專利名稱：用于制造光電池的方法和利用這種方法獲得的光電池的制作方法
用于制造光電池的方法和利用這種方法獲得的光電池本發(fā)明涉及用于制造光電池，例如太陽能電池的方法。這樣的方法是實踐中已知的。對于第一種已知方法，是將鋁層施加于硅基底。這樣的層對于基底的光學(xué)反射和導(dǎo)電特性是很重要的。在鄰近所施加的鋁層的基底的一部分 中，在鋁和硅之間形成合金。這種Al-Si合金相對于ρ型硅而言帶有負電荷。n-p結(jié)(即所 謂的“背面電場(背場，Back Surface Field)”)以這樣的方式在基底的背側(cè)形成，使電子 擴散到待轉(zhuǎn)向的基底的背側(cè)。這對于光電池的效率是有利的。在基底的鋁和硅之間形成合 金之后，至多大約3襯％的鋁能夠溶解于硅中。為了使背面電場中獲得更高的η-電荷，根 據(jù)另一種已知方法，也可施加一層Al-Ag合金替代鋁層，使得背面電場由Al-Ag-Si合金形 成。然而，這樣的方法的缺點是相對于僅使用鋁層而言Al-Ag合金相對較貴。而且，在與硅 形成合金的過程中僅利用了一部分Al-Ag合金，因此也僅有一部分銀來自于該合金。結(jié)果， 遠離基底一側(cè)上的Al-Ag合金中的銀仍然未被使用，出于節(jié)約成本的立場，這是不希望的。因此，本發(fā)明的目的是提供一種不具有上述缺點的用于制造光電池的方法。更具 體地，本發(fā)明的目的是提供一種用于制造具有改善的背面電場的光電池同時可以使制造相 對便宜的方法。為了實現(xiàn)該目的，在發(fā)明內(nèi)容部分中提到的這種類型的方法的特征為包含以下步 驟·提供硅基底；·將具有相對較高光學(xué)反射性的金屬的第一層，優(yōu)選為銀層，施加至最背側(cè)；·將具有相對較高導(dǎo)電系數(shù)的金屬的下一層，優(yōu)選為鋁層或Al合金層，施加至該
第一層；·然后燃燒該基底以獲得金屬和硅的合金，其中所形成的合金包含在硅中的一定 量的金屬(優(yōu)選鋁和銀)，該量至多為達到合金的共融點的量，其中合金實質(zhì)上為η-型 Si-Al-Ag合金，由此獲得更好的背面電場(背場)。通過利用本發(fā)明的方法制造光電池，最大百分比達到至多約10mol%的金屬擴散 到硅中。這是因為當達到合金的共融點時，最大量的Al-Ag合金溶解于硅晶格中，并且沒有 更多的金屬能夠溶解于硅中。鋁擴散達到相對的硅中最多約3微米，且施加于鋁和硅之間 的銀可與鋁一起擴散。因此，鋁、銀和硅的合金形成為具有相對高的η-電荷，從而產(chǎn)生高效 的背面電場。由于銀處于鋁和硅之間，因此在與硅形成合金的過程中銀被有效利用，而未被 利用的銀仍存留在晶塊(bulk)中。這對于利用根據(jù)本發(fā)明方法制造光電池的成本而言是 有利的。另一個優(yōu)點是銀基本上包含在整個表面涂層中，以使得銀的最大重量百分比終止 于合金，從而獲得最大量的η-電荷，導(dǎo)致背面電場轉(zhuǎn)向最大量的電子朝向光電池的背側(cè)擴 散。銀的整個表面涂層還提供了對光電池上的入射光的更高程度的反射。由于這些特性， 光電池的效率得到了增強。在本發(fā)明的其他方面，第一金屬層以薄層的形式提供，其中該層的厚度范圍大致 為10納米-1微米。通過僅施加一薄層，將銀的量限制為獲得上文中所述的最大結(jié)果而實 際所需的量，并同時降低了制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，當借助于沉積工藝(優(yōu)選濺射)來施加該第一金屬層時是有利的。通過濺射來施加的特征在于較高的施加速度。這有助于光電池制造工藝 的相對快速的循環(huán)時間。根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，以大致為10微米-25微米的厚度范圍施加下一金 屬層。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，借助于印刷工藝，優(yōu)選絲網(wǎng)印刷術(shù)來施加該下一金 屬層。絲網(wǎng)印刷該下一金屬層(鋁層)的優(yōu)點在于該層能夠被預(yù)圖案化。因此，當施加鋁 層時，可以考慮使其成為例如基底上的總線(母線，匯流條)。本發(fā)明還涉及借助于上述方法獲得的光電池。這樣的光電池與該方法的描述中提 到的光電池具有相同的效果和優(yōu)點。本發(fā)明的其他方面在從屬權(quán)利要求中描述并參照附圖解釋如下。在附圖中

圖1示出了在根據(jù)本發(fā)明方法的燃燒步驟之前提供有銀層和鋁層的基底的示意 性截面圖；以及圖2示出了在根據(jù)本發(fā)明方法的燃燒步驟之后提供有銀層和鋁層的基底的示意 性截面圖。在不同的附圖中以相同的編號表示相同的部分。在圖1中，示出了提供有兩個金屬層3、4的基底2的示意性截面圖。為了根據(jù)本 發(fā)明的方法制造光電池1，提供了基底2。在基底2的最背側(cè)2b上，提供具有較高光學(xué)反射 性的第一金屬層，在該示例性實施方式中為銀層3。借助于濺射來施加該銀層3，其能夠提 供該銀層3的快速施加。然后，向銀層3施加具有較高導(dǎo)電系數(shù)的下一金屬層4。在該示例性實施方式中， 該下一金屬層為鋁層4。該鋁層4的厚度范圍優(yōu)選為10微米至25微米。這樣厚度的鋁層 使得太陽能電池能夠處理約5安培的能量。然后，為了獲得具有高效的背面電場，從而具有相對高的η-電荷的太陽能電池， 根據(jù)本發(fā)明的方法使其上具有銀層和鋁層的基底燃燒。因此，鋁層4和銀層3與硅基底2 的最背側(cè)2b形成合金。形成合金是根據(jù)標準的普遍已知的燃燒曲線(profile)通過整體 燃燒來實現(xiàn)的。通過燃燒，鋁原子(參見圖1中的箭頭A)和銀原子(參見圖1中的箭頭B) 擴散到硅中最多大約3微米。由于較大流量的鋁原子擴散到硅中，銀原子與鋁原子基本上 一起擴散到硅中，以使得鋁與銀和硅的合金形成在金屬層3、4最鄰近的基底的一側(cè)2b上。 通過利用本發(fā)明的方法，Al-Ag-Si合金含有在硅中具有合金的共融點的最大量的鋁和銀。 當達到該共融點時，合金化過程自動停止，因為沒有更多的金屬原子能夠被吸收進入該硅 晶格中。圖2中示意性地示出了燃燒步驟之后的太陽能電池1的組成。所形成的Al-Ag-Si 合金5為η-型合金，并且由于在該合金中存在銀原子而具有相對高的η-電荷。由于基底2 的最背側(cè)部分2b中的這種η-電荷，由此獲得了具有高效背面電場5的太陽能電池1。在使 用中，擴散到太陽能電池1的背側(cè)2b中的電子被轉(zhuǎn)向至最鄰近硅的背面電場5的一側(cè)5a， 以使得這些電子再次進入硅。因此，太陽能電池1的效率得到了增強。而且，基底2的背側(cè) 2b上的整個銀表面涂層為落至其上的光和落至其上的熱提供了良好的光學(xué)反射，其經(jīng)由最 前側(cè)2a進入太陽能電池1的硅基底。因此，入射光被更加有效地利用，這對于太陽能電池1 的操作也是有利的。太陽能電池1的最背側(cè)處的鋁層4使得所產(chǎn)生的電能能夠良好放電。
顯而易見的是，本發(fā)明不限于所描述的示例性實施方式，而是各種修改都可以包 括在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的框架內(nèi)。還可以提供不同金屬的層來代替作為中間層的 銀層。必要條件是該金屬能夠被濺射，在任何情況下都能夠以高施加速度而被施加，即具有 良好的反射性能，能夠與鋁以及與硅形成合金，并在合金化條件下提供η-型合金。而且，在 另一種示例性實施方式中，能夠通過不同的沉積技術(shù)來施加第一金屬層。對于本領(lǐng)域技術(shù) 人員來說顯而易見的是，對于第二層金屬，能夠使用與鋁層具有類似性質(zhì) 的其他金屬，并且 能夠利用施加第二金屬層的不同工藝。
權(quán)利要求
一種用于制造光電池，例如太陽能電池的方法，該方法包含以下步驟●提供硅基底；●將具有相對較高光學(xué)反射性的金屬的第一層，優(yōu)選為銀層，施加至最背側(cè)；●將具有相對較高導(dǎo)電系數(shù)的金屬的下一層，優(yōu)選為鋁層或Al合金層，施加至所述第一層；●然后燃燒所述基底以獲得金屬和硅的合金，其中所形成的合金包含在硅中的一定量的金屬，優(yōu)選鋁和銀，所述量至多為達到合金的共融點的量，其中合金實質(zhì)上為n 型Si Al Ag合金，由此獲得更好的背面電場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一金屬層以薄層施加，其中所述層的厚度 范圍實質(zhì)上為10納米-1微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述第一金屬層借助于沉積工藝，優(yōu)選濺射 來施加。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述下一金屬層施加的厚度范圍實 質(zhì)上為10微米-25微米。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述下一金屬層借助于印刷工藝，優(yōu) 選絲網(wǎng)印刷術(shù)來施加。
6.一種借助于前述權(quán)利要求中任一項所述的方法獲得的光電池。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造光電池，例如太陽能電池的方法，該方法包含以下步驟·提供硅基底；·將具有相對較高光學(xué)反射性的金屬的第一層，優(yōu)選為銀層，施加至最背側(cè)；·將具有相對較高導(dǎo)電系數(shù)的金屬的下一層，優(yōu)選為鋁層或Al合金層施加至該第一層；·然后燃燒該基底以獲得金屬和硅的合金，其中所形成的合金包含在硅中的一定量的金屬，優(yōu)選鋁和銀，所述量至多為達到合金的共融點的量，其中該合金實質(zhì)上為n-型Si-Al-Ag合金，由此獲得更好的背面電場。本發(fā)明進一步涉及借助于這樣的方法獲得的光電池。
文檔編號H01L31/0224GK101960609SQ200880111129
公開日2011年1月26日 申請日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者馬丁·迪南·拜克爾 申請人:Otb太陽能有限公司