CN103378185B - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

太阳能电池及其制造方法。根据本发明的实施方式的太阳能电池包括：半导体基板；发射极层，其形成在所述半导体基板处，其中，所述发射极层包括具有第一电阻的第一部分以及具有比第一电阻更高的第二电阻的第二部分，其中，第一部分包括具有相同导电类型的第一掺杂剂和第二掺杂剂，并且第二部分包括第二掺杂剂；钝化层，其形成在所述发射极层上，其中，所述钝化层包括第一掺杂剂；以及电极，其经过所述钝化层电连接到第一部分。

Description

太阳能电池及其制造方法
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池及其制造方法，更具体地，涉及具有选择性结构的掺杂层的太阳能电池及其制造方法。
背景技术
近来，由于预见到诸如石油和煤这样的现有的能源会被耗尽，因此对于用另选的能源来代替石油和煤的关注度正在增大。具体地说，使用半导体元件将太阳能直接转换或变换为电能的太阳能电池正在受到关注。
在太阳能电池中，通过形成至少一个掺杂层而形成p-n结以引起光电转换，并且形成电连接到n型掺杂层和/或p型掺杂层的电极。为了增强掺杂层的特性，提出了一种具有掺杂浓度不同的多个部分的选择性结构。但是，为了形成选择性结构的掺杂层，使用预定的掩模或者多次执行掺杂处理。也就是说，用于制造选择性结构的掺杂层的处理是复杂的，因此，生产率低。
发明内容
本发明的实施方式致力于一种具有增强的性能的太阳能电池以及通过简单的工艺制造该太阳能电池的方法。
本发明的实施方式致力于一种在掺杂层和电极之间具有增强的对准特性的太阳能电池及其制造方法。
根据本发明的实施方式的太阳能电池包括：半导体基板；发射极层，所述发射极层形成在所述半导体基板处，其中，所述发射极层包括具有第一电阻的第一部分以及具有比所述第一电阻更高的第二电阻的第二部分，其中，所述第一部分包括具有相同导电类型的第一掺杂剂和第二掺杂剂，并且所述第二部分包括所述第二掺杂剂；钝化层，所述钝化层形成在所述发射极层上，其中，所述钝化层包括所述第一掺杂剂；以及电极，所述电极经过所述钝化层电连接到所述第一部分。
根据本发明的实施方式的太阳能电池的制造方法包括：制备半导体基板；在所述半导体基板的表面上形成包括第一掺杂剂的钝化层；以及通过局部加热所述钝化层的一部分来形成选择性发射极层。所述钝化层的被加热的部分的所述第一掺杂剂通过所述局部加热被扩散到所述半导体基板的内部。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的截面图。
图2a至图2e是用于说明根据本发明的实施方式的太阳能电池的制造方法的截面图。
图3是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图。
图4a至图4f是用于说明根据本发明的实施方式的图3的太阳能电池的制造方法的截面图。
图5是根据本发明的又一实施方式的太阳能电池的截面图。
图6a至图6e是用于说明根据本发明的实施方式的图5的太阳能电池的制造方法的截面图。
图7是根据本发明的又一实施方式的太阳能电池的截面图。
图8是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图。
图9是根据本发明的又一实施方式的太阳能电池的截面图。
图10是在根据实验性实施方式和比较性实施方式的太阳能电池中硼浓度和铝浓度相对于与半导体基板的正面的距离的结果的曲线图。
图11是根据本发明的实施方式的用于说明由激光形成的开口以详细地描述开口的形状的太阳能电池的截面图。
具体实施方式
下面，将参照附图描述本发明的实施方式。但是，本发明的实施方式不限于本发明的这些实施方式，并且可以对本发明的实施方式进行各种修改。
为了清楚和简明地说明本发明的实施方式，在图中省略了与本发明无关的元件。另外，彼此相同或类似的元件具有相同的标号。另外，层和区域的尺寸被夸大或示意性地示出，或者为了说明的简洁而省略了某些层。另外，如所绘制的各部件的尺寸可能并不反映实际的大小。
在下面的描述中，当层或基板“包括”另一层或部分时，可以理解为层或基板还包括又一层或部分。同样，当层或膜被称为“位于另一层或基板上”时，可以理解为层或膜直接位于其它层或基板上，或者还存在中间层。此外，当层或膜被称为“直接位于另一层或基板上”时，可以理解为层或膜直接位于另一层或基板上，因而不存在中间层。
下面将参照附图描述根据本发明的实施方式的太阳能电池及其制造方法。
图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的截面图。参照图1，根据实施方式的太阳能电池100包括：半导体基板10；发射极层20，其形成在半导体基板10的第一表面(以下称为“正面”)处或邻近半导体基板10的第一表面；形成在发射极层20上的第一钝化层21以及防反射层22。另外，太阳能电池100可以包括：背面场层30，其形成在半导体基板10的第二表面(以下称为“背面”)处或邻近半导体基板10的第二表面；以及第二钝化层32，其形成在背面场层30上。另外，太阳能电池100可以包括：第一电极(或多个第一电极)(以下称为“第一电极”)24，其电连接到发射极层20；以及第二电极(或多个第二电极)(以下称为“第二电极”)34，其电连接到半导体基板10或背面场层30。这将更详细地进行描述。
半导体基板10可以包括各种半导体材料。例如，半导体基板10包括具有第一导电类型的掺杂剂的硅。对于硅，可以使用单晶硅或多晶硅，并且第一导电类型可以是n型。也就是说，半导体基板10可以包括具有诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)等这样的V族元素的单晶硅或多晶硅。
当半导体基板10具有如上所述的n型掺杂剂时，p型的发射极层20形成在半导体基板10的正面处，并由此形成p-n结。当光(诸如太阳光)入射到p-n结时，生成电子-空穴对，并且由光电效应生成的电子移动到半导体基板10的背面并被第二电极34收集，并且由光电效应生成的空穴移动到半导体基板10的正面并被第一电极24收集。接着生成了电能。
在这种情况下，具有比电子的迁移率更低的迁移率的空穴移动到半导体基板10的正面，而非半导体基板10的背面。因此，可以增强太阳能电池100的转换效率。
半导体基板10的正面和/或背面可以是纹理化表面以具有各种形状(诸如棱椎形状)的突出部分和/或凹入部分。当表面粗糙度被突出部分和/或凹入部分增加时，在半导体基板10的正面处的入射太阳光的反射率可以被纹理降低。接着，到达半导体基板10和发射极层20之间的p-n结的光量可以增大，由此降低太阳能电池100的光损失。但是，本发明的实施方式不限于此，因而，突出部分和/或凹入部分可以仅形成在正面处，或者可以在正面和背面处不存在突出部分和/或凹入部分。
背面场层30在半导体基板10的背面处形成，并具有掺杂浓度比半导体基板10的掺杂浓度更高的第一导电类型的掺杂剂。背面场层30可以减少或防止在半导体基板10的背面处的电子和空穴的复合，并可以增强太阳能电池100的效率。背面场层30可以包括诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)、锑(Sb)等这样的n型掺杂剂。在本发明的该实施方式中，背面场层30具有基本均匀的掺杂浓度。但是，本发明的实施方式不限于此。因而，背面场层30可以具有选择性的结构，这些将在稍后参照图3进行描述。
第二钝化层32和第二电极34可以形成在半导体基板10的背面处。第二钝化层32可以充分地形成在除形成有第二电极34的部分以外的半导体基板10的整个背面处。第二钝化层32将半导体基板10的背面处的缺陷钝化。因而，可以增大太阳能电池100的开路电压(Voc)。
第二钝化层32可以包括用于使光通过的透明绝缘材料。因而，光可以通过第二钝化层32入射到半导体基板10的背面，由此增强太阳能电池100的效率。第二钝化层32可以具有包括例如从由氮化硅、包括氢的氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、MgF2、ZnS、TiO2和CeO2组成的组中选出的至少一种材料的单层膜结构或多层膜结构。但是，本发明的实施方式不限于此，因而，第二钝化层32可以包括各种材料。
第二电极34可以电连接到半导体基板10的背面(更具体地说，连接到背面场层30)。第二电极34可以具有比正面电极24的宽度更宽的宽度。而且，第二电极34在平面图中可以具有各种形状。第二电极34可以包括各种金属，这将在稍后进行描述。
第二导电类型的发射极层20可以形成在半导体基板10的正面处。在该情况下，发射极层20可以包括第一部分20b和第二部分20a，第一部分20b和第一电极24接触，第二部分20a形成在与未形成第一电极24的防反射膜22相邻处。第一部分20b具有比第二部分20a的掺杂浓度更高的掺杂浓度，并且第一部分20b具有比第二部分20a的电阻更低的电阻。在该情况下，第一部分20b具有比第二部分20a的结深度更大的结深度。
因而，可以在太阳光入射的第二部分20a处实现浅的发射极，由此增强太阳能电池100的效率。另外，第一部分20b可以降低在第一电极24和第一部分20b之间的接触电阻。也就是说，由于发射极层20具有选择性的发射极结构，可以使太阳能电池100的效率最大化。因此，发射极层20可以被称为选择性发射极层。
发射极层20的第一部分20b具有第二导电类型的第一掺杂剂201和第二掺杂剂202，并且发射极层20的第二部分20a具有第二导电类型的第二掺杂剂202。在该情况下，第二掺杂剂202以均匀的浓度掺杂到半导体基板10的整个正面。第一掺杂剂201是在发射极层20上形成的第一钝化层21中所包括的元素，并在形成第一钝化层21后通过扩散而被包括在发射极层20的第一部分20b中。这将在制造太阳能电池100的方法的稍后描述中更详细地描述。
在本发明的实施方式中，第一掺杂剂201和第二掺杂剂202彼此不同，因而，第一部分20b包括第一掺杂剂201连同第二掺杂剂202。但是，本发明的实施方式不限于此，并且第一掺杂剂201和第二掺杂剂202可以是相同的要素。在该情况下，第一部分20b和第二部分20a的掺杂剂的种类是相同的，并且第一部分20b和第二部分20a的掺杂浓度彼此不同。
例如硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)等这样的III族元素的p型掺杂剂可以用于第二导电类型的第一掺杂剂201和第二掺杂剂202。在该情况下，硼可以用于第二掺杂剂202，因为硼适合于完全地掺杂到半导体基板10中。铝可以用于第一掺杂剂201，因为铝可以按照氧化铝的形式被包括在第一钝化层21中，并且氧化铝可以使钝化特性最大化。而且，铝和作为半导体基板10的元素的硅之间在原子半径方面的差别小。因而，通过低功率激光，铝可以迅速扩散到发射极层20并可以形成第一部分20b。因而，可以减小激光所导致的损伤。另外，因为原子半径的差别小，所以可以减小错配位错并且可以降低位错密度，由此增强太阳能电池100的效率。
但是，本发明的实施方式不限于此。因而，第一钝化层21可以包括诸如硼、镓或铟这样的III族元素。
第一掺杂剂201的浓度和第二掺杂剂202的浓度可以根据第一部分20b和第二部分20a的期望的电阻而改变。例如，第一掺杂剂201的浓度可以高于第二掺杂剂202的浓度，因而，可以极大地降低第一部分20b的电阻。
例如，第一部分可以具有约5×1020到5×1021个原子/cm3的第一掺杂剂201的表面浓度。由于处理过程中的限制，第一掺杂剂201的表面浓度很少超过约5×1021个原子/cm3。当第一掺杂剂201的表面浓度低于约5×1020个原子/cm3时，第一部分20b的电阻会没有被充分地降低。
在本发明的实施方式中，发射极层20的结深度可以是大约0.5到2μm。当结深度大于约2μm时，发射极层20的掺杂浓度可以增加，并且会难以实现浅的发射极。当结深度小于约0.5μm时，结深度会是不足的。
第一钝化层21、防反射层22和第一电极24可以形成在半导体基板10的正面处的发射极20上。
第一钝化层21和防反射层22可以大体上位于半导体基板10的除形成有第一电极24的部分以外的整个正面处。第一钝化层21使发射极层20的表面处或体(bulk)处的缺陷钝化。因而，在发射极层20处的缺陷被钝化，少数载流子的复合位置被减少或消除，由此增大了太阳能电池100的开路电压(Voc)。因此，太阳能电池100的开路电压(Voc)和短路电流(Isc)可以被第一钝化层21增加，因而，可以提高太阳能电池100的效率。
防反射层22降低了入射到半导体基板10的正面的太阳光的反射系数(反射率)。因而，到达形成在半导体基板10和发射极层20之间的p-n结的太阳光的量可以增加，由此增加太阳能电池100的短路电流(Isc)。
在本发明的实施方式中，第一钝化层21包括用于使钝化特性最大化并具有发射极层20的第一掺杂剂201的材料。例如，第一钝化层21可以包括氧化铝。由于氧化铝具有负电荷(或负的固定电荷)，因而可以有效地引起场效应钝化。通过场效应钝化，氧化铝最适合于使p型的发射极层20钝化。而且，通过将包括在氧化铝中的铝扩散到半导体基板10，形成具有相对高的浓度并具有相对低的电阻的第一部分20b。这将在制造太阳能电100的方法的稍后描述中更详细地描述。
在该情况下，第一钝化层21的厚度可以是不同的，以适合于钝化。例如，第一钝化层21可以比第二钝化层32更厚，因为第一钝化层21用于第一掺杂剂201的掺杂。在该情况下，可以将数量增加的第一掺杂剂201掺杂到第一部分20b。因此，可以有效地降低第一部分20b的电阻。
防反射层22可以包括各种材料，例如，防反射层22可以包括氮化硅层。但是，本发明的实施方式不限于此。因而，防反射层22可以具有包括例如从由氮化硅、包括氢的氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、MgF2、ZnS、TiO2和CeO2组成的组中选择的至少一种材料这样的单层膜结构或多层膜结构。
在该情况下，第一钝化层21的厚度可以不同于防反射层22的厚度。在本发明的实施方式中，考虑到其功能，防反射层22可以比第一钝化层21更厚。
例如，第一钝化层21可以具有约5nm至20nm的厚度，并且防反射层22可以具有约50nm至120nm的厚度。当第一钝化层21的厚度在约20nm以上时，用于形成第一钝化层21的处理时间会增加。当第一钝化层21的厚度在约5nm以下时，钝化特性和第一掺杂剂201的掺杂是不充分的。通过考虑处理时间和防反射特性来确定防反射层22的厚度。但是，本发明的实施方式不限于此，并且第一钝化层21和防反射层22可以具有不同的厚度。
通过穿过第一钝化层21和防反射层22，第一电极24电连接到发射极层20(更具体地说，连接到第一部分20b)。第一电极24可以具有能够使接触电阻最小化的结构和材料。
第一电极24和第二电极34可以包括各种材料。例如，第一电极24和第二电极34可以具有彼此堆叠的多个金属层以增强各种特性。由于第一电极24和第二电极34可以具有相同的堆叠结构，在图1中仅示出第一电极24的结构。而且，堆叠结构的以下描述可以应用于第一电极24和第二电极34。
第一电极24和第二电极34可以包括：半导体基板10上的第一金属层24a；第一金属层24a上的第二金属层24b；以及第二金属层24b上的第三金属层24c。第一至第三金属层24a、24b和24c可以包括各种材料。例如，第一金属层24a可以包括镍(Ni)，并且第二金属层24b可以包括铜(Cu)。作为覆盖层的第三金属层24c包括单层的锡(Sn)、单层的银(Ag)或锡和银的堆叠结构。
在该情况下，第一金属层24a可以具有大约300nm到500nm的厚度，并且第二金属层24b可以具有大约10μm到30μm的厚度。而且，第三金属层24c可以具有大约5μm到10μm的厚度。但是，本发明的实施方式不限于此。
可以通过各种方法形成第一至第三金属层24a、24b和24c。例如，可以通过镀覆方法形成第一至第三金属层24a、24b和24c。对于镀覆方法，可以使用诸如电镀方法(electroplating method)、化学镀方法(electroless plating method)、光感应镀覆方法(lightinduced plating method)这样的各种方法。
但是，本发明的实施方式不限于此。第一电极24或第二电极34可以是包括各种金属(例如，银)的单个层，或者可以包括具有各种金属的多个层。
根据实施方式的太阳能电池100包括具有第一掺杂剂201的第一钝化层21，因而，可以通过简单的方法制造具有选择性结构的掺杂层(更具体地，发射极层20)，并且可以降低制造成本。这将在制造太阳能电100的方法的稍后描述中更详细地描述。
以下，将参照图2a至图2e描述根据本发明的实施方式的制造太阳能电池100的方法。在下面的描述中，将省略在上文中所描述的部分，并将更详细地描述在上文中没有描述的部分。
图2a至图2e是用于说明根据本发明的实施方式的制造太阳能电池的方法的截面图。首先，如图2a所示，制备第一导电类型的半导体基板10。半导体基板10的正面和背面可以被纹理化以具有各种形状的突出部分和/或凹入部分(或具有粗糙表面)。对于纹理化方法，可以使用湿法蚀刻方法或干法蚀刻方法。在湿法蚀刻方法中，可以将基板10浸入纹理化溶液中。根据湿法蚀刻方法，处理时间可以是短的。在干法蚀刻方法中，半导体基板10的表面可以被金刚石钻头或激光蚀刻。在干法蚀刻中，可以均匀地形成突出部分和/或凹入部分；但是，半导体基板10会被损坏并且处理时间会是长的。因此，可以由各种方法将半导体基板10纹理化。
接着，如图2b所示，用于掺杂层的层200、第一钝化层21和防反射层22形成在半导体基板10的正面上，并且背面场层30和第二钝化层32形成在半导体基板10的背面上。
首先，通过下面的方法可以形成在半导体基板10的正面处或邻近半导体基板10的正面所形成的用于掺杂层的层200、第一钝化层21和防反射层22。
用于掺杂层的层200可以通过在半导体基板10的正面上掺杂第二导电类型的第二掺杂剂202而形成。对于掺杂方法，可以使用诸如热扩散方法或离子注入方法这样的各种方法。
在热扩散方法中，在半导体基板10被加热的情况下，气体混合物(例如，BBr3)被扩散。接着，将第二掺杂剂202掺杂到半导体基板10。热扩散方法的制造工艺是简单的，因而可以降低制造成本。
在离子注入方法中，第二掺杂剂202被离子注入并进行用于激活的热处理，以掺杂第二掺杂剂202。更具体地说，在离子注入后，半导体基板10受损或损坏并具有许多的晶格缺陷，并且因为离子注入后的掺杂剂没有位于晶格格位(lattice site)处，所以掺杂剂未被激活。因而，降低了电子或空穴的迁移率。因此，离子注入后的掺杂剂通过用于激活的热处理来进行激活。根据离子注入方法，可以降低在横向方向上的掺杂，因而，可以增加累积的程度并可以容易地控制浓度。另外，因为仅半导体基板10的一个表面被离子注入，所以当半导体基板10的正面和背面掺杂有不同的掺杂剂时可以容易地使用离子注入方法。
用于掺杂层的层200总体上具有均匀的掺杂浓度，并总体上具有均匀的电阻。在形成用于掺杂层的层200后，包括第一掺杂剂201的第一钝化层21形成在用于掺杂层的层200上。如上所述，第一钝化层21可以包括氧化铝，并可以容易地通过各种方法形成。例如，第一钝化层21可以通过原子层沉积(ALD)方法形成。ALD方法是一种低温沉积处理，因而在制造工艺方面具有优点。但是，本发明的实施方式不限于此。因而，可以应用各种方法(诸如真空蒸发、化学气相沉积、旋涂、丝网印刷或喷涂)。
在形成第一钝化层21后，防反射层22形成在第一钝化层21上。可以通过各种方法(诸如真空蒸发、化学气相沉积、旋涂、丝网印刷或喷涂)形成防反射层22。
接着，在半导体基板10的背面处或邻近半导体基板10的背面形成的背面场层30和第二钝化层32可以通过下面的方法形成。可以通过在半导体基板10的背面上掺杂第一导电类型的第三掺杂剂来形成背面场层30。对于掺杂方法，可以使用诸如热扩散方法和离子注入方法这样的各种方法。在上文中描述了热扩散方法和离子注入方法，并且将省略其具体描述。
背面场层30总体上具有均匀的掺杂浓度，并总体上具有均匀的电阻。但是，本发明的实施方式不限于此。因而，背面场层30在稍后参照图3描述的另一实施方式中可以具有选择性的结构。
在形成背面场层30后，在背面场层30上形成第二钝化层32。可以通过各种方法(诸如真空蒸发、化学气相沉积、旋涂、丝网印刷或喷涂)形成第二钝化层32。
在本发明的实施方式中，在用于掺杂层的层200、第一钝化层21和防反射层22在半导体基板10的正面处顺序地形成并且背面场层30和第二钝化层32在半导体基板10的背面处顺序地形成的示例中，该过程可以被改变。
也就是说，在用于掺杂层的层200、第一钝化层21和防反射层22在半导体基板10的正面处顺序地形成后，背面场层30和第二钝化层32在半导体基板10的背面处顺序地形成。
选择性地，在用于掺杂层的层200和背面场层30顺序地或同时地在半导体基板10的正面处和背面处形成后，形成第一钝化层21和第二钝化层32。接着，形成防反射层22。或者，在用于掺杂层的层200和背面场层30顺序地或同时地在半导体基板10的正面处和背面处形成后，形成第一钝化层21。接着，形成第二钝化层32和防反射层22。
另外，可以根据其它过程形成用于掺杂层的层200、第一钝化层21、防反射层22、背面场层30和第二钝化层32。
接着，如图2c所示，第一钝化层21被选择性地加热，因而如图2d所示地形成具有第一部分20b和第二部分20a的发射极层20。更详细地，与第一部分20b对应的第一钝化层21的部分被选择性地加热，并且在第一钝化层21中的第二导电类型的第一掺杂剂201扩散到半导体基板10之内。接着，第一掺杂剂201仅扩散到第一部分20b。因而，第一部分20b包括第一掺杂剂201连同第二掺杂剂202，该第二掺杂剂202是在形成用于掺杂层的层200(在图2b中)时进行掺杂的。另一方面，在第二部分20a处存在当形成用于掺杂层的层200(在图2b中)时所掺杂的第二掺杂剂202而没有第一掺杂剂201。也就是说，在选择性加热的部分处形成具有第一掺杂剂201和第二掺杂剂202的第一部分20b，并且用于掺杂层的层200的其余部分变为第二部分20a。在该情况下，第一部分20b具有比第二部分20a的结深度更大的结深度。
可以使用用于选择性地加热第一钝化层21的各种方法。例如，可以使用激光210。由于通过利用激光210对第一钝化层21中的第一掺杂剂201进行扩散而形成了第一部分20b，所以可以将具有选择性结构的掺杂层的制造工艺简化并可以增强掺杂层的特性。
另一方面，在常规方法中，通过使用掩模来对第一部分和第二部分的掺杂剂剂量进行区别来形成具有选择性结构的掺杂层。在该情况下，难以准确地对准掩模，并且由于掩模的限制而存在使得第二部分的宽度减小的局限。例如，在常规方法中，第二部分具有大约500μm的最小宽度。而且，半导体基板在具有更高的掺杂剂剂量的部分处被很大程度地损坏，因而以高温对半导体基板进行热处理以对损坏进行修复。
在常规的激光掺杂选择性发射极(LDSE)方法中，在形成防反射层后，在防反射层上形成用于掺杂的附加层，并接着照射激光以将掺杂剂扩散到半导体基板的内部。根据该方法，当掺杂剂对半导体基板的溶解度(solubility)低时(例如，当掺杂剂是硼时)，激光应该具有高能量密度。因而，在激光掺杂期间，半导体基板可能被熔化。而且，因为掺杂剂应当穿透防反射层，所以不容易控制对半导体基板的掺杂。另外，应该另外地执行用于形成用于掺杂的附加层并将其去除的操作。
另一方面，根据本发明的实施方式，通过使用激光210，根据激光装置的图案数据可以进行选择性加热，并且第一部分20b的宽度可以被最小化。例如，第一部分20b可以具有大约150μm到350μm的宽度。而且，通过在用于掺杂层的层200和第一钝化层21彼此接触的状态中扩散第一掺杂剂201可以容易地控制掺杂。因而，发射极层20的特性可以增强。
而且，通过使用选择性加热来对位于用于将半导体基板10的正面钝化的第一钝化层21中的第一掺杂剂201进行扩散而形成第一部分20b。因而，可以省略用于形成用于掺杂的附加层并将其去除的操作。因而，可以简化工艺并可以降低成本。
在本发明的实施方式中，可以将各种激光用于激光210。例如，激光210可以是Nd-YVO4激光。第一部分20b可以加热到适合于形成第一部分20b的温度，例如大约1200℃到1600℃。通过考虑半导体基板10的熔化温度是大约1400℃来确定温度范围。另外，在该温度范围中，可以容易地对第一钝化层21的第一掺杂剂201进行扩散。
在照射激光210后，可以执行附加的热处理。选择性地，可以在形成第一电极24(在图2e中)和第二电极34(在图2e中)后通过热处理来对发射极层20进行附加的热处理。
在本发明的实施方式中，当选择性地加热第一钝化层21时，在防反射层22和第一钝化层21处可以形成开口204。接着，由于开口204准确地位于第一部分20b上，通过开口204形成的第一电极24可以准确地与第一部分20b对准。
接着，如图2e所示，形成电连接到发射极层20的第一部分20b的第一电极24以及电连接到背面场层30(或半导体基板10)的第二电极34。通过诸如镀覆方法或沉积方法这样的各种方法在形成在第一钝化层21和防反射层22处的开口204的内部可以形成第一电极24。而且，在第二钝化层32处形成开口304后，可以通过诸如镀覆方法或沉积方法这样的各种方法在开口304的内部形成第二电极34。
在本发明的实施方式中，在形成第一电极24和第二电极34之后可以执行附加的热处理。在附加的热处理中，也可以对发射极层20进行热处理。在氮气氛中，可以以大约200℃到4000℃的温度执行该附加的热处理达一分钟到一百分钟。但是本发明的实施方式不限于此，因而可以改变附加的热处理的条件。
选择性地，可以通过烧制穿通(fire-through)或与针对第一电极24和第二电极34的印刷膏的激光烧制接触(laser firing contact)而形成第一电极24和第二电极34。例如，可以通过诸如丝网印刷方法这样的各种方法来印刷膏。在该情况下，因为在激光烧制接触的烧制穿通期间自然地形成在第二钝化层32处的开口304，所以不需要用于形成开口304的操作。
如上所述，根据本发明的实施方式，可以由简单的工艺形成具有选择性发射极结构的发射极层20，并且可以增强发射极层20的特性以及发射极层20和第一电极24的对准特性。
在本发明的上面的实施方式中，半导体基板10和背面场层30是n型的，发射极层20是p型的，并且第一钝化层21包括具有III族元素的化合物(例如，氧化铝)。因而，III族元素被扩散以形成发射极层20的第一部分20b。但是，本发明的实施方式不限于此。
因此，半导体基板10和背面场层30可以是p型的，发射极层20是n型的，并且第一钝化层21包括具有V族元素的化合物。因而，V族元素被扩散以形成发射极层20的第一部分20b。例如，第一钝化层21可以包括氧化铋(例如，Bi2O3)，并且发射极层20的第一部分20b可以包括作为第一掺杂剂201的铋。在该情况下，因为磷适合于完全地掺杂到半导体基板10，因此磷可以用于第二掺杂剂202。但是，本发明的实施方式不限于此。因而，除铋以外的各种元素的一种或更多种元素可以用作第一掺杂剂201，并且除磷以外的各种元素的一种或更多种元素可以用作第二掺杂剂202。
以下，将描述根据本发明的其它实施方式的太阳能电池及其制造方法。在下面的描述中，将省略与本发明的上述实施方式的部分相同的或相似的部分，并且将更详细地描述不同的部分。
图3是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图。参照图3，在根据本发明的实施方式的太阳能电池100a中，背面场层30具有选择性结构。因而，背面场层30可以包括与第二电极34接触的第一部分30b以及在未形成第二电极34的部分处形成的第二部分30a。第一部分30b具有比第二部分30a的掺杂浓度更高的掺杂浓度，并且第一部分30b具有比第二部分30a的电阻更低的电阻。在该情况下，第一部分30b具有比第二部分30a的结深度更大的结深度。
接着，在背面场层30的第二部分30a处可以有效地减少或防止电子和空穴的复合，并且在第二电极34和第一部分30b之间的接触电阻可以被第一部分30b降低。也就是说，可以减少由复合所导致的损失，并且可以增加由光电转换所生成的电子或空穴向第二电极34的传送。因此，太阳能电池100a的效率可以被提高或最大化。
可以通过各种方法形成背面场层30。例如，当形成背面场层30(在图2b中)时，通过使用梳形的掩模将第一导电类型的掺杂剂离子注入。接着，用掺杂剂对第一部分30b进行掺杂，以具有相对高的掺杂浓度，因而具有相对低的电阻。选择性地，当通过将第一导电类型的掺杂剂进行离子注入来形成背面场层30时，离子注入被多次执行，以使得第二部分可以具有相对低的电阻。
选择性地，如图4a到图4f所示，可以使用激光掺杂选择性发射极(LDSE)方法。这将详细地描述。首先，如图4a所示，制备第一导电类型的半导体基板10。接着，如图4b所示，在半导体基板10的正面上形成用于掺杂层的层200、第一钝化层21和防反射层22，并且在半导体基板10的背面上形成背面场层30和第二钝化层32。
接着，如图4c所示，在第二钝化层32上形成包括第一导电类型的第三掺杂剂的用于掺杂的附加层320。用于掺杂的附加层320可以包括诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)等这样的V族元素。附加层320可以通过涂敷形成在第二钝化层32上。
接着，如图4d所示，半导体基板10的正面被激光210加热，并且半导体基板10的背面被激光310加热。
接着，在半导体基板10的正面处，通过对包括在第一钝化层21中的第一掺杂剂201进行扩散来形成发射极层20的第一部分20b。而且，在半导体基板10的背面处，通过对包括在用于掺杂的附加层320中的第一导电类型的第三掺杂剂进行扩散来形成背面场层30的第一部分30b。同时，如图4e所示，在第一钝化层21和防反射层22处形成开口204以对应于发射极层20的第一部分20b，并且在第二钝化层32处形成开口304以对应于背面场层30的第一部分30b。
在该情况下，在激光210照射到半导体基板10的正面以形成发射极层20的第一部分20b后，激光310可以照射到半导体基板10的背面以形成背面场层30的第一部分30b。选择性地，在激光310照射到半导体基板10的背面以形成背面场层30的第一部分30b后，激光210可以照射到半导体基板10的正面以形成发射极层20的第一部分20b。
选择性地，如图4d所示，激光210和310同时照射到半导体基板10的两个表面，因而，可以同时形成发射极层20的第一部分20b和背面场层30的第一部分30b。接着，处理可以被更加简化。接着，如图4f所示，在去除用于掺杂的附加层320之后，在开口204和304中形成第一电极24和第二电极34。
图5是根据本发明的又一实施方式的太阳能电池的截面图。在下面的描述中，将省略对与本发明的上述实施方式的部分相同的或相似的部分的描述，并且将更详细地描述不同的部分。
参照图5，在根据本发明的该实施方式的太阳能电池100b中，局部地形成背面场层30c，以对应于第二电极34。根据本发明的实施方式，可以有效地减少或防止在背面场层30c处的电子和空穴的复合，并且可以降低与第二电极34的接触电阻。可以通过各种方法形成背面场层30c。例如，当形成了背面场层30c(在图5中)时，通过使用掩模将第一导电类型的掺杂剂离子注入。
选择性地，如图6a至图6e所示，可以使用激光掺杂选择性发射极(LDSE)方法以形成背面场层30c。这将更详细地描述。首先，如图6a所示，制备第一导电类型的半导体基板10。接着，如图6b所示，在半导体基板10的正面上形成用于掺杂层的层200、第一钝化层21和防反射层22，并且在半导体基板10的背面上形成第二钝化层32。也就是说，与上面的实施方式相反，在本发明的该实施方式中，在第二钝化层32之前不形成背面场层30c。
接着，如图6c所示，在第二钝化层32上形成包括第一导电类型的第三掺杂剂的用于掺杂的附加层320。接着，如图6d所示，半导体基板10的正面被激光210加热，并且半导体基板10的背面被激光310加热。
接着，如图6e所示，在半导体基板10的正面处，通过扩散包括在第一钝化层21中的第一掺杂剂201来形成发射极层20的第一部分20b。而且，在半导体基板10的背面处，通过扩散包括在用于掺杂的附加层320中的第一导电类型的第三掺杂剂来局部地形成背面场层30c。同时，如图6e所示，在第一钝化层21和防反射层22处形成开口204以对应于发射极层20的第一部分20b，并且在第二钝化层32处形成开口304以对应于背面场层30c。
接着，如图5所示地，在去除了用于掺杂的附加层320之后，可以在开口204和304中形成第一电极24和第二电极34。
图7是根据本发明的又一实施方式的太阳能电池的截面图。参照图7，在根据本发明的该实施方式的太阳能电池100c中，包括在第一钝化层21中的第一掺杂剂201被扩散并被包括在发射极层20的第一部分20b中，并且包括在第二钝化层32中的第三掺杂剂301被扩散并被包括在背面场层30的第一部分30b中。也就是说，如同发射极层20，通过使用包括在第二钝化层32中的第三掺杂剂301，背面场层30也具有选择性的结构。在该情况下，在分别将第二掺杂剂202和第四掺杂剂204完全地并均匀地掺杂到半导体基板10的正面和背面后，通过分别对第一钝化层21和第二钝化层32照射激光来使第一掺杂剂201和第三掺杂剂301扩散以形成第一部分20b和30b。用于制造发射极层20和背面场层30的方法与参照图2a至图2e所描述的制造发射极层20的方法相同或相似，因而省略其详细描述。第二钝化层32的厚度和第三掺杂剂301的浓度分别与第一钝化层21的厚度和第一掺杂剂201的浓度相同或相似，因而省略其详细描述。
当半导体基板10和背面场层30是n型的并且发射极层20是p型的时，第一钝化层21可以包括具有III族元素(例如，铝)的化合物(例如，氧化铝)，并且第二钝化层32可以包括具有V组元素(例如，铋)的化合物(例如，氧化铋)。在该情况下，因为硼适合于完全地掺杂到半导体基板10，所以硼可以用于第二掺杂剂202。而且，因为磷适合于完全地掺杂到半导体基板10，所以磷可以用于第四掺杂剂302。
当半导体基板10和背面场层30是p型并且发射极层20是n型的时，第一钝化层21可以包括具有V组元素(例如，铋)的化合物(例如，氧化铋)。而且，第二钝化层32可以包括具有III族元素(例如，铝)的化合物(例如，氧化铝)。在该情况下，磷可以用于第二掺杂剂202，因为磷适合于完全地掺杂到半导体基板10。而且，硼可以用于第四掺杂剂302，因为硼适合于完全地掺杂到半导体基板10。
但是，本发明的实施方式不限于此。因而，其它各种元素中的一种或更多种元素可以用于第一掺杂剂201、第二掺杂剂202、第三掺杂剂301和第四掺杂剂302。
如上所述，根据本发明的实施方式，可以通过简单的工艺来形成具有选择性的结构的发射极层20和背面场层30，并且发射极层20和背面场层30的特性、发射极层20与第一电极24之间的对准特性以及背面场层30和第二电极34之间的对准特性可以得到增强。
图8是根据本发明的又一实施方式的太阳能电池的截面图。参照图8，在根据本发明的该实施方式的太阳能电池100d中，背面场层30仅包括与第二电极34接触的第一部分30b。可以通过完全省略用于掺杂第四掺杂剂302的操作来形成仅具有第一部分30b的背面场层30。因此，第一部分30b包括第三掺杂剂301并且不包括第四掺杂剂302。
根据本发明的实施方式，在背面场层30处可以有效地减少或防止电子和空穴的复合，并可以降低与背面电极34的接触电阻。因而可以增强太阳能电池100d的效率。
在本发明的实施方式中，第二钝化层32被激光选择性地加热，并且背面场层30具有选择性的结构或局部结构。但是本发明的实施方式不限于此。
因此，如图9所示，太阳能电池100e的背面场层30具有均匀的浓度的均质结构。为了形成具有该结构的背面场层30，形成第二钝化层32，并且完全地加热第二钝化层32。接着，第二钝化层32的第三掺杂剂301扩散到半导体基板10的内部，并且形成均质结构的背面场层30。对于用于完全地加热第二钝化层32的方法，可以使用各种方法中的一种或更多种方法，诸如用于在扩散炉中进行热处理的方法或通过激光进行热处理的方法。
此后，在第二钝化层32处形成开口，并且形成第二电极34。但是本发明的实施方式不限于此。因而，通过使用导致烧制穿通的膏可以形成第二电极34。
以下，将通过实验示例更详细地描述本发明的实施方式。仅为了本发明的实施方式的说明性目的来提供实验示例，并且本发明的实施方式不限于此。
实验性实施方式
制备n型半导体基板。将作为p型掺杂剂的硼掺杂到半导体基板的正面，并且将作为n型掺杂剂的磷掺杂到半导体基板的背面以形成背面场层。在半导体基板的正面上形成包括氧化铝的第一钝化层和包括氮化硅的防反射层，并且在半导体基板的背面上形成包括氮化硅层和氧化硅层的第二钝化层。将激光照射到半导体基板的正面以选择性地加热第一钝化层并且将铝扩散，因而形成发射极层的第二部分。接着，在半导体基板的正面上将第一膏丝网印刷，在半导体基板的背面上将第二膏丝网印刷，并且将它们进行烧制以形成第一电极和第二电极。接着，执行隔离工艺。
比较性实施方式
除了用于制造发射极层的第二部分的方法以外，用与实验性实施方式相同的方法来制造太阳能电池。也就是说，在比较性实施方式中，第一钝化层包括氧化硅。而且，在形成防反射层以后，在防反射层上形成包括铝的用于掺杂的附加层。接着，将激光照射到用于掺杂的附加层，并且将铝扩散，因而形成了发射极层的第二部分。此后，将用于掺杂的附加层去除。其它工艺与在实验性实施方式中的工艺相同。
对在根据实验性实施方式和比较性实施方式的太阳能电池中的相对于与半导体基板的正面的距离的硼浓度和铝浓度进行测量。在图10中示出了结果。
参照图10，可以看到，实验性实施方式的硼浓度类似于比较性实施方式的硼浓度，并且实验性实施方式的铝浓度类似于比较性实施方式的铝浓度。实验性实施方式没有用于形成用于掺杂的附加层并将其除去的操作，并且实验性实施方式的铝浓度类似于比较性实施方式的铝浓度。也就是说，根据实验性实施方式，方法可以简化并可以实现足够的铝浓度。因此，在实验性实施方式中，可以通过简单的工艺形成高性能的具有选择性结构的发射极层。
在该情况下，铝浓度一般高于硼浓度，因而可以有效地降低发射极层的第二部分中的电阻。
在用于描述本发明的上述实施方式的截面图中，由激光形成的第一钝化层21和防反射层22的开口204的侧表面与半导体基板10的正面垂直，并且由激光形成的第二钝化层32的开口304的侧表面与半导体基板10的背面垂直。也就是说，开口204和304具有统一的区域。但是，实际上，如图11所示，由激光形成的开口204和304在截面图中具有诸如倾斜侧面或圆侧面这样的各种侧面形状。在该情况下，熔化的第一钝化层21和防反射层22会在开口204的边缘处堆积，并且熔化的第二钝化层32会在开口304的边缘处堆积。在图11中，为了清楚地示出开口204和304，示出了由激光形成的开口204和304的状态。
根据本发明的实施方式，可以通过简单的工艺形成具有选择性发射极结构的发射极层，并且发射极层的特性以及发射极层与第一电极的对准特性可以增强。
也就是说，通过形成包括第一掺杂剂的第一钝化层并选择性地加热第一钝化层以扩散第一掺杂剂，形成了具有选择性结构的发射极层。因而，可以省略形成用于掺杂的附加层并将附加层去除的操作。因而，可以简化工艺并且可以降低成本。
在该情况下，当用激光对第一钝化层选择性地加热时，可以使第二部分的宽度最小化。而且，可以通过激光在防反射层和第一钝化层处形成开口，通过开口形成的第一电极可以准确地与发射极层的高浓度部分(第一部分)对准。
当铝用于第二掺杂剂时，铝和作为半导体基板的元素的硅之间在原子半径方面的差别小。因而，可以使用低功率的激光，并且位错密度可以降低，由此提高太阳能电池的效率。
已经描述了本发明的特定的实施方式。但是，本发明的实施方式不限于上面描述的具体实施方式，并且在不偏离由所附权利要求限定的范围的情况下可以由本发明所属领域的技术人员做出对实施方式的各种修改。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年4月17日在韩国知识产权局提交的第10-2012-0039832号韩国专利申请以及于2012年4月17日在韩国知识产权局提交的第10-2012-0039830号韩国专利申请的优先权和利益，在此通过引用并入其公开内容。

Claims (19)

1.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
半导体基板；
发射极层，所述发射极层形成在所述半导体基板处，其中，所述发射极层包括具有第一电阻的第一部分以及具有比所述第一电阻更高的第二电阻的第二部分，其中，所述第一部分包括具有相同导电类型的第一掺杂剂和第二掺杂剂，并且所述第二部分具有所述第二掺杂剂且所述第二部分不具有所述第一掺杂剂；
钝化层，所述钝化层形成在所述发射极层上，其中，所述钝化层包括所述第一掺杂剂；以及
电极，所述电极经过所述钝化层电连接到所述第一部分。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一掺杂剂和所述第二掺杂剂彼此不同。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一掺杂剂包括铝，并且其中，所述钝化层包括氧化铝。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一掺杂剂包括铋，并且其中，所述钝化层包括氧化铋。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一部分具有5×1020到5×1021个原子/cm3的所述第一掺杂剂的表面浓度。
6.一种用于制造太阳能电池的方法，该方法包括：
制备半导体基板；
在所述半导体基板的表面上形成包括第一掺杂剂的钝化层；
通过局部加热所述钝化层的一部分来形成选择性发射极层，其中，所述钝化层的被加热的部分的所述第一掺杂剂通过所述局部加热被扩散到所述半导体基板的内部；以及
形成电极，所述电极穿过包括所述第一掺杂剂的所述钝化层，并且电连接到所述选择性发射极层的第一部分，
其中，在形成所述选择性发射极层的步骤中，对所述钝化层的与所述选择性发射极层的所述第一部分相对应的部分进行加热，在所述选择性发射极层的所述第一部分连接有所述电极。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在形成所述选择性发射极层的步骤中，将激光照射到所述钝化层的与所述第一部分相对应的所述部分。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，在形成所述选择性发射极层的步骤中，所述钝化层的与所述第一部分相对应的所述部分被加热到1200℃到1600℃的温度。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，在形成所述选择性发射极层的步骤中，利用激光在所述钝化层的与所述第一部分相对应的所述部分处形成开口。
10.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：
在制备所述半导体基板的步骤和形成所述钝化层的步骤之间，通过将具有与所述第一掺杂剂相同的导电类型的第二掺杂剂掺杂到所述半导体基板的一个表面来形成用于掺杂层的层，
其中，所述选择性发射极层包括与所述电极接触的第一部分以及除所述第一部分以外的第二部分，并且
其中，在形成所述选择性发射极层的步骤中，所述钝化层的与所述选择性发射极层的所述第一部分相对应的所述部分被加热并且所述第一掺杂剂被扩散到所述半导体基板导致所述第一部分具有比所述第二部分的电阻更低的电阻。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一掺杂剂和所述第二掺杂剂彼此不同。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一掺杂剂包括铝，
其中，所述第二掺杂剂包括硼，并且
其中，所述钝化层包括氧化铝。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一掺杂剂包括铋，
其中，所述第二掺杂剂包括磷，并且
其中，所述钝化层包括氧化铋。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第一部分处的所述第一掺杂剂的浓度高于在所述第一部分处的所述第二掺杂剂的浓度。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，在形成用于掺杂层的所述层的步骤中，使用热扩散方法或离子注入方法。
16.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一掺杂剂是p型的，
其中，所述第一掺杂剂包括铝，并且
其中，所述钝化层包括氧化铝。
17.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一掺杂剂是n型的，
其中，所述第一掺杂剂包括铋，并且
其中，所述钝化层包括氧化铋。
18.根据权利要求6所述的方法，其中，所述钝化层具有5nm到20nm的厚度。
19.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：
形成包括第三掺杂剂的背面钝化层，并且所述背面钝化层形成在所述半导体基板的另一表面处；以及
通过局部地加热所述背面钝化层的一部分来形成背面场层，其中，通过局部加热将所述背面钝化层的所述第三掺杂剂扩散到所述半导体基板的内部。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013106272B4 (de) * 2013-06-17 2018-09-20 Hanwha Q Cells Gmbh Wafersolarzelle und Solarzellenherstellungsverfahren
DE102013219603A1 (de) * 2013-09-27 2015-04-02 International Solar Energy Research Center Konstanz E.V. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle
JP6090209B2 (ja) * 2014-03-03 2017-03-08 三菱電機株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法
FR3018391B1 (fr) * 2014-03-07 2016-04-01 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d’une cellule photovoltaique a dopage selectif
US9716192B2 (en) * 2014-03-28 2017-07-25 International Business Machines Corporation Method for fabricating a photovoltaic device by uniform plating on emitter-lined through-wafer vias and interconnects
JP6389639B2 (ja) * 2014-05-14 2018-09-12 シャープ株式会社 光電変換素子
KR101625876B1 (ko) * 2014-07-18 2016-05-31 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR102219804B1 (ko) 2014-11-04 2021-02-24 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그의 제조 방법
US20160284913A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 Staffan WESTERBERG Solar cell emitter region fabrication using substrate-level ion implantation
US9704712B1 (en) * 2015-12-30 2017-07-11 Infineon Technologies Ag Method of making a semiconductor device formed by thermal annealing
KR102257824B1 (ko) * 2016-12-05 2021-05-28 엘지전자 주식회사 태양 전지 제조 방법
US10593818B2 (en) * 2016-12-09 2020-03-17 The Boeing Company Multijunction solar cell having patterned emitter and method of making the solar cell
US10947111B2 (en) * 2017-01-19 2021-03-16 Georgia Tech Research Corporation Method for frequency trimming a microelectromechanical resonator
CN107240621B (zh) * 2017-06-02 2019-06-11 泰州中来光电科技有限公司 一种制作选择性掺杂结构的方法
KR102165004B1 (ko) * 2018-11-06 2020-10-13 (주)소프트피브이 광 발전용 파티클 유닛 및 이를 포함하는 투명 태양 전지
CN110148558A (zh) * 2019-04-25 2019-08-20 晶科能源科技（海宁）有限公司 匹配hf/hno3体系选择性刻蚀的离子注入磷扩散方法
CN113284967B (zh) * 2021-07-22 2021-10-08 浙江爱旭太阳能科技有限公司 一种太阳能电池及其掺杂区结构、电池组件及光伏系统
CN114975648B (zh) * 2022-06-28 2024-02-06 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池及其制备方法、光伏组件
CN115249751B (zh) * 2022-07-27 2023-08-29 浙江晶科能源有限公司 改善选择性发射极与金属印刷对位的方法
CN115172479B (zh) * 2022-08-02 2023-12-19 浙江晶科能源有限公司 一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件
CN115799364B (zh) 2023-02-07 2023-05-26 天合光能股份有限公司 一种太阳能电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101884115A (zh) * 2008-04-17 2010-11-10 Lg电子株式会社 太阳能电池、太阳能电池的发射极层的形成方法、和太阳能电池的制造方法
CN102110743A (zh) * 2010-12-01 2011-06-29 江苏林洋太阳能电池及应用工程技术研究中心有限公司 局部激光熔融磷硅玻璃制作选择性发射极太阳电池的方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0529638A (ja) 1991-07-22 1993-02-05 Sharp Corp 光電変換装置の製造方法
AUPP437598A0 (en) * 1998-06-29 1998-07-23 Unisearch Limited A self aligning method for forming a selective emitter and metallization in a solar cell
JP2004193350A (ja) * 2002-12-11 2004-07-08 Sharp Corp 太陽電池セルおよびその製造方法
US7659475B2 (en) * 2003-06-20 2010-02-09 Imec Method for backside surface passivation of solar cells and solar cells with such passivation
EP1763086A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-14 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Photovoltaic cell with thick silicon oxide and silicon nitride passivation and fabrication method
US7776727B2 (en) * 2007-08-31 2010-08-17 Applied Materials, Inc. Methods of emitter formation in solar cells
JP2009238824A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 半導体用電極の製造方法及びこれを用いた太陽電池
JP2010109201A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Sharp Corp 太陽電池の製造方法
KR101145928B1 (ko) 2009-03-11 2012-05-15 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 태양 전지의 제조 방법
WO2010123980A1 (en) * 2009-04-22 2010-10-28 Tetrasun, Inc. Localized metal contacts by localized laser assisted conversion of functional films in solar cells
KR101155563B1 (ko) 2009-05-27 2012-06-19 주식회사 효성 레이저를 이용한 태양전지 제조방법
DE102009024982B4 (de) * 2009-06-16 2013-01-10 Solarworld Innovations Gmbh Maskierungsverfahren, Verwendung des Verfahrens und Zwischenprodukt und Verfahren zur Herstellung einer Kontakt-Struktur für ein Halbleiter-Bauelement
KR102340522B1 (ko) * 2009-09-18 2021-12-21 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 태양전지, 그 제조방법 및 태양전지 모듈
JP2011124476A (ja) 2009-12-14 2011-06-23 Sharp Corp レーザドーピング方法
NL2004066C2 (en) * 2010-01-06 2011-07-07 Stichting Energie Solar cell and method for manufacturing of such a solar cell.
EP2362425A1 (en) * 2010-02-26 2011-08-31 Excico Group NV A method for forming a selective contact
DE102010028189B4 (de) * 2010-04-26 2018-09-27 Solarworld Industries Gmbh Solarzelle
US8110431B2 (en) * 2010-06-03 2012-02-07 Suniva, Inc. Ion implanted selective emitter solar cells with in situ surface passivation
JP5538103B2 (ja) * 2010-07-07 2014-07-02 三菱電機株式会社 太陽電池セルの製造方法
JP5379767B2 (ja) 2010-09-02 2013-12-25 ＰＶＧ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 太陽電池セルおよびその製造方法
US20120279563A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 Daniel Meier Solderable interconnect apparatus for interconnecting solar cells
US8664015B2 (en) 2011-10-13 2014-03-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of manufacturing photoelectric device
TWI452714B (zh) * 2012-01-20 2014-09-11 Univ Nat Taiwan 太陽能電池及其製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101884115A (zh) * 2008-04-17 2010-11-10 Lg电子株式会社 太阳能电池、太阳能电池的发射极层的形成方法、和太阳能电池的制造方法
CN102110743A (zh) * 2010-12-01 2011-06-29 江苏林洋太阳能电池及应用工程技术研究中心有限公司 局部激光熔融磷硅玻璃制作选择性发射极太阳电池的方法

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Publication number Publication date
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