具有繞通連接的光伏電池的制作方法

具有繞通連接的光伏電池的制作方法
【專利摘要】已知的繞通連接的光伏電池具有在其后表面上的兩極的輸出端子，其中一個端子通過所述繞通連接耦合到前表面。本發明的太陽能電池通過在所述后表面上形成發射極層進行制造。電極材料被施加在所述后表面上的相互分離的第一區和第二區中。所述第一區中的電極材料與所述發射極接觸。所述第二區覆蓋孔的周圍，以提供所述后表面上的連接。所述第二區中的電極材料位于所述發射極上，并且所述第二區周圍的發射極通過溝道中斷。在所述前表面上，另一區的電極材料施加在所述孔上。如果必要，那么所述后表面上的第二區中的電極材料施加在支撐表面上，所述支撐表面基本上與所述第一區下方橫向流經發射極層的電流電隔離。
【專利說明】具有繞通連接的光伏電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及光伏電池(例如太陽能電池)和一種制造該光伏電池的方法。
【背景技術】
[0002]已知的光伏電池包括半導體本體，其中光激發自由電荷載流子，這樣會產生該電池的輸出端子之間的電壓以及流經該電池的輸出端子的電流。該半導體本體是扁平薄板，其具有較大直徑和其前表面與后表面之間的很小的厚度。在基本上整個前表面和后表面的范圍內分布的電極提供了與端子的低電阻連接。在多個光伏電池中，端子還可以連同其所連接的電極一起被提供在前表面和后表面上。然而，還已知的是，將端子都提供在相同表面上，通常在后表面上，也就是，在使用期間轉離太陽(或其他光源)的表面。通過以從一表面延伸到另一表面的導體材料填充的孔(也稱為通孔)的形式的金屬繞通(MWT)連接使得在相同表面的端子成為可能。
[0003]MWT連接的使用具有的問題在于會產生短路，短路會導致穿過端子的輸出電路的損耗甚至損壞。因為MWT連接是針對光伏電池最早的提議，所以該問題已經導致多種用于避免短路的建議。盡管對光伏電池中的MWT的短路問題的解決方案有長久期盼的需求，但是這些解決方案在附加的工藝和所需的精度方面仍然相當復雜。
[0004]—種制造具有MWT連接的光伏電池的方法從Florian Clement等人的，題 為“Pilot Line processing of screen printed cs-Si MffT solar cellsexceedingl7%efficiency (絲網印刷的效率超過17%的銫娃MWT太陽能電池的導頻線路工藝)”，發表于2009年費城第34屆IEEE光伏專家會議，第223-227頁的文獻可知。在該方法中，起始點是具有通孔的半導體基底，通孔穿過該基底。通過對表面進行摻雜來實現結。在后表面上，產生背面場(BSF)層以提供到襯底的接觸及襯底的鈍化。P觸點也可印在后表面上，其用于實現電池端子中的一個。以電極網格圖形的形式將導體膏劑印在電池的前表面，該導體膏劑溢出通孔。為了提供從另一端子到前部的連接，首先將一部分導體膏劑印在通孔的位置處、通孔位置周圍及通孔內。在燒制步驟中加熱該導體膏劑，由此形成電極。可從后表面I禹合出P觸點與燒制的導電膏劑之間的該電池的輸出電壓。
[0005]類似于所有采用MWT技術來制造光伏電池的方法，該方法需要額外的措施來阻止由通孔帶來的短路問題。在電池中可能的短路問題可包括通孔壁中的無意識的電流路徑，以及由于發射極層的局部缺陷和電池特征的校準引起的電流。
[0006]由Clement等人提出的方法這樣解決這些問題:在通孔中提供發射極層，并且在區域的后面局部地將通孔位置與前觸點結合在前表面與后表面中(例如由激光切割)的切割的溝道進行合并。在靠近電池的邊緣的前表面上提供溝道，以阻止邊緣周圍的前表面上的電流。此外，在本地發射極區中的后表面上切割溝道，使得對背部上的與通孔接觸的導電膏劑的區域進行環繞。當導電膏劑的區域被精確校準，并且溝道被正確地定位以將(前接觸的)導電膏劑區與BSF分開時，這可放置短路。孔壁上的發射極層的可靠的應用要求限制了可用于施加發射極的工藝的選擇。由于工藝限制，需要復雜的措施來將該技術施加到η型半導體本體上。
[0007]美國2007/0023082和EP1950810描述了一種類似的電池，其中，在η型半導體的
前表面上的緩變P型發射極由導電涂層覆蓋，該緩變P型發射極通過通孔電連接到在后表面的第一電極。在后表面上，緩變η型層被用作與第二電極接觸的背面場，并且在合并通孔的區域提供具有固有P型緩變的層。溝道將緩變η型層與具有固有P型緩變的層分開，因此后表面部分與第一電極與第二電極接觸。在另一實施例中，緩變η型層可選擇地從合并通孔的區域處移除，或可選擇地沉積在該區域以外，并且至通孔的接觸電極被提供在簡單的固有非晶娃層的后表面上。
[0008]在這些實施例中，通孔包含導體，其被電連接到發射極，并且由于通孔壁不是鈍化或分離的，因此發射極觸點直接與基極材料接觸，這種配置增加了分流或反向電流問題的風險。美國2007/0023082還提到首先將緩變η型層從與第一電極接觸的后表面的整個部分移除的可能性。這降低了泄漏，但是使得制造工藝更加復雜。

【發明內容】

[0009]除了其他內容以外，本發明的目的在于提供具有導電的繞通連接的光伏電池，其中可以更簡單的方式降低短路電流。
[0010]根據一個方面，提供了一種制造光伏電池的方法，其中，所述方法包括:
[0011]-提供具有前表面和后表面的第一導電類型的半導體本體，其中至少一個孔從所述前表面到所述后表面貫穿所述半導體本體；
[0012]-在所述半導體本體中或所述半導體本體上至少相鄰于所述后表面形成第二導電類型的層；
[0013]-在所述后表面上的相互分離的第一區和第二區中施加電極材料，所述第一區中的電極材料與所述第二區以外的所述第二導電類型的層電接觸，所述第二區的電極材料覆蓋所述后表面上的孔，所述第二區中的電極材料被施加在所述第二導電類型的層上；
[0014]-圍繞所述第二區形成所述第二導電類型的層的至少局部的中斷；
[0015]-在所述前表面上的另一區中施加電極材料，所述另一區的電極材料覆蓋所述前表面上的孔并且與所述后表面上的所述第二區中的電極材料電接觸。
[0016]導體繞通電池被制造，其中，所述發射極被提供在所述后表面上，也就是說，在提供兩個觸點電極的電池的表面上。相比于具有前側發射極的電池，這樣降低了以下風險:如果在發射極觸點之下的通孔的內壁或后表面沒有完全有發射極層覆蓋，沒有絕緣層，或者通孔中的金屬觸點被過度燒制，那么穿過基底的短路電流升高。
[0017]電極材料被施加在第二導電類型層上的第二區中作為支撐表面，所述支撐表面基本上與在對應于所述第一區邊緣的位置處橫向流動穿過第二導電類型層的電流電隔離。橫向電流為平行于所述表面的電流，例如在第二導電類型層內的電流，只要該電流在第二區的方向上到達。通過這種方式，降低了后表面上的短路電流。
[0018]與來自第二導電類型層的橫向電流基本電隔離通過圍繞所述支撐表面的橫向位置中的層的至少部分中斷來實現，在這種情況下，所述支撐表面可以是第二導電類型層的表面。可替換地，基本電隔離可通過對由全部第二區覆蓋的所有位置處的第二導電類型層至少部分地進行移除來實現，或通過不對此處的第二導電類型層進行沉積或僅進行部分沉積來實現。在這種情況下，所述半導體本體可提供所述支撐表面。在另一實施例中，基本電隔離可通過提供在第二區中的隔離層來實現，在所述隔離層的頂部提供所述支撐表面。所述層的中斷可通過切割溝道或將圍繞第二區的輪廓內的層不進行沉積來實現。
[0019]所述電極材料的應用被施加在具有中斷周圍的第二導電類型層上的第二區中，這樣簡化制造，因為不需要對第二區不受所述第二導電類型的層的影響進行設置，而這種設置會需要額外的工藝步驟或精確的構圖。例如當第二導電類型層是異質結的一部分時，假設第二區域不受所述第二導電類型層的影響會明顯使該工藝復雜化。當然，對電極材料施加在第二導電類型層上的第二區中的要求不排除第二區中的電極材料還可局部存在于例如由于工藝損傷等而沒有第二導電類型層的位置。
[0020]優選地，第二導電類型層(構成發射極)基本上在整個后表面上延伸。所述孔可形成于第二導電類型層的形成之前或之后。
[0021]在一個實施例中，即使使用一個步驟來構成通孔觸點，后發射極柵格和到前表面的連接，相同的金屬材料也可用于形成通孔中的觸點和沒有明顯短路電流的發射極后表面電極結構。
[0022]通孔的使用可使前表面場是多余的(如本身已知的，前表面場是具有與基底相同導電類型的區域，但是具有該導電類型增加的摻雜以增強鈍化和/或與電極材料的接觸)。在一個實施例中，可省略前表面場。這樣改進了光傳輸。
[0023]在一個實施例中，第一區和第二區的電極材料的通過印刷包括該電極材料的膏劑被施加在后表面上。這樣提供了簡化的制造和低的制造成本。所述膏劑可隨后進行燒制(力口熱)以降低電阻抗。在一個實施例中，還可以印刷后表面上的電極材料的另一區。前表面和后表面上的膏劑可以一起燒制而不會發生短路。可以使用用于沉積電極材料的其他技術，例如噴墨印刷、濺射等。可以使用覆蓋式(連續的)電極材料
[0024]根據另一方面，提供了一種光伏電池，包括:
[0025]-具有前表面和后表面的第一導電類型的半導體本體，其中至少一個孔從所述前表面到所述后表面貫穿所述半導體本體；
[0026]-在所述半導體本體中或所述半導體本體上的至少相鄰于所述后表面的第二導電類型的層；
[0027]-在所述后表面上的相互分離的第一區和第二區中的電極材料，所述第一區中的電極材料與所述第二區以外的所述第二導電類型的層電接觸，所述第二區覆蓋所述后表面上的孔，所述第二區中的電極材料位于所述第二導電類型的層上，圍繞所述第二區的所述第二導電類型的層至少局部被中斷；
[0028]-在所述前表面上的另一區中的電極材料，所述另一區覆蓋所述前表面上的孔并且與所述后表面上的所述第二區的電極材料電接觸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]利用下面的附圖，根據實施例的描述，這些和其他目的與優點方面將變得顯而易見。
[0030]圖1示出了穿過光伏電池的一部分的厚度的截面；
[0031]圖2示出了制作該光伏電池的方法的流程圖；[0032]圖3-8示出了在制作期間的截面；
[0033]圖9示出了制作該光伏電池的方法的流程圖；
[0034]圖10-11示出了在制作期間的截面；
[0035]圖12示出了替代性實施例的流程圖；
[0036]圖13示出了具有隔離層的電池；
[0037]圖14示出了具有延伸到溝道之外的觸點的電池。
【具體實施方式】
[0038]圖1示意性地示出了貫穿光伏電池的一部分的從前表面10到后表面12的厚度的截面。如將理解的，電池中的前表面和后表面在遠超出所示部分的范圍內在兩個維度上延伸，每個表面所具有的長度和寬度(或更一般地直徑)遠大于厚度。因此，該電池的邊緣未在圖中示出。
[0039]光伏電池包括第一導電類型的半導體本體14，其中通孔15 (僅示出一個)從前表面10到后表面12貫穿該本體。發射極層140在后表面12處設置在半導體本體14中或半導體本體14上，在發射極層140中，半導體本體14摻雜有第二導電類型的雜質，該第二導電類型與半導體本體14中的第一導電類型相反。在一示例中，第一導電類型和第二導電類型可分別為η型和P型。
[0040]在前表面上以及可選地至少部分地在通孔15的壁中，前表面場層142設置在半導體本體14上或半導體本體14中。導電材料(例如金屬)的第一圖案144在發射極層140的一部分的范圍內設置在后表面12上。此外，導電材料的島146跨越通孔15設置在后表面12上(僅示出一個島，但是應當認識到，后表面12上可以設置一個以上的島，例如設置在不同的通孔上)。
[0041]導電材料的第二圖案148在前表面場142的范圍內并且跨越通孔15設置在前表面10上。通孔15包含有將島146和第二圖案148電連接的導電材料149。該光伏電池的第一端子(未示出)耦合到導電材料的第一圖案144，并且第二端子(未示出)連接到島146。端子(未示出)可以位于第一圖案144和島146的頂部上，或者端子可以位于其它位置，在端子與第一圖案144之間、端子與島146之間分別設置有互連線路(未示出)。
[0042]貫穿發射極層140的溝道18在島146與導電材料的第一圖案144之間、以環繞島146的閉合曲線的形式設置在后表面12中。如果有一個以上的島存在于后表面12上，那么可以設置多個這樣的溝道，其中每個槽以閉合曲線的方式圍繞相應的不同島。省去了該電池的其它細節。可設置例如質地、透明涂層、互連電極及附加層。
[0043]在操作中，電池的輸出電壓在連接到第一圖案144與島146的端子(未示出)之間從該電池提供，并且電池的輸出電流流經這些端子。
[0044]圖2示出了制造光伏電池的方法的流程圖。第一步驟21象征性地示出了獲得第一導電類型的半導體材料的基底的若干準備步驟。第二步驟22中，孔(也稱為通孔)或更一般地多個孔(多個通孔)例如通過激光鉆孔、機械鉆孔或蝕刻貫穿基質制成。這形成了在圖3中的光伏電池的截面中部分地示出的具有孔32的基底30 (孔32的直徑和長度不是應有尺寸，并且可在不同位置處貫穿基底30來形成一個以上的孔(未示出))。基底30可具有在50-300微米的范圍內的厚度，基底30可以為圓形或矩形或任何其他的形狀，并且基底30可具有例如至少100毫米的最小直徑(例如，長度或寬度)。孔32可具有例如300微米的直徑。當然，可以使用更窄或更寬的孔。盡管示出了一個孔，但應該認識到，在一個實施例中，可設置多個孔。可使用例如在0.01-1個孔/每平方厘米的范圍內的孔密度，且不必均勻分布。
[0045]在第三步驟23中，在后表面12上形成與第一導電類型相反的第二導電類型的摻雜層。優選地，該層在整個后表面的范圍內延伸。圖4示出了具有孔和摻雜層40 (厚度未按比例繪制)的基底30的一部分。通過示例的方式，示出了摻雜層40初始地形成在兩個表面上的實施例的結果。可替換地，摻雜層40可僅在后表面上形成。如在所有的附圖中的情況，僅示出了電池的一部分，電池的邊緣位于附圖之外。摻雜層40也可在前表面與后表面之間的邊緣的范圍內延伸或延伸進通孔內。雜質可與后表面上的橫向位置無關。可替換地，摻雜層40 (其用作發射極層)可以通過隨著后表面上的位置的變化而變化的雜質形成(所謂的選擇性發射層)，以提高電池效率。形成這種具有橫向雜質變化的發射極層的方法本身是已知的。該發射極層可以由通過金屬化圖案互連的許多局部雜質的密集分布區域(所謂的局部發射極)組成。
[0046]可以使用多種方法中的任何一種來產生該發射極層，包括將雜質添加到基底30的表面層的方法和將摻雜層添加到基底30上的方法(例如，形成異質結的方法)。在將摻雜層添加到基底30上的實施例中，第三步驟23可以包括沉積摻雜的、富含氫的非晶硅層。可利用例如等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)來沉積該摻雜的S1: H層(具有或不具有在該基底與該摻雜層之間的固有S1:H層)。與第二導電類型一致來選擇雜質的類型(例如P雜質或B雜質)。在將雜質添加到基底30的表面層的實施例中，第三步驟23可包括將雜質擴散進或注入基底30。可以將摻雜的硅酸鹽玻璃沉積在表面上，繼之以加熱步驟以使雜質能夠從玻璃擴散。例如，可使用爐中加熱或者激光加熱。在另一實施例中，可使用離子注入以將雜質注入基底30的表面層。可使用在前表面和后表面兩者處都形成摻雜層的工藝，例如，包括浸沒在液體中或暴露于氣體環境的工藝。
[0047]在后面的階段，摻雜層40的形成之后可進行電介質層或透明導電氧化物(TCO)層的形成。這種層例如可添加在所有增加摻雜的步驟之后。當摻雜層40為增加在基底30上的異質結層時，TCO層可包括ΙΤ0。當摻雜被增加到基底30的表面層時，可添加電介質層，例如，氮化硅的電介質層。可提供這種層用于基底表面的隔離和鈍化。
[0048]在第四步驟24中，在基底30的前表面處形成第一導電類型的摻雜劑層，以形成前表面場(FSF)。可使用將雜質添加到基底30的表面層的工藝，或將摻雜層添加在基底30上的工藝。在使用第一導電類型的摻雜劑的情況下，可以使用針對步驟23所描述的任一類型的工藝。優選地，前表面場層在整個前表面上，或至少90%的前表面上延伸。例如，可以通過對摻雜的、富含氫的非晶硅層進行沉積來添加層。可利用例如PECVD工藝來沉積該摻雜的S1: H層(具有或不具有在該基底與該摻雜層之間的固有S1:H層)。可與第二導電類型一直來選擇摻雜的類型(例如P摻雜或B摻雜)。前表面場層可延伸進孔32的壁的至少一部分上的孔32內，或在孔32的整個壁上。可使用不依賴于前表面上的橫向位置的摻雜來形成前表面場。可替換地，可使用作為前表面上位置的函數的摻雜的橫向變化來形成前表面場(也稱為選擇前表面場)，以提高電池效率。還可以按照局部摻雜區的形式來形成前表面場層(局部前表面場層)。這些區域可通過隨后施加的金屬化圖案進行互連。
[0049]在異質結前表面場的情況下，有利的是，TCO可被局部施加，并通過隨后的金屬化互連，這避免了在金屬化的區域之間的前部上的TCO中的光吸收。可僅在前面的金屬網格下方而非前表面上的其他地方(具有一些用于校準的邊緣)來使用摻雜層，從而增強光傳輸。
[0050]背面發射極的使用使得可以在前表面上施加這種依賴于位置的變化，即使沒有通孔用來將前表面連接到后側觸點。可使用僅施加在前表面上的所選擇的區域中的TC0。可選地，可在所施加TCO的區域下方使用較高摻雜濃度來將FSF的摻雜變為位置的函數。這樣增加了效率。
[0051]圖5示出了具有前表面場層50 (厚度未按比例繪制)的基底30。可選地，如果在前表面上還形成了初始摻雜層40，那么可以在形成前表面場層50之前通過例如單側蝕刻將初始摻雜層40從前表面(并且同時從孔32的至少一部分)選擇性地移除。在后面的階段，第四步驟24之后可進行透明導電氧化物(TCO)層，進一步鈍化的涂層、電介質層等，和/或其他的濕化學步驟的應用。為了清楚起見，從圖中省略所得到的層。
[0052]第五步驟25中，將導電材料施加在后表面上。該導電材料可以例如通過印刷、濺射或汽相沉積來施加。
[0053]圖6示出了施加導電材料的結果。在二維圖案中對導體材料進行印刷、濺射或氣相沉積，該導電材料包含相互分離的第一區60和第二區62。優選地,第一區60在后表面的至少90%上延伸(如果第一區60不是連續的導電薄膜，而是例如網格導線，那么同樣優選地，第一區60從第二導電類型層的區域(后表面區域的至少90%)收集電流)。
[0054]第二區62被印在孔32上，并且第二區62可以在更寬的區域上延伸而不僅僅是孔的面積。第二區62可以具有例如2-3毫米范圍內的寬度。可使用包括導電材料的膏劑。第一區60和第二區62的厚度可例如處于0.5-60微米的范圍內。該應用的效果在于，該導電材料還可以存在于孔32內或孔32的壁上。
[0055]在第六步驟26中，將導電膏劑例如通過印刷、濺射或氣相沉積施加在前表面上。圖7示出了該結果。該導體至少被施加為導體線路70，該導體線路70延伸在孔32上與孔32內的膏劑相接觸，該膏劑已被印在另一表面上，使得導體線路70成為接觸柵格的一部分，或電耦合到接觸柵格。
[0056]在第七步驟27中，加熱所印刷的膏劑。如果電介質涂層已經在后表面上形成(例如，基底30的表面層的摻雜之后)，那么優選地使用燒通步驟，其中，來自所施加的導電圖案的導電材料穿透電介質涂層。燒通可在例如高于600攝氏度或甚至800攝氏度的溫度下執行。當已經(例如，在形成具有基底30的異質結的增加的摻雜層上)形成TCO層時，在較低的溫度的固化步驟就足夠了。150-200攝氏度范圍內的溫度就足夠了，并在該溫度下形成歐姆觸點。
[0057]在第八步驟28中，以圍繞孔32上的第二區62的閉合曲線的方式來形成溝道。該溝道穿過第二導電類型的摻雜層40和在其頂部的諸如TCO層之類的其他導電層，到達第一導電類型的半導體基底30。該溝道可通過例如激光切割或濕法化學蝕刻來形成。可沿著后表面的周邊來形成附加的溝道，以防止沿著電池邊緣的傳導。圖8示出了第七步驟27和第八步驟28的結果(如在其他附圖的情況下，應當理解的是，僅在示出了電池的一部分，電池的邊緣位于附圖之外)。在截面中，該溝道在第二區62的相互兩端上可見。盡管，第八步驟28在第七步驟27之后示出，但應當認識到，第八步驟可更早地執行，例如，在導電材料的施加或加熱之前。由于這樣避免了對形成穿過金屬層的完全隔離的溝道的需要，因此簡化了工藝。當然，如果該溝道形成于導電材料的施加之前，那么小心以避免將導電材料從該溝道的一側延伸到另一側。
[0058]在第八步驟之后，可執行各種其他的步驟以完成該電池。這些步驟象征性地示為第九步驟29。第九步驟29中可以使用常規步驟。盡管已經描述了在該工藝的特定階段執行制作孔的第二步驟22的實施例，但是應當認識到，孔可以在另一階段形成，例如第三步驟23或第四步驟24之后。還可以根據不同于示例方式所示的順序來執行其他步驟。
[0059]盡管已經示出了包括通過第四步驟24來施加前表面場的實施例，但應當認識到，在另一實施例中可省略該步驟。前表面場的使用可降低電池阻抗并改善鈍化，但即使沒有前表面場,也可獲得有效的電池。
[0060]盡管在實施例中，在前表面與后表面都可施加與半導體本體的導電類型相反的摻雜，并在前表面上(以及可能在孔32內)可選擇性地施加與半導體本體形同的導電類型的增加的摻雜以克服相反類型的摻雜，但應理解的是，可替換地，相反導電類型的摻雜可選擇性地施加到后表面，或者可以從前表面選擇性地移除。類似地，可將增加的與半導體基底相同的導電類型的摻雜以對后表面上的相反導電類型的摻雜進行不完全補償的濃度，施加于前表面和后表面。在另一實施例中，可將增加的與半導體基底相同的導電類型的摻雜選擇性地從后表面移除。
[0061]圖9示出了本方法的替代性實施例的流程圖。在該方法中，蝕刻步驟95在第三步驟23之后執行(例如，但不是必須地，在步驟24之后立即執行)。圖10示出了在蝕刻步驟95之后的截面，其中，摻雜層40的一部分已經從后表面12上移除。在該實施例中，可省略第八步驟28。更一般地，可在孔上施加第二區62之前、在第三步驟23之后的任何位置執行蝕刻步驟95。蝕刻步驟95局部地移除將印刷第二區62處的第二導電類型的摻雜層，在該第二區周圍添加邊緣，這可實現與用于隔離的溝道相同的作用。圖11示出了印刷導電材料區之后的截面。蝕刻可通過將掩模施加于后表面，該后表面具有將印刷第二區62的暴露區，并將電池暴露于暴露區中的蝕刻劑來實現。不同于使用蝕刻步驟95，材料可以其他方式進行局部移除，例如通過激光燒蝕。可替換地，例如可通過擴散/注入/激光摻雜/沉積期間的掩模，來在將印刷第二區62的地方局部地阻止后表面12內或后表面12上的摻雜層40的形成。
[0062]在前述的實施例中，在第三步驟23中的與第一導電類型相反的第二導電類型的摻雜層40的形成優選地包含在整個后表面上的該層40的施加。在替代性實施例中，摻雜層40可以圖案化方式形成，例如通過在第二導電類型的摻雜層40的形成之前，在第三步驟中施加犧牲掩模，以阻止在包含孔32的后表面的區域中的摻雜層的形成。在這種情況下，可省略用于形成類似于圖10的截面且無凹槽的截面的蝕刻步驟95。隨后，可使用圖9的方法的其余部分。
[0063]在該方法的替代性實施例中，第二區62被印在后表面上的圖案化的隔離層上。溝道以圍繞孔的閉合曲線的形式切割出，或者在該閉合曲線內設置有不具有第二導電類型的滲雜層40的區域(例如，通過蝕刻步驟或摻雜層40的圖案化的形成)。該圖案化的隔離層在孔上延伸并超出后表面上的輪廓。
[0064]圖12示出了該方法的替代性實施例的流程圖。在第二步驟23之后(不必緊接在第三步驟23之后)，執行第一附加步驟121，其中以圍繞孔32的輪廓的方式來形成溝道。可替換地，摻雜層40可從在輪廓內的整個區域上移除，或者摻雜層40可以圖案化的方式進行施加，這樣避免應用于在輪廓內的區域。隨后，可執行隔離層形成步驟122，其中，隔離層至少形成于后表面上，至少在孔32上的區域內并延伸超出該輪廓。這可在第五步驟25之前執行，例如緊接在第一附加步驟121之后。可通過例如印刷來施加聚酰亞胺或氧化硅隔離層，或可沉積諸如氧化硅或氮化硅之類的介電材料。在實施例中，將隔離層以圖案化的方式選擇性地施加在后表面上的區域內，該區域包含沿溝道切割的整個輪廓或無摻雜層40的范圍內的整個輪廓。在實施例中，隔離層所施加的區域不包括輪廓內的整個區域。包含孔32位置的內部區域與圍繞孔32的周邊區域可不由隔離層覆蓋。這樣具有的優點是，降低印刷期間堵塞孔的風險，并且降低印刷期間污染的風險。圖13示出了具有在溝道132上的隔離層130的電池。在該實施例中，該方法以在圖9的情況下所描述的方法進行，所不同的是，導電材料所施加的第二區62可延伸超出輪廓，只要該區域保持位于隔離層所施加的區域內。以從溝道132延伸到第二區62的邊緣的環形的方式足以來提供在后表面上的隔離層130，但其可進一步在后表面上朝著孔32向內延伸。圖14示出了具有這樣的第二區62的示例的電池，其中第二區延伸超出溝道132，但沒有超出提供隔離層130的區域。
[0065]如可注意到的，在該實施例中，使用不存在于第一區60中的圖案化的隔離層130，使得第一區60中的導電材料不與相反的導電類型的層40電分離。在替代性實施例中，可使用也延伸到第一區60的隔離層。可使用不進行構圖的隔離層，例如氮化硅。在該情況下，可執行燒通步驟以將第一區60中的導電材料連接到后表面。
[0066]可以在第一區60和第二區62中施加互不相同的導體材料(例如,燒通導電骨劑和非燒通導電膏劑)，以避免燒制導致貫通第二區62中的由溝道132限定的閉合曲線之外的隔離層的連接。
[0067]在一些情況下，可能不需要使用穿過發射極的溝道或提供給不存在發射極的圍繞孔36的區域，或該溝道或區域可僅穿過發射極的一部分來實現。當使用低導電率發射極層時，由于從第二區中的大多數位置到第一區的高橫向阻抗和距離，因此可忽略借助發射極從圍繞孔的第二區中的導電材料到第一區中的導電材料的短路電路。這可以是這種情況，例如當使用異質結時，發射極層為無定形半導體層，例如具有小于100納米(例如10-30納米厚)厚度的非晶硅層。(無定形)發射極層還可以包括固有子層(基本上沒有凈摻雜類型)，在這種情況下，不需要提供完全穿過該固有子層的溝道或發射極自由區。
[0068]當在后表面上使用低導電率的發射極層時，需要在發射極層上添加。在這種情況下，優選地，不存在(選擇性地不沉積或選擇性地移除)，或至少較少地存在與孔周圍的第二區中的導電材料之下，或通過溝道將第二區中該更高導電層的一部分與第一區中該更高導電層的剩余部分隔絕。
[0069]太陽能電池的發射極觸點和基極觸點優選為基本上電隔離的，使得太陽能電池不會遭受內部分流，包括在發電狀態下的分流，及在反偏置條件下的漏電流。對于在最大功率點處的太陽能電池，盡管具有分流降到2000hm.cm2的電池仍可進行商用，但是針對239平方厘米的電池，典型的可接受的分流值為10歐姆，意味著大約2000歐姆.平方厘米(Ohm.cm2)。對于太陽能電池中的反向電流，在IOV的反向偏壓下針對239平方厘米的電池，典型的最大允許電平約為I安，但是對于IOV的反向偏壓下的239平方厘米的電池，太陽能電池中的反向電流一般所需的平均電平不超過0.1安或或者甚至更低。太陽能電池中的反向電流的可接受電平依賴于模塊制作技術，并且趨勢為降低這些電平。
[0070]這些實施例的每個實施例中，電極材料被施加在支撐表面上的第二區中，所述支撐表面至少在完成光伏電池的制作之后，基本上與在對應于第一區邊緣的位置處橫向流動穿過第二導電類型層的電流電隔離。
[0071 ] 在示例性實施例中，支撐表面可以是在半導體本體與第二區中的電極材料之間的第二導電類型層。在這些示例性實施例的一個實施例中，第二導電類型層可以是沉積在半導體本體上的第二導電類型的無定形半導體材料層。這提供了橫向位置中的低導電率，由于第二區中的大多數位置點到第一區的橫向距離，因此該低導電率可提供充分的隔離。在這些實施例的另一實施例中，該方法包括至少部分穿過后表面上的局部位于圍繞第二區的輪廓中的第二導電類型層(優選沿著圍繞第二區的整個輪廓，但如果該輪廓的一部分沒有這種層也是可以接受的)，將材料從后表面去除。在另一實施例中，該方法包括阻止在后表面上的局部位于圍繞第二區的輪廓中的第二導電類型層的形成。當第二導電類型層被整體從輪廓中去除或在輪廓中阻止時，即，當提供穿過圍繞第二區的第二導電類型層的溝道時，這樣與橫向電流電隔離，所述橫向電流來自與第一區中的電極材料相鄰的第二導電類型層。但是即使這種溝道保留了一小部分第二導電類型層的厚度，也可以提供充分的電隔離。
[0072]在可替換的示例性實施例中，支撐層為與第二區相鄰的半導體本體或第二導電類型層。在這種示例性實施例中，該方法包括至少部分地對處于圍繞第二區的輪廓內任意位置的第二導電類型層進行去除。可替換地，該方法可包括至少部分地阻止處于圍繞第二區的輪廓內任意位置的第二導電類型層的形成。當第二導電類型層被整體從輪廓內移除或在輪廓內進行阻止時，這樣與橫向電流電隔離，所述橫向電流來自與第一區中的電極材料相鄰的第二導電類型層。但是即使僅部分地移除或阻止所述層，也可以提供充分的電隔離。
[0073]在可替換的示例性實施例中，支撐第二區中的導電材料的支撐層為附加隔離層。在這種情況下，該方法包括至少在第二區的一部分中形成附加隔離層，所述附加隔離層位于第二導電類型層之上，并與位于第一區60與半導體基底之間的第二導電類型層的另一部分不中斷連接，第二區中的電極材料將施加在附加隔離層上。在又一示例性實施例中，該方法包括在附加隔離層形成之前，至少部分穿過后表面上的局部位于圍繞第二區的輪廓中的第二導電類型層，將材料從后表面去除。這樣阻止到孔壁的電流。
【權利要求】
1.一種制造光伏電池的方法，所述方法包括: -提供具有前表面和后表面的第一導電類型的半導體本體，其中至少一個孔從所述前表面到所述后表面貫穿所述半導體本體； -在所述半導體本體中或所述半導體本體上至少相鄰于所述后表面形成第二導電類型的層； -在所述后表面上的相互分離的第一區和第二區中施加電極材料，所述第一區中的電極材料與所述第二區以外的所述第二導電類型的層電接觸，所述第二區的電極材料覆蓋所述后表面上的孔，所述第二區中的電極材料被施加在所述第二導電類型的層上； -圍繞所述第二區形成所述第二導電類型的層的至少局部的中斷； -在所述前表面上的另一區中施加電極材料，所述另一區的電極材料覆蓋所述前表面上的孔并且與所述后表面上的所述第二區中的電極材料電接觸。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述至少局部的中斷通過切割出溝道實現。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述溝道以圍繞所述第二區的閉合曲線的形式形成。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，施加于電極材料的所述第一區和所述第二區中的所述電極材料通過印刷包括所述電極材料的膏劑而施加在所述后表面上。
5.根據權利要求3所述的方法，其中，在所述將電極材料施加在所述后表面上的所述電極材料的第一區和第二區之后，繼之以燒制步驟，其中，在所述第一區中的電極材料和在所述第二區中的電極材料進行第一次燒制。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述另一區中的電極材料通過印刷包括所述電極材料的膏劑進行施加，其中，所述另一區域中的電極材料在所述燒制步驟中進行第一次燒制。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，包括:在將所述電極材料施加到所述另一區中之前，在所述前表面處形成導電類型與所述半導體本體相同但導電性增強的層。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述另一區適于與所述半導體本體直接接觸，而在所述另一區的電極材料與所述半導體本體之間不存在這樣的層:所述層相對于所述半導體本體的下層部分具有增多的所述第一導電類型的雜質。
9.一種光伏 電池，包括: -具有前表面和后表面的第一導電類型的半導體本體，其中至少一個孔從所述前表面到所述后表面貫穿所述半導體本體； -在所述半導體本體中或所述半導體本體上的至少相鄰于所述后表面的第二導電類型的層； -在所述后表面上的相互分離的第一區和第二區中的電極材料，所述第一區中的電極材料與所述第二區之外的所述第二導電類型的層電接觸，所述第二區覆蓋所述后表面上的孔，所述第二區中的電極材料位于所述第二導電類型的層上，圍繞所述第二區的所述第二導電類型的層至少局部被中斷； -在所述前表面上的另一區中的電極材料，所述另一區覆蓋所述前表面上的孔并且與所述后表面上的所述第二區的電極材料電接觸。
10.根據權利要求9所述的光伏電池，其中，圍繞所述第二區的所述第二導電類型的層被溝道至少部分地中斷。
11.根據權利要求10所述的光伏電池，其中，所述溝道以圍繞所述第二區的閉合曲線的形式延伸。
12.根據權利要求9到11中的任一項所述的光伏電池，其中，所述電極材料在支撐表面上存在于所述第二區中，至少在完成所述光伏電池的制造之后，所述支撐表面在與所述第一區的邊緣相對應的位置處基本上與橫向流經所述第二導電類型的層的電流電隔離。
13.根據權利要求要求9到12中的任一項所述的光伏電池，包括具有增多的所述第一導電類型的雜質的層，所述層在所述半導體本體中或所述半導體本體上至少在所述前表面的范圍內 延伸。
【文檔編號】H01L31/0224GK103765602SQ201280042837
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年7月2日 優先權日:2011年7月1日
【發明者】吳宇, 蘭伯特·約翰·格爾里格斯, 約翰尼斯·阿德里亞努斯·瑪麗亞·范羅斯馬倫, 小松雄爾, N·吉耶萬 申請人:荷蘭能源研究中心基金會