CN105637593A - 用于太阳能电池导电触点的晶种层 - Google Patents

用于太阳能电池导电触点的晶种层 Download PDF

Info

Publication number
CN105637593A
CN105637593A CN201380066655.2A CN201380066655A CN105637593A CN 105637593 A CN105637593 A CN 105637593A CN 201380066655 A CN201380066655 A CN 201380066655A CN 105637593 A CN105637593 A CN 105637593A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conductive layer
solaode
granule
substrate
layer
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.)
Pending
Application number
CN201380066655.2A
Other languages
English (en)
Inventor
迈克尔·卡德兹诺维克
邬俊波
朱希
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of CN105637593A publication Critical patent/CN105637593A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or 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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/072—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 heterojunction type
    • H01L31/0745—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 heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—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 heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
    • 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
    • Y02E10/546—Polycrystalline 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

本发明描述了用于太阳能导电触点的晶种层以及形成用于太阳能电池导电触点的晶种层的方法。例如，太阳能电池包括基板。发射极区设置在所述基板上方。导电触点设置在所述发射极区上，并且包括与所述发射极区接触的导电层。所述导电层由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15％的Si与所述余量Al的组合物。又如，太阳能电池包括基板，所述基板在所述基板的表面处或其附近具有扩散区域。导电触点设置在所述扩散区域上方，并且包括与所述基板接触的导电层。所述导电层由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15％的Si与所述余量Al的组合物。

Description

用于太阳能电池导电触点的晶种层
技术领域
本发明的实施例涉及可再生能源领域，并且具体地讲，涉及用于太阳能电池导电触点的晶种层以及形成用于太阳能电池导电触点的晶种层的方法。
背景技术
光伏电池(常常被称为太阳能电池)是熟知的用于直接转化太阳辐射为电能的设备。一般来讲，使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结而将太阳能电池制造在半导体晶片或基板上。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板主体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区域和n掺杂区域，从而在掺杂区域之间产生电压差。将掺杂区域连接到太阳能电池上的导电区域，以将电流从电池引导至与其耦合的外部电路。
效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电的能力有关。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。本发明的一些实施例涉及通过提供制备太阳能电池结构的新工艺而提高太阳能电池的制造效率。通过提供新型太阳能电池结构，本发明的一些实施例可供提高太阳能电池效率之用。
附图说明
图1是根据本发明实施例的根据糊剂添加剂内的目标硅(Si)含量变化的烧后光致发光(PL)中点的曲线图。
图2A是根据本发明实施例的硅基板在焙烧相对于其中的铝具有15％硅的晶种糊剂后的扫描电子显微镜(SEM)图像。
图2B是根据本发明实施例的硅基板在焙烧相对于其中的铝具有25％硅的晶种糊剂后的SEM图像。
图3A示出根据本发明实施例的具有导电触点的太阳能电池的一部分的横截面视图，所述导电触点形成于在基板上方形成的发射极区上。
图3B示出根据本发明实施例的具有导电触点的太阳能电池的一部分的横截面视图，所述导电触点形成于在基板中形成的发射极区上。
图4A至图4C示出根据本发明实施例的制造具有导电触点的太阳能电池的方法中的各种加工操作的横截面视图。
具体实施方式
本文描述了用于太阳能电池导电触点的晶种层以及形成用于太阳能电池导电触点的晶种层的方法。在以下描述中，示出许多具体细节，诸如具体工艺流程操作，以形成对本发明的实施例的透彻理解。将对本领域的技术人员显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下来实施本发明的实施例。在其他情况中，并未详细地描述熟知的制造技术，诸如平版印刷和图案化技术，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，图中所示各种实施例是示例性的且未必按比例绘制。
本文公开了具有导电触点的太阳能电池。在一个实施例中，太阳能电池包括基板。发射极区设置在基板上方。导电触点设置在发射极区上，并且包括与发射极区接触的导电层。导电层由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15％的Si与余量Al的组合物。在另一个实施例中，太阳能电池包括基板，所述基板在基板表面处或其附近具有扩散区域。导电触点设置在扩散区域上方，并且包括与基板接触的导电层。导电层由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15％的Si与余量Al的组合物。在另一个实施例中，部分制造的太阳能电池包括基板。发射极区设置在基板中或其上方。导电触点设置在发射极区的硅区域上，并且包括与硅区域接触的导电层。导电层由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有含足够量的硅使得在导电层退火期间，导电层不会消耗很大部分的硅区域的组合物。组合物的剩余量为Al。
本文所述的一个或多个实施例涉及通过在印刷导电晶种颗粒中包含硅来控制硅基发射极区中的光致发光(PL)衰减。更具体地讲，当从第一成型导电印刷晶种层形成导电触点时，可印刷由铝-硅合金颗粒构成的糊剂。焙烧糊剂或使糊剂退火以与设备形成电接触(并且例如，以烧掉糊剂中的溶剂)。来自设备基板或其他硅层的硅在焙烧期间可快速溶解于铝中。当硅从基板溶解时，其可在基板中形成凹点。这些凹点又可引起在设备表面处高度重组，从而导致PL信号降低并且降低了设备效率。在一个或多个实施例中，铝被沉积以在糊剂本身中还包含足够的硅，从而防止硅从基板的这种溶解。
通过在沉积铝膜中包含一定量的硅可减少或消除硅上凹点的形成，例如约1％的硅可以是有效的。添加的硅在高温下溶解于铝，使得很少乃至没有硅从基板溶解。在一个例子中，我们自己的测试已经表明，对于在约550℃下焙烧的溅射铝膜，防止凹点仅需要约2％的硅。此外，对于高于577℃的铝-硅共晶体的焙烧温度，期望所需的硅量遵循相图。然而，我们对由直径为约5微米且在约580℃下焙烧的铝颗粒制成的铝膜的测试已经表明，当包含12％的硅时产生凹点。基于Al/Si共晶体的相图，包含12％的硅应当已经足以减少凹点并且改进PL。实际上，我们发现，在颗粒中使用小于15％的硅将不足以防止PL衰减。因此，为了在铝/硅共晶点或高于铝/硅共晶点的温度下焙烧铝糊剂，在一个实施例中，在糊剂中包含比相图另外指示的更多的硅。然而，在一个实施例中，在糊剂不再为有效的导电糊剂之前仅可包含这么多的硅。例如，图1是根据本发明实施例的根据糊剂添加剂内的目标硅(Si)含量变化的烧后光致发光(PL)中点的曲线图100。如在曲线图100中看出，PL衰减与硅含量之间存在关系。
在一个实施例中，相对于铝基导电晶种糊剂中的铝包含大于15％的硅。在一个这样的实施例中，使用多达25％的硅。使用更接近25％的硅可以减少具有沉积在其上的糊剂的硅区域中的凹点。例如，图2A是根据本发明实施例的硅基板在焙烧相对于其中的铝具有15％硅的晶种糊剂后的扫描电子显微镜(SEM)图像200A，而图2B是根据本发明实施例的硅基板在焙烧相对于其中的铝具有25％硅的晶种糊剂后的SEM图像200B。如通过比较图像200A和200B可以看出，与25％的相对硅相比，存在更多与15％相对硅相关联的凹点。
第一方面，具有Al/Si颗粒的晶种层可用于制造用于具有形成于太阳能电池的基板上方的发射极区的太阳能电池的触点，诸如背侧触点。例如，图3A示出根据本发明实施例的具有导电触点的太阳能电池的一部分的横截面视图，所述导电触点形成于在基板上方形成的发射极区上。
参见图3A，太阳能电池300A的一部分包括设置在多个n型掺杂的多晶硅区域420、多个p型掺杂的多晶硅区域422上方、以及基板400的由沟槽416暴露的部分上的图案化介质层424。导电触点428设置在介质层424中设置的多个触点开口中，并耦合至多个n型掺杂的多晶硅区域420和多个p型掺杂的多晶硅区域422。制造图案化介质层、多个n型掺杂的多晶硅区域420、多个p型掺杂的多晶硅区域422、基板400以及沟槽416的材料和方法可如下文结合图4A至图4C所述。此外，在一个实施例中，多个n型掺杂的多晶硅区域420和多个p型掺杂的多晶硅区域422可提供太阳能电池300A的发射极区。因此，在一个实施例中，导电触点428设置在发射极区上。在一个实施例中，导电触点428是背接触式太阳能电池的背部触点，并且位于太阳能电池的与太阳能电池300A的光接收表面(在图3A中提供为401的方向)相对的表面上。此外，在一个实施例中，发射极区形成于结合图4A更详细描述的薄或隧道介质层402上。
在一个实施例中，再次参见图3A，每个导电触点428包括与太阳能电池300A的发射极区接触的导电层330。在一个这样的实施例中，导电层330由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15％的Si与余量Al的组合物。在具体的这种实施例中，Al/Si颗粒具有小于约25％的Si与余量Al的组合物。在一个实施例中，Al/Si颗粒是微晶。在一个这样的实施例中，Al/Si颗粒的结晶度由在大约550-580℃范围内的温度下执行的退火(诸如但不限于激光焙烧)实现。然而，在可供选择的实施例中，Al/Si颗粒是相隔离的。
在一个实施例中，导电层330具有包含约10-30％粘结剂和玻璃料与余量Al/Si颗粒的总组合物。在一个这样的实施例中，粘结剂包含氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO)或两者，并且玻璃料包含玻璃颗粒。应当理解，当初始施加时，晶种层(例如，所施加的层330)还包含溶剂。然而，在使晶种层退火时去除溶剂，从而在最终结构中基本留下粘结剂、玻璃料和Al/Si颗粒，如上所述。
在一个实施例中，导电层330具有大于约100微米的厚度，并且从导电层制成的导电触点428是基本上仅由导电层330构成的太阳能电池的背部触点。然而，在另一个实施例中，导电层330具有约2-10微米的厚度。在该实施例中，导电触点428是太阳能电池的背部触点，并且由导电层330、设置在导电层330上的无电镀镍(Ni)层332和设置在Ni层上的电镀铜(Cu)层334构成，如图3A所示。
第二方面，具有Al/Si颗粒的晶种层可用于制造用于具有形成于太阳能电池的基板中的发射极区的太阳能电池的触点，诸如背侧触点。例如，图3B示出根据本发明实施例的具有导电触点的太阳能电池的一部分的横截面视图，所述导电触点形成于在基板中形成的发射极区上。
参见图3B，太阳能电池300B的一部分包括设置在多个n型掺杂的扩散区域320、多个p型掺杂的扩散区域322上方、以及基板300(诸如块状结晶硅基板)的部分上的图案化介质层324。导电触点328设置在介质层324中设置的多个触点开口中，并耦合至多个n型掺杂的扩散区域320和多个p型掺杂的扩散区域322。在一个实施例中，扩散区域320和322分别由具有n型掺杂物和p型掺杂物的硅基板的掺杂区域形成。此外，在一个实施例中，多个n型掺杂的扩散区域320和多个p型掺杂的扩散区域322可提供太阳能电池300B的发射极区。因此，在一个实施例中，导电触点328设置在发射极区上。在一个实施例中，导电触点328是背接触式太阳能电池的背部触点，并且位于太阳能电池的与光接收表面相对(诸如与纹理化光接收表面301相对)的表面上，如图3B所示。
在一个实施例中，再次参见图3B，每个导电触点328包括与太阳能电池300B的发射极区接触的导电层330。在一个这样的实施例中，导电层330由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15％的Si与余量Al的组合物。在具体的这种实施例中，Al/Si颗粒具有小于约25％的Si与余量Al的组合物。在一个实施例中，Al/Si颗粒是微晶。在一个这样的实施例中，Al/Si颗粒的结晶度由在大约550-580℃范围内的温度下执行的退火(诸如但不限于激光焙烧)实现。然而，在可供选择的实施例中，Al/Si颗粒是相隔离的。
在一个实施例中，导电层330具有包含约10-30％粘结剂和玻璃料与余量Al/Si颗粒的总组合物。在一个这样的实施例中，粘结剂包含氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO)或两者，并且玻璃料包含玻璃颗粒。应当理解，当初始施加时，晶种层(例如，所施加的层330)还包含溶剂。然而，在使晶种层退火时去除溶剂，从而在最终结构中基本留下粘结剂、玻璃料和Al/Si颗粒，如上所述。
在一个实施例中，导电层330具有大于约100微米的厚度，并且从导电层制成的导电触点328是基本上仅由导电层330构成的太阳能电池的背部触点。然而，在另一个实施例中，导电层330具有约2-10微米的厚度。在该实施例中，导电触点328是太阳能电池的背部触点，并且由导电层330、设置在导电层330上的无电镀镍(Ni)层332和设置在Ni层上的电镀铜(Cu)层334构成，如图3B所示。
再次参见图1和图2B，并且关联图3A和图3B，在一个实施例中，部分制造的太阳能电池包括基板、设置在基板中或其上方的发射极区和设置在发射极区的硅区域上(例如，设置在多晶硅层或硅基板上)的导电触点。在一个这样的实施例中，导电触点包括与硅区域接触的导电层。导电层由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有含足够量的硅使得在导电层退火(诸如激光焙烧)期间，导电层不会消耗很大部分的硅区域的组合物。在具体实施例中，Al/Si组合物的余量是Al。在具体实施例中，Al/Si颗粒具有含大于约15％但小于约25％的Si与余量Al的组合物。
使用由铝/硅(Al/Si)颗粒构成的导电层，所述Al/Si颗粒具有含足够量的Si使得导电层在退火期间不会消耗很大部分的硅区域的组合物，可用于具有由硅基板或由形成于基板上方的多晶硅层形成的发射极区的结构。例如，在第一实施例中，参见图3A作为参考，太阳能电池包括由设置于在基板上所设置的隧道介质层上的多晶硅区域构成的发射极区。导电层设置于在发射极区上方设置的绝缘体层的沟槽中，并且与多晶硅区域接触。在一个这样的实施例中，多晶硅区域的导电层与多晶硅区域接触的位置几乎没有凹点。又如，在第二实施例中，参见图3B作为参考，太阳能电池由块状结晶硅基板制成，并且导电层设置于在基板表面上方设置的绝缘体层的沟槽中。在一个这样的实施例中，块状结晶硅基板的导电层与块状结晶硅基板接触的位置几乎没有凹点。
虽然上文具体描述了某些材料，但一些材料可易于用其他材料替换，其他此类实施例仍在本发明实施例的精神和范围内。例如，在一个实施例中，可替代硅基板使用不同材料基板，诸如III-V族材料基板。在另一个实施例中，替代Al颗粒或除其之外，还可以在晶种糊剂中使用银(Ag)颗粒等。在另一个实施例中，替代上述镀Ni或除其之外，可以使用镀钴(Co)或钨(W)或类似沉积的钴或钨。
此外，所形成的触点无需直接形成在块状基板上，如图3B中所述。例如，在一个实施例中，导电触点(诸如上述那些)形成于在块体基板上方(例如，在其背侧)形成的半导体区域上，如针对图3A所述。例如，图4A至图4C示出根据本发明实施例的制造具有导电触点的太阳能电池的方法中的各种加工操作的横截面视图。
参见图4A，形成背接触式太阳能电池的触点的方法包括在基板400上形成薄介质层402。
在一个实施例中，薄介质层402由二氧化硅构成并且具有大约在5-50埃范围内的厚度。在一个实施例中，薄介质层402用作隧道氧化层。在一个实施例中，基板400为块状单晶基板，诸如n型掺杂的单晶硅基板。然而，在可供选择的实施例中，基板400包括设置在整个太阳能电池基板上的多晶硅层。
再次参见图4A，沟槽416在n型掺杂的多晶硅区域420与p型掺杂的多晶硅区域422之间形成。沟槽416的多个部分能够纹理化以具有带纹理的特征结构418，如在图4A中另外描绘的。
再次参见图4A，介质层424在多个n型掺杂的多晶硅区域420、多个p型掺杂的多晶硅区域422和基板400的由沟槽416暴露的部分上方形成。在一个实施例中，介质层424的下表面与多个n型掺杂的多晶硅区域420、多个p型掺杂的多晶硅区域422和基板400的暴露部分适形形成，而介质层424的上表面是基本平坦的，如图4A所示。在具体实施例中，介质层424为抗反射涂层(ARC)。
参见图4B，多个触点开口426形成于介质层424中。多个触点开口426提供对多个n型掺杂的多晶硅区域420和多个p型掺杂的多晶硅区域422的暴露。在一个实施例中，多个触点开口426通过激光烧蚀形成。在一个实施例中，通往n型掺杂的多晶硅区域420的触点开口426与通往p型掺杂的多晶硅区域422的触点开口具有基本上相同的高度，如图4B所示。
参见图4C，形成背接触式太阳能电池触点的方法还包括在多个触点开口426中形成导电触点428并将其耦合到多个n型掺杂的多晶硅区域420和多个p型掺杂的多晶硅区域422。在一个实施例中，导电触点428由金属构成并且通过沉积(在下文中更详细地描述的沉积)、平版印刷和蚀刻方法形成。
因此，在一个实施例中，导电触点428在块状N型硅基板400的与块状N型硅基板400的光接收表面401相对的表面上或其上方形成。在具体实施例中，导电触点形成于基板400表面上方的区域(422/420)上，如图4C所示。所述形成可包括形成由铝/硅(Al/Si)颗粒构成的导电层，所述Al/Si颗粒具有含足够量的硅使得在导电层退火期间，导电层不会消耗很大部分的硅区域的组合物。在具体实施例中，Al/Si组合物的余量是Al。在具体实施例中，Al/Si颗粒具有含大于约15％但小于约25％的Si与余量Al的组合物。形成导电触点还可包括在导电层上形成无电镀镍(Ni)层。另外，铜(Cu)层可通过在Ni层上电镀而形成。
在一个实施例中，形成导电层包括在块状N型硅基板上或在诸如基板上方形成的多晶硅层上印刷糊剂。糊剂可由溶剂和铝/硅(Al/Si)合金颗粒构成。印刷包括使用诸如但不限于丝网印刷或喷墨印刷的技术。另外，本文所述的一个或多个实施例涉及通过在其中引入无电镀Ni来降低硅基板上形成的印刷Al晶种的接触电阻的方法以及由此得到的结构。更具体地讲，一个或多个实施例涉及从Al糊剂晶种层开始的触点形成。在晶种印刷后执行退火，以在过去得到的Al与下方硅基板之间形成触点。随后，通过在Al糊剂的顶部上无电镀来沉积Ni。由于该糊剂具有多孔结构，因此Ni不仅形成在Al颗粒上方，还形成在Al颗粒外侧，并且填满空的空间的至少一部分。Ni可由于更多的Ni可形成于Al的上部部分上(远离Si)而是渐变的。然而，Al颗粒外侧上的Ni可用于降低最终从其形成的触点的接触电阻。具体地讲，如果Al糊剂的厚度大体减少，则更多的Ni可积聚在Al与硅的界面处。当在Ni无电镀后而不是在晶种印刷后执行退火时，NiSi触点可在Ni-S界面处形成。此外，Al-Si触点可通过使Ni存在于Al颗粒的空隙或孔隙中而形成于Al-Si界面处。与常规方法相比，所形成的触点可在给定的触点结构形成区域内具有实际金属与硅触点的较大表面积。因此，可相对于常规触点降低接触电阻。
因此，公开了用于太阳能导电触点的晶种层以及形成用于太阳能电池导电触点的晶种层的方法。根据本发明的实施例，太阳能电池包括基板。发射极区设置在基板上方。导电触点设置在发射极区上，并且包括与发射极区接触的导电层。导电层由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15％的Si与余量Al的组合物。在一个实施例中，Al/Si颗粒具有小于约25％的Si与余量Al的组合物。根据本发明的另一个实施例，太阳能电池包括基板，所述基板在基板的表面处或其附近具有扩散区域。导电触点设置在扩散区域上方，并且包括与基板接触的导电层。导电层由铝/硅(Al/Si)颗粒构成，所述Al/Si颗粒具有大于约15％的Si与余量Al的组合物。在一个实施例中，Al/Si颗粒具有小于约25％的Si与余量Al的组合物。

Claims (20)

1.一种太阳能电池，包括：
基板；
发射极区，所述发射极区设置在所述基板上方；以及
导电触点，所述导电触点设置在所述发射极区上，并且包括与所述发射极区接触的导电层，所述导电层包含铝/硅(Al/Si)颗粒，所述Al/Si颗粒具有基本上由大于约15％的Si与所述余量Al组成的组合物。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述Al/Si颗粒具有基本上由小于约25％的Si与所述余量Al组成的组合物。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述Al/Si颗粒为微晶。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述导电层具有基本上由约10-30％粘结剂和玻璃料与所述余量所述Al/Si颗粒组成的组合物。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其中所述粘结剂包含氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO)或两者，并且所述玻璃料包含玻璃颗粒。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述导电层具有大于约100微米的厚度，并且其中所述导电触点是基本上由所述导电层组成的所述太阳能电池的背部触点。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述导电层具有约2-10微米的厚度，并且其中所述导电触点是所述太阳能电池的背部触点，所述导电触点包括所述导电层、设置在所述导电层上的无电镀镍(Ni)层和设置在所述Ni层上的电镀铜(Cu)层。
8.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中所述Al/Si颗粒的结晶度由在大约550-580℃范围内的温度下执行的退火实现。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述发射极区包括设置于所述基板上所设置的隧道介质层上的多晶硅区域，并且所述导电层设置于所述发射极区上方设置的绝缘体层的沟槽中并且与所述多晶硅区域接触，并且其中所述多晶硅区域的所述导电层与所述多晶硅区域接触的位置几乎没有凹点。
10.一种太阳能电池，包括：
基板，所述基板在所述基板的表面处或其附近具有扩散区域；
以及
导电触点，所述导电触点设置在所述扩散区域上方，并且包括与所述基板接触的导电层，所述导电层包含铝/硅(Al/Si)颗粒，所述Al/Si颗粒具有基本上由大于约15％的Si与所述余量Al组成的组合物。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中所述Al/Si颗粒具有基本上由小于约25％的Si与余量Al组成的组合物。
12.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中所述Al/Si颗粒为微晶。
13.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中所述导电层具有基本上由约10-30％粘结剂和玻璃料与所述余量所述Al/Si颗粒组成的组合物。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池，其中所述粘结剂包含氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO)或两者，并且所述玻璃料包含玻璃颗粒。
15.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中所述导电层具有大于约100微米的厚度，并且其中所述导电触点是基本上由所述导电层组成的所述太阳能电池的背部触点。
16.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中所述导电层具有约2-10微米的厚度，并且其中所述导电触点是所述太阳能电池的背部触点，所述导电触点包括所述导电层、设置在所述导电层上的无电镀镍(Ni)层和设置在所述Ni层上的电镀铜(Cu)层。
17.根据权利要求12所述的太阳能电池，其中所述Al/Si颗粒的结晶度由在大约550-580℃范围内的温度下执行的退火实现。
18.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中所述基板是块状结晶硅基板，并且所述导电层设置于在所述基板的表面上方所设置的绝缘体层的沟槽中，并且其中所述块状结晶硅基板的所述导电层与所述块状结晶硅基板接触的位置几乎没有凹点。
19.一种部分制造的太阳能电池，包括：
基板；
发射极区，所述发射极区设置在所述基板中或其上方；以及
导电触点，所述导电触点设置在所述发射极区的硅区域上，并且包括与所述硅区域接触的导电层，所述导电层包含铝/硅(Al/Si)颗粒，所述Al/Si颗粒具有由足够量的Si与所述余量Al组成的组合物，所述足够量的Si使得在所述导电层退火期间，所述导电层不会消耗很大部分的所述硅区域。
20.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中所述Al/Si颗粒具有基本上由大于约15％但小于约25％的Si与所述余量Al组成的组合物。
CN201380066655.2A 2012-12-06 2013-12-03 用于太阳能电池导电触点的晶种层 Pending CN105637593A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/706,728 2012-12-06
US13/706,728 US20140158192A1 (en) 2012-12-06 2012-12-06 Seed layer for solar cell conductive contact
PCT/US2013/072904 WO2014089103A1 (en) 2012-12-06 2013-12-03 Seed layer for solar cell conductive contact

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105637593A true CN105637593A (zh) 2016-06-01

Family

ID=50879651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380066655.2A Pending CN105637593A (zh) 2012-12-06 2013-12-03 用于太阳能电池导电触点的晶种层

Country Status (10)

Country Link
US (2) US20140158192A1 (zh)
EP (1) EP2929567A4 (zh)
JP (1) JP6355213B2 (zh)
KR (1) KR20150092754A (zh)
CN (1) CN105637593A (zh)
AU (1) AU2013355406B2 (zh)
MX (1) MX2015007055A (zh)
SG (1) SG11201504417VA (zh)
TW (1) TWI603485B (zh)
WO (1) WO2014089103A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024021708A1 (zh) * 2022-07-29 2024-02-01 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 背接触异质结电池片及其制作方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9837576B2 (en) * 2014-09-19 2017-12-05 Sunpower Corporation Solar cell emitter region fabrication with differentiated P-type and N-type architectures and incorporating dotted diffusion
CN104362216B (zh) * 2014-10-23 2017-02-15 云南大学 一种晶体硅太阳能电池前栅线电极的制备方法
US20160163901A1 (en) * 2014-12-08 2016-06-09 Benjamin Ian Hsia Laser stop layer for foil-based metallization of solar cells
US20160380126A1 (en) 2015-06-25 2016-12-29 David Aaron Randolph Barkhouse Multi-layer barrier for metallization
US10535790B2 (en) * 2015-06-25 2020-01-14 Sunpower Corporation One-dimensional metallization for solar cells
CN209389043U (zh) * 2018-11-27 2019-09-13 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 晶体硅太阳能电池及光伏组件

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020059189A (ko) * 2001-01-03 2002-07-12 김순택 실리콘 태양 전지의 제조 방법
CN1416179A (zh) * 2001-10-31 2003-05-07 四川大学 透明导电膜前电极晶体硅太阳能电池
JP2006261621A (ja) * 2005-02-21 2006-09-28 Osaka Univ 太陽電池およびその製造方法
CN101720512A (zh) * 2007-05-07 2010-06-02 佐治亚科技研究公司 利用丝网印刷的局部背场形成高质量背接触
CN102017165A (zh) * 2008-02-15 2011-04-13 罗伯特.博世有限公司 用于制造n型单晶硅太阳能电池的方法以及根据这样的方法制造的太阳能电池
CN102637767A (zh) * 2011-02-15 2012-08-15 上海凯世通半导体有限公司 太阳能电池的制作方法以及太阳能电池
US20120266951A1 (en) * 2011-04-25 2012-10-25 Bo Li Method of forming emitters for a back-contact solar cell

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5984477A (ja) * 1982-11-04 1984-05-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 太陽電池の電極形成法
US4790883A (en) * 1987-12-18 1988-12-13 Porponth Sichanugrist Low light level solar cell
JPH03250671A (ja) * 1990-01-31 1991-11-08 Sharp Corp 半導体光電変換装置及びその製造方法
US5626976A (en) * 1995-07-24 1997-05-06 Motorola, Inc. Flexible energy storage device with integral charging unit
US6262359B1 (en) * 1999-03-17 2001-07-17 Ebara Solar, Inc. Aluminum alloy back junction solar cell and a process for fabrication thereof
US20030178057A1 (en) * 2001-10-24 2003-09-25 Shuichi Fujii Solar cell, manufacturing method thereof and electrode material
JP4221643B2 (ja) * 2002-05-27 2009-02-12 ソニー株式会社 光電変換装置
JP2009087957A (ja) * 2005-12-28 2009-04-23 Naoetsu Electronics Co Ltd 太陽電池
JP2007208049A (ja) * 2006-02-02 2007-08-16 Kyocera Corp 光電変換装置、その製造方法および光発電装置
US8491718B2 (en) * 2008-05-28 2013-07-23 Karin Chaudhari Methods of growing heteroepitaxial single crystal or large grained semiconductor films and devices thereon
JP5520834B2 (ja) * 2008-12-26 2014-06-11 株式会社アルバック パッシベーション膜の成膜方法、及び太陽電池素子の製造方法
KR101142861B1 (ko) * 2009-02-04 2012-05-08 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
US20100269893A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Metal pastes and use thereof in the production of positive electrodes on p-type silicon surfaces
WO2010125728A1 (ja) * 2009-04-29 2010-11-04 三菱電機株式会社 太陽電池セルおよびその製造方法
KR101144810B1 (ko) * 2009-07-06 2012-05-11 엘지전자 주식회사 태양전지용 전극 페이스트, 이를 이용한 태양전지, 및 태양전지의 제조방법
EP2325848B1 (en) * 2009-11-11 2017-07-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Conductive paste and solar cell
KR101178180B1 (ko) * 2010-05-07 2012-08-30 한국다이요잉크 주식회사 결정형 태양전지 후면 전극 제조용 조성물
US20120037216A1 (en) * 2010-08-13 2012-02-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Conductive paste and electronic device and solar cell including an electrode formed using the conductive paste
JP5430520B2 (ja) * 2010-08-21 2014-03-05 京セラ株式会社 太陽電池の製造方法
KR20120064853A (ko) * 2010-12-10 2012-06-20 삼성전자주식회사 태양 전지
CN102097518B (zh) * 2010-12-15 2012-12-19 清华大学 太阳能电池及其制备方法
US8715387B2 (en) * 2011-03-08 2014-05-06 E I Du Pont De Nemours And Company Process for making silver powder particles with small size crystallites
JP2012212542A (ja) * 2011-03-31 2012-11-01 Aica Kogyo Co Ltd ペースト組成物
KR20120128875A (ko) * 2011-05-18 2012-11-28 삼성디스플레이 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
DE102011056087B4 (de) * 2011-12-06 2018-08-30 Solarworld Industries Gmbh Solarzellen-Wafer und Verfahren zum Metallisieren einer Solarzelle
JP5924945B2 (ja) * 2012-01-11 2016-05-25 東洋アルミニウム株式会社 ペースト組成物
WO2013115076A1 (ja) * 2012-02-02 2013-08-08 東洋アルミニウム株式会社 ペースト組成物
TW201349255A (zh) * 2012-02-24 2013-12-01 Applied Nanotech Holdings Inc 用於太陽能電池之金屬化糊劑
WO2013149093A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Solexel, Inc. Back contact solar cells using aluminum-based alloy metallization

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020059189A (ko) * 2001-01-03 2002-07-12 김순택 실리콘 태양 전지의 제조 방법
CN1416179A (zh) * 2001-10-31 2003-05-07 四川大学 透明导电膜前电极晶体硅太阳能电池
JP2006261621A (ja) * 2005-02-21 2006-09-28 Osaka Univ 太陽電池およびその製造方法
CN101720512A (zh) * 2007-05-07 2010-06-02 佐治亚科技研究公司 利用丝网印刷的局部背场形成高质量背接触
CN102017165A (zh) * 2008-02-15 2011-04-13 罗伯特.博世有限公司 用于制造n型单晶硅太阳能电池的方法以及根据这样的方法制造的太阳能电池
CN102637767A (zh) * 2011-02-15 2012-08-15 上海凯世通半导体有限公司 太阳能电池的制作方法以及太阳能电池
US20120266951A1 (en) * 2011-04-25 2012-10-25 Bo Li Method of forming emitters for a back-contact solar cell

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MICHAEL RAUER,ETC: "Investigation of aluminum-alloyed local contacts for rear surface-passivated silicon solar cells", 《IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024021708A1 (zh) * 2022-07-29 2024-02-01 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 背接触异质结电池片及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2013355406A1 (en) 2014-06-12
SG11201504417VA (en) 2015-07-30
WO2014089103A1 (en) 2014-06-12
JP6355213B2 (ja) 2018-07-11
JP2016508286A (ja) 2016-03-17
MX2015007055A (es) 2015-09-28
AU2013355406B2 (en) 2017-06-29
EP2929567A4 (en) 2015-12-02
TWI603485B (zh) 2017-10-21
KR20150092754A (ko) 2015-08-13
EP2929567A1 (en) 2015-10-14
US20140158192A1 (en) 2014-06-12
US20160190364A1 (en) 2016-06-30
TW201431098A (zh) 2014-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9978889B2 (en) Conductive contact for solar cell
CN105637593A (zh) 用于太阳能电池导电触点的晶种层
US4947219A (en) Particulate semiconductor devices and methods
US9312042B2 (en) Metal seed layer for solar cell conductive contact
CN105283966B (zh) 由金属糊剂形成的太阳能电池接触结构
TW201924073A (zh) 具p-型導電性的指叉式背接觸式太陽能電池
JP2011505430A (ja) 導電性ナノ粒子インクおよびペーストならびにそれらを用いる適用方法
US20140179056A1 (en) Laser-absorbing seed layer for solar cell conductive contact
US11746957B2 (en) Interdigitated back contact metal-insulator-semiconductor solar cell with printed oxide tunnel junctions
TW201725742A (zh) 太陽能電池及製造太陽能電池的方法
US10056506B2 (en) Firing metal with support
Zhang et al. Effect of glass phase and temperature on contact resistance between Ag and Al electrodes
CN110634618B (zh) 太阳能电池电极的制造方法、导电浆及其制造方法
KR20150089592A (ko) 태양전지의 도핑 및 전극 형성방법과 그 태양전지
KR20220061399A (ko) 태양전지 전극용 도전성 페이스트 및 이를 사용하여 제조된 태양전지
KR20150102524A (ko) 태양전지의 전극 형성방법 및 태양전지

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160601