背接触太阳能电池的自对准接触件制造技术

根据所公开主题的一个方面，提供用于背接触背结太阳能电池的自对准接触件。所述太阳能电池包括半导体层，所述半导体层具有光接收前侧和与所述前侧相对的背侧且附接到电绝缘背板。具有自对准于基极和发射极区的基极和发射极电极的第一金属层定位于所述半导体层背侧上。提供电池互连且通过通孔插塞连接到所述第一金属层的图案化第二金属层定位于所述背板上。

Self aligning contact of back contact solar cell

According to one aspect of the disclosed subject, a self-aligned contact is provided for a back contact junction solar cell. The solar cell includes a semiconductor layer having a light receiving front side and a back side opposite to the front side and attached to an electrically insulating backplane. A first metal layer having a base and emitter electrode self-aligned to the base and emitter region is positioned on the back side of the semiconductor layer. A patterned second metal layer is provided on which the battery is interconnected and connected to the first metal layer through a through hole plug.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请要求2014年2月26日提交的美国临时专利申请61/954,116的权益，所述美国临时专利申请以全文引用的方式并入本文。
本公开大体上涉及光伏(PV)太阳能电池的领域，且更特定来说涉及太阳能电池的自对准接触件。
技术介绍
随着在越来越广泛的规模上采用光伏太阳能电池技术作为能量产生解决方案，需要与太阳能电池效率、金属化、材料消耗和制作相关的制作和效率改进。制造成本和转换效率因素驱动着太阳能电池吸收体厚度越来越薄且面积越来越大，因此增加了机械脆性、效率且使这些基于薄吸收体的太阳能电池的处理和处置复杂化-脆性效应尤其相对于晶体硅吸收体来说增加。大体上，太阳能电池接触结构包含基极和发射极扩散区域上的导电金属化-例如分别通过相对重的磷和硼区域连接基极和发射极接触区域中的硅的铝金属化。附图说明从下文结合附图陈述的详细描述，所公开主题的特征、性质和优点可变得更加显而易见，在附图中相同参考标号指示相同特征且其中：图1A到1D是具有自对准接触结构的太阳能电池的横截面图；图2A到2E是在具有自对准接触件的对接结叉指状背接触太阳能电池的制作期间在各个步骤处的太阳能电池的横截面图；图3A到3G是在具有自对准接触件的非对接结叉指状背接触太阳能电池的制作期间在各个步骤处的太阳能电池的横截面图；图4A到4E是在具有自对准接触件的非对接结叉指状背接触太阳能电池的制作期间在各个步骤处的太阳能电池的横截面图；以及图5是具有与图1A一致的自对准接触结构且具有多层级金属化的太阳能电池的横截面图。具体实施方式因此，需要用于背接触太阳能电池的制作方法。根据所公开的主题，提供用于背接触太阳能电池的制作的方法。这些创新基本上减少或消除与先前开发的背接触太阳能电池制作方法相关联的缺点和问题。本专利涉及太阳能电池。除了本文描述的之外，至少部分地具有共同专利技术权且提供太阳能电池结构和制作细节的相关专利申请包含：2014年2月2日提交的美国专利申请14/179,526；2013年11月5日提交的美国专利申请14/072,759(在2014年11月6日公布为美国公开案20140326295)；2013年4月24日提交的美国专利13/869,928(在2013年9月5日公布为美国公开案20130228221)；2014年9月22日提交的美国专利申请14/493,341；以及2014年9月22日提交的美国专利申请14/493,335，以上全部申请以全文引用的方式并入本文。根据所公开主题的一个方面，提供用于背接触背结太阳能电池的自对准接触件。所述太阳能电池包括半导体层，所述半导体层具有光接收前侧和与所述前侧相对的背侧且附接到电绝缘背板。具有自对准于基极和发射极区的基极和发射极电极的第一金属层定位于所述半导体层背侧上。提供电池互连且通过通孔插塞连接到所述第一金属层的图案化第二金属层定位于所述背板上。所公开主题的这些和其它优点以及额外的新颖特征将从本文提供的描述中显而易见。此概述的目的不是详尽地描述主题，而是提供主题的一些功能性的简短概括。本领域的技术人员在检阅附图和详细说明后将变为明了本文提供的其它系统、方法、特征和优点。希望此说明内包含的所有此类额外的系统、方法、特征和优点处于权利要求书的范围内。所公开主题提供用于制作用于背接触背结太阳能电池的自对准接触件的结构和方法。具体来说，所公开主题和对应图式提供了用于使用用于背接触背结(例如，叉指状背接触IBC)太阳能电池的自对准接触件形成薄硅太阳能电池的低损坏、高效率且低成本工艺流程。所描述的新颖自对准接触结构可以实现较高的太阳能电池转换效率。另外，描述了用于形成具有自对准接触件的太阳能电池结构的具有最少或减少的工艺步骤的太阳能电池制作方法。术语“自对准”描述了电池结构，使得在基极和发射极金属接触件下方的重掺杂的n+和p+区域相对于接触开口是自对准的-例如在图1A到1D中所示。图1A是具有自对准接触结构的选择性发射极太阳能电池的横截面图，所述自对准接触结构具有掺杂剂扩散区，恰在金属到硅吸收体接触下方具有较高掺杂水平(例如，大于1E18cm-3)。通过在硅中具有重掺杂区(n和p型)以用于改善的金属/硅接触电阻和在金属/硅接触处的较低表面重组速率，以及通过使太阳能电池中的重掺杂区域(例如，大于1E 18cm-2的掺杂)最少且因此减少总体饱和电流密度，自对准接触结构可以提供较高的太阳能电池效率。替代地，本文公开的自对准接触结构也可以通过使用穿过金属与硅之间的势垒层的异质/隧穿接触件来形成-例如图1B中所示。图1B是具有使用穿过金属与硅之间的势垒层的异质/隧穿接触件形成的自对准接触结构的太阳能电池的横截面图。自对准结构的优点在于重掺杂区域被限于仅在需要它们之处的接触件下方。如果接触开口需要对准于具有非自对准接触结构的重掺杂，那么重扩散需要比所述接触开口宽得多，以适应对准容限。与非自对准接触结构相比，所提供的自对准接触结构由于两个不同原因而可以具有更高效率。第一，重掺杂当在钝化条件下使用时可为有害的，换句话说，重掺杂较多且在一些情况中仅当在例如金属等不良钝化条件下使用时为有用的。因此，自对准结构在高质量钝化条件下消除了重掺杂的区域。第二，对于非自对准结构，需要制作两个开口：第一个用于掺杂，且第二个用于接触开口。如果使用容易在硅中产生损坏的方法(例如，在一些情况中激光处理)制作这些开口，那么自对准结构移除了外部嵌套开口，并且最小化且在一些情况中消除来自此步骤的激光损坏。此外，除了效率优点之外，自对准结构需要的工艺步骤也可以较少，且因此减少电池成本。以下表1示出了用于使用掺杂剂膏步骤形成具有自对准接触件和场发射极的选择性发射极太阳能电池(例如图1A中所示)的前端工艺流程。1锯切损坏移除2APCVD硼掺杂Al2O3+未掺杂SiO23激光烧蚀(ns UV和/或ps UV)4掺杂剂膏(磷膏印刷-干燥+硼膏印刷干燥)5扩散退火6湿式蚀刻(例如，稀释HF、SCl或稀释基于KOH等)表1.具有带掺杂剂膏的自对准接触件和场发射极的选择性发射极太阳能电池。表1示出了其中使用自对准接触用于制作高效率背接触背结太阳能电池的工艺流程。如所示，步骤1是用以从晶片(例如，CZ晶片)移除损坏的锯切损坏移除步骤；然而，所提供的流程同等地适用于在模板上时处理的以外延方式形成的硅衬底，在此情况下，步骤1锯切损坏移除被如本文详细描述的多孔硅和外延硅沉积步骤代替。因此，在外延实施方案中，所描述的前端处理在模板附接的外延衬底的暴露表面上发生，在此之后可以在后端处理中从模板释放(例如，机械或湿式蚀刻释放)外延衬底。重要的是，所提供的示例性工艺流程是为了描述性目的而在制作高效率背接触背结太阳能电池的上下文中描述，且本领域的技术人员可以在总体工艺流程内组合、添加或移除、更改或移动所公开的各种处理步骤。换句话说，来自本文提供的表中描述的每一工艺流程的元素可以一起组合或者与其它已知的太阳能电池制造方法组合。举例来说，参考表1：步骤3中所示的激光接触开口可以分为两个步骤(例如表2中所示)以单独地形成仅用于基极和发射极接触件的自对准接触件；步骤4中所示的掺杂剂膏印刷步骤可具有在已经印刷的掺杂剂膏的顶部上的未掺杂膏的额外第三次印本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背接触背结薄太阳能电池，其包括：沉积的半导体层，其包括：光捕捉前侧表面，其具有钝化层，掺杂的基极区，以及掺杂的背侧发射极区，其具有与所述掺杂的基极区相反的极性；在所述背侧发射极区上的背侧钝化电介质层和图案化反射层；自对准背侧发射极接触件和背侧基极接触件，所述接触件连接到金属互连件，从而在所述背接触背结薄太阳能电池的背侧上形成第一层级叉指状金属化图案；以及至少一个永久支撑加强件，其定位于所述背接触背结薄太阳能电池的所述背侧上；以及第二金属层，其通过所述永久背侧支撑加强件结构与所述第一层分开，所述第二层通过所述永久背侧支撑加强件结构中的孔的叉指状图案而局部地接触到所述第一层级金属化图案。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.26 US 61/945,1161.一种背接触背结薄太阳能电池，其包括：沉积的半导体层，其包括：光捕捉前侧表面，其具有钝化层，掺杂的基极区，以及掺杂的背侧发射极区，其具有与所述掺杂的基极区相反的极性；在所述背侧发射极区上的背侧钝化电介质层和图案化反射层；自对准背侧发射极接触件和背侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·德什潘德，P·卡普尔，M·M·莫斯勒希，V·V·拉娜，S·M·赛乌特，
申请(专利权)人：索莱克赛尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US