[发明专利]一种单晶太阳能电池的制造方法

说明书

本发明涉及一种具有钝化背面和背面接触结构的单晶太阳能电池的制造方法以及一种按照该方法制造的电池。

众所周知，可以给在正面的n-型发射极层背面具有钝化增透层的硅太阳能电池，在背面设置用于反射和能带弯曲(背面场Back Surface Field-BSF)的基极区的整面金属化结构。

这种背面金属化结构通常由大面积印刷的铝基的厚层浆料构成，厚层浆料在高于800°的烧结时通过形成低熔点AlSi-共晶体和再结晶而结合到半导体表面上，并且在此由于之前进行的用于p⁺-掺杂的磷扩散而过度补偿现有的n-掺杂。

由于为了电池的模块整合在背面也需要可焊接的接触部，因此需要事先印刷银基浆料，其中所述印刷通常在背面复制正面现有汇流条(Busbar)的数量和位置。附图1所示为现有技术的这种电池的原理图。在最终印刷铝浆料在侧面填满汇流条余下的面之前，将背面汇流条印刷在正面汇流条下方的条状区域之中，其中铝和银沿着每一根银条的边缘略微搭接。

此外还建议了用一种介质钝化层(多数是氧化钝化层)替代厚层金属化结构，通过小的、通常按照矩阵位置规则排列的点接触部将大面积背面金属化结构电连接到半导体表面(局部背面场Local Back Surface Field-Local BSF)。

这里所形成的背面接触结构有多种多样的应用。关于上述现有技术，可参阅以下文献：

A.W.Blakers等人，Appl.Phys.Lett.，55(1989)，第1363～1365页；

G.Agostinelli等人，2005年在西班牙巴塞罗那第20届欧洲光伏太阳能研讨会上发表的文章，第647页；以及

P.Choulat等人2007年在意大利米兰第22届欧洲光伏太阳能研讨会上发表的文章。

应用最广泛的局部BSF接触部是所谓的“激光烧结接触部(Laser Fired Contacts)”(LFC接触部)，在其中通过激光照射使得之前施加的金属层(通常是铝薄膜)穿透氧化层与半导体表面熔融在一起。

激光驱动的接触方法的一个主要缺点在于，必须按照顺序并且从而以每秒尽可能多的数量和尽可能高的光强度制造许多必需的局部接触部。在这里产生铝被高能点状地熔融穿透氧化层的情况下，经常会发生局部接触部下方的硅表面的损坏，这尤其表现为表面复合速度增大，从而降低了钝化作用。

鉴于以上所述的缺点，因此本发明的任务在于说明一种用于制造具有钝化的背面以及背面接触结构的单晶太阳能电池的改进方法，它说明了一种用于制造具有太阳能电池背面的局部接触部的不同功能的层复合体的节约且省时的方法。

通过按照权利要求1所述的方法序列的教导可解决本发明的这一任务。

因此本发明所述的方法涉及将金属层的局部接触部穿透电池背面的整面的钝化层制造到半导体表面上的工艺步骤序列，其中按照本发明所述的方式，将薄层生成与通过丝网印刷或模版印刷的厚层生成相结合。通过本发明所述的方法序列，在此形成所谓的PERC结构(钝化发射极与背面电池(Passivated Emitter and Rear Cell))，与现有技术相比优点非常明显。

这些优点表现为：可以用一种相应地最适合的材料并且以相应地最适当的工艺技术制成钝化层，其中该钝化层同时也是电绝缘体。同样也可以用一种与其它组件相互作用极小的工艺技术将该钝化层局部地打开。还可以利用一种节约的工艺技术尤其是薄层工艺技术，又给钝化层覆盖一层最适合的金属化结构尤其是铝，同时也可以用大的绝缘面覆盖半导体表面上的局部接触面。

将在局部接触面中用再结晶AlSi制成局部BSF接触面、与烧结厚层浆料尤其是事先通过印刷施加到局部接触部和外接触面上的银浆料相结合。在此，采用熔化AlSi共晶体的方式，以便通过其与导电浆料尤其是银浆料进行反应(该反应导致形成Ag-Al体系的金属间相)，来保证在钝化层上的薄层金属化结构与半导体中的局部受限的BSF层之间形成持久的低欧姆连接。

最为重要的方法步骤可总结如下。

至少在电池背面上将钝化介质层整面地施加到通常经过预先处理的电池材料上。接着在背面局部去除汇流条和穿通接触部(Durchkontakierungsstellen)区域的钝化层。

然后均匀涂覆电池背面，并且用于形成一层薄的非结构化金属层，该金属层在去除了钝化层的区域中接触衬底材料的表面也就是半导体表面。

接着由一种导电浆料在汇流条和穿通接触部区域生成一层厚层。