專利名稱：用于生產(chǎn)具有紋理化正面的太陽能電池的方法及相應(yīng)的太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)具有紋理化正面的太陽能電池的方法。本發(fā)明還涉及可以用該方法生產(chǎn)的太陽能電池。
背景技術(shù)：
太陽能電池通常是基于諸如例如硅晶片的半導體襯底產(chǎn)生的，并且該電池在使用時朝向太陽的該襯底的正面經(jīng)常被紋理化。這種情況下的紋理化應(yīng)被理解為指的是故意偏離該正面的平坦實現(xiàn)。例如，可以利用所謂紋理化蝕刻方法對該正面進行蝕刻，在這種方式下，小的錐體留在該表面上。以這種方式紋理化的表面可以具有比未紋理化的表面小的反射，從而更多射到該正面的光進入太陽能電池襯底，由此可以增加太陽能電池的效率。US2004/0259335A1描述一種太陽能電池和用于生產(chǎn)這種太陽能電池的方法，其中正面被掩膜，并且背面被回蝕刻。然而，已經(jīng)觀察到，例如由于傳統(tǒng)上在太陽能電池的情況下實現(xiàn)紋理的方法，經(jīng)常需要接受可不利地影響可能實現(xiàn)的效率的某些缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此，尋求一種用于生產(chǎn)太陽能電池的方法，在該方法中，特別可以減小由在太陽能電池的表面處形成紋理而導致的不利影響。特別地，與類似地設(shè)置有表面紋理的太陽能電池相比，提高了效率。此外，還關(guān)注于提出盡可能簡單的生產(chǎn)方法，通過該方法可以實現(xiàn)積極的效果而不需要額外的復(fù)雜方法步驟，并且優(yōu)選該方法與傳統(tǒng)的太陽能電池的工業(yè)生產(chǎn)中使用的處理步驟兼容。這可以通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的生產(chǎn)方法和太陽能電池來實現(xiàn)。在獨立權(quán)利要求中描述了優(yōu)選實施例。根據(jù)本發(fā)明的第一方面,描述一種用于生產(chǎn)太陽能電池的方法。該方法包括:提供太陽能電池襯底；在所述太陽能電池襯底的正面處或正面上以及背面處或背面上形成紋理；對所述太陽能電池襯底的所述正面施加蝕刻阻擋層；以及通過在各向同性地作用的蝕刻溶液中蝕刻，使所述太陽能電池襯底的所述背面上的紋理平滑。另外，可以基于以下經(jīng)驗考慮本發(fā)明的各方面:在例如基于硅晶片的太陽能電池的生產(chǎn)中，通常通過利用紋理蝕刻溶液進行蝕刻使晶片表面紋理化，以實現(xiàn)正面反射降低。傳統(tǒng)上，在此情況下，晶片通常完全浸在紋理蝕刻溶液中，使得晶片的正面和背面都被紋理化。在該紋理蝕刻期間，晶片表面的一部分被蝕刻掉，由于紋理蝕刻溶液的各向異性作用，該蝕刻處理是以典型地留下高度在幾微米范圍內(nèi)的小錐體的方式完成的。這些錐體產(chǎn)生傾斜的側(cè)面，入射光可以在這些側(cè)面上多次反射，由于所謂的光陷阱，反射降低。而這在太陽能電池的正面上是希望的，以使反射最小化，已經(jīng)確認，在太陽能電池的背面上這種錐體的銳利邊緣可能具有不利的影響。
本文描述一種用于生產(chǎn)太陽能電池的方法，該方法可以防止太陽能電池背面上的紋理的銳利邊緣。為此，提出了通過在各向同性地作用的蝕刻溶液中進行蝕刻，使預(yù)先在太陽能電池襯底的背面上實現(xiàn)的紋理在后來平滑化。在此情況下，該各向同性地作用的蝕刻溶液可以在所有方向上以相同的程度蝕刻太陽能電池襯底的材料，即，沒有優(yōu)先的蝕刻方向。這種情況下的“平滑化”可被理解為指的是，預(yù)先實現(xiàn)的具有棱角的，即，有刃的結(jié)構(gòu)，諸如例如錐體結(jié)構(gòu)的紋理在后來通過在包含酸的蝕刻溶液中進行蝕刻而被圓潤化。因此，在平滑化之后，該紋理結(jié)構(gòu)的邊緣不再具有成角度相互接合的平坦表面，而是以一定的曲率半徑逐漸相互接合。在此情況下，該曲率半徑可以例如是各紋理單位，如原始紋理結(jié)構(gòu)的各錐體，的尺寸的量級，或者大于該尺寸，即,在0.1至10 μ m的范圍內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，紋理化的背面被平滑化的太陽能電池可以具有增加的背面反射。這可以具有從正面透入到太陽能電池襯底中的光更好地在背面處反射的結(jié)果，因此該光留在太陽能電池襯底內(nèi)而不是顯現(xiàn)在背面處。這特別是對于在背面上不具有例如涂敷的金屬層形式的單獨背面反射器的太陽能電池的情況可能是有益的，并且特別是對于長波波長的情況下提高量子效率可能是有幫助的。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與具有銳利邊緣的紋理化背面相比，平滑化的背面，特別是如果覆蓋有用于表面鈍化目的的電介質(zhì)層，則具有較低的表面再結(jié)合。因此，由于由紋理的平滑化導致的太陽能電池的背面的表面形態(tài)的變化，這兩種效果都可以導致以所提出的方式生廣的太陽能電池的效率提聞。已經(jīng)觀察到，特別是在由硅構(gòu)成的太陽能電池襯底的情況下，優(yōu)選地，可以利用含酸的蝕刻溶液實現(xiàn)這種紋理的平滑化。在此情況下，該含酸的蝕刻溶液意圖作用于該太陽能電池襯底的材料。例如，該含酸的蝕刻溶液可以包含氫氟酸(HF)。特別對于硅襯底來說，適當?shù)奈g刻溶液例如由氫氟酸(HF)、硝酸(HNO3)和水(H2O)組成。與許多堿的(basic)蝕刻溶液，即，堿性(alkaline)蝕刻溶液不同，含酸的蝕刻溶液通常各向同性地作用，因此可以幫助用于圓潤目的的蝕刻，從而使銳利邊緣的紋理結(jié)構(gòu)平滑。為了在蝕刻處理期間保護太陽能電池襯底的正面，可以在該正面上覆蓋蝕刻阻擋層。這種情況下的蝕刻阻擋層可被理解為意味著施加到該襯底正面的具有足夠的化學蝕刻抵抗能力和足夠厚度及密封性的層，以防止該正面被蝕刻溶液蝕刻。例如，可以利用粘性膏狀物實現(xiàn)該蝕刻阻擋層。這種情況下的該粘性膏狀物可以是蠟狀的或者液態(tài)的，粘性可以被開發(fā)為使得在蝕刻處理期間該膏狀物可以在該襯底的正面上形成穩(wěn)定的不能滲透的膜。例如可以利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)或者噴墨技術(shù)施加該蝕刻阻擋層。絲網(wǎng)印刷技術(shù)和噴墨技術(shù)二者構(gòu)成的方法技術(shù)是在太陽能電池的工業(yè)生產(chǎn)中建立的技術(shù)，并且長期被可靠地用于例如形成金屬觸點。為了使紋理平滑而進行的蝕刻可以以如下方式來進行:從太陽能電池襯底的背面去除小于20 μ m,優(yōu)選小于10 μ m,并且更優(yōu)選地小于5 μ m的襯底材料。因此,與傳統(tǒng)上在太陽能電池的生產(chǎn)中進行的其他蝕刻步驟相比，例如與為了去除鋸斷損傷或者為了對太陽能電池表面拋光而進行的蝕刻步驟相比，從太陽能電池表面去除的材料顯著減少。盡管為了實現(xiàn)襯底背面上的結(jié)構(gòu)的足夠平滑而仍需要蝕刻，但是特別是考慮到在太陽能電池的生產(chǎn)中使用的襯底越來越薄的事實，在蝕刻處理期間去除盡可能少的襯底材料可能是有利的。已經(jīng)證明，對于這種情況，在襯底的背面上去除大約1-20 μ m,優(yōu)選地3-10 μ m的襯底材料是適當?shù)摹Ｅc傳統(tǒng)上在太陽能電池生產(chǎn)中使用的其他蝕刻處理相比，用于使紋理平滑的目的的蝕刻處理可能持續(xù)時間短。例如，可以在小于5分鐘，優(yōu)選地小于3分鐘，并且更優(yōu)選地小于2分鐘的時間段內(nèi)進行該蝕刻。這種短時間的蝕刻對于太陽能電池作為整體的快速生產(chǎn)可能是有幫助的。在該蝕刻處理期間，該含酸的蝕刻溶液可以基本上處于室溫，S卩，例如在10°C至40°C的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在20°C至30°C的范圍內(nèi)。因此，這種情況不需要特別的調(diào)溫，例如，加熱蝕刻溶液。這對于簡化并且加速整個生產(chǎn)方法也可能是有幫助的。在該方法的一個實施方式中，在使紋理平滑之前，在太陽能電池襯底的正面和背面二者上實現(xiàn)發(fā)射極層。由于正面隨后被蝕刻阻擋層保護，所以在隨后的出于使紋理平滑目的的蝕刻期間，只去除太陽能電池襯底的背面上的發(fā)射極層。這樣，由于用于平滑化目的的蝕刻步驟，可以生產(chǎn)出只在太陽能電池襯底的正面上以及可能在側(cè)沿上具有發(fā)射極層的太陽能電池，在其它方面用作基極的該太陽能電池襯底在背面上存在的發(fā)射極層被去除，從而可以在背面上直接接觸該基極。因此，不再需要像許多傳統(tǒng)上生產(chǎn)的太陽能電池那樣將襯底的背面上的寄生發(fā)射極與正面上的發(fā)射極電隔離，這在傳統(tǒng)上需要附加的方法步驟，例如，在沒有掩膜的情況下在一個單個面上的濕法化學發(fā)射極蝕刻、利用激光的邊緣隔離、利用等離子體的邊緣隔離或者利用鋸斷的邊緣隔離。換句話說，在此實現(xiàn)的出于使紋理平滑的目的蝕刻襯底背面的方法步驟可被用于同時蝕刻掉先前在襯底的背面上實現(xiàn)的寄生發(fā)射極。因此，可以使得用于電隔離由背面觸點接觸的該襯底的背面和由正面觸點接觸的該太陽能電池的正面的附加方法步驟是不必要的。在該生產(chǎn)方法的另一實施方式中，在使紋理平滑之后，對太陽能電池襯底的背面施加鈍化層。這種情況下的鈍化層可被理解為使半導體襯底的表面鈍化并因此導致表面再結(jié)合率降低的層。鈍化層可以例如是由氮化硅(SixNy)、氧化硅(Si02)、氧化鋁(Al2O3)或者非晶硅(a-Si)形成的電介質(zhì)層。已經(jīng)觀察到，特別是在已經(jīng)通過前述方式使紋理平滑的太陽能電池的背面上，這種鈍化層可以具有特別有益的效果。具體來說，已經(jīng)觀察到，與類似地具有鈍化層和銳利邊緣的非平滑的背面表面相比，具有鈍化層的平滑背面表面的表面再結(jié)合率低。在另一實施方式中，襯底背面的所述平滑化可以與選擇性發(fā)射極的形成相結(jié)合?？梢酝ㄟ^在蝕刻溶液中蝕刻來實現(xiàn)這種情況下的選擇性發(fā)射極。這種情況下的選擇性發(fā)射極可被理解為指以發(fā)射極的方式摻雜的層，其摻雜濃度在局部不同。換句話說，可以首先產(chǎn)生均勻摻雜的發(fā)射極層，然后在局部部分地蝕刻掉該層。在應(yīng)用蝕刻步驟以使背面平滑之前，在任何情況下沉積在正面上的蝕刻阻擋層可以在此情況下被適當?shù)嘏渲脼?，使得通過該蝕刻阻擋層還可以實現(xiàn)對正面的選擇性蝕刻，以及因此產(chǎn)生選擇性發(fā)射極。例如，蝕刻阻擋層(15)可以具有相互重疊設(shè)置的兩部分層，這兩部分層對于用于去除所述部分層的剝離溶液具有不同的抵抗能力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，描述一種太陽能電池，該太陽能電池具有太陽能電池襯底，該太陽能電池襯底在正面上具有有棱角的紋理，并且在背面上具有平滑的紋理?？梢酝ㄟ^上述方法生產(chǎn)這種太陽能電池。這種情況下的正面上有棱角的紋理可以具有銳利邊緣，而背面上的平滑紋理可以具有圓潤的邊緣。然而，這種情況下的太陽能電池的背面不需要完全平滑，即，平坦，而是明確地可以具有某種波狀紋理，因此是不平坦的。然而，設(shè)置在背面上的平滑紋理意指不具有銳利邊緣。優(yōu)選地，該太陽能電池襯底的背面覆蓋有鈍化層。另外，所提出的生產(chǎn)方法和所提出的太陽能電池能夠?qū)崿F(xiàn)以下優(yōu)點:-背面上設(shè)置有平滑紋理的太陽能電池可以具有提高的效率，特別是如果該背面附加設(shè)置有優(yōu)選的電介質(zhì)鈍化層。這種效率提高可以是由太陽能電池背面上的反射增加導致的，這種反射增加是該紋理平滑的結(jié)果，并因此是該太陽能電池的光入射增加的結(jié)果，這種光入射增加導致在長波波長范圍內(nèi)太陽能電池量子效率增加。設(shè)置有平滑紋理的表面被鈍化的背面表面可導致潛在的效率增加成為可能，特別是對于背面上局部接觸的太陽能電池。-沉積在太陽能電池襯底的正面上的蝕刻阻擋層可以充分且可靠地保護在正面上預(yù)先實現(xiàn)的發(fā)射極層，使得正面發(fā)射極不被蝕刻。具體來說，如果將容易施加且容易去除的粘性膏狀物用于該蝕刻阻擋層，那么即使在該蝕刻阻擋層被去除之后，正面發(fā)射極的表面電阻沒有會引起注意的變化。-為了使紋理平滑，只從太陽能電池襯底的背面蝕刻掉少量材料。因此，可以以短處理時間段進行該蝕刻處理。盡管材料損失少，但是作為使背面紋理平滑的結(jié)果，可以實現(xiàn)背面反射的顯著增加。-背面紋理的平滑化可以與背面發(fā)射極的去除相結(jié)合。作為用于使后者平滑的目的的在蝕刻背面期間去除材料的結(jié)果，背面發(fā)射極被同時伴隨地去除?？梢允〉魧纳趁姘l(fā)射極的單獨電隔離。-此處提出的用于使背面紋理平滑的方法可以任選地與在該襯底的正面上產(chǎn)生所謂的選擇性發(fā)射極的方法相結(jié)合。在此情況下，可以產(chǎn)生該選擇性發(fā)射極，因為正面部分地被蝕刻阻擋層保護，然后通過在未被保護的區(qū)域中回蝕刻而被局部地去除，使得具有較大表面電阻的發(fā)射極區(qū)域留在那里。為了產(chǎn)生以這種方式生產(chǎn)的選擇性發(fā)射極，以及為了使背面紋理平滑，在太陽能電池襯底的正面上選擇性地施加蝕刻阻擋層的單獨一個掩膜步驟就足夠了。此外，單獨一個蝕刻處理就足以選擇性地回蝕刻該發(fā)射極并且使背面紋理平滑。-所提出的方法可以利用在工業(yè)規(guī)模上成本效益好的技術(shù)，如絲網(wǎng)印刷或噴墨打印以及濕法化學蝕刻方法。這些方法已經(jīng)在太陽能電池的生產(chǎn)中使用了許多年，并且可以無任何困難地適于所提出的方法。需要指出的是，在此部分關(guān)于生產(chǎn)方法并且部分關(guān)于太陽能電池描述了本發(fā)明的特征和實施方式。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，相應(yīng)的特征還可以類推地轉(zhuǎn)移到太陽能電池和生產(chǎn)方法。具體來說，所描述的特征還可以用任何方式相互結(jié)合。


通過以下參照附圖對特定實施方式的描述，上面描述的本發(fā)明的各方面、特征和優(yōu)點以及本發(fā)明的其他方面、特征和優(yōu)點將變得明顯，然而該描述不應(yīng)當被理解為限制本發(fā)明。圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實施方式的用于生產(chǎn)太陽能電池的方法的一系列處理步驟。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的太陽能電池的示意性截面圖。附圖僅是示意性的，并且不是真實的比例。
具體實施例方式將參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明一實施方式的用于生產(chǎn)太陽能電池的方法。需要指出的是，在該圖中，特別是根據(jù)本發(fā)明的該方法所必需的一些處理步驟被示意性地表示。用于生產(chǎn)太陽能電池的整個方法可以包括進一步的處理步驟。在以下描述中以舉例的方式陳述這種進一步處理步驟中的一些。然而，需要指出，在權(quán)利要求中陳述的、該方法必需的處理步驟還可以與其他處理步驟結(jié)合以形成完整的生產(chǎn)程序。首先，在步驟(a)中，提供太陽能電池襯底I。其可以例如是厚度小于200 μ m的薄硅晶片?？梢栽谶M一步的處理之前，通過例如用來去除鋸斷襯底期間產(chǎn)生的鋸斷損傷的清洗步驟和蝕刻步驟來制備該太陽能電池襯底。在隨后的步驟(b)中，在太陽能電池襯底I的正面3上和背面5上實現(xiàn)紋理7。為此，可以將襯底I充分浸在例如包含氫氧化鉀(KaOH)的熱堿性蝕刻溶液中。這種情況下的該堿性蝕刻溶液被選擇為使得該太陽能電池襯底的表面經(jīng)受各向異性蝕刻，從而在其上實現(xiàn)小錐體類型的結(jié)構(gòu)。對于步驟(b)，在此情況下，圖1在右側(cè)的放大視圖中清晰地示出，作為該蝕刻步驟的結(jié)果，除其它以外，在背面5上實現(xiàn)銳利邊緣的紋理7。在此情況下，在背面5上的有棱角的結(jié)構(gòu)11中實現(xiàn)錐體9。作為選擇，還可以在具有氫氟酸(HF)、硝酸(HNO3)和水(H2O)的混合物的特殊的酸性溶液中蝕刻太陽能電池襯底I，由于各向異性的蝕刻性質(zhì)，這可同樣導致銳利邊緣的紋理。這樣，即使多晶太陽能電池襯底也可以被紋理化。然后，在步驟(C)中，對已經(jīng)以這種方式紋理化的太陽能電池襯底I進行發(fā)射極擴散。在此情況下，在太陽能電池襯底I的整個表面上形成薄發(fā)射極層13。為此，將摻雜劑淺薄地擴散在基極類型的半導體太陽能電池襯底I中，以形成相反半導體類型的薄發(fā)射極層
13。在此情況下，該發(fā)射極層擴展在包括正面3和背面5的太陽能電池襯底I的整個表面上。然后，在步驟(d)中，在該太陽能電池襯底的正面3上施加蝕刻阻擋層15。在此情況下，可以利用傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷技術(shù)或者噴墨技術(shù)，以粘性膏狀物的形式，例如蠟狀膏狀物，在正面3上施加蝕刻阻擋層15。例如，可以利用噴墨機在正面3上施加5-10 μ m厚度的由Sun Chemical Corporation (英國)生產(chǎn)以SunJet為名稱而經(jīng)銷的所謂噴墨臘。作為選擇，可以利用絲網(wǎng)印刷機在正面3上施加5-10 μ m厚度的例如由Peters Lackwerke GmbH(德國)經(jīng)銷的粘性膏狀物。然后，在步驟(e)中，將以這種方式制備的太陽能電池襯底I浸在含酸的蝕刻溶液中。在此情況下，被蝕刻阻擋層15保護的區(qū)域不會受到該蝕刻溶液侵蝕。然而，暴露的區(qū)域17被該各向同性地作用的酸性蝕刻溶液侵蝕并蝕刻掉。在此情況下，該酸性蝕刻溶液可以包含例如比例為19:60:20的氫氟酸(HF)、硝酸(HNO3)和醋酸(CH3COOH)15該蝕刻溶液可以另外包含水(H20)。在此情況下，該蝕刻溶液的溫度可以大約與室溫一致。該蝕刻處理可以持續(xù)小于2分鐘。在此情況下，根據(jù)經(jīng)驗，從該暴露區(qū)域17去除了小于10 μ m厚度的層。由于在該含酸的蝕刻溶液中的蝕刻處理是各向同性的，所以先前以銳利邊緣實現(xiàn)的紋理7變得圓潤，從而被平滑化。同時，在該蝕刻步驟中，典型地只有幾百nm厚的先前擴散到的發(fā)射極層13被去除。除了使該襯底的背面平滑以外，該蝕刻處理和蝕刻阻擋層15還可以特別適于使得可以在該襯底的正面上實現(xiàn)選擇性發(fā)射極。對該襯底的正面3上的發(fā)射極層13的位置選擇性的回蝕刻以納米級實現(xiàn)。另一方面，對背面5的蝕刻以微米級實現(xiàn)。因此，該蝕刻介質(zhì)和/或蝕刻持續(xù)時間適于該背面。如下文所述，可以通過單獨一個掩膜步驟實現(xiàn)對背面5上的紋理7的用于使其平滑的蝕刻以及對正面3上的發(fā)射極層13的選擇性回蝕刻:在此情況下，利用作為蝕刻阻擋層15的部分層的兩個蝕刻掩膜的不同剝離程度。抵抗性更大的第一掩膜用于保護該選擇性發(fā)射極的低歐姆電阻區(qū)域。在第一掩膜上的全表面的第二蝕刻掩膜用于在蝕刻背面5以使其平滑時保護整個正面3。在背面5被蝕刻之后，通過濕法化學剝離去除該全表面蝕刻掩膜。由于其較大的抵抗能力(例如，硬蝕刻掩膜)，下面的部分蝕刻掩膜不受第一剝離影響，從而對于該選擇性發(fā)射極蝕刻步驟是有效的。該掩膜步驟之后，對該發(fā)射極層13進行濕法化學蝕刻，然后在適于硬蝕刻掩膜的剝離溶液中對該部分掩膜進行剝離。如上所述，還可以只使用一個掩膜代替兩個掩膜。在此情況下，然后例如利用正面3的邊緣處的附加‘線’，只施加用于發(fā)射極層13的選擇性回蝕刻的掩膜。然后，在隨后的平滑蝕刻步驟中，該太陽能電池襯底不完全浸在該蝕刻溶液中，而是只有背面5浮在該溶液上，使得正面3不接觸該蝕刻溶液。之后，可以通過將該晶片完全浸入來完成發(fā)射極的回蝕刻。在該蝕刻處理之后，蝕刻阻擋層15被再次去除。為此，可以將設(shè)置有蝕刻阻擋層15的太陽能電池襯底I浸在弱堿性溶液中，并且從襯底I剝離蝕刻阻擋層15。由此得到圖1中步驟(e)所示的結(jié)構(gòu)，在步驟(e)中，在太陽能電池襯底I的正面3上留下包括擴散在其中的發(fā)射極層13的銳利邊緣的紋理7，并且在背面5上可以看到?jīng)]有在其中擴散的發(fā)射極層的圓潤的平滑紋理19。圓潤的紋理19不具有銳利邊緣。由于這種圓潤紋理的光陷阱效應(yīng)的減小，與有棱角地紋理化的正面相比，背面的反射增加。在隨后的處理步驟中，可以在已經(jīng)以這種方式紋理化并且設(shè)置有正面發(fā)射極層13的太陽能電池襯底I上沉積其他層，并且可以施加金屬觸點以最終實現(xiàn)圖2中所示的太陽能電池100。在此情況下，例如由氮化硅、氧化硅或氧化鋁構(gòu)成的電介質(zhì)層形式的附加鈍化層21沉積在有棱角地紋理化的正面3上和平滑地紋理化的背面5上。在正面3上，在此情況下，鈍化層21覆蓋發(fā)射極層13。在背面5處，鈍化層21直接覆蓋太陽能電池襯底I的基極。由于太陽能電池襯底I的背面5上的該電介質(zhì)層和該圓潤的平滑紋理19，表面再結(jié)合減小。正面觸點23和背面觸點25可以在局部接觸太陽能電池襯底I。在此情況下，正面觸點23接觸發(fā)射極層13。例如，可以通過絲網(wǎng)印刷產(chǎn)生正面觸點23，其中線狀金屬結(jié)構(gòu)可以印刷在正面3上，然后燒穿鈍化層21。該燒穿處理使包含在正面觸點23中的金屬直接接觸發(fā)射極層13(為了清晰，該圖中沒有示出)。同樣地，可以利用絲網(wǎng)印刷，將背面觸點25類似地實現(xiàn)為線狀結(jié)構(gòu)，并且將其施加到鈍化層21，然后燒穿鈍化層。利用所提出的生產(chǎn)方法，已經(jīng)可以在電阻率為2.5歐姆-厘米的P型Cz硅上，利用適用于工業(yè)生產(chǎn)的絲網(wǎng)印刷方法，生產(chǎn)出大面積(125X 125mm2)太陽能電池。在此情況下，該背面具有全表面招BSF (back surface field,背面電場)。該正面具有均勻的發(fā)射極。實現(xiàn)了高達18.4%的效率，測量到大約10，000歐姆-厘米2的太陽能電池并聯(lián)電阻，這確保了該襯底的背面上的發(fā)射極被成功去除而又不會產(chǎn)生短路。還已經(jīng)在實驗室規(guī)模上生產(chǎn)出具有電介質(zhì)鈍化的背面的太陽能電池。在此情況下，在FZ硅上實現(xiàn)了超過20%的效率。對該襯底背面的反射率的測量可以確認，在紋理化的背面表面被平滑化之后，該反射率顯著增加，在被堿性蝕刻的表面的情況下，該反射率平均大約為10%，并且在有些情況下，平均高達大約35%。同時，可以測試各種鈍化層，并且與具有銳利邊緣的背面紋理的未被蝕刻的襯底相比，在被平滑蝕刻的襯底的情況下，測量到有效的少數(shù)載流子壽命顯著增加。最后，需要指出，術(shù)語“包括”、“具有”等不意圖排除進一步的附加要素的存在。術(shù)語“一個”也不排除多個要素或物體的存在。此外，除了權(quán)利要求中陳述的方法步驟以外，進一步的方法步驟也可能是需要的或有利的，例如為了生產(chǎn)最終完成的太陽能電池。權(quán)利要求中的附圖標記僅是用于幫助辨認，并且絕不意圖限制權(quán)利要求的保護范圍。附圖標記說明I太陽能電池襯底3 正面5 背面7 紋理9 錐體11有棱角的結(jié)構(gòu)13發(fā)射極層15蝕刻阻擋層17暴露區(qū)域19平滑紋理21鈍化層23正面觸點25背面觸點
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)太陽能電池(100)的方法，包括: 提供太陽能電池襯底(I); 在所述太陽能電池襯底(I)的正面(3 )和背面(5 )形成紋理(7 ); 對所述太陽能電池襯底(I)的所述正面(3)施加蝕刻阻擋層(15);以及 通過在各向同性地作用的蝕刻溶液中蝕刻，使所述太陽能電池襯底(I)的所述背面(5)的紋理(7)平滑，所述紋理(7)為有棱角的結(jié)構(gòu)(11)，并且當該紋理被平滑化(7)時，紋理結(jié)構(gòu)的邊緣圓潤化為波狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述各向同性地作用的蝕刻溶液包含酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述含酸的蝕刻溶液包含氫氟酸。
4.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述蝕刻阻擋層(15)是用粘性膏狀物實現(xiàn)的。
5.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)或者噴墨技術(shù)施加所述蝕刻阻擋層(15)。
6.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中以從所述太陽能電池襯底(I)的所述背面(5)去除小于20 μ m襯底材料的方式進行所述蝕刻。
7.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中在小于5分鐘的時間段內(nèi)進行所述蝕刻。
8.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中在蝕刻期間所述蝕刻溶液的溫度處于10°C至40°C范圍內(nèi)。
9.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中在使所述紋理(7)平滑之前，在所述太陽能電池襯底(I)的所述正面(3)和所述背面(5)處實現(xiàn)發(fā)射極層(13)，并且其中在使所述紋理(7)平滑時，所述太陽能電池襯底(I)的所述背面(5)處的所述發(fā)射極層(13)被去除。
10.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中在所述紋理(7)被平滑之后，對所述太陽能電池襯底(I)的所述背面(5 )施加鈍化層(21)。
11.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中在對所述太陽能電池襯底(I)的所述正面(3)施加所述蝕刻阻擋層(15)之后，通過在蝕刻溶液中蝕刻來實現(xiàn)選擇性發(fā)射極。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述蝕刻阻擋層(15)具有相互重疊設(shè)置的兩部分層，這兩部分層對于用于去除所述部分層的剝離溶液具有不同的抵抗能力。
13.—種太陽能電池(100),包括: 太陽能電池襯底(I)，該太陽能電池襯底(I)在正面(3 )具有有棱角的紋理(7 )，并且在背面(5)具有波狀的圓潤的紋理(19)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽能電池，進一步包括在所述太陽能電池襯底(I)的正面(3)處的選擇性發(fā)射極。
全文摘要
本發(fā)明涉及生產(chǎn)太陽能電池(100)的方法以及可以相應(yīng)地生產(chǎn)的太陽能電池。在太陽能電池襯底(1)上，首先，例如可包括由堿性蝕刻產(chǎn)生的錐體(7)的有棱角的紋理(7)形成在太陽能電池襯底(1)的正面(3)和背面(5)上。然后，將蝕刻阻擋層施加到太陽能電池襯底(1)的正面。接下來，通過在例如含酸的各向同性地作用的蝕刻溶液中蝕刻，使太陽能電池襯底(1)的背面(5)上的紋理(7)平滑，其中正面(3)被蝕刻阻擋層保護。因而，在背面(5)上的有棱角的結(jié)構(gòu)可以被消除，這種方式下可以增加反射率并可以提高表面鈍化，這兩者能導致潛在效率提高。同時，在背面(5)上形成在太陽能電池襯底(1)的整個表面上的發(fā)射極層(13)可以在蝕刻期間去除，使得正面觸點(23)和背面觸點(25)的電隔離是多余的。
文檔編號H01L31/0236GK103109375SQ201180041724
公開日2013年5月15日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者吉紹·黑恩, 埃米爾·達施格伊波-希拉茲 申請人:康斯坦茨大學