[发明专利]制造太阳能电池的方法

说明书

领域

本发明涉及一种制造太阳能电池的方法。

背景

本发明涉及具有p型或n型衬底的太阳能电池。该太阳能电池包括半导体基板，例如硅，其在背面上被p型或n型背面场(BSF)层覆盖和并且在正面上被与衬底层的发射层相对的传导型发射层覆盖。在太阳能电池的使用期间，该基板的正面被布置成朝向光源。

文件WO2009/064183公开了一种生产硅基板中的n型BSF层和p型发射器的工艺，包括：提供具有第一面和与第一面相对的第二面的晶体基板，将磷预扩散到基板的所述第一面中，阻塞所述基板的所述第一面，将硼扩散到所述基板的所述第二面中并同时将所述磷进一步扩散到基板中。该文件还公开了第一面可利用另一基板的第一面来阻塞。因而，该文件公开了如果BSF层，例如通过将两基板的背面彼此靠着(“背靠背”装载)放置而被保护，那么通过利用预先存在的BSF层将硼扩散到基板上来形成太阳能电池结构是可能的。

文件WO2011/025371公开了一种用于在硅基板中创建n型或p型BSF层和n型或p型发射器的工艺。该工艺包括扩散硅基板的背面和纹理化的正面两者上的掺杂物的步骤。接着，产生的玻璃层从两面除去，并且正面上的掺杂层在扩散过程中穿过相对的传导型掺杂层被除去和替换。这个过程的要点是正面上的发射器和背面上的BSF的共扩散与预扩散BSF层的非单一面扩散结合是可行的。其要求是正面在共扩散前被蚀刻，其可以保持存在的表面纹理的方式来进行。BSF层的双面扩散可以以多种掺杂方法来实施，包括直通炉和通过喷射、汽化、旋转、刻印或等离子植入掺杂物而施加的扩散源的使用。

已知制造工艺的一个缺点是高薄层电阻的发射器将具有较低的结深，这将使结更靠近正面金属触点，这可能增加重组损失和减少电池效率。

已知制造过程的另外的缺点是通过适合于保持纹理化的前表面的纹理的蚀刻过程从纹理化的前表面除去第一传导型的掺杂层是关键工艺。正面上的过度蚀刻致由于表面纹理损失导致增加的光损失。蚀刻不够将导致分流问题，这是由于保留的第一传导型的掺杂层可补偿接下来的扩散的第二传导型掺杂层。正面蚀刻工艺的关键性质可能导致高容量太阳能电池生产中的一些产量损失。

发明概述

本发明的目的是提供一种制造具有p型或n型衬底的太阳能电池的方法，其克服或减小上述的缺点。

根据本发明，这个目的通过由第一传导型半导体基板制造太阳能电池的方法来实现，该半导体基板具有正面与背面，该方法按顺序包括：通过第二传导型的掺杂物的扩散在正面和背面中创建第二传导型掺杂层；在扩散期间在正面和背面上形成包含掺杂物的玻璃层(dopant containing glassy layer)；通过单面蚀刻工艺从背面除去第二传导型掺杂层和包含掺杂物的玻璃层，同时在正面上保留包含掺杂物的玻璃层；通过将第一传导型的掺杂物植入到背面中来在背面上创建第一传导型的背面场(BSF)层；通过蚀刻工艺从所述基板的正面除去包含掺杂物的玻璃层；以及通过在氧化气氛中以预定的一段时间加热所述基板并且加热到预定的温度来进行表面氧化以在正面和背面上形成钝化层。

本发明的发明者意识到，用于已知工艺的BSF的共扩散步骤实际上是不需要的。BSF层的双扩散步骤将导致掺杂物推进到基板中和向外扩散离开基板，减少背表面处的掺杂物浓度。这是不需要的，以便与待沉积在其上的敷金属接触良好。此外，该共扩散导致在基板的边缘处BSF和发射器之间的物理连接。这产生了建立正面的发射层与BSF层之间的隔离的另外的工艺步骤的需要。用于建立该隔离的惯常使用的工艺是用激光在靠近晶圆边缘处在正面上开槽，但由于激光槽减少了有效的太阳能电池的区域，以及因为槽内破坏的硅表面可能与高电子空穴重组可能性相联系，因而它以减小的电池效率的代价发生。这些缺点增加了形成具有高薄层电阻的足够的发射器的困难。