具有後表面反射器的雙面太陽能電池的製作方法

2023-09-13 06:37:35

專利名稱：具有後表面反射器的雙面太陽能電池的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及太陽能電池，特別地，本發明涉及用於雙面太陽能電池的改進結構和製造方法。
背景技術：
雙面太陽能電池(BSC)可以使用任意種類的不同設計，以獲得比傳統的單面太陽能電池通常可以獲得的效率更高的效率。美國專利5，665，175中顯示了一個這樣的設計， 其公開了具有分別在BSC的前表面和後表面上形成的第一活動區和第二活動區的BSC配置，兩個區由距離λ分離。該距離λ允許洩露電流在第一活動區和第二活動區之間流動， 從而允許利用該雙面電池的太陽能電池板在一個或多個個體太陽能電池被遮擋或失效時也能繼續操作。美國專利7，495，167公開了一種n+ρρ+結構及其製造方法。在所公開的結構中，由硼擴散形成的P+層表現出與襯底的初始水平接近的壽命。為了獲得該壽命，7，495，167專利教導在磷吸雜之後，必須在600°C或更低的溫度下對電池退火一小時或更長的時間。為了保持通過磷和低溫硼吸雜步驟恢復的壽命，然後電池經受最終的熱處理步驟，在熱處理步驟中，在大約700°C或更低的溫度下燒制(fire)電池一分鐘或更短的時間。美國專利申請公開2005/0056312公開了用於在單個太陽能電池中獲得兩個或更多個p-n結的替代技術，所公開的技術使用透明襯底(例如玻璃或石英襯底)。在一個公開的實施例中，BSC包括形成在透明襯底的相對側面上的兩個薄膜多晶或非晶電池。由於該電池的設計，可以在窗口層的低溫沉積之前完成吸收劑層的高溫沉積，從而避免P-n結的劣化或破壞。雖然有用於製造BSC的各種BSC設計和技術，但是這些設計和技術較複雜，並因此昂貴。相應地，所需要的是能夠獲得與雙面太陽能電池相關的優點同時保持單面太陽能電池的製造簡易性的太陽能設計。本發明提供了這樣的設計。

發明內容
本發明提供一種簡化製造方法和所形成的雙面太陽能電池(BSC)，該簡化製造方法降低了製造成本。根據本發明，BSC利用了後表面觸點網格(back surface contact grid)和覆蓋的覆蓋金屬反射器(overlaid blanket metal layer)的組合。此外，摻雜非晶矽層插入觸點網格和覆蓋層之間。在本發明的一個實施例中，該製造方法包括以下步驟在矽襯底的後表面上沉積具有第一導電類型的摻雜物，以形成後表面摻雜區，其中矽襯底的導電類型與摻雜物的導電類型相同；在所述後表面摻雜區上沉積後表面介電層；在所述矽襯底的前表面上形成具有第二導電類型的活動區；蝕刻所述活動區；將前表面鈍化和AR介電層沉積到所述活動區上；施加和燒制前表面觸點網格和後表面觸點網格；將摻雜的非晶矽層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面電介質上；在所述摻雜的非晶矽層上沉積金屬層；以及隔離前活動區。所述方法進一步包括在所述摻雜的非晶矽層和所述金屬層之間沉積導電界面層的步
馬聚ο在本發明的至少一個實施例中，所述製造方法包括以下步驟在P型矽襯底的後表面上沉積硼摻雜層；在所述硼摻雜層上沉積後表面電介質；在所述矽襯底的前表面上擴散磷，以形成n+層和前表面結；(例如通過HF蝕刻)去除所述磷擴散步驟中形成的磷矽玻璃(PSG)；將前表面鈍化和AR介電層沉積到所述η+層上；施加前表面觸點網格後表面觸點網格；燒制前表面觸點網格後表面觸點網格；將非晶矽的硼摻雜層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面電介質上；將金屬層沉積到硼摻雜非晶矽層上；以及例如使用雷射劃片機隔離前表面結。所述方法可以進一步包括在硼摻雜非晶矽層和金屬層之間沉積導電界面層的步驟，所述導電界面層例如由ITO或&ι0:Α1組成。可以同時執行前表面觸點網格燒制步驟和後表面觸點網格燒制步驟。可選地，可以在前表面觸點網格施加步驟和燒制步驟之前或之後執行後表面觸點網格施加步驟和燒制步驟。可以使用CVD通過沉積硼摻雜二氧化矽層、使用CVD通過沉積硼摻雜多晶矽層、使用PE-CVD通過沉積硼摻雜非晶矽層、在襯底的後表面上噴塗硼酸溶液、或者在襯底的後表面上噴塗/揩塗硼摻雜旋塗玻璃，來實現硼摻雜層沉積步驟。可以在大約850°C的溫度下執行磷擴散步驟大約10至20分鐘。可以在施加後表面觸點網格之後執行後表面電介質沉積步驟。在本發明的至少一個實施例中，提供一種雙面太陽能電池(BSC)，包括具有前表面活動區和後表面摻雜區的具有第一導電類型的矽襯底，其中前表面活動區具有第二導電類型，後表面摻雜區具有第一導電類型；沉積在所述前表面活動區和後表面摻雜區上的介電層；施加在所述前表面介電層上的前表面觸點網格，在燒制過程中所述前表面觸點網格通過前表面電介質合成到活動區；施加在後表面介電層上的後表面觸點網格，在燒制過程中所述後表面觸點網格通過後表面電介質合成到後表面摻雜區；摻雜有所述第一導電類型的摻雜物的非晶矽層，所述非晶矽層沉積在所述後表面觸點網格和所述後表面電介質上； 以及沉積在摻雜的非晶矽層上的覆蓋金屬層。BSC可以進一步包括矽襯底的所述前表面上的槽，所述槽隔離前表面結。BSC可以進一步包括插入摻雜非晶矽層和金屬層之間的例如由 ITO或aiO:Al組成的導電界面層。矽襯底可以由P型矽組成，所述活動區由來自於磷擴散步驟的η+材料組成，以及所述摻雜區和所述非晶矽層進一步包括硼摻雜物。矽襯底可以由 η型矽組成，所述活動區由來自硼擴散步驟的P+材料組成，以及所述摻雜區和所述非晶矽層進一步包括磷摻雜物。在本發明的至少一個實施例中，所述製造方法包括以下步驟在具有第一導電類型的矽襯底的前表面上形成具有第二導電類型的活動區；蝕刻所述矽襯底的所述前表面； 將前表面鈍化和AR介電層沉積到所述活動區上；將後表面介電層沉積到所述矽襯底的所述後表面上；施加和燒制前表面觸點網格和後表面觸點網格；將摻雜的非晶矽層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面電介質上；以及在摻雜的非晶矽層上沉積金屬層。所述方法可以進一步包括在所述摻雜的非晶矽層和所述金屬層之間沉積導電界面層的步驟。在本發明的至少一個實施例中，所述製造方法包括以下步驟將磷擴散到矽襯底的前表面上，以形成η+層和前表面結，以及將磷擴散到所述矽的後表面上，以形成後表面結；(例如通過HF蝕刻)去除所述磷擴散步驟中形成的磷矽玻璃；將前表面鈍化和AR介電層沉積到前表面上，以及將後表面介電層沉積到所述後表面上；施加和燒制前表面觸點網格和後表面觸點網格；以及將金屬層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面電介質上。 可以同時執行所述前表面觸點網格燒制步驟和所述後表面觸點網格燒制步驟。可選地，可以在前表面觸點網格施加步驟和燒制步驟之前或之後執行後表面觸點網格施加步驟和燒制步驟。所述方法可以進一步包括去除後表面結的步驟和隔離前表面結的步驟。可以在去除後表面結之後以及在後表面上沉積介電層之前例如通過絲網印刷或利用陰影掩膜的沉積來施加後表面金屬網格。可以在去除後表面結之後以及在後表面上沉積介電層之前執行後表面網格施加步驟。在本發明的至少一個實施例中，所述製造方法包括以下步驟在具有第一導電類型的矽襯底的後表面上沉積後表面介電層；在所述矽襯底的前表面上形成具有第二導電類型的活動區；蝕刻所述矽襯底的所述前表面；將前表面鈍化和AR介電層沉積到所述活動區上；施加和燒制前表面觸點網格和後表面觸點網格；將摻雜的非晶矽層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面介電層上；在所述摻雜的非晶矽層上沉積金屬層；以及例如使用雷射劃片機隔離所述前表面結。該方法可以進一步包括在所述摻雜的非晶矽層和所述金屬層之間沉積導電界面層的步驟。在本發明的至少一個實施例中，所述製造方法包括以下步驟在矽襯底的後表面上沉積介電層；在所述襯底的前表面上擴散磷，以形成η+層和前表面結；(例如通過HF蝕刻)去除所述擴散步驟中形成的磷矽玻璃(PSG)；沉積前表面鈍化和AR介電層；施加和燒制前表面觸點網格和後表面觸點網格；將硼摻雜非晶矽層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面電介質上；在所述硼摻雜非晶矽層上沉積金屬層；以及例如使用雷射劃片機隔離所述前表面結。所述方法可以進一步包括在硼摻雜非晶矽層和金屬層之間沉積導電界面層的步驟，所述導電界面層例如由ITO或&ι0:Α1組成。可以同時執行前表面觸點網格燒制步驟和後表面觸點網格燒制步驟。可選地，可以在前表面觸點網格施加步驟和燒制步驟之前或之後執行後表面觸點網格施加步驟和燒制步驟。在本發明的至少一個實施例中，提供一種雙面太陽能電池(BSC)，包括具有第一導電類型的前表面活動區的矽襯底；沉積在所述矽襯底的前表面活動區和後表面上的介電層；施加在後表面電介質上的後表面觸點網格，在燒制過程中所述後表面觸點網格通過後表面電介質合成到矽襯底的後表面；摻雜有第一導電類型的摻雜物的非晶矽層，所述非晶矽層沉積在後表面觸點網格和後表面電介質上；以及沉積在摻雜的非晶矽層上的覆蓋金屬層。BSC可以進一步包括插入在摻雜非晶矽層和金屬層之間的例如由ITO或aiO:Al組成的導電界面層。矽襯底可以由P型矽組成，所述活動區可由來自於磷擴散步驟的n+材料組成，以及所述非晶矽層可以進一步包括硼摻雜物。矽襯底可以由η型矽組成，所述活動區由來自硼擴散步驟的P+材料組成，以及所述非晶矽層可以進一步包括磷摻雜物。BSC可以進一步包括直接沉積在所述矽襯底的所述後表面上並且插入在所述矽襯底和所述後表面介電層之間的金屬網格圖案。BSC可以進一步包括所述矽襯底的所述前表面上的槽，所述槽隔離前表面結。通過參考說明書的剩餘部分以及附圖，可以進一步理解本發明的性質和優點。


圖1顯示根據本發明的BSC的優選實施例；
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圖2顯示圖1的BSC的工藝流程；圖3顯示圖1的BSC的替代實施例；圖4顯示圖3的BSC的工藝流程；圖5顯示圖1的BSC的替代製造過程；圖6顯示根據本發明的BSC的替代優選實施例；圖7顯示圖6的BSC的工藝流程；圖8顯示根據本發明的BSC的替代優選實施例；圖9顯示圖8的BSC的工藝流程；圖10顯示圖6的BSC的替代製造過程；圖11顯示圖8的BSC的替代實施例；圖12顯示圖11的BSC的工藝流程。
具體實施例方式傳統的單面太陽能電池包括前表面上的網格形狀的電極和覆蓋整個後表面的固態電極。相反，在傳統的雙面太陽能電池(BSC)中，電極結構被設計為不僅允許光從前表面進入，還允許光從後表面進入。這樣，單面電池中覆蓋後表面的固態電極被BSC中的網格電極所代替。在這樣的電池中，網格形狀的後表面電極允許光(例如間接的光)從後面進入。 此外，由於網格形狀的後表面電極的減小的接觸面積，這樣的設計具有更高的效率。根據本發明，雙面太陽能電池被設置為組合非連續的(例如網格形狀的)後表面電極和後表面反射器，從而獲得較高效率的優點。圖1顯示根據圖2中描述的過程製造的優選BSC結構的剖面圖。矽襯底101可以是P型或η型。在圖1和2所示的示例性設備和過程中，使用P型襯底。開始，利用任意公知類型的襯底製備工藝來製備襯底101 (步驟201)。通常，在步驟201中，通過蝕刻過程去除鋸開和處理導致的破壞，例如使用硝酸和氫氟(HF)酸混合物。 襯底製備之後，摻雜襯底101的底面，從而形成後表面摻雜區103(步驟20 。優選地，區 103與襯底101被摻雜為相同的摻雜類型。相對於襯底101，提高區103的摻雜水平，降低接觸電阻。此外，摻雜區103降低了後表面重組，這是包含後表面反射器所加重的問題。在本發明的至少一個實施例中，區103與襯底101被摻雜為不同的摻雜類型。可利用任何類型的技術來形成區103。示例性技術包括但不限於化學氣相沉積(CVD)、等離子體增強CVD(PE-CVD)、噴塗和旋塗。相應地，對於假設的ρ型襯底和ρ型區103，可通過利用CVD沉積硼摻雜多晶矽層來形成該區；利用PE-CVD沉積硼摻雜二氧化矽或非晶矽層；在襯底101的後表面上噴塗/旋塗硼酸溶液或摻雜的旋塗玻璃(spin-on glass)；或者通過其他方式。形成區103之後，在襯底101的後表面上沉積介電層105，特別地，如圖所示在摻雜區103的頂部(步驟20 。優選地，層105包括氮化矽、或二氧化矽、或二氧化矽/氮化矽堆疊，優選地在300°C至400°C的溫度下利用PE-CVD技術而沉積，並且對於氮化矽具有大約76納米的厚度，對於氧化矽具有大約100納米的厚度。接下來，在襯底101的前表面上形成活動區，該活動區的導電類型與襯底的導電類型不同。例如，假設襯底為P型，在步驟 207中，在襯底101的前表面上擴散磷以生成η+層107以及位於襯底101和η+層107的交界面處的p-n結。優選地，利用磷醯氯(POCl3)形成η+層107，其中在825°C至890°C範圍內的擴散溫度下執行擴散，優選地，在大約850°C的溫度下，在氮氣氛中擴散10至20分鐘(步驟207)。可以理解，在步驟207的磷擴散過程中，來自於區103的硼擴散到襯底101的後表面中，以形成後表面場(BSF)。然後，在室溫或接近室溫下，例如利用氫氟酸(HF)腐蝕劑對擴散步驟207中形成的磷矽玻璃(PSG)蝕刻1至5分鐘(步驟209)。在優選實施例中，前側結的厚度為0. 3至0. 6微米，表面摻雜濃度為大約8X 1021/cm3。在步驟211，沉積前表面鈍化和防反射(AR)介電層109，其優選地由氮化矽或氮氧化矽或氧化矽/氮化矽系統的材料的堆疊組成。在一個實施例中，層109由大約76納米厚的氮化矽層組成。在另一個實施例中，層109由70納米的Si3N4下的大約10納米的SW2組成。優選地，層109在300°C至400°C的溫度下被沉積。沉積介電層109之後，例如使用絲網印刷工藝在BSC 100的前表面和後表面上施加觸點網格(步驟21；3)。在示例性實施例中，前觸點網格111由銀組成，而後觸點網格113 由鋁-銀混合物組成。在優選實施例中，前後觸點網格都是對齊的，並使用相同的接觸尺寸和間距，電極大約為100微米寬、15微米厚並間隔大約2. 5毫米。在至少一個替代實施例中，後觸點網格使用更細微的間隔以減小襯底中的橫向電流流動所引起的電阻損耗。接下來執行步驟215的接觸燒制，優選地在空氣中在750°C的峰值溫度下執行3秒鐘。該過程的結果是，觸點111通過鈍化和AR介電塗層109合成到η+層107。類似地，觸點113通過介電塗層105合成到層103。應理解，可以執行如圖所示的單燒制步驟，或者可以對前表面觸點網格和後表面觸點網格分別地應用以及燒制，從而對每一網格使用不同的燒制條件。雖然可以在後表面介電層105和觸點113上直接沉積後反射器，但是優選地首先在後表面上施加非晶矽的層115(步驟217)。優選地，層115很薄以最小化紅外吸收和串聯電阻，層115的厚度大約為5至40納米，並利用例如PE-CVD技術被沉積。層115是高度摻雜的，優選地在1019/cm3或更高的水平，其與襯底101具有相同的摻雜物類型，即使用ρ型襯底的示例性結構中的P型摻雜物。對於示例性實施例，用硼作為摻雜物。最後，在結構的後表面上沉積覆蓋金屬層(blanket metal layer) 117 (步驟219)，金屬層117既提供後表面反射器又提供與觸點113進行電連接的裝置。通常，層117的厚度為1至10微米，其優選地是較薄的層以最小化晶片彎曲。對於給定的非晶矽帶隙，即1. 75eV，層115對於到達反射層117的長波長光子是透明的。最後，隔離前結，例如利用雷射劃片機在電池的周邊附近在前電池表面上形成槽(步驟221)。優選地，使用物理氣相沉積(PVD)或絲網印刷來沉積覆蓋金屬層117，雖然能夠理解其他技術也是可用的。優選地，層117對紅色具有高反射率，從而延長了區101中的光子路徑長度，並增大了具有接近帶隙的波長的光子的吸收率。此外，優選地使用低成本金屬， 例如鋁。雖然沒有顯示，但是銀總線、鎳釩塗層或其他材料可以被添加至層117的後表面， 以進一步實現後觸點的焊接。圖3和4顯示了略微修改了前述設備結構和方法的替代實施例。在結構300中， 薄的導電界面層301被添加到矽層115和後表面反射器層117之間(步驟401)。層301防止層117的金屬(例如鋁)與層115的矽混合，從而有助於保持層117的高反射率。層301 的示例性材料包括銦錫氧化物(ITO)和鋁摻雜氧化鋅(Ζη0:Α1)。最佳地，在選擇層301的厚度從而當與後表面介電層105的厚度結合時在近紅外範圍內提供後表面和金屬層117之間的最優匹配。從而，例如如果層105的厚度是50納米，則&ι0:Α1層301的厚度應大約是 35納米。圖5顯示了用於製造電池100的替代過程。在該過程中，形成區103(步驟203) 之後，磷被擴散到襯底101的前表面中(步驟207)以製造η+層107和p-n結，從而跳過後表面介電沉積步驟205。接下來，蝕刻PSG(步驟209)，沉積前表面介電層109(步驟211)。 然後施加前表面觸點111和後表面觸點(步驟213)，接下來沉積後表面介電層105(步驟 501)。如上所述，後表面介電層105優選地由氮化矽或二氧化矽或二氧化矽/氮化矽堆疊組成。如果需要，可以改變步驟211、213和501的順序，例如首先施加後觸點網格113，然後沉積後表面介電層105，然後施加前觸點網格111，然後沉積前表面介電層109。燒制前表面觸點網格和後表面觸點網格(步驟21 之後，沉積非晶矽層115(步驟217)，然後沉積覆蓋反射層117 (步驟219)，均如上所述。雖然沒有顯示，但是如果需要， 可以在矽層115和後表面反射器層117之間添加導電界面層301。圖6和7顯示了排除了摻雜區103的替代實施例。在該實施例中，在襯底製備步驟 201之後，形成前表面結和後表面結。假設示例性實施例的ρ型襯底，如上所述磷被擴散到襯底101的前表面上，以製造n+層107以及在襯底101與η+層107的界面處的ρ_η結(步驟701)。在步驟701中，磷也被擴散到襯底101的後表面上，以製造η+層601和浮動結。 優選地，利用磷醯氯(POCl3)來執行步驟701，其中擴散溫度在825°C至890°C的範圍內，優選地在大約850°C的溫度下，在氮氣氛中執行10至20分鐘。活動區擴散步驟701之後是 PSG (假設為磷)蝕刻步驟209，優選地利用氫氟酸腐蝕劑，在室溫或近似室溫下執行1至5 分鐘。在步驟703，沉積前表面鈍化和防反射(AR)介電層603和後表面鈍化和AR介電層605。在示例性實施例中，層603和605由折射率為2. 07、層厚大約為76納米的氮化矽組成。在替代實施例中，層603和605由氮氧化矽組成。在另一個替代實施例中，層603和 605由不同組分的兩層堆疊而成，例如10納米的二氧化矽和70納米的氮化矽。層603和 605優選地在300°C至400°C的溫度下被沉積。接下來，施加(步驟21 和燒制(步驟21 前表面觸點網格和後表面觸點網格， 然後沉積覆蓋反射層117 (步驟219)，如上所述。在該實施例中，優選地，前觸點網格111由銀組成，而後觸點網格113由鋁組成。優選地，在750°C的峰值溫度下在空氣中執行觸點燒制步驟215三秒鐘。該過程的結果是，觸點111通過鈍化和AR介電塗層603合成到η+層 107。類似地，觸點113通過鈍化和AR介電塗層605和後擴散層601合成以形成襯底101的觸點。由於鋁是P型摻雜物，在後擴散層601和觸點113之間形成二極體，從而電流不會從後擴散層流動到觸點中，後擴散是浮動的。由於零電流流入浮動結中，這使後表面與塊101 絕緣。雖然在圖6和7中未顯示，但是如果需要，可以在矽層115和後表面反射器層117之間添加導電界面層301。如上所述，該實施例還能夠分離觸點網格沉積過程和前後表面觸點網格的燒制。圖8和9顯示了替代性實施例，其中去除了襯底的後表面上的浮動結。在結構800 中，在形成前結以及PSG蝕刻之後，襯底101的後表面被蝕刻(步驟901)，從而去除後表面結並為前結提供隔離。在優選實施例中，步驟901使用各向同性溼矽腐蝕劑(isotropic wet silicon etch)，例如硝酸和氫氟酸的混合物。去除後表面浮動結之後，如參考圖6和7所述，過程繼續。優選地，在該實施例中，後表面觸點網格由鋁-銀混合物組成。圖10顯示了製造電池600的替代過程。在該過程中，在製備襯底101 (步驟201) 之後，介電層605被施加到襯底101的後表面(步驟1001)。如上所述，優選地，介電層603 由氮化矽或氮氧化矽組成。在擴散前表面η+層107(步驟701)之前施加介電層605能夠防止後表面結的形成。在前表面擴散(步驟701)和PSG蝕刻(步驟209)之後，沉積前表面鈍化和AR介電層603(步驟1003)，然後施加(步驟213)和燒制(步驟215)觸點網格， 沉積非晶矽層115(步驟217)，以及沉積後表面反射器117(步驟219)。最後，隔離前結，例如利用雷射劃片機在電池的周邊附近在前電池表面上形成槽(步驟1005)。該實施例還可以包括矽層115和後表面反射器層117之間的導電界面層301，此外，還可以分離觸點網格沉積和前後表面觸點網格的燒制，如上所述。圖11和12顯示了 BFC 800的變形。如BFC 1100的BFC剖面圖所示，金屬網格 1101直接施加到電池101的後表面中(步驟1201)，從而減小接觸電阻。優選地，在襯底 101的後表面已經被蝕刻以去除後表面結並隔離前結(步驟901)之後執行步驟1201。通過使用陰影掩模的沉積過程或通過絲網印刷過程來執行步驟1201。優選地，金屬網格1101 由鋁組成。沉積介電層603和605(步驟70 之後，如上所述，一起或分別地施加和燒制觸點網格111和113。後表面觸點網格113與金屬網格1101對準。在燒制步驟期間，觸點網格113被合成到金屬網格1101。接下來，沉積非晶矽層115(步驟217)，然後沉積覆蓋反射層117 (步驟219)，均如上所述。雖然沒有顯示，但是如果需要，可以在矽層115和後表面反射器層117之間添加導電界面層301。在以上參考圖11和12所描述的實施例的替代實施例中，所述過程排除了施加和燒制後表面觸點網格113的步驟。在該實施例中，金屬網格1101被燒制穿過覆蓋的介電層， 從而允許金屬層117連接金屬網格1101。如上所述，η型襯底也可用於本發明。在這樣的實施例中，在上述的使用ρ型摻雜物(例如硼)的那些區域中使用η型摻雜物(例如磷)。類似地，在先前使用ρ型摻雜物 (例如硼)的那些區域中使用η型摻雜物(例如磷)。最後，應理解在多幅圖中使用的相同的附圖標記指代相同的部件/處理步驟，或具有相同功能的部件/處理步驟。本領域技術人員可以理解，本發明可以在不背離本發明的精神和實質性特徵的前提下以其他特性形式來實現。相應地，本文的公開和描述是說明性的，不用於限制本發明的範圍。
權利要求
1.一種製造雙面太陽能電池(BSC)的方法，所述方法包括以下步驟在具有第一導電類型的矽襯底的後表面上沉積具有所述第一導電類型的摻雜物，以形成後表面摻雜區；在所述後表面摻雜區上沉積後表面電介質；在所述矽襯底的前表面上形成具有第二導電類型的活動區，所述形成步驟包括熱擴散步驟，其中所述方法包括單一的熱擴散步驟； 蝕刻所述活動區；將前表面鈍化和防反射(AR)介電層沉積到所述活動區上； 施加後表面觸點網格； 施加前表面觸點網格； 燒制所述後表面觸點網格； 燒制所述前表面觸點網格；將非晶矽層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面電介質上，其中所述非晶矽層摻雜有具有所述第一導電類型的第二摻雜物； 在所述非晶矽層上沉積金屬層；以及隔離所述活動區。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述施加後表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述後表面觸點網格的步驟，以及其中所述施加前表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述前表面觸點網格的步驟。
3.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在所述非晶矽層和所述金屬層之間沉積導電界面層的步驟，其中在所述金屬層的沉積步驟之前執行所述導電界面層的沉積步驟。
4.一種製造雙面太陽能電池的方法，所述方法包括以下步驟 在P型矽襯底的後表面上沉積硼摻雜層；在所述硼摻雜層上沉積後表面電介質；在所述矽襯底的前表面上擴散磷，以形成n+層和前表面結；去除所述磷的擴散步驟中形成的磷矽玻璃(PSG)；將前表面鈍化和防反射(AR)介電層沉積到所述η+層上；施加後表面觸點網格；施加前表面觸點網格；燒制所述後表面觸點網格；燒制所述前表面觸點網格；將非晶矽的硼摻雜層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面電介質上； 將金屬層沉積到所述非晶矽的硼摻雜層上；以及隔離所述前表面結。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述施加後表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述後表面觸點網格的步驟，以及其中所述施加前表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述前表面觸點網格的步驟。
6.根據權利要求4所述的方法，其中使用雷射劃片機執行隔離所述前表面結的步驟。
7.根據權利要求4所述的方法，進一步包括在所述非晶矽的硼摻雜層和所述金屬層之間沉積導電界面層的步驟，其中在所述金屬層的沉積步驟之前執行所述導電界面層的沉積步驟。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述導電界面層由銦錫氧化物或鋁摻雜氧化鋅材料組成。
9.根據權利要求4所述的方法，其中同時執行燒制所述後表面觸點網格和燒制所述前表面觸點網格的步驟。
10.根據權利要求4所述的方法，其中在施加所述前表面觸點網格的步驟之前執行燒制所述後表面觸點網格的步驟。
11.根據權利要求4所述的方法，其中所述硼摻雜層的沉積步驟進一步包括利用化學氣相沉積來沉積硼摻雜二氧化矽層的步驟。
12.根據權利要求4所述的方法，其中所述硼摻雜層的沉積步驟進一步包括利用化學氣相沉積來沉積硼摻雜矽層的步驟。
13.根據權利要求4所述的方法，其中所述硼摻雜層的沉積步驟進一步包括利用等離子體增強化學氣相沉積來沉積硼摻雜非晶矽層的步驟。
14.根據權利要求4所述的方法，其中所述硼摻雜層的沉積步驟進一步包括在所述矽襯底的所述後表面上噴射硼酸溶液的步驟。
15.根據權利要求4所述的方法，其中所述硼摻雜層的沉積步驟進一步包括在所述矽襯底的所述後表面上噴射硼摻雜旋塗玻璃的步驟。
16.根據權利要求4所述的方法，其中所述PSG的去除步驟進一步包括通過氫氟酸腐蝕劑來蝕刻所述前表面的步驟。
17.根據權利要求4所述的方法，進一步包括從氮化矽、二氧化矽或氮氧化矽中選擇所述後表面電介質和所述前表面鈍化和AR電介質的步驟。
18.根據權利要求4所述的方法，其中在大約850°C的溫度下執行所述磷的擴散步驟持續大約10至20分鐘。
19.根據權利要求4所述的方法，其中在施加所述後表面觸點網格的步驟之後執行所述後表面電介質的沉積步驟。
20.—種雙面太陽能電池，包括具有前表面和後表面的具有第一導電類型的矽襯底；位於所述矽襯底的所述後表面上的具有所述第一導電類型的摻雜區；沉積在所述摻雜區上的介電層；位於所述矽襯底的所述前表面上的具有第二導電類型的活動區；沉積在所述活動區上的鈍化和AR介電層；施加在所述介電層上的第一觸點網格，所述第一觸點網格由第一金屬組成，其中在燒制步驟之後，所述第一觸點網格通過所述介電層合成到位於所述矽襯底的所述後表面上的所述摻雜區；施加在所述鈍化和AR介電層上的所述第二觸點網格，所述第二觸點網格由第二金屬組成，其中在所述燒制步驟之後，所述第二觸點網格通過所述鈍化和AR介電層合成到所述活動區；摻雜有所述第一導電類型的摻雜物的非晶矽層，所述非晶矽層沉積在所述第一觸點網格和所述介電層上；以及沉積在所述非晶矽層上的覆蓋層，所述覆蓋層由第三金屬組成。
21.根據權利要求20所述的雙面太陽能電池，進一步包括所述矽襯底的所述前表面上的槽，所述槽隔離由所述活動區和所述矽襯底形成的前結。
22.根據權利要求20所述的雙面太陽能電池，進一步包括插入所述非晶矽層和所述覆蓋層之間的導電界面層。
23.根據權利要求22所述的雙面太陽能電池，其中所述導電界面層選自銦錫氧化物或鋁摻雜氧化鋅材料。
24.根據權利要求20所述的雙面太陽能電池，其中所述矽襯底由ρ型矽組成，所述活動區由來自於磷的擴散步驟的η+材料組成，以及所述摻雜區和所述非晶矽層進一步包括硼摻雜物。
25.根據權利要求M所述的雙面太陽能電池，其中所述介電層和所述鈍化和AR介電層均由氮化矽、二氧化矽或氮氧化矽材料組成。
26.根據權利要求20所述的雙面太陽能電池，其中所述矽襯底由η型矽組成，所述活動區由來自硼的擴散步驟的P+材料組成，以及所述摻雜區和所述非晶矽層進一步包括磷摻雜物。
27.一種製造雙面太陽能電池(BSC)的方法，所述方法包括以下步驟在具有第一導電類型的矽襯底的前表面上形成具有第二導電類型的活動區，所述形成步驟包括熱擴散步驟；蝕刻所述矽襯底的所述前表面；將前表面鈍化和防反射(AR)介電層沉積到所述活動區上，以及將後表面介電層沉積到所述矽襯底的所述後表面上； 施加後表面觸點網格； 施加前表面觸點網格； 燒制所述後表面觸點網格； 燒制所述前表面觸點網格；將非晶矽層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面介電層上，其中所述非晶矽層摻雜有具有所述第一導電類型的摻雜物；以及在所述非晶矽層上沉積金屬層。
28.根據權利要求27所述的方法，其中所述施加後表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述後表面觸點網格的步驟，以及其中所述施加前表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述前表面觸點網格的步驟。
29.根據權利要求27所述的方法，進一步包括在所述非晶矽層和所述金屬層之間沉積導電界面層的步驟，其中在所述金屬層的沉積步驟之前執行所述導電界面層的沉積步驟。
30.根據權利要求27所述的方法，進一步包括去除所述活動區的形成步驟中形成在所述矽襯底的後表面上的後表面結。
31.一種製造雙面太陽能電池的方法，所述方法包括以下步驟將磷擴散到矽襯底的前表面上，以形成η+層和前表面結，以及將磷擴散到所述矽的後表面上，以形成後表面結；去除所述磷的擴散步驟中形成的磷矽玻璃(PSG)；將前表面鈍化和防反射(AR)介電層沉積到所述η+層上，以及將後表面介電層沉積到所述矽襯底的所述後表面上；施加後表面觸點網格；施加前表面觸點網格；燒制所述後表面觸點網格；燒制所述前表面觸點網格；以及將金屬層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面電介質上。
32.根據權利要求31所述的方法，其中所述施加後表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述後表面觸點網格的步驟，以及其中所述施加前表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述前表面觸點網格的步驟。
33.根據權利要求31所述的方法，其中同時執行燒制所述後表面觸點網格和燒制所述前表面觸點網格的步驟。
34.根據權利要求31所述的方法，其中在施加所述前表面觸點網格的步驟之前執行燒制所述後表面觸點網格的步驟。
35.根據權利要求31所述的方法，進一步包括去除所述後表面結的步驟和隔離所述前表面結的步驟。
36.根據權利要求35所述的方法，其中所述後表面結去除步驟進一步包括蝕刻所述後表面的步驟。
37.根據權利要求35所述的方法，其中在所述後表面結的去除步驟之後以及所述後表面介電層的沉積步驟之前執行施加所述後表面觸點網格的步驟。
38.根據權利要求35所述的方法，進一步包括在所述矽襯底的所述後表面上施加後表面金屬網格的步驟，其中在所述後表面結的去除步驟之後以及所述後表面介電層的沉積步驟之前執行所述後表面金屬網格的施加步驟，其中根據權利要求31所述的方法進一步包括對齊所述後表面觸點網格與所述後表面金屬網格的步驟。
39.根據權利要求38所述的方法，其中所述後表面金屬網格的施加步驟進一步包括施加陰影掩膜至所述矽襯底的所述後表面的步驟以及在所述矽襯底的所述後表面上沉積所述後表面金屬網格的步驟。
40.根據權利要求38所述的方法，其中所述後表面金屬網格的施加步驟進一步包括在所述矽襯底的所述後表面上絲網印刷所述後表面金屬網格的步驟。
41.根據權利要求38所述的方法，其中在施加所述前表面觸點網格的步驟之前執行燒制所述後表面觸點網格的步驟。
42.根據權利要求31所述的方法，其中所述PSG的去除步驟進一步包括通過氫氟酸腐蝕劑來蝕刻所述前表面的步驟。
43.一種製造雙面太陽能電池(BSC)的方法，所述方法包括以下步驟在具有第一導電類型的矽襯底的後表面上沉積後表面介電層；在所述矽襯底的前表面上形成具有第二導電類型的活動區，所述形成步驟包括熱擴散步驟；蝕刻所述矽襯底的所述前表面；將前表面鈍化和防反射(AR)介電層沉積到所述活動區上； 施加後表面觸點網格； 施加前表面觸點網格； 燒制所述後表面觸點網格； 燒制所述前表面觸點網格；將非晶矽層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面介電層上，其中所述非晶矽層摻雜有具有所述第一導電類型的摻雜物；以及在所述非晶矽層上沉積金屬層；以及隔離所述前表面結。
44.根據權利要求43所述的方法，其中所述施加後表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述後表面觸點網格的步驟，以及其中所述施加前表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述前表面觸點網格的步驟。
45.根據權利要求43所述的方法，其中利用雷射劃片機執行隔離所述前表面結的步馬聚ο
46.根據權利要求43所述的方法，進一步包括在所述非晶矽層和所述金屬層之間沉積導電界面層的步驟，其中在所述金屬層的沉積步驟之前執行所述導電界面層的沉積步驟。
47.一種製造雙面太陽能電池的方法，所述方法包括以下步驟 在矽襯底的後表面上沉積介電層；在所述矽襯底的前表面上擴散磷，以形成n+層和前表面結； 去除所述磷的擴散步驟中形成的磷矽玻璃(PSG)； 將前表面鈍化和防反射(AR)介電層沉積到所述η+層上； 施加後表面觸點網格； 施加前表面觸點網格； 燒制所述後表面觸點網格； 燒制所述前表面觸點網格；將硼摻雜非晶矽層沉積到所述後表面觸點網格和所述後表面電介質上，以及在所述硼摻雜非晶矽層上沉積金屬層；以及隔離所述前表面結。
48.根據權利要求47所述的方法，其中所述施加後表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述後表面觸點網格的步驟，以及其中所述施加前表面觸點網格的步驟進一步包括絲網印刷所述前表面觸點網格的步驟。
49.根據權利要求47所述的方法，其中利用雷射劃片機執行隔離所述前表面結的步馬聚ο
50.根據權利要求47所述的方法，進一步包括在所述硼摻雜非晶矽層和所述金屬層之間沉積導電界面層的步驟，其中所述在所述金屬層的沉積步驟之前執行所述導電界面層的沉積步驟。
51.根據權利要求50所述的方法，其中所述導電界面層由銦錫氧化物或鋁摻雜氧化鋅材料組成。
52.根據權利要求47所述的方法，其中同時執行燒制所述後表面觸點網格和燒制所述前表面觸點網格的步驟。
53.根據權利要求47所述的方法，其中在施加所述前表面觸點網格的步驟之前執行燒制所述後表面觸點網格的步驟。
54.根據權利要求47所述的方法，其中所述PSG的去除步驟進一步包括通過氫氟酸腐蝕劑來蝕刻所述前表面的步驟。
55.一種雙面太陽能電池，包括具有前表面和後表面的具有第一導電類型的矽襯底； 沉積在所述矽襯底的所述後表面上的第一介電層；位於所述矽襯底的所述前表面的至少一部分上的具有第二導電類型的活動區； 沉積在所述活動區上的第二介電層；施加在所述第一介電層上的第一觸點網格，所述第一觸點網格由第一金屬組成，其中在燒制步驟之後，所述第一觸點網格通過所述第一介電層合成到所述矽襯底的所述後表摻雜有所述第一導電類型的摻雜物的非晶矽層，所述非晶矽層沉積在所述第一觸點網格和所述第一介電層上；以及沉積在所述非晶矽層上的覆蓋層，所述覆蓋層由第三金屬組成。
56.根據權利要求55所述的雙面太陽能電池，進一步包括插入所述非晶矽層和所述覆蓋層之間的導電界面層。
57.根據權利要求56所述的雙面太陽能電池，其中所述導電界面層選自銦錫氧化物或鋁摻雜氧化鋅材料。
58.根據權利要求55所述的雙面太陽能電池，其中所述矽襯底由ρ型矽組成，所述活動區由來自於磷的擴散步驟的η+材料組成，以及所述非晶矽層進一步包括硼摻雜物。
59.根據權利要求55所述的雙面太陽能電池，進一步包括直接沉積在所述矽襯底的所述後表面上並且插入所述矽襯底的所述後表面和所述第一介電層之間的第三金屬的網格圖案，其中所述第一觸點網格與所述網格圖案對準，以及其中在所述燒制步驟之後，所述第一觸點網格通過所述第一介電層合成到所述第三金屬的所述網格圖案。
60.根據權利要求55所述的雙面太陽能電池，其中所述第一觸點網格在所述第一介電層之前直接施加到所述矽襯底的所述後表面上。
61.根據權利要求55所述的雙面太陽能電池，進一步包括所述矽襯底的所述前表面上的槽，所述槽隔離由所述活動區和所述矽襯底形成的前結。
62.根據權利要求55所述的雙面太陽能電池，其中所述矽襯底由η型矽組成，所述活動區由來自於硼的擴散步驟的P+材料組成，以及所述非晶矽層進一步包括磷摻雜物。
全文摘要
本發明提供一種簡化製造方法和所形成的雙面太陽能電池(BSC)，該簡化製造方法降低了製造成本。BSC包括後表面觸點網格(113)和覆蓋的覆蓋金屬反射器(117)。摻雜非晶矽層插入觸點網格和覆蓋層之間。
文檔編號H01L31/18GK102549765SQ201080019116
公開日2012年7月4日 申請日期2010年4月19日 優先權日2009年5月1日
發明者A·克倫茨爾, A·布洛斯, F·G·基施特, K·歐納傑拉, M·卡斯, P·鮑敦 申請人:卡利太陽能有限公司