CN108400173A - 太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种太阳能电池。该太阳能电池包括：第一导电区域，其位于半导体基板的前表面处并且包含第一导电类型或第二导电类型的杂质；第二导电区域，其位于半导体基板的后表面处并且包含与第一导电区域的杂质的导电类型相反的导电类型的杂质；第一电极，其位于半导体基板的前表面上并且连接到第一导电区域；以及第二电极，其位于半导体基板的后表面上并且连接到第二导电区域。第一电极和第二电极中的每一个包括金属颗粒和玻璃料。

Description

太阳能电池
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池。
背景技术
近来，由于诸如石油和煤的现有能源预计将耗尽，对于替换现有能源的替代能源的兴趣正在增加。在替代能源当中，用于从太阳能产生电能的太阳能电池受到关注，因为它们在能量资源方面是丰富的并且不存在环境污染问题。
太阳能电池一般包括由分别具有不同导电类型(例如，p型和n型)的半导体形成的基板和发射极区域、以及分别连接到不同导电类型的基板和发射极区域的电极。在这种情况下，基板和发射极区域形成p-n结。
当光入射到太阳能电池上时，通过入射光在半导体中产生多个电子-空穴对，并将它们分离成电子和空穴。电子移动到n型半导体(例如，发射极区域)，并且空穴移动到p型半导体(例如，基板)。然后，电子和空穴被电连接到基板和发射极区域的电极收集。使用电线将电极彼此连接，由此获得电力。
近来正在开发包括通过用杂质掺杂半导体基板的后表面而形成的导电区域以及在导电区域与半导体基板之间的钝化层的太阳能电池，以提高开路电压Voc。
然而，因为具有上述结构的太阳能电池中的导电区域的厚度远小于根据现有技术的厚度，所以背电极与半导体基板短路，因为当形成连接到导电区域的背电极时，包括在背电极中的金属颗粒穿透导电区域和半导体基板之间的钝化层。因此，存在引起太阳能电池的缺陷的问题。
发明内容
本发明的实施方式提供具有能够在提高开路电压的同时减少太阳能电池的缺陷的结构的太阳能电池。
在一个方面中，提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括：半导体基板；位于所述半导体基板的前表面处的第一导电区域，所述第一导电区域包含第一导电类型的杂质或第二导电类型的杂质；位于所述半导体基板的后表面处的第二导电区域，所述第二导电区域包含与包含在所述第一导电区域中的杂质的导电类型相反的导电类型的杂质，所述第二导电区域包括硅材料；第一电极，所述第一电极位于所述半导体基板的所述前表面上并连接到所述第一导电区域；以及第二电极，所述第二电极位于所述半导体基板的所述后表面上并连接到所述第二导电区域，其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个包括金属颗粒和玻璃料，并且其中，包含在所述第二电极中的每单位体积的玻璃料的含量小于包含在所述第一电极中的每单位体积的玻璃料的含量。
例如，包含在所述第一电极中的每单位体积的玻璃料的含量可以为6重量％至8重量％，并且，包含在所述第二电极中的每单位体积的玻璃料的含量可以为2.5重量％至5.0重量％。
包含在所述第一电极中的每单位体积的金属颗粒的含量可以大于包含在所述第二电极中的每单位体积的金属颗粒的含量。例如，包含在所述第一电极中的每单位体积的金属颗粒的含量可以为82重量％至92重量％，并且包含在所述第二电极中的每单位体积的金属颗粒的含量可以为68重量％至73重量％。
所述太阳能电池还可以包括：位于所述第一导电区域的前表面上的抗反射层；位于所述半导体基板的后表面和所述第二导电区域之间的控制钝化层，所述控制钝化层包括介电材料；以及位于第二导电区域的后表面上的背钝化层。背钝化层的厚度可以小于抗反射层的厚度并且可以大于控制钝化层的厚度。
例如，抗反射层的厚度为100nm至140nm，并且背钝化层的厚度可以在小于所述抗反射层的厚度的范围内并且为65nm至105nm。
控制钝化层的厚度可以小于背钝化层的厚度，并且可以是例如0.5nm至10nm。
此外，第二导电区域的厚度可以小于第一导电区域的厚度。例如，第一导电区域的厚度可以为300nm至700nm，并且第二导电区域的厚度可以在小于第一导电区域的厚度的范围内并且为290nm至390nm。
第二电极的玻璃料可以包括基于PbO的材料和基于BiO的材料中的至少一种。
第二电极的玻璃料还可以包括氧化碲(TeO)。
包括氧化碲TeO的所述玻璃料的熔点可以为200℃至500℃。
第二电极可以包括：第一层，在所述第一层中，包括氧化碲TeO的所述玻璃料位于所述第二电极与所述第二导电区域之间的界面处；以及第二层，在所述第二层中，所述金属颗粒和不包括氧化碲TeO的所述玻璃料位于所述第一层上。
此外，通过组合第二电极的金属颗粒和第二导电区域的硅而形成的微晶可以分布在第一层和第二导电区域之间的界面处。
第一电极的玻璃料可以包括基于PbO的材料和基于BiO的材料中的至少一种。第一电极的玻璃料还可以包括氧化碲(TeO)。
第一电极的金属颗粒可以包括具有圆形或椭圆形的第一金属颗粒以及具有长轴且具有包括不平坦表面的板状的第二金属颗粒。第二电极的金属颗粒可以包括第一金属颗粒并且可以不包括第二金属颗粒。
包括在第一电极中的第二金属颗粒的长轴的长度可以大于包括在所述第一电极和所述第二电极中的每一个中的所述第一金属颗粒的尺寸。
在另一方面中，提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括：半导体基板；位于所述半导体基板的前表面处的第一导电区域，所述第一导电区域包含第一导电类型的杂质或第二导电类型的杂质；控制钝化层，所述控制钝化层位于所述半导体基板的后表面上，所述控制钝化层包括介电材料；位于所述半导体基板的后表面处的第二导电区域，所述第二导电区域包含与包含在所述第一导电区域中的杂质的导电类型相反的导电类型的杂质，所述第二导电区域包括多晶硅材料；第一电极，所述第一电极位于所述半导体基板的前表面上并连接到所述第一导电区域；以及第二电极，所述第二电极位于所述半导体基板的后表面上并连接到所述第二导电区域，其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个包括金属颗粒和玻璃料，并且其中，所述第一电极的玻璃料包括氧化碲(TeO)。
第二电极的玻璃料可以包括氧化碲(TeO)。
本发明的实施方式允许位于半导体基板的后表面上的第二电极中所包含的玻璃料的含量小于位于半导体基板的前表面上的第一电极中所包含的玻璃料的含量，因此当第二电极通过热处理连接到第二导电区域时，可以控制第二电极烧穿的深度。
因此，本发明的实施方式可以防止穿透第二导电区域和控制钝化层的第二电极的金属颗粒与半导体基板短路并且防止在制造过程中在增加太阳能电池的开路电压Voc的同时可能发生的缺陷。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解并被并入本说明书且构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的局部立体图。
图2是图1中所示的太阳能电池的截面图。
图3是指示接触电阻、钝化功能(或复合水平)和开路电压根据第二电极中包含的玻璃料的含量的实验结果的表格。
图4是当图3的玻璃料的含量超过适当水平时，包括半导体基板、控制钝化层、第二导电区域和第二电极的太阳能电池的一部分的放大截面图。
图5是当图3的玻璃料的含量处于适当水平时，包括半导体基板、控制钝化层、第二导电区域和第二电极的太阳能电池的一部分的放大截面图。
图6是在图3和图4的玻璃料的含量保持适当水平的状态下当玻璃料还包括氧化碲(TeO)时，包括半导体基板、控制钝化层、第二导电区域和第二电极的太阳能电池的一部分的放大截面图。
图7例示了根据本发明的实施方式的包括在第一电极和第二电极中的金属颗粒。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施方式，其示例在附图中示出。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。在任何可能的情况下，在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。将要注意的是，如果确定对公知技术的详细描述会使本发明的实施方式模糊，则将省略对公知技术的详细描述。
现在将详细参照本发明的实施方式，其示例在附图中示出。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。在任何可能的情况下，在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。将要注意的是，如果确定对公知技术的详细描述会使本发明的实施方式模糊，则将省略对公知技术的详细描述。
在以下描述中，除非另有规定，否则金属颗粒的含量和玻璃料的含量指示每单位体积的含量。
将参照图1至图7描述本发明的实施方式。
图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的局部立体图。图2是图1中所示的太阳能电池的截面图。
如图1所示，根据本发明的实施方式的太阳能电池的示例可以包括半导体基板110、第一导电区域120、抗反射层130、控制钝化层160、第二导电区域170、背钝化层190、第一电极140和第二电极150。
图1通过示例的方式例示了根据本发明的实施方式的太阳能电池包括抗反射层130。然而，实施方式不限于此。例如，如果需要或者必要的话，可以省略抗反射层130。然而，当太阳能电池包括抗反射层130时，太阳能电池的效率可以进一步提高。因此，使用包括抗反射层130的太阳能电池作为示例来描述本发明的实施方式。
半导体基板110可以由各自包含第一导电类型或第二导电类型的杂质的单晶硅和多晶硅中的至少一种形成。例如，半导体基板110可以由单晶硅晶圆形成。
半导体基板110可以包括第一导电类型的杂质或第二导电类型的杂质。在本文公开的实施方式中，第一导电类型的杂质可以是n型杂质或p型杂质，并且第二导电类型的杂质可以是与第一导电类型相反的导电类型的杂质。
例如，当第一导电类型是p型时，第二导电类型可以是n型。相反，当第一导电类型是n型时，第二导电类型可以是p型。
在下面的描述中，将作为示例描述第一导电类型是p型，第二导电类型是n型，并且半导体基板110包含第二导电类型的杂质(即，n型杂质)的实施方式。
当半导体基板110是p型时，半导体基板110可以掺杂有诸如硼(B)、镓(Ga)和铟(In)的III族元素的杂质。另选地，当半导体基板110是n型时，半导体基板110可以掺杂有诸如磷(P)、砷(As)和锑(Sb)的V族元素的杂质。
在以下描述中，使用包含在半导体基板110中的杂质是第二导电类型的杂质并且是n型杂质的示例来描述本发明的实施方式。然而，本发明的实施方式不限于此。
半导体基板110的前表面和后表面可以是具有多个纹理化的不平坦部分或具有不平坦特性的不平坦表面。因此，位于半导体基板110的前表面的第一导电区域120可以具有不平坦的表面，位于半导体基板110的后表面的第二导电区域170可以具有不平坦的表面。
在本文公开的实施方式中，“纹理化的不平坦部分”指示为了减少反射光的量而在太阳能电池的表面上形成的不平坦部分并且可以具有例如金字塔形状。
因此，可以减少从半导体基板110的前表面反射的光量，并且可以增加入射到半导体基板110的内部的光量。
第一导电区域120位于半导体基板110的光入射的前表面处，并且可以包含第一导电类型的杂质或第二导电类型的杂质。
因此，第一导电区域120可以包含n型杂质或p型杂质。
例如，当半导体基板110包含n型杂质时，第一导电区域120可以包含p型杂质并与半导体基板110一起形成p-n结。在这种情况下，第一导电区域120可以用作发射极区域。
相反，当半导体基板110包含p型杂质时，第一导电区域120可以包含比半导体基板110更高的浓度的n型杂质，并且可以用作前表面场区域。
另选地，当半导体基板110包含p型杂质时，第一导电区域120可包含n型杂质或p型杂质。当第一导电区域120是n型时，可以通过热处理来将诸如磷(P)、砷(As)和锑(Sb)的V族元素的杂质分布到半导体基板110的前表面中以形成第一导电区域120。
相反，当第一导电区域120是p型时，可以通过热处理来将诸如硼(B)、镓(Ga)和铟(In)的III族元素的杂质分布到半导体基板110的前表面中以形成第一导电区域120。
在下面的描述中，使用第一导电区域120包含与半导体基板110中包含的杂质的导电类型相反的导电类型的杂质以用作发射极区域的示例来描述本发明的实施方式。
因为如上所述通过将n型杂质或p型杂质分布到半导体基板110的前表面来形成第一导电区域120，所以第一导电区域120可以由与半导体基板110相同的单晶硅材料或多晶硅材料形成。
因此，当半导体基板110由单晶硅晶圆形成时，第一导电区域120可以由单晶硅晶圆形成。当半导体基板110由多晶硅晶圆形成时，第一导电区域120可以由多晶硅晶圆形成。
第一导电区域120的厚度可以是300nm至700nm。
抗反射层130位于第一导电区域120上。抗反射层130可以由铝氧化物(AlOx)、硅氮化物(SiNx)、硅氧化物(SiOx)和硅氮氧化物(SiOxNy)形成，并且可以形成为单层或多层。
抗反射层130可以减小入射在太阳能电池上的光的反射，并且增加预定波长带的选择性，由此增加太阳能电池的效率。
抗反射层130的厚度可以是100nm至140nm。
第一电极140被设置在第一导电区域120上并且直接接触第一导电区域120。第一电极140可以电连接到第一导电区域120。
如图1和图2所示，第一电极140可以包括沿着第一方向x(例如，x轴方向)延伸的多个第一指状电极141和沿着与多个第一指状电极141交叉的第二方向y(例如，y轴方向)延伸并连接至多个第一指状电极141的多个第一汇流条电极142。
如图1和图2所示，当半导体基板110是n型时，第一电极140可以收集移动到p型第一导电区域120的载流子(例如，空穴)。
第一电极140连接到将太阳能电池彼此连接的互连器(未示出)，并将收集的载流子输出到外部装置。
第一电极140可以包括金属颗粒和玻璃料。更具体地，金属颗粒可以包括镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)、锡(Sn)、锌(Zn)、铟(In)、钛(Ti)、金(Au)及其组合中的至少一种。
金属颗粒的熔点可以高于玻璃料的熔点。因此，在完成第一电极140之后，金属颗粒可以保持其在浆料状态下的原始形状，玻璃料可以在它被完全熔化之后进行烧制。因此，玻璃料可以具有与其在浆料状态下的形状不同的形状。
可以通过以下步骤来形成第一电极140：在抗反射层130形成在第一导电区域120的前表面上的状态下在抗反射层130上使第一电极浆料图案化，在通过热处理使第一电极浆料烧穿抗反射层130的同时使第一电极浆料穿透抗反射层130，并在第一电极浆料与第一导电区域120电连接的状态下烧制第一电极浆料。
控制钝化层160完全位于半导体基板110的后表面上并且可以包括介电材料。
例如，如图1和图2所示，半导体基板110的后表面上的控制钝化层160可以直接接触半导体基板110的后表面。
此外，控制钝化层160可以形成在半导体基板110的除了后表面的边缘之外的整个后表面上。
控制钝化层160可以执行防止第二导电区域170的掺杂剂过度地扩散到半导体基板110中的掺杂剂控制功能或扩散阻挡。另外，控制钝化层160可以执行半导体基板110的后表面的钝化功能。
控制钝化层160可以包括能够控制掺杂剂的扩散和传送多种载流子的各种材料。例如，控制钝化层160可以包括氧化物、氮化物、半导体、导电聚合物等。
例如，控制钝化层160可以是包括硅氧化物的硅氧化物层。这是因为硅氧化物层具有良好的钝化特性并且平滑地传送载流子。
此外，可以容易地通过各种工艺在半导体基板110的表面上形成硅氧化物层。
控制钝化层160可以通过诸如气相沉积、热氧化和化学氧化的各种方法形成。然而，如果必要或者需要的话，可以省略控制钝化层160。
控制钝化层160的厚度可以小于背钝化层190的厚度，并且可以是例如0.5nm至10nm。控制钝化层160可以通过氧化工艺、低压化学气相沉积(LPCVD)工艺或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺形成。
控制钝化层160的厚度被限制为0.5nm至10nm的原因是为了实现隧穿效应。控制钝化层160可以在半导体基板110的后表面上执行一部分钝化功能。
第二导电区域170位于半导体基板110的后表面处。第二导电区域170可以包含与第一导电区域120中包含的杂质的导电类型相反的导电类型的杂质，并且可以由多晶硅材料形成。
因此，当第一导电区域120用作发射极区域时，第二导电区域170可以用作后表面场区域。
如图1和图2所示，第二导电区域170可以位于控制钝化层160的后表面处并与半导体基板110间隔开。
可以通过使用化学气相沉积(CVD)方法在控制钝化层160上形成第二导电区域170。例如，可以通过在控制钝化层160上沉积包含第一导电类型的杂质的多晶硅材料来形成第二导电区域170。另选地，可以通过在控制钝化层160上沉积包含第一导电类型的杂质的非晶硅材料并然后通过热处理将非晶硅材料结晶成多晶硅材料来形成第二导电区域170。
因此，如图1和图2所示，第二导电区域170没有形成在半导体基板110内部，而是形成在半导体基板110的后表面上，以使得第二导电区域170不直接接触半导体基板110并且与半导体基板110间隔开。如上所述，当在控制钝化层160的后表面上形成第二导电区域170时，可以进一步提高太阳能电池的开路电压Voc。
因为第二导电区域170没有形成在半导体基板110的内部，而是形成在半导体基板110的外部，所以在用于形成第二导电区域170的工艺中可以使对半导体基板110的热处理最小化。因此，可以防止半导体基板110的特性的降低，并且可以进一步提高根据本发明的实施方式的太阳能电池的效率。
第二导电区域170的厚度可以考虑第二导电区域170的沉积时间来确定，并且也被选择为能够充分执行第二导电区域170的功能的适当厚度。例如，第二导电区域170的厚度在小于第一导电区域120的厚度的范围内可以是290nm至390nm。
第二电极150被设置在第二导电区域170上并且直接接触第二导电区域170。第二电极150可以电连接到第二导电区域170。
如图1和图2所示，第二电极150可以包括沿着第一方向x延伸的多个第二指状电极151和沿着与多个第二指状电极151交叉的第二方向y延伸并且连接至多个第二指状电极151的多个第二汇流条电极152。
第二电极150连接到将太阳能电池彼此连接的互连器，并将收集的载流子输出到外部装置。
第二电极150可以包括金属颗粒和玻璃料。更具体地，熔点高于玻璃料的熔点的金属颗粒可以包括镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)、锡(Sn)、锌(Zn)、铟(In)、钛(Ti)、金(Au)及其组合中的至少一种。
可以通过以下步骤来形成第二电极150：在背钝化层190形成在第二导电区域170的后表面上的状态下在背钝化层190的后表面上使第二电极浆料图案化，在通过热处理使第二电极浆料烧穿背钝化层190的同时使第二电极浆料穿透背钝化层190，并在第二电极浆料与第二导电区域170电连接的状态下烧制第二电极浆料。
如图1和图2所示，背钝化层190可以位于从第二导电区域170的后表面排除第二电极150的形成部分之外的剩余部分上。
背钝化层190可以包括介电材料并且可以形成为单层或多层。考虑到第二导电区域170的导电类型，背钝化层190可以具有特定的固定载流子。
背钝化层190可以由硅碳化物(SiC)、硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)、氢化SiNx、铝氧化物(AlOx)、硅氮氧化物(SiON)或氢化SiON中的至少一种形成。
背钝化层190可以执行第二导电区域170的后表面的钝化功能。
背钝化层190的厚度可以大于控制钝化层160的厚度并且可以小于抗反射层130的厚度，以便充分地执行第二导电区域170的后表面的钝化功能。
因此，背钝化层190的厚度在大于控制钝化层160的厚度并且小于抗反射层130的厚度的范围内可以是例如65nm至105nm。
到目前为止，本发明的实施方式通过示例的方式描述了第一导电区域120用作发射极区域并且第二导电区域170用作后表面场区域。
然而，实施方式不限于此。例如，半导体基板110可以包含p型杂质，第一导电区域120可以包含p型杂质并且用作前表面场区域，并且第二导电区域170可以包含n型杂质并且用作后表面场区域。
在上述太阳能电池中，第一电极140和第二电极150中的每一个可以包括金属颗粒和玻璃料。
在本文公开的实施方式中，金属颗粒可以是例如Ag颗粒并且可以与第一电极140和第二电极150中的每一个的电导率有关。玻璃料可以与第一电极140和第二电极150中的每一个被烧穿的深度有关。
根据本发明的实施方式的在第一电极140和第二电极150中使用的玻璃料可以包括基于PbO的材料或基于BiO的材料中的至少一种。
考虑到第一导电区域120和第二导电区域120的材料和厚度，可以不同地确定第一电极140和第二电极150中的每一个中包括的金属颗粒的含量和玻璃料的含量。
例如，包含在第一电极140中的每单位体积的金属颗粒的含量可以大于包含在第二电极150中的每单位体积的金属颗粒的含量。
第一电极140收集具有相对较慢的移动速度的空穴，并且第一电极140的线宽必须小于第二电极150的线宽，以使得接收更多的光量。因此，第一电极140可能必须具有比第二电极150的电导率相对更大的电导率。
为此，包含在第一电极140中的每单位体积的金属颗粒的含量可以大于包含在第二电极150中的每单位体积的金属颗粒的含量。
例如，包含在第一电极140中的每单位体积的金属颗粒的含量可以是82重量％至92重量％，并且包含在第二电极150中的每单位体积的金属颗粒的含量可以是68重量％至73重量％。
如以上参照图1和图2所描述的，在根据本发明的实施方式的太阳能电池的结构中，第一导电区域120可以由例如与半导体基板110相同的单晶硅基板形成；第二导电区域170可以由多晶硅材料形成；第二导电区域170的厚度可以相对小于第一导电区域120的厚度；并且背钝化层190的厚度可以小于抗反射层130的厚度。
当包含与包含在第一电极浆料中的玻璃料的含量相同的含量的玻璃料的第二电极浆料在非常薄或相对较薄的控制钝化层160、第二导电区域170和背钝化层190上被图案化并且被热处理时，第二电极浆料可以在热处理期间穿透控制钝化层160以及背钝化层190和第二导电区域170，可以直接电连接到半导体基板110，并且可以与半导体基板110短路。
因此，本发明的实施方式可以允许包含在第二电极150中的玻璃料的含量不同于包含在第一电极140中的玻璃料的含量。
更具体地，本发明的实施方式可以允许包含在第二电极150中的每单位体积的玻璃料的含量小于包含在第一电极140中的每单位体积的玻璃料的含量，以便控制穿透背钝化层190的第二电极浆料朝向第二导电区域170烧穿的深度。
因此，可以通过调整每单位体积的玻璃料的含量来控制第二电极浆料烧穿的深度。
更具体地，例如，当第一电极140中的每单位体积的玻璃料的含量为6重量％至8重量％时，第二电极150中的每单位体积的玻璃料的含量可以为2.5重量％至5.0重量％。
当如上所述第二电极150中每单位体积的玻璃料的含量为2.5重量％至5.0重量％时，本发明的实施方式可以保持第二电极150与第二导电性区域170之间的接触电阻170处于足够低的水平，并且防止穿透控制钝化层160以及背钝化层190和第二导电区域170的第二电极150与半导体基板110短路。此外，本发明的实施方式可以防止由于包含在第二电极150中的金属颗粒而可能发生在半导体基板110的后表面中的复合，并且可以允许控制钝化层160充分地执行钝化功能。另外，本发明的实施方式可以防止控制钝化层160的损坏，并且将太阳能电池的开路电压Voc提高到良好水平。
下面将参照图3、图4和图5详细描述根据第二电极150的玻璃料的含量的效果。
图3是指示接触电阻、钝化功能(或复合水平)和开路电压根据第二电极150中包括的玻璃料的含量的实验结果的表格。
图4是当图3的玻璃料的含量超出适当水平时，包括半导体基板110、控制钝化层160、第二导电区域170和第二电极150的太阳能电池的一部分的图2的放大截面图S1。
图5是当图3的玻璃料的含量处于适当水平时，包括半导体基板110、控制钝化层160、第二导电区域170和第二电极150的太阳能电池的一部分的图2的放大截面图S1。
在图3所示的表格中，第二电极150的玻璃料的含量指示每单位体积的玻璃料的含量，并且可以不同于包括在第二电极浆料中的每单位体积的玻璃料150G的含量。
这是因为热处理之前的第二电极浆料除了金属颗粒150M和玻璃料150G以外还可以包括树脂材料的粘合剂和溶剂，并且粘合剂和溶剂可以在热处理期间大部分被氧化或蒸发。
因此，如图4和图5所示，在热处理之后，金属颗粒150M和玻璃料150G可以存在于第二电极150中。
因此，第二电极浆料的玻璃料150G的含量可以不同于在热处理之后烧制的第二电极150的玻璃料150G的含量。例如，与第二电极150被烧制之前相比，玻璃料150G的含量可以增加约0.5重量％至1.0重量％。
在图3所示的表格中，第二电极150的玻璃料150G的含量是在热处理之后第二电极150被烧制的状态下的含量。在热处理之前包括在第二电极浆料中的玻璃料150G的适当含量可以为2.0重量％至4.0重量％，并且可以对应于图3所示的表格中的适当含量的范围(即，2.5重量％至5.0重量％)。
本发明的实施方式涉及太阳能电池的结构，因此在下面基于热处理之后烧制的第二电极150的玻璃料150G的含量来描述太阳能电池的结构。
在图3所示的表格中，接触电阻指示第二电极150与第二导电区域170之间的电阻。因此，不良的接触电阻意味着第二电极150与第二导电区域170之间的电连接未被正确执行，因为由于第二电极浆料烧穿的深度非常薄，第二电极150不能穿透背钝化层190。此外，良好的接触电阻意味着第二电极150和第二导电区域170之间的电连接被正确地执行。
钝化功能(或复合水平)指示控制钝化层160的钝化功能。因此，良好的钝化功能意味着控制钝化层160未被损坏。此外，不良的钝化功能意味着控制钝化层160被第二电极150损坏，并且由于第二电极150的金属微粒150M而在半导体基板110的后表面中发生复合。
良好的开路电压Voc意味着第二导电区域170通过控制钝化层160与半导体基板110间隔开，并且太阳能电池产生适当电平的开路电压Voc。不良的开路电压Voc意味着控制钝化层160由于第二电极150深深地穿透到第二导电区域170中而被损坏，并且第二电极150和半导体基板110被短路。
如图3的表格所示，当包含在第二电极150中的每单位体积的玻璃料的含量小于2.5重量％时，第二电极浆料烧穿的深度非常薄。因此，第二电极150未正确地连接到第二导电区域170。
此外，如图4所示，当包含在第二电极150中的每单位体积的玻璃料的含量超过5.0重量％时，第二电极150穿透控制钝化层160以及第二导电区域170并且与半导体基板110短路。因此，控制钝化层160的功能被破坏，并且开路电压Voc劣化。
在图4中，“150M”标示包含在第二电极150中的金属颗粒，并且“150G”标示包含在第二电极150中的玻璃料。
当包含在第二电极150中的每单位体积的玻璃料的含量保持为2.5重量％至5.0重量％的适当水平时，第二电极浆料烧穿的深度是适当的。因此，接触电阻、钝化功能和开路电压全部都保持在优秀水平。
此外，如图5所示，当包含在第二电极150中的每单位体积的玻璃料的含量保持为2.5重量％至5.0重量％的适当水平时，第二电极150穿透背钝化层190并且穿透到第二导电区域170中达适当深度。在这种情况下，通过组合第二电极150的金属颗粒150M和第二导电区域170的硅而获得的合金微晶(以下称为“微晶”)可以形成在第二电极150和第二导电区域170之间的界面处。
金属颗粒150M-硅微晶(“微晶”)153可进一步减小第二电极150与第二导电区域170之间的接触电阻。
到目前为止，本发明的实施方式描述了包括在第二电极150中的每单位体积的玻璃料150G的含量，以便控制穿透背钝化层190的第二电极150在第二导电区域170内部烧穿的深度。
本发明的实施方式在下面描述玻璃料150G进一步包括氧化碲(TeO)以使得穿透背钝化层190的第二电极150被正确地朝向第二导电区域170烧穿并且以最佳水平连接到第二导电区域170的表面。
图6是在图3和图4的玻璃料的含量保持适当水平的状态下当玻璃料进一步包括氧化碲(TeO)时，包括半导体基板110、控制钝化层160、第二导电区域170和第二电极150的太阳能电池的一部分的图2的放大截面图S1。
如上所述，根据本发明的实施方式的第二电极150可以包括每单位体积2.5重量％至5.0重量％的玻璃料150G，并且玻璃料150G可以包括基于PbO的材料或基于BiO的材料中的至少一种以及氧化碲(TeO)。
包含氧化碲(TeO)的玻璃料150G的熔点可以相对较低。例如，包含氧化碲(TeO)的玻璃料150G的熔点可以是200℃至500℃。
因此，当在热处理中烧制第二电极浆料并且蚀刻背钝化层190时，可以首先熔化包含氧化碲(TeO)的玻璃料150G。
在这种情况下，可以首先将包含氧化碲(TeO)的玻璃料150G广泛地设置在第二导电区域170的表面上以形成层。此后，金属颗粒150M和不包含氧化碲(TeO)的玻璃料150G可以位于包含氧化碲(TeO)的玻璃料150G所在的层上。
因此，如图6所示，第二电极150可以包括第一层L1和第二层L2，在第一层L1中，包含氧化碲(TeO)的玻璃料150G位于第二电极150与第二导电区域170之间的界面处，在第二层L2中，金属颗粒150M和不包含氧化碲(TeO)的玻璃料150G位于第一层L1上方。
通过组合金属颗粒150M和第二导电区域170的硅而形成的微晶153可以分布在第一层L1和第二导电区域170之间的界面处。
因此，可以进一步改善开路电压Voc和第二电极150与第二导电区域170之间的接触电阻，并且可以更容易地控制第二电极浆料烧穿的深度。结果，可以进一步改善太阳能电池的工艺裕量。
到目前为止，本发明的实施方式描述了第二电极150的材料和材料含量，它们能够将第二电极浆料烧穿的深度控制在适当水平。
然而，可以将包含氧化碲(TeO)的玻璃料150G施加到第一电极140以及第二电极150。
例如，包括在第一电极140中的玻璃料150G可以包括基于PbO的材料或基于BiO的材料中的至少一种，并且玻璃料150G还可以包括氧化碲(TeO)。
到目前为止，本发明的实施方式主要描述了第一电极140和第二电极150中的每一个中包括的玻璃料。在下文中，将详细描述包括在第一电极140和第二电极150中的金属颗粒。
图7例示了根据本发明的实施方式的包括在第一电极140和第二电极150中的金属颗粒。
更具体地，为了便于说明，图7仅例示了包括在第一电极140和第二电极150中的金属颗粒M1和M2，并且省略了图5和图6中所示的玻璃料的例示。
如图7所示，金属颗粒M1和M2可以被包括在第一电极140和第二电极150中。
更具体地，包括在第一电极140中的金属颗粒可以包括各自具有圆形或椭圆形的球形的第一金属颗粒M1以及各自具有长轴并具有包括不平坦表面的板状的薄片状的第二金属颗粒M2。此外，包括在第二电极150中的金属颗粒可以包括第一金属颗粒M1，并且可以不包括第二金属颗粒M2。
例如，如图7所示，第一电极140的第一指状电极141可以包括第一金属颗粒M1，并且第一电极140的第一汇流条电极142可以包括第一金属颗粒M1和第二金属颗粒M2。
此外，第二电极150的第二指状电极151和第二汇流条电极152可以包括第一金属颗粒M1，并且可以不包括第二金属颗粒M2。
包括在第一电极140中的第二金属颗粒M2的长轴的长度可以大于包括在第一电极140和第二电极150中的每一个中的第一金属颗粒M1的尺寸。
例如，第一金属颗粒M1的直径可以是200nm至2.5μm，更优选地是300nm至2.0μm。此外，第二金属颗粒M2的尺寸可以是3.0μm至6.0μm。
因此，第一电极140可以包括体积大于第二电极150中的金属颗粒的体积的第二金属颗粒M2。
因为第一电极140包括如上所述的具有相对较大尺寸的第二金属颗粒M2，所以在烧制的热处理中可以进一步改善金属颗粒的反应性。此外，可以在相对较低的温度下更容易地烧制电极，并且可以进一步改善第一电极140的电特性(例如，电阻)。
可以通过在第一电极浆料上执行两次印刷工艺来形成第一电极140，并且可以通过在第二电极浆料上执行一次印刷工艺形成第二电极150。
更具体地，可以通过第一印刷工艺和第二印刷工艺形成第一电极140。在第一印刷工艺中，包括第一金属颗粒M1和第二金属颗粒M2的第一汇流条电极浆料可以沿着第二方向被印刷在半导体基板110的前表面上，然后进行干燥。在第二印刷工艺中，包括第一金属颗粒M1的第一指状电极浆料可以沿着第一方向被印刷在半导体基板110的前表面上，然后进行干燥。接下来，可以通过对第一汇流条电极浆料和第一指状电极浆料执行热处理来形成第一电极140。
可以通过根据第二指状电极151的图案和第二汇流条电极152的图案在半导体基板110的后表面上一次印刷包括第一金属颗粒M1的第二电极浆料并且对第二电极浆料执行热处理来形成第二电极150。
然而，包括在第一电极140和第二电极150中的金属颗粒M1和M2不限于图7，并且可以与图7不同地形成。
例如，可以通过根据第一指状电极141的图案和第一汇流条电极142的图案印刷包括第一金属颗粒M1和第二金属颗粒M2的第一电极浆料并使其干燥，然后根据第一指状电极141的图案和第一汇流条电极142的图案印刷仅包括第一金属颗粒M1的单独的第一电极浆料来形成第一电极140。
在这种情况下，第一指状电极141以及第一汇流条电极142可以包括具有相对较大的体积的第二金属颗粒M2。
因此，第一电极140可以包括具有比第二电极150的金属颗粒相对更大的体积的金属颗粒。
尽管已经参照本公开的多个例示性实施方式描述了实施方式，但是应当理解，本领域技术人员可以构想出将落入本公开的原理的范围内的许多其它修改和实施方式。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求书的范围内，可以对主题组合布置的组成部分和/或布置进行各种变更和修改。除了组成部分和/或布置的变更和修改之外，对于本领域技术人员而言，替代使用也将是显而易见的。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月7日提交的韩国专利申请No.10-2017-0016816、于2017年4月5日提交的韩国专利申请No.10-2017-0044075以及于2017年11月28日提交的韩国专利申请No.10-2017-0160457的优先权权益，它们的全部内容通过引用并入本文。

Claims (20)

1.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
半导体基板；
位于所述半导体基板的前表面处的第一导电区域，所述第一导电区域包含第一导电类型的杂质或第二导电类型的杂质；
位于所述半导体基板的后表面处的第二导电区域，所述第二导电区域包含与包含在所述第一导电区域中的杂质的导电类型相反的导电类型的杂质，并且所述第二导电区域包括硅材料；
第一电极，所述第一电极位于所述半导体基板的前表面上并且连接到所述第一导电区域；以及
第二电极，所述第二电极位于所述半导体基板的后表面上并且连接到所述第二导电区域，
其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个包括金属颗粒和玻璃料，并且
其中，包含在所述第二电极中的每单位体积的玻璃料的含量小于包含在所述第一电极中的每单位体积的玻璃料的含量。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，包含在所述第一电极中的每单位体积的玻璃料的含量为6重量％至8重量％，并且
其中，包含在所述第二电极中的每单位体积的玻璃料的含量为2.5重量％至5.0重量％。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，包含在所述第一电极中的每单位体积的金属颗粒的含量大于包含在所述第二电极中的每单位体积的金属颗粒的含量。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中，包含在所述第一电极中的每单位体积的金属颗粒的含量为82重量％至92重量％，并且
其中，包含在所述第二电极中的每单位体积的金属颗粒的含量为68重量％至73重量％。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括：
抗反射层，所述抗反射层位于所述第一导电区域的前表面上；
控制钝化层，所述控制钝化层位于所述半导体基板的后表面与所述第二导电区域之间，所述控制钝化层包括介电材料；以及
背钝化层，所述背钝化层位于所述第二导电区域的后表面上，
其中，所述背钝化层的厚度小于所述抗反射层的厚度并且大于所述控制钝化层的厚度。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其中，所述抗反射层的厚度为100nm至140nm，并且
其中，所述背钝化层的厚度在小于所述抗反射层的厚度的范围内并且为65nm至105nm。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池，其中，所述控制钝化层的厚度小于所述背钝化层的厚度并且为0.5nm至10nm。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第二导电区域的厚度小于所述第一导电区域的厚度。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，所述第一导电区域的厚度为300nm至700nm，并且
其中，所述第二导电区域的厚度在小于所述第一导电区域的厚度的范围内并且为290nm至390nm。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第二电极的玻璃料包括基于PbO的材料和基于BiO的材料中的至少一种。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，所述第二电极的玻璃料还包括氧化碲TeO。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中，包括氧化碲TeO的所述玻璃料的熔点为200℃至500℃。
13.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述第二电极包括：
第一层，在所述第一层中，包括氧化碲TeO的所述玻璃料位于所述第二电极与所述第二导电区域之间的界面处；以及
第二层，在所述第二层中，所述金属颗粒和不包括氧化碲TeO的所述玻璃料位于所述第一层上。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池，其中，由所述第二电极的金属颗粒和所述第二导电区域的硅的组合而形成的微晶分布在所述第一层与所述第二导电区域之间的界面处。
15.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一电极的玻璃料包括基于PbO的材料和基于BiO的材料中的至少一种。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述第一电极的玻璃料还包括氧化碲TeO。
17.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一电极的金属颗粒包括具有圆形或椭圆形的第一金属颗粒以及具有长轴且具有包括不平坦表面的板状的第二金属颗粒，并且
其中，所述第二电极的金属颗粒包括所述第一金属颗粒并且不包括所述第二金属颗粒。
18.根据权利要求17所述的太阳能电池，其中，包括在所述第一电极中的所述第二金属颗粒的长轴的长度大于包括在所述第一电极和所述第二电极中的每一个中的所述第一金属颗粒的尺寸。
19.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
半导体基板；
位于所述半导体基板的前表面处的第一导电区域，所述第一导电区域包含第一导电类型的杂质或第二导电类型的杂质；
控制钝化层，所述控制钝化层位于所述半导体基板的后表面上，所述控制钝化层包括介电材料；
位于所述半导体基板的后表面处的第二导电区域，所述第二导电区域包含与包含在所述第一导电区域中的杂质的导电类型相反的导电类型的杂质，并且所述第二导电区域包括多晶硅材料；
第一电极，所述第一电极位于所述半导体基板的前表面上并且连接到所述第一导电区域；以及
第二电极，所述第二电极位于所述半导体基板的后表面上并且连接到所述第二导电区域，
其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个包括金属颗粒和玻璃料，并且
其中，所述第一电极的玻璃料包括氧化碲TeO。
20.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，所述第二电极的玻璃料包括氧化碲TeO。
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