CN102301488B - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

太阳能电池及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102301488B
CN102301488B CN200980155733.XA CN200980155733A CN102301488B CN 102301488 B CN102301488 B CN 102301488B CN 200980155733 A CN200980155733 A CN 200980155733A CN 102301488 B CN102301488 B CN 102301488B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
conductor
hole
front electrode
solar cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200980155733.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102301488A (zh
Inventor
姜周完
高志勋
金钟焕
张大熙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Electronics Inc filed Critical LG Electronics Inc
Publication of CN102301488A publication Critical patent/CN102301488A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102301488B publication Critical patent/CN102301488B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H01L31/022458—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells for emitter wrap-through [EWT] type solar cells, e.g. interdigitated emitter-base back-contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H01L31/02245—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells for metallisation wrap-through [MWT] type solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

公开了太阳能电池及其制造方法。所述太阳能电池包括：第一导电类型的基板，其具有至少一个通孔；所述基板上的与所述第一导电类型相反的第二导电类型的射极层；电连接到所述射极层的第一导体；通过所述通孔而电连接到所述第一导体的第二导体；以及电连接到所述基板的第三导体，所述第三导体与所述第二导体电气分离。所述第一导体的一部分和所述第二导体的一部分位于所述通孔内。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
实施方式涉及太阳能电池及其制造方法。
背景技术
近来，由于认为现有能源(如石油和煤)是会被耗尽的，因此对于代替现有能源的另选能源越来越感兴趣。在这些另选能源中，由于作为用于从太阳能产生电能的电池，太阳能电池能够从充足来源汲取能量并且不会造成环境污染，因此太阳能电池尤其受到关注。
通常的太阳能电池包括：基板和射极层，它们由半导体制成，各具有不同的导电类型，如p型和n型；以及分别形成在基板和射极层上的电极。通常的太阳能电池还包括形成在基板和射极层之间的界面的p-n结。
当光入射在太阳能电池上时，在半导体中产生多个电子-空穴对。各个电子-空穴对通过光生伏打效应而分离成电子和空穴。由此，分离出的电子向n型半导体(如，射极层)移动，而分离出的空穴向p型半导体(如，基板)移动，然后电子和空穴分别由电连接到射极层和基板的电极收集。使用电线将电极彼此连接，由此获得电力。
射极层和基板中的每一个上设置有至少一个集流器，例如总线条，并且射极层上的集流器和基板上的集流器分别电连接到相应的电极。因此，由电极收集的电荷通过与电极相邻的集流器容易移动到连接到外部的负载。
但是，在该情况下，由于集流器分别形成在基板的没有光入射的一个表面和基板的有光入射的另一个表面(即，基板的入射表面上的射极层)上，所以减小了光的入射面积。因此，降低了太阳能电池的效率。
因此，开发了金属卷绕贯穿(MWT)太阳能电池以防止由于集流器而导致的太阳能电池的效率的降低。在MWT太阳能电池中，连接到射极层的集流器位于基板的与基板的入射表面相对的背面上。
发明内容
技术问题
实施方式提供了能够提高太阳能电池的效率的太阳能电池及其制造方法。
问题的解决方案
在一个方面，提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括：第一导电类型的基板，其具有至少一个通孔；所述基板上的与所述第一导电类型相反的第二导电类型的射极层；电连接到所述射极层的第一导体，所述第一导体的一部分位于所述通孔内；通过所述通孔而电连接到所述第一导体的第二导体，所述第二导体的一部分位于所述通孔内；以及电连接到所述基板的第三导体，所述第三导体与所述第二导体电气分离。
在另一方面，提供了一种制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：在第一导电类型的基板上形成至少一个通孔；在所述基板上形成与所述第一导电类型相反的第二导电类型的射极层；在所述通孔的内部空间的一部分以及位于所述基板的背面上的在所述通孔的周围的射极层上，印刷第一膏体以形成第一导体图案，并且，在所述基板的正面上的射极层以及所述通孔的内部空间的剩余部分上，印刷包含与所述第一膏体的材料不同的材料的第二膏体，以形成连接到所述第一导体图案的第二导体图案；在所述基板的背面的除了所述第一导体图案的形成部分以外的剩余部分上印刷第三膏体，以形成第三导体图案；并且对具有所述第一导体图案、所述第二导体图案和所述第三导体图案的所述基板执行热处理，以使用所述第一导体图案形成第一导体，使用所述第二导体图案形成通过所述射极层和所述通孔而电连接到所述第一导体的第二导体，并且使用所述第三导体图案形成电连接到所述基板的第三导体。
根据此后给出的详细描述，本发明的进一步应用范围将变得显而易见。但是，应当理解，详细描述和具体示例在表示本发明的实施方式的同时，仅仅是以例示的方式给出的，这是因为，根据该详细描述，本发明的精神和范围之内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。
本发明的有益效果
根据这些方面，在通孔内部空间中的漏电流的量减少，或者电荷在通孔的内部空间中的迁移率增加，从而提高了太阳能电池的效率。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，其被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据示例性实施方式的太阳能电池的局部立体图；
图2是沿图1中的II-II线截取的截面图；
图3到图10是依次例示出根据示例性实施方式的太阳能电池的制造方法中的各个阶段的截面图；
图11是沿图1中的II-II线截取的根据另一示例性实施方式的太阳能电池的截面图；并且
图12到图15是依次例示出根据另一示例性实施方式的太阳能电池的制造方法中的各个阶段的截面图。
具体实施方式
下面将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实施，而不应当被理解为局限于本文所述的实施方式。
在附图中，为了清楚，夸大了层、膜、板、区域等的厚度。相同的附图标记在说明书中自始至终表示相同的元件。应当理解的是，当将一元件(如，层、膜、区域或基板)称为“位于另一元件上”时，其可能直接位于所述另一元件上，或者还可能存在中间元件。相反，当将一元件称为“直接位于另一元件上”时，不存在中间元件。
图1是根据示例性实施方式的太阳能电池的局部立体图。图2是沿图1中的II-II线截取的截面图。
如图1所示，根据实施方式的太阳能电池1包括具有多个通孔181的基板110、在基板110上的射极层120、形成在基板110的有光入射的入射表面(以下称为“正面”)上的射极层120上的防反射层130、多个正面电极141、背面电极151、多个正面电极集流器161、多个背面电极集流器162和背面场(BSF)层171。正面电极141形成在基板110的正面的没有形成防反射层130的部分上的射极层120上。背面电极151形成在与基板110的正面相对的没有光线入射的背面上。正面电极集流器161与背面电极151隔开，位于各个通孔181以及通孔181周围的射极层120中，并且电连接到正面电极141。背面电极集流器162电连接到背面电极151，并且以固定的距离彼此隔开。BSF层171位于基板110和背面电极151之间。
在示例性实施方式中，基板110可以由掺杂有第一导电类型(例如，p型)的杂质的硅形成，但是这不是必须的。硅的示例包括单晶硅、多晶硅和非晶硅。当基板110是p型时，基板110包含III族元素(如，硼(B)、镓(Ga)和铟(In))的杂质。另选地，基板110可以是n型，并且/或者由除了硅之外的其他材料形成。当基板110是n型时，基板110可以包含V族元素(如，磷(P)、砷(As)和锑(Sb))的杂质。
对基板110的表面进行粗糙化，以形成对应于不平坦表面或者具有不平坦特性的粗糙表面。贯穿基板110的多个通孔181形成在正面电极141和正面电极集流器161的各个交叉处。
射极层120是具有与基板110的第一导电类型相反的第二导电类型(例如，n型)的杂质部分。射极层120和基板110形成p-n结。
通过由p-n结产生的内建电势差，由入射在基板110上的光产生的多个电子-空穴对被分离成电子和空穴。接着，分离出的电子朝向n型半导体移动，而分离出的空穴朝向p型半导体移动。因此，当基板110是p型而射极层120是n型时，分离出的空穴和分离出的电子分别朝向基板110和射极层120移动。因此，基板110中的空穴和射极层120中的电子成为主要载流子。
因为基板110与射极层120形成p-n结，因此与上述实施方式不同，当基板110是n型时，射极层120可以是p型。在此情况下，分离出的电子和分离出的空穴分别朝向基板110和射极层120移动。
回到上述实施方式，当射极层120是n型时，可以通过用V族元素(如P、As和Sb)的杂质掺杂基板110来形成射极层120。相反，当射极层120是p型时，可以通过用III族元素(如B、Ga和In)的杂质掺杂基板110来形成射极层120。
由氮化硅(SiNx)和/或氧化硅(SiOx)形成的防反射层130位于形成在基板110的正面上的射极层120上。防反射层130减小入射在基板110上的光的反射率，并且提高对预定波长带的选择性，由此提高太阳能电池1的效率。防反射层130可以具有大约70nm至80nm的厚度。另选地，防反射层130可以位于各个通孔181的侧壁处。如果需要，可以省略防反射层130。
尽管图1中未示出，但是防反射层130和射极层120各自具有暴露基板110的正面的边缘的一部分的暴露部分(未示出)，以实现基板110的边缘隔离。
正面电极141位于基板110正面上的射极层120上，并且电连接到射极层120。此外，正面电极141彼此隔开预定的距离地在固定方向上延伸，并且覆盖通孔181。图2示出各个正面电极141占据通孔181的内部的一部分。然而，各个正面电极141不需要占据通孔181的内部，并且可以位于通孔181的虚拟上表面S1上。在实施方式中，正面电极141占据各个通孔181的长度H的大约0％至20％。即，正面电极141占据通孔181的虚拟上表面S1和虚拟下表面S2所定义的内部空间的大约0％至20％。在实施方式中，虚拟上表面S1指示或表示通孔181的位于基板110正面上的入口的虚拟表面，并且虚拟下表面S2指示或表示通孔181的位于基板110背面上的入口的虚拟表面。
正面电极141收集移动到射极层120的电荷(例如，电子)并且将所收集的电荷传输到通过通孔181而电连接到正面电极141的正面电极集流器161。
正面电极141由至少一种导电金属材料形成。更具体地，正面电极141可以由从包括镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)、锡(Sn)、锌(Zn)、铟(In)、钛(Ti)、金(Au)和其组合的组选择的至少一种材料形成。可以使用其他导电金属材料。在本实施方式中，正面电极141包含Ag和Pb(或PbO)。
正面电极集流器161位于基板110的背面。如图2所示，正面电极141占据通孔181的内部空间的一部分，并且正面电极集流器161占据通孔181的内部空间的没有被正面电极141所占据的剩余部分。因而，正面电极集流器161在通孔181的内部空间中或者在通孔181的虚拟上表面S1上与一些正面电极141接触。更具体地，正面电极集流器161占据各个通孔181的长度H的大约80％至100％。即，正面电极集流器161占据各个通孔181的内部空间的大约80％至100％。因此，正面电极集流器161在通孔181的内部空间中与正面电极141接触，因而通过通孔181电连接到正面电极141。在本发明的实施方式中，正面电极集流器161占据通孔181的量对应于足够接触防反射层130的高度。换言之，正面电极集流器161填充通孔直到防反射层130的层面。
如上所述，因为正面电极141所占据的内部空间的大小不同于正面电极集流器161所占据的内部空间的大小，所以如图2所示，各个正面电极141在内部空间中的占据高度不同于各个正面电极集流器161在内部空间中的占据高度。在实施方式中，可以从虚拟上表面S1到存在于通孔181内部空间中的正面电极141的端部，来测量正面电极141在内部空间中的高度，并且可以从虚拟下表面S2到正面电极141的端部来测量正面电极集流器161在内部空间中的高度。
如上所述，通孔181内部的正面电极141和正面电极集流器161具有高度和大小的差异，但是正面电极141和正面电极集流器161都存在于通孔181中。正面电极集流器161被称为总线条，并且在正面电极集流器161和正面电极141的交叉方向上延伸。
正面电极集流器161由至少一种导电金属材料形成，并且通过通孔181电连接到与正面电极集流器161交叉的正面电极141。如上所述，因为正面电极集流器161电连接到正面电极141，所以正面电极集流器161将从正面电极141传输的电荷输出至外部装置。
在实施方式中，与正面电极141不同，正面电极集流器161不包含Pb，并且可以包含例如Ag的导电金属材料。更具体地，正面电极集流器161可以由从包括Ni、Cu、Ag、Al、Sn、Zn、In、Ti、Au及其组合的组中选择的至少一种材料形成。可以使用其它导电金属材料。在实施方式中，不包含Pb的正面电极集流器161可以称为无Pb的正面电极集流器161。此外，无Pb不一定是指完全不存在Pb的量，无Pb指的是低于预定级别的级别或更低，并且可以指Pb的量仅仅相当于偶然或无意识的Pb污染。
背面电极151位于基板110的背面上以与正面电极集流器161隔开，并且电连接到基板110。背面电极151收集移动到基板110的电荷(例如，空穴)。
背面电极151由至少一种导电金属材料形成。更具体地，背面电极151可以由从包括Ni、Cu、Ag、Al、Sn、Zn、In、Ti、Au及其组合的组中选择的至少一种材料形成。也可以使用其它导电金属材料。
多个露出部182形成在背面电极151和正面电极集流器161之间。更具体地，背面电极151、正面电极集流器161和射极层120各自具有露出基板110的一部分背面的多个露出部182。大部分露出部182形成在正面电极集流器161周围。露出部182切断移动并收集电子或空穴的正面电极集流器161与收集空穴或电子的背面电极151之间的电连接，因而可以实现电子和空穴的平滑移动。
多个背面电极集流器162位于背面电极151上。背面电极集流器162由导电金属材料形成。更具体地，背面电极集流器162可以由从包括Ni、Cu、Ag、Al、Sn、Zn、In、Ti、Au及其组合的组中选择的至少一种材料形成。也可以使用其它导电金属材料。
背面电极集流器162以固定的距离彼此隔开地放置，并且具有多个圆形焊盘。然而，焊盘可以具有在与正面电极集流器161平行的方向上延伸的椭圆形、四边形和/或矩形形状。可以使用其它形状。
背面电极集流器162将从电连接到背面电极集流器162的背面电极151传送的电荷(例如，空穴)输出至外部装置。
如上所述，因为正面电极141、正面电极集流器161、背面电极151和背面电极集流器162全都包含导电金属材料并且传送电荷，所以它们可以充当导体。
BSF层171位于背面电极151和基板110之间。BSF层171是比基板110更重地掺杂了与基板110相同的导电类型的杂质的区域(例如，p+型区域)。电子向基板110背面的移动被由于基板110和BSF层170的杂质掺杂浓度之间的差而产生的势垒所阻碍。因此，BSF层170防止或减少电子和空穴在基板110与背面电极151的界面中的重组和/或消失。
根据实施方式的具有上述结构的太阳能电池1是金属卷绕贯穿(MWT)太阳能电池，其中，连接到正面电极141的正面电极集流器161位于基板110的没有光入射的背面上。以下将具体描述太阳能电池1的操作。
当照射到太阳能电池1的光透过防反射层130和射极层120入射在基板110上时，通过基于入射光的光能，在基板110中产生多个电子-空穴对。由于基板110的表面是粗糙表面，因此降低了基板110的正面的光反射率。进一步地，由于光入射操作和光反射操作这两者都在粗糙表面上进行，所以将光限制在太阳能电池1中。由此，光吸收率增加，并且提高了太阳能电池1的效率。此外，由于通过防反射层130减少了入射在基板110上的光的反射损失，所以入射在基板110上的光量进一步增加。
基板110和射极层120的p-n结使得电子-空穴对分离，并且所分离出的电子移动到n型射极层120，并且所分离出的空穴移动到p型基板110。移动到n型射极层120的电子由正面电极141收集，接着传输到正面电极集流器161。移动到p型基板110的空穴透过BSF层171由背面电极151收集，接着传输到背面电极集流器162。当使用电线(未示出)将正面电极集流器161连接到背面电极集流器162时，电流在其中流动，由此能使用电流来产生电力。
因为不包含Pb的正面电极集流器161占据通孔181的大部分内部空间，所以减少或防止了射极层120的位于通孔181内部空间中的一部分在太阳能电池1的热处理中被Pb损伤。因此，可以减少或防止当从正面电极141向正面电极集流器161移动的某些电荷透过在通孔181内损伤的射极层120而移动到基板110时产生的漏电流，从而提高了太阳能电池1的效率。
图3至图10是依次例示了根据实施方式的太阳能电池的制造方法中的各个阶段的截面图。
如图3所示，多个通孔181形成在由p型单晶硅或p型多晶硅形成的基板110上。利用激光束通过激光钻孔方法形成通孔181。可以使用其他方法来形成通孔181。
如图4所示，对基板110的整个表面执行粗糙化处理，以形成基板110的粗糙表面。但是，各个通孔181的侧壁不需要具有粗糙表面。当基板110由p型单晶硅形成时，利用如KOH、NaOH和氢氧化四甲基铵(TMAH)的碱性溶液执行粗糙化处理。当基板110由p型多晶硅形成时，利用如HF和HNO3的酸性溶液执行粗糙化处理。
如图5所示，对基板110执行包含V族元素(如P、As和Sb)的杂质的材料(如，POCl3或H3PO4)的高温热处理，以在基板110上散布V族元素杂质。由此，在基板110的整个表面(包括正面、背面和内表面)上和各个通孔181的侧表面上，形成射极层120。与该实施方式不同，当基板110是n型时，对基板110执行包含III族元素杂质的材料(例如，B2H6)的高温热处理，或者在基板110上堆叠包含III族元素杂质的材料，以在基板110的整个表面上形成p型射极层120。接着，通过刻蚀处理，去除当在基板110内散布p型杂质或n型杂质时产生的包含磷(P)的磷硅酸盐玻璃(PSG)或包含硼(B)的硼硅酸盐玻璃(BSG)。
如图6所示，利用诸如等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)方法的化学汽相淀积(CVD)方法，在基板110的正面上形成防反射层130。此外，可以在通孔181内部或者其一部分中形成防反射层130。
如图7所示，使用丝网印刷方法将包含Ag的集流器膏体涂覆在基板110背面上的射极层120的预定部分上，以形成正面电极集流器图案163和背面电极集流器图案165。然后，在大约170℃对正面电极集流器图案163和背面电极集流器图案165进行干燥。正面电极集流器图案163和背面电极集流器图案165不包含Pb。正面电极集流器图案163填充由虚拟上表面S1和虚拟下表面S2限定的通孔181的内部空间的大约80％至100％。集流器膏体可以包括从包括Ni、Cu、Al、Sn、Zn、In、Ti、Au及其组合的组中选择的至少一种材料来替代Ag。可以使用其它导电金属材料。
如图8所示，使用丝网印刷方法将包含Ag的正面电极膏体涂覆在基板110正面上的防反射层130的预定部分上，使得正面电极膏体与填充在通孔181的至少一部分中的正面电极集流器图案163接触并且在固定的方向上延伸，以形成正面电极图案140。然后，在大约170℃使正面电极图案140干燥。正面电极图案140填充在之前由正面电极集流器图案163占据的内部空间的剩余部分(即，大约为内部空间的0％至20％)中。
正面电极膏体包含Pb，正面电极膏体中的Pb含量可以是正面电极膏体总重量的大约1％至3％。另选地，正面电极膏体可以包括从包括Ni、Cu、Al、Sn、Zn、In、Ti、Au及其组合的组中选择的至少一种材料来替代Ag。可以使用其它导电金属材料。
如上所述，之前涂覆的正面电极集流器图案163占据通孔181的内部空间的一半或更多，正面电极图案140占据内部空间的剩余部分。在本发明的实施方式中，可以同时涂覆正面电极集流器图案163、背面电极集流器图案165和/或正面电极图案140，并且其烧制可以同时进行。
如图9所示，将背面电极膏体涂覆在从基板110的背面中除了正面电极集流器图案163和背面电极集流器图案165的形成部分以外的剩余部分上，以形成背面电极图案150。然后，在大约170℃使背面电极图案150干燥。背面电极膏体包括Al，并且可以包括从包括Al、Ag、Ni、Cu、Sn、Zn、In、Ti、Au及其组合的组中选择的至少一种材料。可以使用其它导电金属材料。
在实施方式中，改变图案140、150、163和165的形成顺序，使得将图案140、150、163和165一起构图或者分开构图，并且/或者一起烧制或分开烧制。
在大约750℃至800℃的温度烧制基板110，以形成多个正面电极141、电连接到正面电极141的多个正面电极集流器161、连接到基板110的背面电极151、电连接到背面电极151的多个背面电极集流器162和BSF层171(参照图10)。更具体地，当执行热处理时，正面电极图案140通过穿透现象而穿过防反射层130并且与射极层120接触，其中，由于在正面电极图案140中包含Pb，所以正面电极图案140穿过防反射层130的与正面电极图案140接触的一部分，从而形成多个正面电极141。
此外，如图10所示，包含在背面电极图案150中的Al散布到与背面电极图案150接触的基板110，以在背面电极图案150和基板110之间形成BSF层171。BSF层171是掺杂了与基板110相同的导电类型的杂质的区域，并且在该实施方式中掺杂了p型杂质。BSF层171的杂质掺杂浓度大于基板110的杂质掺杂浓度，因而BSF层171是p+型区域。此外，包含在各个图案140、163、165和150中的金属成分与射极层120和基板110化学地耦合，因而减小了接触电阻。因此，增加了电流。
因为不包含Pb(其产生穿透现象)的正面电极集流器图案163占据了通孔181的大部分内部空间，所以减少或防止了通孔181内的射极层120被穿透现象损伤。
如上所述，在形成正面电极图案140的正面电极膏体中的Pb含量可以是正面电极膏体的总重量的大约1％至3％。当Pb含量等于或小于1％时，穿透现象不能达到射极层120。当Pb含量等于或大于3％时，穿透现象可能达到基板110。
接着，使用激光在正面电极集流器161周围形成露出一部分基板110的多个露出部182(例如，如图11所示)，以将电连接到基板110的背面电极151从正面电极集流器161电气分离。此外，去除防反射层130的形成在基板110正面边缘处的一部分和射极层120的位于所述防反射层130下面的一部分，以形成露出基板110的一部分正面的露出部(未示出)。因此，通过露出部实现了基板110的边缘隔离。此外，可以使用PECVD方法代替激光来形成露出部182和在边缘隔离中使用的露出部。最后，完成了在图1和图2中所示的太阳能电池1。
图11是沿图1中的II-II线截取的根据另一示例性实施方式的太阳能电池的截面图。在以下说明中，以相同的标号来标示具有与图1中所例示的结构元件相同的功能和结构的结构元件，并且进一步的描述可以简要地进行或者可以完全省略。
在图11中示出的太阳能电池10具有与图1中所示的太阳能电池1相似的结构。更具体地，太阳能电池10包括：具有多个通孔181的基板110、在基板110上的射极层120、在射极层120上的防反射层130(未示出)、在射极层120上的多个正面电极141、在基板110的背面上的背面电极151、与背面电极151电气分离并且通过通孔181电连接到正面电极141的多个正面电极集流器161、电连接到背面电极151的多个背面电极集流器162、以及在基板110和背面电极151之间的背面场(BSF)层171。
在太阳能电池10中，正面电极141和正面电极集流器161在各个通孔181的内部空间中的占据比例不同于在图1中所例示的占据比例。更具体地，在太阳能电池10中，包含Pb的正面电极141占据通孔181的大部分内部空间，例如，内部空间的大约80％至100％。此外，不包含Pb的正面电极集流器161占据内部空间的剩余部分，例如，内部空间的大约0％至20％。图11中的通孔181内部的正面电极141和正面电极集流器161在量和位置上不同于图2中的情况。然而，按照与图2相同的方式，图11中的正面电极141和正面电极集流器161两者都存在于通孔181中。如上所述，因为包含Pb的正面电极141占据各个通孔181的大部分内部空间，所以增加了从正面电极141移动到正面电极集流器161的电荷的迁移率。换言之，因为导电金属材料Pb，正面电极141的导电性高于正面电极集流器161的导电性。因此，因为电荷通过占据大部分内部空间的正面电极141而传输到正面电极集流器161，所以电荷的迁移率增加。
下面将参照图12至图15以及图3至图10描述太阳能电池10的制造方法。
图12到图15是依次例示了根据另一示例性实施方式的太阳能电池的制造方法中的各个阶段的截面图。
如以上参照图3至图6所述，在由硅形成的基板110上形成多个通孔181，并且在基板110的整个表面上执行粗造化处理以形成基板110的粗糙表面。然后，将与基板110的导电类型相反的导电类型的杂质注入到基板110中以形成射极层120。在基板110的正面上形成防反射层130。
接着，与在图7和图8中例示的处理不同，如图12和图13所示，使用丝网印刷方法将正面电极膏体涂覆在基板110正面的预定部分上，以形成正面电极图案140。然后，将集流器膏体涂覆在基板110背面上的射极层120的预定部分上，以形成正面电极集流器图案163和背面电极集流器图案165。正面电极膏体包含占正面电极膏体总重量的1％至3％的Pb。
如上所述，因为正面电极图案140的印刷早于正面电极集流器图案163，所以正面电极图案140填充各个通孔181的内部空间的大约80％至100％，并且正面电极集流器图案163填充剩余部分(即，内部空间的大约0％至20％)。
如图9和图10所示，使用丝网印刷方法，将背面电极膏体涂覆在从基板110的背面除了正面电极集流器图案163和背面电极集流器图案165的形成部分以外的剩余部分上，以形成背面电极图案150。然后，如图14所示，将背面电极图案150干燥。如图15所示，对得到的结构执行热处理，以形成电连接到射极层120的多个正面电极141、电连接到正面电极141的多个正面电极集流器161、背面电极151、电连接到背面电极151的多个背面电极集流器162、以及在基板110和背面电极151之间的BSF层171。
接着，使用激光在正面电极集流器161周围形成露出一部分基板110的多个露出部182(例如，如图11所示)，以将背面电极151从正面电极集流器161电气分离。此外，执行基板110的边缘隔离。最后，完成如图11所示的太阳能电池10。
如上所述，在根据示例性实施方式的太阳能电池中，因为含Pb的导体和不含Pb的导体都置于通孔的内部空间中，所以减小了通孔内部空间中的漏电流量，并且提高了通孔内部空间中的电荷迁移率。因此，提高了太阳能电池的效率。
在本发明的实施方式中，对于电极、基板表面或其他而提到的正面或背面不是限制性的。例如，这样的描述是为了方便说明，因为正面或背面容易理解为电极、基板表面或其他中的第一或第二示例。
尽管结合目前被认为是实用的示例实施方式描述了本发明，但应当理解的是，本发明不限于公开的实施方式，而是相反，旨在覆盖在所附权利要求的精神和范围内包括的各种修改和等效结构。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
第一导电类型的基板，其具有至少一个通孔；
在所述基板以及所述通孔的侧壁上的与所述第一导电类型相反的第二导电类型的射极层；
电连接到所述射极层的第一导体，所述第一导体的一部分位于所述通孔内，其中所述第一导体含铅Pb；
通过所述通孔而电连接到所述第一导体的第二导体，所述第二导体的一部分位于所述通孔内，其中所述第二导体不含Pb；以及
电连接到所述基板的第三导体，所述第三导体与所述第二导体电气分离，
其中所述通孔的长度的0%至20%由所述第一导体填充，所述通孔的长度的80%至100%由所述第二导体填充。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一导体位于所述基板的入射表面上，而所述第三导体位于所述基板的与所述入射表面相反的表面上。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中，所述第二导体与所述第三导体位于所述基板的同一表面上。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括位于所述射极层上的防反射层。
5.一种制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：
在第一导电类型的基板上形成至少一个通孔；
在所述基板以及所述通孔的侧壁上形成与所述第一导电类型相反的第二导电类型的射极层；
在所述通孔的长度的0%至20%上、以及所述基板的正面上的所述射极层上，印刷含铅Pb的第一膏体以形成第一导体图案，并且，在所述基板的位于所述通孔周围的背面上、以及所述通孔的长度的80%至100%上，印刷不含Pb的第二膏体，以形成连接到所述第一导体图案的第二导体图案；
在所述基板的背面的除了所述第二导体图案的形成部分以外的剩余部分上印刷第三膏体，以形成第三导体图案；以及
对具有所述第一导体图案、所述第二导体图案和所述第三导体图案的所述基板执行热处理，以使用所述第一导体图案形成第一导体，使用所述第二导体图案形成通过所述射极层和所述通孔而电连接到所述第一导体的第二导体，并且使用所述第三导体图案形成电连接到所述基板的第三导体。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一膏体在所述第二膏体之前印刷。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二膏体在所述第一膏体之前印刷。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一膏体中的Pb含量是所述第一膏体的总重量的1%至3%。
9.根据权利要求5所述的方法，该方法还包括以下步骤：在所述第一导体和所述第三导体之间形成露出所述基板的一部分的第一露出部，以将所述第一导体与所述第三导体电气分离。
10.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括以下步骤：去除所述射极层的形成在所述基板的正面边缘处的一部分，以形成露出所述基板的正面的一部分的第二露出部。
CN200980155733.XA 2009-06-04 2009-09-07 太阳能电池及其制造方法 Expired - Fee Related CN102301488B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090049657A KR100984700B1 (ko) 2009-06-04 2009-06-04 태양 전지 및 그 제조 방법
KR10-2009-0049657 2009-06-04
PCT/KR2009/005053 WO2010140740A1 (en) 2009-06-04 2009-09-07 Solar cell and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102301488A CN102301488A (zh) 2011-12-28
CN102301488B true CN102301488B (zh) 2014-06-25

Family

ID=42933369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980155733.XA Expired - Fee Related CN102301488B (zh) 2009-06-04 2009-09-07 太阳能电池及其制造方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8253013B2 (zh)
EP (1) EP2371009B1 (zh)
JP (1) JP5524978B2 (zh)
KR (1) KR100984700B1 (zh)
CN (1) CN102301488B (zh)
WO (1) WO2010140740A1 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7057256B2 (en) 2001-05-25 2006-06-06 President & Fellows Of Harvard College Silicon-based visible and near-infrared optoelectric devices
US7442629B2 (en) 2004-09-24 2008-10-28 President & Fellows Of Harvard College Femtosecond laser-induced formation of submicrometer spikes on a semiconductor substrate
KR20110024947A (ko) * 2009-09-03 2011-03-09 삼성전자주식회사 태양 전지
US9911781B2 (en) 2009-09-17 2018-03-06 Sionyx, Llc Photosensitive imaging devices and associated methods
US9673243B2 (en) 2009-09-17 2017-06-06 Sionyx, Llc Photosensitive imaging devices and associated methods
KR101125322B1 (ko) 2009-11-03 2012-03-27 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
TWI415277B (zh) * 2009-11-20 2013-11-11 Ind Tech Res Inst 太陽能電池結構
WO2011119618A2 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 Sionyx, Inc. Devices having enhanced electromagnetic radiation detection and associated methods
US8692198B2 (en) 2010-04-21 2014-04-08 Sionyx, Inc. Photosensitive imaging devices and associated methods
CN103081128B (zh) 2010-06-18 2016-11-02 西奥尼克斯公司 高速光敏设备及相关方法
KR101624989B1 (ko) * 2010-09-10 2016-05-27 주식회사 원익아이피에스 태양전지기판의 표면처리방법 및 태양전지 제조방법
KR101729304B1 (ko) 2010-12-21 2017-04-21 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
US20120167978A1 (en) * 2011-01-03 2012-07-05 Lg Electronics Inc. Solar cell and method for manufacturing the same
US9153713B2 (en) 2011-04-02 2015-10-06 Csi Cells Co., Ltd Solar cell modules and methods of manufacturing the same
US8916410B2 (en) 2011-05-27 2014-12-23 Csi Cells Co., Ltd Methods of manufacturing light to current converter devices
US9496308B2 (en) 2011-06-09 2016-11-15 Sionyx, Llc Process module for increasing the response of backside illuminated photosensitive imagers and associated methods
WO2013010127A2 (en) 2011-07-13 2013-01-17 Sionyx, Inc. Biometric imaging devices and associated methods
CN102361040A (zh) * 2011-11-08 2012-02-22 天威新能源控股有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
US9064764B2 (en) 2012-03-22 2015-06-23 Sionyx, Inc. Pixel isolation elements, devices, and associated methods
KR20150130303A (ko) 2013-02-15 2015-11-23 사이오닉스, 아이엔씨. 안티 블루밍 특성 및 관련 방법을 가지는 높은 동적 범위의 cmos 이미지 센서
US9939251B2 (en) 2013-03-15 2018-04-10 Sionyx, Llc Three dimensional imaging utilizing stacked imager devices and associated methods
US9209345B2 (en) 2013-06-29 2015-12-08 Sionyx, Inc. Shallow trench textured regions and associated methods
CN103594529A (zh) * 2013-11-27 2014-02-19 奥特斯维能源（太仓）有限公司 Mwt与背钝化结合的晶硅太阳能电池及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101051656A (zh) * 2006-04-06 2007-10-10 三星Sdi株式会社 太阳能电池
CN101399293A (zh) * 2007-09-28 2009-04-01 三洋电机株式会社 太阳能电池、太阳能电池模块和太阳能电池的制造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6482570A (en) * 1987-09-24 1989-03-28 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of photoelectric conversion device
JP2911272B2 (ja) * 1991-09-10 1999-06-23 三洋電機株式会社 アモルファスシリコン太陽電池とその製造方法
GB2260220B (en) * 1991-09-10 1996-01-03 Sanyo Electric Co An amorphous silicon solar cell and method of the solar cell manufacture
DE10020541A1 (de) * 2000-04-27 2001-11-08 Univ Konstanz Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle und Solarzelle
US6613973B2 (en) * 2000-06-27 2003-09-02 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic element, producing method therefor, and solar cell modules
JP4797272B2 (ja) * 2001-04-12 2011-10-19 住友化学株式会社 太陽電池用外装体
JP4203247B2 (ja) * 2002-03-20 2008-12-24 京セラ株式会社 太陽電池素子の形成方法
JP3998619B2 (ja) * 2003-09-24 2007-10-31 三洋電機株式会社 光起電力素子およびその製造方法
US20060060238A1 (en) * 2004-02-05 2006-03-23 Advent Solar, Inc. Process and fabrication methods for emitter wrap through back contact solar cells
DE102004050269A1 (de) 2004-10-14 2006-04-20 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Verfahren zur Kontakttrennung elektrisch leitfähiger Schichten auf rückkontaktierten Solarzellen und Solarzelle
US7556748B2 (en) 2005-04-14 2009-07-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method of manufacture of semiconductor device and conductive compositions used therein
KR20070009160A (ko) * 2005-07-15 2007-01-18 삼성에스디아이 주식회사 함몰전극형 태양전지 및 그 제조방법
US20070277875A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Kishor Purushottam Gadkaree Thin film photovoltaic structure
JP5025184B2 (ja) * 2006-07-28 2012-09-12 京セラ株式会社 太陽電池素子及びこれを用いた太陽電池モジュール、並びに、これらの製造方法
KR20080032866A (ko) * 2006-10-11 2008-04-16 삼성에스디아이 주식회사 박형 기판으로 제작할 수 있는 후면 전극형 태양 전지
JP2009152222A (ja) 2006-10-27 2009-07-09 Kyocera Corp 太陽電池素子の製造方法
JP5091161B2 (ja) 2006-12-26 2012-12-05 京セラ株式会社 太陽電池素子及び太陽電池素子の製造方法
JPWO2008078741A1 (ja) * 2006-12-26 2010-04-30 京セラ株式会社 太陽電池モジュール
JP5258325B2 (ja) * 2007-03-29 2013-08-07 京セラ株式会社 太陽電池モジュール
EP2068369A1 (en) * 2007-12-03 2009-06-10 Interuniversitair Microelektronica Centrum (IMEC) Photovoltaic cells having metal wrap through and improved passivation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101051656A (zh) * 2006-04-06 2007-10-10 三星Sdi株式会社 太阳能电池
CN101399293A (zh) * 2007-09-28 2009-04-01 三洋电机株式会社 太阳能电池、太阳能电池模块和太阳能电池的制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2008-34609A 2008.02.14

Also Published As

Publication number Publication date
CN102301488A (zh) 2011-12-28
US8253013B2 (en) 2012-08-28
US20100258176A1 (en) 2010-10-14
KR100984700B1 (ko) 2010-10-01
EP2371009B1 (en) 2015-11-04
US8680392B2 (en) 2014-03-25
US20120291865A1 (en) 2012-11-22
EP2371009A4 (en) 2013-10-02
JP2012514865A (ja) 2012-06-28
EP2371009A1 (en) 2011-10-05
WO2010140740A1 (en) 2010-12-09
JP5524978B2 (ja) 2014-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102301488B (zh) 太阳能电池及其制造方法
CN102292825B (zh) 太阳能电池及其制造方法
CN102171838B (zh) 太阳能电池及其制造方法
CN102290453B (zh) 太阳能电池
CN102203953B (zh) 太阳能电池及其制造方法
CN102292829B (zh) 太阳能电池
EP2538447A2 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
US8748218B2 (en) Solar cell
EP3379583B1 (en) Method of manufacturing a solar cell
KR101135585B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
US8772630B2 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
KR101588458B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101209074B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101579321B1 (ko) 태양 전지의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140625

Termination date: 20190907