專利名稱：太陽能電池、其制造方法及太陽能電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以高生產(chǎn)率、低成本和高效率為特點的太陽能電池，該太陽能電池的制造方法及太陽能電池組件。
背景技術(shù)：
圖1示意地顯示了作為現(xiàn)有技術(shù)的太陽能電池的一個實例的ρ型基板太陽能電池，其通常使用單晶和多晶硅基板大規(guī)模制造。pn結(jié)103是通過將第V族元素如磷以高濃度擴散到半導(dǎo)體基板(硅基板)101的受光面中形成η型層102而形成。具有比硅低的折射率的介電膜104和105分別形成于ρ或η型硅基板的兩個主表面(受光面和非受光面)上以更有效地吸持光。在這些介電膜104和105中，廣泛使用氧化鈦、氮化硅、碳化硅、氧化硅、氧化錫等。當(dāng)提供有效的光吸持的介電膜的厚度隨其折射率變化時，氮化硅膜的厚度例如通常在受光面上為約80 IOOnm以及在背面為約90_300nm。而且，在受光面和非受光(背)面上形成電極106和107以提取光生成載流子。在這類電極的形成方法中，從成本方面考慮廣泛使用的一個方法是通過將如銀或鋁的金屬微粒與有機粘結(jié)劑混合，使用絲網(wǎng)等將金屬糊印刷，并且將該糊熱處理以使其與基板接觸。電極形成通常在介電膜形成之前。這樣，為了使電極與硅基板電接觸，必須將在電極和硅基板之間的介電膜除去。調(diào)整金屬糊中的玻璃成分或添加劑使其成為可能，因此該金屬糊可將介電膜104、105貫通以與硅基板接觸，稱為“燒透”能力。電介質(zhì)膜104、105的另一個重要的作用是抑制在硅基板表面上的載流子再結(jié)合。在晶體內(nèi)的硅原子由于在鄰接原子之間的共價鍵處于穩(wěn)定態(tài)。然而，在對應(yīng)于原子排列末端的表面出現(xiàn)不穩(wěn)定的能級，也稱為不飽和電價或懸空鍵，因為將鍵合的鄰接原子不可獲得。懸空鍵電子活性足以捕捉在硅內(nèi)部的光生成電荷，由此電荷被消減，這樣損壞了太陽能電池的性能。為了抑制該性能損失，將太陽能電池經(jīng)過某一表面封端處理來減少懸空鍵。或者，對防反射涂層提供用于大量地減少表面的電子或孔濃度，由此抑制電子和孔的再結(jié)合的電荷。特別地，后者稱為“電場效果鈍化”。已知氮化硅和類似的膜具有正電荷并且因此施加電場效果鈍化。然而，眾所周知如果將具有正電荷的氮化硅或類似的膜用于ρ型硅基板的表面時，太陽能電池性能降低。在膜中的正電荷朝反向狀態(tài)偏離P型硅表面的能帶，并且電子或少數(shù)載流子的濃度在硅表面變得更高。如果電極形成于P型硅表面，那么聚集在表面上的電子流向電極。由于在η型硅側(cè)的電極提取在太陽能電池中的電子，流向P型硅側(cè)電極的電子損失，因為漏電流從太陽能電池輸出端流出。為此，據(jù)說具有相對低的正電荷的氧化硅膜和具有負(fù)電荷的氧化鋁膜現(xiàn)在用來鈍化P型硅表面。以下技術(shù)文獻(xiàn)被認(rèn)為與本發(fā)明有關(guān)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn) 1 :S. Dauwe, L. Mittelstadt, A. Metz 禾口 R. Hezel，Proc. the 17thEuropean Photovoltaic Solar Energy Conference，第 339 頁，2001 年。非專禾Ij 文獻(xiàn) 2 J. Benik，B. Hoex，M. C. M. van de Sanden, W. Μ. Μ. Kessels,0· Schultz 禾口 S. W. Glunz ,Applied Physics Letters，92，253504，2008 年。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題然而，與氮化硅膜等相比，氧化鋁膜在電極形成期間具有差的燒透能力，因此可能使電極和硅基板之間的電阻增加，不能提供滿意的太陽能電池特性。然后，當(dāng)將電極形成于使氧化鋁膜形成于其上的硅基板上時，必須使該膜成形為符合電極圖案的圖案。該圖案成形通常通過使用光刻法或抗酸劑形成圖案或通過用酸蝕刻該膜而進(jìn)行。也包括將蝕刻糊印刷的技術(shù)和基于激光燒蝕的成圖技術(shù)。然而從成本的觀點考慮這些技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中鮮為接受，因為不僅步驟數(shù)目增加，而且涉及的材料和設(shè)備非常昂貴。另一方面，為了使氧化鋁膜的鈍化作用最大化，需要約400°C的熱處理。這進(jìn)一步使太陽能電池的制造方法復(fù)雜化，從而形成降低成本的障礙。此外，常見的高溫固化型導(dǎo)電性糊難以燒透氧化鋁膜，導(dǎo)致電阻增加并使太陽能電池特性受限?？紤]到以上討論的情況而設(shè)計本發(fā)明，其目的是提供具有對氧化鋁膜的良好燒透能力、高生產(chǎn)率、低成本和高效率的太陽能電池、太陽能電池的制造方法和太陽能電池組件。解決問題的方法為達(dá)到以上目的進(jìn)行了廣泛的研究，發(fā)明人得出了涉及太陽能電池的發(fā)明，該太陽能電池包括具有受光面和非受光面的半導(dǎo)體基板，形成于半導(dǎo)體基板中的pn結(jié)，設(shè)置在受光面和/或非受光面上的鈍化層，以及設(shè)置在受光面和非受光面上的電力提取電極。形成包括具有最多40nm厚度的氧化鋁膜的層作為鈍化層，其在電極形成期間提供燒透能力。由此，具有滿意的特性的太陽能電池是可獲得的。具體地，如以下限定，本發(fā)明提供太陽能電池、其制造方法和太陽能電池組件。[1]:太陽能電池，其包括具有受光面和非受光面的半導(dǎo)體基板，形成于半導(dǎo)體基板中的Pn結(jié)，設(shè)置在受光面和/或非受光面上的鈍化層，以及設(shè)置在受光面和非受光面上的電力提取電極，其中所述鈍化層包括具有最多40nm厚度的氧化鋁膜。[2]如[1]所述的太陽能電池，其中所述鈍化層設(shè)置在ρ型半導(dǎo)體基板的非受光面或η型半導(dǎo)體基板的受光面上。[3]如[1]或[2]所述的太陽能電池，其中所述鈍化層包括氧化鋁膜和其上設(shè)置的其它介電膜，該其它介電膜由氧化硅、氧化鈦、碳化硅或氧化錫形成。[4]如[1] [3]中任一項所述的太陽能電池，其中所述電極為通過將導(dǎo)電性糊燒成獲得的燒結(jié)體，并且，該燒結(jié)體將包括氧化鋁膜的鈍化層貫通以使所述電極和所述基板之間電接觸。[5]如[4]所述的太陽能電池，其中所述燒結(jié)體包含一種或多種元素的氧化物，所述元素選自由 B、Na、Al、K、Ca、Si、V、Zn、Zr、Cd、Sn、Ba、Ta、Tl、Pb 和 Bi 組成的組。[6]如權(quán)利要求4或5所述的太陽能電池，其中所述氧化鋁膜具有通過燒成步驟增加的內(nèi)置負(fù)電荷。[7]如[4] [6]任一項所述的太陽能電池，其中通過燒結(jié)體的貫通將電極之下緊鄰設(shè)置的所述氧化鋁膜的區(qū)域除去，并且所述氧化鋁膜存在于除電極之下緊鄰設(shè)置的區(qū)域之外的至少一部分區(qū)域。[8]太陽能電池組件，其包括多個電連接的如[1] [7]中任一項所述的太陽能電池。[9]太陽能電池的制造方法，包括步驟在半導(dǎo)體基板中形成pn結(jié)，在半導(dǎo)體基板的受光面和/或非受光面上形成鈍化層，以及在受光面和非受光面上形成電力提取電極，其中形成具有最多40nm厚度的氧化鋁膜作為鈍化層。[10]如[9]所述的方法，其中通過在500 900°C下將導(dǎo)電性糊燒成1秒 30分鐘，以形成將該鈍化層貫通而使在該電極和該基板之間電接觸的燒結(jié)體，從而形成所述電極。[11]如[10]所述的方法，其中所述燒結(jié)體包含一種或多種元素的氧化物，所述元素選自由 B、Na、Al、K、Ca、Si、V、Zn、Zr、Cd、Sn、Ba、Ta、Tl、Pb 禾口 Bi 組成的組。[12]如[10]或[11]所述的方法，其中所述氧化鋁膜具有通過燒成步驟增加的內(nèi)置負(fù)電荷。發(fā)明的有益效果既然具有特定厚度的氧化鋁膜形成于基板表面、具體為ρ型半導(dǎo)體基板的非受光面或η型半導(dǎo)體基板的受光面上，僅通過作為現(xiàn)有技術(shù)的燒成導(dǎo)電性糊的步驟即可獲得滿意的鈍化作用以及在基板和電極之間的緊密的電接觸。本發(fā)明省略了在現(xiàn)有技術(shù)中對于氧化鋁膜施加鈍化效果所必須的退火步驟，并且對于成本降低非常有效。


圖1為示例的現(xiàn)有技術(shù)太陽能電池結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2為本發(fā)明的太陽能電池的一個實施方案的剖視圖。圖3為本發(fā)明的太陽能電池的另一個實施方案的剖視圖。圖4為本發(fā)明的太陽能電池的又一個實施方案的剖視圖。圖5為本發(fā)明的太陽能電池的再一個實施方案的剖視圖。圖6為顯示接觸電阻與氧化鋁膜厚度關(guān)系的圖表。
圖7為顯示在熱處理前后的有效載流子壽命的圖。具體實施方案以下參考附圖描述本發(fā)明的太陽能電池的一些實施方案，盡管本發(fā)明不局限于這些太陽能電池的實施方案。圖2和3說明本發(fā)明的太陽能電池的實施方案。半導(dǎo)體基板201 (301)用5_60wt%濃度的氫氧化鈉或氫氧化鉀濃堿溶液、氫氟酸和硝酸的混合酸等來蝕刻，以除去在其表面上的可見損傷(7，^卞"一八在此使用的半導(dǎo)體基板可以是任意的P或η型單晶硅基板、P或η型多晶硅基板和ρ或η型薄膜硅基板。單晶硅基板可通過CZ方法或FZ方法制造。例如，可以使用切割的單晶{100}ρ型硅基板，該基板中高純度硅與第III族元素如8、&1或化摻雜以得到0. 1 5Ω · cm的電阻率。接下來，基板表面(受光面)形成有被稱為“紋理”的微小的凹凸不平。紋理化是用于減少太陽能電池反射的有效方法。紋理可容易通過浸于堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉或氫氧化四甲銨(濃度1 10wt%，溫度60 100°C )的熱溶液中約10 30分鐘而形成。通常，將預(yù)定量的2-丙醇溶于溶液中以促進(jìn)反應(yīng)。紋理化之后用酸性水溶液如鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸或其混合物洗滌。從成本和性質(zhì)的觀點考慮，優(yōu)選在鹽酸中洗滌。為了改進(jìn)清冼，洗滌可通過將0. 5 5襯％過氧化氫混合在鹽酸溶液中并且在60 90°C下加熱來進(jìn)行。為了在基板上形成背面電場(BSF)層206 (306)，在900 1000°C進(jìn)行溴化硼等的氣相擴散以形成P+層。BSF層可形成于整個背面(在圖2中示為206)或局部地符合背面電極(在圖3中示為306)圖案。在一般的硅太陽能電池中，BSF層應(yīng)該僅形成在背面上。為此，優(yōu)選采用合適的方法來防止P+層形成于受光面上，例如通過在兩個重合的基板上進(jìn)行擴散或通過在受光面上形成擴散屏障如氮化硅。由于其中以高濃度擴散雜質(zhì)的BSF層具有高載流子濃度，BSF層對于減少背面電極208 (308)和基板201 (301)之間的電阻也是有效的。接下來，進(jìn)行磷酰氯的氣相擴散來形成η型層202 (302)以限定ρη結(jié)203 (303)。典型地，ρη結(jié)必須僅在受光面上形成。為此，優(yōu)選采用合適的方法來防止磷擴散到背面，例如，用匹配的P+層側(cè)的在兩個重合基板上進(jìn)行擴散，或通過在背面上形成如氮化硅的擴散屏障。在擴散之后，任何在表面上沉積的玻璃可用氫氟酸等除去。除氣相擴散之外，該步驟還可通過旋涂、噴涂等施加擴散劑的其它技術(shù)進(jìn)行。接下來，形成介電膜204(304)，其用作基板表面或受光面上的防反射膜。作為介電膜，例如將氮化硅沉積為約50 IOOnm的厚度。為了沉積，使用化學(xué)氣相沉積(以下簡稱為CVD)系統(tǒng)。甲硅烷(SiH4)和氨(NH3)的混合物通常用作反應(yīng)性氣體。在某些情形下，氮氣可用來代替ΝΗ3。希望的折射率可通過用H2氣體稀釋沉積物質(zhì)、調(diào)節(jié)加工壓力和稀釋反應(yīng)性氣體來完成。介電膜不局限于氮化硅膜，作為替代，可使用通過熱處理、原子層沉積(以下簡稱為ALD)等形成的氧化硅、碳化硅或氧化鈦的膜。另一方面，包括氧化鋁膜20 (305a)的鈍化膜或?qū)?05(30 形成于背面或ρ型硅表面。盡管CVD或ALD方法通常用來沉積氧化鋁膜，在此也可以使用真空蒸鍍或濺射。CVD和ALD方法典型地使用三甲基鋁(TMA)作為反應(yīng)物，以及氫(H2)或氬氣(Ar)作為載流子氣體。氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)、臭氧(O3)等用作鋁的氧化劑。一個示例的反應(yīng)流程如下。 Al (CH3) 3+1. 5H20 — 0. 5A1203+3CH4進(jìn)行通過CVD方法的膜沉積，盡管這些分子被分解和沉積在基板上。該分解可通過在100 400°C下通過加熱基板來熱引發(fā)，或在100 400°C下通過施加高頻電場來電磁引發(fā)。可形成具有鋁與氧的任何任意構(gòu)成比率的晶體膜或無定形膜。由此獲得的氧化鋁膜具有負(fù)電荷，其被認(rèn)為源自于以下化學(xué)反應(yīng)流程。在此，為簡單起見，指的是在Al2O3膜中的反應(yīng)。2A1203 — 3 (AlO472) 1_+A13+膜因而是電中性的。當(dāng)Al3+與氧化鋁膜中的氧結(jié)合形成給體/受體對時，由此，正電荷消失，膜最終具有負(fù)電荷。人們認(rèn)為上述的負(fù)電荷形成機理同樣地適用于其它體系，如偏離化學(xué)計量的氧化鋁膜，即AlhOx，其中χ為任意常數(shù)，或氧化鋁與氫、碳、氮等的混合物。即當(dāng)在Al和0共存的體系中化學(xué)式至少部分地成立在Al和0之間時，可形成負(fù)電荷。繼續(xù)關(guān)于氧化鋁膜厚度的實驗研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)膜厚度最多40nm、優(yōu)選最多30nm以及更優(yōu)選最多20nm。盡管下限并非關(guān)鍵，膜厚度典型地為至少Inm以提供基板表面上的均勻覆蓋。為了進(jìn)一步增強在背面的光約束效果，另一個介電膜2(^b(305b)可形成于氧化鋁膜20fe(305a)上作為覆蓋。對于介電膜20 (305b)，從光學(xué)方面考慮優(yōu)選使用氧化硅(SiO，SiO2)，并且可接受使用氧化鈦(TiO, TiO2)，碳化硅(SiC)，氧化錫(SnO，SnO2, SnO3)等。在背面上的介電膜20 (305b)具有優(yōu)選50 250nm、更優(yōu)選100 200nm的厚度。如果膜太薄或太厚，光約束效果可能變得不足。接下來，電極207和208 (307和308)分別形成于基板的受光面和非受光面(背面)上。通過將銀粉和玻璃粉與有機粘結(jié)劑混合獲得的導(dǎo)電性糊、典型為銀糊印刷在受光面和背面上，并且在約500 900°C、優(yōu)選約700 850°C的溫度下將該糊燒成1秒 30分鐘、優(yōu)選3秒-15分鐘，由此形成電極。熱處理使鈍化膜被導(dǎo)電性糊、典型為銀糊侵蝕，由此以導(dǎo)電性糊的燒結(jié)體形式的電極將鈍化膜燒透或貫通以與硅基板電接觸。顯著地，在受光面和背面的電極的燒成可分別在每個表面上進(jìn)行。在導(dǎo)電性糊中的金屬氧化物給導(dǎo)電性糊提供鈍化膜燒透能力。在此使用的金屬氧化物可以為一種或多種元素的氧化物，所述元素選自由B、Na、Al、K、Ca、Si、V、ai、Zr、Cd、Sn、Ba、Ta、Tl.Pb和Bi組成的組。為了燒成使該糊貫通氧化鋁膜和任選的介電膜來與基板良好接觸，可使用如 B-Pb-0、B-Pb-Zn-O, B-Zn-V-0, B-Si-Pb-O, B-Si-Pb-Al-0, B-Si-Bi-Pb-O和B-Si-ai-0類的基材。用燒結(jié)體的貫通將在電極之下緊鄰設(shè)置的氧化鋁膜的區(qū)域除去，并且氧化鋁膜形成于除在電極之下緊鄰設(shè)置的氧化鋁膜的區(qū)域之外的至少一部分區(qū)域。為了獲得滿意的鈍化效果，氧化鋁膜優(yōu)選形成在除在電極之下緊鄰設(shè)置的氧化鋁膜的區(qū)域之外的整個非受光面(背面)和/或整個受光面上、具體地在P型硅基板的整個非受光面或η型硅基板的整個受光面上。盡管已經(jīng)描述了使用ρ型硅基板的太陽能電池的實施方案，本發(fā)明可應(yīng)用到使用η型硅基板的太陽能電池。如圖4和5所示，η型硅基板401(501)通過高純度硅與第V族元素如P、As或Sb摻雜來制備，并典型地調(diào)節(jié)到0. 1 5Ω · cm的電阻率。η型硅太陽能電池可通過與ρ型硅太陽能電池相同的方法制造，除了有必要形成P+層402(50 以便形成pn結(jié)403(50；3)。另一方面，用于在背面形成BSF層的η+層可形成于整個背面(在圖4中示為406)或局部地符合背面電極(在圖5中示出為506)的圖案來形成。受光面可通過在根據(jù)本發(fā)明的ρ+層402(50 的表面上形成氧化鋁膜405a(505a)，并且在其上形成另一介電膜40 (505b)，典型地為氧化硅(Si0、Si02)、氧化鈦(Ti0、Ti02)、碳化硅(SiC)或氧化錫(Sn0、Sn02、Si03)的介電膜作為疊層而鈍化。優(yōu)選在背面的η層上形成氮化硅、氧化硅、碳化硅、氧化鈦等的介電膜404(504)。包括膜厚度的膜形成條件以及形成電極407和408(507和508)的條件可與ρ型硅基板的條件相同。在太陽能電池背面上，反射體優(yōu)選用來將通過基板傳送的光反射回去。作為反射體，可使用通過真空蒸鍍等形成膜的鋁或銀。僅通過將白色背層應(yīng)用到太陽電池組件而沒有附加處理可獲得同等效果。另一方面，反射體可省略，并且電能可通過使散射光進(jìn)入背面而產(chǎn)生。此外，可通過設(shè)定太陽能電池使背面可變成受光面?zhèn)榷a(chǎn)生電能。根據(jù)本發(fā)明，太陽電池組件是通過電連接多個如上制造的太陽能電池獲得的。實施例實驗、實施例和比較例如下，以進(jìn)一步說明本發(fā)明，盡管本發(fā)明不局限于這些實施例。實驗1電極接觸電阻的研究為了研究氧化鋁膜的厚度，首先通常用來氧化硅膜的燒透能力的導(dǎo)電性糊用來分析其氧化鋁膜的燒透能力。燒透能力可根據(jù)電極和硅基板之間的接觸電阻來評價。溴化硼的氣相擴散是在紋理化的具有240 μ m厚的15cm正方形ρ型硅晶片上進(jìn)行，由此將硼擴散在其中以形成P+層。氧化鋁膜通過ALD方法形成在P+層上，并且氧化硅膜通過等離子體CVD方法形成在其上。調(diào)節(jié)氧化硅膜的厚度，使得氧化鋁膜和氧化硅膜的總厚度為lOOnm。在這些鈍化膜上，將市場上可買到的燒透能力銀糊印刷為梳形的圖案，并且在快速熱處理(RTP)爐中在800°C的峰溫度燒成3秒。制備的試樣數(shù)目是用于每組條件的5個試樣。為了通過梯形法評價接觸電阻，從晶片在5個位置裁剪Icm寬和5cm長的帶形試樣并且進(jìn)行測量。圖6圖解說明接觸電阻與氧化鋁膜厚度的關(guān)系。對于氧化硅膜和氧化鋁膜的組合，當(dāng)將氧化鋁膜厚度減少到約40nm時，接觸電阻顯示急劇的下降，并且當(dāng)氧化鋁膜厚度減少到20nm或更少時，接觸電阻達(dá)到與IOOnm厚的氧化硅膜(氧化鋁膜厚度=Onm)接近的值。從這些結(jié)果判斷，提供滿意的電接觸的氧化鋁膜厚度為40nm或更少，優(yōu)選30nm或更少，并且更優(yōu)選20nm或更少。實驗2電極燒成時的鈍化效果研究接下來，進(jìn)行測量載流子壽命的測試來分析鈍化效果與氧化鋁膜厚度的關(guān)系。在具有200 μ m厚度的15cm正方形的ρ型硅晶片的已通過酸蝕刻鏡面拋光的相反表面上，通過ALD方法形成不同厚度的氧化鋁層。為了賦予電極燒成熱處理的熱滯后現(xiàn)象，將每個試樣在RTP爐中在800°C的峰溫度熱處理3秒。圖7圖解說明熱處理前后的有效的載流子壽命的測量結(jié)果。有效的載流子壽命是包括以晶體本體硅的載流子壽命和在硅-鋁氧化物膜界面的載流子壽命的總載流子壽命，用微秒單位表示。在圖7中，用帶黑格的虛線表示在熱處理之前的有效的載流子壽命并且用帶白格的虛線表示熱處理后的有效的載流子壽命。對于所有的試樣，觀察到了通過熱處理延長載流子壽命的現(xiàn)象，并且結(jié)果表明載流子壽命值不取決于氧化鋁膜的厚度。通過CV測量確認(rèn)通過熱處理的延長載流子壽命可歸因于通過熱處理在氧化鋁膜中內(nèi)置負(fù)電荷量的增加。對于所有不同厚度的試樣，熱處理前的電荷量為IXlOici 3Χ101(Ι0(3ΠΓ2，而熱處理后的電荷量增加到約3X10120Cnr2?；谘趸X膜的鈍化效果不依賴于其厚度的事實，人們認(rèn)為在膜內(nèi)的電荷靠近硅基板和氧化鋁膜之間的界面聚集。由這些結(jié)果顯然易知，即使當(dāng)氧化鋁膜電極厚度減少到40nm或更少時，滿意的鈍化效果是能實現(xiàn)的。最新發(fā)現(xiàn)氧化鋁膜的高負(fù)電荷量充分地通過在電極燒成期間短暫的熱處理得到發(fā)展，并且可省略已經(jīng)成為問題的低溫退火步驟。實施例1將100塊(100)切割的具有250 μ m厚度和1 Ω 電阻率的硼摻雜的{100}ρ型硅基板，用熱濃氫氧化鉀水溶液處理來除去可見損傷，將其浸于氫氧化鉀/2-丙醇水溶液中以進(jìn)行紋理化，并且隨后用鹽酸/過氧化氫混合溶液洗滌。接下來，將有匹配的受光面的重合基板在1000°C在溴化硼氣氛中熱處理來形成ρ+層。隨后，將有匹配的背面的重合基板在850°C在磷酰氯氣氛中熱處理來形成pn結(jié)。在擴散后，用氫氟酸除去玻璃層，并且將基板用去離子水洗滌并且干燥。在這些處理之后，用等離子體CVD系統(tǒng)沉積IOOnm厚的氮化硅膜作為整個受光面的防反射膜。在一半(50塊基板)這樣處理的基板上，形成背面鈍化膜。在這50塊基板上，用ALD系統(tǒng)在200°C的基板溫度沉積20nm厚的氧化鋁膜在整個背面上，使用TMA作為反應(yīng)性氣體和氧氣作為氧化劑。由該方法產(chǎn)生的氧化鋁膜是化學(xué)計量無定形的ai2O3。之后，用濺射系統(tǒng)沉積150nm的氧化硅膜。接下來，將銀糊以梳形圖案絲網(wǎng)印刷在所有基板的受光面和背面上并且干燥。然后將該糊在空氣中在800°C下燒成3秒，由此銀電極貫通受光面和背面兩者上的介電膜以產(chǎn)生對硅基板的導(dǎo)電。用真空蒸鍍系統(tǒng)形成2 μ m厚的鋁膜作為在太陽能電池背面上的反射體。比較例1除了通過與實施例1中應(yīng)用到基板受光面相同的方法將IOOnm厚的氮化硅膜沉積在背面上之外，與實施例1相同的方法加工在實施例1中制造的其余50塊基板。通過使用具有氣團(tuán)(air mass)l. 5的模擬太陽光的電流電壓測試儀測量實施例1和比較例1中的太陽能電池的特性。結(jié)果記錄在表1中，顯示在實施本發(fā)明的實施例1的太陽能電池性能優(yōu)于比較例1中的太陽能電池的特性。表 權(quán)利要求
1.太陽能電池，其包括具有受光面和非受光面的半導(dǎo)體基板，形成于半導(dǎo)體基板中的pn結(jié)，設(shè)置在受光面和/或非受光面上的鈍化層，以及設(shè)置在受光面和非受光面上的電力提取電極，其中所述鈍化層包括具有最多40nm厚度的氧化鋁膜。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述鈍化層設(shè)置在P型半導(dǎo)體基板的非受光面上或η型半導(dǎo)體基板的受光面上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池，其中所述鈍化層包括氧化鋁膜和其上設(shè)置的其它介電膜，該其它介電膜由氧化硅、氧化鈦、碳化硅或氧化錫形成。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的太陽能電池，其中所述電極為通過將導(dǎo)電性糊燒成獲得的燒結(jié)體，并且，該燒結(jié)體將包括氧化鋁膜的鈍化層貫通以使在所述電極和所述基板之間電接觸。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能電池，其中所述燒結(jié)體包含一種或多種元素的氧化物，所述元素選自由 B、Na、Al、K、Ca、Si、V、Zn、Zr、Cd、Sn、Ba、Ta、Tl、Pb 和 Bi 組成的組。
6.如權(quán)利要求4或5所述的太陽能電池，其中所述氧化鋁膜具有通過燒成步驟增加的內(nèi)置負(fù)電荷。
7.如權(quán)利要求4 6中任一項所述的太陽能電池，其中通過燒結(jié)體的貫通將電極之下緊鄰設(shè)置的所述氧化鋁膜的區(qū)域除去，并且所述氧化鋁膜存在于除電極之下緊鄰設(shè)置的區(qū)域之外的至少一部分區(qū)域。
8.太陽能電池組件，其包括多個電連接的如權(quán)利要求1 7中任一項所述的太陽能電池。
9.太陽能電池的制造方法，包括步驟在半導(dǎo)體基板中形成pn結(jié)，在半導(dǎo)體基板的受光面和/或非受光面上形成鈍化層，以及在受光面和非受光面上形成電力提取電極，其中形成具有最多40nm厚度的氧化鋁膜作為鈍化層。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中通過在500 900°C下將導(dǎo)電性糊燒成1秒 30分鐘，以形成將該鈍化層貫通而使該電極和該基板之間電接觸的燒結(jié)體，從而形成所述電極。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述燒結(jié)體包含一種或多種元素的氧化物，所述元素選自由 B、Na、Al、K、Ca、Si、V、Zn、Zr、Cd、Sn、Ba、Ta、Tl、Pb 和 Bi 組成的組。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其中所述氧化鋁膜具有通過燒成步驟增加的內(nèi)置負(fù)電荷。
全文摘要
本發(fā)明公開了太陽能電池，其包括具有受光面和非受光面的半導(dǎo)體基板；形成于半導(dǎo)體基板上的pn結(jié)；形成于受光面和/或非受光面上的鈍化層；以及形成于受光面和非受光面上的電力提取電極。太陽能電池的特征在于，鈍化層包括具有40nm或更少厚度的氧化鋁膜。由于在基板表面上形成具有預(yù)定厚度的氧化鋁膜，可以僅通過作為傳統(tǒng)技術(shù)的燒成導(dǎo)電性糊獲得優(yōu)異的鈍化性能以及在硅和電極之間的優(yōu)異的電接觸。此外，可省去過去為獲得氧化鋁膜的鈍化效果所必需的退火步驟，由此顯著地降低成本。
文檔編號H01L31/068GK102598308SQ20108005038
公開日2012年7月18日 申請日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者大塚寬之, 橋上洋, 渡部武紀(jì) 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社