用于制造太陽能電池的選擇性發射極結構的方法和設備、太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于在太陽能電池使用側上構成選擇性發射極結構的方法，在此，發射極結構具有摻雜的發射極層和設置在發射極層上的多個接觸元件，特別是接觸指(Kontaktfinger)，并且發射極層在位于接觸下方的區域中具有比位于接觸之間的區域中更高的摻雜。
[0002]此外，本發明還涉及一種用于實施這種方法的設備以及一種相應的太陽能電池。
【背景技術】
[0003]上述類型的方法和裝置在現有技術中是公知的。為了利用太陽能電池所收集的能量，公知的是在太陽能電池的使用側上設置選擇性發射極結構。該選擇性發射極結構通常表現為例如摻雜有磷的發射極層，在此，這種摻雜的水平或者說程度是不同的。發射極層在設置于使用側的、特別是含銀的接觸元件(例如所謂的接觸指)的區域中具有比位于接觸指之間的區域中更高的摻雜，從而能夠通過接觸有效地獲取太陽輻射效應所產生的能量。這種類型的結構的組成原則上是公知的。
[0004]—般地，為了制造這種類型的發射極結構，公知的還有多種方法:在所謂的施密德工藝(Schmid-Prozess)中，利用刻蝕掩膜在施加接觸之前對發射極層進行局部刻蝕，從而能夠在施加接觸之前有針對性地降低摻雜。公知的還有:將刻蝕膏涂在以后的接觸之間的區域中，或在以后接觸的區域中通過例如激光射線在發射極層中設置較高的摻雜。
[0005]但是，這些已知技術的共同之處在于它們都需要一個校準步驟，在該校準步驟中必須關于構成接觸對摻雜過程進行校準，以便在以后設置接觸元件時能夠使接觸元件位于所期望的、具有較高摻雜的發射極層的區域上。這種校準也會導致發生錯誤校準或使太陽能電池片或晶片意外轉動90°的風險。在這兩種情況下均會導致太陽能電池的效率損失，而這是應當避免的。為了保持容錯率，往往將高摻雜的區域構造為明顯地寬于實際的接觸元件，以避免缺陷，在此，這種過大尺寸浪費了太陽能電池的效率潛能。
【發明內容】
[0006]因此，本發明的目的在于提出一種方法、一種設備以及一種太陽能電池，其能夠簡單、廉價地提高選擇性發射極結構的效率，并使具有高摻雜的區域相對于接觸元件獲得更好的校準。
[0007]本發明的目的通過具有如權利要求1所述特征的方法來實現。根據本發明的方法的優點在于:不是相對于具有高摻雜的區域對接觸元件進行校準，而是使選擇性發射極結構進行自我校準。由此，一方面省略了校準步驟，另一方面能夠確保具有高摻雜的區域相比于接觸元件不具有過大的尺寸，從而盡可能地充分利用太陽能電池的效率。為此，根據本發明，首先在第一步驟a)中提供特別是由晶體硅制成的太陽能電池或構成隨后的太陽能電池的晶片，其具有整體上特別是均勻的且優選高摻雜的發射極層。即，發射極層整體上或在其整個向外的延伸段上被高度摻雜，從而使發射極層到處具有均勻的(高)摻雜。優選發射極層沿整個晶片延伸。在隨后的步驟b)中，在發射極層上設置接觸元件。為此，例如有針對性地在太陽能電池的使用側上或者說在發射極層上以所要求的接觸元件的形式涂覆銀膏。優選將接觸元件構造為接觸指，其彼此平行地在太陽能電池上延伸。隨后在步驟C)中，通過對太陽能電池的整個使用側的刻蝕加工來降低位于接觸元件之間區域中的發射極層的摻雜。也就是說在步驟C)中，太陽能電池的整個使用側包括已經位于使用側上的接觸元件均受到刻蝕加工。在此，接觸元件自身也暴露于刻蝕進程中。但是由于接觸元件被放置在發射極層上，因此刻蝕加工僅作用于接觸元件上以及位于接觸元件之間的發射極層上。由此降低了接觸元件之間的區域中的摻雜，而位于接觸元件下方的摻雜則保持不變。因此，接觸元件自身構成了用于發射極層的刻蝕掩膜。
[0008]優選刻蝕以濕化學的方式進行。替代地，優選通過等離子體作用或刻蝕氣體實現刻蝕。這樣的刻蝕工藝通常是已知的，因此不需要進行詳細討論。根據本發明，重要的是在將接觸元件設置在發射極層上之后才執行的刻蝕過程。
[0009]在本發明的一種優選的擴展方案中，根據所期望的對發射極層中的摻雜的降低來選擇特別是接觸元件的高度。由此可以確保:即使對于刻蝕過程而言，仍然能有足夠的接觸元件的材料，以便最優化地獲取所產生的能量。
[0010]根據本發明的一種優選的擴展方案，在步驟c)之后的步驟d)中，至少為太陽能電池的使用側配設氮化層。該氮化層用作抗反射層，用于將盡可能高比例的太陽能引入太陽能電池或晶片和發射極層中。
[0011]優選在步驟d)中通過氮化物沉積來產生氮化層。特別是將氮化層沉積為大約70至lOOnm。該氮化層也覆蓋接觸元件。
[0012]根據本發明的一種優選的擴展方案，在步驟d)之后的步驟e)中設置至少一個匯流排，為了使接觸元件中的至少幾個接觸元件彼此電連接，匯流排被放置在這幾個接觸元件上。由各個接觸元件吸收的能量通過匯流排(也被稱為母線)被收集并輸送至用于提供能量的接口。如果是在步驟c)之后直接進行至少一個匯流排的設置，可以確保在匯流排和接觸元件之間實現可靠的電接觸。但是，如果匯流排的設置是在步驟d)之后進行，則這種電接觸會受到之前所涂覆或沉積的氮化層的影響。
[0013]因此優選為了匯流排與所述幾個接觸元件的電連接，將具有發射極結構的整個太陽能電池加熱、特別是燒結至所謂的燒透。由此產生的高溫將確保匯流排燃燒穿過氮化層并到達接觸元件，從而保證可靠的電連接。
[0014]根據本發明的一種優選的擴展方案，在步驟b)中接觸元件的構成是通過絲網印刷法來實現的。特別將絲網印刷法設計為，在該工藝中施涂如前所述的銀膏。優選在印刷(Drucken)接觸元件或接觸指之后對所述銀膏實施干燥并在需要時進行燒灼。隨后、即仍然在步驟c)之前，優選執行接觸元件的燒結步驟以強化其結構。但是燒結步驟也可以在以后進行。在這種情況下，優選在前述的燒透過程中執行燒結步驟。優選接觸元件或接觸指的高度大約為10 μ m，而優選將發射極刻蝕深度設計為50至lOOnm。
[0015]特別優選在步驟a)中向太陽能電池或晶片的發射極層摻雜入磷或硼。當然也可以考慮為發射極層配設其他的摻雜，或者將發射極層構造為適用于太陽能電池。在此，本領域技術人員可以針對所期望的應用領域選擇合適的摻雜。
[0016]本發明的目的還通過一種具有如權利要求10所述特征的設備來實現。該設備能夠獲得以上所述的優點。在此，該設備具有用于在太陽能電池的發射極層上構成接觸元件的印刷裝置(Druckvorrichtung)以及用于降低發射極層中的摻雜的刻蝕裝置。根據本發明，印刷裝置被串接在刻蝕裝置之前，從而通過對位于接觸元件之間的區域中的太陽能電池的整個使用側的刻蝕加工，使配置有接觸元件的太陽能電池遭受發射極層中的摻雜的降低。由此獲得前述的優點。
[0017]本發明的目的又通過一種具有如權利要求11所述特征的太陽能電池來實現。該太陽能電池的特征在于:為了降低位于接觸元件之間的區域中的摻雜，至少對整個使用側包括位于其上的接觸元件進行刻蝕。基于在接觸元件的外側上的刻蝕效應，接觸元件在此后也被看作是用于產生選擇性發射極結構的刻蝕掩膜。由此可以獲得前述的關于高摻雜區域相對于接觸元件進行自動校準的優點。
[0018]特別優選為具有接觸元件的太陽能電池的使用側配置氮化層。優選將該氮化層構造為氮化硅層并用作抗反射層，其使得之后入射到太陽能電池上的陽關光線具有較高的能量輸出。由于氮化層只有在設置接觸元件之后才被施加，因此在接觸元件上也存在氮化層，使得接觸元件在最初難以被電接觸。因此，優選在至少幾個接觸元件上設置所謂的匯流排，用于使這幾個接觸元件彼此電連接。為了構成針對匯流排的電接觸，匯流排被如前所述地燒灼穿過氮化層。當然，替代地也可以考慮:在設置匯流排之前局部地去除接觸元件上的氮化層來代替燒穿。
【附圖說明】
[0019]下面參照附圖對本發明作詳細說明。為此，
[0020]圖1示出了用于制造選擇性發射極結構的方法的流程圖，和
[0021]圖2示出了根據該方法制造的太陽能電池的簡化截面圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1示出了用于制造太陽能電池的選擇性發射極結構的方法的流程圖。在步驟SI中從已制備好的晶體硅晶片開始，這種硅晶片是成品太陽能電池的基礎。晶片具有使用側和背側，在此，可以現有技術中公知的方式和方法(例如構成全表面的金屬接觸)來實現對背側的加工。在此所提出的方法僅涉及對使用側的優選的制造方案和設計方案。
[0023]在第二步驟S2中，優選通過將晶片置于含磷-氧的環境中，以在晶片上生成發射極層，其中，磷擴散至晶片中并由此生成摻雜