CN102318074B - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种光伏电池(400)，该电池包括：具有前表面和后表面的体硅材料的硅基底(410)；位于所述基底的后表面上的发射极层(450)；穿过发射极层的细长通道(456)；到硅基底的体的细长触部(480)，其位于细长通道中的至少一些内，其中触部比通道窄；以及位于细长触部中的至少一些与触部侧部(457)上的发射极层之间的发射极中的间隙(454)。
Description
本发明的技术与背景
本发明在其一些实施例中涉及光伏太阳能电池以及制造这种电池的方法。更具体地但非唯一地，本发明涉及制造太阳能电池的前表面和后表面处的金属触部的方法。
光伏电池是(例如从太阳光)吸收光子并将光子转化成电力的电池。这种电池通常包括硅基底，并且所吸收的光子被转换成电子空穴对。所述基底通常包括用于收集电子的到n型硅的触部和用于收集所述空穴的到p型硅的触部。硅基底通常可以是p或n型。为了说明本发明的目的，将参考具有用以形成p-n结n型层的p型硅基底进行说明。然而，应当注意，同样的论述在进行必要变化的情况下通常也适用于具有p型层的n型基底。
在本领域中，存在多种光伏电池的布局。一种对p型基底广泛使用的布局在基底的前表面处具有p-n结。其在基底的前表面处具有到p-n结的n层的触部并且在基底的后表面处具有到p型基底的体(bulk)的触部。
n型掺杂层被首先产生在p型基底的前表面上。基底的前侧通常覆盖有钝化层。为了在前侧提供到n型层的触部，在该钝化层中形成有开口，金属沉积在该开口中(例如，通过丝网印刷)，使得金属接触n型层。到n型层的触部形成基底前表面上的网格或指栅(finger)。可替代地，将金属或玻璃粉的糊剂涂覆在该钝化层上。当基底被加热时，金属渗透穿过该钝化层并接触n层。
基底的后表面通常包括到基底的体的触部并且还被用于将光子传播到后表面期间未被转化成电子空穴对的光子反射回。此外，向后表面添加钝化层增加了电池的效能。
在现有技术中，到位于基底后表面的p型硅的触部被形成为网格或形成为涂覆整个后表面的金属层。与全金属涂覆相反，在后表面上形成网格可减小背反射(back reflection)。
在整个后侧上形成全金属涂覆的现有技术的方法一般不在后侧上形成钝化层。不设置钝化层的原因之一是全铝涂覆提供了适度的钝化而添加钝化层具有制造局限的事实的结合。
现有技术描述了一些在包括钝化层的后表面上产生触部的方法。GLUNZ，S.W.等人的“Laser-Fired Contact Silicon Solar Cells on p-and n-Substrates(p和n基底上的激光烧结触部硅太阳能电池)”(法国，2004年6月，第19届欧洲光伏太阳能会议)描述了在钝化层顶部形成全铝涂覆然后穿过钝化层在全铝涂覆的特定点处对全铝涂覆进行激光烧结。烧结使得被烧结的点与钝化层形成合金，并且接触基底的体。该方法中的反射性通过在后表面的全金属涂覆实现。
本领域已知的另一种方法是在钝化层中形成开口，并且将金属沉积在这些开口中，通常是利用丝网印刷来沉积。一些现有技术设计在开口中产生p+型层，触部将连接于该p+型层。通常，p+层通过硼扩散来实现，硼扩散在开口的整个表面处形成p+型层。这种电池的一种已知设计称作PERF电池，如在GREEN，M.“Crystalline silicon solar cells(晶体硅太阳能电池)”，2001年第4章“CleanElectricity From Photovoltaics(来自光生伏打的清洁电力)”所描述的那样。PERF电池通过光刻法产生，该光刻法需要钝化层和掺杂层中的开口与沉积在其中的金属精确地对准。PERF电池在后侧上提供n+层，这改进了其钝化特性。
后侧钝化通常在形成金属网格之前产生。现有技术使用该顺序的动作是因为金属网格的产生导致连接区域处的基底上的残留物，这些残留物必须在产生钝化层之前被清理。由于已知这是一个复杂的过程，所以通常在触部之前产生钝化层。
本领域中使用的一些钝化层在应用于p型基底时没形成良好钝化，并且因此现有技术使用昂贵的钝化材料，这些钝化材料被以普遍复杂的过程产生。一些现有技术的方法在基底的体和钝化层之间的后表面处添加通常浮动的n型掺杂层。其他的方法使用在后表面处形成感应发射极的钝化层。然而，在后表面处具有掺杂层或感应发射极可导致触部与掺杂层或感应发射极之间的分流。因此，到基底的体的触部应当优选不接触后侧的掺杂层。在避免该问题时，这些设计被认为对生产而言更复杂并因此也更昂贵。
光伏基底的另一种布局提供到产生在基底的后表面处的n型和p型硅区域两者的触部。在该布局中，在后表面处形成p-n结，并且没有连接且通常也没有p-n结被形成在前表面上。
例如，US 7,339,110描述了一种n型基底的制造方法，该n型基底具有到基底后侧处的p型和n型硅两者的触部。该方法包括大约二十个步骤，这些步骤中的三个是需要精确对准的图案化步骤。这种复杂的制造过程切实增加了制造这种电池的成本。
提交于2009年6月18日的尚未公开的PCT申请No.PCT/IL2009/000608教导了一种在基底的前侧和/或后侧产生触部的方法，其中通过相同的激光或具有相同光学设定的两个不同激光来执行钝化层中的开口和金属的沉积。对相同的激光或设置的使用实现了开口与沉积金属的自动且充分精确的对准，使得能够利用一次激光操作沉积相对厚的金属层。该申请中公开的产生触部的方法适用于本发明的一些实施例并且该申请在其应用性方面被通过参考的方式包括在本文。
另外的背景技术包括HOFFMAN M等人的“PECVD-ONO：A New DepositedFiring Stable Rear Surface Passivation Layer System for Crystalline Silicon SolarCells(用于晶体硅太阳能电池的新沉积烧结稳定后表面钝化层系统)”，Hindawi出版公司，Advances in OptoElectronics(光电技术发展)，2008卷，文章ID 485467；GROHE，A的“Laser Technology for Contacting High-Efficiency Silicon SolarCells(用于接触高效率硅太阳能电池的激光技术)，The Laser Fired ContactsApporach(激光烧结触部方法)”；Agostinelli，G等人的“Local Contact Structuresfor Industrial PERC-Type Solar Cells(用于工业PERC型太阳能电池的局部接触结构)”；CHOULAT，P等人的“High efficiency industrial type PERC Solar Cell onvery thin EFG Substrates(极薄EFG基底上的高效率工业型PERC太阳能电池)”；Agostinelli，G等人的“Silicon Solar Cells on Ultra-Thin Substrates for Large ScaleProduction(用于大规模产生的超薄基底上硅太阳能电池)”，发表在第21期的EUPVSEC上，德雷斯顿，2006；Choulat P等人的“Above 17％industrial type PERCSolar Cell on thin Multi-Crystalline Silicon Substrate(薄多晶硅基底上的高于17％工业型PERC太阳能电池)”，第22届欧洲光伏太阳能会议和展览，2007年9月3-7日，意大利，米兰；ROMIJN，J等人的“Aspire：A New Industrial MWT CellTechnology Enabling High Efficiencies on Thin and Large MC-Si Wafers(展望：实现薄且大的MC-Si晶圆上的高效率的新工业MWT电池技术)”，以及CESAR，I等人的“Benchmark of Open Rear Side Solar Cell with Improved Al-BSF Process atECN(具有ECN下改进的Al-BSF处理的开放式后侧太阳能电池的基准)”，发表在第23届欧洲光伏太阳能会议，2008年9月1-5日，西班牙，瓦伦西亚。
发明内容
本发明的一些实施例的方面针对产生到太阳能电池的电触部的方法。
本发明的一些实施例的方面涉及穿过光伏电池的后表面处的掺杂层或发射极形成到基底的体的触部。如这里所参照的，术语“掺杂层”或“发射极”指的是具有与体相对的极性的层，由钝化层形成的浮动发射极或感应发射极。在一些实施例中，掺杂层涂覆有钝化层。根据本发明的一些方面，到基底的体的触部经由发射极层和/或钝化层中的开口制造，并且在对整块基底的触部与发射极层之间提供间隙。
产生的触部优选形成为指栅(或者网格)。本发明的优选实施例包括在钝化层中设置开口(例如，带或通道)，以及在开口中沉积金属，其中金属的宽度比开口的宽度窄，使得在开口的侧壁与所沉积的金属之间留有间隙。开口和沉积优选通过激光感应的转移来执行，可选地通过相同的激光或激光设置来执行。可选地沉积的触部被烧结，以提供机械稳定性和到基底的体的电连接。所述方法还可选地包括对间隙处的掺杂层和硅进行蚀刻和/或在间隙中提供的钝化(这不导致发射极层)。
本发明的一些实施例的方面涉及产生到未被涂覆钝化层的裸光伏电池的基底的体的触部。形成触部的导电材料的网格沉积在裸基底上并且可选地被加热或烧结，以便将该触部机械并电连接至体。在一些实施例中，在触部的沉积和/或烧结后，基底被优选地通过使用抵抗触部的材料清理或蚀刻。在一些实施例中，基底被掺杂层涂覆，并且对基底的蚀刻将暴露的掺杂层去除。在一些实施例中，基底然后被钝化层涂覆。
本发明的一些实施例的方面涉及光伏电池的各种布局。在一些实施例中，后表面包括到体基底的触部和到掺杂层的触部。在本发明的一些实施例中，前表面包括到掺杂层的触部，并且后表面包括到体基底的触部。根据一些实施例，后表面包括在掺杂层或感应发射极和触部之间的间隙。根据一些方面，触部是指形的并且可选地铺设为连续(contiguous)的一片材料。在优选实施例中，本发明的方法和/或尚未公开的PCT申请No.PCT/IL2009/000608(其内容通过参考的方式引入)中教导的那些用于形成触部的方法被用于至少一些触部。
优选地，在所述方法和布局的所有实施例中，沉积的金属足够厚(即，具有足够低的阻抗)，使得不需要在其上铺设附加的金属。
本发明的一些实施例的方面在于，在基底上产生触部之后，在基底的后侧上设置反射器。在一些实施例中，反射器是反射材料的薄膜。
根据本发明的一些实施例的方面，提供了一种光伏电池，该电池包括：
具有前表面和后表面的体硅材料的硅基底；
所述基底的后表面上的发射极层；
穿过发射极层的细长通道；
位于细长通道的至少一些内的到硅基底的体的细长触部，其中触部比通道窄；以及
发射极中的间隙，其在细长触部中的至少一些与触部的侧部上的发射极层之间。
根据一些实施例，发射极层包括具有与硅基底相反的极性的掺杂层。根据一些实施例，发射极包括设置在基底的后表面上的钝化层形成的感应发射极。
根据一些实施例，电池还包括产生在基底的后表面的发射极层上的钝化层。
根据一些实施例，细长触部具有10μm-100μm之间的宽度。根据一些实施例，细长触部具有10μm-100μm之间的厚度。根据一些实施例，细长触部的高度与宽度比在大约0.3和3之间。
根据一些实施例，触部由在其厚度上基本均匀的导电材料形成。
根据一些实施例，在到体材料的触部与基底之间形成重掺杂层。根据一些实施例，间隙在该重掺杂层与发射极层之间隔开。
根据一些实施例，电池还包括穿过基底的后表面上的钝化层的附加细长通道和位于穿过钝化层的所述通道内的到所述发射极层的附加细长触部。根据一些实施例，电池还包括在基底的前表面的发射极层和在基底的前表面的发射极层上的钝化层，并且该电池还包括到位于基底的前表面的发射极层的触部。
根据一些实施例，到发射极层的细长触部具有10μm-100μm之间的宽度。根据一些实施例，到发射极层的细长触部具有10μm-100μm之间的厚度。根据一些实施例，到发射极层的细长触部的高度与宽度比在大约0.1和1之间
根据一些实施例，所述电池包括位于其后表面的附加钝化层。根据一些实施例，所述附加钝化层仅仅存在于所述间隙中。
根据一些实施例，电池还包括在电池的后表面的反射层。根据一些实施例，反射层是薄的金属层。根据一些实施例，反射层是介电层。
根据本发明的一些实施例，提供了一种穿过发射极产生到硅基底的触部的方法，该方法包括：
在所述基底的表面的发射极层中形成开口；以及
在所述开口中沉积导电材料，所述导电材料在尺寸上比开口小，使得在导电材料和开口的侧壁之间留有间隙。
根据一些实施例，穿过发射极层产生到硅基底的触部包括产生到在反射器层上具有钝化层的硅基底的触部，并且其中形成开口包括穿过该钝化层以及穿过发射极层的至少一部分形成开口。
根据一些实施例，所述方法还包括：
对沉积的导电材料与基底的连接点进行重掺杂；
根据一些实施例，所述方法还包括：
在所述表面的钝化层中形成附加开口；以及
在所述开口中沉积导电材料，从而形成到发射极层的触部。
根据一些实施例，所述方法还包括：
产生用于在到基底的体的触部之间进行连接的第一母线(busbar)；以及
产生用于在到发射极层的触部之间进行连接的第二母线。
根据一些实施例，产生第一和第二母线包括产生第一和第二母线使得在第一和第二母线之间没有连接。
根据一些实施例，所述方法还包括：
蚀刻开口中的间隙；以及
至少钝化所蚀刻的间隙。
根据本发明的一些方面，提供了一种穿过发射极层产生到硅基底的触部的方法，该方法包括：
在所述基底的表面的发射极层的至少一部分中形成开口；
在所述开口中沉积导电材料；
对导电材料到基底的连接点进行重掺杂；以及
蚀刻发射极层与重掺杂层之间的间隙。
根据一些实施例，在发射极层的至少一部分中形成开口包括在钝化层和发射极层的至少一部分中形成开口。
根据一些实施例，蚀刻间隙包括用TMAH进行蚀刻。根据一些实施例，蚀刻间隙包括用KOH进行蚀刻。根据一些实施例，所述方法还包括钝化所蚀刻的间隙。根据一些实施例，钝化所蚀刻的间隙包括钝化基底的整个表面。根据一些实施例，钝化所蚀刻的间隙包括基本上仅仅钝化所蚀刻间隙中的硅。
根据一些实施例，所述方法还包括：
在与所述表面相反的表面处的钝化层中形成开口；以及
在所述相反的表面中的开口中沉积导电材料，从而形成到所述相反的表面处的发射极层的触部。
根据一些实施例，在开口中沉积导电材料从而形成到发射极层的触部包括沉积具有10μm-100μm之间的宽度的导电材料。
根据一些实施例，在开口中沉积导电材料从而形成到发射极层的触部包括沉积具有10μm-100μm之间的厚度的导电材料。
根据一些实施例，在开口中沉积导电材料从而形成到发射极层的触部包括沉积具有大约0.1和1之间的高度与宽度比的导电材料。
根据本发明的一些方面，提供了一种产生到硅基底的裸表面的触部的方法，该方法包括：
直接在基底的裸表面上沉积导电材料；
蚀刻裸表面；以及
在导电材料的沉积后钝化裸表面。
根据一些实施例，蚀刻裸表面包括仅仅蚀刻所述表面上的硅。根据一些实施例，所述裸表面包括发射极层，并且其中蚀刻裸表面包括蚀刻所述裸表面上暴露的发射极层。
根据一些实施例，蚀刻裸表面包括通过KOH进行蚀刻。根据一些实施例，蚀刻裸表面包括通过TMAH进行蚀刻。
根据一些实施例，钝化裸的基底包括钝化所述表面上暴露的硅。根据一些实施例，钝化裸的基底包括钝化整个表面，包括所述表面上暴露的硅和沉积的导电材料。
根据一些实施例，所述方法还包括：
在沉积后烧结导电材料。
根据一些实施例，沉积导电材料包括沉积具有10μm-100μm之间的宽度的材料。根据一些实施例，沉积导电材料包括沉积具有10μm-100μm之间的厚度的材料。根据一些实施例，沉积导电材料包括沉积具有大约0.1和1之间的高度与宽度比的材料。
根据一些实施例，所述方法还包括：
在基底的后侧涂覆反射层。
根据本发明的一些方面，提供了一种光伏电池，该电池包括：
具有前表面和后表面的体硅材料的硅基底；
位于基底的后表面的到硅基底的体的至少两个细长触部；以及
涂覆包括触部的整个后表面的反射层。
根据一些实施例，反射层是薄金属层。根据一些实施例，反射层是介电层。
除非另外限定，否则此处使用的所有技术和/或科学术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员所普遍理解的相同的含义。尽管在本发明的实施例的实践或测试中可以使用与此处所描述的相似或等同的方法和材料，但是下文仅描述了示例性的方法和/或材料。在相冲突的情况下，本申请的说明书包括其限定在内将占据主导。此外，这里的材料、方法和示例仅仅是示例性的，并不意在必然是限制性的。
附图说明
参照附图，这里通过仅为示例的方式来描述本发明的一些实施例。现在详细地具体参照附图，需要强调的是，所示的细节仅仅是示例的，并用于本发明实施例的示例性论述的目的。关于这一点，结合附图进行的描述将使本发明的实施例可以如何实施对本领域普通技术人员显而易见。
在附图中：
图1A和1B是根据本发明的一些示例性实施例的制造到硅基底的体的触部的方法的流程图；
图2A-2K是图1A-1B的方法的动作的示意性图示；
图3是根据本发明的一些示例性实施例的制造到基底的掺杂层或发射极的触部的方法的流程图；
图4A-4B是图3的方法的动作的示意性图示；
图5是PCT/IL2009/000608中描述的触部沉积系统的示意性图示；
图6是源基底以及其与触部要附接以便与图5所示的系统一起使用的基底的关系的示意性图示；
图7A-7C是根据本发明的一些示例性实施例的光伏电池的横截面和布局的示意性图示；以及
图8A和8B分别是根据本发明的一些其他示例性实施例的光伏电池的后表面的横截面和布局的示意性图示。
具体实施方式
将在下面描述的本发明的一些实施例的方面提供了光伏电池的制造方法和布局，该光伏电池具有在其上产生钝化层的后侧。电池的后侧还优选地包括适于较简单的钝化方法的掺杂层或感应发射极。在本发明的一些实施例中还提供了位于电池的后侧的到基底的体的触部的网格。现有技术因这种方法和布局遇到了两个主要的问题。
1.在后侧上形成到基底的体的触部可能导致与发射极或掺杂层的分流；和
2.在后侧上设置触部的网格可能减小后侧的反射性，并且在光子传播到后侧的过程中没有转化成电子空穴对的光子可能丢失。
如下所述，本发明的一些实施例提供了对这些现有技术问题中的一个或多个的解决方案。一些实施例通过在到体的触部与发射极之间产生间隙避免了到基底的体的触部与发射极之间的分流。一些实施例提供在基底的整个后表面的反射层。一些实施例解决了这两个问题。
本发明的一些实施例的方面涉及在基底的后表面产生到基底的体的连接，其中基底在后表面具有掺杂层或发射极以及可选地还有钝化层。尽管是对掺杂层或发射极进行论述，但是掺杂层可以不产生在基底上，而是通过钝化层导致。
根据本发明的一些实施例，在基底的后表面的钝化层和/或发射极层中形成开口，例如细长通道。开口可以根据本领域已知的任何方法制成。在一些示例性实施例中，开口通过使用如PCT/IL2009/000608中描述的激光来形成。可替代地，开口可以通过化学蚀刻而形成。可选地，开口的深度使得发射极层的一些或全部留在所述开口中。发射极层和可选地基底的体的一些可能被激光烧蚀(ablation)损坏。
然后，可选地通过利用来自与形成开口所用的相同的激光(或者不同的激光，但是具有相同的光学设置)的能量从源基底分离金属，在开口中沉积诸如金属的导电材料。沉积在开口中的导体优选比开口本身窄，使得导体不接触开口的侧壁，并且不接触开口的侧部的发射极层。因此，在导体中，在导体与开口的侧壁之间留有间隙。
在一些实施例中，导体然后被烧结或合金化，以改善导体到硅的连接。例如，烧结导体将导致导体与下方的硅之间的合金化，这将去除被损坏的硅层和/或导体下方的发射极掺杂层。导体的烧结导致导体和基底的体之间的机械稳定性和电连接。
间隙然后可选地被蚀刻，以去除开口的未被金属覆盖的部分中的基底的被激光损坏的表面。对间隙的蚀刻将发射极层从间隙中去除，使得在触部与发射极层之间没有分流发生。优选地，蚀刻通过钝化层和触部都抵抗的蚀刻材料来执行。例如，当触部是Al基时，TMAH可以用于蚀刻。当触部是Ag基时，KOH可以用于蚀刻。可替代地，触部相对厚(大于100μm)，使得蚀刻材料可以蚀刻金属触部中的一些而基本上不损害其有效性。可选地，PECVD可以用被于蚀刻间隙。
在一些实施例中，形成用于触部之间的连接的母线。可选地，母线与触部同时地被产生，例如如PCT/IL2009/000608中所描述的和将在下文描述的那样。
根据本发明的一些实施例，蚀刻的开口然后被钝化。可选地，仅仅开口中的间隙被钝化，作为示例，通过使暴露的硅氧化来钝化。可替代地，诸如CVD的钝化层被铺设在基底的整个后表面上，包括间隙、金属触部以及可选地包括母线。可选地，当母线被钝化时，母线的全部或一部分上的钝化层通过激光烧蚀、化学蚀刻或机械去除被去除，从而能够将连接提供给母线。可替代地，母线上的钝化层通过焊接到光伏电池(的母线)的动作而被去除。
本发明的一些实施例的方面涉及产生到基底的裸表面的触部，其中裸表面不包括钝化层。根据这些实施例，金属触部沉积在裸基底上，并且可选地被烧结，以实现对硅的机械和电连接。金属触部的沉积和/或烧结通常导致基底上的残留物。本发明已经发现，这些残留物能够通过利用金属触部抵抗的蚀刻材料蚀刻(或者清洁)基底而被清理。这种材料的一个示例是TMAH，Al基触部(通常用于P型基底)和银基触部(通常用于n型基底)抵抗TMAH的。用于银基触部的另一种示例性材料是KOH。
在一些实施例中，基底的裸表面由发射极层产生。在这些实施例中，触部产生在发射极层上，并且通过对其进行烧结而连接于体，这将导致触部与发射极层并且可选地与一些硅体合金化。蚀刻基底优选地去除整个暴露的发射极层。在这些实施例中具有发射极层可以是有利的，因为发射极层可能引起吸除(gettering)效应(杂质或残留物扩散到发射极层中)。因此，去除发射极层去除了大部分残留物，并且导致光伏电池寿命的提高，并因此导致电池有效性的提高。
然后，具有金属触部的基底的表面通常被钝化。可选地，包括触部的整个表面被钝化。可替代地，例如通过使暴露的硅氧化来仅仅钝化硅表面被钝化。
本发明的一些实施例的方面涉及产生到基底的前表面或后表面处的发射极的触部，该表面包括发射极和钝化层。根据本发明的一些实施例，该开口优选在不损坏开口中的发射极的情况下被形成在钝化层中。在一些示例性实施例中，开口通过使用诸如PCT/IL2009/000608中描述的激光形成。诸如金属的导电材料然后被沉积在开口中，可选地通过从源基底分离导电材料来沉积，优选地通过使用来自与形成该开口相同的激光(或者激光设置)的能量来分离。
沉积的导电材料连接于开口中的发射极，并且优选地比开口宽，使得金属覆盖开口的侧部的钝化层。应当注意，即使开口中的一些发射极可能被激光损坏，但是大部分发射极将保持不被损坏，并且激光损坏一般将不损害连接。导电材料优选被烧结，以提供对发射极的机械和电连接。
到基底的体以及到掺杂层(发射极)的触部的产生在尚未公开的以下专利申请中进行了详细描述：2008年10月12日提交的以色列申请No.194665，2009年5月7日提交的以色列申请No.198629以及2009年6月18日提交的PCT申请No.PCT/IL2009/000608。所有上述文献的内容都通过参考的方式并入，如同在此对其进行了完整的阐述一样。应当注意，触部可以根据本领域已知的任何其他方法来制造，例如丝网印刷。
本发明的一些实施例的方面与光伏电池的各种布局相关，可选地使用上述接触形成p-n结的侧部的硅的方法。在一些实施例中，光伏电池在在其上产生触部之前被涂覆钝化层。
在一些实施例中，后表面包括在体基体和钝化层之间的发射极层(或者由钝化层产生的感应发射极)，从而提供在基底后表面的p-n结。在一些实施例中，后表面包括到体基底和到发射极两者的触部。
在本发明的一些实施例中，优选在产生到基底的后表面的触部之后，在基底的后表面上产生反射器。反射器可选地是高反射膜，其反射在行进穿过电池时未被转化的光子。
在本发明的一些实施例中，基底具有通过体基底和前表面的发射极层形成的p-n结，并且包括到位于前表面的发射极的触部和到位于后表面的体基底的触部。
在本发明的一些实施例中，在到基底的体的触部和位于基底的后表面的发射极层之间形成有间隙。可选地，在间隙上设置附加钝化层。
在本发明的一些实施例中，触部(例如，在后表面的触部)由金属制成，所述金属包括在与基底(或发射极)的连接点处对基底(或发射极)重掺杂的材料。例如，当用于连接到p型硅时，铝(Al)是形成触部的主要材料。当被加热到大约800℃或更高时，Al形成基底上的p+层。为了连接到n型硅，与锑混合的银(Ag)可以用作导电材料。当被加热到大约900℃或更高时，Ag和锑的组成形成基底上的n+层。
在这些实施例中，重掺杂层仅在金属与硅的连接点处形成。因此，当触部是到如上所述的包括发射极层的表面处的基底的体时，蚀刻间隙处的硅和发射极，还在重掺杂层与发射极层之间形成间隙。
根据本发明的一些实施例，到基底的体和/或到发射极层的触部具有小于500μm的宽度。基底的前表面处的触部也优选窄，因为对太阳而言它有利于具有相对大面积的开口。
在本发明的一些实施例中，到基底的体和/或到发射极的触部是指形(fingershaped)的，并且设有这种指栅(finger)的平行阵列。可选地，涂覆材料的每个指栅具有比其宽度大的高度(厚度)。在一些实施例中，涂覆的指栅的纵横比(高度/宽度)大约在0.3至3之间。可选地，涂覆的指栅的高度在10μm-300μm之间，例如在10μm-150μm之间。可选地，涂覆的指栅的高度在10μm-150μm之间或10μm-100μm之间。
可选地，每个指栅具有大约154mm的长度。可替代地，每个指栅具有大约156mm的长度，指栅的长度可以因不同的设计以及为基底的不同尺寸和形状而变化。可选地，每个指栅铺设成连续的一片材料。可选地，沉积的材料在其厚度上基本上是均匀的。
在详细论述本发明的至少一个实施例之前，应当理解，本发明并不一定限于应用在下面的描述中阐述和/或附图中示出的部件和/或方法的构造和布置的细节中。本发明能够具有其他实施例或者能以各种方式来实践或执行。另外，描述了大量的连接方法和布局。尽管关于特定的布局描述了具体的连接方法，但应当理解，对于这些连接中的一些，可以使用其他的连接方法(或者在一些情况下，使用现有技术的连接方法)。
现在参照附图，图1A是流程图，示出了在先被钝化层涂覆的基底的表面产生到硅基底的体的触部的方法300。图2A-2G是方法300的动作之后的基底的横截面的示意性图示。出于说明该方法的目的，将对p型硅基底(触部被产生到该基底)进行论述。应当注意，相同或非常相似的方法可被用于n型硅基底。
图2A示出了形成在p型体材料基底410上的电池400。在图2A-2K以及图4A-4B中，后侧是图中所示的下侧。
在一些实施例中，到基底的触部产生在被钝化层460覆盖的基底的后表面处。在一些实施例中，基底的后表面还包括位于基底的体410和钝化层460之间的掺杂层或n型发射极450。在一些实施例中，没有发射极层450产生在后表面上，然而，钝化层致使感应发射极被形成在基底的后表面上。出于说明的目的，下面的论述将针对在其后表面具有发射极层的基底；然而，相同的产生方法可用于没有这种发射极的基底。
在302，可选地通过使用激光，在p型基底的后表面产生开口。这种开口的示例示出在图2B中为开口456。在一些实施例中，开口的深度使得钝化层和发射极被去除。在一些实施例中，如图2B所示，开口的深度使得发射极层的一部分或全部留在开口中，发射极层留在开口中(如图2B中的452所表示的)。在这些实施例中，到体基底的连接经由发射极452。留在开口中的发射极452可选地被烧蚀开口456的激光损坏。基底410的一部分也可能被激光损坏，如图2B中所示的硅层412。
可选地，在形成开口之后，基底被清洁以去除任何源自于激光烧蚀的残留物。
在304处，如图2C所示，导电材料或导体480沉积在302所形成的开口中。导体480优选沉积为使得导体480不接触开口456的侧壁457和458处的发射极层460。在一些实施例中，导体480比开口窄，并且在导体480和开口的侧壁457和458之间留有间隙454。在一些实施例中，间隙454可选地具有2μm-50μm之间的宽度，可选地为5μm-10μm之间的宽度。
开口456与导体480之间需要充分精确的对准，特别是如果要留有间隙的情况。可选地，通过使用相同的激光(或者具有相同的光学设置的不同激光)烧蚀开口456和沉积导电导体480来实现对准。2009年6月18日提交的PCT申请No.PCT/IL2009/000608教导了一种用于使用相同的激光设置形成开口和沉积材料从而实现两种之间精确对准的方法和系统。
图5是如PCT/IL2009/000608中描述的用于烧蚀开口并铺设硅基底41的触部的激光系统700的示意性图示。
系统700包括适于射出两个激光束107和108的两个激光源112。激光束107和108穿过声光折射器121，撞击在旋转的多面棱体(polygon)122的表面上，穿过透镜123并最终转变成两条平行的激光线127a和127b。可选地，激光线127a和127b以基本相同的时间辐射，并且具有相同的方向。
载有用于沉积为硅基底41上的触部的涂覆线630的源基底53被与导体要沉积在其上的基底微微间隔开地设置。源基底53还包括位于涂覆线630之间的可选的狭缝640。狭缝640适于提供空间，以便激光束穿过源基底并烧蚀硅基底41中的开口。
控制器147被设置用于控制扫描系统700的操作。控制器147控制激光源112和多面棱体122，使得激光线127穿过源基底53的狭缝640扫描线128a，并且照射硅基底41，从而烧蚀硅基底中的开口。控制器147还控制激光源112和多面棱体122，使得激光线127b形成扫描线128b，扫描线128b沿着源基底的导电涂覆线630扫描并被其吸收，并且使它的沉积到在接收基底中所形成的开口上。
涂覆材料优选设置为源基底上的成线的材料。由于无需将线与线的侧部上的涂覆材料分开，所以激光功率可被减小，使得整个线或被一次传输，或者沿着其长度无间断地顺次传输。
接收基底41被控制器147沿方向126移动，方向126基本垂直于扫描线和源基底53。源基底53被控制器147控制绕其轴线沿方向129旋转，方向129使得在被照射时涂覆线630基本垂直于扫描线。硅基底41和源基底53的移动优选通过控制器147与激光束的辐射相协调，使得每个涂覆线630被沉积在硅基底41的钝化层中所形成的开口中。可选地激光束基本同时照射，使得利用每个辐射的激光线，开口被形成在接收基底中，并且先前产生的开口被沉积材料填充。
在本发明的一些实施例中，系统700被用于产生到基底的体的触部和到硅基底41的发射极层的触部。可选地，两种或更多种材料设置在同一源基底上，使得每个涂覆线630由不同的材料形成和/或具有不同的尺寸，例如厚度。可替代地，具有不同涂层的两个或更多个源基底被提供，并且所述两个或更多个源基底的涂覆材料被沉积在同一硅基底上。
应当注意，对涂覆材料的烧蚀比沉积需要更多的能量。因此，激光束107和108可以以不同的功率辐射。应当进一步注意，就到基底的体的触部的烧蚀和对于到发射极的触部的烧蚀而言，由于开口的不同深度以及可选地还由于开口的尺寸而处于不同的能量和点尺寸。
系统700是有利的，因为利用相同的设置顺次执行烧蚀和沉积两个过程，所以它提供接收基底的较快产生。此外，由于相同的系统被用于材料的烧蚀和沉积，所以在涂覆线和烧蚀线之间获得了较容易的对准(或者无需附加的对准)。
在上文参照的PCT申请中所描述的方法和系统实现了利用单个激光操作沉积单片同质材料。此外，每片沉积材料可选地具有比其宽度大的高度。在本发明的一些实施例中，涂覆线的纵横比(高度/宽度)大约在0.3至3之间。可选地，涂覆材料的高度在10μm-300μm之间，例如在10μm-150μm之间。可选地，涂覆线的宽度在10μm-150μm之间。
在本发明的一些实施例中，导体480是单片同质材料。在本发明的一些实施例中，导体480是具有基本平坦的表面而在其上没有突起的指形。
导体480优选传导从所吸收的光子转化的电子空穴对的电子的金属材料。
在一些实施例中，沉积的触部被烧结(在305)，以便可选地通过开口中剩余的发射极层，提供触部与整块基底之间的机械稳定性和良好的电连接。如图2D所示，烧结触部480导致触部480与发射极层452和硅层412合金化(或者融合)，从而产生融合层(melted layer)481。
在一些实施例中，烧结导体使得导体与硅的连接表面被重掺杂。优选地，仅仅硅与触部之间的连接点被重掺杂。如图2D所示，仅仅融合层481被重掺杂。因此，可选地，在重掺杂硅481和发射极层450之间没有连接。在一些实施例中，所沉积的触部包括某种重掺杂连接点的材料。例如，导体480可以包括Al，当被加热(或烧结)到大约800℃时，Al与p型基底形成p+触部481。可替代地，当使用n型基底时，导体480可由Ag与锑的混合物制成，当被加热(或烧结)到大约900℃时，该混合物与n型基底形成n+触部。
在306，间隙457被蚀刻，以去除被激光损坏的层412和452。如图2E所示，间隙454被一直蚀刻直到到达基底410的未被损坏的表面。对间隙的蚀刻导致没有发射极层(或者具有感应发射极的钝化层)留在间隙中，使得在触部480和发射极450和/或钝化层460之间没有分流发生。它还将任何可能导致导体和发射极层之间的分流的重掺杂材料去除。
在一些实施例中，蚀刻由导体480和钝化层460两者都基本抵抗的蚀刻材料形成。例如，当导体480是Al基或Ag基时，TMAH可以用来进行蚀刻。当导体480是Ag基时，KOH同样可用于蚀刻。可替代地，导体480具有相对大的厚度(例如，超过100μm)，并且一些导体480也被蚀刻。
蚀刻的间隙然后在308被涂覆钝化层。可选地，如图2F中所示，仅仅间隙中的硅和发射极被用钝化层415钝化。可选地，钝化层415通过使暴露的硅氧化而形成。可替代地，如图2G所示，电池400的整个后表面被以钝化层455涂覆。可选地，钝化层455由CVD制成。
在本发明的一些实施例，母线还沉积在基底的后表面上，以形成导体480之间的连接，可选地利用PCT申请No.PCT/IL2009/000608中描述的激光沉积来形成。
图6示出了用于产生如PCT/IL2009/000608中描述的触部和母线的源基底1000。基底1000载有第一涂覆材料1010，第一涂覆材料1010呈相对于如上关于图5描述的圆形基底1000的中心对齐的径向线的形式，第一涂覆材料1010可以由用于不同触部的不同材料制成。第二涂覆材料1020设置成两个相互隔开的圆形线。相互隔开的圆形线1020的部段优选具有相同的长度。
产生的源基底1101进一步示出在图6和7A中，其示出了沉积在源基底1101上的触部和母线。母线适于电连接至相应的一组指栅，并且适于将两个或更多个光伏电池连接在一起，例如通过焊接或金线键合来连接。
为了n型硅的触部之间的连接，母线可以由与触部相同的材料制成，例如银。然而，由于母线用于对电池进行相互连接以及被用于连接至外界，所以母线需要具有高的可焊接性，而p型硅的触部优选由具有相对低的可焊接性的Al制成。因此，用于在到p型硅的触部之间进行连接的母线可以由不同的材料制成，例如诸如Ag-Al的Ag基材料。
源基底1000适于与和图5所示的系统相似的扫描系统一起被使用。源基底1000绕其轴线1030旋转，并且多个硅基底1100在源基底和激光线辐射下方沿方向1110(如图5中详细示出)输送。
用于源基底1000的扫描系统还包括辐发射两个激光点1200的两个附加的激光源。激光点1200照射在涂覆材料1200，以在线1010沉积在硅基底1100上之后将涂覆材料1020沉积在硅基底1100上。在协调的源1000的旋转和硅基底1100的运动期间，激光点将沿平行于1110的方向沉积线。激光点1200可以比涂覆图案1200宽，以补偿激光点对准的不精确。例如，涂覆材料1020可以具有2mm的宽度，而激光点可以具有3mm或更大的直径。优选地，点的尺寸应当足够小，以确保同一激光点不辐射两条涂覆线1020。可替代地，仅仅设有一个激光点1200，该激光点1200足够大到照射两条线1020。
涂覆线1200之间的空间与接收基底1100之间的空间相协调，使得涂覆线1200将沉积在一个接收基底上，并将基本终止在该接收基底的端部。应当注意，涂覆材料1200对准的一些不精确是可以容忍的，例如，涂覆材料不必沉积在接收基底的边缘，而是可以离开边缘沉积，例如距离边缘大约100μm-200μm(在图中放大了相对距离)。
在一些实施例中，后表面涂覆有反射器或薄反射层，用于反射p-n结处未被转化成电子空穴对的光子。
图1B是产生到裸基底的体的触部的方法350的流程图。在一些实施例中，在基底上沉积触部之前，在基底的裸表面上既不产生钝化层也不产生掺杂层。图2H是没有掺杂层和钝化层的光伏电池401的一部分的示例性图示，其中根据方法350在基底411上产生触部482。
在352，触部482沉积在裸基底411上，如图2H所示。可选地，用图5所示和PCT/IL2009/000608中描述的系统来进行沉积。可替代地，用丝网印刷或蒸发或任何其他的沉积技术来进行沉积，所有这些技术都可能导致残留物被留在涂覆材料周围的基底上。因此，可选地，基底在触部沉积之后被清洁或蚀刻。在一些实施例中，触部在353被烧结，以改善硅的触部的连接和/或使触部硬化。可选地，在触部与基底411之间的连接点处形成重掺杂层483。
基底在354被清洁或蚀刻，以从烧结和/或沉积中去除残留物。本发明的发明人已经发现，残留物能够通过用金属触部抵抗的材料蚀刻(或者清洁)基底而被清理。这种材料的示例是用于Al基触部(通常用于p型基底)的TMAH和用于银基触部(通常用于n型基底)的KOH。本发明的发明人已经发现，在这种蚀刻过程中对整块材料中的一层的去除基本上不降级对电池的操作。
在356，包括触部482的基底然后被用钝化层461钝化。可选地，包括触部的整个表面被钝化。可替代地，仅仅硅表面被钝化，例如通过对暴露的硅进行氧化。
在一些实施例中，在触部沉积于其上之前，基底的裸表面具有掺杂层但是不具有钝化层。应当注意，设置发射极层导致发射极层上的残留物的排出(guttering of the residue)，使得在354蚀刻发射极层之后，大部分的残留物被去除。在353烧结触部使触部与发射极合金化(或者融合)，并形成与基底411的重掺杂触部。图2I-2K是具有发射极451但没有钝化层的光伏电池402的一部分的示意性图示，触部根据方法350产生在该部分上。图2I示出了沉积在掺杂层451上的触部482。图2J示出了在353烧结和在354清理之后的基底。在触部482和基底411之间形成重掺杂层483，并且暴露的掺杂层451全部通过蚀刻被去除。图2K示出了在356钝化之后的基底。
在本发明的一些实施例中，在产生根据图1A或图1B的触部之后，在基底的后侧上产生反射层。可选地，反射层是可以通过真空被沉积的薄膜(～1-5纳米)。反射层的沉积时间通常非常短，并且基本上不影响光伏电池的生产成本。此外，应当注意，反射层可以提高电池的后侧的金属阻力和焊接特性。可选地。例如当光伏电池在其前侧和后侧都具有触部时，反射层由银制成。可替代地，例如当基底的后侧包括到基底的体和到发射极的触部时，介电膜或膜堆层可以用作反射层，这将避免不同触部之间的导电。
图3是流程图，示出了产生到发射极的触部的方法500，发射极产生在涂覆有钝化层的硅基底上。图4A和4B是方法500的动作的示意性图示。出于说明该方法的目的，将对产生有n型发射极的p型硅基底进行论述，其中触部被产生给该n型发射极。应当注意，相同的方法可以用于产生有p型发射极的n型硅基底。进一步注意，下面的说明将涉及对n型发射极的触部，其中该n型发射极产生在基底的前表面上。然而，相同的方法可以应用于在基底的后表面产生所述触部。
可选地，在产生触部前，基底的前表面在502被纹理化，以在其前表面形成金字塔或之字形纹理。使基底纹理化提高了太阳能电池的抗反射特性，因此在本发明的一些实施例中是有利的。在503，在纹理化的对象的前表面上产生掺杂层或发射极。可选地，在504，在掺杂层上产生钝化层。
应当注意，在本发明的一些实施例中，对象的后表面可以在如上关于图1和2所描述的在其上产生触部前被纹理化和钝化。
在506，在钝化层中形成开口，如图4A所示的那样。应当注意，图4A没有示出纹理化的表面，然而，相同的方法和图示可以被应用于纹理化的表面。
图4A示出了光伏电池，其包括p型硅基底610、产生于基底的前表面上的n型发射极620和产生于发射极620上的钝化层630。图4A还示出了形成在钝化层630中的开口636。开口636的深度优选使得其不损坏发射极620。
可选地，开口636被以不烧蚀发射极620的功率水平由激光烧蚀形成。
在508，导电材料640沉积在开口636中，如图4B中所示。优选地，导电材料640比开口宽，使得材料的边缘覆盖钝化层630。在本发明的一些实施例中，材料640通过使用激光被沉积，可选地，通过使用与用于形成开口636相同的激光(或者具有相同光学设置的不同激光)来沉积。可选地，根据PCT申请No.PCT/IL2009/000608中所描述的和本文的图5和图6中所示出的方法和系统来产生开口和沉积材料。
可选地，导电材料640被加热，以便对其进行硬化并改善与硅的连接。可选地，加热导电材料还在导电材料与发射极的连接点处形成重掺杂层。优选地，加热导电材料不导致导电层与发射极的融合，该融合可导致如上参照图1A和1B描述的与整块基底的连接。可选地，例如当发射极620是n型发射极时，导电材料640是在被加热时不与整个发射极层620形成合金的Ag基。
现在论述光伏电池的布局，可选地通过图1-6中描述的方法来对该光伏电池产生触部。
图7A示出了根据本发明的示例性实施例，在电池的前表面和后表面都具有触部的光伏电池100的布局。该电池包括优选由单晶硅或者可替代地由多晶硅制成的基底110。在一些实施例中，基底的厚度可选地在100μm-200μm之间。可替代地，该厚度大约为300μm。可替代地，基底110的厚度在10μm-100μm之间。出于说明的目的，硅基底110称作p型基底。然而，相同的说明在进行必要变化的情况下适用于n型基底的生产。
n型发射极层120铺设或掺杂在基底的前表面上，并且发射极层120被进一步用钝化层130涂覆。电池100的前表面还包括穿过钝化层110的到发射极层120的触部140。可选地，触部140是与n型发射极层120形成良好连接的银基触部。在一些实施例中，触部140具有10μm-100μm之间(可选地为大约50μm)的宽度和/或厚度。可选地，触部的厚度与宽度的纵横比在0.3至3之间。可选地，在触部140之间设有大约1mm-3mm的空间。可选地，电池100的每个表面包括大约40个指栅。
触部140可选地利用图3的方法500产生。
电池100还包括位于其后表面的钝化层160。电池100的后表面还包括穿过钝化层的对整块基底110的触部180。
在一些实施例中，电池100还包括位于整块基底110和钝化层160之间的浮动发射极层150。发射极层150的存在提供了比基底110更好的钝化特性。在这些实施例中，触部180穿过钝化层160并穿过(浮动的)发射极层150而形成。可选地，没有发射极层150形成在后表面上，但是钝化层160导致在后表面的感应发射极。同样在这种情况下，在对体的触部与钝化层160之间不应有相互连接。优选地，触部180不触及浮动的发射极层150或钝化层160，并且在触部180和发射极150和/或钝化层160之间设有间隙154。触部180可选地利用图1A描述的方法来产生。
在本发明的一些实施例中，触部180具有小于500μm的宽度。可选地，触部180的宽度和/或厚度在50μm-400μm之间、50μm-100μm之间或10μm-100μm之间。在本发明的一些实施例中，触部180的宽度与厚度的纵横比小于0.1、0.2或1。
在本发明的一些实施例中，触部180由Al制成，Al在被加热到大约800℃时提供到硅基底110的p+型触部。在本发明的一些实施例中，基底110是n型基底，并且触部180包括银-锑，以在其被加热到大约900℃时提供到n型基底110的n+型触部。
在本发明的一些实施例中，触部180为指形，并且具有其上没有突起的基本平坦表面。触部140可选地也为指形，并且可以在面对基底的表面上具有突起。触部140和180可选地由一片同质材料形成。
在一些实施例中，电池100还包括位于电池的前表面和后表面上分别用于在触部140和180之间进行连接的母线，例如为图7A所示的母线142。
图7B是图7A所示的电池的横截面。如图7B所示，间隙154优选涂覆有钝化层190。可选地，钝化层190涂覆电池的整个后表面，如图7B所示。可替代地，钝化层190仅仅存在于间隙154中的硅材料和发射极上。
图7C是根据本发明的另一个示例性实施例的光伏电池101的布局的示意性图示，触部被生成在该电池的前表面和后表面。电池101包括基底110和在其前表面的到发射极层120的触部142。触部142类似于上面关于图7A描述的触部140。
电池101在其后表面不包括发射极层。电池101包括位于其后表面的触部181，触部181连接于整块基底110。电池101的后表面和触部140涂覆有钝化层161。
母线(未示出)通常设置用于指栅之间的连接和连接至外部。
应当注意，图7A-7C仅仅是示例性实施例，其他示例性实施例包括利用上面关于图1-6描述的实施例所生成的触部的组合。例如，图7B中示出的触部181可以产生在掺杂层上。
图8A示出了根据本发明的其他实施例的光伏电池200的横截面，其中电池的后表面包括对整块到基底的体的触部和到发射极的触部。电池200由与上面描述的基底110相似的硅基底210形成。基底210在其前表面被钝化层220涂覆，并且在其后表面被钝化层260涂覆。电池200还包括位于基底210和钝化层260之间的发射极层250。可选地，电池200在其前表面不包括发射极层，并且在前表面没有触部产生。
电池200包括到发射极层250的触部240和位于基底的后表面的到整块基底210的触部280。在本发明的一些实施例中，触部240与上文关于图7A描述的以及在图3A中描述了其产生的触部140类似。可替代地，触部240与上文关于图7B描述的以及在图3B中描述了其产生的触部142类似。在一些实施例中，触部280与上文关于图7A描述且在图1A中描述了其产生的触部180类似。可替代地，触部280与上文关于图7B描述且在图1B中描述了其产生的触部181类似。
在一些实施例中，到触部的连接点处的硅被重掺杂。例如，当基底210是p型基底时，在触部280和基底210之间产p+型层。可选地，触部280包括Al，并且p+层通过将A1加热到大约800℃而形成。在这些实施例中，p+层仅在触部280和基底210之间的连接点处形成，使得p+层和发射极250之间没有连接。
在本发明的一些实施例中，电池200还包括位于其后表面的附加的钝化层290。可选地，后表面还涂覆有反射器(未示出)，以反射未被吸收的光。如果反射器由绝缘材料制成，则反射器能够铺设在整个后表面上。然而，如果反射器由导电材料制成，则在反射器层中应当形成间隙，使得所述层将不在触部240和触部280之间形成连接。可选地，例如当光伏电池在其前侧和后侧都具有触部时，反射层由银制成。可替代地，例如当基底的后侧包括到基底的体和到发射极两者的触部时，介电膜或膜叠层可以用作反射层，该反射层将避免不同触部之间的导电。可选地，反射器设置在钝化层290上。可选地，触部280之间的距离在大约1mm-3mm之间。
图8B是电池200的后表面的示意性图示。如图8B所示，电池200还包括用于在触部240之间进行连接的母线242和用于在触部280之间进行连接的母线282。优选地，触部240和280之间不应有任何连接。因此，触部240被沉积到靠近基底210的右侧212，并且在基底210的左侧214之前终止。类似地，触部214靠近左侧214沉积并且终止在右侧212之前。可选地，在母线和不与母线相连的触部之间留有10μm-1mm之间的空间。因此，放置在右侧212的母线242形成触部240之间的连接而未形成到触部280的任何连接。类似地，放置在左侧214的母线282形成触部280之间的连接而不接触触部240。
母线242和282可选地由与它们所连接的触部相同的材料制成。然而，由于Al不适于焊接，所以到Al触部的母线可以由Al-Ag金属制成。
此处使用的术语“大约”指的是±10％。
术语“包括”、“包括有”、“包含”、“含有”、“具有”及其同根变形意指“包括但不限于”。该术语包括术语“由……构成”和“基本上由……构成”。
术语“基本上由……构成”意指构成或方法可以包括附加的成分和/或步骤，但只在该附加的成分和/或步骤不在实质上改变要求保护的成分或方法的基本和新颖特征的情况下。
如此处所使用的，除非文中清楚地另有所指，否则单数形式“一”、“一个”、“该”包括复数形式。例如，术语“一个化合物”或“至少一个化合物”可以包括多个化合物，包括其混合物。
词语“示例性”在此处用来表示“用作示例、例子或示意”。描述为“示例性”的任何实施例都不一定理解为相对于其他实施例是优选的或有利的和/或排除来自其他实施例的特征的引入。
词语“可选地”在此处用来表示“设置在一些实施例中并且不设置在其他实施例中”。本发明的任何特定实施例都可包括多个“可选的”特征，除非这些特征相互冲突。
在整个该申请中，本发明的各种实施例都可以范围的形式来表示。应当理解，范围形式的描述仅仅是为了方便和简洁，不应理解为在本发明的范围上的硬性限制。因此，范围的描述应当被认为具有具体公开的所有可能子范围以及该范围内的各个数值。例如，诸如从1到6的范围的描述应当被认为具有具体公开的子范围，如从1到3、从1到4、从1到5、从2到4、从2到6、从3到6等，以及落在该范围内的各个数，例如1、2、3、4、5和6。不管范围的阔度如何，这都适用。
无论此处在何时指示数字范围，都意味着包括该指示范围内的任何引用的数字(分数或整数)。词语“在第一指示数字到第二指示数字之间”和“从第一指示数字到第二指示数字”此处可互换地使用，并且意指包括第一指示数字和第二指示数字以及其间的所有分数和整数。
应当注意到，为了清楚起见而在各个实施例的背景中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合地提供。相反地，为了简洁起见而在单个实施例的背景中描述的本发明的各个特征也可以在本发明的任何其他所描述的实施例中单独地提供，或者以任何适当的子组合来提供，或者适当地提供。在各个实施例的背景中描述的某些特征不应理解为这些实施例的必要特征，除非该实施例在没有这些元素的情况下是无法操作的。
尽管已经结合其具体实施例描述了本发明，但是显然，很多替代形式、修改和变型对本领域普通技术人员都是显而易见的。因此，本发明意在包括落在所附权利要求的精神和广泛范围内的所有这种替代形式、修改和变型。
本说明书中提及的所有公开文献、专利以及专利申请在此都通过参引的方式全部并入说明书中，如同每个单独的公开文献、专利或专利申请被具体和单独地表明通过参引的方式并入此处。此外，本申请中对任何参考文献的引用或识别都不应理解为承认这种参考文献可用作本发明的现有技术。在使用章节标题的情况下，其不应理解为必须是限制性的。
Claims (36)
1.一种光伏电池，所述电池包括：
具有前表面和后表面的体硅材料的硅基底；
位于所述基底的后表面上的发射极层；
穿过所述发射极层的激光烧蚀的细长通道；
到所述体硅材料的细长触部，所述触部在所述细长通道中的至少一些内，其中所述触部比所述通道窄；以及
在所述细长触部中的至少一些与所述触部的侧部上的所述发射极层之间的发射极中的间隙，其中所述间隙以两个壁作为边界，其中所述壁之间的距离在2-10μm之间。
2.如权利要求1所述的电池，其中，所述发射极层包括具有与所述硅基底相反的极性的掺杂层。
3.如权利要求1所述的电池，其中，所述发射极包括由设置在所述基底的后表面上的钝化层所形成的感应发射极，并且其中所述激光烧蚀的细长通道包括穿过所述钝化层的通道。
4.如权利要求1所述的电池，其中，所述电池还包括产生在所述基底的后表面的发射极层上的钝化层，并且其中所述激光烧蚀的细长通道包括穿过所述钝化层和发射极层的通道。
5.如权利要求1所述的电池，其中，所述细长触部具有10μm-100μm之间的宽度。
6.如权利要求1所述的电池，其中，所述细长触部具有10μm-100μm之间的厚度。
7.如权利要求1所述的电池，其中，所述细长触部的高度与宽度比在0.3和3之间。
8.如权利要求1至7中任一项所述的电池，其中，所述触部由在其厚度上均匀的导电材料形成。
9.如权利要求1至7中任一项所述的电池，其中，至少在到体材料的触部和所述基底之间形成重掺杂层。
10.如权利要求9所述的电池，其中，所述间隙在所述重掺杂层与所述发射极层之间隔开。
11.如权利要求1至7中任一项所述的电池，其中，所述电池还包括穿过所述基底的后表面上的钝化层的附加细长通道以及穿过所述钝化层在所述通道内的到所述发射极层的附加细长触部。
12.如权利要求1至7中任一项所述的电池，其中，所述电池还包括在所述基底的前表面的发射极层和在所述基底的前表面的发射极层上的钝化层，并且所述电池还包括到在所述基底的前表面的发射极层的触部。
13.如权利要求11所述的电池，其中，到所述发射极层的所述细长触部具有10μm-.00μm之间的宽度。
14.如权利要求11所述的电池，其中，到所述发射极层的所述细长触部具有10μm-100μm之间的厚度。
15.如权利要求11所述的电池，其中，到所述发射极层的所述细长触部的高度与宽度比在0.1和1之间。
16.如权利要求1至7中任一项所述的电池，其中，所述电池包括在其后表面的处的附加钝化层。
17.如权利要求16所述的电池，其中，所述附加钝化层仅仅存在于所述间隙中。
18.如权利要求1至7中任一项所述的电池，还包括：
在所述电池的后表面的反射层。
19.如权利要求18所述的电池，其中，所述反射层是薄金属层。
20.如权利要求18所述的电池，其中，所述反射层是介电层。
21.一种产生穿过发射极的到硅基底的触部的方法，所述方法包括：
通过激光烧蚀在所述基底的表面的发射极层中形成细长开口；以及
在所述开口中沉积导电材料，所述导电材料在尺寸上比所述开口小，使得在所述导电材料与所述开口的侧壁之间留有空气间隙，其中所述空气间隙以两个壁作为边界，其中所述壁之间的距离在2-10μm之间。
22.如权利要求21所述的方法，其中，产生穿过发射极层的到硅基底的触部包括产生到在发射极层上具有钝化层的硅基底的触部，并且其中形成开口包括形成穿过所述钝化层并穿过所述发射极层的至少一部分的开口。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述方法还包括：
至少对沉积的导电材料与所述基底的连接点进行重掺杂。
24.如权利要求22或23所述的方法，其中所述方法还包括：
在所述表面的钝化层中形成附加开口；以及
在所述附加开口中沉积导电材料，从而形成到所述发射极层的触部。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述方法还包括：
产生用于在到所述基底的体的触部之间进行连接的第一母线；和
产生用于在到所述发射极层的触部之间进行连接的第二母线。
26.如权利要求25所述的方法，其中产生第一母线和第二母线包括产生第一母线和第二母线使得在所述第一母线和第二母线之间没有连接。
27.如权利要求21至23中任一项所述的方法，还包括：
蚀刻所述开口中的间隙；和
至少钝化所蚀刻的间隙。
28.如权利要求27所述的方法，其中，蚀刻所述间隙包括用TMAH进行蚀刻。
29.如权利要求27所述的方法，其中，蚀刻所述间隙包括用KOH进行蚀刻。
30.如权利要求27所述的方法，其中，所述方法还包括：
钝化所蚀刻的间隙。
31.如权利要求30所述的方法，其中，钝化蚀刻的间隙包括钝化所述基底的整个表面。
32.如权利要求30所述的方法，其中，钝化蚀刻的间隙包括仅仅钝化所蚀刻的间隙中的硅。
33.如权利要求21至23中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
在所述表面的相反表面的钝化层中形成开口；以及
在所述相反表面的开口中沉积导电材料，从而形成到所述相反表面的发射极层的触部。
34.如权利要求33所述的方法，其中，在开口中沉积导电材料从而形成到发射极层的触部包括沉积具有10μm-100μm之间的宽度的导电材料。
35.如权利要求33所述的方法，其中，在开口中沉积导电材料从而形成到发射极层的触部包括沉积具有10μm-100μm之间的厚度的导电材料。
36.如权利要求33所述的方法，其中，在开口中沉积导电材料从而形成到发射极层的触部包括沉积具有0.1和1之间的高度与宽度比的导电材料。
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