[发明专利]制造具有背面钝化层的光伏电池的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2013年05月08日提交的美国临时申请第61/820,852号的权益。在先申请的公开被认为是本申请公开的部分(且通过引用纳入本文)。

技术领域

本发明涉及制造太阳能电池。

背景技术

具有背面钝化层的硅光伏(例如,太阳能)电池参见例如US2009/0301557,US2013/0056060,和US2013/0061918,包含局部背面表面电场(LBSF)电池,钝化的发射器后接触(PERC)电池,和钝化的发射器后局部扩散(PERL)电池。背面钝化可通过减少载流子损失(例如,表面复合)导致增加的光转化效率，但同时需要打开透过介电钝化层的导电路径，从而可在硅基材和背面电极之间形成电接触。用于打开这种导电路径(即“通孔”或“穿孔”)的方法包含使用激光例如参见US2013/0056060,或使用化学蚀刻例如参见US2013/0061918。激光开孔会给基材晶体带来结构损坏，而化学蚀刻会残留杂质，潜在地降低太阳能电池的可靠性。

概述

在一方面中，提供一种用于制备光伏电池的方法。所述方法包括提供具有背面钝化层的半导体基材(例如,硅基材),和将包含玻璃料颗粒的自组装乳液涂覆到该背面钝化层上。该背面钝化层可选自下组：铝氧化物层,硅氧化物层,硅氮化物层,及其组合。允许乳液自组装成限定单元(cell)的迹线(traces)网络。在网络上形成电极，来构建前体电池。在一些实施方式中,电极对于可见光是不透明的。然后烧制前体电池，使网络烧穿钝化层，并在半导体基材和电极之间形成电接触。

使用自组装成迹线网络和单元的涂层提供改善的打开通过钝化层例如背面钝化层的导电路径(即“烧穿”或“烧透”)的方法。该涂层包含纳米颗粒(例如玻璃料)，其能在烧制过程中穿透钝化层。涂层还可包含金属纳米颗粒，以进一步增强背面电极和硅基材之间的电接触。合适的金属纳米颗粒的示例包括银纳米颗粒,铝纳米颗粒,银-铝纳米颗粒,及其组合。有利地是，在通孔打开过程之后，无需洗涤或除去涂层，因为残留的组分对可靠性没有不利的影响。

在一些实施方式中,每一迹线的平均宽度小于10微米或小于5微米。网络可提供小于10％或小于5％的在基材上的区域覆盖率。

在第二方面中，描述了一种光伏电池，其包含:(a)具有正面和背面的半导体基材；(b)在基材的正面上的电极；(c)在基材的背面上的层，该层包含由互连的迹线隔开的钝化区域,其中单个迹线的平均宽度小于10微米，且该互连的迹线提供小于10％的在基材的背面上的区域覆盖率；和(d)第二电极，其与覆盖于该层之上并与该半导体基材电接触。在一些实施方式中,互连的迹线提供小于5％的在基材的背面上的区域覆盖率。在一些实施方式中,单个迹线的平均宽度小于5微米。还在其它实施方式中，单个迹线的平均宽度小于5微米且互连的迹线提供小于5％的在基材的背面上的区域覆盖率。

术语“背面”或“背”和“正面”或“前”指相对于光源(通常是太阳)的取向。“正面”是面向光源的那一侧，而“背面”是与正面相反并朝向远离光源的那一侧。

如本文所使用，术语“纳米颗粒”指细颗粒，其小到足以分散在液体中并使得能涂覆该细颗粒并形成均匀的涂层。该定义包括平均粒度小于约3微米的颗粒。例如，在一些实施方式中，平均粒径小于1微米，而在一些实施方式中，测得颗粒在至少一个维度小于0.1微米。颗粒可为球、杆、丝、管、薄片等的形式。

术语“对光透明”通常指的是在波长约370-770nm范围内的光的透射率为30-95％。

在附图和以下描述中详细说明了本发明的一种或多种实施方式。通过附图和详述以及权利要求书，不难了解本发明的其它特征、目的和优点。

附图说明

图1是烧制过程之前背面钝化的光伏电池的横截面视图。

图2是烧制过程之后背面钝化的光伏电池的横截面视图。

不同附图中的相同附图标记表示相同的元件。

具体描述