[发明专利]太阳能电池和用于由硅基底制造太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于由硅基底制造具有正面和背面的太阳能电池的方法，以及根据这种方法制造的太阳能电池。

背景技术

已知多种方法用于由硅基底制造太阳能电池。以均匀地n型或p型掺杂的硅晶片为起点的这种方法典型地包括如下方法步骤：产生一用于改进硅基底的正面上的光学特性的纹路/绒面；在正面上实施扩散以产生发射极并形成pn结；去除在前述扩散中形成的硅酸盐玻璃；施加减反射层以进一步改进硅基底的正面上的光学特性，以及最后在太阳能电池的正面和背面上施加金属化结构，以通过正面金属化结构电接触发射极和通过背面金属化结构电接触其余的基底(基极)。

在利用这种方法工业制造的太阳能电池中，通常整个背面整面地被铝硅混合物覆盖。这样做的缺点在于，由于小的钝化作用、即高的复合率以及进而用于获取电能的载流子对的损失，产生了太阳能电池效率的降低。此外，这种太阳能电池的背面具有小的光学反射效果，因此通过正面进入太阳能电池中的电磁辐射部分地在背面上被吸收，并因此不用于继续产生载流子对。这样导致了太阳能电池效率的进一步降低。

尽管已知部分克服了前述缺点的工序，然而这种工序表现出对本来已知的工序的较大的改变，因此这种工序只有花费很大功夫才能集成在已经存在的工业制造过程中，导致制造成本的显著增加。

为了实现太阳能电池背面的较好的钝化，已知：在发射极扩散入以及在将设计为氮化硅层的减反射层施加在硅基底的正面上之后，在硅基底的背面上进行材料剥蚀，以便剥蚀可能在背面上扩散入的发射极，并接着借助PECVD(等离子体增强化学气相沉积)将用于钝化的层结构施加在背面上。该层结构由第一层SiO_XN_Y:H和层SiN_X:H组成。在会议论文Industrial Type Cz Silicon Solar Cells With Screen-Printed Fine Line FrontContacts And Passivated Rear Contacted By Laser Firing(Marc Hofmannel aI.，23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition，1-5 September 2008，Valencia，Spain)中描述了这种过程。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提出一种可供选择的工序，其导致了与之前已知的方法相比改善了的——尤其是太阳能电池背面的——钝化和/或利用较简单和较廉价的工艺步骤实现了良好的钝化效果。此外，本发明提供了一种方法，该方法一方面提高了借助这种方法制造的太阳能电池的效率，另一方面实现了以简单的方式把该新方法集成在已知的制造过程中。

通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求17所述的太阳能电池实现该目的。在权利要求2至16中可找到根据本发明的方法的有利的设计方案。

根据本发明的用于由硅基底尤其是硅晶片制造具有正面和背面的太阳能电池的方法包括如下步骤：

在方法步骤A中，使所述硅基底的至少一个面具有纹路/进行制绒(Texturierung)以改进太阳能电池受到电磁辐射时的吸收性和/或去除所述硅基底的至少一个面上的锯切损伤。硅基底表面上的在制造硅基底时由于从一块上锯下而产生的这种污物和晶体结构的凹凸或缺陷被称为“锯切损伤”。优选通过在KOH或NaOH溶液中蚀刻/腐蚀太阳能电池来使单晶硅具有纹路，所述溶液中含有异丙醇或其它有机组成成分。对多晶硅来说，所述蚀刻优选在HNO₃和HF的混合物中进行。在本发明的框架中还存在通过其它湿化学方法和/或掩模(例如光刻工艺步骤)产生纹路或借助于等离子体或激光工艺实施纹路的其它方法。

本发明的方法优选在已经均匀掺杂的硅基底上进行，可选地，硅基底的均匀掺杂也可作为前置的方法步骤包括在本发明的框架中。

在步骤B中，通过扩散入至少一种掺杂材料至少在所述硅基底的至少一个面的部分区域上产生一发射极区域。在此，如此选择该掺杂材料，即进行与硅基底的均匀掺杂相反的掺杂。典型地，该方法应用于均匀p型掺杂的硅基底，从而在方法步骤B中相应地形成n型掺杂的发射极。然而，倒过来的情况也包括在本发明的框架中，亦即，使用均匀n型掺杂的硅基底并在方法步骤B中相应地形成p型掺杂的发射极区域，由于该相反的掺杂，在所产生的发射极区域与硅基底(基极)的与之邻接的均匀掺杂区域之间形成了pn结。