專利名稱：太陽能電池及其制造方法
技術領域：
本發明的實施方式涉及太陽能電池及其制造方法。
背景技術：
近來，由于認為現有能源(如石油和煤)是會被耗盡的，因此對于代替現有能源的另選能源越來越感興趣。在這些另選能源中，太陽能電池尤其受到關注，因為作為從太陽能產生電能的電池，太陽能電池能夠從豐富的來源中提取能量并且不造成環境污染。太陽能電池一般包括各自由半導體形成的基板和射極層、以及分別在基板和射極層上形成的電極。形成基板和射極層的半導體具有不同的導電類型，諸如P型和η型。在基板和射極層的界面處形成ρ-η結。當光入射在太陽能電池上時，在半導體中產生多個電子-空穴對。通過光生伏打效應，電子-空穴對分離為電子和空穴。因而，分離的電子移動到η型半導體(如射極層) 并且分離的空穴移動到P型半導體(如基板)，接著，電子和空穴分別由電連接到射極層和基板的電極收集。使用電線將電極彼此連接，由此獲得電能。基板和射極層中的每一個中存在至少一個集流器，并且射極層上的集流器連接到電連接到射極層的電極，并且基板上的集流器連接到電連接到基板的電極。因而，射極層和基板的相應電極所收集的電子和空穴通過相應的集流器而移動到連接到外部的負載。但是，在該情況下，因為集流器形成在基板的光入射到的入射面上的射極層上、以及基板的沒有光入射的非入射面上，所以光的入射面積減少。因此，降低了太陽能電池的效率。因此，開發了金屬卷繞穿通(MWT)太陽能電池和背接觸太陽能電池，以防止由于集流器導致的太陽能電池的效率的降低。在MWT太陽能電池中，連接到射極層的集流器形成在基板的與該基板的光入射面相反的背面上。在背接觸太陽能電池中，收集電子和空穴的全部電極形成在基板的背面上。
發明內容
技術問題實施方式提供一種提高效率的太陽能電池。解決問題的技術方案在一個方面中，存在一種太陽能電池，該太陽能電池包括具有至少一個通孔的第一導電類型的基板，在所述至少一個通孔中形成有多個不平坦部分；形成在所述基板中的與所述第一導電類型相反的第二導電類型的射極層；形成在所述射極層上的至少一個第一電極；穿過所述至少一個通孔而電連接到所述至少一個第一電極的至少一個集流器，所述至少一個第一電極和所述至少一個第一電極位于所述基板的相反的表面上；以及與所述至少一個集流器間隔開并且電連接到所述基板的第二電極。可以在所述基板的正面和背面中的至少一個表面上形成有多個不平坦部分。
形成在所述至少一個通孔中的所述多個不平坦部分各自的高度可以不同于形成在所述基板的所述至少一個表面上的所述多個不平坦部分各自的高度。形成在所述至少一個通孔中的所述多個不平坦部分各自的高度可以大于形成在所述基板的所述至少一個表面上的所述多個不平坦部分各自的高度。形成在所述基板的所述至少一個表面上的所述多個不平坦部分各自的高度可以是大約5 μ m至10 μ m，形成在所述至少一個通孔中的所述多個不平坦部分各自的高度可以是大約10 μ m至50 μ m。在所述基板的光入射面形成的所述至少一個通孔的直徑可以小于在所述基板的與所述光入射面相反的表面形成的所述至少一個通孔的直徑。所述至少一個通孔的直徑可以隨著其從所述基板的光入射面到所述基板的與所述光入射面相反的表面而增加。所述至少一個通孔的最大寬度與最小寬度之比可以為大約1 0. 1至1 0.9。所述太陽能電池還可以包括形成在所述射極層上的防反射層，所述射極層形成在所述基板的正面上。所述太陽能電池還可以包括形成在所述第二電極與所述基板之間的所述第一導電類型的背面場層，所述背面場層的雜質摻雜濃度大于所述基板的雜質摻雜濃度。在另一方面，提出一種太陽能電池的制造方法，該制造方法包括以下步驟在第一導電類型的基板中形成至少一個通孔；對所述基板的在所述至少一個通孔內的表面進行粗糙化，以在所述基板的在所述至少一個通孔內的表面上形成多個不平坦部分；在所述基板上形成射極層；并且形成電連接到所述射極層的正面電極、穿過所述至少一個通孔而電連接到所述正面電極的集流器、和與所述集流器間隔開并電連接到所述基板的背面電極。該制造方法可以包括以下步驟當在所述基板的在所述至少一個通孔內的表面上形成所述多個不平坦部分時，去除所述至少一個通孔的損壞部分。該制造方法可以包括以下步驟當在所述基板的在所述至少一個通孔內的表面上形成所述多個不平坦部分時，在所述基板的正面和背面上形成多個不平坦部分。該制造方法可以包括以下步驟在刻蝕劑中產生超聲波振動，以在所述基板的正面和背面中的每一個中的未形成所述至少一個通孔的部分上進行刻蝕，并在所述基板的在所述至少一個通孔內的表面上執行刻蝕。在所述基板的正面形成的所述至少一個通孔的直徑可以不同于在所述基板的與正面相反的背面形成的所述至少一個通孔的直徑。形成所述正面電極、所述集流器和所述背面電極的步驟可以包括以下步驟在所述基板的背面中在所述至少一個通孔中、并且在所述基板的背面在所述至少一個通孔的周圍的所述射極層上，涂敷包含第一導電材料的第一膏體；在所述基板的正面在通過所述至少一個通孔露出的所述第一膏體上、并且在所述基板的正面在所述至少一個通孔的周圍的基板上，涂敷包含第二導電材料的第二膏體；在所述基板的背面上涂敷包含第三導電材料的第三膏體，使得所述第三膏體與所述第一膏體間隔開；并且在涂敷了所述第一膏體至所述第三膏體的所述基板上執行熱處理，以由所述第一膏體形成所述集流器，由所述第二膏體形成所述正面電極，并由所述第三膏體形成所述背面電極。形成所述至少一個通孔的步驟可以使用激光鉆孔方法。在所述基板的激光束入射到的光入射面形成的所述至少一個通孔的直徑可以小于在所述基板的與所述光入射面相反的表面中形成的所述至少一個通孔的直徑。該制造方法可以包括以下步驟去除所述射極層的形成在所述基板的邊緣的部分以及形成在所述背面電極與所述集流器之間的部分。
附圖被包括進來以提供對本發明的進一步理解，其被并入且構成本說明書的一部分，附圖示出了本發明的實施方式，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。在附圖中圖1是根據本發明實施方式的太陽能電池的部分截面圖；圖2和圖3分別是通孔的截面圖和部分放大圖；圖4至圖11是順序地例示根據本發明實施方式的太陽能電池的制造方法中的每個階段的截面圖；圖12是根據本發明另一實施方式的太陽能電池的部分截面圖；圖13是通孔的截面圖；以及圖14是根據本發明另一實施方式的太陽能電池的部分截面圖。
具體實施例方式以下將參照附圖更全面地描述本發明，在附圖中示出了本發明的示例性實施方式。然而，本發明可以以很多不同形式實現并且不應被理解為局限于這里闡述的實施方式。在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同標號表示相同元件。應該理解，當將諸如層、膜、區域或基板的元件稱為“位于另一元件上” 時，它可以直接位于所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。相反，當將一元件稱為“直接位于另一元件上”時，不存在中間元件。現在將詳細描述本發明的實施方式，其示例示出在附圖中。下面參考圖1、2和3詳細地描述根據本發明實施方式的太陽能電池。圖1是根據本發明實施方式的太陽能電池的部分截面圖。圖2和圖3分別是通孔的截面圖和部分放大圖。如圖1所示，根據本發明實施方式的太陽能電池1包括具有多個通孔181的基板 110 ；基板110上的射極層120 ；形成在基板110的光入射到的入射面(下面稱為“正面”)上的射極層120上的防反射層130 ；形成在基板110的正面上的射極層120上的多個第一電極 150(下面稱為“多個正面電極”)；至少一個集流器140，其形成在基板110的與基板110的入射面相反的表面(下面稱為“背面”)上的各個通孔181的至少一部分中；第二電極(下面稱為“背面電極”)160，其形成在基板110的背面上，與所述至少一個集流器140間隔開； 和背面場(BSF)層170，其位于背面電極160與基板110之間，在背面電極160的下面。在實施方式中，基板110是由例如ρ型硅的第一導電類型的硅形成的半導體基板， 但這不是必要的。硅的示例包括單晶硅、多晶硅、和非晶硅。當基板110是P型時，基板110 包含例如硼(B)、鎵0 )和銦(In)的III族元素的雜質。另選地，基板110可以是η型的， 并且/或者由除了硅之外的材料形成。如果基板110為η型，則基板110可以包含例如磷 (P)、砷(As)和銻(Sb)的V族元素的雜質。基板110具有多個通孔181，每個通孔穿過基板110。此外，對基板110的表面進行粗糙化，以形成對應于不平坦表面或具有不平坦特性的粗糙表面。該粗糙表面具有多個不平坦部分101和102。在實施方式中，基板110的粗糙狀態根據基板的位置而改變。例如，基板110在各個通孔181內的粗糙表面的粗糙狀態不同于基板110的沒有形成通孔181處的粗糙表面的粗糙狀態。在實施方式中，基板110的在通孔181的形成部分中(即，在通孔181內部)的粗糙表面具有不平坦部分102，不平坦部分102具有大約10 μ m至50 μ m的高度。基板110 的在未形成通孔181的部分中(即，在通孔181的外部)的粗糙表面具有不平坦部分101， 不平坦部分101具有大約5 μ m至10 μ m的高度。如上所述，因為基板110的在通孔181的形成部分中的表面進行了粗糙化，所以基板Iio的在通孔181內的表面狀態是良好的或改善的。例如，如果使用激光來形成通孔 181，則可能因為撞擊或者由于激光束照射所產生的熱量等，損壞在通孔181的形成部分中的基板110。但是，在實施方式中，因為在通孔181的形成部分中的基板110的表面進行了粗糙化，所以當通過去除基板110的表面的一部分而在基板110的表面上形成不平坦部分 101和102時(參見圖2和圖3)，可以將由于撞擊或熱量而導致的對基板110的損壞部分一起去除或減少。因而，通孔181內的基板110具有去除或減少了損壞部分的粗糙表面。射極層120是與基板110的第一導電類型相反的第二導電類型(例如，η型)的雜質部分。射極層120與基板110形成ρ-η結。由于光入射在基板110上而產生的多個電子-空穴對通過由ρ-η結產生的內置電勢差而分離為電子和空穴。接著，分離的電子移動到 η型半導體，并且分離的空穴移動到ρ型半導體。因而，當基板110是ρ型并且射極層120 是η型時，分別地，分離的空穴移動到基板110并且分離的電子移動到射極層120。因此，基板110中的空穴成為主要載流子，射極層120中的電子成為主要載流子。因為基板110與射極層120形成ρ-η結，所以當基板110是η型時，射極層120可以是P型，這不同于上述實施方式。在該情況下，分別地，分離的電子移動到基板110并且分離的空穴移動到射極層120。當射極層120是η型時，通過利用諸如P、As和Sb的V族元素的雜質來摻雜基板110，可以形成射極層120。相反，當射極層120是η型時，通過利用諸如B、fei和h的III族元素的雜質來摻雜基板110，可以形成射極層120。由氮化硅(SiNx)和/或氧化硅(SiOx)形成的防反射層130位于形成在基板110 的正面上的射極層120上。防反射層130降低入射在基板110上的光的反射，由此增加太陽能電池1的效率。防反射層130可以具有大約70nm至SOnm的厚度。如果希望，可以省略防反射層130。射極層120具有多個露出部182，這些露出部182露出基板110的背面的多個部分。露出部182阻擋射極層120與正面電極150(其移動并且收集電子)之間、以及射極層 120與背面電極160(其收集空穴)之間的電連接，因而電子和空穴可以平滑地移動。盡管在圖1中未示出，但是防反射層130和在防反射層130下面的射極層120各自具有多個露出部，以露出基板110的正面的多個部分，從而顯示基板110的邊緣隔離。多個正面電極150由至少一種導電材料形成。例如，正面電極150可以由從包括以下材料的組中選擇的至少一種材料形成鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、鋁(Al)、錫(Sn)、鋅 (Zn)、銦(In)、鈦(Ti)、金(Au)和其組合物。可以使用其他導電材料。正面電極150在基板 110的正面上沿著固定方向大致彼此平行地延伸。各個正面電極150電連接到射極層120并且覆蓋至少一個通孔181。正面電極150收集移動到射極層120的載流子(如，電子)。基板110的背面上的至少一個集流器140主要形成在通孔181周圍并且形成在通孔181的至少一部分中。所述至少一個集流器140通過通孔181電連接到正面電極150。所述至少一個集流器140稱為匯流條并由至少一種導電材料形成。例如，所述至少一個集流器140可以由從包括以下材料的組中選擇的至少一種材料形成鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、 鋁(Al)、錫(Sn)、鋅(Zn) JB ( )、鈦(Ti)、金(Au)和其組合物。可以使用其他導電材料。 在實施方式中，所述至少一個集流器140包含與正面電極150相同的材料。所述至少一個集流器140在基板110的正面上沿著與正面電極150交叉的方向彼此大致平行地延伸。因而，所述多個通孔181形成在正面電極150與所述至少一個集流器 140的各個交叉點處。所述至少一個集流器140將由電連接到集流器140的正面電極150 收集的載流子(如電子)傳送到外部裝置。在實施方式中，因為電連接到正面電極150的集流器140形成在基板110的對應于非光入射面的背面上，所以太陽能電池1的光入射面積增加。背面電極160由至少一種導電材料形成。例如，背面電極160可以由從包括以下材料的組中選擇的至少一種材料形成附、01^8、41、511、&1、111、1^11和其組合物。可以使用其他導電材料。背面電極160與集流器140間隔開。背面電極160電連接到基板110， 并且收集移動到基板110的載流子(如，空穴)，以將載流子輸出到外部裝置。在另選實施方式中，太陽能電池1還可以包括另一集流器，所述另一集流器電連接到背面電極160的一部分并且由具有良好導電性的諸如Ag的導電材料形成。該集流器可以提高背面電極160與外部裝置之間的接觸強度。背面電極160與基板110之間的BSF層170是比基板110更多地摻雜有與基板 110相同的導電類型的雜質的區域(如，P+型區域)。通過由基板110和BSF層170的雜質摻雜濃度之間的差而產生的勢壘，從而防止或減少電子向基板110的背面的移動。因而， BSF層170防止或減少電子和空穴在基板110的表面周圍的再結合和/或消失。具有上述結構的根據本發明實施方式的太陽能電池1是這樣的太陽能電池其中，電連接到正面電極150的至少一個集流器140位于基板110的沒有光入射的背面上。下面將描述太陽能電池1的操作。當照射到太陽能電池1的光透過防反射層130和射極層120而入射在基板110上時，通過基于入射光的光能而在基板110中產生多個電子-空穴對。因為基板110的表面是具有多個不平坦部分101的粗糙表面，所以降低了在基板110的整個表面上的光反射。此外，因為光入射操作和光反射操作都在粗糙表面上進行，所以增加了光吸收并且提高了太陽能電池1的效率。另外，因為由于防反射層130而降低了入射在基板110上的光的反射損失，所以入射在基板110上的光量進一步增加。基板110和射極層120的p-n結使得電子_空穴對分離，并且分離的電子移動到η 型射極層120，分離的空穴移動到ρ型基板110。接著，移動到η型射極層120的電子由正面電極150收集，隨后移動到集流器140，集流器140穿過通孔181電連接到正面電極150。 移動到P型基板110的空穴經過BSF層170由背面電極160收集，然后沿背面電極160移動。當集流器140使用電線而連接到背面電極160時，電流在其中流動，由此能夠使用電流以產生電力。
在本發明的實施方式中，對通孔181內的基板110的表面進行粗糙化，以使其具有多個不平坦部分102。因而，通孔181內的基板110的截面面積增加，由此增加射極層120 與集流器140之間的在通孔181內的接觸面積。此外，因為接觸面積的增加而降低接觸電阻，因而增加集流器140的導電率。因此，提高了傳送到正面電極150的載流子的傳送效率。此外，因為對通孔181內的基板110的表面進行了粗糙化，所以去除或減少了由于形成通孔181時產生的碰撞或熱量而導致的基板110上的損壞部分。因而，集流器140與射極層120之間的在通孔181內的接觸強度提高。另外，進一步提高了通過射極層120傳送的載流子的導電性，并且進一步提高了載流子的傳送效率。此外，因為在通孔181內形成的不平坦部分102的高度大于在通孔181外形成的不平坦部分101的高度，所以通孔181內的基板110的截面面積增加，由此降低接觸電阻。當集流器140使用電線而連接到背面電極160時，電流在其中流動，由此能夠使用電流來產生電力。下面參考圖4至圖11描述根據本發明實施方式的太陽能電池1的制造方法。圖4至圖11是順序地例示根據本發明實施方式的太陽能電池的制造方法中的每個階段的截面圖。如圖4所示，在由ρ型單晶硅或P型多晶硅形成的基板110上形成多個通孔181。 通過使用激光束的激光鉆孔方法來形成通孔181。可以使用其他方法。如圖5所示，在基板110的全部表面上執行粗糙化處理，以形成具有多個不平坦部分101和102的基板110的粗糙表面。當基板110由P型單晶硅形成時，使用諸如Κ0Η、 NaOH和氫氧化四甲基銨(TMAH)的堿性溶劑來執行粗糙化處理。當基板110由ρ型多晶硅形成時，使用諸如HF和HNO3的酸性溶劑來執行粗糙化處理。在本發明的實施方式中，當在基板110的全部表面上執行粗糙化處理時，將具有固定頻率的超聲波施加于在粗糙化處理中使用的刻蝕劑，以在刻蝕劑中產生超聲波振動。 因此，刻蝕劑容易地滲透進入通孔181的內部。在現有技術中，因為通孔具有大約30μπι至ΙΟΟμπι的小尺寸，所以難以使得刻蝕劑滲透進入通孔的內部。即使刻蝕劑滲透進入通孔的內部，刻蝕劑也不是均勻地滲透、而是不均勻地滲透到各個通孔的全部表面。因而，不需要刻蝕通孔內的基板的表面，或者可以部分地刻蝕通孔內的基板的表面。此外，由于當形成通孔時產生的振動、熱量等而導致的損壞部分無法去除并且保留。損壞部分不利地影響集流器140的操作效率。但是，在本發明的實施方式中，因為通過超聲波振動而使得刻蝕劑容易地滲透進入通孔181的內部，所以在各個通孔181內以及基板110的正面和背面上均勻地執行刻蝕。 因此，對基板110的正面和背面以及基板110的在各個通孔181內的表面進行刻蝕，以形成多個不平坦部分101和102，在該情況下，通過刻蝕通孔181內的基板110而去除或減少基板110的損壞部分，并且通孔181內的基板110的截面面積由于通孔181內的不平坦部分 102而增加。另外，因為由于激光束照射而在通孔181內產生損壞部分，所以在通孔181的形成部分中的不平坦部分102的高度大于在未形成通孔181的部分中的不平坦部分101的高度，由此，與非損壞部分相比，刻蝕劑更容易地滲透進入損壞部分。在本發明的實施方式中，不平坦部分101的高度可以為大約5 μ m至10 μ m，而不平坦部分102的高度可以為大約 10 μ m 至 50 μ m0
如圖6所示，在基板110上執行包含諸如P、As和Sb的V族元素的雜質的材料(例如POCl3或H3PO4)的高溫熱處理，以在基板110上散布V族元素的雜質。因此，在基板110 的全部表面上形成射極層120，基板110的全部表面包括基板110的正面和背面、以及每個通孔181的內表面和側表面。不同于該實施方式，如果基板110是η型，則可以在基板110 上執行包含III族元素的雜質的材料(例如的高溫熱處理，或者可以在基板110上層疊包含III族元素的雜質的材料，以在基板Iio的全部表面上形成P型射極層120。接著， 通過刻蝕處理，去除在基板110內散布ρ型雜質或η型雜質時產生的包含磷(P)的硅酸磷玻璃(PSG)或包含硼(B)的硅酸硼玻璃(BSG)。如圖7所示，使用諸如等離子增強化學氣相淀積(PECVD)方法的化學氣相淀積 (CVD)方法，在基板110的正面上形成防反射層130。另外，可以在通孔181內部或其一部分中形成防反射層130。如圖8所示，使用絲網印刷方法，將包含Ag的集流器膏體141涂敷在射極層120的預定部分上，接著在大約170°將其干燥。在通孔181的內部空間中填充集流器膏體141。 替代Ag，集流器膏體141可以包含從以下材料組成的組中選擇的至少一種材料Ni、Cu、Al、 Sn、Zn、h、Ti、Au和其組合物。可以使用其他材料。如圖9所示，使用絲網印刷方法，將包含Ag的正面電極膏體151涂敷在基板110 的正面的相應部分上，使得正面電極膏體151接觸填充在通孔181內的集流器膏體141，并在固定的方向上直線延伸。接著，在大約170°干燥正面電極膏體151。另選地，替代Ag，正面電極膏體151可以包含從以下材料組成的組中選擇的至少一種材料Ni、Cu、Al、Sn、Zn、 ^ι、 、Αιι和其組合物。可以使用其他材料。如圖10所示，將背面電極膏體161涂敷在基板110的背面的相應部分上，使得背面電極膏體161與集流器膏體141間隔開。接著，在大約170°干燥背面電極膏體161。背面電極膏體161包含Al，并且可以包含從以下材料組成的組中選擇的至少一種材料Ag、 Ni、Cu、Sn、Zn、In、Ti、Au和其組合物。可以使用其他材料。如圖11所示，在大約750°至800°的溫度烘焙基板110以形成多個正面電極 150、電連接到正面電極150的至少一個集流器140、背面電極160和BSF層170。在另選實施方式中，可以使用CVD方法，而不使用絲網印刷方法，在希望的部分中形成至少一個集流器140、正面電極150和背面電極160。在該情況下，可以省略干燥處理和烘焙處理。接著，在基板110的背面上的射極層120的多個部分上、并且在位于射極層120的所述多個部分下方的基板110上，形成多個露出部182(參見圖1)，以完成圖1中示出的太陽能電池1。露出部182形成在背面電極160與集流器140之間，因此將背面電極160與正面電極150電隔離。當形成多個露出部182時，在射極層120的形成在基板110的邊緣處的一部分上形成露出部，以實現基板110的邊緣隔離。另外，可以使用PECVD方法而不使用激光來形成多個露出部182和在邊緣隔離中使用的露出部。下面參考圖12至圖14描述根據本發明另一實施方式的太陽能電池。圖12是根據本發明另一實施方式的太陽能電池的部分截面圖。圖13是通孔的截面圖。圖14是根據本發明另一實施方式的太陽能電池的部分截面圖。在下面的說明中，用相同的標號表示與圖1中示出的結構元件具有相同功能和結構的結構元件，并且可以簡要進行或可以全部省略進一步的描述。如圖12所示，類似于圖1示出的太陽能電池1，根據本發明實施方式的太陽能電池 10包括具有多個通孔181a的基板110 ；基板110上的射極層120 ；射極層120上的防反射層130 ；至少一個集流器140，其形成在基板110的背面上，并連接到通孔181a以及位于各個通孔181a周圍的射極層120 ；多個正面電極150，其形成在基板110的正面上形成的射極層120上，并穿過通孔181a電連接到所述至少一個集流器140 ；背面電極160，其形成在基板110的背面上，并與所述至少一個集流器140間隔開；和背面場(BSF)層170，其位于背面電極160與基板110之間，在背面電極160的下面。另一方面，不同于圖1中示出的太陽能電池1，圖12中示出的太陽能電池10的各個通孔181a具有逐漸變尖的形狀。隨著通孔181a從基板110的背面到正面，它的寬度減小。在實施方式中，通孔181a的最大寬度dl與最小寬度d2之比是大約1 0. 1至1 0.9。 優選地，通孔181a的最大寬度dl與最小寬度d2之比是大約1 0.4至1 0.9。通孔 181a相對于基板110的正面的傾斜角度可以是大約45°至85°。此外，不同于圖1中示出的太陽能電池1，太陽能電池10的基板110的在每個通孔 181a內的表面沒有進行粗糙化。如圖13所示，當每個通孔181a具有逐漸變尖的形狀時，通孔181a的寬度不是恒定的，并且根據通孔181a的位置而變化。因為通孔181a隨著其從基板110的背面到正面具有逐漸減小的寬度，所以太陽能電池10的光接收面積增加并且提高了正面電極150的載流子傳送效率。換言之，因為通孔181a隨著其從基板110的背面到基板110的對應于光入射面的正面而具有逐漸減小的寬度(或逐漸減小的直徑)，所以通孔181a的尺寸減少。因而，降低了由通孔181a而導致的光接收面積的減少。此外，因為在正面電極150內形成的通孔181a的寬度減小，所以由通孔181a而導致的正面電極150的損壞率降低，并且還提高了正面電極150的載流子傳送效率。當集流器140形成在基板110的背面上時，因為通孔181a的寬度從基板110的背面起逐漸減小，所以容易在通孔181a內形成集流器140。具體地說，當使用絲網印刷方法來印刷用于集流器的膏體以形成集流器140時，因為通孔181a的逐漸變尖的形狀，所以容易用集流器膏體填充通孔181a。因此，提高了正面電極150與集流器140之間的連接效率。因為除了形成多個通孔181a的處理和對基板110的表面進行粗糙化的處理之外， 太陽能電池10的制造方法與制造太陽能電池1的方法大致相同，所以可以簡要地進行進一步的描述或者可以完全省略進一步的描述。更具體地說，除了在圖4和圖5中示出的處理之外，根據圖6至圖11中示出的處理來制造太陽能電池10。在將激光束照射到基板110以形成多個通孔181a的處理(對應于圖4中示出的處理)中，激光束的能級隨著時間經過而變化。例如，隨著時間經過，照射到基板110的激光束的能級逐漸降低。通過根據基板110的種類、通孔181a的尺寸等來改變照射到基板110的激光束的照射次數、照射時間或能級，從而將通孔181a形成為逐漸變尖的形狀。此外，在實施方式中，隨著激光束的照射次數或照射時間的增加，激光束的能級(即，強度)降低。在實施方式中，如果使用具有大約355nm的波長的激光束來形成通孔181a，則激光束的能級可以是大約IW至5W。如果使用具有大約532nm的波長的激光束來形成通孔181a，則激光束的能級可以是大約5W至10W。此外，如果使用具有大約1064nm的波長的激光束來形成通孔181a， 則激光束的能級可以是大約IOW至20W。另選地，可以通過根據照射時間、照射次數等而改變照射到基板110上的激光束的聚焦位置，來將通孔181a形成為逐漸變尖的形狀。此外，不同于圖5中示出的處理，在太陽能電池10中不使用對基板110在逐漸變尖的形狀的通孔181a內的表面進行粗糙化的超聲波振動。此外，如圖14所示，與圖12中示出的太陽能電池10類似，根據本發明實施方式的太陽能電池IOa包括多個逐漸變尖的形狀的通孔181b。在圖14中示出的太陽能電池IOa 中，當按照與圖1中示出的太陽能電池1相同的方式對基板110的表面進行粗糙化時，使用超聲波振動對每個通孔181b內的基板110的表面進行粗糙化。結果，在通孔181b內以及在未形成通孔181b的部分中形成多個不平坦部分101和102。由于制造太陽能電池IOa的方法與參考圖4至圖11以及圖12描述的制造太陽能電池1和10的方法大致相同，進一步的描述可以簡要進行或者可以全部省略。此夕卜，由于圖14中示出的太陽能電池IOa具有圖1和圖12中示出的太陽能電池 1和10的全部優點，圖14中示出的太陽能電池IOa的效率與圖1和圖12中示出的太陽能電池1和10相比得到了進一步提高。雖然已參照多個示例性實施方式描述了實施方式，但應該理解，本領域技術人員能夠設想落入本公開的原理的范圍內的許多其它變型和實施方式。更具體地講，在本公開、 附圖和所附權利要求的范圍內，可以對主題組合設置的組成部件和/或設置進行各種變化和修改。除了對組成部件和/或設置的各種變化和修改之外，另選用途對于本領域技術人員而言也是很明顯的。
權利要求
1.一種太陽能電池，該太陽能電池包括具有至少一個通孔的第一導電類型的基板，在所述至少一個通孔中形成有多個不平坦部分；形成在所述基板中的與所述第一導電類型相反的第二導電類型的射極層；形成在所述射極層上的至少一個第一電極；穿過所述至少一個通孔而電連接到所述至少一個第一電極的至少一個集流器，所述至少一個第一電極和所述至少一個第一電極位于所述基板的相反的表面上；以及與所述至少一個集流器間隔開并且電連接到所述基板的第二電極。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括形成在所述基板的正面和背面中的至少一個表面上的多個不平坦部分。
3.根據權利要求2所述的太陽能電池，其中，形成在所述至少一個通孔中的所述多個不平坦部分各自的高度不同于形成在所述基板的所述至少一個表面上的所述多個不平坦部分各自的高度。
4.根據權利要求3所述的太陽能電池，其中，形成在所述至少一個通孔中的所述多個不平坦部分各自的高度大于形成在所述基板的所述至少一個表面上的所述多個不平坦部分各自的高度。
5.根據權利要求4所述的太陽能電池，其中，形成在所述基板的所述至少一個表面上的所述多個不平坦部分各自的高度是大約5 μ m至10 μ m，形成在所述至少一個通孔中的所述多個不平坦部分各自的高度是大約10 μ m至50 μ m。
6.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述至少一個通孔的在所述基板的光入射面形成的直徑小于所述至少一個通孔的在所述基板的與所述光入射面相反的表面形成的直徑。
7.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述至少一個通孔的直徑隨著其從所述基板的光入射面到所述基板的與所述光入射面相反的表面而增加。
8.根據權利要求6所述的太陽能電池，其中，所述至少一個通孔的最大寬度與最小寬度之比為大約1 0. 1至1 0.9。
9.根據權利要求1所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括形成在所述射極層上的防反射層，所述射極層形成在所述基板的正面上。
10.根據權利要求1所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括形成在所述第二電極與所述基板之間的所述第一導電類型的背面場層，所述背面場層的雜質摻雜濃度大于所述基板的雜質摻雜濃度。
11.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述基板由單晶硅或多晶硅形成。
12.一種制造太陽能電池的方法，該方法包括以下步驟在第一導電類型的基板中形成至少一個通孔；對所述基板的在所述至少一個通孔內的表面進行粗糙化，以在所述基板的在所述至少一個通孔內的表面上形成多個不平坦部分；在所述基板上形成射極層；以及形成電連接到所述射極層的正面電極、穿過所述至少一個通孔而電連接到所述正面電極的集流器、以及與所述集流器間隔開并電連接到所述基板的背面電極。
13.根據權利要求12所述的方法，該方法還包括以下步驟當在所述基板的在所述至少一個通孔內的表面上形成所述多個不平坦部分時，去除所述至少一個通孔的損壞部分。
14.根據權利要求12所述的方法，該方法還包括以下步驟當在所述基板的在所述至少一個通孔內的表面上形成所述多個不平坦部分時，在所述基板的正面和背面上形成多個不平坦部分。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，在刻蝕劑中產生超聲波振動，以在所述基板的正面和背面中的每一個表面中的未形成所述至少一個通孔的部分上進行刻蝕，并在所述基板的在所述至少一個通孔內的表面上進行刻蝕。
16.根據權利要求14所述的方法，其中，所述至少一個通孔的在所述基板的正面形成的直徑不同于所述至少一個通孔的在所述基板的與正面相反的背面形成的直徑。
17.根據權利要求15所述的方法，其中，形成所述正面電極、所述集流器和所述背面電極的步驟包括以下步驟在所述基板的背面在所述至少一個通孔中、并且在所述基板的背面在所述至少一個通孔的周圍的射極層上，涂敷包含第一導電材料的第一膏體；在所述基板的正面在通過所述至少一個通孔露出的所述第一膏體上、并且在所述基板的正面在所述至少一個通孔的周圍的基板上，涂敷包含第二導電材料的第二膏體；在所述基板的背面上涂敷包含第三導電材料的第三膏體，使得所述第三膏體與所述第一膏體間隔開；以及在涂敷了所述第一膏體至所述第三膏體的所述基板上執行熱處理，以由所述第一膏體形成所述集流器，由所述第二膏體形成所述正面電極，并由所述第三膏體形成所述背面電極。
18.根據權利要求12所述的方法，其中，形成所述至少一個通孔的步驟使用激光鉆孔方法，其中，所述至少一個通孔的在所述基板的激光束入射到的光入射面形成的直徑小于所述至少一個通孔的在所述基板的與所述光入射面相反的表面形成的直徑。
19.根據權利要求12所述的方法，該方法還包括以下步驟去除所述射極層的形成在所述基板的邊緣的部分以及形成在所述背面電極與所述集流器之間的部分。
全文摘要
本發明公開了太陽能電池及其制造方法。該太陽能電池包括具有至少一個通孔的第一導電類型的基板；形成在所述基板中的與所述第一導電類型相反的第二導電類型的射極層；形成在所述射極層上的至少一個第一電極；至少一個集流器，其與所述至少一個第一電極相對，所述基板插在所述至少一個第一電極和所述至少一個集流器之間，所述至少一個集流器通過所述至少一個通孔而電連接到所述至少一個第一電極；以及第二電極，其與所述至少一個集流器間隔開，并且電連接到所述基板。在所述至少一個通孔中形成有多個不平坦部分。
文檔編號H01L31/042GK102171838SQ200980138575
公開日2011年8月31日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年3月2日
發明者姜周完, 尹周煥, 金鐘煥, 高志勛 申請人:Lg電子株式會社