001中，提供硅衬底(硅晶片)10作为太阳能电池的基极。通常，在这个阶段期间蚀刻硅衬底。蚀刻步骤可以包括抛光蚀刻。或者或另外，蚀刻步骤可以包括第一纹理化蚀刻、之后的第二变平滑蚀刻。

在阶段1002中，在硅衬底10的前表面和后表面两者上产生薄氧化层12和本征多晶硅层54的堆叠体。薄氧化层作为隧道氧化物层并且被布置在硅衬底10的表面中的每一个与本征多晶硅层之间。

在下一个阶段1003中，在硅衬底10的后侧(即，将形成背接触的衬底侧)上在本征多晶硅层54顶部上产生由符号40指示的sio2层或sinx层或其组合来作为覆盖层。优选地，在硅衬底10的后侧上通过等离子体增强化学气相沉积pecvd产生sio2层或sinx层或组合层40。

然后，在后续阶段1004中，将激光束56用于在后表面上的sio2层或sinx层或组合层40中产生烧结的区域41。激光束被配置成选择性加热后表面上预定位置58处的sio2层或sinx层或组合层40，从而具有使得sio2层或sinx层或组合层40在结构上相比于sio2层或sinx层或组合层40的未通过激光束56辐射的部分40-2被修改的效应。预定位置58处的结构修改可能涉及经辐射的sio2层或sinx层的致密化和/或所述层的结构相变。

然后，在阶段1005中，将衬底暴露于全侧hf蚀刻。hf蚀刻从前表面和后表面选择性去除sio2层和/或sinx层40的非烧结部分40-2。

保留后表面处的烧结的多晶硅层并且将其用作图案化屏蔽层。以这种方式，按对应于去除非烧结的sio2层或sinx层的位置的图案在后表面上暴露本征多晶硅。

在hf蚀刻过程之后，衬底经历n型掺杂过程，其使n型掺杂剂扩散进入暴露的本征多晶硅中以在暴露位置产生n型掺杂多晶硅14。在实施方案中，n型掺杂剂是磷。掺杂过程可以是熟知的pocl3过程，其使用磷酰氯作为前体。

在阶段1005之后，在烧结的sio2层或sinx层区域41下方，多晶硅层保持为本征多晶硅层54-1。

在下一个阶段1006中，应用hf蚀刻以去除烧结的氧化层和(若存在)由pocl3过程产生的磷玻璃，并且随后进行硅衬底10的前表面上的单侧蚀刻。在这个过程中，如阶段1006中所示，n型多晶硅14和薄氧化层12保留在后表面上但从前表面去除。

在后表面上，保留包括本征多晶硅层54-1的区域和n型掺杂多晶硅14的区域的图案化多晶硅层。在图案化多晶硅层14、图案化多晶硅层54-1与衬底10之间布置薄氧化层12。

随后，在阶段1007中，将在后表面上包括堆叠体在薄氧化层12上的图案化多晶硅层14、图案化多晶硅层54-1的衬底10暴露于提供氢的介电涂层的全侧沉积，所述提供氢的介电涂层可以是符号44所指示的al2o3层或sinx层或al2o3和sinx层的堆叠体。

最后，在阶段1008中，将激光束60用于去除早先在阶段1005中产生的本征多晶硅层54-1上方的位置62处的al2o3和/或sinx层44或对其进行开口。因此，在位置62处，暴露本征多晶硅层54-1的区域部分。在暴露的区域部分处，可以在稍后的阶段通过在本征多晶硅上沉积铝以及随后退火来形成al-si接触部(未示出)。

在这个实施方案中，所述方法涉及：在后表面上提供隧道氧化物层和本征多晶硅层的层堆叠体，所述隧道氧化物层被布置在后表面与本征多晶硅层之间；用包括sio2层和/或sinx层的覆盖层覆盖所述层堆叠体并且在覆盖层内产生烧结的sio2层和/或sinx层区域的图案；去除未烧结的sio2层和/或sinx层区域；将未被烧结sio2和/或sinx层区域的图案覆盖的本征多晶硅层暴露于n型掺杂剂物质，以便产生未被烧结的sio2层和/或sinx层覆盖的n型掺杂多晶硅层区域的图案；去除图案化烧结的sio2层和/或sinx层区域以便暴露下方本征多晶硅层的一个或多个区域；将al-si合金化接触部布置在本征多晶硅层的所述一个或多个区域上，所述al-si合金化接触部各自与本征多晶硅层的各个区域电接触；以及使ag接触部或过渡金属接触部产生在图案化n型掺杂多晶硅层区域中的一个或多个上并且与所述图案化n型掺杂多晶硅层区域电接触。

根据实施方案，所述方法还包括：通过使用激光束作为用于烧结的局部热源来产生烧结的sio2层和/或sinx层区域的图案。

根据实施方案，所述方法还包括在所述去除图案化烧结的sio2层和/或sinx层区域之后的步骤：在本征多晶硅的区域和n型掺杂多晶硅的区域上方沉积介电层，并且对于本征多晶硅的一个或多个区域，在覆盖本征多晶硅的区域的介电层中的位置处产生间隙或开口，其中通过使用激光束产生覆盖本征多晶硅的区域的介电层中的所述间隙或开口。

在前述描述中，本发明已参考其特定实施方案进行了描述。然而，将显而易见，在不背离如所附权利要求中概括的本发明的范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。

另外，在不背离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教导。本领域技术人员将了解，可以根据本发明的范围和主旨修改和组合如上文所描述的示例性实施方案。

因此，本发明旨在不限于公开的特定实施方案，而且本发明将包含落入所附权利要求范围内的所有实施方案。