[发明专利]带有介电背反射覆层的太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有介电背反射覆层的太阳能电池及其制造方法。

背景技术

在光伏领域，目标是减小产生电流的成本。实现该目标的一种途径，是提高所制造的太阳能电池的效率，另一种途径是降低制造太阳能电池所需的成本。效率的提高需要使更大比例的照射光子产生电子空穴对和/或使更大比例的所产生的电子空穴对在它们重新结合之前被传导走。结果是所谓的量子产量或量子效率的提高。

由于长波的红光成分有较大的吸收长度，红光谱区特别有提高的潜力。由于更薄的太阳能电池基底（例如硅盘）被用于太阳能电池的工业生产，红光谱区也变得越来越重要。因此，为了提高量子效率，一个金属层作为光反射器被加到太阳能电池基底的背面，即太阳能电池基底背向入射光的一面。结果，入射到太阳能电池基底的正面上的长波光被反射到太阳能电池基底的背面。这加大了太阳能电池基底体内的吸收概率，从而加大了产生一个电子空穴对的概率。如果没有在太阳能电池基底背面的光反射器，更大部分的光未经吸收就穿过了太阳能电池基底。然而，已经显示了，这种类型的金属光反射器与金属与太阳能电池基底界面处的电荷载流子的高再结合率相关。这可以通过在太阳能电池基底的背面提供介电反射覆层而不是金属背反射层，而进行避免。为此，一或多个介电层被加在太阳能电池基底的背面。这些层被这样设计，即打在介电层上的光量子被全反射效应所反射。这种效应代替了在金属背反射层时发生的光量子至光密介质的反射。

借助这种类型的介电背反射覆层，电荷载流子的再结合率可大大减小。能够实现小于500cm/s的再结合率。而直到现在仍然是标准的带有背面区域（经常被称为背表面区）的全区域铝背触头则只实现了1000cm/s量级的再结合率。用作背反射器的没有背面区的欧姆金属背触头只有10⁶cm/s的再结合率。

为了把产生的电流传导走，需要太阳能电池基底的背面的电触头。然而，这不能用介电层实现。因此，除了介电背反射层之外，还必须提供金属触头。这可通过例如在介电层上局部打孔并在孔中形成金属触头而实现。例如，可借助激光束汽化，在介电层上进行局部穿孔，且金属触头可被真空金属化。但这种背触头形成方法，与工业化太阳能电池生产中通常使用的印刷工艺（诸如屏网印刷或喷涂印刷工艺）相比，显得昂贵。但工业化生产中采用的这些印刷工艺不能不经改变地用于作为太阳能电池基底的背触头的介电层。这是由于这些印刷工艺中采用的糊含有玻璃成分，称为玻璃熔料。这些因素的效果是这些糊在形成触头所需的烧制工艺中烧穿了介电层，从而破坏了介电层。使用不含玻璃成分的糊已经被证明也是有问题的，因为这样的糊所产生的触头与太阳能电池基底的附着力不够。

为了防止含玻璃熔料的糊烧穿介电层，在原理上可以形成厚度足以防止烧制的介电层。但这使得生产成本大幅度加大。

如此，采用介电背反射覆层所带来的效率提高被与介电背反射覆层相关的生产成本加大所抵消了。

发明内容

在这种背景下，本发明的一个目的，是提供一种方法，它能够经济地提供太阳能电池基底的介电反射覆层和设置触头。

本发明的另一个目的，是提供带有可经济地生产的介电背反射层的太阳能电池。

本发明的其他有利改进在下文中说明。

在根据本发明的方法中，在太阳能电池基底的背面施加了包括介电层的一个叠层。该叠层被加热并保持在至少700°C至少5分钟。具有这些特征的方法已经解决了上述第一个问题。

令人意外的是，作为所述在至少700°C对叠层的加热和保持的结果，叠层中的一或多个介电层对含玻璃成分的糊的烧制的抵抗力得到了改善。这种抵抗力改善在此被简称为致密化。至此，还没有澄清在加热和至少700°C的温度的保持期间哪些过程在一个或多个介电层中发生了并导致一或多个介电层的致密化。

优选地，所述叠层在至少700°C的温度下保持至少10分钟的时间。

在理论上，叠层被保持在至少700°C的温度的期间，可被其间叠层处于低于700°C的温度的阶段所中断。所以，可以提供若干个时间段，在这些时间段中叠层被保持在至少700°C的温度。这些时间段累计起来有至少5分钟，优选地有至少10分钟。

优选地是采用硅太阳能电池基底作为太阳能电池基底。