[发明专利]具有用于锚固接触端子的多孔半导体区域的光伏电池、电解和蚀刻模块以及相关生产线

说明书

本分案申请是2011年3月11日递交的题为“具有用于锚固接触端子的多孔半导体区域的光伏电池、电解和蚀刻模块以及相关生产线”的中国专利申请NO.201180020401.8的分案申请。

技术领域

根据本发明的一个或多个实施例的解决方案涉及光伏应用领域。更具体而言，这一解决方案涉及光伏电池。此外，根据本发明的其他实施例的解决方案涉及电解工艺领域以及蚀刻工艺领域。更具体而言，这些解决方案涉及电解模块(例如，用于执行阳极氧化处理和淀积处理)和蚀刻模块，其例如用在光伏电池生产线中。

背景技术

通常采用光伏电池来将光能转换成电能(又称为借助太阳光使用的太阳能电池)。最常见的太阳能电池类型是以半导体基板(例如，由硅构成)为基础的，其中，在基板的正面和背面之间形成PN结；被基板的正面吸收的太阳光产生电荷(即，电子-空穴对)，由此向外部负载提供对应的电流。

每一太阳能电池通常具有处于正面上的正面接触端子和位于背面上的背面接触端子，这些端子用于太阳能电池至外部负载的连接。背面接触端子可以延伸遍及整个背面(因为太阳光通常无法抵达背面)，因而其可以相对较薄。相反，应当使正面接触端子维持尽可能小，从而限制其遮蔽正面的阳光(例如，采用具有窄接触条的格栅的形式)；因此，正面接触端子应当相对较厚(以降低其沿正面上的接触条的电阻)。

本领域已知的各种太阳能电池的一个问题在于：难以将接触端子保持固定到基板上，尤其是对于正面接触端子，因为其尺寸小，厚度大。实际上，即使每一接触端子轻微失去粘附也会涉及其接触电阻的不均匀性或不稳定性，从而导致电流集中在接触端子的其余部分上；结果，接触端子随着其逐渐失去粘附而发热。所有上述问题都对太阳能电池的效率具有不利影响。

出于这一目的提出了几项改善基板上的正面接触端子(以及背面接触端子)的粘附的技术。

例如，一项已知的技术基于施用金属糊料(例如，通过丝网印刷法)，之后执行焙烧处理(以便将所述金属糊料锚固到所述基板上)。然而，所述焙烧处理要求应用非常高的温度(400-750℃的量级左右)，这将对太阳能电池引起机械应力(因为其材料的不同热膨胀系数)。因此，必须使太阳能电池保持相对较厚(例如，具有至少150-200μm的厚度)，以承受这些机械应力而不发生破裂。金属糊料的应用还涉及到高制造成本。此外，金属糊料提供了相对较高的接触端子电阻(其对太阳能电池的效率存在不利影响)。

而另一种已知技术则基于在基板的正面上形成沟槽(例如，通过激光烧蚀处理)，之后向其中淀积金属层；这些沟槽相对较深(例如3-60μm)，从而将如此获得的正面接触端子(至少部分地)掩埋到基板内(由此保持机械锚固到所述基板)。然而，所述沟槽将使太阳能电池的机械结构变弱。因此，如上所述，必须使太阳能电池保持相对较厚(以避免其破裂)。

也有在太阳能电池的生产中采用多孔硅的，从而在基板的正面上形成抗反射涂层(ARC)。

例如，Vinod等人，″The ohmic properties and current-voltage characteristics of The screen-printed silicon solar cells with porous silicon surface″，Solid State Communications，Pergamon，GB LNKD-DOI：10.1016/J.SSC.2009.02.019，vol.149，no.23-24，pages957-961，XP026098082ISSN：0038-1098(通过引用将其公开全文并入本文)指出可以通过Ag糊料丝网印刷步骤并继之以对其的焙烧(在725℃) 形成接触端子，从而在此条件下制造太阳能电池；之后通过对n⁺-Si表面的电化学蚀刻形成多孔硅(在大多数情况下Ag接触不具备任何保护涂层)。或者(为了避免对应的问题)，该文献还指出，可以首先形成多孔硅，随后在其上形成Ag接触；之后执行700-825℃的焙烧步骤，并继之以450℃的退火步骤，以促进Ag和n⁺-Si之间的欧姆接触的形成(通过促使Ag接触中含有的熔融态玻璃粉几乎完全贯穿所述多孔硅层的整个厚度，由此建立长钉状直接Ag-Si互连)。Vinod等人的文献明确指出必须在非常高的温度上执行焙烧步骤(因为“700℃的低温焙烧不足以彻底润湿和蚀刻多孔硅膜的整个厚度”)。在冷却的同时，Ag/Si层再结晶，从而建立了预期的欧姆接触。