[发明专利]太阳能电池和其制造方法

说明书

该申请要求在2012年2月6日递交的标题为“SELF-ALIGNED HYDROGENATED SELECTIVE EMITTER FOR N-TYPE SOLAR CELLS”的美国临时专利申请No.61/595,504的优先权，其通过全文引用的方式并入本文。

技术领域

本发明的实施方式是可再生能源的领域，尤其涉及太阳能电池和其制造方法。

背景技术

通常，已知太阳能电池作为将太阳辐射转变成电能的装置。典型地，太阳能电池利用半导体处理技术被制造在半导体衬底上，以在衬底的表面附近形成p-n结。入射在衬底的表面上的太阳辐射在大部分衬底中产生电子和空穴对。电子和空穴对迁移到衬底中的p型掺杂区域和n型掺杂区域，由此在掺杂区域之间生成电压差。掺杂区域被连接到太阳能电池上的金属触点以将电流从电池导向到连接到电池的外电路。辐射转化效率是太阳能电池的重要特征，这是由于其直接与太阳能电池产生电力的能力相关。

图1是典型的均匀发射极太阳能电池的结构100的剖视图的说明。如图1中所示，高掺杂的p⁺型硅发射极102形成在n型硅衬底101上。金属网格线，例如金属网格线104，形成在发射极102上。抗反射涂层(“AR”)103被沉积在发射极102的在网格线之间的部分上。典型的均匀发射极，例如，发射极102，具有在网格触点下方和之间的均匀的掺杂分布。在均匀掺杂的发射极的表面处的活性掺杂物的浓度通常是至少10²⁰cm^-3以形成与网格线的欧姆接触和获得高占空因数，占空因数通常被定义成实际的最大可获得的功率与开路电压和短路电流的乘积的比。

在发射极的表面处的活性掺杂物的高浓度产生高的表面复合速度。高的表面复合速度限制开路电压(Voc)和短路电流(Jsc)，其直接限制太阳能电池的转化效率。

选择性发射极用来避免通过均匀发射极产生的限制。选择性发射极在网格线下方具有高的掺杂浓度且在网格线之间具有低的掺杂浓度。常规的选择性发射极技术要求两个或更多个处理步骤以实现这一点。

一个选择性发射极技术开始于轻掺杂的Si发射极。然后，高掺杂的硅浆料通过掩膜被选择性地施加到轻掺杂的Si发射极的区域，在该区域中将放置网格线。然后，网格线形成在高掺杂的硅浆料区域上。

另一选择性发射极技术开始于高掺杂的Si发射极。硬掩膜沉积在高掺杂的发射极上。高掺杂的Si发射极的部分通过硬掩膜回蚀以减小在Si发射极的在网格线之间的那些部分中的掺杂。网格线然后沉积在发射极的未蚀刻的高掺杂区域上。

另一选择性发射极技术利用离子注入的至少两个独立的步骤，以在网格线的下方产生发射极的高掺杂以及在网格线之间产生发射极的低掺杂。

所有常规的选择性发射极技术要求复杂的取向处理且通常具有低的产量。采用这些技术实现的表面掺杂提供了大于100Ω/sq的高的薄层电阻。这样的高的薄层电阻导致大量的功率损耗，使得常规的选择性发射极要求比均匀发射极多多达50％的网格线。因为网格金属化通常包含银，所以这是非常昂贵的要求。

附图说明

图1是典型的均匀发射极太阳能电池的结构100的剖视图的说明。

图2是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板的俯视图的说明。

图3是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板的一部分的剖视图的说明。

图4是根据本发明的一个实施方式的具有网格线的太阳能电池的视图的说明。

图5是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池的一部分的说明。

图6A是根据本发明的一个实施方式的太阳能电池的一部分的剖视图的说明。

图6B是类似于图6A的视图，其示出根据本发明的一个实施方式的通过暴露到化学物质而使太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化。

图6C是类似于图6B的根据本发明的一个实施方式的在通过暴露到化学物质而使太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化之后的视图。

图6D是根据本发明的一个实施方式的选择性发射极太阳能电池的剖视图的说明。

图7示出根据本发明的一个实施方式的用于使太阳能电池的一部分中的掺杂物去活化的设备。

图8A是示出根据本发明的一个实施方式的活性硼的浓度相对于n型硅太阳能电池的p型掺杂区域的深度的曲线图。