[发明专利]双面光伏电池制造工艺

说明书

一种用于制造双面光伏电池的工艺，包括以下步骤：用含硼层涂覆衬底；在处于衬底的第二表面上的含硼层上方形成盖层；将含硼层从衬底的未覆盖有盖层的表面去除；在衬底的未被盖层覆盖的表面上实现含磷层的沉积，并且实现磷和硼到衬底中的扩散；去除含磷层；在没有盖层的地方对衬底进行纹理化；在衬底的第一表面上实现含磷层的沉积，并且实现磷到衬底中的扩散以形成第二n‑掺杂层；以及在衬底的第一表面上形成覆盖n‑掺杂层的钝化和/或抗反射涂层。

技术领域

本发明涉及光伏(PV)电池的领域，尤其涉及双面光伏电池的领域及其制造工艺。

背景技术

能量消耗的增加引起了人们对现有能源(诸如石油和煤炭)预计会迅速枯竭的担忧。因此，替代能源作为现有能源的替代品，近年来一直是人们关注的焦点。在替代能源中，太阳能电池或光伏电池处于人们关注的中心。PV硅电池已经制造了多年。然而，仍然存在与PV电池的制造成本、转换效率和寿命相关的问题。对提高PV电池效率的需求催生了各种解决方案。一种这类解决方案是双面PV电池，其中PV电池的前侧和背侧两者均用于能量转换过程中。双面PV电池比单面PV电池的能量生产率高15％-40％。

常见类型的光伏电池基于具有p型或n型导电性的硅衬底。衬底在一个表面上掺杂有n-掺杂剂(例如，磷)，因此形成n⁺层，并且第二表面掺杂有p-掺杂剂(例如，铝或硼)，以便形成p⁺层。因此，经处理的p型衬底形成n+-p-p+结构，并且n型衬底形成p+-n-n+结构。在开始掺杂工艺之前处理半导体衬底(晶片)是常见的程序。两种最常见的预工艺处理是锯切损伤去除，其中去除了衬底的机械诱导缺陷，以及第二种常见程序是衬底的纹理化。纹理化在衬底的表面上创建类微金字塔形状，因此最终增加光吸收。

向PV电池添加电触点使得能够实现电流收集，并且以各种形式应用。一般而言，所述电触点仅覆盖表面区域的一小部分以便避免阻碍光的通过。电触点通常以网格图案应用以便最小化表面区域的覆盖。单面光伏电池经常仅在电池的一侧上具有这类网格图案，而双面光伏电池在两侧上都具有这类图案，并因此可从任何方向收集光。

已知不同的掺杂剂源沉积方法。通常使用气相工艺，使用POCl₃进行磷沉积，并且使用BCl₃或BBr₃进行硼沉积。使用2种不同的掺杂剂源可能容易导致不适当区的掺杂，诸如在单个区域中两种掺杂剂类型的交叉掺杂。可引入涉及沉积保护层和/或蚀刻以从一些区去除掺杂剂的附加步骤，这使电池制造复杂化。

已经使用化学气相沉积(CVD)制备了用于沉积含硼掺杂剂膜的GeminusTM双面电池系(Schmid组)。

迄今为止，p型硅基双面电池的工业生产的最佳结果是使用旋涂技术沉积掺杂剂源实现的。

发明人先前已声明，期望实现低有效背表面复合(这可通过背p+层在n+-p-p+结构中被促进)，以及高少数载流子体寿命。期望使用硼作为用于p⁺层形成的p-掺杂剂获得p型硅基双面电池，其有效背表面复合为55cm/s-95cm/s，且平均背侧-前侧短路电流比为0.75。

硼是众所周知的p-掺杂剂，并且其优点是可充分溶解于硅中，从而允许更高的p+-p势垒(在n+-p-p+结构中)，这在减少背表面复合方面是有效的。然而，硼扩散与体寿命的显著恶化相关联，体寿命的显著恶化降低了光伏电池的效率。该障碍鼓励了铝作为p-掺杂剂的广泛使用，尽管铝在减少背表面复合方面往往不如硼有效。

还使用了n型硅(在n+-n-p+结构中)以便减少硼扩散相关联的恶化。尽管n型硅通常比p型硅更能抵抗工业加工引入的缺陷，但它也更昂贵。

仍然需要克服现有技术的缺点的改进效率的PV电池及其制造工艺。

本发明的目的是提供克服现有技术缺点的PV电池、PV电池模块和装置的制造工艺。

发明内容