太阳能电池及其制备方法
【专利说明】太阳能电池及其制备方法
[0001] 带有电介质背面覆层的结晶娃太阳能电池现在已经是现有技术。背面纯化的太阳 能电池也是已知的。
[0002] 此外，对于背面上设置有一个扩散层的双面太阳能电池，已经有众多的公开，但与 本发明不同的是，它们的背面上设置有一个银栅。
[0003] 带有电介质背表面纯化和背面全表面带有局部接触部的太阳能电池，存在一个严 重的问题：
[0004] 背面不够紧密，整个背面都有局部穿透的侣的寄生接触。运种不希望的寄生接触 与所希望连接的、专口制备的接触开口是电并联的。该寄生接触降低了太阳能电池的效率。 尤其是，在粗糖、纹理化的太阳能电池背面，寄生接触的效果是如此地强，W致于对全侣背 表面场（Al-BSF)，相对于传统太阳能电池的效率提升变得不再可能。 阳0化]对寄生接触的行为仍然研究得很少。相比所希望的接触孔，寄生接触似乎体现在 局部的高电阻和高再结合损失。运里假定与专口形成的接触孔不同的是，没有设置局部 A1-BSF。
[0006] 运些寄生接触的发生被运样证明，例如，如果在一个"Centaurus"太阳能电池的背 面电介质层设置在激光器的孔径上，电介质密度100%的太阳能电池应该有0. 0%的效率。 实际上，运样的太阳能电池有5%的效率。电发光图象（见下文）在整个太阳能电池表面上 呈现为分布至银糊边缘的寄生接触的"星空"。
[0007]迄今，还没有发现既成本低廉同时又有足够密度的背面纯化方案。由于寄生接触 的问题尤其发生在之前被化学抛光过的、粗糖的纹理化的背面，多晶晶圆和HF/HN03抛光 都是非常昂贵的。
[000引一种已知的替代方法，是背面印刷的、无碳烧制的栅，运导致了双面的太阳能电 池。原理上，在没有金属的区域上不会发生穿透。为了在背面的栅上获得足够高的导电性， 在此情况下经常采用昂贵的银糊。
[0009] 背面电介质纯化的多晶太阳能电池的另一个问题，是在运种电池中经常有体积因 数损失，运种损失既不能用上述再结合解释也不能用基材料的串联电阻（横向导电性）来 解释。对运种体积因数损失的一种假说是晶粒边界处的能带弯曲和由于太阳能电池的背面 处的二氧化娃或氮化娃的正电荷导致的能带弯曲引起了相互作用，该相互作用显著阻止了 晶粒边界处的近表面横向导电性。但运种解释还没有被证明，而只是一种可能的解释。目 前还没有直接的解决方案，但负的表面电荷（例如A1203)的效应似乎是存在的。
[0010] 本发明提供了一种背面电介质纯化的太阳能电池的制作方法，其中采用了低成 本、凹凸不平的、纹理化的背表面，该表面被提供有表面宽的扩散有棚的背表面场（棚 BSF)，并随后被提供了一个不完全紧密的背电介质层和一个全表面或接近全表面的金属化 背面。棚BSF现在导致了对所产生的寄生接触的纯化。
[0011] 作为棚扩散的一种替代，可在背表面上施加平整的棚渗杂的电介质材料。在进一 步的处理步骤中采用的P0C13扩散通过共同扩散或通过单独的加热步骤把棚扩散到娃晶 圆中。背面进行了全区域或几乎整个表面的金属化。就象来自棚扩散的棚BSF-样，来自棚 渗杂的电介质的棚BSF对所产生的寄生接触进行了纯化，从而使电池的参数得到了改善。
[0012] 新的Centaurus棚太阳能电池的多晶晶圆的处理流程如下： 阳〇1引处理流程1:
[0014] 1、在晶圆两面上进行纹理化（酸，例如畑3/H巧和清洗（化学）
[0015] 2、棚扩散W纯化寄生接触部和/或可选地优化晶粒边界的横向导电性并"纯化" 晶粒边界
[0016] 3、（可能的棚玻璃蚀刻）
[0017] 4、背面纯化（PECVD膜）
[0018] 5、棚扩散层的正面去除（化学）
[0019] 6、清洗
[0020] 7、憐扩散
[0021] 8、可选的用于产生选择性发射极的激光扩散
[0022] 9、电池背面的电介质的局部激光开孔
[0023] 10、憐玻璃蚀刻和清洗
[0024] 11、正面纯化（PECVD膜） 阳0巧]12、金属化
[0026] 对单晶晶圆，W下的处理过程是有效的：
[0027] 处理流程化：
[00測 1、在单晶晶圆两面上进行纹理化（酸，例如N册/HF,非碱性的）和清洗（化学）
[0029] 2、棚扩散W对寄生接触部进行纯化和/或可选地优化晶粒边界的横向导电性并 对晶粒边界进行"纯化"
[0030] 3、（可能的棚玻璃蚀刻）
[0031] 4、背面纯化（PECVD膜） 阳03引 5、棚扩散层的正面去除（化学）。首先，用含有HF的蚀刻混合物除去电池正面上 的棚玻璃（如果仍然有的话），然后对电池正面进行碱性纹理化。
[0033] 电池背面仍然被背面纯化叠层所保护。可能的替代是：用一种单面蚀刻系统只对 电池正面上的棚玻璃进行单面去除。在电池背面上留下的棚玻璃则保护电池背面不受碱性 纹理化的作用。
[0034] 6、清洗 阳0对 7、憐扩散
[0036] 8、可选的用于产生选择性发射极的激光扩散
[0037] 9、电池背面的电介质的局部激光开孔 阳03引 10、憐玻璃蚀刻和清洗
[0039] 11、正面纯化（PECVD膜） W40] 12、金属化
[0041] 结果形成了正面上带有碱性纹理化的太阳能电池。电池的边缘（即大约150 - 2(K)pm"厚"的侧面）和电池的背面被酸性纹理化。运种边缘处理产生的断裂非常小。 阳042] 用于具有棚渗杂背面电介质的多晶晶圆的新Centaurus棚太阳能电池处理流程 是： 阳O创处理流程2 : 柳44] 13、在晶圆两面上进行纹理化（酸，例如N册/H巧和清洗（化学）
[0045] 14、电池背面上的电介质被棚渗杂。运些棚随后通过共同扩散而进入娃晶圆。运 些棚使寄生接触部纯化
[0046] 15、清洗，可选地在用例如HF除去电介质时对正面进行釉烧，所用的化学物取决 于所用的电介质
[0047] 16、憐扩散和对从电介质扩散到娃晶圆的棚进行退火的步骤
[0048] 17、可选的用于产生选择性憐发射极的激光扩散
[0049] 18、电池背面的电介质的局部激光开孔
[0050] 19、憐玻璃蚀刻和清洗
[0051]20、正面纯化（PECVD膜）
[0052] 21、金属化
[0053] 带有棚渗杂的背面电介质的该处理对单晶材料的应用也是可预期的和有意义的。 在此情况下，酸纹理化对实现步骤1不是优选的，而碱性纹理化（例如K0H/IPA)是优选的。 运些处理步骤对Centaurus太阳能电池的概念构成了补充。斜体是附加的处理步骤。
[0054] 处理流程3: 阳OW] 22、对晶圆两面进行银齿损伤蚀刻
[0056] 23、电池背面的棚渗杂的电介质。渗杂的电介质作为背表面场；棚随后通过共扩散 进入娃晶圆。运些棚纯化了寄生接触部
[0057]24、清洗和纹理化
[0058] 25、P0C13 扩散