用於製造光電池的方法和利用這種方法獲得的光電池的製作方法
2023-12-07 23:14:51
專利名稱：用於製造光電池的方法和利用這種方法獲得的光電池的製作方法
用於製造光電池的方法和利用這種方法獲得的光電池本發明涉及用於製造光電池，例如太陽能電池的方法。這樣的方法是實踐中已知的。對於第一種已知方法，是將鋁層施加於矽基底。這樣的層對於基底的光學反射和導電特性是很重要的。在鄰近所施加的鋁層的基底的一部分 中，在鋁和矽之間形成合金。這種Al-Si合金相對於ρ型矽而言帶有負電荷。n-p結(即所 謂的「背面電場(背場，Back Surface Field)」)以這樣的方式在基底的背側形成，使電子 擴散到待轉向的基底的背側。這對於光電池的效率是有利的。在基底的鋁和矽之間形成合 金之後，至多大約3襯％的鋁能夠溶解於矽中。為了使背面電場中獲得更高的η-電荷，根 據另一種已知方法，也可施加一層Al-Ag合金替代鋁層，使得背面電場由Al-Ag-Si合金形 成。然而，這樣的方法的缺點是相對於僅使用鋁層而言Al-Ag合金相對較貴。而且，在與矽 形成合金的過程中僅利用了一部分Al-Ag合金，因此也僅有一部分銀來自於該合金。結果， 遠離基底一側上的Al-Ag合金中的銀仍然未被使用，出於節約成本的立場，這是不希望的。因此，本發明的目的是提供一種不具有上述缺點的用於製造光電池的方法。更具 體地，本發明的目的是提供一種用於製造具有改善的背面電場的光電池同時可以使製造相 對便宜的方法。為了實現該目的，在發明內容部分中提到的這種類型的方法的特徵為包含以下步 驟·提供矽基底；·將具有相對較高光學反射性的金屬的第一層，優選為銀層，施加至最背側；·將具有相對較高導電係數的金屬的下一層，優選為鋁層或Al合金層，施加至該
第一層；·然後燃燒該基底以獲得金屬和矽的合金，其中所形成的合金包含在矽中的一定 量的金屬(優選鋁和銀)，該量至多為達到合金的共融點的量，其中合金實質上為η-型 Si-Al-Ag合金，由此獲得更好的背面電場(背場)。通過利用本發明的方法製造光電池，最大百分比達到至多約10mol%的金屬擴散 到矽中。這是因為當達到合金的共融點時，最大量的Al-Ag合金溶解於矽晶格中，並且沒有 更多的金屬能夠溶解於矽中。鋁擴散達到相對的矽中最多約3微米，且施加於鋁和矽之間 的銀可與鋁一起擴散。因此，鋁、銀和矽的合金形成為具有相對高的η-電荷，從而產生高效 的背面電場。由於銀處於鋁和矽之間，因此在與矽形成合金的過程中銀被有效利用，而未被 利用的銀仍存留在晶塊(bulk)中。這對於利用根據本發明方法製造光電池的成本而言是 有利的。另一個優點是銀基本上包含在整個表面塗層中，以使得銀的最大重量百分比終止 於合金，從而獲得最大量的η-電荷，導致背面電場轉向最大量的電子朝向光電池的背側擴 散。銀的整個表面塗層還提供了對光電池上的入射光的更高程度的反射。由於這些特性， 光電池的效率得到了增強。在本發明的其他方面，第一金屬層以薄層的形式提供，其中該層的厚度範圍大致 為10納米-1微米。通過僅施加一薄層，將銀的量限制為獲得上文中所述的最大結果而實 際所需的量，並同時降低了製造成本。
根據本發明的另一種實施方式，當藉助於沉積工藝(優選濺射)來施加該第一金屬層時是有利的。通過濺射來施加的特徵在於較高的施加速度。這有助於光電池製造工藝 的相對快速的循環時間。根據本發明的另一種實施方式，以大致為10微米-25微米的厚度範圍施加下一金 屬層。優選地，根據本發明的另一方面，藉助於印刷工藝，優選絲網印刷術來施加該下一金 屬層。絲網印刷該下一金屬層(鋁層)的優點在於該層能夠被預圖案化。因此，當施加鋁 層時，可以考慮使其成為例如基底上的總線(母線，匯流條)。本發明還涉及藉助於上述方法獲得的光電池。這樣的光電池與該方法的描述中提 到的光電池具有相同的效果和優點。本發明的其他方面在從屬權利要求中描述並參照附圖解釋如下。在附圖中
圖1示出了在根據本發明方法的燃燒步驟之前提供有銀層和鋁層的基底的示意 性截面圖；以及圖2示出了在根據本發明方法的燃燒步驟之後提供有銀層和鋁層的基底的示意 性截面圖。在不同的附圖中以相同的編號表示相同的部分。在圖1中，示出了提供有兩個金屬層3、4的基底2的示意性截面圖。為了根據本 發明的方法製造光電池1，提供了基底2。在基底2的最背側2b上，提供具有較高光學反射 性的第一金屬層，在該示例性實施方式中為銀層3。藉助於濺射來施加該銀層3，其能夠提 供該銀層3的快速施加。然後，向銀層3施加具有較高導電係數的下一金屬層4。在該示例性實施方式中， 該下一金屬層為鋁層4。該鋁層4的厚度範圍優選為10微米至25微米。這樣厚度的鋁層 使得太陽能電池能夠處理約5安培的能量。然後，為了獲得具有高效的背面電場，從而具有相對高的η-電荷的太陽能電池， 根據本發明的方法使其上具有銀層和鋁層的基底燃燒。因此，鋁層4和銀層3與矽基底2 的最背側2b形成合金。形成合金是根據標準的普遍已知的燃燒曲線(profile)通過整體 燃燒來實現的。通過燃燒，鋁原子(參見圖1中的箭頭A)和銀原子(參見圖1中的箭頭B) 擴散到矽中最多大約3微米。由於較大流量的鋁原子擴散到矽中，銀原子與鋁原子基本上 一起擴散到矽中，以使得鋁與銀和矽的合金形成在金屬層3、4最鄰近的基底的一側2b上。 通過利用本發明的方法，Al-Ag-Si合金含有在矽中具有合金的共融點的最大量的鋁和銀。 當達到該共融點時，合金化過程自動停止，因為沒有更多的金屬原子能夠被吸收進入該矽 晶格中。圖2中示意性地示出了燃燒步驟之後的太陽能電池1的組成。所形成的Al-Ag-Si 合金5為η-型合金，並且由於在該合金中存在銀原子而具有相對高的η-電荷。由於基底2 的最背側部分2b中的這種η-電荷，由此獲得了具有高效背面電場5的太陽能電池1。在使 用中，擴散到太陽能電池1的背側2b中的電子被轉向至最鄰近矽的背面電場5的一側5a， 以使得這些電子再次進入矽。因此，太陽能電池1的效率得到了增強。而且，基底2的背側 2b上的整個銀表面塗層為落至其上的光和落至其上的熱提供了良好的光學反射，其經由最 前側2a進入太陽能電池1的矽基底。因此，入射光被更加有效地利用，這對於太陽能電池1 的操作也是有利的。太陽能電池1的最背側處的鋁層4使得所產生的電能能夠良好放電。
顯而易見的是，本發明不限於所描述的示例性實施方式，而是各種修改都可以包 括在由權利要求所限定的本發明的框架內。還可以提供不同金屬的層來代替作為中間層的 銀層。必要條件是該金屬能夠被濺射，在任何情況下都能夠以高施加速度而被施加，即具有 良好的反射性能，能夠與鋁以及與矽形成合金，並在合金化條件下提供η-型合金。而且，在 另一種示例性實施方式中，能夠通過不同的沉積技術來施加第一金屬層。對於本領域技術 人員來說顯而易見的是，對於第二層金屬，能夠使用與鋁層具有類似性質 的其他金屬，並且 能夠利用施加第二金屬層的不同工藝。
權利要求
一種用於製造光電池，例如太陽能電池的方法，該方法包含以下步驟●提供矽基底；●將具有相對較高光學反射性的金屬的第一層，優選為銀層，施加至最背側；●將具有相對較高導電係數的金屬的下一層，優選為鋁層或Al合金層，施加至所述第一層；●然後燃燒所述基底以獲得金屬和矽的合金，其中所形成的合金包含在矽中的一定量的金屬，優選鋁和銀，所述量至多為達到合金的共融點的量，其中合金實質上為n 型Si Al Ag合金，由此獲得更好的背面電場。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一金屬層以薄層施加，其中所述層的厚度 範圍實質上為10納米-1微米。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述第一金屬層藉助於沉積工藝，優選濺射 來施加。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述下一金屬層施加的厚度範圍實 質上為10微米-25微米。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述下一金屬層藉助於印刷工藝，優 選絲網印刷術來施加。
6.一種藉助於前述權利要求中任一項所述的方法獲得的光電池。
全文摘要
本發明提供了一種用於製造光電池，例如太陽能電池的方法，該方法包含以下步驟·提供矽基底；·將具有相對較高光學反射性的金屬的第一層，優選為銀層，施加至最背側；·將具有相對較高導電係數的金屬的下一層，優選為鋁層或Al合金層施加至該第一層；·然後燃燒該基底以獲得金屬和矽的合金，其中所形成的合金包含在矽中的一定量的金屬，優選鋁和銀，所述量至多為達到合金的共融點的量，其中該合金實質上為n-型Si-Al-Ag合金，由此獲得更好的背面電場。本發明進一步涉及藉助於這樣的方法獲得的光電池。
文檔編號H01L31/0224GK101960609SQ200880111129
公開日2011年1月26日 申請日期2008年10月13日 優先權日2007年10月12日
發明者馬丁·迪南·拜克爾 申請人:Otb太陽能有限公司