CN105489707A - 制造太阳能电池的方法 - Google Patents

制造太阳能电池的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105489707A
CN105489707A CN201610015159.XA CN201610015159A CN105489707A CN 105489707 A CN105489707 A CN 105489707A CN 201610015159 A CN201610015159 A CN 201610015159A CN 105489707 A CN105489707 A CN 105489707A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
porous layer
substrate
dopant source
regions
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.)
Granted
Application number
CN201610015159.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105489707B (zh
Inventor
托马斯·帕斯
罗伯特·罗杰斯
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.)
SunPower Corp
Original Assignee
SunPower Corp
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 SunPower Corp filed Critical SunPower Corp
Publication of CN105489707A publication Critical patent/CN105489707A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105489707B publication Critical patent/CN105489707B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251—Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2254—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
    • H01L21/2257—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer being silicon or silicide or SIPOS, e.g. polysilicon, porous silicon
    • 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
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV 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
    • H01L31/0682—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 back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction 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)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明描述了制造太阳能电池的方法。在基板的表面上可形成多孔层，所述多孔层包括多个颗粒和多个空隙。可将溶液分配到所述多孔层的一个或多个区域从而得到图案化的复合层。然后可加热所述基板。

Description

制造太阳能电池的方法
本申请是基于申请日为2011年7月20日、申请号为201180032530.9(国际申请号为PCT/US2011/044737)、发明创造名称为“制造太阳能电池的方法”的中国专利申请的分案申请。
本文所述的发明根据美国能源部授予的合同号DE-FC36-07GO17043在政府的支持下而制得。政府在本发明中可具有某些权利。
技术领域
本发明的实施例属于可再生能源领域，具体地讲，涉及制造太阳能电池的方法。
背景技术
光伏电池，通常被称为太阳能电池，是直接将太阳辐射转化成电能的熟知的装置。一般来讲，使用半导体加工技术将太阳能电池制造在半导体晶片上或基板上以形成邻近基板表面的p-n结。射到基板表面上的太阳辐射在大部分基板上形成电子空穴对，这些电子空穴对迁移到基板p掺杂和n掺杂区域，从而在所述掺杂区域之间产生电压差。所述掺杂区域连接到在太阳能电池上的金属触点以将电流从电池导向至与其耦合的外部电路。
效率是太阳能电池的重要特征，因其直接与太阳能电池发电能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制备太阳能电池效率的技术是普遍所需的。本发明的实施例涉及通过提供制造太阳能电池结构的新工艺而提高太阳能电池的制造效率。
附图说明
图1根据本发明的实施例示出了代表太阳能电池制造方法中的操作的流程图。
图2A根据本发明的实施例示出了对应于图1的流程图的操作102和图3的流程图的操作302的制造太阳能电池的一个阶段的剖视图。
图2B根据本发明的实施例示出了对应于图1的流程图的操作104和图3的流程图的操作304的制造太阳能电池的一个阶段的剖视图。
图2C根据本发明的实施例示出了制造太阳能电池的一个阶段的剖视图。
图2D根据本发明的实施例示出了制造太阳能电池的一个阶段的剖视图。
图2E根据本发明的实施例示出了对应于图1的流程图的操作106的制造太阳能电池的一个阶段的剖视图。
图2F根据本发明的实施例示出了制造太阳能电池的一个阶段的剖视图。
图3根据本发明的实施例示出了代表太阳能电池制造方法中的操作的流程图。
图4根据本发明的实施例示出了太阳能电池的基板的剖视图，该基板具有形成于其上的加固的多孔层。
具体实施方式
在本文中描述了制造太阳能电池的方法。在以下的描述中，示出了许多具体细节(例如，具体工序流程操作)以提供对本发明实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是在没有这些具体细节的情况下可实施本发明的实施例。在其他例子中，没有详细地描述诸如金属触点形成技术的熟知的制造技术以避免不必要地使本发明的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的实例并且未必按比例绘制。
本文公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施例中，制造太阳能电池的方法包括在基板的表面上形成多孔层。该多孔层包括多个颗粒和多个空隙。将溶液分配到多孔层的一个或多个区域以提供图案化的复合层。然后加热所述基板。在实施例中，所述多孔层是溶剂吸收层。在一个实施例中，制造太阳能电池的方法包括在基板表面上形成多孔层。该多孔层包括多个颗粒和多个空隙。将溶液分配到多孔层的一个或多个区域以提供图案化的复合层。该溶液包含用于基板的电荷载流子杂质原子的掺杂物源。在实施例中，该多孔层是溶剂吸收层。
本文还公开了太阳能电池。在一个实施例中，太阳能电池包括基板。该太阳能电池还包括设置在基板表面上的多孔层，所述多孔层包括多个颗粒和多个空隙。在实施例中，该多孔层是溶剂吸收层。
多孔表面混合物在纸张制备中用来提高印刷分辨率。然而，当混合物用于此类应用中时，提高分辨率是混合物的主要功能，并且整个多孔层在印刷之后位置保持不变。根据本发明的实施例，在多孔混合物和掺杂材料之间形成新的相互作用使得后续的蚀刻处理通过移除多孔表面材料而形成印刷有图案的、掺杂的和拓扑改善的涂层。
根据本发明的实施例，希望在基板上或设置于在制造太阳能电池中所用的基板上的层上产生小的精确图案，例如以便提供掺杂物源。然而，如果使用喷墨方法，一旦液体掺杂物流体着落在晶片或基板表面上，则该液体掺杂物流体趋于流动并且在该表面上铺展开。希望减少铺展以提供分辨率。在实施例中，将厚度一致的层沉积到该表面上是很重要的，即，既不能太厚而使得发生破裂，也不能太薄而使得整个掺杂物层在后处理(例如，蚀刻)中被移除。在一些实施例中，晶片或基板的表面具有纹理化表面，并且重要的是将相对一致的掺杂物膜厚度沉积在该纹理化的表面上。
根据本发明的实施例，通过形成新的复合材料而改善溶剂型喷墨材料的印刷质量。在一个实施例中，在喷射前将颗粒物质沉积到基板或晶片表面上。在一个实施例中，然后形成复合材料以具有溶剂材料和颗粒物质，该复合材料具有不同于任一单独材料的特性。在一个实施例中，单独的颗粒物质的特性相对于颗粒物质加上溶剂系统的特性具有差异，以允许在后处理(例如，蚀刻)中有不同的效果。在一个实施例中，在与颗粒物质结合之后，保留了溶剂材料(诸如，掺杂物)的特定特性，其中所述特定特性起初存在于溶剂材料中，但是现在存在于组合材料中。在实施例中，通过将溶剂材料喷射到已经沉积在晶片或基板表面上的颗粒物质的开放式结构中而实现改善印刷质量。该方法形成了新的、局部的复合材料，其允许随后对喷射区域与未喷射区域进行差异化化学蚀刻或移除。通常，在实施例中，提供了直接将图案化的掺杂物层沉积到半导体晶片或更具体地讲太阳能电池上的新方法。
根据本发明的实施例，减少了对形成具有流体特性同时满足某些标准的溶剂型喷墨材料的需求。例如，在一个实施例中，提供了掺杂载流子。在一个实施例中，在喷墨印刷之后提供了精细侧向印刷分辨率。在一个实施例中，印刷层厚度具有涂覆在非平表面结构上的能力，通常涂覆在硅晶片的非拋光或纹理化表面。在一个实施例中，在单个方法中提供了所有上述三个属性。根据本发明的实施例，本文所述的方法中的一者或多者的优点在于复合材料的最终特性，即，在颗粒物质的开放式结构和喷射溶剂材料之间的相互作用。
在一个实施例中，一些优点包括以下一种或多种：(a)在后处理条件下(例如，差异蚀刻)复合材料以不同于非复合材料的方式反应，(b)复合材料具有不同于非复合材料的局部特性，(c)复合材料具有一些溶剂材料的特性(诸如，用作掺杂物源)，以及(d)复合材料具有一些颗粒物质的特性(诸如，厚度和地形覆盖)。通常，在实施例中，复合材料的最终特性使得后续蚀刻处理可形成高效和准确地用于太阳能电池制造的印刷的、掺杂的和拓扑改善的涂层。
根据本发明的实施例，将颗粒物质(包括在悬浮液中或具有表面涂层的颗粒物质)沉积在表面上。该表面通常属于随后通过喷墨而印刷的硅太阳能电池。多孔材料为二氧化硅化合物或与太阳能电池相容的其他材料(包括满足金属杂质要求的材料)。
在实施例中，颗粒物质具有如下一种或多种沉积后特性：(a)沉积后成为开放式结构以使得流体可被引入填满空隙，(b)粘附到晶片表面，(c)粘附到在颗粒物质中的其他颗粒使得颗粒层局部地或完全地与自身凝聚，(d)足够厚以覆盖所关注的任何拓扑特征(诸如，先前工序的硅峰)，或(e)对蚀刻溶液的化学反应性。在实施例中，选择颗粒物质中的颗粒尺寸以具有一个或多个下述属性，(a)优化喷射材料的能力以在喷射的同时从基体渗透至晶片表面或(b)优化后续化学蚀刻或类似方法的能力以溶解和移除未接纳喷射材料的颗粒物质。在实施例中，尺寸范围在约0.01微米和约4微米之间的固态颗粒物质预期能提供一些上述所需特性。然而，在另一个实施例中，多孔颗粒物质功能类似。
根据本发明的实施例，在将颗粒物质沉积到整个或局部表面上之后，该表面用溶剂型材料印刷了喷墨图案。该溶剂型材料在印刷图案中而非在图案之外渗透并融合所述颗粒物质。在印刷和任选地烧制之后，化学蚀刻或相似地处理该表面以在颗粒物质未被溶剂材料融合的那些区域移除所述颗粒物质。颗粒层的另外的实施例包括(但不限于)(a)沉积连续层(例如，溶胶凝胶)，其在进一步固化时变成多孔层，或(b)改变基础层的表面使其在沉积时成为多孔的。在实施例中，高粘度方法是无效的，因为当在工艺流程中诸如加热处理时，该印刷材料可能渗出，降低了分辨率。
可通过在基板上形成多孔层、将溶液分配到多孔层的一个或多个区域以及加热该基板而制造太阳能电池。例如图1根据本发明的实施例示出了代表太阳能电池制造方法中的操作的流程图100。图2A-2F根据本发明的实施例示出了对应于流程图100的操作的太阳能电池制造的多个阶段的剖视图。
参见流程图100的操作102和对应的图2A，制造太阳能电池的方法包括在基板200的表面上形成多孔层202。根据本发明的实施例，多孔层202包括多个颗粒204和多个空隙206。在一个实施例中，所述多个颗粒204的颗粒是不含金属的或基本上不含金属的，或没受金属污染的。在一个实施例中，多个空隙206的空隙的平均空隙尺寸大约在0.5-10微米的范围内。在实施例中，多孔层202的孔隙度大约在30-65％的范围内。在实施例中，在基板200的表面上形成多孔层202包括形成多个空隙206的每个空隙以具有适合接纳溶液的尺寸(如下所述)并且限制溶液的侧向扩散。用于此限制的机理可以是(但不限于)通过毛细管作用而限制。应当理解基板200可以是设置在全部太阳能电池基板上的层，例如，多晶硅层。
该多个颗粒204的颗粒可通过静电力保持在基板200的表面上。例如，根据本发明的实施例，该多个颗粒204的颗粒可通过在基板200上引起静电场而保持在基板200的表面上。借助于该静电场可将颗粒转移至基板200。可使用在粉末涂料和激光印刷机中通用的方法。例如，在实施例中，使用表面张力以将所述多个颗粒204的颗粒保持在相对于基板200的适当位置。在实施例中，多孔层202是固态的，并且形成所述多孔层202包括以混合物形式提供多个颗粒204和溶剂。然后，蒸发溶剂以从该混合物获得多孔层202。在实施例中，基板200表面的整个区域(例如，基板200的顶部表面)覆盖有多孔层202。然而，在另一个实施例中，覆盖了基板200表面的仅一部分区域，例如以减少加工成本。
根据本发明的实施例，在基板204上形成多孔层202包括在具有表面粗糙度的基板200的表面上形成多孔层202并且与之共形。在一个实施例中，基板200的表面(例如，基板200的顶部表面)具有均方根大约在20-30微米范围内的表面粗糙度。在一个实施例中，多孔层202的厚度大约在0.5-20微米的范围内。应当理解可在如下两者之间达成平衡：希望控制液体或溶液在多孔层202中的侧向扩散作为实现印刷分辨率的侧向扩散的厚度控制，与控制在足够薄以使得掺杂物溶液到达基板200的表面(例如，到达多孔层202的底部)的层中的竖直扩散。
参见流程图100的操作104和对应的图2B，制造太阳能电池的方法还包括将溶液208分配到多孔层的一个或多个区域中以提供图案化的复合层210。
根据本发明的实施例，分配溶液208包括使用喷墨方法。然而，其他实施例可包括(但不限于)使用涂抹式方法或使用喷涂式方法。在实施例中，当使用喷墨方法时，优选将低粘度液体用于多孔层202(或作为用于多孔层202的介质)。使用高粘度液体可导致渗出，从而降低分辨率，或限定在后续加热操作中的区域。在一个实施例中，分配溶液208包括使用喷墨方法，并且溶液208以粘度大约为10厘泊的液体分配。在实施例中，分配溶液208包括分配具有用于基板200的电荷载流子杂质原子的掺杂物源的溶液。在一个实施例中，电荷载流子杂质原子的掺杂物源包括N型(例如，相对于硅基板)电荷载流子杂质原子。在一个实施例中，电荷载流子杂质原子的掺杂物源包括P型(例如，相对于硅基板)电荷载流子杂质原子。在一个实施例中，使用不同等级的相同掺杂物并且重复该方法多次。在一个实施例中，共同沉积N和P型掺杂物。在一个实施例中，该第二掺杂物衍生自在分配溶液208之前或之后的不同源(例如，该第二掺杂物包括在单个沉积层中，例如，APCVD)使得仅一个掺杂物源得自印刷技术，例如，本文所述的方法。
参见图2C，在可选的实施例中，分配溶液208包括分配具有用于基板200的电荷载流子杂质原子的掺杂物源的溶液。在一个此实施例中，掺杂物源为用于硅的N型掺杂物源，该方法还包括将第二溶液212分配到多孔层202的一个或多个其他区域中以提供双重图案化的复合层214。在该实施例中，分配第二溶液包括分配具有用于基板200的电荷载流子杂质原子的P型掺杂物源的溶液。在另一个此实施例中，掺杂物源为用于硅的P型掺杂物源，该方法还包括将第二溶液212分配到多孔层202的一个或多个其他区域中以提供双重图案化的复合层214。在该实施例中，分配第二溶液包括分配具有用于基板200的电荷载流子杂质原子的N型掺杂物源的溶液。在其他实施例中，可将不止一种溶液分配到多孔层202的不同区域，其中不同溶液根据相对于彼此的掺杂物浓度而不同。在另一个实施例中，虽然未示出，但是加热和印刷的组合用于提供在不同区域间没有空隙(例如，在由第一溶液208和第二溶液212形成的区域之间没有空隙)的双重图案化复合层214。
参见图2D，在可选的实施例中，制造太阳能电池的方法还包括除了具有溶液208或溶液208和212的一个或多个区域之外蚀刻多孔层202的所有部分。蚀刻暴露了基板200的区域并且提供被蚀刻的复合层216。根据本发明的实施例，所述蚀刻基于在多孔层202和具有溶液208或溶液208和212的一个或多个区域间的蚀刻选择性。在一个实施例中，该蚀刻选择性基于诸如(但不限于)空隙率或组成之类的参数。在另一个实施例中，使用除蚀刻之外的移除技术提供复合层216。在可供选择的实施例中，如果加热和印刷的组合用于提供在不同区域之间没有空隙的双重图案化复合层214，则蚀刻操作可以不相关。
参见流程图100的操作106和对应的图2E，制造太阳能电池的方法还包括加热基板200。根据本发明的实施例，加热基板200包括驱动掺杂物源的电荷载流子杂质原子(例如，N型掺杂物)进入基板200以形成区域218。在一个实施例中，加热基板200还包括驱动(例如)来自P型掺杂物源的第二溶液的电荷载流子杂质原子进入基板200以形成区域220。然而，在可供选择的实施例中，溶液208(如果使用的话，还有第二溶液212)是无掺杂的或基本不含掺杂物的，因此该加热操作的主要功能不是将掺杂物驱动进入基板200。
根据本发明的另一个实施例，加热基板200加固多孔层202的剩余部分，如结合图4在下文中更详细地描述。在一个实施例中，在后来的操作中，将掺杂物原子驱入基板200中。即，首先可采用首次加热步骤以加固包括可被称为基体的第一溶液208和第二溶液212的多孔层202的部分。其次，进行二次加热操作以将掺杂物驱入基板200中。在具体实施例中，首次加热的主要目的是将基体加固成溶液208(和212)与基板200表面保持接触的固体，以及仅在基体区域中(例如，不在未接纳溶液的多孔层202的区域中)加固该固体。在实施例中，加热局部地加固没有溶液的多孔层202的部分，但是保留至少一些孔隙度以用于随后印刷或使得选择性蚀刻多孔层。在一个具体实施例中，加热基板200以加固基体，然后进行蚀刻以移除多孔层，以及最后，加热基板200以将掺杂物杂质原子驱入基板200中。在另一个具体实施例中，加热基板200以加固基体并且保留多孔层202的剩余部分以用于后续处理。在另一个具体实施例中，再次处理和加热基板200以加固掺杂物，或加热以同时加固和驱动掺杂物。在另一个具体实施例中，加热基板200以驱动掺杂物并留下多孔层202的剩余部分或蚀刻掉多孔层202的剩余部分。
参见图2F，在可选的实施例中，制造太阳能电池的方法还包括移除多孔层202的全部剩余部分，例如，移除被蚀刻的复合层216。在实施例中，通过干式蚀刻方法移除多孔层202的剩余部分。在另一个实施例中，通过湿式蚀刻方法移除多孔层202的剩余部分。在实施例中，干式或湿式蚀刻方法是机械辅助的。
为了进一步制造太阳能电池或完成制造太阳能电池，上述方法还可包括在图2F的掺杂区域218和220上形成金属触点。在实施例中，太阳能电池成品是背面接触式太阳能电池。在该实施例中，N型掺杂区域218和P型掺杂区域220是有源区。导电触点可连接到有源区并且通过可由电介质材料构成的隔离区域而彼此隔离。在实施例中，太阳能电池是背面接触式太阳能电池并且还包括设置在光接收表面上(例如，在太阳能电池的随机纹理化表面上)的防反射涂层。应注意到在实施例中，可不进行该操作，并且加固的材料可保留在基板200上，如结合图4在下文中所述。
在本发明的另一个方面，可通过在基板上形成多孔层和将溶液分配到多孔层的一个或多个区域中而制造太阳能电池，所述溶液包含用于基板的电荷载流子杂质原子的掺杂物源。例如图3根据本发明的实施例示出了代表太阳能电池制造方法中的操作的流程图300。图2A-2F根据本发明的实施例示出了对应于流程图300的操作的太阳能电池制造的多个阶段的剖视图。
参见流程图300的操作302和对应的图2A，制造太阳能电池的方法包括在基板200的表面上形成多孔层202，其类似于流程图100的操作102。在实施例中，多孔层202包括多个颗粒204和多个空隙206。在实施例中，在基板200的表面上形成多孔层202包括形成多个空隙206的每个空隙以具有适合接纳溶液的尺寸并且限制溶液的侧向扩散。在实施例中，在基板200上形成多孔层202包括在具有表面粗糙度的基板202的表面上形成多孔层202并且与之共形。在此实施例中，多孔层202的厚度大约在0.5-20微米的范围内。在实施例中，多孔层202是固态的，并且形成多孔层202包括以混合物形式提供多个颗粒204和溶剂，然后蒸发溶剂以从混合物中获得多孔层202。
参见流程图300的操作304和对应的图2B，制造太阳能电池的方法还包括将溶液208分配到多孔层的一个或多个区域从而得到图案化复合层210，溶液208包含用于基板200的电荷载流子杂质原子的掺杂物源。在实施例中，分配溶液208包括使用喷墨方法。在一个此类实施例中，溶液208以粘度约10厘泊的液体分配。在实施例中，溶液208包含用于硅基板的电荷载流子杂质原子的掺杂物源。例如，在一个实施例中，电荷载流子杂质原子为N型掺杂物，例如(但不限于)磷掺杂物。在另一个实施例中，电荷载流子杂质原子为P型掺杂物，例如(但不限于)硼掺杂物。
参见图2C，在可选的实施例中，上述掺杂物源为用于硅的N型掺杂物源，该方法还包括将第二溶液212分配到多孔层202的一个或多个其他区域中以提供双重图案化的复合层214。在实施例中，分配第二溶液212包括分配具有用于基板200的电荷载流子杂质原子的P型掺杂物源的溶液。在一个实施例中，分配溶液208和第二溶液212包括在多孔层202的单程中分配溶液208和第二溶液212。在一个实施例中，分配溶液208和第二溶液212包括在多孔层202的第一程中分配溶液208(或者第二溶液212)以及在多孔层202的第二单独程中分配第二溶液212(或者溶液208)。
参见图2D，在可选的实施例中，为了暴露基板200的区域，蚀刻除了具有溶液208(和任选的第二溶液212)的一个或多个区域之外的多孔层202的所有部分，所述蚀刻基于在多孔层202和具有溶液208(和任选的第二溶液212)的一个或多个区域之间的蚀刻选择性。
参见图2E，在可选的实施例中，制造太阳能电池的方法还包括加热基板200。参见图2F，在可选的实施例中，移除多孔层202的所有剩余部分。为了进一步制造太阳能电池或完成制造太阳能电池，上述方法还可包括在图2F的掺杂区域218和220上形成金属触点。
如相对于以上图1-3中的实施例所述，多孔层可保留在太阳能电池的基板上，或很可能在随后被移除。然而，太阳能电池结构可最终保留或至少暂时包括因处理操作而获得的此多孔层。例如，图4根据本发明的实施例示出了太阳能电池的基板的剖视图，该基板具有形成于其上的多孔层。
参见图4，太阳能电池包括基板400。将加固的多孔层402设置在基板400的表面上。该加固的多孔层402包括多个颗粒404和多个空隙406。根据本发明的实施例，在用于制造太阳能电池的处理操作中不移除加固的多孔层402的部分，而是将该多孔层的部分保持作为在基板400的表面上或在整个基板上的层或层叠堆上的工件。
因此，已公开了制造太阳能电池的方法。根据本发明的实施例，制造太阳能电池的方法包括在基板表面上形成多孔层，该多孔层包括多个颗粒和多个空隙。该方法还包括将溶液分配到多孔层的一个或多个区域中从而获得图案化的复合层。该方法还包括加热该基板。在一个实施例中，分配溶液包括分配具有用于基板的电荷载流子杂质原子的掺杂物源的溶液。在具体的实施例中，加热基板包括将掺杂物源的电荷载流子杂质原子驱入基板。

Claims (20)

1.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：
在基板的表面上形成多孔层，所述多孔层包括多个颗粒和多个空隙；
将溶液分配到所述多孔层的第一和第二区域中而不分配到第一和第二区域之间的区域中，从而获得图案化的复合层，其中，所述溶液包含用于所述基板的电荷载流子杂质原子的掺杂物源；
移除第一和第二区域之间的区域而不移除第一和第二区域；以及
加热所述基板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中加热所述基板包括加固所述图案化的复合层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中分配所述溶液包括分配包含用于所述基板的电荷载流子杂质原子的掺杂物源的溶液。
4.根据权利要求3所述的方法，其中加热所述基板包括将所述掺杂物源的所述电荷载流子杂质原子驱入所述基板。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述掺杂物源为用于硅的N型掺杂物源，所述方法还包括：
将第二溶液分配到所述多孔层的一个或多个其他区域中从而得到双重图案化的复合层，其中分配所述第二溶液包括分配包含用于所述基板的电荷载流子杂质原子的P型掺杂物源的溶液，并且其中加热所述基板还包括将所述P型掺杂物源的所述电荷载流子杂质原子驱入所述基板中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述基板的所述表面上形成所述多孔层包括形成所述多个空隙的每个空隙以具有在所述基板的所述表面上适合接纳所述溶液的尺寸并且限制所述溶液的侧向扩散。
7.根据权利要求1所述的方法，其中分配所述溶液包括使用喷墨方法。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述溶液的粘度为大约10厘泊。
9.根据权利要求5所述的方法，其中分配所述溶液包括使用第一喷墨方法，以及其中分配所述第二溶液包括使用第二喷墨方法。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在所述基板上形成所述多孔层包括在具有表面粗糙度的表面上形成所述多孔层并且与之共形，其中所述多孔层的厚度大约在0.5-20微米的范围内。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔层是固态的，并且其中形成所述多孔层包括：
以混合物形式提供所述多个颗粒和溶剂；以及
蒸发所述溶剂以从所述混合物得到所述多孔层。
12.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括：
在基板的表面上形成多孔层，所述多孔层包括多个颗粒和多个空隙；
将溶液分配到所述多孔层的第一和第二区域中而不分配到第一和第二区域之间的区域中，从而得到图案化的复合层，所述溶液包含用于所述基板的电荷载流子杂质原子的掺杂物源；以及
移除第一和第二区域之间的区域而不移除第一和第二区域。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述掺杂物源为用于硅的N型掺杂物源，所述方法还包括：
将第二溶液分配到所述多孔层的一个或多个其他区域中从而得到双重图案化的复合层，其中分配所述第二溶液包括分配包含用于所述基板的电荷载流子杂质原子的P型掺杂物源的溶液。
14.根据权利要求13所述的方法，其中分配所述溶液和所述第二溶液包括在所述多孔层的单程中分配所述溶液和所述第二溶液。
15.根据权利要求13所述的方法，其中分配所述溶液和所述第二溶液包括在所述多孔层的第一程中分配所述溶液和在所述多孔层的第二单独程中分配所述第二溶液。
16.根据权利要求12所述的方法，其中在所述基板的所述表面上形成所述多孔层包括形成所述多个空隙的每个空隙以具有在所述基板的所述表面上适合接纳所述溶液的尺寸并且限制所述溶液的侧向扩散。
17.根据权利要求12所述的方法，其中分配所述溶液包括使用喷墨方法。
18.根据权利要求13所述的方法，其中分配所述溶液包括使用第一喷墨方法，以及其中分配所述第二溶液包括使用第二喷墨方法。
19.根据权利要求12所述的方法，其中在所述基板上形成所述多孔层包括在具有表面粗糙度的表面上形成所述多孔层并且与之共形，其中所述多孔层的厚度大约在0.5-20微米的范围内。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述多孔层是固态的，并且其中形成所述多孔层包括：
以混合物形式提供所述多个颗粒和溶剂；以及
蒸发所述溶剂以从所述混合物得到所述多孔层。
CN201610015159.XA 2010-09-20 2011-07-20 制造太阳能电池的方法 Expired - Fee Related CN105489707B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/886,393 2010-09-20
US12/886,393 US8658454B2 (en) 2010-09-20 2010-09-20 Method of fabricating a solar cell
CN201180032530.9A CN102971868B (zh) 2010-09-20 2011-07-20 制造太阳能电池的方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180032530.9A Division CN102971868B (zh) 2010-09-20 2011-07-20 制造太阳能电池的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105489707A true CN105489707A (zh) 2016-04-13
CN105489707B CN105489707B (zh) 2017-07-14

Family

ID=45816620

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610015159.XA Expired - Fee Related CN105489707B (zh) 2010-09-20 2011-07-20 制造太阳能电池的方法
CN201180032530.9A Expired - Fee Related CN102971868B (zh) 2010-09-20 2011-07-20 制造太阳能电池的方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180032530.9A Expired - Fee Related CN102971868B (zh) 2010-09-20 2011-07-20 制造太阳能电池的方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8658454B2 (zh)
EP (1) EP2619805A4 (zh)
JP (2) JP5956443B2 (zh)
KR (1) KR101794106B1 (zh)
CN (2) CN105489707B (zh)
AU (1) AU2011306010A1 (zh)
WO (1) WO2012039830A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111129217A (zh) * 2019-12-20 2020-05-08 浙江爱旭太阳能科技有限公司 用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140166093A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-19 Paul Loscutoff Solar cell emitter region fabrication using n-type doped silicon nano-particles
US9082925B2 (en) * 2013-03-13 2015-07-14 Sunpower Corporation Methods for wet chemistry polishing for improved low viscosity printing in solar cell fabrication
USD822890S1 (en) 2016-09-07 2018-07-10 Felxtronics Ap, Llc Lighting apparatus
US10775030B2 (en) 2017-05-05 2020-09-15 Flex Ltd. Light fixture device including rotatable light modules
RU2662254C1 (ru) * 2017-06-13 2018-07-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина" Способ изготовления полупроводниковой структуры, содержащей p-n-переход под пленкой пористого кремния для реализации фотоэлектрического преобразователя
USD846793S1 (en) 2017-08-09 2019-04-23 Flex Ltd. Lighting module locking mechanism
USD877964S1 (en) 2017-08-09 2020-03-10 Flex Ltd. Lighting module
USD833061S1 (en) 2017-08-09 2018-11-06 Flex Ltd. Lighting module locking endcap
USD832494S1 (en) 2017-08-09 2018-10-30 Flex Ltd. Lighting module heatsink
USD872319S1 (en) 2017-08-09 2020-01-07 Flex Ltd. Lighting module LED light board
USD862777S1 (en) 2017-08-09 2019-10-08 Flex Ltd. Lighting module wide distribution lens
USD832495S1 (en) 2017-08-18 2018-10-30 Flex Ltd. Lighting module locking mechanism
USD862778S1 (en) 2017-08-22 2019-10-08 Flex Ltd Lighting module lens
USD888323S1 (en) 2017-09-07 2020-06-23 Flex Ltd Lighting module wire guard

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004023567A2 (en) * 2002-09-06 2004-03-18 Ebara Corporation Method of manufacturing a solar cell
CN101379595A (zh) * 2006-01-23 2009-03-04 Gp太阳能有限公司 用于制造具有不同掺杂浓度的区域的半导体元件的方法
CN100470850C (zh) * 2006-04-05 2009-03-18 三星Sdi株式会社 太阳能电池及其制造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6096124A (en) * 1999-04-27 2000-08-01 Xerox Corporation Ink compositions
JP4244549B2 (ja) * 2001-11-13 2009-03-25 トヨタ自動車株式会社 光電変換素子及びその製造方法
DE102004050269A1 (de) 2004-10-14 2006-04-20 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Verfahren zur Kontakttrennung elektrisch leitfähiger Schichten auf rückkontaktierten Solarzellen und Solarzelle
JP2006156646A (ja) * 2004-11-29 2006-06-15 Sharp Corp 太陽電池の製造方法
JP5118805B2 (ja) * 2005-03-29 2013-01-16 シャープ株式会社 色素増感太陽電池及び色素増感太陽電池モジュール
US7705237B2 (en) * 2006-11-27 2010-04-27 Sunpower Corporation Solar cell having silicon nano-particle emitter
EP2654089A3 (en) * 2007-02-16 2015-08-12 Nanogram Corporation Solar cell structures, photovoltaic modules and corresponding processes
JP4948458B2 (ja) * 2008-03-19 2012-06-06 三洋電機株式会社 太陽電池の製造方法及び太陽電池
JP5329861B2 (ja) * 2008-07-16 2013-10-30 ラピスセミコンダクタ株式会社 色素増感型太陽電池およびその製造方法
WO2010050936A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 Innovalight, Inc. Methods of forming multi-doped junctions on a substrate
JP2010161317A (ja) * 2009-01-09 2010-07-22 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 拡散剤組成物、不純物拡散層の形成方法、および太陽電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004023567A2 (en) * 2002-09-06 2004-03-18 Ebara Corporation Method of manufacturing a solar cell
CN101379595A (zh) * 2006-01-23 2009-03-04 Gp太阳能有限公司 用于制造具有不同掺杂浓度的区域的半导体元件的方法
CN100470850C (zh) * 2006-04-05 2009-03-18 三星Sdi株式会社 太阳能电池及其制造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111129217A (zh) * 2019-12-20 2020-05-08 浙江爱旭太阳能科技有限公司 用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池
CN111129217B (zh) * 2019-12-20 2021-05-18 浙江爱旭太阳能科技有限公司 用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池

Also Published As

Publication number Publication date
JP6319854B2 (ja) 2018-05-09
KR101794106B1 (ko) 2017-11-06
US9263622B2 (en) 2016-02-16
JP2016197729A (ja) 2016-11-24
KR20130122540A (ko) 2013-11-07
CN102971868A (zh) 2013-03-13
JP5956443B2 (ja) 2016-07-27
CN105489707B (zh) 2017-07-14
AU2011306010A1 (en) 2013-01-10
CN102971868B (zh) 2016-01-27
JP2013542592A (ja) 2013-11-21
US20140127849A1 (en) 2014-05-08
EP2619805A4 (en) 2014-05-28
US8658454B2 (en) 2014-02-25
EP2619805A1 (en) 2013-07-31
US20120067406A1 (en) 2012-03-22
WO2012039830A1 (en) 2012-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102971868B (zh) 制造太阳能电池的方法
US8247312B2 (en) Methods for printing an ink on a textured wafer surface
CN100570903C (zh) 集成薄膜太阳能电池及其制造方法、及集成薄膜太阳能电池的透明电极的处理方法及其结构、及具有处理过的透明电极的透明基板
CN102714148B (zh) 形成具有含硅颗粒的多掺杂结的方法
WO2007020833A1 (ja) マスキングペースト、その製造方法およびマスキングペーストを用いた太陽電池の製造方法
US20090119914A1 (en) Process for Forming Electrical Contacts on a Semiconductor Wafer Using a Phase Changing Ink
TWI481693B (zh) 二組份蝕刻
CN104011881A (zh) 混合型多晶硅异质结背接触电池
JP2010541282A (ja) 太陽電池の製造に用いられるドーパント材料
CN102498188B (zh) 喷墨可印刷的蚀刻油墨及相关方法
KR101508597B1 (ko) 광전지 패널을 제조하기 위한 전체 대기압 프린팅 방법에서 그레이디드 인덱스 렌즈의 제조
CN100546006C (zh) 蚀刻硅的改进方法
KR101399419B1 (ko) 태양전지의 전면전극 형성방법
CN102347391A (zh) 晶圆型太阳能电池及其制造方法
CN105103300A (zh) 使用耐蚀膜的太阳能电池发射极区域的制备
KR20140069335A (ko) 리지에 의해 분리되는 도핑 홈 영역을 가진 태양 전지
CN104380477A (zh) 射极穿透式太阳能电池及其制备方法
CN105210196B (zh) 使用n型掺杂硅纳米粒子制造太阳能电池的发射极区域
KR20120134892A (ko) 레이저와 잉크젯을 이용한 결정질 함몰형 태양전지 및 그 제조 방법
JP2012094739A (ja) 製膜方法および半導体装置の製造方法
JP6224513B2 (ja) 太陽電池素子の製造方法
US9088020B1 (en) Structures with sacrificial template
KR20120119731A (ko) 소수성 물질을 이용한 전면전극 형성 방법 및 태양전지의 전면전극 형성방법

Legal Events

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

Granted publication date: 20170714

Termination date: 20180720

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee