制造硅光伏電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造硅光伏電池的方法，更具體涉及硅光伏電池的正面和背面的金屬化的方法和由該方法得到的硅光伏電池。
【背景技術(shù)】
[0002]幾種用于例如鈍化發(fā)射區(qū)背表面電池(PERC，passivated emitter and rearcells)型光伏電池的正面金屬化和背面金屬化的方法是已知的。
[0003]在一個(gè)典型的工藝流程中，在電池背面提供了鈍化層，并且在電池的正面提供減反射涂層后，在背面的鈍化層中將要與下方的硅接觸的地方開(kāi)孔。然后在背面之上沉積鋁層(例如通過(guò)絲網(wǎng)印刷，蒸發(fā)和濺射)，圖案化的銀糊料被絲網(wǎng)印刷在減反射涂層頂上。然后電池通常在峰值溫度至少為835°C的較高溫度下(例如，在約835°C到950°C之間的范圍內(nèi)或者大約835°C到950°C之間)進(jìn)行燒制或者退火，由此使圖案化的銀糊料穿過(guò)減反射涂層滲透到底下的硅上，形成正面金屬觸點(diǎn)。在同一個(gè)燒制過(guò)程中，在背面形成良好的鋁觸點(diǎn)和背面電場(chǎng)(BSF)區(qū)域。這個(gè)過(guò)程稱為共燒過(guò)程。
[0004]其他工藝流程是已知的，其中正面觸點(diǎn)是基于銅的。例如，鎳/銅疊層可以用于正面觸點(diǎn)。在這樣的工藝流程中，只有背面觸點(diǎn)需要被燒制。該操作通常在700°C到900°C范圍內(nèi)的峰值溫度下進(jìn)行。之后通過(guò)單獨(dú)的退火步驟在正面形成良好的觸點(diǎn)，比如在大約400°C的溫度下進(jìn)行該單獨(dú)的退火步驟，形成硅化鎳。在這種過(guò)程中，背面觸點(diǎn)被燒制(退火)了兩次。這樣可能會(huì)提高金屬穿透背面介電層的風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]在銅下方使用硅化鎳作為接觸材料更夠提供降低串聯(lián)電阻和接觸電阻，還有形成阻攔銅擴(kuò)散到硅的屏障的優(yōu)點(diǎn)。在制造光伏電池的過(guò)程中，硅化物可被限定在減反射涂層中用例如激光燒蝕的方法形成的窄小的開(kāi)孔中。這樣可以使得形成的正面觸點(diǎn)圖案的指狀元件明顯比通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法得到的更窄。
[0006]一個(gè)典型的金屬化過(guò)程，該過(guò)程具有銅基正面觸點(diǎn)，由部分加工的光伏電池開(kāi)始，該電池在正面具有SiNx減反射涂層，在背面具有介電堆疊體(鈍化)，該過(guò)程包含如下步驟:背面介電堆疊體的局部激光燒蝕；然后在背面沉積鋁；接下來(lái)對(duì)鋁背面觸點(diǎn)進(jìn)行燒制；正面減反射涂層的局部激光燒蝕；然后在正面濺射或者電鍍鎳；接下來(lái)退火形成硅化鎳(硅化)；然后進(jìn)行鍍覆，例如鍍覆阻擋層，銅鍍層和銀鍍層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]一些本發(fā)明方面涉及制造硅光伏電池的方法，該硅光伏電池具有鍍覆的正面觸點(diǎn)，其中與現(xiàn)有技術(shù)方法相比，本發(fā)明方法步驟的數(shù)量減少。一些本發(fā)明方面涉及硅光伏電池的制造方法，該方法包括正面觸點(diǎn)和背面觸點(diǎn)的共燒，其中相比現(xiàn)有技術(shù)方法，本發(fā)明的共燒溫度降低。一個(gè)本發(fā)明方面涉及制造晶體硅光伏電池的方法，所述方法包括:在硅基板正表面上提供介電層，比如減反射涂層；在將形成用于各光伏電池的正面觸點(diǎn)的預(yù)定位置形成穿過(guò)介電層(例如減反射涂層)的開(kāi)孔；然后在基板正面上提供第一金屬層；在硅基板背面上提供第二金屬層；然后，以峰值退火溫度退火，第一金屬層的選擇應(yīng)能夠在所述峰值退火溫度下發(fā)生良好的硅化或硅化物的形成，以此在電池背面形成背面觸點(diǎn)和背表面電場(chǎng)區(qū)域，從而同時(shí)在第一金屬層與硅基板直接接觸的位置，在正面形成硅化物。
[0008]峰值退火溫度優(yōu)選的范圍在570°C到830°C之間或者約570°C到830°C之間，例如660°C到800°C之間或者約660°C到800°C之間。峰值退火溫度優(yōu)選低于800°C。
[0009]介電層可以為單介電層，比如SiNx層，S1x層或者AlOx層，或者介電層可以是介電層疊層，比如包含AlOx和/或SiNx和/或S1x的疊層。介電層可以含氫而且可以提供良好的正表面鈍化。介電層的厚度可以進(jìn)行選擇，以使其用作減反射涂層。硅基板的正表面可以織構(gòu)化。
[0010]形成穿過(guò)介電層的開(kāi)孔的操作可以由激光燒蝕或者本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的其他合適的方法進(jìn)行，例如用光刻技術(shù)然后采用干刻蝕或濕刻蝕，聚合物掩模的絲網(wǎng)印刷然后采用干刻蝕或濕刻蝕，或者采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的其他合適的方法進(jìn)行。
[0011]第一金屬層的選擇應(yīng)能夠在峰值退火溫度下形成金屬硅化物。第一金屬層可以例如為過(guò)渡金屬層，比如鈷層或者鈦層，或者可包含金屬混合物(例如TiW，TiN或者TaN)。可以用例如PVD，CVD,電鍍或者無(wú)電鍍法提供。
[0012]第二金屬層可以例如為鋁層，例如由物理氣相沉積法(PVD)，絲網(wǎng)印刷或者蒸發(fā)等方法得到，或者第二金屬層可以是包含鋁的層，例如AlSi層。但是，本發(fā)明不限于此，可以使用其它金屬形成第二金屬層。
[0013]依據(jù)某些實(shí)施方式，該方法還包括在硅基板的背面提供第二金屬層之前，在光伏電池的背面提供第二介電層，并在背面的第二介電層上局部開(kāi)孔，比如使用激光處理方法進(jìn)行局部開(kāi)孔。
[0014]在退火(或者共燒)過(guò)程中，在電池的背面形成良好的背面觸點(diǎn)和BSF區(qū)域，與此同時(shí)，在正面第一金屬層與硅基板直接接觸的位置(例如在穿過(guò)介電層的開(kāi)孔的位置)發(fā)生娃化反應(yīng)。
[0015]退火后，第一金屬層上未反應(yīng)的殘余物可以被移除，剩下的金屬硅化物層可以在隨后的鍍覆步驟中用作晶種層，所述隨后的鍍覆步驟比如是鍍銅或鍍鎳步驟。
[0016]與在正面使用鎳硅化物作為晶種層的現(xiàn)有技術(shù)方法相比，使用其他金屬比如鈦是有利的，這是因?yàn)檫@些金屬形成更加穩(wěn)定的硅化物而且向硅的擴(kuò)散速率更低。這樣可以降低結(jié)穿透(junct1n spiking)的風(fēng)險(xiǎn)，可以使用淺發(fā)射極區(qū)域。
[0017]與在正面使用硅化鎳的方法相比，本方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在電池正面形成硅化物和在電池背面形成良好的背面觸點(diǎn)和BSF電場(chǎng)區(qū)域可以在同一個(gè)退火步驟或者共燒步驟中進(jìn)行。因此可以避免兩個(gè)單獨(dú)的退火步驟的需求，與現(xiàn)有技術(shù)方法相比減少了過(guò)程的步驟數(shù)。該退火步驟或共燒步驟可在適中的溫度下進(jìn)行，比如低于800°C或低于約800°C。
[0018]與使用共燒以及絲網(wǎng)印刷正面觸點(diǎn)的方法相比，本方法的優(yōu)點(diǎn)在于，共燒溫度可以從銀絲網(wǎng)印刷正面觸點(diǎn)情況中的至少約835°C降低到660°C或約660°C (當(dāng)在背面上使用例如Al層作為第二金屬層時(shí))，或者甚至降低到570°C或約570°C (當(dāng)使用例如AlSi層作為第二金屬層時(shí))。
[0019]本方法的優(yōu)點(diǎn)在于共燒步驟在正面激光燒蝕后進(jìn)行。因此，在共燒或退火步驟中從介電層(比如SiNx:H減反射涂層)釋放的氫氣不僅可以使S1-SiNx界面被氫氣鈍化，而且鈍化了可能被激光燒蝕破壞的區(qū)域。眾所周知在低溫(比如300°C到400°C之間，或者大約300°C到400°C間)沉積的PECVD SiNx^結(jié)合大量的氫(最多達(dá)30-40%或者最多達(dá)約30-40%) ο在退火或者共燒過(guò)程中，氫氣從SiNJl釋放，可以提高表面鈍化。退火或共燒還可至少部分地消除激光燒蝕造成的損害。
[0020]在退火或共燒過(guò)程中，SiNJl致密化。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于減反射涂層的激光燒蝕步驟在觸點(diǎn)燒制之前進(jìn)行，比如在SiNx層致密化之前進(jìn)行。因此，與經(jīng)燒制后的層的密度相比，減反射涂層的燒蝕由所沉積的較低密度的層促進(jìn)。這樣使燒蝕更均一、更完全，可以實(shí)現(xiàn)更好的金屬覆蓋，由此得到更低的接觸電阻和更高的填充因子。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可在正面激光燒蝕后進(jìn)行基板的良好清潔，因?yàn)檫@種清潔可在任何金屬層出現(xiàn)前進(jìn)行。因此，可以使用的清潔方法和清潔劑的限制減少，且也不用提供保護(hù)層。
[0022]上文已經(jīng)描述了各種發(fā)明性方面的某些目的和優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，應(yīng)理解本發(fā)明的任意【具體實(shí)施方式】不必然能實(shí)現(xiàn)所有的這些目的或優(yōu)點(diǎn)。因此，例如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解可以下述方式實(shí)施或進(jìn)行本發(fā)明:取得或優(yōu)化本文所教導(dǎo)的一種或更多種優(yōu)點(diǎn)，而不必然取得本文所可能教導(dǎo)或暗示的其它目的或優(yōu)點(diǎn)。此外，應(yīng)理解
【發(fā)明內(nèi)容】
只是示例，無(wú)意于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明，對(duì)于其構(gòu)建和方法的操作，還有其特征和優(yōu)點(diǎn)等，可以結(jié)合以下詳細(xì)的說(shuō)明中和附圖一起，得到更好的理解。
[0023]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0024]圖1示意性地示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式中PERC型硅光伏電池的制造方法的例子。
[0025]圖2表示了由一個(gè)實(shí)施方式制造的PERC電池測(cè)量的pFF值隨著峰值退火溫度的變化關(guān)系。實(shí)心的方塊代表了硅化物形成后和鍍覆前測(cè)量的值；空心方塊代表后續(xù)鍍覆后測(cè)量的值。
[0026]圖3表示了一個(gè)實(shí)施方式制造的PERC電池測(cè)量的Suns V。。值隨著峰值退火溫度的變化關(guān)系。實(shí)心的方塊代表了硅化物形成后和鍍覆前測(cè)量的值；空心方塊代表后續(xù)鍍覆后測(cè)量的值。
[0027]圖4(a)到(f)進(jìn)一步示出了圖1所示的制造方法的工藝流程。
[0028]優(yōu)選實(shí)施方式的詳述
[0029]在下文的詳細(xì)描述中，列出了多種具體的細(xì)節(jié)來(lái)全面理解本發(fā)明，和怎樣在【具體實(shí)施方式】中實(shí)施本發(fā)明。然而應(yīng)理解，本發(fā)明的實(shí)施可不具有這些具體細(xì)節(jié)。在其它情況中，為了不混淆本發(fā)明，沒(méi)有詳細(xì)描述眾所周知的方法、過(guò)程和技術(shù)。將就【具體實(shí)施方式】并參照某些附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但本發(fā)明并不受此限制。其中包含和描述的附圖是示意性的且不限制本發(fā)明的范圍。還需注意的是為了顯示的目的，附圖中一些元素的大小可能有夸大，而不是按比例繪制的。
[0030]此外，在說(shuō)明書(shū)中的術(shù)語(yǔ)第一、第二和第三等用來(lái)區(qū)別類似的元件，而不一定是用來(lái)描述時(shí)間、空間、等級(jí)順序或任何其它方式的順序。應(yīng)理解，在合適的情況下，如此使用的術(shù)語(yǔ)可互換使用，本發(fā)明所述的實(shí)施方式能夠按照除本文所述或說(shuō)明的順序以外的其它順序進(jìn)行操作。
[0031]此外，在說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)頂部、底部、上方、下方等用于描述目的，而不一定用于描述相對(duì)位置。應(yīng)理解，在合適的情況下，如此使用的術(shù)語(yǔ)可互換使用，本發(fā)明所述的實(shí)施方式能夠按照本文所述或說(shuō)明的取向以外的其它方向進(jìn)行操作。
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