[发明专利]用于制造太阳能电池的方法以及太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，其包括硅基板，该硅基板带有经过纹理工艺处理的并且具有n型掺杂区域的面向辐射的正面、带有具有p型掺杂区域的背面、带有沿着背面伸展的第一介电层、带有沿着第一介电层的背离基板的侧面伸展的第二介电层，第二介电层由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅的组中的一种材料制成或者包括该组中的一种材料，以及沿着所述第二介电层的背离基板的侧面延伸的金属层。

背景技术

为了可以改进太阳能电池，尤其是硅基的太阳能电池的效率，近年来，开发了一系列的实验以及多种方法。

由WO2009/071561A公知了一种金属电极环绕穿通型-钝化发射极背面电池MWT（Metal Wrap Through)-PERC(Passivated Emitter Rear Cell)，在其中，在背面上涂上由氧化物，如氧化铝制成的第一层并且涂上SiNx:H层作为第二层。

为了能够制造出带有稳定的钝化性的太阳能电池，DE102010017155A在太阳能电池的基板的背面上设置了至少一个介电层，介电层由氧化铝、氮化铝或氮氧化铝和其它的成份组成。

由EP1489667A2和EP1763086A1得到关于如下可能性的知识，即，时间一直持续到自由载流子复合为止，进而能够提高复合率，并且进而又提高效率，在其中，在背离光的侧面上施加了在硅基板和金属化之间的介电层。

EP1763086A1描述了由SiO₂组成的介电层系统的并且在其上沉积SiN层的用途，用于太阳能电池背面的电钝化。

在EP1489667A2中公开的原理的实施方式使用了一种用于太阳能电池的介电钝化的、包括Al₂O₃和SiO₂的化合物。

DE3815512A1公开了一种由包含n+p-结掺杂的半导体本体构成的太阳能电池，该半导体本体在背面上整面地以接触层覆盖。在半导体本体的背面上额外的整面地施加氧化层。

基于晶体硅的高效能太阳能电池结构的文献具有表面的介电钝化作为达到高效能的主要的特征，其中，只在限定的位置上建立了在金属接触部和硅之间的结合（参见：M.A.Green,Silicon Solar Cells,1995）。

在正面上必须总是结构化地形成金属化，而在工业用的太阳能电池中，通常在为了降低复合通过形成背面场（back surface field，BSF）制造出带有整面的硅和金属的结合的背面。

在通过电池背面的介电钝化来进行提高效率的过程工业转化的情况下，主要的阻碍是为此而必要的附加的制造步骤的高成本，以及难于在工业上的过程中取得所生成的层和接触部的足够的电子佳度。

通过两种机制来实现在由硅制成的太阳能电池中的表面复合的抑制。通过硅的电化合的化学饱和的方式使这个表面钝化，也即，它不会造成电子复合，为此，具有电子带隙的层，也就是半导体或电介质，适于此处。

此外，通过施加带电层的方式可以由于它们的场作用使在表面上的载流子类型的集中度强烈地减少。这同样也抑制了复合（场效应钝化）。像从文献已知的那样，在带有硅的接触部内的不同的电介质，尤其是氧化硅（弱p型(schwach positiv)）、氮化硅（p型(positiv)）和铝（n型(negativ)）形成表面电荷。依赖于所选择的沉积方法，这种电荷只在回火步骤（Temperschritt）后可能会形成。

为了可以钝化表面，首要的是，能够从制造过程中排除源于晶片的表面损伤。对此，可以将晶片表面在酸性的或碱性的溶液中蚀刻。

在此，蚀刻液可以根据方法分别作抛光调整或做粗化调整。蚀刻得特别光滑表面有复合较低的优点，与此相反的，粗糙的表面证明对于太阳能电池正面来说是有利的，因为减少了反射。

对于单晶硅来说提供了，可以以如此方式碱性地蚀刻出<100>取向的晶片的表面，即，形成<111>取向的棱面。这导致了呈金字塔状的表面的结构。

对于多晶硅来说，这也是可能的，但是，晶粒由于它的不同的晶体取向性而不均匀地经过纹理工艺处理。因此，通常，使用酸性的、导致更均匀的粗化的、所谓的异纹理化（Isotextur）。

在与背面的光滑蚀刻组合的正面的纹理化表现出了关于太阳能电池效率的最优点。但是，这种组合要求两个过程中的至少一个在一侧运用。这表现出了很高的在设备技术上的成本。在通常，仅两个过程中的一个在一侧运用；这也会因此而发生，即，只在一侧消除通过表面损伤引起的应力导致了晶片强烈的弯曲。