CN105074936A - 用于增强太阳能电池金属化的无电镀电导率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于形成太阳能电池的接触区的方法。所述方法包括：在所述太阳能电池的基板之上沉积由第一金属组成的浆料；固化所述浆料以形成第一金属层；在所述第一金属层上以无电镀方式镀覆第二金属层；以及在所述第二金属层上以电解方式镀覆第三金属层，其中所述第二金属层将所述第一金属层电耦合到所述第三金属层。所述方法还可包括在所述第三金属层上以电解方式镀覆第四金属层。

Description

用于增强太阳能电池金属化的无电镀电导率的方法
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2012年12月10日提交的美国临时申请No.61/956,175和2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/794,499的权益，所述临时申请的全部内容据此以引用方式并入本文。
技术领域
本文所述主题的实施例总体上涉及太阳能电池。更具体地讲，本主题的实施例涉及太阳能电池结构和制造过程。
背景技术
太阳能电池是众所周知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。其可使用半导体加工技术制造在半导体晶片上。太阳能电池包含P型和N型扩散区。冲击在太阳能电池上的太阳辐射产生迁移到扩散区的电子和空穴，从而在这些扩散区之间形成电压差。在背面接触式太阳能电池中，扩散区以及耦合到其的金属接触指均位于太阳能电池的背面上。这些接触指允许外部电路耦合到太阳能电池并且由该太阳能电池供电。
用于改善触点形成并且在制造期间将金属镀覆到太阳能电池的技术十分有益，因为这些技术是标准太阳能电池制造过程的固有部分。此类改进技术可减少制造操作并且提高整体输出产率，从而因较少处理而缩短太阳能电池整体制造时间并提高可用产品产率。
附图说明
结合以下附图考虑时，可通过参考具体实施方式和权利要求得到对本主题的更完整理解，其中在所有这些附图中，相似参照编号指代类似元件。
图1-图6是根据标准太阳能电池制造过程的太阳能电池的剖面示图；
图7-图10是沿单个金属接触指和多个金属接触指的电导率的模型的图示；
图11-图18是根据用于形成太阳能电池的接触区的方法制造的太阳能电池的剖面示图；
图19-图23是根据用于形成太阳能电池的接触区的另一种方法制造的太阳能电池的剖面示图；
图24和图25是根据用于形成太阳能电池的接触区的又一种方法制造的太阳能电池的剖面示图；
图26和图27是根据用于形成太阳能电池的接触区的方法制造的太阳能电池的剖面示图；
图28和图29是根据用于形成太阳能电池的接触区的另一种方法制造的太阳能电池的剖面示图；
图30-图37是根据用于形成太阳能电池的接触区的方法，用于形成太阳能电池的接触区的方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅为示例性，并且并非意图限制本主题的实施例或这些实施例的应用和使用。如本文所用，词语“示例性”意思是“充当例子、示例或图解”。本文中描述为示例性的任一实施未必被理解为比其他实施优选或有利。此外，并非意图受到前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任一所表达或所暗示理论的约束。
另外，阐述众多具体细节(例如具体过程流程操作)以便提供对本方法及其实施例的透彻理解。所属领域的技术人员将显而易见，可在没有这些具体细节的情况下实践本方法及其实施例。在其他情况中，对于一些熟知的制造技术(例如平版印刷、蚀刻和镀覆技术)未作详细描述，以免不必要地使所述方法及其实施例变得难以理解。此外，应当理解，图中所示的各种实施例为示例性表示并且未必按比例绘制。
本发明公开了一种用于形成太阳能电池的接触区的方法。该方法包括提供太阳能电池，该太阳能电池具有被构造为在正常操作期间面向太阳的正面以及与该正面相反的背面。该方法还包括：在太阳能电池的基板之上沉积由第一金属组成的浆料；固化该浆料以形成第一金属层；在第一金属层上以无电镀方式镀覆第二金属层；以及在第二金属层上以电解方式镀覆第三金属层，其中第二金属层将第一金属层电耦合到第三金属层。在一个实施例中，在基板之上沉积浆料的步骤包括在该基板之上的多晶硅区上沉积浆料。在另一个实施例中，沉积浆料的步骤包括沉积铝浆料。在又一个实施例中，沉积铝浆料的步骤包括沉积厚度为至少0.5微米的铝浆料。在另一个实施例中，第二金属层包含适于抑制金属从第三金属层扩散到基板中的阻挡金属。在另一个实施例中，以无电镀方式镀覆第二金属层的步骤包括以无电镀方式镀覆金属，所述金属诸如但不限于镍、金、银、铑、铬、锌、锡或镉。在又一个实施例中，以无电镀方式镀覆第二金属层的步骤包括以无电镀方式镀覆厚度为至少0.1微米的金属层。在另一个实施例中，以电解方式镀覆第三金属层的步骤包括以电解方式镀覆金属，所述金属诸如但不限于铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯或铂。
本发明公开了另一种用于形成太阳能电池的接触区的方法。该方法包括提供太阳能电池，该太阳能电池具有被构造为在正常操作期间面向太阳的正面以及与该正面相反的背面。该方法还包括：在太阳能电池的基板之上沉积由第一金属组成的浆料；固化该浆料以形成第一金属层；在第一金属层上以无电镀方式镀覆第二金属层；以及在第二金属层上以电解方式镀覆第三金属层，其中第二金属层将第一金属层电耦合到第三金属层。在一个实施例中，该方法还包括在第三金属层上以电解方式镀覆第四金属层。在另一个实施例中，以电解方式镀覆第四金属层的步骤包括以电解方式镀覆金属，所述金属诸如但不限于铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯或铂。
本发明公开了另一种用于形成太阳能电池的接触区的方法。该方法包括提供太阳能电池，该太阳能电池具有被构造为在正常操作期间面向太阳的正面以及与该正面相反的背面。该方法还包括：在太阳能电池的基板之上以交叉图案沉积铝浆料；固化该铝浆料以形成铝层；在铝层上以无电镀方式镀覆厚度为至少0.1微米的第二金属层；在第二金属层上以电解方式镀覆第三金属层，其中第二金属层将铝层电耦合到第三金属层；以及在第三金属层上以电解方式镀覆第四金属层。在一个实施例中，沉积铝浆料的步骤包括沉积厚度为至少0.5微米的铝浆料。在另一个实施例中，第二金属层包含适于抑制金属从第三金属层扩散到基板中的阻挡金属。在又一个实施例中，在基板之上沉积铝浆料的步骤包括在基板之上的多晶硅区上沉积铝浆料。在另一个实施例中，沉积铝浆料的步骤包括使用如下方法进行沉积，所述方法诸如但不限于丝网印刷、旋转涂布或喷墨印刷。在一个实施例中，以电解方式镀覆第三金属层和第四金属层的步骤包括以电解方式镀覆金属，所述金属诸如但不限于铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯或铂。
本发明公开了一种用于形成太阳能电池的接触区的方法。该方法包括提供太阳能电池，该太阳能电池具有被构造为在正常操作期间面向太阳的正面以及与该正面相反的背面。该方法还包括：在太阳能电池的基板之上以交叉图案沉积厚度为至少0.5微米的铝浆料；热固化该铝浆料以形成铝层；以及在第一金属层上以无电镀方式镀覆包含厚度为至少0.1微米的阻挡金属的第二金属层，其中该阻挡金属适于抑制金属扩散到基板中。该方法还包括：在第二金属层上以电解方式镀覆第三金属层，其中第二金属层将铝层电耦合到第三金属层；以及在第三金属层上以电解方式镀覆第四金属层。在一个实施例中，在基板之上沉积铝浆料的步骤包括在基板之上的多晶硅区上沉积铝浆料。在另一个实施例中，在太阳能电池上沉积铝浆料的步骤包括使用如下方法在太阳能电池上沉积铝浆料，所述方法诸如但不限于丝网印刷、旋转涂布或喷墨印刷。在又一个实施例中，提供太阳能电池的步骤包括提供如下太阳能电池，所述太阳能电池诸如但不限于背面接触式太阳能电池、正面接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池。
图1-6示出用于形成太阳能电池100的接触区的标准过程中的操作。参见图1，该标准过程可包括提供太阳能电池100，太阳能电池100具有被构造为在正常操作期间面向太阳的正面104以及与正面104相反的背面102。该太阳能电池可还包括基板或硅基板110、第一掺杂区112和第二掺杂区114，以及位于两个掺杂区112,114上的接触区126，其中接触区126可使用标准蚀刻技术形成。所提供的太阳能电池100还可具有沉积在正面104上的纹理化区124上的抗反射层(ARC)120。所提供的太阳能电池100还可具有沉积在背面102上的背面抗反射层(BARC)122。在图2中，该标准过程还可包括使用物理气相沉积(PVD)技术(包括溅镀和退火)在太阳能电池100的背面102上沉积第一金属层130。如图3中所示，该标准过程包括固化140第一金属层130，其中固化140第一金属层130的步骤使第一金属层130与第一掺杂区112和第二掺杂区114之间的粘附性得以改善。该标准过程还可包括在太阳能电池的背面102上以交叉图案并且沿太阳能电池100的侧边沉积抗蚀油墨142,144，如图4所示。在图5中，该标准过程还可包括在第一金属层130的暴露区上以电解方式镀覆第二金属层160，其中抗蚀油墨142,144抑制过量金属沿太阳能电池100的背面和侧边镀覆。该标准过程还可包括移除抗蚀剂142,144以及抗蚀剂142,144下方的过量金属，其中第一金属层130将第二金属层160电耦合到第一掺杂区112和第二掺杂区114。图6示出利用上述标准过程制造的常规太阳能电池的剖视图。
在减少生产太阳能电池100的成本方面，用使用印刷沉积法形成的第一金属层替换通过PVD形成的第一金属层130是有利的。然而，这种印刷的第一金属层可具有比如下文所论述、通过PVD形成的第一金属层130低的电导率。
结合图7-10，示出沿印刷的金属指的电导率损耗的模型的图示。该建模过程在太阳能电池上用不同电阻率值的印刷用铝浆料作为基准。参见图7，对该过程进行建模的步骤证实，从在汇流条处的0位置开始，电导率沿单个印刷的金属接触指减小，其中所有金属指在大约100-150cm处延伸到这些金属指的末端。如可从图7观察到，在印刷指的末端处无法发生电解镀覆，其中印刷指的末端处于除镀条件下，从而防止发生任何镀覆。图8-10示出更复杂的交叉金属指情况的结果，其中观察到类似结果。印刷用铝浆料的另一替代方案是用具有较高电导率的金属替代铝。在这种情况下，可使用银或贵金属(诸如金)，但这些材料的成本迅速变得过高。
上述标准过程性价比不高并且在太阳能电池制造过程中使用效率低。本文描述了对所提出方法的实施例的继续描述、细节，其可提供对上述标准过程的替代解决方案。
作为以上问题的解决方案，所提出方法反而涉及使用无电镀技术来增加印刷的金属指的电导率。由于无电镀并不依赖于外部电路来镀覆金属，因此无电镀速率并不取决于印刷的金属指或印刷的金属层的电导率。在一个此类实施例中，使用无电沉积来将金属镀覆到印刷的金属层上，其中可增强该印刷的金属层的电导率。该无电镀技术可具有均匀涂布并且填充该印刷的金属层的金属浆料粒子之间的空隙的优点。此填充金属浆料粒子之间的真空区域的优点减小总体电阻率并且增大印刷的金属层的电导率。该方法还允许减少上述标准过程中的过程步骤，例如移除热步骤，其可组合在沉积步骤以及抗蚀剂应用和移除步骤中。因此，一个或多个实施例涉及一种用于形成太阳能电池的接触区的方法，该方法包括：在太阳能电池的背面上印刷金属层；将金属层以无电镀方式镀覆到印刷的金属层；以及随后将另一金属层以电解方式镀覆到以无电镀方式形成的金属层。下文描述了各种方法。
图11示出一种用于形成太阳能电池300的接触区的方法。该方法包括提供太阳能电池300，太阳能电池300具有在正常操作期间面向太阳以接收光的正面304以及与正面304相反的背面302。在一些实施例中，可在形成第一掺杂区312和第二掺杂区314之前对太阳能电池300的基板或硅基板310进行清理、抛光、平面化和/或薄化或者以其他方式处理。在另一个实施例中，硅基板310由多晶硅或多结晶硅组成。在又一个实施例中，第一掺杂区312和第二掺杂区314通过热过程生长。在另一个实施例中，通过借助常规掺杂过程在硅基板310中沉积掺杂剂来在该硅基板上沉积第一掺杂区312。在一个实施例中，氧化物层沉积在第一掺杂区312之上和第二掺杂区314之上，作为两个区的保护性阻挡层。第一掺杂区312和第二掺杂区314各自包含掺杂材料，但不限于诸如硼的P型掺杂剂或诸如磷的N型掺杂剂。虽然第一掺杂区312和第二掺杂区314均被描述为通过热过程或通过借助常规掺杂过程在硅基板中沉积掺杂剂来生长，但正如本文所描述或叙述的任何其他形成、沉积或生长过程操作一样，每个层或每种物质可使用任何适当的过程形成。例如，在描述形成时可使用化学气相沉积(CVD)过程、低压CVD(LPCVD)、常压CVD(APCVD)、等离子体增强型CVD(PECVD)、热生长、溅镀以及任一其他所期望技术。在一个实施例中，通过沉积技术、溅镀或印刷过程(例如喷墨印刷或丝网印刷)在硅基板310上形成第一掺杂区312和第二掺杂区314。该方法包括在太阳能电池300的正面304上形成纹理化硅区或纹理化表面324，以用于增加太阳能辐射收集效果。纹理化表面324为具有规则或不规则形状的表面，其用于散射入射光、减少从太阳能电池表面反射回的光量。在正面304上的纹理化表面324上方形成第一电介质层320以进一步改善太阳能电池的光吸收特性。在一个实施例中，形成第一电介质层320的步骤包括形成抗反射涂层(ARC)。在太阳能电池300的背面302上形成第二电介质层322。在一个实施例中，在背面302上形成第二电介质层322的步骤包括形成抗反射涂层(BARC)。在另一个实施例中，ARC320和BARC322两个层(单独或共同)由氮化硅(SiN)或通常用于形成太阳能电池的抗反射涂层的任何其他材料组成。该方法包括在第一掺杂区312和第二掺杂区314上并且穿过第一电介质层322形成多个接触孔326。在一个实施例中，接触孔326通过包括湿法蚀刻和烧蚀技术的多种平版印刷工艺形成。在一个实施例中，太阳能电池300包括如下太阳能电池，所述太阳能电池诸如但不限于背面接触式太阳能电池、正面接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池或碲化镉太阳能电池。
结合图12和图13，示出用于形成太阳能电池300的接触区的方法的接续。该方法包括在太阳能电池300的基板310之上沉积连续浆料。在一个实施例中，基板310是硅基板，并且该浆料包含第一金属330和粘性基质332。在另一个实施例中，使用印刷技术(包括丝网印刷、旋转涂布和喷墨印刷)来在基板310上沉积该浆料。在又一个实施例中，第一金属330包含金属粒子。在另一个实施例中，该浆料是包含铝粒子的铝浆料。如图13中所示，该方法包括固化340该浆料以由第一金属330形成第一金属层336。在固化过程340期间，该粘性基质可形成第二状态334并且在进一步固化340之后蒸发。在一个实施例中，在基板之上沉积浆料的步骤包括在设置在基板310上的多晶硅区上沉积浆料。在另一个实施例中，该浆料反而可以是铝浆料。在又一个实施例中，该沉积的铝浆料具有至少0.5微米的厚度。在另一个实施例中，固化340该铝浆料的步骤形成铝层。在一个实施例中，固化过程与沉积过程一起进行。在又一个实施例中，该固化过程作为独立过程进行。在另一个实施例中，该固化过程是选自热固化、紫外线(UV)固化、红外线固化和任何其他辐射固化的固化过程。
图14-17示出用于形成太阳能电池300的接触区的方法的接续。该方法包括在太阳能电池的背面302上以交叉图案并且沿太阳能电池300的侧边沉积抗蚀油墨342,344，如图14所示。图15示出的方法包括在第一金属层336的暴露区上以无电镀方式镀覆第二金属层350。随后，图16示出的方法包括在第二金属层350的暴露区上以电解方式镀覆第三金属层360。在一个实施例中，该方法包括在第三金属层360的暴露区上以电解方式镀覆第四金属层362，如图17所示。抗蚀油墨342,344抑制沿太阳能电池300的背面302和侧边镀覆过量金属。在一个实施例中，第二金属层350包括适于抑制金属从第三金属层360扩散到硅基板310中的阻挡金属。在另一个实施例中，以无电镀方式镀覆第二金属层350的步骤包括以无电镀方式镀覆金属，所述金属诸如但不限于镍、金、银、铑、铬、锌、锡或镉。在又一个实施例中，以无电镀方式镀覆第二金属层350的步骤包括以无电镀方式镀覆厚度为至少0.1微米的金属层。在另一个实施例中，以电解方式镀覆第三金属层360和第四金属层362的步骤包括以电解方式镀覆金属，所述金属诸如但不限于铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯或铂。
结合图18，示出了用于形成太阳能电池300的接触区的方法的接续。该方法包括移除抗蚀剂342,344以及抗蚀剂342,344下方的过量金属，从而形成具有交叉接触指的太阳能电池300，其中第二金属层350将第一金属层336电耦合到第三金属层360和第四金属层362，并且第一金属层336将金属层350,360,362电耦合到第一掺杂区312和第二掺杂区314。
图19和图20示出另一种用于形成太阳能电池400的接触区的方法，太阳能电池400类似于如以上描述中所提及的太阳能电池300。该方法包括提供太阳能电池400，太阳能电池400具有在正常操作期间面向太阳以接收光的正面404以及与正面404相反的背面402。在一些实施例中，类似于上文所述，对太阳能电池400的基板或硅基板410进行清理、抛光、平面化和/或薄化或者以其他方式处理。在另一个实施例中，硅基板410由多晶硅或多结晶硅组成。在又一个实施例中，第一掺杂区412和第二掺杂区414通过热过程生长。在另一个实施例中，通过借助常规掺杂过程在硅基板410中沉积掺杂剂来在该硅基板上沉积第一掺杂区412。在一个实施例中，氧化物层沉积在第一掺杂区412上和第二掺杂区414上，作为两个区的保护性阻挡层。在另一个实施例中，第一掺杂区412和第二掺杂区414各自包含一种掺杂材料，但不限定于诸如硼的P型掺杂剂或诸如磷的N型掺杂剂。虽然第一掺杂区412和第二掺杂区414均被描述为通过热过程或通过借助常规掺杂过程在硅基板中沉积掺杂剂来生长，但正如本文所描述或叙述的任何其他形成、沉积或生长过程操作一样，每个层或每种物质可使用任何适当的过程形成。在正面404的纹理化表面424上形成第一电介质层420以进一步改善太阳能电池的光吸收特性。在一个实施例中，形成第一电介质层420的步骤包括形成抗反射涂层(ARC)。在太阳能电池400的背面402上形成第二电介质层422。在一个实施例中，在背面402上形成第二电介质层422的步骤包括形成抗反射涂层(BARC)。在另一个实施例中，ARC420和BARC422两个层(单独或共同)由氮化硅(SiN)或通常用于形成太阳能电池的抗反射涂层的任何其他材料组成。该方法包括在第一掺杂区412和第二掺杂区414两者上、穿过第一电介质层422、在接触区之上以交叉图案沉积具有第一金属430和粘性基质432的连续浆料。如图20中所示，该方法包括固化440第一金属430和粘性基质432以形成第一金属层436以及处于第二状态434的粘性基质，其中处于第二状态的该粘性基质在固化过程440之后蒸发。在一个实施例中，在基板之上沉积浆料的步骤包括在该基板之上的多晶硅区上沉积浆料。在另一个实施例中，该浆料反而是铝浆料。在又一个实施例中，该沉积的铝浆料具有至少0.5微米的厚度。在另一个实施例中，固化440该铝浆料的步骤形成铝层。在一个实施例中，固化过程与沉积过程一起进行。在另一个实施例中，该固化过程作为独立过程进行。在又一个实施例中，该固化过程是选自热固化、紫外线(UV)固化、红外线固化和任何其他辐射固化的固化过程。在又一个实施例中，太阳能电池400包括如下太阳能电池，所述太阳能电池诸如但不限于背面接触式太阳能电池、正面接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池或碲化镉太阳能电池。
结合图21-23，示出用于形成太阳能电池400的接触区的方法的接续。该方法包括在第一金属层436的暴露区上以无电镀方式形成第二金属层450。在以无电镀方式形成第二金属层450之后，图21示出包括通过电解镀覆过程、在第二金属层450的暴露区上形成第三金属层460的方法。在一个实施例中，该方法包括在第三金属层460上以电解方式镀覆第四金属层462，如图22所示。在一个实施例中，第二金属层450包含适于抑制金属从第三金属层扩散到基板中的阻挡金属。在另一个实施例中，以无电镀方式镀覆第二金属层450的步骤包括以无电镀方式镀覆金属，所述金属诸如但不限于镍、金、银、铑、铬、锌、锡或镉。在又一个实施例中，以无电镀方式镀覆第二金属层450的步骤包括以无电镀方式镀覆厚度为至少0.1微米的金属层。在另一个实施例中，以电解方式镀覆第三金属层460和第四金属层462的步骤包括以电解方式镀覆金属，所述金属诸如但不限于铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯或铂。类似于图18，图23示出具有交叉接触指的太阳能电池400，其中第二金属层450将第一金属层436电耦合到第三金属层460和第四金属层462，并且第一金属层436将金属层450,460,462电耦合到第一掺杂区412和第二掺杂区414。
图24示出又一种用于形成太阳能电池500的接触区的方法。该方法包括提供太阳能电池500，太阳能电池500具有在正常操作期间面向太阳的正面504以及与正面504相反的背面502。类似于上述内容，在形成第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514之前，对太阳能电池500的基板或硅基板510进行清理、抛光、平面化和/或薄化或者以其他方式处理。在另一个实施例中，第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514通过热过程生长。在另一个实施例中，通过借助常规掺杂过程在硅基板510中沉积掺杂剂来在该硅基板上沉积第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514。在又一个实施例中，在形成第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514之前，在硅基板510上沉积第三电介质层516。在另一个实施例中，第三电介质层516为隧道氧化层。第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514各自包含掺杂材料，但不限于诸如硼的P型掺杂剂或诸如磷的N型掺杂剂。虽然第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514均被描述为通过热过程或通过借助常规掺杂过程在硅基板中沉积掺杂剂来生长，但正如本文所描述或叙述的任何其他形成、沉积或生长过程操作一样，每个层或每种物质使用任何适当的过程形成，如上文所述。在一个实施例中，在形成第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514之后，在太阳能电池500的背面502上形成非晶硅层。在另一个实施例中，形成多个沟槽区528，其中沟槽区528将第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514分开。太阳能电池500在太阳能电池的正面504上具有纹理化硅区或纹理化表面524以用于增加太阳能辐射收集效果。纹理化表面524类似于上述纹理化表面324。在一个实施例中，沟槽区528具有纹理化硅区并且可在于太阳能电池500的正面504上形成纹理化表面524的同一过程期间形成。在正面504的纹理化表面524上形成第一电介质层520以进一步改善太阳能电池的光吸收特性。在一个实施例中，形成第一电介质层520的步骤包括形成抗反射涂层(ARC)。在太阳能电池500的背面502上形成第二电介质层522。在一个实施例中，在背面502上形成第二电介质层522的步骤包括形成抗反射涂层(BARC)。在另一个实施例中，ARC520和BARC522两个层(单独或共同)由氮化硅(SiN)或通常用于形成太阳能电池的抗反射涂层的任何其他材料组成。穿过第一电介质层522并且在第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514上形成多个接触孔526。接触孔526通过包括湿法蚀刻和烧蚀技术的多种平版印刷工艺形成。在一个实施例中，太阳能电池500包括如下太阳能电池，所述太阳能电池诸如但不限于背面接触式太阳能电池、正面接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池或碲化镉太阳能电池。
结合图25，示出用于形成太阳能电池500的接触区的方法的接续。类似于上述方法，可进行用于制造太阳能电池的方法，包括在太阳能电池500的背面502上形成第一金属层536。该方法包括在第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514两者上、穿过第一电介质层522、在接触区之上以交叉图案沉积具有第一金属和粘性基质的浆料。该方法包括固化540第一金属和粘性基质以形成第一金属层536。在另一个实施例中，该浆料反而可以是铝浆料。在又一个实施例中，该沉积的铝浆料可具有至少0.5微米的厚度。在另一个实施例中，固化该铝浆料的步骤形成铝层。该方法包括：将第二金属层550以无电镀方式镀覆到第一金属层536；以及随后将第三金属层560以电解方式镀覆到第二金属层550，并且其中第二金属层550将第一金属层536电耦合到第三金属层560，并且第一金属层536将随后的金属层550,560电耦合到第一掺杂区512和第二掺杂区514。在一个实施例中，该方法还包括以电解方式将第四金属层562镀覆到第三金属层560。在另一个实施例中，第二金属层550包含适于抑制金属从第三金属层扩散到基板中的阻挡金属。在又一个实施例中，以无电镀方式镀覆第二金属层550的步骤包括以无电镀方式镀覆金属，所述金属诸如但不限于镍、金、银、铑、铬、锌、锡或镉。在另一个实施例中，以无电镀方式镀覆第二金属层550的步骤包括以无电镀方式镀覆厚度为至少0.1微米的金属层。在另一个实施例中，以电解方式镀覆第三金属层560和第四金属层562的步骤包括以电解方式镀覆金属，所述金属诸如但不限于铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯或铂。类似于图18和图23，图25示出具有交叉接触指的太阳能电池500，其中第二金属层550将第一金属层536电耦合到第三金属层560和第四金属层562，并且第一金属层536将金属层550,560,562电耦合到第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514。
图26示出一种用于形成太阳能电池600的接触区的方法。该方法包括提供太阳能电池600，太阳能电池600类似于上述实施例300,400,500。该方法还包括丝网印刷具有第一金属630和粘性基质632的浆料。丝网印刷机670可包括刮墨刀672、丝网674、框架678以及丝网674上的感光乳剂676。丝网印刷方法包括使用刮墨刀672来将浆料铺展在整个丝网674上并且铺展到太阳能电池600的背面602上。丝网674上的感光乳剂676抑制浆料在所定义图案中溢出。在一个实施例中，该方法包括使用丝网674上的感光乳剂676的交叉图案而以交叉图案印刷浆料的图案。在另一个实施例中，该方法包括在无任何感光乳剂676的情况下通过丝网674印刷连续浆料。
结合图27，示出用于形成太阳能电池600的接触区的方法。该方法包括提供太阳能电池600，太阳能电池600类似于上述实施例300,400,500。该方法还包括使用喷墨印刷机680印刷具有第一金属630和粘性基质632的浆料。喷墨印刷机680包括印刷头682和多个印刷喷嘴684，其中喷墨印刷机680连接到计算机。在一个实施例中，该方法包括使用印刷头682和多个印刷喷嘴684来以由该计算机生成的图案将该浆料沉积到太阳能电池600的背面602上，其中该图案可以是交叉图案或类似于上述图案的连续图案。
图28示出一种用于将金属以无电镀方式镀覆到太阳能电池700上的印刷金属层的方法。该方法包括提供包含太阳能电池700的无电镀机构770，太阳能电池700具有浸入电镀槽772内的无电镀介质752中的第一金属层736。该方法还包括通过支架774和多个夹具776将太阳能电池700悬挂起来。该方法包括在无电镀介质752内诱发自催化反应以沉积选自镍、金、银、铑、铬、锌、锡和镉的金属。在一个实施例中，太阳能电池700可类似于以上实施例300,400,500,600中所提及的太阳能电池。该方法还包括进行无电镀过程以在太阳能电池700的背面702上的印刷金属层或第一金属层736的暴露区上形成第二金属层750。在一个实施例中，该方法可包括无电镀镍镀覆以将第二金属层750(诸如镍)形成到第一金属层736上。
结合图29，示出一种用于将金属以电解方式镀覆到太阳能电池700上的无电镀金属区的方法。该方法包括提供包含太阳能电池700的电解镀覆机构780，太阳能电池700具有浸入电镀槽782内的电解镀覆介质764中的以无电镀方式形成的金属层或第二金属层750。该方法还包括类似于上文，通过支架784和多个夹具786将太阳能电池700悬挂起来。该方法包括提供通过导线或互连件792连接到外部电源的阳极790。该方法还包括在电解镀覆介质764内感应电流(由与该外部电源耦合的阳极790提供)，这可允许该介质内电子的流动并且进一步允许金属的电解镀覆，所述金属诸如但不限于铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯或铂。该方法包括进行电解镀覆过程以在太阳能电池700的第二金属层750上形成第三金属层760。在一个实施例中，该方法还可包括使用相同电解镀覆机构780和上述方法将第四金属层以电解方式镀覆到第三金属层760。
图30示出用于在太阳能电池上形成接触区的实施例的流程图。如上所述，第一操作801可包括提供太阳能电池300，太阳能电池300具有在正常操作期间面向太阳的正面304以及与正面304相反的背面302。第二操作802可包括在太阳能电池300的基板或硅基板310之上沉积具有第一金属330的浆料。第三操作803可包括固化340该浆料以形成第一金属层336。第四操作804可包括在太阳能电池300的背面302上以交叉图案沉积抗蚀油墨342。第五操作805可包括沿太阳能电池300的侧边沉积抗蚀剂344。第六操作806可包括在第一金属层336上以无电镀方式镀覆第二金属层350。第七操作807可包括在第二金属层350上以电解方式镀覆第三金属层360，其中第二金属层350将第一金属层336电耦合到第三金属层360。最后操作808可包括移除太阳能电池300的背面302和侧边上的抗蚀剂342,344，并且移除抗蚀剂342,344下方的过量金属。
结合图31，示出用于在太阳能电池300上形成接触区的另一个实施例的流程图。如上所述，第一操作811可包括提供太阳能电池300，太阳能电池300具有在正常操作期间面向太阳的正面304以及与正面304相反的背面302。第二操作812可包括在太阳能电池300的基板或硅基板310之上沉积具有第一金属330的浆料。第三操作813可包括固化340该浆料以形成第一金属层336。第四操作814可包括在第一金属层336上以无电镀方式镀覆第二金属层350。最后操作815可包括在第二金属层350上以电解方式镀覆第三金属层360，其中第二金属层350将第一金属层336电耦合到第三金属层360。
图32示出用于在太阳能电池300上形成接触区的又一个实施例的流程图。如上所述，第一操作821可包括提供太阳能电池300，太阳能电池300具有在正常操作期间面向太阳的正面304以及与正面304相反的背面302。第二操作822可包括在太阳能电池300的基板或硅基板310之上沉积具有第一金属330的浆料。第三操作823可包括固化340该浆料以形成第一金属层336。第四操作824可包括在第一金属层336上以无电镀方式镀覆第二金属层350。第五操作825可包括在第二金属层350上以电解方式镀覆第三金属层360，其中第二金属层350将第一金属层336电耦合到第三金属层360。最后操作826可包括在第三金属层360上以电解方式镀覆第四金属层362。
结合图33，示出用于在太阳能电池400上形成接触区的另一个实施例的流程图。如上所述，第一操作831可包括提供太阳能电池400，太阳能电池400具有在正常操作期间面向太阳的正面404以及与正面404相反的背面402。第二操作832可包括在太阳能电池400的基板之上以交叉图案沉积具有第一金属430的浆料。第三操作833可包括固化440铝浆料430以形成第一金属层436。第四操作834可包括在第一金属层436上以无电镀方式镀覆第二金属层450。第五操作835可包括在第二金属层450上以电解方式镀覆第三金属层460，其中第二金属层450将第一金属层436电耦合到第三金属层460。最后操作836可包括在第三金属层460上以电解方式镀覆第四金属层462。
图34示出用于在太阳能电池400上形成接触区的另一个实施例的流程图。如上所述，第一操作841可包括提供太阳能电池400，太阳能电池400具有在正常操作期间面向太阳的正面404以及与正面404相反的背面402。第二操作842可包括在太阳能电池400的基板之上以交叉图案沉积铝浆料430。第三操作843可包括固化440铝浆料430以形成铝层436。第四操作844可包括在铝层436上以无电镀方式镀覆厚度为至少0.1微米的第二金属层450。第五操作845可包括在第二金属层450上以电解方式镀覆第三金属层460，其中第二金属层450将铝层436电耦合到第三金属层460。最后操作846可包括在第三金属层460上以电解方式镀覆第四金属层462。
结合图35，示出用于在太阳能电池400上形成接触区的一个实施例的流程图。如上所述，第一操作851可包括提供太阳能电池400，太阳能电池400具有在正常操作期间面向太阳的正面404以及与正面404相反的背面402。第二操作852可包括在太阳能电池400的基板或硅基板410之上以交叉图案沉积厚度为至少0.5微米的铝浆料430。第三操作853可包括热固化440铝浆料430以形成铝层436。第四操作854可包括在铝层436上以无电镀方式镀覆包含厚度为至少0.1微米的阻挡金属的第二金属层450，其中该阻挡金属适于抑制金属扩散到基板或硅基板410中。第五操作855可包括在第二金属层450上以电解方式镀覆第三金属层460，其中第二金属层450将铝层436电耦合到第三金属层460。最后操作856可包括在第三金属层460上以电解方式镀覆第四金属层462。
图36示出用于在太阳能电池400上形成接触区的另一个实施例的流程图。如上所述，第一操作861可包括提供太阳能电池400，太阳能电池400具有在正常操作期间面向太阳的正面404、与正面404相反的背面402以及位于硅基板410上的第一掺杂区412和第二掺杂区414。第二操作862可包括在太阳能电池400的基板410之上以交叉图案沉积厚度为至少0.5微米的铝浆料430。第三操作863可包括热固化440该浆料以形成铝层436。第四操作864可包括在铝层436上以无电镀方式镀覆包含厚度为至少0.1微米的阻挡金属的第二金属层450，其中该阻挡金属适于抑制金属扩散到基板或硅基板410中。第五操作865可包括在第二金属层450上以电解方式镀覆第三金属层460，其中第二金属层450将铝层436电耦合到第三金属层460。最后操作866可包括在第三金属层460上以电解方式镀覆第四金属层462。
结合图37，示出用于在太阳能电池500上形成接触区的又一个实施例的流程图。如上所述，第一操作871可包括提供太阳能电池500，太阳能电池500具有在正常操作期间面向太阳的正面504、与正面504相反的背面502以及位于硅基板510上的第一掺杂多晶硅区512和第二掺杂多晶硅区514。第二操作872可包括在太阳能电池500的基板或硅基板510之上以交叉图案沉积厚度为至少0.5微米的铝浆料530。第三操作873可包括热固化540铝浆料530以形成铝层536。第四操作874可包括在铝层536上以无电镀方式镀覆包含厚度为至少0.1微米的阻挡金属的第二金属层550，其中该阻挡金属适于抑制金属扩散到基板或硅基板510中。第五操作875可包括在第二金属层550上以电解方式镀覆第三金属层560，其中第二金属层550将铝层536电耦合到第三金属层560。最后操作876可包括在第三金属层560上以电解方式镀覆第四金属层562。
虽然已在前面的详细描述中呈现至少一个示例性实施例，但应了解，存在大量变型形式。还应了解，该示例性实施例或本文中所述的实施例并非意图以任何方式限制要求保护的主题的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将向所属领域的技术人员提供用于实施所述一个或多个实施例的方便路线图。应当理解，可对元件的功能和布置作出各种改变，而不背离由权利要求限定的范围，该范围包含在提出此专利申请时的已知等效内容和可预见等效内容。

Claims (20)

1.一种用于形成太阳能电池的接触区的方法，所述太阳能电池具有在正常操作期间面向太阳的正面以及与所述正面相反的背面，所述方法包括：
在所述太阳能电池的基板之上沉积包含第一金属的浆料；
固化所述浆料以形成第一金属层；
在所述第一金属层上以无电镀方式镀覆第二金属层；以及
在所述第二金属层上以电解方式镀覆第三金属层，其中所述第二金属层将所述第一金属层电耦合到所述第三金属层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述基板之上沉积所述浆料的步骤包括在所述基板之上的多晶硅区上沉积浆料。
3.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述浆料的步骤包括沉积铝浆料。
4.根据权利要求3所述的方法，其中沉积所述铝浆料的步骤包括沉积厚度为至少0.5微米的铝浆料。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二金属层包含适于抑制金属从所述第三金属层扩散到所述基板中的势垒金属。
6.根据权利要求1所述的方法，其中以无电镀方式镀覆所述第二金属层的步骤包括以无电镀方式镀覆选自由镍、金、银、铑、铬、锌、锡和镉构成的组中的金属。
7.根据权利要求1所述的方法，其中以无电镀方式镀覆所述第二金属层的步骤包括以无电镀方式镀覆厚度为至少0.1微米的金属层。
8.根据权利要求1所述的方法，其中以电解方式镀覆所述第三金属层的步骤包括以电解方式镀覆选自由铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯和铂构成的组中的金属。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第三金属层上以电解方式镀覆第四金属层。
10.根据权利要求9所述的方法，其中以电解方式镀覆所述第四金属层的步骤包括以电解方式镀覆选自由铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯和铂构成的组中的金属。
11.一种用于形成太阳能电池的接触区的方法，所述太阳能电池具有在正常操作期间面向太阳的正面以及与所述正面相反的背面，所述方法包括：
在所述太阳能电池的基板之上以交叉指型图案沉积铝浆料；
固化所述铝浆料以形成铝层；
在所述铝层上以无电镀方式镀覆厚度为至少0.1微米的第二金属层；
在所述第二金属层上以电解方式镀覆第三金属层，其中所述第二金属层将所述铝层电耦合到所述第三金属层；以及
在所述第三金属层上以电解方式镀覆第四金属层。
12.根据权利要求11所述的方法，其中沉积铝浆料的步骤包括沉积厚度为至少0.5微米的铝浆料。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二金属层包含适于抑制金属从所述第三金属层扩散到所述基板中的势垒金属。
14.根据权利要求11所述的方法，其中在所述基板之上沉积所述铝浆料的步骤包括在所述基板之上的多晶硅区上沉积铝浆料。
15.根据权利要求11所述的方法，其中沉积所述铝浆料的步骤包括使用选自由丝网印刷、旋转涂布和喷墨印刷构成的组中的方法进行沉积。
16.根据权利要求11所述的方法，其中以电解方式镀覆所述第三金属层和所述第四金属层的步骤包括以电解方式镀覆选自由铜、锡、铝、银、金、铬、铁、镍、锌、钌、钯和铂构成的组中的金属。
17.一种用于形成太阳能电池的接触区的方法，所述太阳能电池具有在正常操作期间面向太阳的正面以及与所述正面相反的背面，所述方法包括：
在所述太阳能电池的基板之上以交叉指型图案沉积厚度为至少0.5微米的铝浆料；
热固化所述铝浆料以形成铝层；
在所述铝层上以无电镀方式镀覆包含厚度为至少0.1微米的势垒金属的第二金属层，其中所述势垒金属适于抑制金属扩散到所述基板中；
在所述第二金属层上以电解方式镀覆第三金属层，其中所述第二金属层将所述铝层电耦合到所述第三金属层；以及
在所述第三金属层上以电解方式镀覆第四金属层。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述基板之上沉积所述铝浆料的步骤包括在所述基板之上的多晶硅区上沉积铝浆料。
19.根据权利要求17所述的方法，其中在所述太阳能电池上沉积所述铝浆料的步骤包括使用选自由丝网印刷、旋转涂布和喷墨印刷构成的组中的方法在所述太阳能电池上沉积铝浆料。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述太阳能电池包括选自由背面接触式太阳能电池、正面接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池构成的组中的太阳能电池。
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