具有绕通连接的光伏电池的制作方法
【专利摘要】已知的绕通连接的光伏电池具有在其后表面上的两极的输出端子，其中一个端子通过所述绕通连接耦合到前表面。本发明的太阳能电池通过在所述后表面上形成发射极层进行制造。电极材料被施加在所述后表面上的相互分离的第一区和第二区中。所述第一区中的电极材料与所述发射极接触。所述第二区覆盖孔的周围，以提供所述后表面上的连接。所述第二区中的电极材料位于所述发射极上，并且所述第二区周围的发射极通过沟道中断。在所述前表面上，另一区的电极材料施加在所述孔上。如果必要，那么所述后表面上的第二区中的电极材料施加在支撑表面上，所述支撑表面基本上与所述第一区下方横向流经发射极层的电流电隔离。
【专利说明】具有绕通连接的光伏电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏电池(例如太阳能电池)和一种制造该光伏电池的方法。
【背景技术】
[0002]已知的光伏电池包括半导体本体，其中光激发自由电荷载流子，这样会产生该电池的输出端子之间的电压以及流经该电池的输出端子的电流。该半导体本体是扁平薄板，其具有较大直径和其前表面与后表面之间的很小的厚度。在基本上整个前表面和后表面的范围内分布的电极提供了与端子的低电阻连接。在多个光伏电池中，端子还可以连同其所连接的电极一起被提供在前表面和后表面上。然而，还已知的是，将端子都提供在相同表面上，通常在后表面上，也就是，在使用期间转离太阳(或其他光源)的表面。通过以从一表面延伸到另一表面的导体材料填充的孔(也称为通孔)的形式的金属绕通(MWT)连接使得在相同表面的端子成为可能。
[0003]MWT连接的使用具有的问题在于会产生短路，短路会导致穿过端子的输出电路的损耗甚至损坏。因为MWT连接是针对光伏电池最早的提议，所以该问题已经导致多种用于避免短路的建议。尽管对光伏电池中的MWT的短路问题的解决方案有长久期盼的需求，但是这些解决方案在附加的工艺和所需的精度方面仍然相当复杂。
[0004]—种制造具有MWT连接的光伏电池的方法从Florian Clement等人的，题 为“Pilot Line processing of screen printed cs-Si MffT solar cellsexceedingl7%efficiency (丝网印刷的效率超过17%的铯娃MWT太阳能电池的导频线路工艺)”，发表于2009年费城第34届IEEE光伏专家会议，第223-227页的文献可知。在该方法中，起始点是具有通孔的半导体基底，通孔穿过该基底。通过对表面进行掺杂来实现结。在后表面上，产生背面场(BSF)层以提供到衬底的接触及衬底的钝化。P触点也可印在后表面上，其用于实现电池端子中的一个。以电极网格图形的形式将导体膏剂印在电池的前表面，该导体膏剂溢出通孔。为了提供从另一端子到前部的连接，首先将一部分导体膏剂印在通孔的位置处、通孔位置周围及通孔内。在烧制步骤中加热该导体膏剂，由此形成电极。可从后表面I禹合出P触点与烧制的导电膏剂之间的该电池的输出电压。
[0005]类似于所有采用MWT技术来制造光伏电池的方法，该方法需要额外的措施来阻止由通孔带来的短路问题。在电池中可能的短路问题可包括通孔壁中的无意识的电流路径，以及由于发射极层的局部缺陷和电池特征的校准引起的电流。
[0006]由Clement等人提出的方法这样解决这些问题:在通孔中提供发射极层，并且在区域的后面局部地将通孔位置与前触点结合在前表面与后表面中(例如由激光切割)的切割的沟道进行合并。在靠近电池的边缘的前表面上提供沟道，以阻止边缘周围的前表面上的电流。此外，在本地发射极区中的后表面上切割沟道，使得对背部上的与通孔接触的导电膏剂的区域进行环绕。当导电膏剂的区域被精确校准，并且沟道被正确地定位以将(前接触的)导电膏剂区与BSF分开时，这可放置短路。孔壁上的发射极层的可靠的应用要求限制了可用于施加发射极的工艺的选择。由于工艺限制，需要复杂的措施来将该技术施加到η型半导体本体上。
[0007]美国2007/0023082和EP1950810描述了一种类似的电池，其中，在η型半导体的
前表面上的缓变P型发射极由导电涂层覆盖，该缓变P型发射极通过通孔电连接到在后表面的第一电极。在后表面上，缓变η型层被用作与第二电极接触的背面场，并且在合并通孔的区域提供具有固有P型缓变的层。沟道将缓变η型层与具有固有P型缓变的层分开，因此后表面部分与第一电极与第二电极接触。在另一实施例中，缓变η型层可选择地从合并通孔的区域处移除，或可选择地沉积在该区域以外，并且至通孔的接触电极被提供在简单的固有非晶娃层的后表面上。
[0008]在这些实施例中，通孔包含导体，其被电连接到发射极，并且由于通孔壁不是钝化或分离的，因此发射极触点直接与基极材料接触，这种配置增加了分流或反向电流问题的风险。美国2007/0023082还提到首先将缓变η型层从与第一电极接触的后表面的整个部分移除的可能性。这降低了泄漏，但是使得制造工艺更加复杂。
【发明内容】
[0009]除了其他内容以外，本发明的目的在于提供具有导电的绕通连接的光伏电池，其中可以更简单的方式降低短路电流。
[0010]根据一个方面，提供了一种制造光伏电池的方法，其中，所述方法包括:
[0011]-提供具有前表面和后表面的第一导电类型的半导体本体，其中至少一个孔从所述前表面到所述后表面贯穿所述半导体本体；
[0012]-在所述半导体本体中或所述半导体本体上至少相邻于所述后表面形成第二导电类型的层；
[0013]-在所述后表面上的相互分离的第一区和第二区中施加电极材料，所述第一区中的电极材料与所述第二区以外的所述第二导电类型的层电接触，所述第二区的电极材料覆盖所述后表面上的孔，所述第二区中的电极材料被施加在所述第二导电类型的层上；
[0014]-围绕所述第二区形成所述第二导电类型的层的至少局部的中断；
[0015]-在所述前表面上的另一区中施加电极材料，所述另一区的电极材料覆盖所述前表面上的孔并且与所述后表面上的所述第二区中的电极材料电接触。
[0016]导体绕通电池被制造，其中，所述发射极被提供在所述后表面上，也就是说，在提供两个触点电极的电池的表面上。相比于具有前侧发射极的电池，这样降低了以下风险:如果在发射极触点之下的通孔的内壁或后表面没有完全有发射极层覆盖，没有绝缘层，或者通孔中的金属触点被过度烧制，那么穿过基底的短路电流升高。
[0017]电极材料被施加在第二导电类型层上的第二区中作为支撑表面，所述支撑表面基本上与在对应于所述第一区边缘的位置处横向流动穿过第二导电类型层的电流电隔离。横向电流为平行于所述表面的电流，例如在第二导电类型层内的电流，只要该电流在第二区的方向上到达。通过这种方式，降低了后表面上的短路电流。
[0018]与来自第二导电类型层的横向电流基本电隔离通过围绕所述支撑表面的横向位置中的层的至少部分中断来实现，在这种情况下，所述支撑表面可以是第二导电类型层的表面。可替换地，基本电隔离可通过对由全部第二区覆盖的所有位置处的第二导电类型层至少部分地进行移除来实现，或通过不对此处的第二导电类型层进行沉积或仅进行部分沉积来实现。在这种情况下，所述半导体本体可提供所述支撑表面。在另一实施例中，基本电隔离可通过提供在第二区中的隔离层来实现，在所述隔离层的顶部提供所述支撑表面。所述层的中断可通过切割沟道或将围绕第二区的轮廓内的层不进行沉积来实现。
[0019]所述电极材料的应用被施加在具有中断周围的第二导电类型层上的第二区中，这样简化制造，因为不需要对第二区不受所述第二导电类型的层的影响进行设置，而这种设置会需要额外的工艺步骤或精确的构图。例如当第二导电类型层是异质结的一部分时，假设第二区域不受所述第二导电类型层的影响会明显使该工艺复杂化。当然，对电极材料施加在第二导电类型层上的第二区中的要求不排除第二区中的电极材料还可局部存在于例如由于工艺损伤等而没有第二导电类型层的位置。
[0020]优选地，第二导电类型层(构成发射极)基本上在整个后表面上延伸。所述孔可形成于第二导电类型层的形成之前或之后。
[0021]在一个实施例中，即使使用一个步骤来构成通孔触点，后发射极栅格和到前表面的连接，相同的金属材料也可用于形成通孔中的触点和没有明显短路电流的发射极后表面电极结构。
[0022]通孔的使用可使前表面场是多余的(如本身已知的，前表面场是具有与基底相同导电类型的区域，但是具有该导电类型增加的掺杂以增强钝化和/或与电极材料的接触)。在一个实施例中，可省略前表面场。这样改进了光传输。
[0023]在一个实施例中，第一区和第二区的电极材料的通过印刷包括该电极材料的膏剂被施加在后表面上。这样提供了简化的制造和低的制造成本。所述膏剂可随后进行烧制(力口热)以降低电阻抗。在一个实施例中，还可以印刷后表面上的电极材料的另一区。前表面和后表面上的膏剂可以一起烧制而不会发生短路。可以使用用于沉积电极材料的其他技术，例如喷墨印刷、溅射等。可以使用覆盖式(连续的)电极材料
[0024]根据另一方面，提供了一种光伏电池，包括:
[0025]-具有前表面和后表面的第一导电类型的半导体本体，其中至少一个孔从所述前表面到所述后表面贯穿所述半导体本体；
[0026]-在所述半导体本体中或所述半导体本体上的至少相邻于所述后表面的第二导电类型的层；
[0027]-在所述后表面上的相互分离的第一区和第二区中的电极材料，所述第一区中的电极材料与所述第二区以外的所述第二导电类型的层电接触，所述第二区覆盖所述后表面上的孔，所述第二区中的电极材料位于所述第二导电类型的层上，围绕所述第二区的所述第二导电类型的层至少局部被中断；
[0028]-在所述前表面上的另一区中的电极材料，所述另一区覆盖所述前表面上的孔并且与所述后表面上的所述第二区的电极材料电接触。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]利用下面的附图，根据实施例的描述，这些和其他目的与优点方面将变得显而易见。
[0030]图1示出了穿过光伏电池的一部分的厚度的截面；
[0031]图2示出了制作该光伏电池的方法的流程图；[0032]图3-8示出了在制作期间的截面；
[0033]图9示出了制作该光伏电池的方法的流程图；
[0034]图10-11示出了在制作期间的截面；
[0035]图12示出了替代性实施例的流程图；
[0036]图13示出了具有隔离层的电池；
[0037]图14示出了具有延伸到沟道之外的触点的电池。
【具体实施方式】
[0038]图1示意性地示出了贯穿光伏电池的一部分的从前表面10到后表面12的厚度的截面。如将理解的，电池中的前表面和后表面在远超出所示部分的范围内在两个维度上延伸，每个表面所具有的长度和宽度(或更一般地直径)远大于厚度。因此，该电池的边缘未在图中示出。
[0039]光伏电池包括第一导电类型的半导体本体14，其中通孔15 (仅示出一个)从前表面10到后表面12贯穿该本体。发射极层140在后表面12处设置在半导体本体14中或半导体本体14上，在发射极层140中，半导体本体14掺杂有第二导电类型的杂质，该第二导电类型与半导体本体14中的第一导电类型相反。在一示例中，第一导电类型和第二导电类型可分别为η型和P型。
[0040]在前表面上以及可选地至少部分地在通孔15的壁中，前表面场层142设置在半导体本体14上或半导体本体14中。导电材料(例如金属)的第一图案144在发射极层140的一部分的范围内设置在后表面12上。此外，导电材料的岛146跨越通孔15设置在后表面12上(仅示出一个岛，但是应当认识到，后表面12上可以设置一个以上的岛，例如设置在不同的通孔上)。
[0041]导电材料的第二图案148在前表面场142的范围内并且跨越通孔15设置在前表面10上。通孔15包含有将岛146和第二图案148电连接的导电材料149。该光伏电池的第一端子(未示出)耦合到导电材料的第一图案144，并且第二端子(未示出)连接到岛146。端子(未示出)可以位于第一图案144和岛146的顶部上，或者端子可以位于其它位置，在端子与第一图案144之间、端子与岛146之间分别设置有互连线路(未示出)。
[0042]贯穿发射极层140的沟道18在岛146与导电材料的第一图案144之间、以环绕岛146的闭合曲线的形式设置在后表面12中。如果有一个以上的岛存在于后表面12上，那么可以设置多个这样的沟道，其中每个槽以闭合曲线的方式围绕相应的不同岛。省去了该电池的其它细节。可设置例如质地、透明涂层、互连电极及附加层。
[0043]在操作中，电池的输出电压在连接到第一图案144与岛146的端子(未示出)之间从该电池提供，并且电池的输出电流流经这些端子。
[0044]图2示出了制造光伏电池的方法的流程图。第一步骤21象征性地示出了获得第一导电类型的半导体材料的基底的若干准备步骤。第二步骤22中，孔(也称为通孔)或更一般地多个孔(多个通孔)例如通过激光钻孔、机械钻孔或蚀刻贯穿基质制成。这形成了在图3中的光伏电池的截面中部分地示出的具有孔32的基底30 (孔32的直径和长度不是应有尺寸，并且可在不同位置处贯穿基底30来形成一个以上的孔(未示出))。基底30可具有在50-300微米的范围内的厚度，基底30可以为圆形或矩形或任何其他的形状，并且基底30可具有例如至少100毫米的最小直径(例如，长度或宽度)。孔32可具有例如300微米的直径。当然，可以使用更窄或更宽的孔。尽管示出了一个孔，但应该认识到，在一个实施例中，可设置多个孔。可使用例如在0.01-1个孔/每平方厘米的范围内的孔密度，且不必均匀分布。
[0045]在第三步骤23中，在后表面12上形成与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂层。优选地，该层在整个后表面的范围内延伸。图4示出了具有孔和掺杂层40 (厚度未按比例绘制)的基底30的一部分。通过示例的方式，示出了掺杂层40初始地形成在两个表面上的实施例的结果。可替换地，掺杂层40可仅在后表面上形成。如在所有的附图中的情况，仅示出了电池的一部分，电池的边缘位于附图之外。掺杂层40也可在前表面与后表面之间的边缘的范围内延伸或延伸进通孔内。杂质可与后表面上的横向位置无关。可替换地，掺杂层40 (其用作发射极层)可以通过随着后表面上的位置的变化而变化的杂质形成(所谓的选择性发射层)，以提高电池效率。形成这种具有横向杂质变化的发射极层的方法本身是已知的。该发射极层可以由通过金属化图案互连的许多局部杂质的密集分布区域(所谓的局部发射极)组成。
[0046]可以使用多种方法中的任何一种来产生该发射极层，包括将杂质添加到基底30的表面层的方法和将掺杂层添加到基底30上的方法(例如，形成异质结的方法)。在将掺杂层添加到基底30上的实施例中，第三步骤23可以包括沉积掺杂的、富含氢的非晶硅层。可利用例如等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)来沉积该掺杂的S1: H层(具有或不具有在该基底与该掺杂层之间的固有S1:H层)。与第二导电类型一致来选择杂质的类型(例如P杂质或B杂质)。在将杂质添加到基底30的表面层的实施例中，第三步骤23可包括将杂质扩散进或注入基底30。可以将掺杂的硅酸盐玻璃沉积在表面上，继之以加热步骤以使杂质能够从玻璃扩散。例如，可使用炉中加热或者激光加热。在另一实施例中，可使用离子注入以将杂质注入基底30的表面层。可使用在前表面和后表面两者处都形成掺杂层的工艺，例如，包括浸没在液体中或暴露于气体环境的工艺。
[0047]在后面的阶段，掺杂层40的形成之后可进行电介质层或透明导电氧化物(TCO)层的形成。这种层例如可添加在所有增加掺杂的步骤之后。当掺杂层40为增加在基底30上的异质结层时，TCO层可包括ΙΤ0。当掺杂被增加到基底30的表面层时，可添加电介质层，例如，氮化硅的电介质层。可提供这种层用于基底表面的隔离和钝化。
[0048]在第四步骤24中，在基底30的前表面处形成第一导电类型的掺杂剂层，以形成前表面场(FSF)。可使用将杂质添加到基底30的表面层的工艺，或将掺杂层添加在基底30上的工艺。在使用第一导电类型的掺杂剂的情况下，可以使用针对步骤23所描述的任一类型的工艺。优选地，前表面场层在整个前表面上，或至少90%的前表面上延伸。例如，可以通过对掺杂的、富含氢的非晶硅层进行沉积来添加层。可利用例如PECVD工艺来沉积该掺杂的S1: H层(具有或不具有在该基底与该掺杂层之间的固有S1:H层)。可与第二导电类型一直来选择掺杂的类型(例如P掺杂或B掺杂)。前表面场层可延伸进孔32的壁的至少一部分上的孔32内，或在孔32的整个壁上。可使用不依赖于前表面上的横向位置的掺杂来形成前表面场。可替换地，可使用作为前表面上位置的函数的掺杂的横向变化来形成前表面场(也称为选择前表面场)，以提高电池效率。还可以按照局部掺杂区的形式来形成前表面场层(局部前表面场层)。这些区域可通过随后施加的金属化图案进行互连。
[0049]在异质结前表面场的情况下，有利的是，TCO可被局部施加，并通过随后的金属化互连，这避免了在金属化的区域之间的前部上的TCO中的光吸收。可仅在前面的金属网格下方而非前表面上的其他地方(具有一些用于校准的边缘)来使用掺杂层，从而增强光传输。
[0050]背面发射极的使用使得可以在前表面上施加这种依赖于位置的变化，即使没有通孔用来将前表面连接到后侧触点。可使用仅施加在前表面上的所选择的区域中的TC0。可选地，可在所施加TCO的区域下方使用较高掺杂浓度来将FSF的掺杂变为位置的函数。这样增加了效率。
[0051]图5示出了具有前表面场层50 (厚度未按比例绘制)的基底30。可选地，如果在前表面上还形成了初始掺杂层40，那么可以在形成前表面场层50之前通过例如单侧蚀刻将初始掺杂层40从前表面(并且同时从孔32的至少一部分)选择性地移除。在后面的阶段，第四步骤24之后可进行透明导电氧化物(TCO)层，进一步钝化的涂层、电介质层等，和/或其他的湿化学步骤的应用。为了清楚起见，从图中省略所得到的层。
[0052]第五步骤25中，将导电材料施加在后表面上。该导电材料可以例如通过印刷、溅射或汽相沉积来施加。
[0053]图6示出了施加导电材料的结果。在二维图案中对导体材料进行印刷、溅射或气相沉积，该导电材料包含相互分离的第一区60和第二区62。优选地,第一区60在后表面的至少90%上延伸(如果第一区60不是连续的导电薄膜，而是例如网格导线，那么同样优选地，第一区60从第二导电类型层的区域(后表面区域的至少90%)收集电流)。
[0054]第二区62被印在孔32上，并且第二区62可以在更宽的区域上延伸而不仅仅是孔的面积。第二区62可以具有例如2-3毫米范围内的宽度。可使用包括导电材料的膏剂。第一区60和第二区62的厚度可例如处于0.5-60微米的范围内。该应用的效果在于，该导电材料还可以存在于孔32内或孔32的壁上。
[0055]在第六步骤26中，将导电膏剂例如通过印刷、溅射或气相沉积施加在前表面上。图7示出了该结果。该导体至少被施加为导体线路70，该导体线路70延伸在孔32上与孔32内的膏剂相接触，该膏剂已被印在另一表面上，使得导体线路70成为接触栅格的一部分，或电耦合到接触栅格。
[0056]在第七步骤27中，加热所印刷的膏剂。如果电介质涂层已经在后表面上形成(例如，基底30的表面层的掺杂之后)，那么优选地使用烧通步骤，其中，来自所施加的导电图案的导电材料穿透电介质涂层。烧通可在例如高于600摄氏度或甚至800摄氏度的温度下执行。当已经(例如，在形成具有基底30的异质结的增加的掺杂层上)形成TCO层时，在较低的温度的固化步骤就足够了。150-200摄氏度范围内的温度就足够了，并在该温度下形成欧姆触点。
[0057]在第八步骤28中，以围绕孔32上的第二区62的闭合曲线的方式来形成沟道。该沟道穿过第二导电类型的掺杂层40和在其顶部的诸如TCO层之类的其他导电层，到达第一导电类型的半导体基底30。该沟道可通过例如激光切割或湿法化学蚀刻来形成。可沿着后表面的周边来形成附加的沟道，以防止沿着电池边缘的传导。图8示出了第七步骤27和第八步骤28的结果(如在其他附图的情况下，应当理解的是，仅在示出了电池的一部分，电池的边缘位于附图之外)。在截面中，该沟道在第二区62的相互两端上可见。尽管，第八步骤28在第七步骤27之后示出，但应当认识到，第八步骤可更早地执行，例如，在导电材料的施加或加热之前。由于这样避免了对形成穿过金属层的完全隔离的沟道的需要，因此简化了工艺。当然，如果该沟道形成于导电材料的施加之前，那么小心以避免将导电材料从该沟道的一侧延伸到另一侧。
[0058]在第八步骤之后，可执行各种其他的步骤以完成该电池。这些步骤象征性地示为第九步骤29。第九步骤29中可以使用常规步骤。尽管已经描述了在该工艺的特定阶段执行制作孔的第二步骤22的实施例，但是应当认识到，孔可以在另一阶段形成，例如第三步骤23或第四步骤24之后。还可以根据不同于示例方式所示的顺序来执行其他步骤。
[0059]尽管已经示出了包括通过第四步骤24来施加前表面场的实施例，但应当认识到，在另一实施例中可省略该步骤。前表面场的使用可降低电池阻抗并改善钝化，但即使没有前表面场,也可获得有效的电池。
[0060]尽管在实施例中，在前表面与后表面都可施加与半导体本体的导电类型相反的掺杂，并在前表面上(以及可能在孔32内)可选择性地施加与半导体本体形同的导电类型的增加的掺杂以克服相反类型的掺杂，但应理解的是，可替换地，相反导电类型的掺杂可选择性地施加到后表面，或者可以从前表面选择性地移除。类似地，可将增加的与半导体基底相同的导电类型的掺杂以对后表面上的相反导电类型的掺杂进行不完全补偿的浓度，施加于前表面和后表面。在另一实施例中，可将增加的与半导体基底相同的导电类型的掺杂选择性地从后表面移除。
[0061]图9示出了本方法的替代性实施例的流程图。在该方法中，蚀刻步骤95在第三步骤23之后执行(例如，但不是必须地，在步骤24之后立即执行)。图10示出了在蚀刻步骤95之后的截面，其中，掺杂层40的一部分已经从后表面12上移除。在该实施例中，可省略第八步骤28。更一般地，可在孔上施加第二区62之前、在第三步骤23之后的任何位置执行蚀刻步骤95。蚀刻步骤95局部地移除将印刷第二区62处的第二导电类型的掺杂层，在该第二区周围添加边缘，这可实现与用于隔离的沟道相同的作用。图11示出了印刷导电材料区之后的截面。蚀刻可通过将掩模施加于后表面，该后表面具有将印刷第二区62的暴露区，并将电池暴露于暴露区中的蚀刻剂来实现。不同于使用蚀刻步骤95，材料可以其他方式进行局部移除，例如通过激光烧蚀。可替换地，例如可通过扩散/注入/激光掺杂/沉积期间的掩模，来在将印刷第二区62的地方局部地阻止后表面12内或后表面12上的掺杂层40的形成。
[0062]在前述的实施例中，在第三步骤23中的与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂层40的形成优选地包含在整个后表面上的该层40的施加。在替代性实施例中，掺杂层40可以图案化方式形成，例如通过在第二导电类型的掺杂层40的形成之前，在第三步骤中施加牺牲掩模，以阻止在包含孔32的后表面的区域中的掺杂层的形成。在这种情况下，可省略用于形成类似于图10的截面且无凹槽的截面的蚀刻步骤95。随后，可使用图9的方法的其余部分。
[0063]在该方法的替代性实施例中，第二区62被印在后表面上的图案化的隔离层上。沟道以围绕孔的闭合曲线的形式切割出，或者在该闭合曲线内设置有不具有第二导电类型的渗杂层40的区域(例如，通过蚀刻步骤或掺杂层40的图案化的形成)。该图案化的隔离层在孔上延伸并超出后表面上的轮廓。
[0064]图12示出了该方法的替代性实施例的流程图。在第二步骤23之后(不必紧接在第三步骤23之后)，执行第一附加步骤121，其中以围绕孔32的轮廓的方式来形成沟道。可替换地，掺杂层40可从在轮廓内的整个区域上移除，或者掺杂层40可以图案化的方式进行施加，这样避免应用于在轮廓内的区域。随后，可执行隔离层形成步骤122，其中，隔离层至少形成于后表面上，至少在孔32上的区域内并延伸超出该轮廓。这可在第五步骤25之前执行，例如紧接在第一附加步骤121之后。可通过例如印刷来施加聚酰亚胺或氧化硅隔离层，或可沉积诸如氧化硅或氮化硅之类的介电材料。在实施例中，将隔离层以图案化的方式选择性地施加在后表面上的区域内，该区域包含沿沟道切割的整个轮廓或无掺杂层40的范围内的整个轮廓。在实施例中，隔离层所施加的区域不包括轮廓内的整个区域。包含孔32位置的内部区域与围绕孔32的周边区域可不由隔离层覆盖。这样具有的优点是，降低印刷期间堵塞孔的风险，并且降低印刷期间污染的风险。图13示出了具有在沟道132上的隔离层130的电池。在该实施例中，该方法以在图9的情况下所描述的方法进行，所不同的是，导电材料所施加的第二区62可延伸超出轮廓，只要该区域保持位于隔离层所施加的区域内。以从沟道132延伸到第二区62的边缘的环形的方式足以来提供在后表面上的隔离层130，但其可进一步在后表面上朝着孔32向内延伸。图14示出了具有这样的第二区62的示例的电池，其中第二区延伸超出沟道132，但没有超出提供隔离层130的区域。
[0065]如可注意到的，在该实施例中，使用不存在于第一区60中的图案化的隔离层130，使得第一区60中的导电材料不与相反的导电类型的层40电分离。在替代性实施例中，可使用也延伸到第一区60的隔离层。可使用不进行构图的隔离层，例如氮化硅。在该情况下，可执行烧通步骤以将第一区60中的导电材料连接到后表面。
[0066]可以在第一区60和第二区62中施加互不相同的导体材料(例如,烧通导电骨剂和非烧通导电膏剂)，以避免烧制导致贯通第二区62中的由沟道132限定的闭合曲线之外的隔离层的连接。
[0067]在一些情况下，可能不需要使用穿过发射极的沟道或提供给不存在发射极的围绕孔36的区域，或该沟道或区域可仅穿过发射极的一部分来实现。当使用低导电率发射极层时，由于从第二区中的大多数位置到第一区的高横向阻抗和距离，因此可忽略借助发射极从围绕孔的第二区中的导电材料到第一区中的导电材料的短路电路。这可以是这种情况，例如当使用异质结时，发射极层为无定形半导体层，例如具有小于100纳米(例如10-30纳米厚)厚度的非晶硅层。(无定形)发射极层还可以包括固有子层(基本上没有净掺杂类型)，在这种情况下，不需要提供完全穿过该固有子层的沟道或发射极自由区。
[0068]当在后表面上使用低导电率的发射极层时，需要在发射极层上添加。在这种情况下，优选地，不存在(选择性地不沉积或选择性地移除)，或至少较少地存在与孔周围的第二区中的导电材料之下，或通过沟道将第二区中该更高导电层的一部分与第一区中该更高导电层的剩余部分隔绝。
[0069]太阳能电池的发射极触点和基极触点优选为基本上电隔离的，使得太阳能电池不会遭受内部分流，包括在发电状态下的分流，及在反偏置条件下的漏电流。对于在最大功率点处的太阳能电池，尽管具有分流降到2000hm.cm2的电池仍可进行商用，但是针对239平方厘米的电池，典型的可接受的分流值为10欧姆，意味着大约2000欧姆.平方厘米(Ohm.cm2)。对于太阳能电池中的反向电流，在IOV的反向偏压下针对239平方厘米的电池，典型的最大允许电平约为I安，但是对于IOV的反向偏压下的239平方厘米的电池，太阳能电池中的反向电流一般所需的平均电平不超过0.1安或或者甚至更低。太阳能电池中的反向电流的可接受电平依赖于模块制作技术，并且趋势为降低这些电平。
[0070]这些实施例的每个实施例中，电极材料被施加在支撑表面上的第二区中，所述支撑表面至少在完成光伏电池的制作之后，基本上与在对应于第一区边缘的位置处横向流动穿过第二导电类型层的电流电隔离。
[0071 ] 在示例性实施例中，支撑表面可以是在半导体本体与第二区中的电极材料之间的第二导电类型层。在这些示例性实施例的一个实施例中，第二导电类型层可以是沉积在半导体本体上的第二导电类型的无定形半导体材料层。这提供了横向位置中的低导电率，由于第二区中的大多数位置点到第一区的横向距离，因此该低导电率可提供充分的隔离。在这些实施例的另一实施例中，该方法包括至少部分穿过后表面上的局部位于围绕第二区的轮廓中的第二导电类型层(优选沿着围绕第二区的整个轮廓，但如果该轮廓的一部分没有这种层也是可以接受的)，将材料从后表面去除。在另一实施例中，该方法包括阻止在后表面上的局部位于围绕第二区的轮廓中的第二导电类型层的形成。当第二导电类型层被整体从轮廓中去除或在轮廓中阻止时，即，当提供穿过围绕第二区的第二导电类型层的沟道时，这样与横向电流电隔离，所述横向电流来自与第一区中的电极材料相邻的第二导电类型层。但是即使这种沟道保留了一小部分第二导电类型层的厚度，也可以提供充分的电隔离。
[0072]在可替换的示例性实施例中，支撑层为与第二区相邻的半导体本体或第二导电类型层。在这种示例性实施例中，该方法包括至少部分地对处于围绕第二区的轮廓内任意位置的第二导电类型层进行去除。可替换地，该方法可包括至少部分地阻止处于围绕第二区的轮廓内任意位置的第二导电类型层的形成。当第二导电类型层被整体从轮廓内移除或在轮廓内进行阻止时，这样与横向电流电隔离，所述横向电流来自与第一区中的电极材料相邻的第二导电类型层。但是即使仅部分地移除或阻止所述层，也可以提供充分的电隔离。
[0073]在可替换的示例性实施例中，支撑第二区中的导电材料的支撑层为附加隔离层。在这种情况下，该方法包括至少在第二区的一部分中形成附加隔离层，所述附加隔离层位于第二导电类型层之上，并与位于第一区60与半导体基底之间的第二导电类型层的另一部分不中断连接，第二区中的电极材料将施加在附加隔离层上。在又一示例性实施例中，该方法包括在附加隔离层形成之前，至少部分穿过后表面上的局部位于围绕第二区的轮廓中的第二导电类型层，将材料从后表面去除。这样阻止到孔壁的电流。
【权利要求】
1.一种制造光伏电池的方法，所述方法包括: -提供具有前表面和后表面的第一导电类型的半导体本体，其中至少一个孔从所述前表面到所述后表面贯穿所述半导体本体； -在所述半导体本体中或所述半导体本体上至少相邻于所述后表面形成第二导电类型的层； -在所述后表面上的相互分离的第一区和第二区中施加电极材料，所述第一区中的电极材料与所述第二区以外的所述第二导电类型的层电接触，所述第二区的电极材料覆盖所述后表面上的孔，所述第二区中的电极材料被施加在所述第二导电类型的层上； -围绕所述第二区形成所述第二导电类型的层的至少局部的中断； -在所述前表面上的另一区中施加电极材料，所述另一区的电极材料覆盖所述前表面上的孔并且与所述后表面上的所述第二区中的电极材料电接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少局部的中断通过切割出沟道实现。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述沟道以围绕所述第二区的闭合曲线的形式形成。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，施加于电极材料的所述第一区和所述第二区中的所述电极材料通过印刷包括所述电极材料的膏剂而施加在所述后表面上。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述将电极材料施加在所述后表面上的所述电极材料的第一区和第二区之后，继之以烧制步骤，其中，在所述第一区中的电极材料和在所述第二区中的电极材料进行第一次烧制。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述另一区中的电极材料通过印刷包括所述电极材料的膏剂进行施加，其中，所述另一区域中的电极材料在所述烧制步骤中进行第一次烧制。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括:在将所述电极材料施加到所述另一区中之前，在所述前表面处形成导电类型与所述半导体本体相同但导电性增强的层。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述另一区适于与所述半导体本体直接接触，而在所述另一区的电极材料与所述半导体本体之间不存在这样的层:所述层相对于所述半导体本体的下层部分具有增多的所述第一导电类型的杂质。
9.一种光伏 电池，包括: -具有前表面和后表面的第一导电类型的半导体本体，其中至少一个孔从所述前表面到所述后表面贯穿所述半导体本体； -在所述半导体本体中或所述半导体本体上的至少相邻于所述后表面的第二导电类型的层； -在所述后表面上的相互分离的第一区和第二区中的电极材料，所述第一区中的电极材料与所述第二区之外的所述第二导电类型的层电接触，所述第二区覆盖所述后表面上的孔，所述第二区中的电极材料位于所述第二导电类型的层上，围绕所述第二区的所述第二导电类型的层至少局部被中断； -在所述前表面上的另一区中的电极材料，所述另一区覆盖所述前表面上的孔并且与所述后表面上的所述第二区的电极材料电接触。
10.根据权利要求9所述的光伏电池，其中，围绕所述第二区的所述第二导电类型的层被沟道至少部分地中断。
11.根据权利要求10所述的光伏电池，其中，所述沟道以围绕所述第二区的闭合曲线的形式延伸。
12.根据权利要求9到11中的任一项所述的光伏电池，其中，所述电极材料在支撑表面上存在于所述第二区中，至少在完成所述光伏电池的制造之后，所述支撑表面在与所述第一区的边缘相对应的位置处基本上与横向流经所述第二导电类型的层的电流电隔离。
13.根据权利要求要求9到12中的任一项所述的光伏电池，包括具有增多的所述第一导电类型的杂质的层，所述层在所述半导体本体中或所述半导体本体上至少在所述前表面的范围内 延伸。
【文档编号】H01L31/0224GK103765602SQ201280042837
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年7月2日 优先权日:2011年7月1日
【发明者】吴宇, 兰伯特·约翰·格尔里格斯, 约翰尼斯·阿德里亚努斯·玛丽亚·范罗斯马伦, 小松雄尔, N·吉耶万 申请人:荷兰能源研究中心基金会