太阳能电池及太阳能电池制造方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池，其包括半导体衬底(1)、设于所述半导体衬底(1)的远光背面表面(11)上的背面钝化层(2)、设于所述背面钝化层(2)上的覆盖层(3)、以及设于所述覆盖层(3)上的金属化层(4)，其特征在于，所述覆盖层(3)具有朝向所述背面钝化层(2)的保护层部件(31)和朝向所述金属化层(4)的触接层部件(32)，其中所述触接层部件(32)具有高于所述保护层部件(31)的折射率。此外，本发明专利技术涉及相关的太阳能电池制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能电池及一种太阳能电池制造方法。
技术介绍
在将来的太阳能电池中，期待着将介质钝化层设在其半导体衬底的背面表面上，以便使半导体表面的载荷子组合最小化，从而提高太阳能电池的效能。已知有许多材料可用作钝化层。从电池的角度来看，氧化铝作为钝化层材料的潜力尤其大，这是因为在半导体和氧化铝的交界处形成负电荷，而所述电荷由于在p型材料上发生场效应而带来所谓的场效应钝化。钝化之后，为了和太阳能电池产生接触，须在介质钝化的钝化层上形成一金属层。目前在工业生产中最常见的现有太阳能电池的接触连接类型是采用在半导体衬底上涂覆金属膏、继而对其进行热处理的方法，从而得到金属层。所述热处理的步骤通常称为烧制步骤。在此情形下，为了保证完工的太阳电池组件中的太阳能电池具有长期稳定的性能，务必保证金属膏与下层钝化层结合紧密。另一方面，形成粘接的反应又不可太强，以免破坏钝化。通常，可通过适当选择金属膏中玻璃粉的比例来设置金属层的粘接属性和烧制步骤中的反应速率。不过，反应速率和反应深度同样实质性地取决于钝化层材料的类型和组成。在此情形下，金属膏不够强力(即丝毫没有粘接作用)与太过强力(即破坏钝化)的两种情形之间的工艺许容范围是很窄的。而钝化层必须非常薄(层厚大体在100纳米左右)的事实使得情况更加不利。此外，介质的不均匀状况，例如针孔、杂质(气泡)、开裂(裂缝)等类似情况，以及非晶区与结晶区之间的过渡，都会影响反应次序。因此，在选择钝化层材料和金属膏材料二者的适当组合时，总需要在钝化层钝化属性与金属层粘接效果之间作一定的取舍。此外，举例而言，还没有发现适当的不破坏氧化铝钝化层的金属膏材料。最后，由于高质量的钝化层通常也非常昂贵，故而增加钝化层的层厚从经济角度而言并不可取。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种太阳能电池和太阳能电池制造方法，其既能获得钝化层与金属层之间的紧密粘接，又能获得钝化层的良好钝化效果。根据本专利技术，所述目的的实现是采用了一种具有权利要求1所述特征的太阳能电池和一种具有权利要求15所述特征的太阳能电池制造方法。各从属权利要求中列示了本专利技术的更多有利发展特征。本专利技术是基于如下理念：将钝化层的效果与其上所设的金属化层的粘接效果彼此分开，从而避免受到前述取舍的限制。为达此目的，将覆盖层涂覆到背面钝化层的背面上，该覆盖层既保护了背面钝化层亦优化了金属化层与半导体衬底之间的粘接或触接。本专利技术的专利技术者已发现，在烧制步骤中，某层材料相对金属膏的稳定性取决于直接关联折射率的材料属性。因此，折射率较低的层相对于金属膏更稳定，而折射率较高的层与其上的金属层之间形成更紧密的粘结或连接，从而使金属层能更牢地粘接在半导体衬底上。因此，覆盖层的保护性层切片(该层切片朝向背面钝化层)可被形成为使其具有低折射率从而保护背面钝化层。同时，覆盖层的触接层切片(朝向金属化层)折射率较高，因此能提供金属化层的紧密粘着。为制作此类太阳能电池，在将背面钝化层涂覆(优选采用沉积法)到半导体衬底上之后，再涂覆覆盖层，后者包括折射率较低的保护性层切片和折射率相对较高的触接层切片。之后，涂覆金属化层，优选采用涂覆金属膏(例如含铝金属膏)而后进行烧制步骤。或者，金属化层的制作可采用沉积法，例如采用汽相的物理沉积(物理汽相沉积PVD)，或采用其他适当方法。优选采用激光感应接触(所谓的激光烧制接触LFC)把金属化层接触连接于半导体衬底，例如以网格形式分布于半导体衬底。如此完成后的太阳能电池，由于设置有位于背面钝化层与金属化层之间的覆盖层，因此具有朝向背面钝化层的保护性层切片和朝向金属化层的触接层切片。根据所采用的制造方法，可以在半导体衬底的整个背面表面上或其部分区域上获得触接层切片。但在特定实施例中，覆盖层的所述触接层切片可以以部分或(相对于其厚度)全部改变(转变)其构成的方式而被合并在金属层中，或者与金属化层结合。不过无论在哪种情形下，在完工的太阳能电池中，覆盖层至少在表面区域中还会有触接层切片，即(举例而言)在金属化层没有覆盖住覆盖层的区域、或触接层切片厚度足以使其与金属化层间的反应不能穿透其触接层切片厚度的区域。举例而言，此情况可能涉及半导体衬底背面表面的边缘区域(例如采取围绕背面表面的框的形式)、及/或半导体衬底背面表面中的岛型区域。在一个优选实施例中，本专利技术提出，覆盖层由两个或更多的部分层形成，其中保护性层切片和触接层切片各为所述部分层之一。在此情形下，首先涂覆保护性层作为覆盖层的保护性层切片，并在其上设置触接层作为覆盖层的触接层切片。也可在这两个切片之间形成其他中间层。覆盖层由部分层形成的实施例不同于下述实施例的渐变折射率曲线，因其覆盖层具有更呈阶梯形的折射率曲线。在一个有利展开实例中，本专利技术提出，覆盖层具有一条从保护性层切片至触接层切片上升的渐变折射率曲线。该折射率曲线可以呈线形或非线形上升。为达此目的，可以在沉积覆盖层时以渐变方式或小步阶梯方式改变沉积条件及/或起始材料，从而获得相应的覆盖层折射率坡度。根据本专利技术的一个有利构成，保护性层切片和触接层切片各具有在太阳能电池的工作范围的光谱范围内约介于1.5到4.5之间的折射率。优选保护性层切片折射率为约1.9，而触接层切片折射率为约2.05。在渐变折射率曲线的情形下，优选后者介于背面钝化层附近的1.9与金属化层附近的2.05之间。本说明书中提及的折射率的值适用于太阳能电池的工作范围，优选于电磁光谱的光学及/或红外范围内测量，尤其是在约630纳米波长处。在特定实施例中，以下情况是有利的：保护性层切片折射率约介于1.7到2.4、或1.8到2.1、或1.85到1.95之间，而触接层切片的折射率约介于1.5到4.5、或1.8到2.8、或3.5到4.5之间。对于保护性层切片和触接层切片来说，其实际折射率的选择可以彼此独立，只要触接层切片具有一个高于保护性层切片的折射率。优选情况下，本专利技术提出，保护性层切片和触接层切片由材料复合物形成，保护性层切片和触接层切片的折射率的区别取决于所述材料复合物中各种材料的理想配比成分。要达此目的，可以通过在太阳能电池制造过程中，随着覆盖层的沉积操作改变起始材料的数量比例。举例而言，在沉积覆盖层期间，可以在使用等离子体增强汽相沉积法(PECVD——等离子体增强化学汽相沉积)时，采用阶梯方式(复数个部分层的情况)或渐变方式(渐变折射率曲线的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.11.04 DE 102010060339.21.一种太阳能电池，其包括半导体衬底(1)、设于所述半导体衬底(1)
的远光背面表面(11)上的背面钝化层(2)、设于所述背面钝化层(2)上的覆盖
层(3)、以及设于所述覆盖层(3)上的金属化层(4)，其特征在于，所述覆盖层
(3)具有朝向所述背面钝化层(2)的保护层部件(31)和至少存在于表面区域中
的朝向所述金属化层(4)的触接层部件(32)，其中所述触接层部件(32)具有高
于所述保护层部件(31)的折射率。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述覆盖层(3)
由两层或更多层部分层(31、32)形成，其中所述保护层部件(31)和所述触
接层部件(32)各为所述部分层(31、32)之一。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述覆盖层(3)
具有从所述保护层部件(31)至所述触接层部件(32)呈上升的缓变折射率分
布。
4.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述
保护层部件(31)和所述触接层部件(32)各具有在所述太阳能电池的工作范
围的光谱范围内约介于1.5到4.5之间的折射率。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述保护层部件
(31)具有约介于1.7到2.4、或1.8到2.1、或1.85到1.95之间的折射率，
而所述触接层部件(32)具有约介于1.5到4.5、或1.8到2.8、或3.5到4.5
之间的折射率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述
保护层部件(31)和所述触接层部件(32)由材料复合物形成，且所述保护层部
件(31)和所述触接层部件(32)的折射率的区别取决于所述材料复合物中各
种材料的不同的理想配比成分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·霍夫曼，安德烈·斯捷科利尼科夫，罗伯特·塞甘，马克西米兰·舍夫，安德里亚斯·莫尔，
申请(专利权)人：Q电池公司，
类型：发明
国别省市：