CN104979409B - 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。讨论了一种太阳能电池。一种太阳能电池包括半导体基板、位于该半导体基板的一个表面上的导电类型区域、以及连接至该导电类型区域的电极。所述电极包括位于所述导电类型区域上的电极层以及位于该电极层上的印刷电极层。

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，并且更具体地，涉及一种具有改进的结构的太阳能电池以及一种用于制造该太阳能电池的方法。
背景技术
近年来，随着诸如石油和煤的常规能源耗尽，对代替这些能源的另选能源的兴趣在增加。当然，太阳能电池作为将太阳能转换成电能的下一代电池正吸引相当多的关注。
这种太阳能电池通过根据设计形成各种层和电极来制造。可以根据各种层和电极的设计来确定太阳能电池的效率。应该克服低效率，使得能够将太阳能电池付诸实际使用。因此，应该设计各种层和电极，使得太阳能电池效率被最大化。
发明内容
本发明的实施方式涉及提供一种能够增强效率的太阳能电池以及一种能够简化制造工艺的用于制造该太阳能电池的方法。
根据本发明的一个实施方式的太阳能电池包括半导体基板、位于该半导体基板的一个表面上的导电类型区域、以及连接至该导电类型区域的电级。所述电极包括位于所述导电类型区域上的电极层以及位于该电极层上的印刷电极层。
根据本发明的一个实施方式的用于制造太阳能电池的方法包括以下步骤：在半导体基板的一个表面上形成导电类型区域并且在该导电类型区域上形成电极。所述电极的形成包括以下步骤：在所述导电类型区域的整个区域上形成金属层；在所述电极层上形成具有图案的印刷电极层；以及在所述导电类型区域与所述印刷电极层之间形成电极层。所述电极层的形成包括以下步骤：利用所述印刷电极层作为掩模来使所述金属层图案化。
附图说明
根据结合附图进行的以下详细描述，将更清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及其它优点，附图中：
图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的截面图；
图2是图1所例示的太阳能电池的部分后平面图；
图3a至图3j是例示了根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面图；
图4是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图；
图5是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图；以及
图6a至图6d是例示了用于制造图5所例示的太阳能电池的方法的截面图。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施方式，其示例被例示在附图中。然而，本发明可以按照许多不同的形式来具体实现，并且不应该被解释为限于本文所阐述的本发明的实施方式。
仅构成本发明的特征的元素被例示在附图中，并且为了描述清楚，将在本文中不描述并且从附图中省略不是本发明的特征的其它元素。相同的附图标记自始至终指代相似的元素。在附图中，为了例示的清楚和方便可以放大或减小构成元素的厚度、面积等。本发明的实施方式不限于所例示的厚度、面积等。
还应当理解，贯穿本说明书，当一个元素被称为“包括”或“包含”另一元素时，除非上下文另外清楚地指示，否则术语“包括”或“包含”指定另一元素的存在，但是不排除其它附加的元素的存在。另外，应当理解，当诸如层、区域或板的一个元素被称为“位于”另一元素“上”时，一个元素可以直接位于另一元素上，并且还可能存在一个或更多个中间元素。相比之下，当诸如层、区域或板的一个元素被称为“直接位于”另一元素“上”时，一个或更多个中间元素不存在。
在下文中，将参照附图详细地描述根据本发明的实施方式的太阳能电池和用于该太阳能电池的电极。
图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的截面图，图2是图1所例示的太阳能电池的部分后平面图。
参照图1和图2，根据本发明的实施方式的太阳能电池100包括半导体基板10、该半导体基板10的一个表面(例如，背面)上的导电类型区域32或导电类型区域34(或者导电类型区域32和导电类型区域34)、以及连接至导电类型区域32或导电类型区域34的电极42或电极44(或者电极42和电极44)。电极42或电极44包括位于导电类型区域32或导电类型区域34上的电极层42a以及位于该电极层42a上的印刷电极层42b。太阳能电池100还可以包括隧道层20、钝化层24、防反射层26、绝缘层40等。将更详细地对此进行描述。
半导体基板10可以包括基区域110，该基区域110以相对较低的掺杂浓度包括第二导电类型掺杂剂。基区域110可以包括包含第二导电类型掺杂剂的晶体(单晶或多晶)硅。例如，基区域110可以是包括第二导电类型掺杂剂的单晶硅基板。第二导电类型掺杂剂可以是n型或p型。当第二导电类型掺杂剂是n型时，第二导电类型掺杂剂可以是诸如P、As、Bi、Sb等的V族元素。当第二导电类型掺杂剂是p型时，第二导电类型掺杂剂可以是诸如B、Al、Ga、In等的III族元素。例如，当基区域110是n型时，用来与通过光电转换形成载流子的基区域110一起形成结(例如，其间布置有与隧道层20的pn结)的p型的第一导电类型区域32具有宽区域，进而可以增加光电转换区域。另外，在这种情况下，具有宽区域的第一导电类型区域32有效地收集具有相对较慢的运动速率的空穴，进而还可以有助于光电转换效率的改进。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。
另外，半导体基板10可以包括在其正面处的正面场区域130。正面场区域130可以具有与基区域110的导电类型相同的导电类型以及比基区域110高的掺杂浓度。
在本发明的实施方式中，正面场区域130是通过以相对较高的掺杂浓度利用第二导电类型掺杂剂对半导体基板10进行掺杂而形成的掺杂区域。因此，正面场区域130构成半导体基板10的一部分，包括第二导电类型的晶体(单晶或多晶)半导体。例如，正面场区域130可以被形成为第二导电类型的单晶半导体基板(例如，单晶硅晶片基板)的一部分。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。因此，正面场区域130可以通过从半导体基板10利用第二导电类型掺杂剂对单独的半导体层(例如，非晶半导体层、微晶半导体层或多晶半导体层)进行掺杂而形成。在本发明的另一实施方式中，正面场区域130可以是与经由通过与半导体基板10相邻形成的层(例如，钝化层24和/或防反射层26)的固定电荷进行掺杂而形成的区域类似地起作用的场区域。可以利用各种其它方法形成具有各种结构的正面场区域130。
在本发明的实施方式中，可以使半导体基板10的正面纹理化以具有形式为角锥状等的不平表面(或者突出部和/或凹陷部)。通过纹理化(texturing)工艺，不平部形成在半导体基板10的正面处，进而其表面粗糙度增加，由此可以减小入射在半导体基板10的正面上的光的反射率。因此，到达由基区域110和第一导电类型区域32形成的pn结的光的量可能增加，并且因此，可以使光损失最小化。
此外，半导体基板10的背面可以是通过镜面抛光等形成并且具有比半导体基板10的正面更低的表面粗糙度的相对平滑且平坦的表面。如在本发明的实施方式中一样，当第一导电类型区域32和第二导电类型区域34一起形成在半导体基板10的背面上时，太阳能电池100的特性可以根据半导体基板10的背面的特性而显著变化。因为通过纹理化的不平部未形成在半导体基板10的背面处，所以可以增强钝化特性，并且因此，可以增强太阳能电池100的特性。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。在一些情况下，不平部可以通过纹理化形成在半导体基板10的背面处。另外，各种修改形式是可能的。
隧道层20可以形成在半导体基板10的背面上。隧道层20作为电子和空穴的一种势垒(barrier)。因此，少数载流子不能够通过隧道层20。此外，多数载流子被累积在与隧道层20相邻的一部分处，并且然后，具有预定能量的多数载流子通过隧道层20。在这种情况下，具有预定能量的多数载流子由于隧道效应能够容易地且平滑地通过隧道层20。并且，隧道层20还作为用于防止导电类型区域32和导电类型区域34的参杂剂扩散到半导体基板10中的扩散势垒。隧道层20可以包括使得多数载流子能够穿过势垒的各种材料，例如，氧化物、氮化物、半导体、导电聚合物等。例如，隧道层20可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、本征非晶硅、本征多晶硅等。在这方面，隧道层20可以形成在半导体基板10的整个背面上方。因此，能够在没有单独的图案化的情况下容易地形成隧道层20。
为了具有足够的隧道效应，隧道层20可以具有比绝缘层40的厚度小的厚度T。例如，隧道层20的厚度T可以是10nm或更小，例如，0.5nm至10nm(更具体地，0.5nm至5nm，例如，1nm至4nm)。当隧道层20的厚度T超过10nm时，隧道不平滑地发生，进而太阳能电池100可能不工作。另一方面，当隧道层20的厚度T小于0.5nm时，可能难以形成具有期望的质量的隧道层20。为了进一步改进隧道效应，隧道层20的厚度T可以是0.5nm至5nm(更具体地，1nm至4nm)。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且隧道层20的厚度T可以具有各种值。
导电类型区域32和导电类型区域34可以被布置在隧道层20上。更具体地，导电类型区域32和导电类型区域34可以包括包含第一导电类型掺杂剂从而具有第一导电类型的第一导电类型区域32以及包含第二导电类型掺杂剂从而具有第二导电类型的第二导电类型区域34。另外，势垒区域36可以被布置在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间。
第一导电类型区域32与基区域110一起形成pn结(或pn隧道结)，同时将隧道层20布置在第一导电类型区域32与基区域110之间，进而构成通过光电转换生成载流子的发射极区域。
在这方面，第一导电类型区域32可以包括半导体(例如，硅)，该半导体包括与基区域110相反的第一导电类型掺杂剂。在本发明的实施方式中，第一导电类型区域32独立于半导体基板10形成在半导体基板10上(更具体地，形成在隧道层20上)。第一导电类型区域32可以被形成为利用第一导电类型掺杂剂掺杂的半导体层。因此，第一导电类型区域32可以被形成为具有与半导体基板10不同的晶体结构的半导体层，以便容易地形成在半导体基板10上。例如，可以通过利用第一导电类型掺杂剂对可以通过诸如沉积等的各种方法容易地制造的非晶半导体、微晶半导体或多晶半导体(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)进行掺杂来形成第一导电类型区域32。第一导电类型掺杂剂在形成半导体层时可以被包括在半导体层中，或者在形成半导体层之后可以通过诸如热扩散、离子注入等的各种掺杂方法被包括在半导体层中。
在这方面，第一导电类型掺杂剂可以是具有与基区域10相反的导电类型的任何掺杂剂。也就是说，当第一导电类型掺杂剂是p型时，第一导电类型掺杂剂可以是诸如B、Al、Ga、In等的III族元素。当第一导电类型掺杂剂是n型时，第一导电类型掺杂剂可以是诸如P、As、Bi、Sb等的V族元素。
第二导电类型区域34形成背面场区域，该背面场区域形成背面场进而防止载流子在半导体基板10的表面(更具体地，背面)处由于复合而导致的损失。
在这方面，第二导电类型区域34可以包括包含与基区域110的第二导电类型掺杂剂相同的第二导电类型掺杂剂的半导体(例如，硅)。在本发明的实施方式中，第二导电类型区域34独立于半导体基板10形成在半导体基板10上(更具体地，形成在隧道层20上)。第二导电类型区域34被形成为利用第二导电类型掺杂剂掺杂的半导体层。因此，第二导电类型区域34可以被形成为具有与半导体基板10不同的晶体结构的半导体层，以便容易地形成在半导体基板10上。例如，可以通过利用第二导电类型掺杂剂对可以通过诸如沉积等的各种方法容易地制造的非晶半导体、微晶半导体或多晶半导体(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)进行掺杂来形成第二导电类型区域34。第二导电类型掺杂剂在形成半导体层时可以被包括在半导体层中，或者在形成半导体层之后可以通过诸如热扩散、离子注入等的各种掺杂方法被包括在半导体层中。
在这方面，第二导电类型掺杂剂可以是具有与基区域110的导电类型相同的导电类型的任何掺杂剂。也就是说，当第二导电类型掺杂剂是n型时，第二导电类型掺杂剂可以是诸如P、As、Bi、Sb等的V族元素。当第二导电类型掺杂剂是p型时，第二导电类型掺杂剂可以是诸如B、Al、Ga、In等的III族元素。
另外，势垒区域36被布置在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间，以使第一导电类型区域32与第二导电类型区域34分开。当第一导电类型区域32与第二导电类型区域34彼此接触时，可能发生分流，并且因此，太阳能电池100的性能可能劣化。因此，在本发明的实施方式中，势垒区域36可以被布置在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间，以防止分流的不必要发生。
势垒区域36可以包括使得第一导电类型区域32和第二导电类型区域34能够基本上彼此绝缘的各种材料。也就是说，势垒区域36可以由非掺杂绝缘材料(例如，氧化物或氮化物)形成。在本发明的另一实施方式中，势垒区域36可以包括本征半导体。在这方面，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34以及势垒区域36被形成在同一平面上，具有基本上相同的厚度，由同一半导体(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)形成，并且势垒区域36可以不包括掺杂剂。例如，包括半导体材料的半导体层可以被形成，半导体层的区域被掺杂有第一导电类型掺杂剂以形成第一导电类型区域32，半导体层的另一区域被掺杂有第二导电类型掺杂剂以形成第二导电类型区域34，并且势垒区域36可以形成在半导体层的未形成第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的区域中。根据本发明的实施方式，可以简化第一导电类型区域32和第二导电类型区域34以及势垒区域36的制造方法。
然而，本发明的实施方式不限于上述示例。也就是说，当势垒区域36独立于第一导电类型区域32和第二导电类型区域34而形成时，势垒区域36可以具有与第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的厚度不同的厚度。例如，为了更有效地防止第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间的短路，势垒区域36的厚度可以大于第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的厚度。在本发明的另一实施方式中，为了减少用于形成势垒区域36的原材料成本，势垒区域36的厚度可以小于第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的厚度。另外，各种修改形式是可能的。另外，势垒区域36的基材料可以不同于第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的那些材料。在本发明的另一实施方式中，势垒区域36可以被形成为布置在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间的空白空间(例如，沟道)。
另外，可以形成势垒区域36以便在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间的界面处部分地使第一导电类型区域32和第二导电类型区域34彼此分开。因此，第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间的界面的一些部分可以彼此分开，而第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间的界面的其它部分可以彼此接触。另外，可能不必要地形成了势垒区域36，并且第一导电类型区域32和第二导电类型区域34可以彼此完全接触。另外，各种修改形式是可能的。
在这方面，具有与基区域110的导电类型相同的导电类型的第二导电类型区域34可以具有比具有与基区域110的导电类型不同的导电类型的第一导电类型区域32的区域更窄的区域。因此，经由隧道层20在基区域110与第一导电类型区域32之间形成的pn结可以具有更宽的区域。在这方面，当基区域110和第二导电类型区域34是n型并且第一导电类型区域32是p型时，具有宽区域的第一导电类型区域32可以有效地收集具有相对较慢的运动速率的空穴。将在下面参照图2更详细地描述第一导电类型区域32和第二导电类型区域34以及势垒区域36的平面结构。
在本发明的实施方式中，已经通过示例描述了第一导电类型区域32和第二导电类型区域34被布置在半导体基板10的背面上，同时在第一导电类型区域32和第二导电类型区域34与半导体基板10之间插置隧道层20的情况。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。在本发明的另一实施方式中，不必形成隧道层20并且第一导电类型区域32和第二导电类型区域34可以被形成为通过利用掺杂剂对半导体基板10进行掺杂而形成的掺杂区域。也就是说，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34可以被形成为具有构成半导体基板10的这些部分的单晶半导体结构的掺杂区域。可以通过其它各种方法来形成导电类型区域32和导电类型区域34。另外，第一导电类型区域32可以形成在半导体基板10的一个表面上并且第二导电类型区域34可以形成在半导体基板10的另一个表面上。在这种情况下，有关导电类型区域32和导电类型区域34以及电极42和电极44的描述可以应用于第一导电类型区域32以及连接至第一导电类型区域32的第一电极42、和/或第二导电类型区域34以及连接至第二导电类型区域34的第二电极44。
绝缘层40可以形成在第一导电类型区域32和第二导电类型区域34以及势垒区域36上。绝缘层40可以防止不允许连接有第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的电极(即，针对第一导电类型区域32的第二电极44和针对第二导电类型区域34的第一电极42)彼此连接，并且可以使第一导电类型区域32和第二导电类型区域34钝化。绝缘层40包括用于暴露第一导电类型区域32的第一开口402以及用于暴露第二导电类型区域34的第二开口404。
绝缘层40可以具有与隧道层20相同或比隧道层20大的厚度。于是，能够增强绝缘层40的绝缘属性和钝化属性。例如，绝缘层40可以包括各种绝缘材料(例如，氧化物、氮化物等)。例如，绝缘层40可以是从由氮化硅膜、含氢氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、MgF2膜、ZnS膜、TiO2膜和CeO2膜构成的组中选择的任何一个膜，或者具有组合地包括以上列举的膜中的两个或更多个的多层结构。然而，该实施方式不限于此，进而，绝缘层40可以包括各种材料中的一种或更多种。
布置在半导体基板10的背面上的电极42和电极44包括电连接且物理连接至第一导电类型区域32的第一电极42以及电连接且物理连接至第二导电类型区域34的第二电极44。
在本发明的实施方式中，第一电极42通过绝缘层40的第一开口402的穿透连接至第一导电类型区域32。第二电极44通过绝缘层40的第二开口404的穿透连接至第二导电类型区域34。第一电极42和第二电极44可以包括各种金属材料。另外，第一电极42和第二电极44未彼此电连接但是分别连接至第一导电类型区域32和第二导电类型区域34，并且可以具有使得能够实现所生成的载流子的收集以及所收集的载流子到外部的转移的各种平面形状。然而，第一电极42和第二电极44的形状不限于上述示例。
在下文中，将参照图1的放大圆详细地描述第一电极42和/或第二电极44的层叠结构，并且然后，将参照图2详细地描述第一电极42和/或第二电极44的平面形状。将通过示例在下面参照图1的放大圆和详细描述来描述第一电极42，但是以下描述还可以应用于第二电极44。也就是说，对第一电极42的层叠结构的描述可以应用于第二电极44的层叠结构。
参照图1的放大圆，第一电极42包括位于导电类型区域32或导电类型区域34(具体地，用于第一电极42的第一导电类型区域32或用于第二电极44的第二导电类型区域34)上的电极层42a、以及位于该电极层42a上的印刷电极层42b。在这种情况下，电极层42a具有与第一导电类型区域32(或与用于第二电极44的第二导电类型区域34)的增强的接触特性并且具有相对较低的电阻。因此，能够通过电极层42a有效地收集载流子。印刷电极层42b增加第一电极42的厚度并且减小第一电极42的电阻。并且，印刷电极层42b在电极层42a的图案化期间被用于掩模。将更详细地对此进行描述。
布置在导电类型区域32或导电类型区域34与印刷电极层42b之间的电极层42a可以包括多个子层以满足第一电极42的各种特性。例如，电极层42a可以包括第一层422和形成在第一层422上的第二层424。第一层422接触第一导电类型区域32(或者在第二电极44的情况下为第二导电类型区域34)的半导体层，并且可以是透明的且导电的。第二层424具有比第一层422大的厚度，进而能够有效地减小第一电极42的电阻。第一层422可以增强第一导电类型区域32和第二层424的接触特性和粘合特性。
第一层422可以形成在半导体层和与该半导体层接触的第二层424之间。第一层422具有导电性并且可以包括具有与半导体层的良好接触特性的金属。因此，不必减小第一电极42的导电性并且可以增强半导体层与第二层424之间的粘合。为了增强与半导体层的接触特性，第一层422可以具有半导体层的热膨胀系数和与第一层422相邻的第二层424的一部分的热膨胀系数之间的热膨胀系数。
更具体地，当半导体层的热膨胀系数与第一电极42的热膨胀系数之间的差较大时，半导体层与第一电极42之间的界面接触可能在执行了用于形成太阳能电池100的各种热处理工艺时劣化。因此，可以增加半导体层与第一电极42之间的接触电阻。这在半导体层或第一电极42的线宽度较小并且半导体层与第一电极42之间的接触区域较小时可能是更成问题的。因此，在本发明的实施方式中，通过限制与半导体层相邻的第一电极42的第一层422的热膨胀系数来减小半导体层与第一电极42之间的热膨胀系数差，这产生了增强的界面接触特性。
半导体层在包括硅时具有大约4.2ppm/K的热膨胀系数，并且可以构成与第一层422相邻的第二层424的该部分(例如，在本发明的实施方式中，第二层424)的铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、金(Au)等具有近似14.2ppm/K或更大的热膨胀系数。更具体地，Cu具有大约16.5ppm/K的热膨胀系数，Al具有大约23.0ppm/K的热膨胀系数，Ag具有大约19.2ppm/K的热膨胀系数，并且Au具有大约14.2ppm/K的热膨胀系数。
考虑到这个，构成第一层422的材料(例如，金属)可以具有大约4.5ppm/K至大约14ppm/K的热膨胀系数。当材料的热膨胀系数小于4.5ppm/K或超过14ppm/K时，第一层422的热膨胀系数与半导体层的热膨胀系数之间的差可能不减小，进而粘合增强效应可能不足。考虑到这个，第一层422可以包括具有大约8.4ppm/K的热膨胀系数的钛(Ti)或具有大约4.6ppm/K的热膨胀系数的钨(W)。例如，第一层422可以由Ti或W形成。
因此，当第一层422包括Ti或W时，可以通过减小第一层422的热膨胀系数与半导体层的热膨胀系数之间的差来增强接触特性。另外，Ti或W可以作为构成与第一层422相邻的第二层424的该部分(例如，在本发明的实施方式中，第二层424)的材料(例如，Cu等)的势垒，进而可以防止材料扩散到半导体层或半导体基板10中。因此，可以防止或减少可能通过构成第二层424的材料到第一导电类型区域32和第二导电类型区域34或半导体基板10中的扩散而发生的问题。
然而，本发明的实施方式不限于此。因此，第一层422可以包括镍、钽、钴、铝、钼、铬等。
在这方面，根据本发明的实施方式的第一层422可以具有透明性，这使得光能够通过。当第一层422即使在包括金属时也具有小厚度时，第一层422可以具有透明性。因此，在本发明的实施方式中，第一层422可以通过将第一层422的厚度限制于特定水平以下而具有透光特性。当第一层422具有透明性时，已经通过第一层422的光通过从形成在第一层422上的第二层424或构成第二层424的一部分的层(例如，第二层424)的反射而被导回到半导体基板10中。由于光从第一电极42反射，存在于半导体基板10中的光的量和驻留时间增加，并且因此，可以增强太阳能电池100的效率。
如本文所使用的术语“透明性”包括光被完全(即，100％)透射的情况和光被部分地透射的情况。也就是说，第一层422可以是金属透明膜或金属半透明膜。例如，第一层422可以具有50％至100％(更具体地，80％至100％)的透明性。当第一层422的透明性小于50％时，从第二层424反射的光的量不足，进而可能难以充分地增强太阳能电池100的效率。在第一层422的透明性是80％或更多时，从第二层424反射的光的量可以进一步增加，进而可以进一步有助于太阳能电池100的效率的改进。
对于此操作，第一层422可以具有比第二层424小的厚度。在本发明的实施方式中，第二层424由一个单层形成；然而，该实施方式不限于此。因此，第二层424可以包括多个层。在这种情况下，第一层422可以具有比第二层424的各个层小的厚度。因此，可以形成第一层422以便具有透明性。
具体地，第一层422可以具有50nm或更小的厚度。当第一层422的厚度超过50nm时，第一层422的透明性减小进而导向第二层424的光的量可能不足。可以通过将第一层422形成为15nm或更小的厚度来进一步增强第一层422的透明性。在这方面，第一层422的厚度可以在2nm与50nm之间(例如，在2nm与15nm之间)。当第一层422的厚度小于2nm时，可能难以均匀地形成第一层422并且由第一层422获得的粘合增强效应可能不足。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且第一层422的厚度等可以考虑到材料、制造条件等而变化。
形成在第一层422上的第二层424可以是单层或者可以包括多个层以便增强各种特性等。在本发明的实施方式中，第二层424可以是位于第一层422与印刷电极层42b之间并且与第一层422和印刷电极层42b接触的单层。第二层424减小第一电极42的电阻并增加导电性，并且作为电流基本上被转移的导电层。并且，第二层424作为防止构成印刷电极层42b的材料迁移至半导体层或半导体基板10并且通过反射材料反射光的势垒层。也就是说，第二层424可以作为导电层、势垒层和反射电极层。第二层424可以由具有良好反射特性的金属形成，并且可以包括例如Cu、Al、Ag、Au或其合金。
第二层424具有比第一层422大的厚度并且可以具有50nm至400nm的厚度。例如，第二层424可以具有50nm至300nm的厚度。当第二层424的厚度小于50nm时，对于第二层424来说可能难以作为势垒层和反射金属层。当第二层424的厚度超过400nm时，反射特性等未显著增强并且制造成本可能增加。当第二层424的厚度是300nm或更小时，用于减小第二层424的电阻的效应可能充足并且能够有效地防止由于热应力的增加而导致的剥落。然而，本发明的实施方式不限于此，进而，第二层424的厚度可以变化。
在本发明的实施方式中，举例说明了电极层42a包括第一层422和第二层424。然而，本发明的实施方式不限于此。因此，电极层42a可以由单层形成，或者电极层42可以包括除第一层422和第二层424之外的附加层。具体地，可以在第二层424上(即，在第二层424与印刷电极层42b之间)进一步设置第三层(未示出)。例如，第三层可以包括Sn或镍-钒(Ni-V)合金。第三层具有比第一层422和第二层424的熔点高的高熔点。进而，第三层可以充分作为覆盖膜以在将被稍后执行的高温工艺期间保护电极层42a。然而，本发明的实施方式不限于此。第三层的材料可以变化并且第三层的位置可以变化，并且可以进一步形成除第三层之外的附加层。
在本发明的实施方式中，包括第一层422和第二层424的电极层42a是通过镀制形成的镀制层或通过溅射形成的溅射层。通过镀制或溅射形成的电极层42a不包括诸如溶剂、树脂等的聚合物材料、诸如玻璃粉等的无机材料。除了不可避免的杂质，电极层42a由纯材料(例如，99％的纯度(重量百分比或体积百分比)或更大纯度(例如，99.9％的纯度))形成。也就是说，电极层42a通过镀制或溅射而形成，进而，电极42a的金属含量较高。并且，多个晶粒等被包括在构成电极层42a的第一层422和第二层424中的每一个中。通过上述特性，可以看出，电极层42a通过镀制或溅射而形成。
也就是说，金属层(分别构成第一层422和第二层424)通过镀制和/或溅射完全地形成，以填充形成在半导体基板10的背面上的绝缘层40的开口402(在第二电极44的情况下为开口404)。然后，执行了金属层的图案化以形成具有第一层422和第二层424的第一电极42(和/或第二电极44)。金属层的图案化可以通过在图案化工艺中利用印刷电极层42b作为掩模而形成，从而形成电极层42a。将参照图3a至图3j更详细地对此进行描述。
当可以通过镀制或溅射形成电极层42时，金属层的材料在太阳能电池100的厚度方向上层叠。因此，第一层422在整个部分具有均匀厚度，并且第二层424在整个部分具有均匀厚度。这里，均匀厚度意指能够被视为考虑误差的余量(或在误差的余量内)的相同厚度，例如，具有小于10％的差的厚度。
再次参照图1，第一电极42可以具有比开口402的宽度W1大的宽度W2。然后，第一电极42(第一电极42的最宽部分的宽度)具有大宽度，并且能够减小第一电极42的电阻。例如，开口402具有大约10μm至大约50μm的宽度W1，并且第一电极42具有大约100μm至大约500μm的宽度W2。当开口402具有小于10μm的宽度W1时，第一电极42与第一导电类型区域32的连接特性可能劣化。当开口402具有大于大约50μm的宽度W1时，可能在形成开口402期间损坏第一导电类型区域32。当第一电极42具有小于大约100μm的宽度W2时，第一电极42可能不具有充足的电阻。当第一电极42具有大于大约500μm的宽度W2时，第一电极42可能不必要地短路至相邻的第二电极44。然而，本发明的实施方式不限于此，进而，开口402的宽度W1和第一电极42的宽度W2可以具有各种值。
因此，电极层42a(具体地，第一层422)可以形成在开口402的底面(即，具有半导体层或导电类型区域32和导电类型区域34的接触表面)上、形成在绝缘层40的与开口402相邻的侧面上，并且形成在绝缘层40的与开口402相邻的上表面(附图中的背面)上。具体地，第一层422可以接触开口402的底面(即，与半导体层或导电类型区域32和导电类型区域34的接触表面)，接触绝缘层40的与开口402相邻的侧面，并且接触绝缘层40的与开口402相邻的上表面。因为第一层422像在上面那样形成在绝缘层40的与开口402相邻的侧面上并且形成在绝缘层40的上表面上，所以可以看到，电极层42a通过形成用于在绝缘层40的整个部分上方形成电极层42a的金属层并且使金属层图案化而形成。
并且，在本发明的实施方式中，电极层42a的侧面(具体地，形成在绝缘层40上的电极层42a的一部分的侧面)的至少一部分可以具有蚀刻迹线。蚀刻迹线可以是在执行电极层42a的图案化时通过蚀刻形成的各种迹线中的一个。例如，当利用湿法蚀刻执行了电极层42a的图案化时，电极层42a的侧面的至少一部分可以具有底切UC，由此蚀刻迹线是底切UC的一部分。底切UC是在湿法蚀刻期间通过各向异性蚀刻生成的第二层424的过蚀刻区域。更具体地，在本发明的实施方式中，底切UC可以形成在电极层42a的第二层424的侧面处。因为第一层422具有优良的耐酸性，所以可以不形成底切UC或者具有小宽度的底切UC可以形成在第一层422处。此外，因为第二层424具有相对较低的耐酸性，所以底切UC可以通过蚀刻溶液容易地形成在第二层424处。因此，第二层424的至少一部分具有比第一电极42的宽度W2(例如，第一层422的宽度)小的宽度W21(第一电极42的最窄部分的宽度)。在图2中，举例说明了第二层424的与第一层422相邻的一部分的宽度与第一层422基本上相同，并且第二层424的宽度朝向印刷电极层424逐渐减小。然而，本发明的实施方式不限于此，进而，第二层424的形状或宽度由于底切UC而可以变化。
例如，底切UC可以具有大约1μm至大约10μm的宽度W22(或在第一电极42的一侧处第一层422的宽度W2与第二层424的宽度W1之间的差)。可以通过湿法蚀刻生成该范围内的底切UC。然而，本发明的实施方式不限于此，进而，底切UC的宽度W2可以变化。
从底切UC可以看出，电极层42a通过形成用于在绝缘层40的整个部分上方形成电极层42a的金属层并且使金属层图案化而形成。
蚀刻迹线可能在侧视图中弯曲，如图1所示，但是还可能是直的或阶梯状的。因此，第二层424的宽度可以沿着蚀刻迹线从W2到W21变化。在接触印刷电极层42b的第二层422的一部分处，底切UC是最大的，使得印刷电极层42b具有由宽度W22表示的伸出部分。印刷电极层42b的伸出部分可以是平面的、弯曲的或不规则的。
在本发明的实施方式中，举例说明了电极层42a具有多个子层。然而，本发明的实施方式不限于此。因此，电极层42a可以由单层形成。
布置在电极层42a上(例如，与电极层42a接触)的印刷电极层42b通过印刷而形成并且有导电性。因为印刷电极层42b通过印刷而形成，所以构成电极层42的印刷电极42b形成在金属层上以具有预定图案。因此，电极层42a能够通过利用印刷电极层42b作为掩模蚀刻构成电极层42a的金属层来形成。然后，能够消除形成附加掩模以用于使电极层42a图案化的工艺以及去除附加掩模的工艺。并且，印刷电极层42b由具有导电性的材料形成，进而，印刷电极层42b保留在电极层42a上，而无需在电极层42a的图案化之后去除印刷电极层42b。因此，印刷电极层42b可以构成第一电极42的一部分。
通过印刷电极层42b，第一电极42能够具有充足厚度并且能够显著减小第一电极42的电阻。因此，能够增强太阳能电池100的电特性。具体地，与当印刷电极层42b通过镀制或溅射而形成时相比，当印刷电极层42b通过印刷而形成时能够容易地增加印刷电极层42b的厚度。因此，印刷电极层42b的厚度可以大于电极层42a的厚度(或构成电极层42a的第一层422和第二层424的厚度)，从而充分确保第一电极42的厚度。
例如，印刷电极层42b可以具有大约5μm至大约50μm的厚度。当第一层422是大约5μm或更小时，印刷电极层42b可能不充分地作为用于使电极层42a图案化的掩模并且第一电极42的厚度可能不足够。当印刷电极层42b是大约50μm或更多时，处理时间和材料成本可能增加并且太阳能电池可能较厚。然而，本发明的实施方式不限于此。考虑到电极层42a的材料、工艺条件等，印刷电极层42b的厚度可以变化。
印刷电极层42b可以包括具有与电极层42a的增强的连接特性并且具有增强的导电性的导电材料以及用于形成膏(例如，诸如溶剂、树脂等的聚合物)的材料。导电材料可以包括导电粉末。例如，导电材料或导电粉末可以包括金属(例如，铜、银、金、铝)。当导电材料可以包括铜时，印刷电极层42能够具有优良的导电性并且能够减小材料成本。尽管诸如铜的相对较便宜的导电材料具有比昂贵的导电材料(例如，银、金、铝)低的导电性，但是印刷电极层42b能够实现充足的导电性，因为印刷电极层42b比电极层42a厚。
如果当执行了印刷电极层42b的组分分析时检测到诸如溶剂、树脂等的聚合物，则可以看到印刷电极层42b通过印刷而形成。选择性地，可以看到，当在印刷电极层42b的缩微照相中发现了存在于聚合物材料中或与聚合物材料混合的导电材料时，印刷电极层42b通过印刷而形成。也就是说，因为溶剂、树脂等被留在印刷电极层42b中，所以印刷电极层42b的金属含量可以比电极层42a的金属含量比。例如，印刷电极层42b的金属含量可以是大约95重量百分比或更少(例如，大约10重量百分比至大约90重量百分比，并且更具体地，大约10重量百分比至大约50重量百分比)。
然而，与用于电极的常规印刷层不同，根据本发明的实施方式的印刷电极层42b不包括诸如玻璃粉的无机材料。因此，印刷电极层42b可以由导电材料和聚合物材料构成。用于电极的常规印刷层被形成为与绝缘层接触，并且穿透绝缘层并在烧制工艺期间经由通火连接到导电类型区域。因此，用于电极的常规印刷层包括针对通火的玻璃粉。另一方面，在本发明的实施方式中，印刷电极层42b不与第一导电类型区域32(在第二电极44的情况下，第二导电类型区域34)接触，并且形成在电极层42a上以形成最上层42(或第二电极44)。因此，通火是不必要的。因此，印刷电极层42b不必包括玻璃粉。因此，能够减小可能使印刷电极层42b的电特性劣化的金属的含量。
另外，用于印刷的膏具有预定粘性并且膏可以向下流向膏的边缘。因此，通过印刷形成的印刷电极层42b具有中间部比边缘部厚的缓和弯曲表面的上表面(即，圆形上表面或圆形形状)。因此，用肉眼可以看到印刷电极层42通过印刷而形成。
在本发明的实施方式中，印刷电极层42b是电极42的最上层，进而，用于与外部(相邻太阳能电池或接线盒)连接的带状物等连接至印刷电极层42b。
此后，将参照图2详细地描述第一导电类型区域32和第二导电类型区域34、势垒区域36以及第一电极42和第二电极44的平面形状。
参照图2，在本发明的实施方式中，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34延伸以便具有带状并且按照与纵向交叉的方向相对于彼此交替地布置。势垒区域36可以被布置为使第一导电类型区域32与第二导电类型区域34分开。彼此分开的多个第一导电类型区域32可以在其第一侧的边缘处彼此连接，并且彼此分开的多个第二导电类型区域34可以在其第二侧的边缘处彼此连接。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。
在这方面，第一导电类型区域32可以具有比第二导电类型区域34宽的区域。例如，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的区域可以通过不同地调节其宽度而被调节。也就是说，第一导电类型区域32的宽度W3可以大于第二导电类型区域34的宽度W4。从而，构成发射极区域的第一导电类型区域32具有宽区域，进而，可以增加光电转换区域。在这方面，当第一导电类型区域32是p型导电的时，具有宽区域的第一导电类型区域32可以有效地收集具有相对较慢的运动速率的空穴。
另外，可以形成第一电极42以便使带状对应于第一导电类型区域32，并且可以形成第二电极44以便使带状对应于第二导电类型区域34。第一开口402和第二开口404可以被形成为分别对应于第一电极42和第二电极44的总长度(或区域)。因此，使第一电极42与第一导电类型区域32之间的接触区域以及第二电极34与第二导电类型区域34之间的接触区域最大化，并且因此，可以增强载流子收集效率。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。另外，还可以形成第一开口402和第二开口404以便分别将第一电极42和第二电极44的仅一些部分连接至第一导电类型区域32和第二导电类型区域34。例如，第一开口402和第二开口404可以被形成为多个接触孔。第一电极42可以在其第一侧的边缘处彼此连接，并且第二电极34可以在其第二侧的边缘处彼此连接。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。
返回参照图1，绝缘层(或绝缘层40)(即，钝化层24和/或防反射层26)可以被布置在半导体基板10的正面上(更具体地，在形成在半导体基板10的正面处的正面场区域130上)。根据本发明的实施方式，仅钝化层24可以形成在半导体基板10上，仅防反射层26可以形成在半导体基板10上，或者钝化层24和防反射层26可以被依次布置在半导体基板10上。图1例示了钝化层24和防反射层26依次形成在半导体基板10上并且半导体基板10接触钝化层24的情况。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且半导体基板10可以接触防反射层26。另外，各种修改形式是可能的。
钝化层24和防反射层26可以基本上完全地形成在半导体基板10的正面上。在这方面，如本文所使用的表达“完全地形成”包括钝化层24和防反射层26物理上完整地形成的情况以及钝化层24和防反射层26由于不可避免的原因或其它原因而不完整地形成的情况。
钝化层24形成在半导体基板10的与其接触的正面上，进而使存在于半导体基板10的正面或块中的缺陷无效。因此，去除了少数载流子的复合地点，并且因此，可以增加太阳能电池100的开路电压。并且，通过防反射层26，可以通过减小入射在半导体基板10的正面上的光的反射率来增加到达形成在基区域110与第一导电类型区域32之间的界面处的pn结的光的量。因此，能够增加太阳能电池100的短路电流Isc。因此，能够通过钝化层24和防反射层26来增加太阳能电池100的开路电压和短路电路Isc，并且因此，能够增强太阳能电池100的效率。
钝化层24和/或防反射层26可以由各种材料形成。例如，钝化层24和/或防反射层26可以是从由氮化硅层、含氢氮化硅层、氧化硅层、氮氧化硅层、氧化铝层、MgF2层、ZnS层、TiO2层以及CeO2层构成的组中选择的任何一个层，或者具有组合地包括以上列举的这些层中的两个或更多个的多层结构。例如，钝化层24可以包括氧化硅，并且防反射层26可以包括氮化硅。
当光入射在根据本发明的实施方式的太阳能电池100上时，通过光电转换在形成在基区域110与第一导电类型区域32之间的pn结处生成电子和空穴，并且所生成的空穴和电子通过隧穿隧道层20而隧穿，分别移向第一导电类型区域32和第二导电类型区域34，并且然后分别迁移至第一电极42和第二电极44。从而生成了电能。
如在本发明的实施方式中一样，在具有第一电极42和第二电极44形成在半导体基板10的背面上而未形成在半导体基板10的正面上的背接触结构的太阳能电池100中，能够使半导体基板10的正面处的屏蔽损失最小化。因此，能够增强太阳能电池100的效率。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。例如，上述结构可以应用于第一电极42被布置在半导体基板10的正面上并且第二电极44被布置在半导体基板10的背面上的太阳能电池。
在本发明的实施方式中，电极42或电极44包括通过镀制或溅射形成的电极层42a以及形成在电极层42a上的印刷电极层42b。能够利用印刷电极层42b来执行电极层42a的图案化。因此，能够省略形成附加掩模以用于形成电极层42a的工艺以及去除附加掩模的工艺。因此，能够简化电极42或电极44的制造工艺并且能够显著简化太阳能电池100的制造工艺。另外，用作掩模的印刷电极层42b具有导电性，进而，能够增加电极42或电极44的厚度并且能够显著减小电极42或电极44的导电性。结果，能够显著增强太阳能电池100的效率。
在下文中，将参照图3a至图3j详细地描述具有上述结构的太阳能电池100的制造方法。图3a至图3j是例示了根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面图。
首先，如图3a所示，制备了包括具有第二导电类型掺杂剂的基区域110的半导体基板10。在本发明的实施方式中，半导体基板10可以是具有n型掺杂剂的硅基板(例如，硅晶片)。n型掺杂剂的示例包括但不限于诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)的V族元素。然而，本发明的实施方式不限于此，基区域110可以具有p型掺杂剂。
半导体基板10的正面和背面中的至少一个被纹理化，使得表面是不平表面(或具有突出部和/或凹陷部)。湿法纹理化方法或干法纹理化方法可以被用作半导体基板10的表面的纹理化。可以通过将半导体基板10浸在纹理化溶液中来执行湿法纹理化并且具有短工艺时间的优点。干法纹理化是利用金刚石钻、激光等来切割半导体基板10的表面的工艺并且使得能够形成均匀的突出部和/或凹陷部，但是不利地具有长工艺时间并且导致对半导体基板10的损坏。另选地，可以通过反应性离子蚀刻(RIE)等来使半导体基板10纹理化。因此，可以通过各种方法来使半导体基板10纹理化。
例如，可以使半导体基板10的正面纹理化以具有突出部和/或凹陷部或为不平表面。此外，半导体基板10的背面可以是通过镜面抛光等形成并且具有比半导体基板10的正面低的表面粗糙度的相对平滑且平坦的表面。然而，本发明的实施方式不限于此，进而，可以使用具有各种结构的半导体基板10。
接下来，如图3b所示，隧道层20形成在半导体基板10的背面上。隧道层20可以完全地形成在半导体基板10的背面上。
在这种情况下，可以例如通过诸如热生长或沉积(例如，等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD))等的方法形成隧道层20，但是本发明的实施方式不限于此，并且可以通过各种方法形成隧道层20。
然后，如图3c和图3d所示，第一导电类型区域32和第二导电类型区域34形成在隧道层20上。
如图3c所示，半导体层30形成在隧道层20上。导电类型区域32和导电类型区域34可以由非晶半导体、微晶半导体或多晶半导体形成。在这种情况下，可以通过例如热生长、沉积(例如，等离子体增强化学汽相沉积(PECVD))等的方法形成半导体层30。然而，本发明的实施方式不限于此，可以通过各种方法形成半导体层30。
接下来，如图3d所示，第一导电类型区域32、第二导电类型区域34和势垒区域36形成在半导体层30处。
例如，半导体层30的区域通过诸如离子注入法、热扩散法或激光掺杂法的各种方法而掺杂有第一导电类型掺杂剂以形成第一导电类型区域32，并且半导体层30的另一区域通过诸如离子注入法、热扩散法或激光掺杂法的各种方法而掺杂有第二导电类型掺杂剂以形成第二导电类型区域34。然后，势垒区域36可以形成在半导体层30的在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间的区域中。
然而，本发明的实施方式不限于此。各种方法可以被用于用于形成导电类型区域32和导电类型区域34以及势垒区域36的方法。并且，可以不形成势垒区域36。也就是说，各种修改形式是可能的。
接下来，如图3e所示，可以通过将第二导电类型掺杂剂掺杂至半导体基板10的正面来形成正面场区域130。可以通过诸如离子注入法、热扩散法或激光掺杂法的各种方法来形成正面场区域130。
接下来，如图3f所示，钝化层24和防反射层26依次形成在半导体基板10的正面上，并且绝缘层40依次形成在半导体基板10的背面上。也就是说，钝化层24和防反射层26形成在半导体基板10的正面的整个部分上方，并且绝缘层40形成在半导体基板10的背面的整个部分上方。可以通过诸如真空沉积、化学汽相沉积、旋涂、丝网印刷或喷涂的各种方法来形成钝化层24、防反射层26和绝缘层40。钝化层24和防反射层26以及绝缘层40的形成顺序可以变化。
接下来，如图3g所示，第一开口402和第二开口404形成在绝缘层40处。可以通过各种方法形成第一开口402和第二开口404。
例如，在本发明的实施方式中，可以通过利用激光的激光烧蚀(激光蚀刻)形成第一开口402和第二开口404。利用激光烧蚀，能够减小第一开口402和第二开口404的宽度，并且可以容易地形成具有各种图案的第一开口402和第二开口404。
接下来，如图3h所示，金属层400形成在半导体基板10的背面的整个部分上方(更具体地，在用于形成第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的半导体层的整个部分上方)以填充开口402和开口404。更具体地，第一金属层400a和第二金属层400b通过镀制或溅射而依次形成。然而，本发明的实施方式不限于此，进而，第一金属层400a和第二金属层400b可以通过各种方法而形成。
接下来，如图3i所示，印刷电极层42b形成在金属层400上。印刷电极层42b被形成为对应于电极42和电极44。印刷电极层42b防止与电极42和电极44对应的金属层400的一部分在蚀刻工艺期间被蚀刻。印刷电极层42b可以具有比开口402或开口404的宽度大的宽度。
印刷电极层42b可以通过涂覆膏并且经由热处理烧制印刷电极层42b以物理连接且电连接至金属层400来形成。
用于印刷电极层42b的膏可以包括导电材料、溶剂、树脂和其它各种添加剂。导电材料被包括以提供印刷电极层42b的导电性。溶剂被包括以使膏的各种材料混合并且具有适合于印刷的粘性。树脂用作粘合剂并且使得印刷电极层42b能够稳定连接至金属层400。添加剂被包括以增强各种特性。已知的各种材料可以被用于导电材料、溶剂、树脂和添加剂，进而，将省略详细描述。并且，如在上文所陈述的，印刷电极层42b可以不包括玻璃粉。
因为印刷电极层42b被布置在金属层400上并且已经形成了开口402或开口404，所以在印刷电极层42b的烧制时不需要通火。因此，在非常低温度的大约200℃至大约250℃下执行热处理。因此，能够省略用于烧制印刷电极层42b的高温工艺，从而简化制造工艺并且防止半导体基板10的特性被损坏。然而，本发明的实施方式不限于此，并且热处理的温度可以变化。
接下来，如图3j所示，电极层42a通过消除未形成有印刷电极层42b的金属层400的另一部分来形成。因此，形成了包括电极层42a和印刷电极层42b的电极42和电极44。
各种方法可以应用于蚀刻方法。例如，可以使用利用蚀刻溶液的湿法蚀刻工艺。酸溶液可以被用于蚀刻溶液，例如，氢氟酸、磷酸、硝酸或其组合。执行了电极42和电极44的图案化。通过像在上面那样利用湿法蚀刻工艺，能够通过简单工艺执行电极42和电极44的图案化。然而，本发明的实施方式不限于此。
在本发明的实施方式中，电极层42a通过经由镀制或溅射在绝缘层40上完全地形成金属层400、形成印刷电极层42b并且利用印刷电极层42b作为掩模来使金属层400图案化而形成。从而，能够消除形成附加掩模以用于使金属层400图案化的工艺以及去除附加掩模的工艺。因此，能够简化用于形成太阳能电池100的工艺。
在本发明的实施方式中，举例说明形成隧道层20、导电类型区域32和导电类型区域34以及势垒区域36，然后，形成正面场层130，并且然后，形成钝化层24、防反射层26和绝缘层40，以及最后，形成第一电极42和第二电极44。然而，本发明的实施方式不限于此。因此，隧道层20、第一导电类型区域32和第二导电类型区域34、势垒区域36、钝化层24、防反射层26以及绝缘层40的形成顺序可以变化。另外，可以不包括它们中的一些，并且各种修改形式是可能的。
在下文中，将详细地描述根据本发明的其它实施方式的太阳能电池和用于这些太阳能电池的电极。将在本文中省略对与以上描述中的元件相同或相似的元件的详细描述，并且将在本文中提供对仅不同元件的详细描述。以上实施方式及其经修改的实施方式以及以下实施方式及其经修改的实施方式的组合落入本发明的实施方式的精神和范围内。
图4是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的电极的截面图。
参照图4，在本发明的实施方式中，电路板200可以附接至太阳能电池100。电路板200包括电路图案212和电路图案214以及基部构件210以连接多个太阳能电池100。在本发明的实施方式中，集成结构或单体的电路板200包括与多个太阳能电池100(例如，三个或更多个太阳能电池100)对应的电路图案212和电路图案214，这与用来连接两个相邻的太阳能电池100的与仅两个太阳能电池100对应的带状物不同。因此，多个太阳能电池100(例如，三个或更多个太阳能电池100)能够通过附接太阳能电池100上的电路板200而彼此电连接。
电路板200的基部构件210可以是膜、板、基板等，其由具有透光性和绝缘特性并且能够维持电路板200的机械强度的材料形成。电路板200的基部构件210可以由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯-2,6-萘酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚芳酯、丙酸纤维素、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚苯乙烯等中的至少一种形成。然而，本发明的实施方式不限于此，并且基部构件210可以由与前述材料不同的各种其它材料形成。
电路图案212和电路图案214可以被设置在基部构件210的面向电极42和电极44的表面处。电路图案212和电路图案214可以具有用于电连接多个太阳能电池100的各种平面形状。电路图案212和电路图案214可以包括电连接至第一电极42的第一电路图案212以及电连接至第二电极44的第二电路图案214。一个太阳能电池100的第一电路图案212连接至在一侧与一个太阳能电池100相邻的另一太阳能电池100的第二电路图案214，并且一个太阳能电池100的第二电路图案214连接至在另一侧与一个太阳能电池100相邻的又一个太阳能电池100的第一电路图案212。然后，能够串联连接多个太阳能电池100。然而，本发明的实施方式不限于此。电路图案212和电路图案214的形状和连接结构以及多个太阳能电池100的连接结构可以不同地变化。
电路板200的电路图案212和电路图案214以及电极42和电极44分别在插置导电粘合层220的同时被接合并且固定。导电粘合层220可以由导电膏、导电膜等形成。也就是说，导电粘合层220的材料和形状可以变化。然而，本发明的实施方式不限于此。电路图案212和电路图案214以及电极42和电极44可以在没有导电粘合层220的情况下彼此直接接触。其它修改形式也是可能的。
当多个太阳能电池100像在上面那样通过电路板200连接时，与多个太阳能电池100通过带状物连接的情况相比，能够简化制造工艺。另外，电路板200的电路图案212和电路图案214能够与电极42和电极44一起收集载流子并且将它们变换到外部，从而增强载流子的收集效率。
图5是根据本发明的另一个实施方式的太阳能电池的电极的截面图。
参照图5，在本发明的实施方式中，包括电路图案212和电路图案214以及基部构件210并且连接多个太阳能电池100的电路板200可以附接在太阳能电池100上。将省略与图4所示的电路板200的描述相同或相似的根据本发明的实施方式的电路板200的描述。
在本发明的实施方式中，与图4所示的本发明的实施方式不同，开口210a形成在基部构件210的未形成电路图案212和电路图案214的部分处。当金属层(图6a的附图标记400)被蚀刻时，蚀刻溶液可以通过开口210a。在图5中，举例说明了一个大开口210a形成在相邻的电路图案212和电路图案214之间。据此，蚀刻溶液能够通过一个大开口210a容易地到达金属层400，进而，能够容易地执行蚀刻工艺。然而，本发明的实施方式不限于此。因此，具有相对较小的区域的多个开口210a可以被密集地设置在相邻的电路图案212与电路图案214之间。在这种情况下，能够通过多个开口210a执行蚀刻工艺，并且能够增强基部构件210的机械强度。
并且，在本发明的实施方式中，在电极42和电极44与电路图案212和电路图案214之间不包括附加的导电粘合层(图4的附图标记220)。也就是说，电极42和电极44可以与电路图案212和电路图案214直接接触。这是因为印刷电极层42b首先通过印刷而形成，并且然后，印刷电极层42b在烧制之前利用印刷电极层42b作为粘合层而连接至电路图案212和电路图案214。因此，能够省略附加的导电粘合层220，进而，能够减少材料的成本并且能够简化制造工艺。
将参照图6a至图6d详细地描述用于制造太阳能电池100的方法。图6a至图6d是例示了根据本发明的实施方式的用于制造太阳能电池的方法的截面图。
如图6a所示，隧道层20、导电类型区域32和导电类型区域34、绝缘层40、金属层400形成在半导体基板100的背面上，并且正面场区域130、钝化层24和防反射层26形成在半导体基板100的正面上。与图3a和图3i有关的描述与上述相同或相似，进而，与图3a和图3i有关的描述可以应用于该实施方式。
如图6b所示，用于形成印刷电极层42b的膏被涂覆或形成在金属层400上。印刷电极层42b在具有与电极42或电极44对应的预定图案的状态下形成。印刷电极层42b具有比开口402或开口404的宽度宽的宽度。用于形成印刷电极层42b的膏的材料等与图3i相关的描述中的材料相同或相似，进而，将省略其描述。
如图6c所示，在电路图案212和电路图案214被设置在印刷电极层42b上的状态下通过热处理烧制了印刷电极层42b。也就是说，用于将电路图案212和电路图案214设置在膏上的步骤被包括在涂覆膏的步骤与用于通过热处理来烧制印刷电极层42b的膏的步骤之间。当烧制印刷电极层42b的膏时，印刷电极层42b以及电路图案212和电路图案214被物理连接。
也就是说，在印刷电极层42b以及电路图案212和电路图案214物理连接的状态下烧制了膏。印刷电极层42b以及电路图案212和电路图案214通过印刷电极层42b物理连接且电连接。因此，印刷电极层42b以及电路图案212和电路图案214在没有附加的导电粘合层220的情况下物理连接且电连接。结果，能够减少材料的成本并且能够减少工艺时间。
接下来，如图6d所示，通过基部构件210的开口210a暴露的金属层400的一部分被蚀刻溶液、蚀刻设备等去除，并且从而形成电极层42a。因此，形成了包括电极层42a和印刷电极层42b的电极42和电极44。蚀刻方法等与图3j相关的描述中的蚀刻方法相同或相似，进而，将省略其描述。
关于本发明的实施方式描述的特定特性、结构或效果被包括在本发明的实施方式中的至少一个实施方式中并且未必在本发明的所有实施方式中。此外，本发明的实施方式中的任何特定实施方式的特定特性、结构或效果可以按照任何适合的方式与本发明的一个或更多个其它实施方式组合，或者可以由本发明的实施方式所属于的本领域的技术人员改变。因此，应当理解，与这种组合或改变相关联的内容落在本发明的实施方式的精神和范围内。
尽管已经参照本发明的许多例示性实施方式描述了本发明的实施方式，但是应该理解，将落在本发明的实施方式的固有方面内的许多其它修改和应用可以由本领域技术人员设计出。更具体地，在实施方式的具体构成元素方面的各种变化和修改是可能的。另外，应当理解，与这些变化和修改相关的差异落在所附权利要求中限定的本发明的实施方式的精神和范围内。
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年4月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2014-0041983的优先权权益，通过引用将其公开内容并入本文。

Claims (20)

1.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
半导体基板；
导电类型区域，该导电类型区域位于所述半导体基板的一个表面上；以及
电极，该电极连接至所述导电类型区域，
其中，所述电极包括：
电极层，该电极层位于所述导电类型区域上，其中，所述电极层包括金属；以及
印刷电极层，该印刷电极层位于所述电极层上，其中，所述印刷电极层包括用于形成膏的聚合物材料和导电粉末材料，
其中，所述印刷电极层的金属的量比所述电极层的金属的量小。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述电极层在所述电极层的侧面的至少一部分处具有蚀刻迹线。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述电极层包括镀制层或溅射层。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述印刷电极层具有圆形形状。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括：
绝缘层，该绝缘层位于所述导电类型区域上，其中，所述绝缘层具有与所述电极对应的开口，
其中，所述电极层与所述开口的底面、所述绝缘层的与所述开口相邻的侧面以及所述绝缘层的与所述开口相邻的上表面接触。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述印刷电极层是所述电极的最上层。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括：
带状物或电路板，该带状物或电路板位于所述印刷电极层上。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述电路板包括：
基部构件，以及
位于所述基部构件上的电路图案，该电路图案连接至所述印刷电极层，
其中，所述电路图案与所述印刷电极层直接接触，或者所述电路图案在插置导电粘合层的同时连接至所述印刷电极层。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，所述电路图案与所述印刷电极层直接接触，并且
所述基部构件在所述基部构件的未形成所述电路图案的一部分处具有开口。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括：
隧道层，该隧道层位于所述半导体基板与所述导电类型区域之间，
其中，所述导电类型区域包括位于所述隧道层的同一表面上的第一导电类型区域和第二导电类型区域；并且
所述第一导电类型区域和所述第二导电类型区域具有彼此不同的导电性类型。
11.一种用于制造太阳能电池的方法，该方法包括以下步骤：
在半导体基板的一个表面上形成导电类型区域；以及
在所述导电类型区域上形成电极，
其中，所述电极的形成包括以下步骤：
在所述导电类型区域的整个区域上形成金属层；
在电极层上形成具有图案的印刷电极层；以及
在所述导电类型区域与所述印刷电极层之间形成所述电极层，
其中，所述电极层的形成包括以下步骤：利用所述印刷电极层作为掩模来使所述金属层图案化，并且
所述印刷电极层包括用于形成膏的聚合物材料和导电粉末材料，
其中，所述印刷电极层的金属的量比所述电极层的金属的量小。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在形成所述金属层时，所述金属层是通过镀制或溅射而形成的。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在形成所述印刷电极层时，所述印刷电极层是通过印刷包括溶剂、导电材料和树脂的膏而形成的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述膏不包括玻璃粉。
15.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括以下步骤：
在形成所述导电类型区域与在所述导电类型区域上形成所述电极之间形成绝缘层，其中，该绝缘层具有与所述电极对应的开口，
其中，所述电极层与所述开口的底面、所述绝缘层的与所述开口相邻的侧面以及所述绝缘层的与所述开口相邻的上表面接触。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述印刷电极层是所述电极的最上层。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，在形成所述电极层时，所述电极层被湿法蚀刻。
18.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括以下步骤：
在所述印刷电极层上附接带状物或电路板。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述印刷电极层的形成包括以下步骤：
在所述金属层上涂覆具有图案的膏；以及
通过对所述膏进行热处理来烧制所述膏，
其中，在形成所述电极之后，所述电路板被附接。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述电路板包括基部构件和位于该基部构件上的电路图案，
所述基部构件在所述基部构件的未形成所述电路图案的一部分处具有开口，
所述印刷电极层的形成包括以下步骤：在所述金属层上涂覆具有图案的膏并且通过对所述膏进行热处理来烧制所述膏，
所述方法还包括以下步骤：在涂覆所述膏与烧制所述印刷电极层之间，将所述电路图案设置在所述膏上，
在烧制所述膏时，所述印刷电极层和所述电路图案通过烧制所述膏而连接，并且
在形成所述电极层时，所述金属层通过所述开口而被蚀刻。
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