硅晶太陽能電池的制造方法以及硅晶太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種硅晶太陽能電池的制造方法以及硅晶太陽能電池，包括下列步驟。提供受光面上形成摻雜層的硅基材。在受光面上形成第一介電層。在硅基材的背面上形成第二介電層。在硅基材的背面上局部移除第二介電層及硅基材的至少一部分，以在硅基材的背面上形成具有開口的圖案化第二介電層以及至少一凹槽，且該開口暴露出凹槽。在受光面上與背面上分別形成第一電極組成物與第二電極組成物，第二電極組成物至少一部份填入硅基材的凹槽中。進行高溫工藝，使硅基材與第一電極組成物及與第二電極組成物共燒結(jié)，以在受光面上及背面上分別形成第一電極及第二電極。
【專利說明】硅晶太陽能電池的制造方法以及硅晶太陽能電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種光電元件的制造方法及光電元件，且特別是有關(guān)于一種硅晶太陽能電池的制造方法以及硅晶太陽能電池。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是一種具有永不耗盡且無污染的能源，在解決目前石化能源所面臨的污染與短缺的問題時，一直是最受矚目的焦點。由于太陽能電池(solar cell)可直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，而成為目前相當(dāng)重要的研究課題。
[0003]太陽能電池是一種能量轉(zhuǎn)換的光電元件(photovoltaic device)。典型的太陽能電池基本的結(jié)構(gòu)可分為基板、P-N 二極管、抗反射層、和金屬電極四個主要部分。簡單來說，太陽能電池的工作原理是P-N 二極管將太陽光能轉(zhuǎn)換成電子電洞對，再經(jīng)正、負(fù)電極傳導(dǎo)出電能。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，提出一種具有高效率的鈍化發(fā)射極背電極硅晶太陽能電池(passivated emitter and rear contact structure, PERC),其主要是在基板背面形成介電層，而背面電極的一部分經(jīng)由介電層的開口與硅基材形成共晶層，通過采用這種結(jié)構(gòu)可以提高太陽能電池的性能。
[0005]具體而言，現(xiàn)有的鈍化發(fā)射極背電極硅晶太陽能電池的制造方法通常先在背面形成介電層，并在避免硅基材表面被破壞的情況下移除該介電層的一部分而形成開口，接著在該介電層上形成背面電極并在介電層的開口中形成共晶層，藉此來形成太陽能電池。然而，在形成上述介電層的開口的步驟中，若未妥當(dāng)控制介電層移除的參數(shù)，例如深度等，則容易使形成于開口中的共晶層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、更甚者可能產(chǎn)生于該處產(chǎn)生空洞，進而影響太陽能電池整體的效率及良率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種硅晶太陽能電池的制造方法，其可以較大的工藝裕度制造出轉(zhuǎn)換效率聞的娃晶太陽能電池。
[0007]本發(fā)明提出一種硅晶太陽能電池的制造方法，其包括下列步驟。首先，提供受光面上形成有摻雜層的娃基材。接著，在受光面上形成第一介電層，并在娃基材相對于受光面的背面上形成第二介電層。之后，在背面上局部例如以激光移除第二介電層以及硅基材的至少一部分，以形成圖案化第二介電層并在硅基材的背面上形成至少一凹槽，其中圖案化第二介電層暴露出凹槽。再者，在受光面上與背面上分別形成第一電極組成物與第二電極組成物，其中至少有一部分第二電極組成物填入硅基材的凹槽中。接著，進行高溫工藝，使硅基材與第一電極組成物以及與第二電極組成物共燒結(jié)，以在硅基材的受光面上以及背面上分別形成第一電極及第二電極。
[0008]本發(fā)明提出一種硅晶太陽能電池的制造方法，其包括下列步驟。首先，提供受光面上形成有摻雜層的娃基材。接著，在受光面上形成第一介電層，并在娃基材相對于受光面的背面上形成第二介電層。之后，在背面上局部例如以激光移除第二介電層以及硅基材的至少一部分，以形成圖案化第二介電層并在硅基材的背面上形成至少一凹槽，其中圖案化第二介電層暴露出凹槽。再者，在受光面上與背面上分別形成第一電極組成物與第二、三電極組成物，其中至少有一部分第二電極組成物填入硅基材的凹槽中。接著，進行高溫工藝，使硅基材與第一電極組成物以及與第二、三電極組成物共燒結(jié)，以在硅基材的受光面上以及背面上分別形成第一電極及第二、三電極。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，上述的在硅基材的受光面上形成摻雜層的方法包括下列步驟:在受光面的不同區(qū)域形成高濃度摻雜區(qū)以及低濃度摻雜區(qū)。具體而言，高濃度摻雜區(qū)形成于受光面上第一電極的形成區(qū)域，而高濃度摻雜區(qū)的表面電阻例如是小于等于70歐姆/平方，另外低濃度摻雜區(qū)形成于受光面上第一電極形成區(qū)域以外的區(qū)域，而低濃度摻雜區(qū)的表面電阻例如是大于70歐姆/平方。當(dāng)然，在一實施例中，受光面上第一電極形成區(qū)域的以外區(qū)域可以同時包括低濃度摻雜區(qū)以及高濃度摻雜區(qū)。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，上述的凹槽的寬度例如是大于5微米，而凹槽的深度例如是大于0.5微米。此外，所述第二電極組成物經(jīng)與上述的硅基材共燒結(jié)后，在沿著上述的硅基材的厚度方向上的上述凹槽的底邊輪廓呈近似對稱或?qū)嵸|(zhì)對稱的形狀。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，上述的形成第一電極組成物的方法可以包括下列步驟:在受光面上網(wǎng)印銀漿，而形成第二電極組成物的方法包括在背面上網(wǎng)印鋁漿。并且，硅晶太陽能電池的制造方法可還包括在形成所述背面上形成第三電極組成物，而形成第三電極組成物的方法例如是在背面上網(wǎng)印銀漿。在此情形下，凹槽區(qū)域至少有一部分為鋁漿網(wǎng)印的區(qū)域。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，在硅基材上局部移除第二介電層的開口的圖案可以是線狀、點狀、虛線、環(huán)狀、多邊形、不規(guī)則形或其組合。另一方面，上述的凹槽的形狀在沿著硅基材的厚度方向上可以呈現(xiàn)方形、三角形、圓形、橢圓形、圓弧形、多圓弧形、多邊形、不規(guī)則形或其組合。
[0013]另外，本發(fā)明另提出一種硅晶太陽能電池，其是利用上述的制造方法所制成的。
[0014]此外，本發(fā)明也提出一種硅晶太陽能電池，其包括硅基材、第一介電層、圖案化第二介電層、第一電極以及第二電極。硅基材在受光面上形成有摻雜層，且在背面上具有凹槽，凹槽在沿著硅基材的厚度方向上具有實質(zhì)對稱的輪廓，且依據(jù)此凹槽共燒結(jié)形成的第二電極具有中心深度小于邊緣深度的特性。第一介電層，位于硅基材的受光面上。圖案化第二介電層，位于娃基材的相對于受光面的背面上，且暴露出凹槽。第一電極，位于受光面上。第二電極，位于背面上，通過第二介電層填入凹槽中，此第二電極組成物至少有一部分在經(jīng)過高溫共燒后所形成的第二電極具有中心深度小于邊緣深度的特性。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，上述的摻雜層在受光面的不同區(qū)域具有高濃度摻雜區(qū)以及低濃度摻雜區(qū)。
[0016]基于上述，利用本發(fā)明的硅晶太陽能電池的制造方法，可以增加背面電極中的鋁與硅基材之間的反應(yīng)面積，使背面電極與硅基材充分反應(yīng)以形成無孔洞的共晶層，并使硅晶太陽能電池的局部背面電場(LBSF(local back surface field))厚度較厚,提高娃晶太陽能電池的效率。此外，藉此所獲得的硅晶太陽能電池的局部背面電場即使在邊緣處也均勻，而可進一步提高硅晶太陽能電池的效率。另外，由于本發(fā)明是在背面局部以激光移除第二介電層并移除其底下的部分硅基材而形成凹槽，因此激光的能量較不會受到硅基材表面的形態(tài)、介電層厚度等影響，如此一來，本發(fā)明的硅晶太陽能電池的制造方法具有較大的工藝裕度(process window),而可以低成本生產(chǎn)出高效能的娃晶太陽能電池。
[0017]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1A與圖1B分別為本發(fā)明一實施例中一種硅晶太陽能電池在不同位置處的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明一實施例中硅晶太陽能電池的制造方法的流程圖；
[0020]圖3A至圖3C分別為圖1A與圖1B中硅晶太陽能電池的位于凹槽附近的局部背面電場處在圖2的部分步驟中的局部放大圖；
[0021]圖4A至圖4C分別為本發(fā)明一實施例中圖3A至圖3C的掃描式電子顯微鏡的圖片;
[0022]圖5A至圖5C分別為本發(fā)明的硅晶太陽能電池的比較例的局部放大圖；
[0023]圖6A至圖6C分別為圖5A至圖5C的掃描式電子顯微鏡的圖片。
[0024]附圖標(biāo)記說明:
[0025]200、300:硅晶太陽能電池；
[0026]210:硅基材；
[0027]21B:背面；
[0028]21R:受光面；
[0029]220:摻雜層；
[0030]220H:高濃度摻雜區(qū)；
[0031]220L:低濃度摻雜區(qū)；
[0032]230:第一介電層；
[0033]240:正面電極(第一電極)；
[0034]250:背面電極(第二、三電極)；
[0035]250A:第二電極(鋁電極)；
[0036]250B:第三電極(銀電極)；
[0037]252,352:共晶層；
[0038]270:第二介電層；
[0039]270a:圖案化第二介電層；
[0040]280:第一電極組成物；
[0041]282:第二電極組成物；
[0042]284:第三電極組成物；
[0043]290、390:局部背面電場；
[0044]L:激光；
[0045]Op:開口；
[0046]SI ?S5:步驟；
[0047]A:面積；
[0048]D:尺寸；
[0049]E:邊緣；
[0050]G:凹槽；
[0051]Gs:凹槽底邊；
[0052]DR:反應(yīng)方向。

【具體實施方式】
[0053]圖1A與圖1B分別為本發(fā)明一實施例中一種硅晶太陽能電池在不同位置處的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，其中圖1A是沿著正面電極的匯流電極(bus bar)的剖面示意圖，而圖1B是未通過匯流電極的剖面示意圖。請參照圖1A，本實施例的太陽能電池屬于鈍化發(fā)射極背電極硅晶太陽能電池，其主要由太陽能電池基材(例如硅基材210)、位于受光面210R的摻雜層220、第一介電層230與第一電極240、以及位于背面210B的第二介電層270、第二電極(招電極)250A與第三電極(銀電極)250B，而圖1B中僅看到第二電極(鋁電極)250A。
[0054]具體而言，如圖1A與圖1B所示，在本實施例的硅晶太陽能電池200的結(jié)構(gòu)中，P型娃晶片的受光面210R上具有例如粗糙表面或金字塔型(pyramid texture)的結(jié)構(gòu)，以降低太陽光或光線進入太陽能電池時的反射率，可增加太陽光的利用率。在受光面210R上具有摻雜層220。第一介電層230介于第一電極240 (即正面電極)與娃基材210之間,其材質(zhì)例如是氮化娃(silicon nitride, SiNx)、氧化娃(silicon oxide, S12)或其組合。
[0055]另一方面，在本實施例的硅晶太陽能電池200的背面210B包括第二電極250A(鋁電極)與第三電極250B(銀電極)所構(gòu)成的背面電極250以及位于硅基材210與背面電極250之間的圖案化第二介電層270。如圖1A與圖1B所示，圖案化第二介電層270具有開口0p，第二電極250A的一部分在第二介電層270的開口 Op內(nèi)與硅基材210形成共晶層252以與硅基材210連接，并且在共晶層252與硅基材210之間形成局部背面電場290。
[0056]特別的是，本實施例的硅晶太陽能電池200可以利用本發(fā)明的硅晶太陽能電池的制造方法來進行制作，藉此可以提高第二電極250A與硅基材210形成共晶層252的反應(yīng)程度、并增加二者的反應(yīng)面積，進而提高硅晶太陽能電池200的效率。并且，藉此所形成的硅晶太陽能電池200的局部背面電場290具有厚度較厚且均勻的特性，并可形成如圖1A與圖1B所示的特殊輪廓；另外所形成的共晶層252因充分反應(yīng)而具有較為均勻、無孔洞的結(jié)構(gòu)。以下將詳細(xì)介紹本發(fā)明的硅晶太陽能電池的制造方法。
[0057]圖2為本發(fā)明一實施例中硅晶太陽能電池的制造方法的流程圖。圖3A至圖3C分別為圖1A與圖1B中硅晶太陽能電池的位于凹槽附近的局部背面電場處在圖2的部分步驟中的局部放大圖。
[0058]請同時參照圖2的步驟SI與圖1，首先，提供受光面210R上形成有摻雜層220的娃基材210,其中所述娃基材210例如為P型娃晶片，而P型娃晶片可以是慘雜砸或慘雜嫁的硅晶片，而硅晶片包含單晶硅晶片或多晶硅晶片。此外，摻雜層220可通過在P型硅晶片中摻雜V族元素(例如:磷(P)、砷(As))來形成。
[0059]值得一提的是，在一實施例中，可以在硅基材210的受光面210R上形成摻雜濃度相同的摻雜層220。在另一實施例中，也可以在硅基材210的受光面21R的不同區(qū)域分別形成如圖中所示的高濃度摻雜區(qū)220H以及低濃度摻雜區(qū)220L。
[0060]具體而言，如圖1B所示，例如對摻雜層220中對應(yīng)第一電極240形成區(qū)域之處進行高濃度摻雜而在摻雜層220中形成高濃度摻雜區(qū)220H，使得摻雜層220的高濃度摻雜區(qū)220H的表面電阻例如是小于等于70歐姆/平方。另一方面，對摻雜層220中對應(yīng)第一電極240形成區(qū)域的以外區(qū)域進行低濃度摻雜，而在摻雜層220中形成低濃度摻雜區(qū)220L，使得摻雜層220的低濃度摻雜區(qū)220L的表面電阻例如是大于70歐姆/平方。當(dāng)然，也可以在摻雜層220對應(yīng)第一電極240形成區(qū)域的以外區(qū)域同時形成前述的低濃度摻雜區(qū)220L與高濃度摻雜區(qū)220H。本發(fā)明并不以此為限。
[0061]通過使受光面210R的摻雜層220的不同區(qū)域分別形成高濃度摻雜區(qū)220H以及低濃度摻雜區(qū)220L，可以進一步提高硅晶太陽能電池200的轉(zhuǎn)換效率，具體而言，將摻雜層220為相同摻雜濃度的硅晶太陽能電池200的轉(zhuǎn)換效率設(shè)為I的情況下，具有不同摻雜濃度的摻雜層220的硅晶太陽能電池200的轉(zhuǎn)換效率經(jīng)正規(guī)化后約進一步提高了 3%。
[0062]接著，請同時參照圖2的步驟S2與圖1A及圖1B，在受光面210R上形成第一介電層230，并在硅基材210相對于受光面21R的背面21B上形成第二介電層270。具體來說，第一介電層230可以是Si02、SixNy、SixNyHz、Six0yNz、SiC或其組合的單層或多層結(jié)構(gòu)，而第二介電層270可以是Alx0y、S12, SixNy、SixNyHz、Six0yNz、SiC組合的單層或多層結(jié)構(gòu)。
[0063]之后，請同時參照圖2的步驟S3、圖1A及圖1B與圖3A，在背面210B上局部移除第二介電層270以及硅基材210的至少一部分，以形成圖案化第二介電層270a并同時在硅基材210的背面210B上形成至少一凹槽G，其中圖案化第二介電層270a暴露出凹槽G，而凹槽G的寬度大于5微米且深度例如是大于0.5微米。移除第二介電層270以及硅基材210的方法例如是激光工藝，蝕刻膠或者曝光顯影工藝，本發(fā)明并不以此為限。
[0064]特別的是，在本實施例中是利用激光L來同時移除硅基材210背表面210B上的第二介電層270以及其底下的部分娃基材210,激光L例如為奈秒(nanosecond)激光L。詳言之，本發(fā)明的硅晶太陽能電池200的制造方法中，是利用激光L的能量來沖擊第二介電層270及其底下的硅基材210，既破壞了硅基材210的表面形態(tài)，也更進一步地往硅基材210的厚度方向形成了凹槽G的結(jié)構(gòu)，換言之，激光L的工藝裕度不受限于硅基材210的表面形態(tài)或第二介電層270的厚度，因此與一般僅移除第二介電層270而避免破壞硅基材表面的激光L移除并不同(可參見后文如圖5A-5C的比較例的局部放大圖)。
[0065]藉由本發(fā)明的硅晶太陽能電池的制造方法所形成的凹槽G如圖3A所示，該凹槽G具有兩底邊Gs，換言之，本實施例的凹槽G在沿著所述硅基材210的厚度剖面上的輪廓呈現(xiàn)三角形。這樣形態(tài)的凹槽G，一方面可以使得后續(xù)工藝中所填入凹槽G的第二電極組成物282能以復(fù)數(shù)個反應(yīng)方向DR來與硅基材210進行如共燒結(jié)等反應(yīng)。另一方面，硅基材210的凹槽G的附近因激光L的轟擊而產(chǎn)生些微的松動，這樣的結(jié)構(gòu)變化可以使后續(xù)工藝中所填入凹槽G的第二電極組成物282能更容易且充分地與硅基材210共燒結(jié)。因此，藉此所形成的硅晶太陽能電池200能具有較佳的轉(zhuǎn)換效率。
[0066]當(dāng)然，凹槽G的形狀也可以通過調(diào)整激光L的工藝參數(shù)來進行控制，而使凹槽G的形狀在沿著所述硅基材210的厚度剖面上的輪廓呈現(xiàn)方形、三角形、圓形、橢圓形、圓弧形、多圓弧形、多邊形、不規(guī)則形或其組合，本發(fā)明并不以此為限。另外，經(jīng)由激光L所形成的第二介電層270的開口 Op在硅基材210背面210B上的圖案可以是線狀、點狀、虛線、環(huán)狀、多邊形、不規(guī)則形或其組合，可依產(chǎn)品需求而適應(yīng)調(diào)整。
[0067]繼之，請同時參照圖2的步驟S4、圖1A及IB與圖3B，在受光面210R上與背面210B上分別形成第一電極組成物280與第二電極組成物282，在本實施例中可進一步在背面210B上形成第三電極組成物284。舉例而言，例如是在受光面210R網(wǎng)印銀漿來制作第一電極240，而在背面210B網(wǎng)印銀漿及鋁漿來分別制作第三電極250B及第二電極250A，并且鋁漿例如是網(wǎng)印在凹槽G的區(qū)域中。
[0068]如圖3B所示，所形成的第二電極組成物282 (例如鋁漿)填入硅基材210的凹槽G中，且在本實施例中，鋁漿中的鋁粒子的平均粒徑例如為0.5微米至10微米，鋁漿中的鋁粒子可以至少一部份地填入凹槽G所開設(shè)的深度中。
[0069]接著，請同時參照圖2的步驟S5、圖1A及IB與圖3C，進行高溫工藝，使硅基材210與第一電極組成物280以及使硅基材210與第二電極組成物282共燒結(jié)，以在硅基材210的受光面210R上以及背面210B上分別形成第一電極240及第二電極250A與第三電極250B。高溫工藝的最高溫度例如是大于600°C，藉此，由于鋁-硅共晶溫度(eutectictemperature)約為577°C，因此在硅晶材在的凹槽G中會與第二電極組成物282(例如鋁漿)形成鋁硅共晶層252。值得一提的是，由于本發(fā)明是利用激光L貫穿第二介電層270后同時移除在硅基材210的一部分而形成凹槽G，因此在共燒結(jié)的步驟中，位于凹槽G內(nèi)部的第二電極組成物282 (例如鋁漿)可以經(jīng)由凹槽G的至少兩底邊Gs向硅基材210擴散，如圖3B所示，鋁在硅基材210的凹槽G中至少可以朝向與凹槽G底邊垂直的不同的反應(yīng)方向DR擴散，藉此可以增加鋁與硅的反應(yīng)面積而形成如圖3C所示的共晶層252的特定輪廓。例如，凹槽G中共晶層252的中心深度小于邊緣的深度，藉此在共晶層252的邊緣取得較佳的的燒結(jié)反應(yīng)，及較均勻的局部背電場，換言之，通過本發(fā)明的硅晶太陽能電極能夠使得硅基材210得到較均勻的共晶層252。
[0070]并且，如圖3C所示，由于硅基材210的凹槽G和鋁漿有充分的反應(yīng)面積，有助于提高鋁與硅形成共晶時的反應(yīng)程度，而無須在填入第二電極組成物282的前先對凹槽進行損害移除(damage removing)的步驟，使得所形成的共晶層252可以成為較為均勻無孔洞的結(jié)構(gòu)。
[0071]此外，值得一提的是，第二介電層270在硅基材210背面210B的覆蓋面積與載子存活率為正相關(guān)，換言之，第二介電層270的面積越大則所產(chǎn)生的載子可因介電層表面的保護而避免再結(jié)合(recombined),進而延長載子的存活率。另一方面,招娃共晶的面積(通常即為第二介電層270的開口 Op面積)與載子收集率相關(guān)，換言之，第二介電層270的開口Op面積越大則可將所產(chǎn)生的載子有效地收集并取出，進而提高載子收集率。因此，現(xiàn)有技術(shù)中，由于娃基材210的背表面積為固定的情況下,第二介電層270的覆蓋面積與第二介電層270的開口 Op面積的總和將為定值，如此一來使得現(xiàn)有技術(shù)中的硅晶太陽能電池中載子存活率與載子收集率為兩相權(quán)衡(trade off)的關(guān)系，二者在現(xiàn)有技術(shù)中是無法兼得的。
[0072]然而，本發(fā)明的硅晶太陽能電池克服了現(xiàn)有硅晶太陽能電池中上述的技術(shù)偏見，以激光L在硅基材210上先刻意地形成了凹槽G，因此可以在不減少第二介電層270覆蓋面積的前提下，利用凹槽G與硅基材210相接觸的兩底邊Gs來增長鋁硅共晶層252的面積，藉此可兼顧載子存活率與載子收集率，進而提高硅晶太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0073]另外值得一提的是，本發(fā)明是通過激光L來移除第二介電層270以及凹槽G，換言之，激光L的能量并不存在不能破壞硅基材210表面形態(tài)的限制，因此激光L的能量能確實地貫穿第二介電層270并將凹槽G預(yù)定形成區(qū)上的第二介電層270完全移除，使得即使是位于凹槽G邊緣上方的第二介電層270也能完全移除而不殘留(可與后文如圖5C的比較例相比較)，如此一來，通過本發(fā)明的制造方法所制造出來的硅晶太陽能基板的局部背面電場如圖3C所示，在凹槽G中所形成的局部背面電場290具有均勻的厚度。藉此，可進一步提升硅晶太陽能電池200的轉(zhuǎn)換效率。
[0074]圖4A至圖4C分別為本發(fā)明一實施例中圖3A至圖3C的掃描式電子顯微鏡的圖片。由圖4A搭配圖3A可以看出通過激光L移除部分硅基材210后形成了凹槽G ;由圖4B搭配圖3B可以看出在該凹槽G上形成了第二電極組成物282 ;由圖4C搭配圖3C可以看出在該凹槽G中所形成的鋁硅共晶層252的輪廓具有兩個圓弧，且兩圓弧在交接處具有一個反曲點，使得其中心深度小于邊緣深度。
[0075]圖5A至圖5C分別為本發(fā)明的硅晶太陽能電池的比較例的局部放大圖，而圖6A至圖6C分別為圖5A至圖5C的掃描式電子顯微鏡的圖片。請參照圖5A與圖6A，以激光L在不破壞硅基材210的背表面210B的情況下僅移除第二介電層270，而在第二介電層270上形成開口 0p，其中激光L為皮秒(picosecond)激光，并且由圖6A中可看出第二介電層270位于開口 Op的邊緣E附近存在殘留而未被完全移除。
[0076]請參照圖5B與圖6B，在第二介電層270以及其開口 Op上形成第二電極組成物282。請參照圖5C與圖6C，經(jīng)高溫共燒工藝后，在開口 Op中形成共晶層352，并形成局部背面電場390。由圖5C及圖6中可明顯看出，比較例的局部背面電場390在鄰近硅基材210的厚度分布并不均勻，尤其是在比較例的共晶層352的邊緣E處，鄰近硅基材表面的局部背面電場390的邊緣有變薄的趨勢。這樣邊緣變薄的局部背面電場390的結(jié)構(gòu)，容易使得載子在該邊緣處被漏掉而無法有效收集再利用，導(dǎo)致硅晶太陽能電池300的轉(zhuǎn)換效率大大降低。
[0077]綜上所述，利用本發(fā)明的硅晶太陽能電池的制造方法，可以增加背面電極中的鋁與硅基材之間的反應(yīng)面積，避免在背面電極與硅基材接觸處(例如鋁硅共晶)產(chǎn)生孔洞，并且使背面電極與硅基材接觸處有較充分的反應(yīng)，而使硅晶太陽能電池的局部背面電場(local back surface field，簡稱LBSF)厚度較厚，提高硅晶太陽能電池的效率。此外，藉此所得到的硅晶太陽能電池中所產(chǎn)生的背面電場的邊緣處也具有較為均勻，而可進一步使硅晶太陽能電池的效率提高。另外，由于本發(fā)明是在背面上以激光L局部移除第二介電層并移除其底下的部分硅基材而形成凹槽G，因此激光L的能量較不會受到硅基材表面的形態(tài)、介電層厚度等影響，如此一來，本發(fā)明的硅晶太陽能電池的制造方法具有較大的工藝裕度(process window),而可以低成本生產(chǎn)出高效能的娃晶太陽能電池。
[0078]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，包括: 提供一娃基材，所述娃基材的受光面上形成摻雜層； 在所述受光面上形成第一介電層； 在所述硅基材相對于所述受光面的背面上形成第二介電層； 在所述背面上局部移除所述第二介電層以及所述硅基材的至少一部分，以在所述硅基材背面上形成圖案化第二介電層以及至少一凹槽，其中所述圖案化第二介電層暴露出所述凹槽； 在所述受光面上形成第一電極組成物，在所述背面上形成第二電極組成物，其中所述第二電極組成物至少一部份填入所述硅基材的所述凹槽中；以及 進行高溫工藝，使所述硅基材與所述第一電極組成物以及與所述第二電極組成物共燒結(jié)，以在所述硅基材的所述受光面上形成第一電極以及所述背面上形成第二電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，在所述硅基材的所述受光面上形成摻雜層的方法包括:在所述受光面的不同區(qū)域形成高濃度摻雜區(qū)以及低濃度摻雜區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述高濃度摻雜區(qū)位于所述受光面上所述第一電極的形成區(qū)域，且所述高濃度摻雜區(qū)的表面電阻小于等于70歐姆/平方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述低濃度摻雜區(qū)位于所述受光面上所述第一電極形成區(qū)域的以外區(qū)域，且所述低濃度摻雜區(qū)的表面電阻大于70歐姆/平方。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述受光面上所述第一電極形成區(qū)域的以外區(qū)域包括所述低濃度摻雜區(qū)以及所述高濃度摻雜區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述凹槽的寬度大于5微米且深度大于0.5微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，形成所述第一電極組成物的方法包括在所述受光面上網(wǎng)印銀漿，而形成所述第二電極組成物的方法包括在所述背面上網(wǎng)印鋁漿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，還包括在形成所述背面上形成第三電極組成物，其中形成所述第三電極組成物的方法包括在所述背面上網(wǎng)印銀漿。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述凹槽區(qū)域至少有一部分為所述鋁漿網(wǎng)印的區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，在硅基材上所述圖案化第二介電層的開口的圖案包括線狀、點狀、虛線、環(huán)狀、多邊形、不規(guī)則形或其組入口 ο
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述凹槽在沿著所述硅基材的厚度剖面上的輪廓呈現(xiàn)方形、三角形、圓形、橢圓形、圓弧形、多圓弧形、多邊形、不規(guī)則形或其組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述第二電極組成物經(jīng)與所述硅基材共燒結(jié)后，在沿著所述硅基材的厚度方向上的所述凹槽的底邊輪廓呈近似對稱或?qū)嵸|(zhì)對稱的形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述硅基材為P型娃晶片，所述P型娃晶片包括慘雜砸或慘雜嫁的娃晶片，其中娃晶片包含單晶娃晶片或多晶娃晶片。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述第一介電層包括Si02、Si具、SixNyHz、SixOyNz、SiC或其組合的單層或多層結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述第二介電層包括AlxOy、S12, SixNy、SixNyHz、Six0yNz、SiC組合的單層或多層結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅晶太陽能電池的制造方法，其特征在于，所述高溫工藝的最高溫度大于600°C。
17.—種硅晶太陽能電池，根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的硅晶太陽能電池的制造方法所制成的。
18.一種硅晶太陽能電池，其特征在于，包括: 硅基材，在受光面上形成摻雜層，且在背面上具有凹槽，所述凹槽在沿著所述硅基材的厚度方向上具有近似對稱或?qū)嵸|(zhì)對稱的輪廓，且所述； 第一介電層，位于所述硅基材的所述受光面上； 圖案化第二介電層，位于所述硅基材的相對于所述受光面的背面上，且暴露出所述凹槽； 第一電極，位于所述受光面上；以及 第二電極，位于所述背面上 在經(jīng)高溫共燒后，第二電極與硅基材反應(yīng)形成的生成物具有中心深度小于邊緣深度的結(jié)構(gòu)特征。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的硅晶太陽能電池，其特征在于，所述摻雜層在所述受光面的不同區(qū)域具有高濃度摻雜區(qū)以及低濃度摻雜區(qū)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的硅晶太陽能電池，其特征在于，所述高濃度摻雜區(qū)位于所述受光面上所述第一電極的形成區(qū)域，且所述高濃度摻雜區(qū)的表面電阻小于等于70歐姆/平方。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的硅晶太陽能電池，其特征在于，所述低濃度摻雜區(qū)位于所述受光面上所述第一電極形成區(qū)域的以外區(qū)域，且所述低濃度摻雜區(qū)的表面電阻大于70歐姆/平方。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的硅晶太陽能電池，其特征在于，還包括第三電極，其中該第二電極為鋁電極在所述電池背面上，第三電極為銀電極在所述電池背面上。
【文檔編號】H01L31/0224GK104134718SQ201310278305
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月30日
【發(fā)明者】周益欽, 劉珈蕓, 鄭丞良, 王品勝, 吳邦豪 申請人:友晁能源材料股份有限公司