用于太阳能电池导电触点的晶种层的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及可再生能源领域，并且具体地讲，涉及用于太阳能电池导电触点的晶种层以及形成用于太阳能电池导电触点的晶种层的方法。
【背景技术】
[0002]光伏电池(常常被称为太阳能电池)是熟知的用于直接转化太阳辐射为电能的设备。一般来讲，使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结而将太阳能电池制造在半导体晶片或基板上。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板主体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迀移至基板中的P掺杂区域和η掺杂区域，从而在掺杂区域之间产生电压差。将掺杂区域连接到太阳能电池上的导电区域，以将电流从电池引导至与其耦合的外部电路。
[0003]效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电的能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制备太阳能电池效率的技术是普遍所需的。本发明的一些实施例涉及通过提供制备太阳能电池结构的新工艺而提尚太阳能电池的制造效率。通过提供新型太阳能电池结构，本发明的一些实施例可供提高太阳能电池效率之用。
【附图说明】
[0004]图1是根据本发明实施例的根据糊剂添加剂内的目标硅(Si)含量变化的烧后光致发光(PL)中点的曲线图。
[0005]图2Α是根据本发明实施例的硅基板在焙烧相对于其中的铝具有15%硅的晶种糊剂后的扫描电子显微镜(SEM)图像。
[0006]图2Β是根据本发明实施例的硅基板在焙烧相对于其中的铝具有25%硅的晶种糊剂后的SEM图像。
[0007]图3Α示出根据本发明实施例的具有导电触点的太阳能电池的一部分的横截面视图，所述导电触点形成于在基板上方形成的发射极区上。
[0008]图3Β示出根据本发明实施例的具有导电触点的太阳能电池的一部分的横截面视图，所述导电触点形成于在基板中形成的发射极区上。
[0009]图4Α至图4C示出根据本发明实施例的制造具有导电触点的太阳能电池的方法中的各种加工操作的横截面视图。
【具体实施方式】
[0010]本文描述了用于太阳能电池导电触点的晶种层以及形成用于太阳能电池导电触点的晶种层的方法。在以下描述中，示出许多具体细节，诸如具体工艺流程操作，以形成对本发明的实施例的透彻理解。将对本领域的技术人员显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下来实施本发明的实施例。在其他情况中，并未详细地描述熟知的制造技术，诸如平版印刷和图案化技术，以避免不必要地使本发明的实施例难以理解。此外，应当理解，图中所示各种实施例是示例性的且未必按比例绘制。
[0011]本文公开了具有导电触点的太阳能电池。在一个实施例中，太阳能电池包括基板。发射极区设置在基板上方。导电触点设置在发射极区上，并且包括与发射极区接触的导电层。导电层由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15%的Si与余量Al的组合物。在另一个实施例中，太阳能电池包括基板，所述基板在基板表面处或其附近具有扩散区域。导电触点设置在扩散区域上方，并且包括与基板接触的导电层。导电层由铝Ai(AVSi)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15%的Si与余量Al的组合物。在另一个实施例中，部分制造的太阳能电池包括基板。发射极区设置在基板中或其上方。导电触点设置在发射极区的硅区域上，并且包括与硅区域接触的导电层。导电层由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有含足够量的硅使得在导电层退火期间，导电层不会消耗很大部分的硅区域的组合物。组合物的剩余量为Al。
[0012]本文所述的一个或多个实施例涉及通过在印刷导电晶种颗粒中包含硅来控制硅基发射极区中的光致发光(PL)衰减。更具体地讲，当从第一成型导电印刷晶种层形成导电触点时，可印刷由铝-硅合金颗粒构成的糊剂。焙烧糊剂或使糊剂退火以与设备形成电接触(并且例如，以烧掉糊剂中的溶剂)。来自设备基板或其他硅层的硅在焙烧期间可快速溶解于铝中。当硅从基板溶解时，其可在基板中形成凹点。这些凹点又可引起在设备表面处高度重组，从而导致PL信号降低并且降低了设备效率。在一个或多个实施例中，铝被沉积以在糊剂本身中还包含足够的娃，从而防止娃从基板的这种溶解。
[0013]通过在沉积铝膜中包含一定量的硅可减少或消除硅上凹点的形成，例如约I%的硅可以是有效的。添加的硅在高温下溶解于铝，使得很少乃至没有硅从基板溶解。在一个例子中，我们自己的测试已经表明，对于在约550°C下焙烧的溅射铝膜，防止凹点仅需要约2%的硅。此外，对于高于577°C的铝-硅共晶体的焙烧温度，期望所需的硅量遵循相图。然而，我们对由直径为约5微米且在约580°C下焙烧的铝颗粒制成的铝膜的测试已经表明，当包含12%的硅时产生凹点。基于Al/Si共晶体的相图，包含12%的硅应当已经足以减少凹点并且改进PL。实际上，我们发现，在颗粒中使用小于15%的硅将不足以防止PL衰减。因此，为了在铝/硅共晶点或高于铝/硅共晶点的温度下焙烧铝糊剂，在一个实施例中，在糊剂中包含比相图另外指示的更多的硅。然而，在一个实施例中，在糊剂不再为有效的导电糊剂之前仅可包含这么多的硅。例如，图1是根据本发明实施例的根据糊剂添加剂内的目标硅(Si)含量变化的烧后光致发光(PL)中点的曲线图100。如在曲线图100中看出，PL衰减与硅含量之间存在关系。
[0014]在一个实施例中，相对于铝基导电晶种糊剂中的铝包含大于15%的硅。在一个这样的实施例中，使用多达25 %的硅。使用更接近25 %的硅可以减少具有沉积在其上的糊剂的硅区域中的凹点。例如，图2A是根据本发明实施例的硅基板在焙烧相对于其中的铝具有15 %硅的晶种糊剂后的扫描电子显微镜(SEM)图像200A，而图2B是根据本发明实施例的硅基板在焙烧相对于其中的铝具有25%硅的晶种糊剂后的SEM图像200B。如通过比较图像200A和200B可以看出，与25%的相对硅相比，存在更多与15%相对硅相关联的凹点。
[0015]第一方面，具有Al/Si颗粒的晶种层可用于制造用于具有形成于太阳能电池的基板上方的发射极区的太阳能电池的触点，诸如背侧触点。例如，图3A示出根据本发明实施例的具有导电触点的太阳能电池的一部分的横截面视图，所述导电触点形成于在基板上方形成的发射极区上。
[0016]参见图3A，太阳能电池300A的一部分包括设置在多个η型掺杂的多晶硅区域420、多个P型掺杂的多晶硅区域422上方、以及基板400的由沟槽416暴露的部分上的图案化介质层424。导电触点428设置在介质层424中设置的多个触点开口中，并耦合至多个η型掺杂的多晶硅区域420和多个P型掺杂的多晶硅区域422。制造图案化介质层、多个η型掺杂的多晶硅区域420、多个P型掺杂的多晶硅区域422、基板400以及沟槽416的材料和方法可如下文结合图4Α至图4C所述。此外，在一个实施例中，多个η型掺杂的多晶硅区域420和多个P型掺杂的多晶硅区域422可提供太阳能电池300Α的发射极区。因此，在一个实施例中，导电触点428设置在发射极区上。在一个实施例中，导电触点428是背接触式太阳能电池的背部触点，并且位于太阳能电池的与太阳能电池300Α的光接收表面(在图3Α中提供为401的方向)相对的表面上。此外，在一个实施例中，发射极区形成于结合图4Α更详细描述的薄或隧道介质层402 上。
[0017]在一个实施例中，再次参见图3Α，每个导电触点428包括与太阳能电池300Α的发射极区接触的导电层330。在一个这样的实施例中，导电层330由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15%的Si与余量Al的组合物。在具体的这种实施例中，Al/Si颗粒具有小于约25%的Si与余量Al的组合物。在一个实施例中，Al/Si颗粒是微晶。在一个这样的实施例中，Al/Si颗粒的结晶度由在大约550-580°C范围内的温度下执行的退火(诸如但不限于激光焙烧)实现。然而，在可供选择的实施例中，Al/Si颗粒是相隔离的。
[0018]在一个实施例中，导电层330具有包含约1