[发明专利]制造具有选择性发射器的光伏电池的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于制造具有选择性发射器的光伏电池的方法，该光伏电池包括n-掺杂或p-掺杂的硅衬底，以及具有低的n掺杂的区域和高的n掺杂的区域。

本发明也涉及从太阳能产生电功率，且更具体地涉及从光子产生电功率。

背景

光伏电池的操作主要基于吸收光子，在具有半导体特性的材料的价带与导带之间产生电子的转移，形成电池。由于形成光伏电池的材料的掺杂，以产生具有过量电子（n掺杂）的区域和缺少电子（p掺杂）的区域，可以实现这样的电子转移。

通常，光伏电池包括被n掺杂的硅层覆盖的p掺杂的硅衬底。这样的堆形成收集因光伏电池暴露于太阳光而产生的光载流子所需的pn结。n掺杂的硅层还被抗反射层覆盖，这确保了良好的光子吸收。抗反射层包括能够收集所产生的电流的电触点。

然而，应该考虑某些限制，n掺杂的区域同时必须：

-确保与电触点良好的欧姆接触，因而具有高的掺杂水平；

-通过抗反射层易于钝化材料，因而具有低的掺杂率以限制Auger重组，Auger重组与高的掺杂率相关。

因此，已经开发了称为选择性发射器电池的光伏电池。这样的电池在n-型或p-型衬底上具有强的n掺杂的区域和低的n掺杂的区域。

因而，现有技术（图1F）的选择性发射器光伏电池包括具有低的n掺杂的区域，也称为n⁺区域或n⁺区或n⁺发射器。此外，在此类型的光伏电池中，发射器还包括具有强的n掺杂的区域（n⁺⁺区或n⁺⁺发射器），该区域被精确地界定以形成电触点。因而，n⁺发射器通过抗反射层易于钝化并减少Auger重组，而n⁺⁺发射器被连接于电触点以提供良好的欧姆接触。

通常，根据现有技术的用于制造具有选择性发射器的这样的光伏电池的方法包括下述步骤：

-通过在p掺杂的硅衬底上气态扩散掺杂剂（POCl₃）形成n⁺发射器（J.C.C.Tsai，Shallow Phosphorus diffusion Profiles in Silicon，Proc.of the IEEE57（9），1969，第1499-1506页）。此步骤意味着将衬底维持接近850℃到950℃的温度下几十分钟（图1A和图1B）；

-通过激光掺杂形成n⁺⁺发射器（A.Ogane等人，Laser-Doping Technique Using Ultraviolet Laser for Shallow doping in Crystalline Silicon Solar Cell Fabrication，Jpn.J.Appl.Phys.48（2009）071201），或通过在高于n⁺发射器的情形中所涉及的温度下二次气态扩散掺杂剂（POCl₃）形成n⁺⁺发射器（图1C）。n⁺发射器的某些特定区域将会被过掺杂；

-通过PECVD（等离子增强的化学气相沉积）沉积抗反射层，通常是氮化硅（图1D）；

-通过下述方式形成电触点:

·在衬底的上表面上沉积金属栅（n触点）。其通常是含有银的丝网印刷胶。此金属栅的图案被精确对准在n⁺⁺发射器上以避免在触点退火时使n⁺发射器短路（图1E）。的确，如果金属化在n区域上偏移，由于n区域较薄，所以在退火时，金属可能跨过n区域并使n⁺区域接触衬底。

·在衬底的整个下表面上沉积含有铝的胶（p触点）。一方面，这能够确保与光伏电池的p掺杂部分接触，另一方面通过BSF（背面场），即通过场效应钝化能够改进该部分的电特性（图1E）。这是重的p掺杂层，能够排斥电子离开表面并降低电子-空穴重组速度，且这能够改善电池效率: