[发明专利]制作具有正面纹理和平滑背面表面的硅太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一侧被平坦蚀刻的硅太阳能电池的一种制作方法。

背景技术

在光伏领域，为了减小电流产生的成本进行了各种努力。实现这个目的的第一种方式是提高所制成的硅太阳能电池的效率，或者，其第二种方式是减小制作硅太阳能电池所需的成本。效率的提高要求所吸收的光子中的更大部分产生出电子/空穴对和/或使所产生的电子/空穴对中的更大部分在它们复合之前被传导走。这改善了所谓的量子产量或量子效率。

为此，可在硅太阳能电池或用于制作硅太阳能电池的硅基底的表面用现有技术中已知的方法形成一种纹理。这样的纹理可包括例如在表面上随机取向的金字塔部分。这些金字塔部分的作用是在金字塔部分的表面上形成某些入射光的多重反射，使硅太阳能电池上的入射光比平坦表面上的更多，从而改善量子产量。进一步地，折射效应造成硅太阳能电池上的入射光的近表面光路的加大。沿着这样的光路的光分量可在更接近硅太阳能电池中形成的p-n结的电场处被吸收，从而更可能对产生的电流有贡献。

另外，以一个角度进入硅太阳能电池体内的光在它行进到硅太阳能电池的边界之前可行进更长的距离。由于入射光的长波长的红光分量的吸收长度较大，这在红光谱范围内是特别有利的。由于在太阳能电池工业化生产中采用了更薄的太阳能电池基底，红光谱范围的重要性加大了。因此，为了改善量子产量，在硅基底的背面加上了一个金属层，从而在硅基底背向入射光的一侧加上了一个光学反射器。结果，照到硅基底的正面的长波长的光在硅基底的背面上被反射。这加大了长波长的光在硅基底体内被吸收的概率，从而加大了产生电子-空穴对的概率。然而，如果没有硅基底背面上的光反射器，更多的光将会穿过硅基底而不被吸收。

然而，已经证实的是，金属光反射器与金属与硅基底的边界处的更高的电荷载流子复合率有关。如果在硅基底的背面上提供一个介电反射层而不是一个金属背面反射层，就可以避免上述问题。为此，在硅基底的背面上形成了一个介电覆层。它可包括一或多个介电层。该介电覆层是这样形成的，即：使得照射到介电覆层的光子尽可能多地通过全反射效应而被反射。这种效应取代了在金属背面反射器的情况下出现的光子从光密介质的反射。

借助这种类型的、作为介电背面反射器的介电覆层，电荷载流子在硅太阳能电池的背面的复合率可被显著地减小。能够实现小于500cm/s的复合率。而目前作为标准的带有背面区的全区域背面铝背触头（经常被称为背表面区）则只能够实现1000cm/s量级的复合率。被用作背面反射器的没有背面区的欧姆金属背触头甚至有超过10⁶cm/s的复合率。

如已经解释的，介电覆层的反射效果依赖于光对介电覆层的全反射。然而，全反射只有当光以满足全反射条件的角度照射到硅基底与介电层之间的边界上时才会发生。光在硅基底上的倾斜入射会改善这种条件的满足。如上所解释的，对一部分入射光，光的倾斜入射可借助硅基底的正面上的纹理来实现。为了使入射到硅太阳能电池中的光的更大部分满足背面上的全反射条件，最适合的是硅基底的背面表面尽可能地平滑。因而，硅基底的正面上的纹理与硅基底的尽可能平滑的背面表面的结合，能够实现高的量子产量。

在工业化太阳能电池生产中，纹理通常是利用适当的纹理蚀刻溶液以湿化学的方式形成的。另外，工业规模的硅基底的表面平滑化或抛光是以湿化学方式进行的。一般地，这涉及把硅基底浸泡在适当的蚀刻溶液中。结果，通常在正面和背面上都形成了纹理。因此，通常在正面和背面上都进行表面的平滑化。然而，以往的硅基底表面的单侧抛光或单侧平滑化总是伴随着显著的附加生产成本，这即使不完全消除量子产量的改善所带来的好处，也严重抵消了这种好处。

发明内容

在这样的背景下，本发明的一个目的，是提供一种经济的方法，用于生产带有正面纹理和平滑的背面表面的硅太阳能电池。

该目的在根据本发明的一个主要方面的方法中得到了实现。根据本发明的其他方面，则提供了更多的实施例。

在根据本发明的用于产生一侧平滑的硅太阳能电池的方法中，硅基底的正面和背面被蚀刻平滑，然后在硅基底的背面上形成一个介电覆层，且硅基底的正面随后借助一种纹理蚀刻介质被形成纹理，形成在硅基底的背面上的介电覆层被作为对所述纹理蚀刻介质的蚀刻掩膜。