用于太陽能電池導(dǎo)電觸點(diǎn)的晶種層的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及可再生能源領(lǐng)域，并且具體地講，涉及用于太陽能電池導(dǎo)電觸點(diǎn)的晶種層以及形成用于太陽能電池導(dǎo)電觸點(diǎn)的晶種層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏電池(常常被稱為太陽能電池)是熟知的用于直接轉(zhuǎn)化太陽輻射為電能的設(shè)備。一般來講，使用半導(dǎo)體加工技術(shù)在基板的表面附近形成p-n結(jié)而將太陽能電池制造在半導(dǎo)體晶片或基板上。照射在基板表面上并進(jìn)入基板內(nèi)的太陽輻射在基板主體中形成電子和空穴對(duì)。電子和空穴對(duì)迀移至基板中的P摻雜區(qū)域和η摻雜區(qū)域，從而在摻雜區(qū)域之間產(chǎn)生電壓差。將摻雜區(qū)域連接到太陽能電池上的導(dǎo)電區(qū)域，以將電流從電池引導(dǎo)至與其耦合的外部電路。
[0003]效率是太陽能電池的重要特性，因其直接與太陽能電池發(fā)電的能力有關(guān)。同樣，制備太陽能電池的效率直接與此類太陽能電池的成本效益有關(guān)。因此，提高太陽能電池效率的技術(shù)或提高制備太陽能電池效率的技術(shù)是普遍所需的。本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及通過提供制備太陽能電池結(jié)構(gòu)的新工藝而提尚太陽能電池的制造效率。通過提供新型太陽能電池結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的一些實(shí)施例可供提高太陽能電池效率之用。
【附圖說明】
[0004]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的根據(jù)糊劑添加劑內(nèi)的目標(biāo)硅(Si)含量變化的燒后光致發(fā)光(PL)中點(diǎn)的曲線圖。
[0005]圖2Α是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的硅基板在焙燒相對(duì)于其中的鋁具有15%硅的晶種糊劑后的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。
[0006]圖2Β是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的硅基板在焙燒相對(duì)于其中的鋁具有25%硅的晶種糊劑后的SEM圖像。
[0007]圖3Α示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有導(dǎo)電觸點(diǎn)的太陽能電池的一部分的橫截面視圖，所述導(dǎo)電觸點(diǎn)形成于在基板上方形成的發(fā)射極區(qū)上。
[0008]圖3Β示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有導(dǎo)電觸點(diǎn)的太陽能電池的一部分的橫截面視圖，所述導(dǎo)電觸點(diǎn)形成于在基板中形成的發(fā)射極區(qū)上。
[0009]圖4Α至圖4C示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造具有導(dǎo)電觸點(diǎn)的太陽能電池的方法中的各種加工操作的橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本文描述了用于太陽能電池導(dǎo)電觸點(diǎn)的晶種層以及形成用于太陽能電池導(dǎo)電觸點(diǎn)的晶種層的方法。在以下描述中，示出許多具體細(xì)節(jié)，諸如具體工藝流程操作，以形成對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的透徹理解。將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下來實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。在其他情況中，并未詳細(xì)地描述熟知的制造技術(shù)，諸如平版印刷和圖案化技術(shù)，以避免不必要地使本發(fā)明的實(shí)施例難以理解。此外，應(yīng)當(dāng)理解，圖中所示各種實(shí)施例是示例性的且未必按比例繪制。
[0011]本文公開了具有導(dǎo)電觸點(diǎn)的太陽能電池。在一個(gè)實(shí)施例中，太陽能電池包括基板。發(fā)射極區(qū)設(shè)置在基板上方。導(dǎo)電觸點(diǎn)設(shè)置在發(fā)射極區(qū)上，并且包括與發(fā)射極區(qū)接觸的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層由鋁/硅(Al/Si)顆粒構(gòu)成，所述Al/Si顆粒具有大于約15%的Si與余量Al的組合物。在另一個(gè)實(shí)施例中，太陽能電池包括基板，所述基板在基板表面處或其附近具有擴(kuò)散區(qū)域。導(dǎo)電觸點(diǎn)設(shè)置在擴(kuò)散區(qū)域上方，并且包括與基板接觸的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層由鋁Ai(AVSi)顆粒構(gòu)成，所述Al/Si顆粒具有大于約15%的Si與余量Al的組合物。在另一個(gè)實(shí)施例中，部分制造的太陽能電池包括基板。發(fā)射極區(qū)設(shè)置在基板中或其上方。導(dǎo)電觸點(diǎn)設(shè)置在發(fā)射極區(qū)的硅區(qū)域上，并且包括與硅區(qū)域接觸的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層由鋁/硅(Al/Si)顆粒構(gòu)成，所述Al/Si顆粒具有含足夠量的硅使得在導(dǎo)電層退火期間，導(dǎo)電層不會(huì)消耗很大部分的硅區(qū)域的組合物。組合物的剩余量為Al。
[0012]本文所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及通過在印刷導(dǎo)電晶種顆粒中包含硅來控制硅基發(fā)射極區(qū)中的光致發(fā)光(PL)衰減。更具體地講，當(dāng)從第一成型導(dǎo)電印刷晶種層形成導(dǎo)電觸點(diǎn)時(shí)，可印刷由鋁-硅合金顆粒構(gòu)成的糊劑。焙燒糊劑或使糊劑退火以與設(shè)備形成電接觸(并且例如，以燒掉糊劑中的溶劑)。來自設(shè)備基板或其他硅層的硅在焙燒期間可快速溶解于鋁中。當(dāng)硅從基板溶解時(shí)，其可在基板中形成凹點(diǎn)。這些凹點(diǎn)又可引起在設(shè)備表面處高度重組，從而導(dǎo)致PL信號(hào)降低并且降低了設(shè)備效率。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，鋁被沉積以在糊劑本身中還包含足夠的娃，從而防止娃從基板的這種溶解。
[0013]通過在沉積鋁膜中包含一定量的硅可減少或消除硅上凹點(diǎn)的形成，例如約I%的硅可以是有效的。添加的硅在高溫下溶解于鋁，使得很少乃至沒有硅從基板溶解。在一個(gè)例子中，我們自己的測(cè)試已經(jīng)表明，對(duì)于在約550°C下焙燒的濺射鋁膜，防止凹點(diǎn)僅需要約2%的硅。此外，對(duì)于高于577°C的鋁-硅共晶體的焙燒溫度，期望所需的硅量遵循相圖。然而，我們對(duì)由直徑為約5微米且在約580°C下焙燒的鋁顆粒制成的鋁膜的測(cè)試已經(jīng)表明，當(dāng)包含12%的硅時(shí)產(chǎn)生凹點(diǎn)?；贏l/Si共晶體的相圖，包含12%的硅應(yīng)當(dāng)已經(jīng)足以減少凹點(diǎn)并且改進(jìn)PL。實(shí)際上，我們發(fā)現(xiàn)，在顆粒中使用小于15%的硅將不足以防止PL衰減。因此，為了在鋁/硅共晶點(diǎn)或高于鋁/硅共晶點(diǎn)的溫度下焙燒鋁糊劑，在一個(gè)實(shí)施例中，在糊劑中包含比相圖另外指示的更多的硅。然而，在一個(gè)實(shí)施例中，在糊劑不再為有效的導(dǎo)電糊劑之前僅可包含這么多的硅。例如，圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的根據(jù)糊劑添加劑內(nèi)的目標(biāo)硅(Si)含量變化的燒后光致發(fā)光(PL)中點(diǎn)的曲線圖100。如在曲線圖100中看出，PL衰減與硅含量之間存在關(guān)系。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于鋁基導(dǎo)電晶種糊劑中的鋁包含大于15%的硅。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，使用多達(dá)25 %的硅。使用更接近25 %的硅可以減少具有沉積在其上的糊劑的硅區(qū)域中的凹點(diǎn)。例如，圖2A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的硅基板在焙燒相對(duì)于其中的鋁具有15 %硅的晶種糊劑后的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像200A，而圖2B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的硅基板在焙燒相對(duì)于其中的鋁具有25%硅的晶種糊劑后的SEM圖像200B。如通過比較圖像200A和200B可以看出，與25%的相對(duì)硅相比，存在更多與15%相對(duì)硅相關(guān)聯(lián)的凹點(diǎn)。
[0015]第一方面，具有Al/Si顆粒的晶種層可用于制造用于具有形成于太陽能電池的基板上方的發(fā)射極區(qū)的太陽能電池的觸點(diǎn)，諸如背側(cè)觸點(diǎn)。例如，圖3A示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有導(dǎo)電觸點(diǎn)的太陽能電池的一部分的橫截面視圖，所述導(dǎo)電觸點(diǎn)形成于在基板上方形成的發(fā)射極區(qū)上。
[0016]參見圖3A，太陽能電池300A的一部分包括設(shè)置在多個(gè)η型摻雜的多晶硅區(qū)域420、多個(gè)P型摻雜的多晶硅區(qū)域422上方、以及基板400的由溝槽416暴露的部分上的圖案化介質(zhì)層424。導(dǎo)電觸點(diǎn)428設(shè)置在介質(zhì)層424中設(shè)置的多個(gè)觸點(diǎn)開口中，并耦合至多個(gè)η型摻雜的多晶硅區(qū)域420和多個(gè)P型摻雜的多晶硅區(qū)域422。制造圖案化介質(zhì)層、多個(gè)η型摻雜的多晶硅區(qū)域420、多個(gè)P型摻雜的多晶硅區(qū)域422、基板400以及溝槽416的材料和方法可如下文結(jié)合圖4Α至圖4C所述。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)η型摻雜的多晶硅區(qū)域420和多個(gè)P型摻雜的多晶硅區(qū)域422可提供太陽能電池300Α的發(fā)射極區(qū)。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電觸點(diǎn)428設(shè)置在發(fā)射極區(qū)上。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電觸點(diǎn)428是背接觸式太陽能電池的背部觸點(diǎn)，并且位于太陽能電池的與太陽能電池300Α的光接收表面(在圖3Α中提供為401的方向)相對(duì)的表面上。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射極區(qū)形成于結(jié)合圖4Α更詳細(xì)描述的薄或隧道介質(zhì)層402 上。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，再次參見圖3Α，每個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)428包括與太陽能電池300Α的發(fā)射極區(qū)接觸的導(dǎo)電層330。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，導(dǎo)電層330由鋁/硅(Al/Si)顆粒構(gòu)成，所述Al/Si顆粒具有大于約15%的Si與余量Al的組合物。在具體的這種實(shí)施例中，Al/Si顆粒具有小于約25%的Si與余量Al的組合物。在一個(gè)實(shí)施例中，Al/Si顆粒是微晶。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，Al/Si顆粒的結(jié)晶度由在大約550-580°C范圍內(nèi)的溫度下執(zhí)行的退火(諸如但不限于激光焙燒)實(shí)現(xiàn)。然而，在可供選擇的實(shí)施例中，Al/Si顆粒是相隔離的。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層330具有包含約1