背接觸薄片電池制造技術

一種太陽能電池，使用硅晶片（101）的薄片（130）作為襯底。薄片（130）具有在正常操作期間面向太陽的正面。薄片（130）的正面包括來自沿晶片（101）的厚度的表面，從而允許更有效地使用硅。薄片（130）的背面上形成金屬接觸（114和115）。金屬接觸（114和115）電連接至太陽能電池的發射極和基極，太陽能電池的發射極和基極可以形成在薄片（130）內或者由多晶硅制成。例如，太陽能電池的發射極可以是P型摻雜區域（125），太陽能電池的基極可以是N型摻雜區域（124）。太陽能電池還可以包括形成在所述薄片（130）的正面上的抗反射涂層（107）。抗反射涂層（107）可以位于薄片（130）的正面上的紋理表面之上。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術通常涉及太陽能電池，更具體地，涉及但不限于太陽能電池的制造工藝和結構。
技術介紹
太陽能電池是已知的用于將太陽輻射轉換為電能的裝置。薄片電池是由單晶硅薄片制成的太陽能電池。當前可得到的薄片電池通過微細加工延伸通過硅晶片的厚度的窄凹槽來制成。在從晶片切割下來的長片(即，薄片)上制造太陽能電池。與其他太陽能電池的設計相比，這允許使用較少的娃來制造薄片電池。可以從澳大利亞的Origin Energy公司獲得薄片電池。
技術實現思路
本公開涉及改進的薄片電池的設計和制造工藝。太陽能電池使用硅晶片的薄片作為襯底。薄片具有在正常操作期間面對太陽的正面。薄片的正面包括始于沿晶片的厚度的表面，以允許硅的更有效使用。在薄片的背面上形成金屬接觸。金屬接觸電連接至太陽能電池的發射極和基極，太陽能電池可以形成在薄片內或者可以由多晶硅制成。例如，太陽能電池的發射極可以是P型摻雜區域，太陽能電池的基極可以是N型摻雜區域。太陽能電池可以包括形成在薄片的正面上的抗反射涂層。抗反射涂層可以在薄片正面上的紋理表面之上。通過閱讀本公開整體，包括附圖和權利要求，本專利技術的這些和其他特征對本領域普通技術人員來說將顯而易見。附圖說明圖1至圖9示出了簡要說明根據本專利技術的一個實施例的制造太陽能電池的方法的截面圖。圖10簡要示出了根據本專利技術的一個實施例的被處理為薄片電池的晶片的俯視圖。圖11和圖12示出了簡要說明根據本專利技術的另一個實施例的制造太陽能電池的方法的截面圖。不同附圖中使用的相同的參考標號表示相同或相似的部件。附圖不按比例繪制。具體實施方式在本公開中，提供了許多具體細節，諸如材料、工藝步驟、和結構的示例，以提供對本專利技術的實施例的充分理解。但是，本領域中的普通技術人員將認識到，可以在沒有所述具體細節中的一個或多個的情況下實踐本專利技術。其他情況下，為了避免使本專利技術的方面模糊，沒有示出和描述已知的細節。例如，為了清楚起見，省略了對本專利技術的理解不必要的遮蔽步驟和其他處理步驟。圖1至圖9示出了簡要說明根據本專利技術的一個實施例的制造太陽能電池的方法的截面圖。由于所涉及的尺寸，圖1至圖9以及本公開中的剩余附圖都不是按比例繪制的。下文中將更清楚的是，所得到的太陽能電池是背接觸薄片電池，其中用于將外部電路電耦合至太陽能電池的摻雜區域的金屬接觸在薄片的背面上。薄片的正面與背面相反。由于正面被配置為在正常操作期間面對太陽來收集太陽輻射，因此正面也被稱為“陽面”。參考圖1，N型單晶硅晶片101被準備用于通過經歷損傷蝕刻步驟來處理為背接觸薄片電池。晶片101在該示例中為晶片形式，由于晶片廠商使用剖鋸工藝來從晶片坯料上切下晶片101，因此晶片101通常具有損傷的表面。如從晶片廠商收到的一樣，晶片101可以為約100至200微米厚。在一個實施例中，損傷蝕刻步驟涉及使用包括氫氧化鉀的濕法蝕刻工藝從晶片101的每個面上除去約10至20i!m。損傷蝕刻步驟還可以包括對晶片101進行清洗，以除去金屬污染。晶片101的相對的平面被標記為102和103。晶片101的厚度被標記為160。下文中將更清楚的是，薄片電池的正面包括始于沿晶片101的厚度的表面，其作為太陽能電池襯底。在圖2中，在圖1的樣品中形成偏移溝槽120和121。偏移溝槽可以通過任意合適的蝕刻過程來形成。在對晶片101進行蝕刻期間，晶片側103可以被遮蔽，以形成溝槽120。之后，在對晶片101進行蝕刻期間，晶片側102可以被遮蔽，以形成溝槽121。在圖2的示例中，溝槽120和121在晶片101的厚度內停止，以在每個溝槽中創建分級的底表面。溝槽120和121還包括始于沿晶片101的厚度的壁表面。通過偏移晶片101的相對側的溝槽120和121，晶片101的部分分離，并且每個部分具有分級的底表面。尺寸161和162之比可以根據設計參數來選擇。例如，尺寸161可以為晶片厚度的三分之二(2/3)，而尺寸162可以為晶片厚度的三分之一(1/3)。在典型的薄片電池工藝中，通過切割或蝕刻直通硅晶片的厚度的溝槽來制成垂直薄片。但是，由于需要遮蔽，因此該方法很難在所得到的壁表面上形成選擇性擴散。通過偏移溝槽120和121，可以進行在溝槽側壁上形成薄膜的視線處理。這有利地使得薄片電池容易被制造，很大程度上增大了薄片電池作為可再生能源的機會，使其變得更有競爭力。在圖3中，在晶片側102的晶片101的暴露表面上形成摻雜二氧化硅層104形式的N型摻雜劑源。在一個實施例中，二氧化硅層104摻雜有磷。可以使用諸如常壓化學氣相沉淀方法(APCVD)之類的視線沉淀處理來沉淀厚度約1000至4000埃(優選地約2400埃)的二氧化硅層104。在可選實施例中，代替在晶片101的暴露表面上形成二氧化硅層104，在晶片側102的晶片101的暴露表面上沉淀第一摻雜的二氧化硅層。第一摻雜的二氧化硅層可以被沉淀為厚度約200至600 埃，優選地約400埃。然后，在第一摻雜的二氧化硅層之上直接沉淀第一非摻雜的二氧化硅層，所述第一非摻雜的二氧化硅層的厚度約為2000至4000埃，優選地約為2000埃。在執行化學蝕刻來對所得到的薄片太陽能電池的陽面進行紋理化的情況下，第一非摻雜的氧化物層用作覆蓋層。溝槽120的底表面使得停止在相對晶片側103的晶片101的表面上沉淀二氧化硅層104。如圖4所示，這使得可以在晶片側103的暴露表面上形成摻雜二氧化硅層105形式的P型摻雜劑源。在一個實施例中，二氧化硅層105摻雜有硼。溝槽121的底表面使得停止在相對側102的表面上沉淀二氧化硅層105。這極大地簡化了形成摻雜劑源所需的遮蔽步驟。可以使用諸如APCVD之類的視線沉淀處理來沉淀厚度約1000至4000埃(優選地約2400埃)的二氧化硅層105。代替形成單二氧化硅層105，可以在晶片側103的暴露表面上形成由第二更厚的非摻雜二氧化硅層(作為覆蓋層)覆蓋其上的第一薄摻雜的二氧化硅層。視線沉淀處理的使用有利地允許在P型和N型區域之間的角處形成連續或不間斷的溝槽。這種溝槽可以允許在具有相對低的反向擊穿電壓的同時提高效率。在圖5中，形成垂直對準的溝槽122，使其完全穿過晶片101的厚度，從而產生晶片薄片130 (即，130-1、130-2、130-3、…)。可以通過適當的蝕刻工藝(包括通過激光蝕刻和化學蝕刻)來形成垂直對準的溝槽122。可以執行選擇性蝕刻來留下特定的晶格平面作為最終的暴露陽面。此時，每個晶片薄片130仍然附著在晶片上。圖10簡要示出了該結構，其中以晶片側102在上示出了晶片101的俯視圖。將被用作薄片的背面的偏移溝槽120和121的垂直壁表面與頁面垂直。在處理期間，薄片130可以保持附著在晶片101的一端，直到將它們從晶片101物理分離來噴鍍金屬為止。垂直于圖10的頁面的溝槽122的壁表面用作所得到的雙面薄片電池的主太陽輻射收集表面。溝槽122的壁表面將被配置為在正常操作期間面向太陽。與將晶片的平面用作主太陽輻射收集表面的傳統太陽能電池不同，薄片電池使用沿晶片厚度的壁表面作為主收集表面。這有利地增大了可以從晶片獲得的收集表面的量。在圖6中，溝槽122的壁表面被紋理化，以改進太陽輻射收集。紋理化的壁表面被標記為紋理表面123，其在正常操作期間面向太陽。但是，注意，所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能電池，包括：硅晶片的薄片，所述薄片具有正面和背面，所述薄片的正面被配置為在正常操作期間面向太陽，所述薄片的背面與薄片的正面相反，所述薄片的正面包括來自沿所述硅晶片的厚度的表面；第一材料層，其形成在所述薄片的背面上；第一摻雜區域，配置為所述太陽能電池的基極；第二摻雜區域，其形成在所述第一材料層上并且配置為所述太陽能電池的發射極；以及第一金屬接觸和第二金屬接觸，形成在所述薄片的背面上，第一金屬接觸電耦合至第一摻雜區域，第二金屬接觸電耦合至第二摻雜區域。

【技術特征摘要】
2009.02.24 US 12/392,0031.一種太陽能電池，包括: 硅晶片的薄片，所述薄片具有正面和背面，所述薄片的正面被配置為在正常操作期間面向太陽，所述薄片的背面與薄片的正面相反，所述薄片的正面包括來自沿所述硅晶片的厚度的表面； 第一材料層，其形成在所述薄片的背面上； 第一摻雜區域，配置為所述太陽能電池的基極； 第二摻雜區域，其形成在所述第一材料層上并且配置為所述太陽能電池的發射極；以及 第一金屬接觸和第二金屬接觸，形成在所述薄片的背面上，第一金屬接觸電耦合至第一摻雜區域，第二金屬接觸電耦合至第二摻雜區域。2.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中所述第一材料層包括多晶硅。3.根據權利要求2所述的太陽能電池，還包括: 電介質層，位于所述多晶硅與所述薄片的背面之間。4.根據權利要求3所述的太陽能電池，其中所述電介質層包括氧化層。5.根據權利要求1所述的太陽能電池，還包括: 形成在第一材料層上的第二材料層。6.根據權利要求5所述的太陽能電池，其中所述第二材料層包括二氧化硅。7.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中所述薄片的正面具有紋理表面。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彼得·約翰·卡曾斯，
申請(專利權)人：太陽能公司，
類型：新型
國別省市：美國;US