制造硅光伏電池的方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]幾種用于例如鈍化發射區背表面電池(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孔。然后在背面之上沉積鋁層(例如通過絲網印刷，蒸發和濺射)，圖案化的銀糊料被絲網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之間的范圍內或者大約835°C到950°C之間)進行燒制或者退火，由此使圖案化的銀糊料穿過減反射涂層滲透到底下的硅上，形成正面金屬觸點。在同一個燒制過程中，在背面形成良好的鋁觸點和背面電場(BSF)區域。這個過程稱為共燒過程。
[0004]其他工藝流程是已知的，其中正面觸點是基于銅的。例如，鎳/銅疊層可以用于正面觸點。在這樣的工藝流程中，只有背面觸點需要被燒制。該操作通常在700°C到900°C范圍內的峰值溫度下進行。之后通過單獨的退火步驟在正面形成良好的觸點，比如在大約400°C的溫度下進行該單獨的退火步驟，形成硅化鎳。在這種過程中，背面觸點被燒制(退火)了兩次。這樣可能會提高金屬穿透背面介電層的風險。
[0005]在銅下方使用硅化鎳作為接觸材料更夠提供降低串聯電阻和接觸電阻，還有形成阻攔銅擴散到硅的屏障的優點。在制造光伏電池的過程中，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孔中。這樣可以使得形成的正面觸點圖案的指狀元件明顯比通過絲網印刷方法得到的更窄。
[0006]一個典型的金屬化過程，該過程具有銅基正面觸點，由部分加工的光伏電池開始，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；接下來對鋁背面觸點進行燒制；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；接下來退火形成硅化鎳(硅化)；然后進行鍍覆，例如鍍覆阻擋層，銅鍍層和銀鍍層。
【發明內容】
[0007]一些本發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，其中與現有技術方法相比，本發明方法步驟的數量減少。一些本發明方面涉及硅光伏電池的制造方法，該方法包括正面觸點和背面觸點的共燒，其中相比現有技術方法，本發明的共燒溫度降低。一個本發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的預定位置形成穿過介電層(例如減反射涂層)的開孔；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能夠在所述峰值退火溫度下發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和背表面電場區域，從而同時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行選擇，以使其用作減反射涂層。硅基板的正表面可以織構化。
[0010]形成穿過介電層的開孔的操作可以由激光燒蝕或者本領域技術人員熟悉的其他合適的方法進行，例如用光刻技術然后采用干刻蝕或濕刻蝕，聚合物掩模的絲網印刷然后采用干刻蝕或濕刻蝕，或者采用本領域技術人員熟悉的其他合適的方法進行。
[0011]第一金屬層的選擇應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)，絲網印刷或者蒸發等方法得到，或者第二金屬層可以是包含鋁的層，例如AlSi層。但是，本發明不限于此，可以使用其它金屬形成第二金屬層。
[0013]依據某些實施方式，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孔，比如使用激光處理方法進行局部開孔。
[0014]在退火(或者共燒)過程中，在電池的背面形成良好的背面觸點和BSF區域，與此同時，在正面第一金屬層與硅基板直接接觸的位置(例如在穿過介電層的開孔的位置)發生娃化反應。
[0015]退火后，第一金屬層上未反應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有技術方法相比，使用其他金屬比如鈦是有利的，這是因為這些金屬形成更加穩定的硅化物而且向硅的擴散速率更低。這樣可以降低結穿透(junct1n spiking)的風險，可以使用淺發射極區域。
[0017]與在正面使用硅化鎳的方法相比，本方法的一個優點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和BSF電場區域可以在同一個退火步驟或者共燒步驟中進行。因此可以避免兩個單獨的退火步驟的需求，與現有技術方法相比減少了過程的步驟數。該退火步驟或共燒步驟可在適中的溫度下進行，比如低于800°C或低于約800°C。
[0018]與使用共燒以及絲網印刷正面觸點的方法相比，本方法的優點在于，共燒溫度可以從銀絲網印刷正面觸點情況中的至少約835°C降低到660°C或約660°C (當在背面上使用例如Al層作為第二金屬層時)，或者甚至降低到570°C或約570°C (當使用例如AlSi層作為第二金屬層時)。
[0019]本方法的優點在于共燒步驟在正面激光燒蝕后進行。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^結合大量的氫(最多達30-40%或者最多達約30-40%) ο在退火或者共燒過程中，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]在退火或共燒過程中，SiNJl致密化。本發明的優點在于減反射涂層的激光燒蝕步驟在觸點燒制之前進行，比如在SiNx層致密化之前進行。因此，與經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。這樣使燒蝕更均一、更完全，可以實現更好的金屬覆蓋，由此得到更低的接觸電阻和更高的填充因子。
[0021]本發明的優點在于可在正面激光燒蝕后進行基板的良好清潔，因為這種清潔可在任何金屬層出現前進行。因此，可以使用的清潔方法和清潔劑的限制減少，且也不用提供保護層。
[0022]上文已經描述了各種發明性方面的某些目的和優點。當然，應理解本發明的任意【具體實施方式】不必然能實現所有的這些目的或優點。因此，例如本領域普通技術人員將理解可以下述方式實施或進行本發明:取得或優化本文所教導的一種或更多種優點，而不必然取得本文所可能教導或暗示的其它目的或優點。此外，應理解
【發明內容】
只是示例，無意于限制本發明的范圍。本發明，對于其構建和方法的操作，還有其特征和優點等，可以結合以下詳細的說明中和附圖一起，得到更好的理解。
[0023]附圖簡要說明
[0024]圖1示意性地示出了根據一個實施方式中PERC型硅光伏電池的制造方法的例子。
[0025]圖2表示了由一個實施方式制造的PERC電池測量的pFF值隨著峰值退火溫度的變化關系。實心的方塊代表了硅化物形成后和鍍覆前測量的值；空心方塊代表后續鍍覆后測量的值。
[0026]圖3表示了一個實施方式制造的PERC電池測量的Suns V。。值隨著峰值退火溫度的變化關系。實心的方塊代表了硅化物形成后和鍍覆前測量的值；空心方塊代表后續鍍覆后測量的值。
[0027]圖4(a)到(f)進一步示出了圖1所示的制造方法的工藝流程。
[0028]優選實施方式的詳述
[0029]在下文的詳細描述中，列出了多種具體的細節來全面理解本發明，和怎樣在【具體實施方式】中實施本發明。然而應理解，本發明的實施可不具有這些具體細節。在其它情況中，為了不混淆本發明，沒有詳細描述眾所周知的方法、過程和技術。將就【具體實施方式】并參照某些附圖對本發明進行描述，但本發明并不受此限制。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，在說明書中的術語第一、第二和第三等用來區別類似的元件，而不一定是用來描述時間、空間、等級順序或任何其它方式的順序。應理解，在合適的情況下，如此使用的術語可互換使用，本發明所述的實施方式能夠按照除本文所述或說明的順序以外的其它順序進行操作。
[0031]此外，在說明書中，術語頂部、底部、上方、下方等用于描述目的，而不一定用于描述相對位置。應理解，在合適的情況下，如此使用的術語可互換使用，本發明所述的實施方式能夠按照本文所述或說明的取向以外的其它方向進行操作。
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