[发明专利]太阳能电池用电极的制造方法、利用该方法制造的太阳能电池用基板及太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池用电极的制造方法、利用该方法制造的太阳能电池用基板及太阳能电池。

背景技术

太阳能电池(solar cell)是一种可以把太阳能转换成电能的半导体元件，具有p-n结合形态，其基本结构和二极管相同。光线入射到太阳能电池后，所入射的光线被太阳能电池吸收并且与构成太阳能电池中半导体的物质相互作用。其结果，形成作为少数载流子(Minority Carrier)的电子与空穴，它们移动到所连接的电极两侧后生成电动势。

一般来说，晶体硅太阳能电池(Crystalline Silicon Solar Cell)主要分为单晶(Single Crystal)与多晶(Polycrystalline)等两种形态。单晶形态的材料是一种纯度较高而结晶缺陷密度较低的高效率材料，但价格高昂；多晶形态的材料效率稍低于单晶，但价格相对低廉而较为普及。

多晶硅太阳能电池的制备方法在具有一定尺寸(例如，5″或6″)与厚度(例如，150到250μm)的P型多晶硅基板上利用适当的刻蚀(Etching)方法清除基板表面的缺陷并且在表面上形成凹凸形状，然后以气相或液相供应含磷(P)或POCl3的物质，通过热扩散(Thermal Diffusion)方法在P型基板的表面参杂(Doping)一定厚度(0.1到0.5μm)后制成40到100Ω/□的N型发射极(Emitter)。然后，为了消除该过程中生成的含磷玻璃质等副产物而进行基于酸或酯基的湿法刻蚀(Wet Etching)工序，为了把光线照射的正面部分以外的其余部分所参杂的P消除掉而进行基于等离子体的干法刻蚀(Dry Etching)工序。或者，有时候会进行利用激光切除边面(edge surface)的工序。然后，在考虑沉积物质的折射率的情形下，利用物理真空沉积法把晶体或非晶体氮化硅、二氧化硅、钛氧化物或其组合沉积成适当厚度(氮化硅为70到左右)。然后，形成P型半导体层电极与N型半导体层电极。

发明内容

发明需要解决的技术课题

针对所述电极的制备，本发明人考虑了利用光阻剂在半导体晶片(Wafer)表面形成电极图案后通过沉积工序形成金属沉积层的方案。但，使用光阻剂(photoresist)的方法需要在沉积工序后把基础电极以外的其它部位的金属沉积层加以消除，还要消除光阻剂层，由于基础金属电极层是通过沉积方式形成的，因此与半导体晶片之间的紧密附着性较弱。

另外，单晶硅晶片在P型硅层形成含有N型掺杂剂(n-dopant)磷(Phosphorus，P)的非电解镍-磷镀金膜，在N型硅层形成含有P型掺杂剂硼(Boron，B)的非电解镍-硼镀金膜，通过热处理形成镍镀金层与硅晶片层之间的合金层，从而改善单晶硅晶片的粘附性。

但，利用包含掺杂剂的镀金液形成镀金膜时，电极将在包括接触部位在内的整体范围包含掺杂剂，实际上，线电阻本身将劣于使用了现有印刷法电极用银时的线电阻，单位电池(Cell)整体的串联电阻部分反而会变大。而且，为了形成镀金用电极图案而进行镀金之前，需要另外进行照相平版印刷(Photolithograpy)工序。

电极印刷法一般为网版印刷法(Screen Printing)、胶版印刷法(Offset Printing)及喷墨印刷法(Inkjet Printing)等，目前为止，太阳能电池用电极主要使用网版印刷法印刷出线宽较宽(100μm以上)的电极。但，网版印刷法的缺点是无法获得微细线宽。

目前为止，喷墨印刷法被认为无法适用于太阳能电池用电极的制造方法，也就是说还不具备产业利用性。这是因为，使用喷墨印刷法时需要开发出同时满足太阳能电池电极特性及适合喷墨印刷法的适当粘度等物性的导电性喷墨，但还没有开发成功所述太阳能电池电极用导电性喷墨。

为了解决所述问题，本发明的目的是提供一种太阳能电池用电极的制造方法、利用该方法制造的太阳能电池用基板及太阳能电池，不仅利用生产性良好的胶版印刷工序形成微细线宽的电极，还能大幅改善胶版印刷方法的缺点，从而制成电气特性优异的电极。

解决课题的技术方案