專利名稱：光伏太陽能電池和制造光伏太陽能電池的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求13的前·序部分所述的光伏太陽能電池，以及根據(jù)權利要求1前序部分所述的一種制造光伏太陽能電池的方法。
背景技術：
光伏太陽能電池通常由半導體結構組成，所述半導體結構具有基極區(qū)域和發(fā)射極區(qū)域，其中所述半導體結構通常主要由半導體基底形成，例如硅基體。在半導體結構中，光線通常在太陽能電池的前側之上耦合，由此在耦合光線被吸收進太陽能電池之后，出現(xiàn)了電子空穴對的產生。在基極和發(fā)射極區(qū)域之間形成PN結，在PN結上所產生的電荷載體對被分離。此外太陽能電池包括金屬的發(fā)射極觸點以及金屬的基極觸點，它們分別與發(fā)射極或者基極導電地相連。經過所述金屬觸點能夠引走在PN結上被分離的電荷載體，并且因此所述電荷載體在模塊互連時被輸送給外部電路或相鄰的太陽能電池。
已知不同的太陽能電池結構，其中本發(fā)明涉及這類太陽能電池結構，在所述太陽能電池結構中，太陽能電池的兩個電觸點設置在背側上，其中太陽能電池的基極經由設置在背側上的金屬基極接觸結構是可電接通的，而太陽能電池的發(fā)射極經由設置在背側上的金屬背側接觸結構是可電接通的。這與標準太陽能電池相反，在標準太陽能電池中，通常金屬發(fā)射極觸點位于前側上，而金屬基極觸點位于太陽能電池的背側上。
本發(fā)明由此涉及在背側上可接通的太陽能電池(金屬穿孔卷繞硅太陽能電池， MWT)的一種特殊的設計。這種由 EP 985233 和 van Kerschaver et al. " Anovelsilicon 50-5 Iar cell structure with both external polarity contacts on the backsurface " Proceedings of the 2nd World Conference on Photovollaic EnergyConversion, Vienna, Austria, 1998中已知的太陽能電池盡管具有一個設置在為了光耦合而構成的太陽能電池的前側上的金屬前側接觸結構，所述金屬前側接觸結構與發(fā)射極區(qū)域導電地相連。然而所述太陽能電池此外還具有多個在半導體基底中從前側延伸到背側的孔口，這些孔口金屬的導通結構穿過，并且在背側與一個或多個金屬背側接觸結構導電地相連，由此所述發(fā)射極區(qū)域在背側上經由背側金屬接觸結構、導通結構和以及經由前側接觸結構是可電接通的。
MWT結構具有如下優(yōu)勢，即來自前側上發(fā)射極的電荷載體通過前側接觸結構被聚集，并且由此不會由于在半導體基底內部相對于發(fā)射極區(qū)域從前側到背側可能的電荷載體輸送而產生電阻損耗。此外與普通太陽能電池相比，通過基極區(qū)域和發(fā)射極區(qū)域在背側的可接通性實現(xiàn)了 MWT太陽能電池在模塊中較為簡單的互連。
MWT結構的缺陷是，與普通太陽能電池相比，必須形成額外的結構，例如孔口和貫穿所述孔口的金屬的導通結構，由此與標準太陽能電池的制造相比，有更高的復雜性并因此更高的成本。此外，特別是當在孔口的壁上以及在背側接觸結構覆蓋太陽能電池的背側的區(qū)域中存在不精確的加工時，存在有形成額外損耗機制的風險，特別是，只要背側接觸結構錯誤地進入半導體基底的基極區(qū)域(所謂的“刺穿”)時，可能出現(xiàn)短路電流，因此顯著降低了太陽能電池的效率。
由于這個原因，在EP O 985 233中建議，發(fā)射極穿過孔口并在背側上至少延伸超過被背側接觸結構覆蓋的區(qū)域，由此背側接觸結構用于在外部接通發(fā)射極，不覆蓋基極摻雜的半導體基底的區(qū)域。
然而這需要昂貴的工藝，并且需要多個成本高昂的掩模步驟。發(fā)明內容
由此本發(fā)明以如下任務為基礎，即提供一種帶有MWT結構的光伏太陽能電池以及一種制造所述電池的方法，所述太陽能電池和所述方法適于在工業(yè)生產線中實施，并且相對于已知的MWT結構或其制造方法成本是特別低廉的。
通過根據(jù)權利要求1所述的方法以及根據(jù)權利要求13所述的光伏太陽能電池解決所述任務。所述方法的優(yōu)選的實施方案在權利要求2至12中給出。所述太陽能電池的優(yōu)選的實施方案在權利要求14至16中給出。
根據(jù)本發(fā)明的光伏太陽能電池具有構成為用于光耦合的前側并包括基極摻雜型的半導體基底、在前側上構成的至少一個發(fā)射極摻雜型的發(fā)射極區(qū)域，所述發(fā)射極摻雜型與所述基極摻雜型相反。這里所述摻雜型是N摻雜和與其相反的P摻雜。
此外太陽能電池包括至少一個在前側上為聚集電流而構成的金屬的前側接觸結構，所述前側接觸結構與發(fā)射極區(qū)域導電地相連；至少一個金屬基極接觸結構，所述基極接觸結構設置在太陽能電池的背側上并在一個基極摻雜型的區(qū)域中與半導體基底導電地相連；在半導體基底中的至少一個從前側延伸到背側的孔口和至少一個金屬的導通結構， 其中，導通結構在孔口中從半導體基底的前側延伸到背側并與前側接觸結構導 電地相連； 以及至少一個金屬背側接觸結構，所述背側接觸結構設置在背側上并與導通結構導電地相連。
鑒于所述基礎構造，根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池因此對應于已知的MWT結構。重要的是，在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池中，在半導體基底中，在孔口的壁上構成從前側延伸到背側的導通發(fā)射極區(qū)域。此外在半導體基底的背側上，必要時在其它的中間層上，設置電絕緣的絕緣層，所述絕緣層至少在包圍孔口的區(qū)域中覆蓋背側。在絕緣層上，必要時在其它的中間層上設置背側接觸結構，由此所述背側接觸結構通過絕緣層相對于位于絕緣層下面的半導體基底電絕緣。
根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池由此首次具有這樣的MWT結構，在所述MWT結構中，一方面在孔口的壁上構成從前側延伸到背側的導通發(fā)射極區(qū)域，然而在所述MWT結構中配設給發(fā)射極的背側接觸結構與半導體基底沒有直接接觸，而是僅經由金屬的導通結構與設置在前側的金屬前側接觸結構導電地相連，并經由所述前側接觸結構與在前側上的發(fā)射極區(qū)域導電地相連。
本發(fā)明以申請人的如下認知為基礎，即上述的太陽能電池在開始所述的損耗機制方面出人意料地可以僅以極低的剩余風險來制造，并且由此在工業(yè)生產中可以低成本地實現(xiàn)基本的MWT方案。
根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池優(yōu)選借助根據(jù)本發(fā)明的方法或者其優(yōu)選的實施方式來制造。
根據(jù)本發(fā)明的用于制造具有構成為用于光耦合的前側的光伏太陽能電池的方法包括如下方法步驟
在方法步驟A中，在基極摻雜型的半導體基底中形成多個孔口。
在方法步驟B中，至少在半導體基底前側上形成一個或多個發(fā)射極摻雜型的發(fā)射極區(qū)域，其中所述發(fā)射極摻雜型與所述基極摻雜型相反。
在方法步驟C中，在半導體基底背側上施加電絕緣的絕緣層，并且在方法步驟D 中，在所述孔口中形成金屬的導通結構。此外，在方法步驟D中在太陽能電池背側上形成金屬的至少一個基極接觸結構，所述基極接觸結構與基極摻雜區(qū)域中的半導體基底導電地構成。此外在方法步驟D中，在太陽能電池的前側上形成金屬的至少一個前側接觸結構，所述前側接觸結構與所述半導體基底的前側上的發(fā)射極區(qū)域導電地構成；并且在太陽能電池的背側上形成至少一個背側接觸結構，所述背側接觸結構構成為與導通接觸結構導電地相連。
這些方法步驟在制造已知的MWT結構中也是已知的。
根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，在方法步驟B中，額外地在半導體基底中在孔口的壁上分別構成從前側延伸到背側的發(fā)射極摻雜型的導通發(fā)射極區(qū)域；并且在方法步驟C 中，施加覆蓋半導體基底背側的、必要時覆蓋其它的位于中間的中間層的絕緣層。此外在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在方法步驟D中，在絕緣層上、必要時在其它的中間層上施加背側接觸結構，由此所述背側接觸結構覆蓋所述半導體基底的具有基極摻雜的區(qū)域，并且在所述區(qū)域中，由于位于中間的所述絕緣層，在所述背側接觸結構和所述半導體基底之間構成電絕緣。此外在方法步驟D中按如下方式在絕緣層上、必要時在其它的中間層上施加基極接觸結構，使得基極接觸結構至少部分地滲透絕緣層，并在所述基極接觸結構和所述半導體基底之間形成導電連接。所述連接構成在所述半導體基底具有基極摻雜的區(qū)域中。
由于在根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池中不必在背側上構成發(fā)射極區(qū)域，由此實現(xiàn)了制造方法的顯著簡化，并由此實現(xiàn)了費用的降低。
本發(fā)明此外還基于申請人如下的認知，即可以通過已知的方法以簡單的方式這樣來制造絕緣層，即施加在絕緣 層上的金屬背側接觸結構雖然完全覆蓋半導體基底具有基極摻雜的區(qū)域，但卻是通過絕緣結構而與半導體基底絕緣，并且特別是沒有“刺穿”，也就是說，不會出現(xiàn)背側接觸結構錯誤地透過絕緣層，并且不會由于由此引起的短路電流出現(xiàn)效率損失。因此根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池和根據(jù)本發(fā)明的方法還克服了迄今為止存在的偏見，即存在金屬接觸結構滲透絕緣層并由此導致短路電流的高風險。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池中，半導體基底具有基極摻雜的區(qū)域和屬于發(fā)射極的背側接觸結構之間的短路的風險通過使用金屬化法來降低，所述金屬化法不作用于絕緣層并且不與半導體基底構成接觸。由此為了形成背側接觸結構，優(yōu)選在使用特殊的印刷膏狀物的情況下使用絲網(wǎng)印刷，所述印刷膏狀物不作用于絕緣層并且不構成與半導體基底的接觸。特別有利的是，為此使用不包含玻璃料的絲網(wǎng)印刷膏狀物。
此外根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池和根據(jù)本發(fā)明的方法通過如下方式避免了在孔口中在金屬導通部和半導體基底之間短路的風險，即在孔口的壁上同樣構成發(fā)射極區(qū)域，因此根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的工作原理在于，即導通結構與孔口的壁和與孔口的壁鄰接的導通發(fā)射極區(qū)域能夠導電地相連，而不引起短路電流。特別是由此能夠放棄在已知的MWT結構中必需的、在孔口的壁上的絕緣層，所述絕緣層僅能借助復雜的工藝步驟制造并經常具有由于孔洞帶來的誤差。
根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池和根據(jù)本發(fā)明的方法構成了在低成本的工業(yè)制造和避免特別是由短路電流所引起的效率損失方面對MWT結構的優(yōu)化。此外通過在背側上的絕緣層存在如下可能性，即減小基極接觸結構和半導體基底之間的接觸面，并且因此至少部分地實現(xiàn)表面鈍化和內部反射的改善。這導致了更小的復合電流或更高的電荷載體形成率， 并且由此與大面積地接通半導體基底相比，導致了更高的效率。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，在半導體基底的背側上，與孔口鄰接地不形成平行于背側延伸的發(fā)射極區(qū)域。相應地，光伏太陽能電池在背側上優(yōu)選不具有平行于背側延伸的發(fā)射極區(qū)域。雖然如上所述，導通發(fā)射極區(qū)域從前側向背側延伸，并且因此必要時將覆蓋背側可忽略地小的區(qū)域，然而優(yōu)選沒有如現(xiàn)有技術中已知的那樣，在背側上形成平行于半導體基底背側延伸的發(fā)射極區(qū)域。
在現(xiàn)有技術中，在背側上構成的發(fā)射極區(qū)域至少覆蓋背側的構成背側接觸結構的區(qū)域。然而在所述方法優(yōu)選的實施方式中或在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池優(yōu)選的實施方案中，不在背側上構成這類發(fā)射極區(qū)域，從而金屬背側接觸結構在半導體基底具有基極摻雜的區(qū)域上延伸，然而通過位于中間的絕緣層與所述半導體基底電絕緣。因此在制造中實現(xiàn)了費用的降低，這特別是因為所述方法能夠以形成發(fā)射極的高生產率來使用，所述方法允許不在兩側上形成發(fā)射極結構。這例如在已知的背靠背擴散就是這種情況，在這種情況中， 半導體結構與不擴散的側面相鄰設置地被引導通過擴散工藝。
由此根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池優(yōu)選在背側上具有這樣的區(qū)域，在所述區(qū)域中背側接觸結構通過位于中間的絕緣層與基極摻雜的半導體基底電絕緣。相應的，優(yōu)選按如下方式構成根據(jù)本發(fā)明的方法，即在太陽能電池制成后形成這樣的層結構。背側接觸結構的優(yōu)選至少30%、更優(yōu)選地至少50%、特別是至少70%在半導體基底具有基極摻雜的區(qū)域上延伸，并且所述背側接觸結構通過所述的絕緣層與所述半導體基底電絕緣。由此在這個優(yōu)選的實施方式中，背側接觸結構的面積的至少30%、優(yōu)選至少50%，特別是至少70%在背側上與半導體基底基極摻雜的區(qū)域重疊。在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，按如下方式設計方法步驟B，即僅在前側上、必要時僅在方法步驟A中所形成的孔口中構成發(fā)射極結構。特別有利地借助于噴涂、輥涂、印刷、旋涂或者常壓化學氣相沉積(APCVD)或等離子體化學氣相沉積(PECVD)來施加摻雜劑源，并且隨后將半導體基底在至少15分鐘內加熱到至少750°C，因此通過摻雜劑擴散進入半導體基底中來構成發(fā)射極。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個優(yōu)選的實施方式中，在半導體基底的前側上用所述的方法構成發(fā)射極。構成所述發(fā)射極之后才執(zhí)行方法步驟A，使得在形成孔口的期間或之后，在孔口的內壁上構成發(fā)射極。特別有利地為此使用液體引導的激光射束，其中所使用的液體添加有發(fā)射極摻雜型的摻雜劑，并且必要時添加有蝕刻液，由此在一個步驟中形成孔口并在其內表面上構成發(fā)射極。這種方法由"Laser Chemical Processing(LCP)-A versatile tool for microstructuringapplications" , Kray et al. , Applied Physics A 93,2009中得知。
屬于本發(fā)明的范圍的是，在方法步驟B中，在半導體基底的前側和背側上構成發(fā)射極，緊接著再從背側上去除發(fā)射極。但有利地在方法步驟B之前，必要時介入其它的方法步驟的情況下，在方法步驟AO中在半導體基底的背側上施加覆蓋半導體基底背側的擴散阻隔層，以避免摻雜材料透過擴散阻隔層擴散到半導體基底。由此以簡單的方式在方法步驟B中避免了在背側上構成發(fā)射極，并且相應的取消了在背側上去除發(fā)射極的步驟。
特別有利的是，在方法步驟A之前，必要時介入其它的方法步驟的情況下執(zhí)行方法步驟A0。由此在方法步驟A中也在擴散阻隔層中產生孔口，并且因此以簡單的方式形成擴展阻隔，所述擴展阻隔實現(xiàn)了摻雜劑進入孔口并由此實現(xiàn)了導通發(fā)射極的構成。特別是在方法步驟AO中按如下方式施加擴散阻隔層，即擴散阻隔層必須全面地覆蓋背側，而不使用成本高昂的掩?；蛘叩韧姆椒▉順嫵砂l(fā)射極區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個優(yōu)選的實施方式，以在發(fā)射極擴散之后使用單側發(fā)射極復蝕刻步驟為基礎。在此通過方法步驟Ba代替方法步驟AO (在背側上施加擴展阻隔)， 在方法步驟Ba中，背側上的發(fā)射極在完成的擴散過程之后再次被去除。為此能夠使用單側的濕化學蝕刻法以及等離子體蝕刻法。
在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池中，優(yōu)選在每個孔口中，從前側延伸到背側的導通發(fā)射極區(qū)域與金屬的導通結構導電地相連。相應的，優(yōu)選在方法步驟D中構成所述導電的連接。因此降低了電阻式的線路損耗。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施方式中，在方法步驟D中，借助于由激光引起的局部熱作用，產生基極接觸結構和半導體基底之間的導電連接。
施加有絕緣層和位于絕緣層上的金屬層的半導體基底間局部的導電連接的構成本身是已知的(所謂的“激光燒結接通”LFC)并且在US2004097062中有所描述。通過結合在背側接觸結構和半導體基底基極區(qū)域之間產生導電性連接的技術可以特別經濟地實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法。
特別是在這個優(yōu)選的實施方案中實現(xiàn)了方法的簡化，在所述方法中，絕緣層整面地施加在背側上。因此所述絕緣層一方面用作背側接觸結構和半導體基底之間的電絕緣， 以及用作基極接觸結構大部分的面部分和半導體基底之間的電絕緣。在局部區(qū)域中，借助于激光作用和借助于背側接觸結構、絕緣層和相鄰接的半導體基底區(qū)域的短時間的局部熔化形成熔體混合物，在所述區(qū)域中，在凝固后的熔化混合物中形成背側接觸結構和半導體基底之間的導電連接。整面地施加絕緣層與借助于由激光引起的局部加熱形成基極接觸的結合因此實現(xiàn)了在很大程度上減少處理步驟并由此提高成本節(jié)省。
在另一個優(yōu)選的實施例中，為了形成半導體基底和基極接觸結構之間的電接觸， 在施加基極接觸結構之前在絕緣層中產生小的孔口。在這些維持因此存在有半導體基底和基極接觸結構之間的直接接觸。優(yōu)選通過激光燒蝕，施加蝕刻膏或者掩模復蝕刻來實現(xiàn)孔口的產生。在絕緣層中產生局部孔口的方法連同接下來的、基極接觸結構的構成由 “Silicon Soiar Cells on Ultra-Thin Substrates forLarge Scale Production，，，G.Agostinelli et al. . 21st EU-PVSEC. Dresden, 2006.中可知。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一個特別優(yōu)選的實施方式，以使用專門的膏狀物與用于形成在半導體基底和基極接觸結構之間的局部接觸的高溫步驟相結合。為此所使用的膏狀物優(yōu)選包含玻璃料，優(yōu)選是最高10%的鉛玻璃和/或硼酸 鉍玻璃，或是純的鉛氧化物或鉍氧化物。在方法步驟Da中，優(yōu)選以0.1 %至20%，特別優(yōu)選0.1 %至10%的面積比例在局部區(qū)域上施加這類膏狀物。在方法步驟Db中，劇烈地加熱半導體基底，優(yōu)選在至少5s的時間段中加熱到至少700攝氏度的溫度。在此方法步驟Db在時間上能夠在實際構成基極接觸結構的步驟D之前或之后執(zhí)行。為了有助于構成更好的局部背面區(qū)域(Back Surface Field), 有利地使用一種膏狀物，所述膏狀物被添加有磷或其它符合基極摻雜型的元素。當基極摻雜是P型摻雜時，在所述膏狀物中包含相應的摻雜劑，所述摻雜劑允許P型摻雜。特別優(yōu)選包含鋁、硼和/或鎵。
基極接觸結構優(yōu)選覆蓋半導體基底背側的至少30%，優(yōu)選至少50%，特別是至少 80%。上述百分比數(shù)據(jù)涉及面積百分比，而與基極接觸結構是在介入絕緣層的情況下或者直接施加在半導體背側上無關。
為了減少復合損耗，有利的是基極接觸結構的至少50%、優(yōu)選至少70%，特別是至少90%通過絕緣層與半導體基底電分離。上述百分比數(shù)據(jù)涉及面積百分比。
絕緣層優(yōu)選構成為介電層。申請人的研究表明，特別是構成為氧化鋁和氮化硅所組成的層系統(tǒng)的絕緣層優(yōu)選具有在70nm至130nm范圍內，優(yōu)選大約IOOnm的總厚度。所述絕緣層適合于根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池。同樣屬于本發(fā)明范圍的是，所述絕緣層構成為氧化硅層、氮化硅層、碳化硅層、二氧化鈦層、氧化鋁層、富含硅的氮 氧化物層或者上述層的混合物。絕緣層的厚度有利地在IOnm至Imm范圍內，優(yōu)選在20nm 至100 μ m的范圍內，更為優(yōu)選在30nm到I μ m的范圍內，特別優(yōu)選在30nm至300nm的范圍內。此外屬于本發(fā)明范圍的是，絕緣層構成為由多個層組成的層結構。因此雖然提高了工藝復雜度，但是通過層結構幾乎避免了絕緣層透過背側接觸結構的風險并由此避免了在該區(qū)域發(fā)生短路電流的風險。此外可以將在背側鈍化方面優(yōu)化的層與絕緣效果盡可能優(yōu)化的層相組合，因此能夠進一步提高太陽能電池的效率。特別有利的是，使用具有與基極摻雜型相反的表面電荷的層，以構成背側的場效應鈍化。除此之外，通過使用實現(xiàn)表面狀態(tài)的飽和的層，例如熱生長的氧化層來改善背側鈍化。
在方法步驟AO中額外地將擴散阻隔層構成為電絕緣層，其方式是在方法步驟B后面的方法步驟中不去除所述擴散阻隔層，由此實現(xiàn)了進一步的簡化并且由此降低了根據(jù)本發(fā)明的方法的成本。所述擴散阻隔層因此附加地滿足電絕緣的功能。因此特別有利的是， 在方法步驟C中不施加額外的絕緣層。因此在根據(jù)本發(fā)明的方法的這個優(yōu)選的實施方案中，在方法步驟AO中同時實施方法步驟C，并且僅通過在方法步驟AO中將層施加在半導體基底背側上，優(yōu)選整面地施加在背側上，來確保所期望的擴散阻隔的功能以及接著的電絕緣的功能，并且此外不需要可能的去除擴散阻隔層的處理步驟，滿足所述要求的層例如是氮化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉭、氧化硅、氮氧化硅、上述物質的混合物或者包含一個或多個上述層的層系統(tǒng)。
通過用至少一個額外的層來增厚在上一段中所述的擴散阻隔層和絕緣層，實現(xiàn)了進一步降低背側接觸結構和具有基極摻雜的半導體基底之間短路的風險。增厚優(yōu)選在方法步驟D中進行。為此特別是能夠使用厚度在IOnm至250nm,優(yōu)選30nm至150nm,進一步優(yōu)選50nm至130nm的氮化娃。
申請人的研究表明，特別是介電層，優(yōu)選是硅氧化物層不僅滿足避免摻雜材料擴散的擴散阻隔功能，還滿足電絕緣的功能。用于滿足上述兩種功能的層優(yōu)選具有在IOOnm 至500nm范圍內，進一步優(yōu)選在150nm至400nm的范圍內的初始厚度。在施加所述層之后的方法步驟期間，所述介電層的厚度由于工藝的原因減小。如果擴散阻隔層同時用作絕緣層，必要時使用在方法步驟D之前額外地施加的層或層系統(tǒng)的情況下，則使用層的總厚度優(yōu)選為在80nm至400nm范圍中的，特別是在IOOnm至250nm范圍中的絕緣層。特別有利的是構成還滿足絕緣層功能并且同時鈍化太陽能電池背側的擴散阻隔層。特別是氧化硅可以用作擴散阻隔層、絕緣層和鈍化層，必要時與氮化硅層相結合，所述氮化硅層具有在IOnm 至250nm范圍中，優(yōu)選在30nm至150nm的范圍中，進一步優(yōu)選在50nm至130nm的范圍中的層厚度。同樣屬于本發(fā)明范圍的是，擴散阻隔構成為由氮化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉭、氧化硅、氮氧化硅、上述物質的混合物或包含一個或多個所述層的層系統(tǒng)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選的實施方式中，在方法步驟B之前，必要時在介入其它的方法步驟的情況下，對半導體基底的背側進行平整。通常所使用的半導體基底，特別是單晶硅晶片、多晶硅晶片或者微晶硅晶片，通常具有不平度，所述不平度會導致不均勻的覆蓋和由此引起的效率損耗。所述平整避免了所述效率損耗。優(yōu)選通過在半導體基底的背側上單側地去除半導體層來進行平整。特別有利的是，通過濕式化學蝕刻、激光燒蝕或等離子體蝕刻來進行單側去除。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選將擴散阻隔層構成為硅氧化物層。特別有利的是， 在下述方法步驟之一中施加硅層，即將半導體基底放入由氮氣、氧氣、水、二氯乙烯或者其它氣體或上述物質的混合物所形成的氣氛中，并且在上述氣氛中將半導體基底在至少5min 內加熱到至少700攝氏度的溫度。
在半導體結構的背側上，借助本身已知方法，即等離子體增強化學氣相沉積法 (PECVD)、常壓化學氣相沉積法(APCVD)或陰極霧化來單側地施加擴散阻隔層，必要時單側施加絕緣層和鈍化層，具有如下優(yōu)勢，即不必在不希望的區(qū)域上，例如半導體基底的前側， 去除二硅氧化物層。同樣有利的是，使用通過印刷、噴涂或旋涂施加的擴散阻隔，因為為此工業(yè)上可經濟地實施的方法可供使用。
在兩側在半導體結構的前側和背側上施加硅氧化物層作為擴散阻隔層和/或絕緣層和/或鈍化層，并且接著在前側上去除所述硅氧化物層，具有如下優(yōu)勢，即可使用低成本的方法來制造硅氧化物層，特別是本身已知的在兩側作為熱硅氧化物層形成硅氧化物層。借助PECVD，APCVD，印刷，噴涂或者在浸浴中沉積，在兩雙側施加硅氧化物層或其它的能夠用作擴散阻隔層的層，例如氮化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉭、氮氧化硅、上述物質的混合物或者層系統(tǒng)，同樣屬于本發(fā)明的范圍。
有利的用于在不希望的區(qū)域中，至少是前側，去除擴散阻隔的方法包括單側的濕化學復蝕刻，具有蝕刻掩模的濕化學復蝕刻、等離子體蝕刻、激光燒蝕以及借助印刷技術使用蝕刻膏狀物。
借助印刷技術在半導體結構的背側上單側地施加擴散阻隔層(氧化硅、氮化硅、 氧化鋁、氧化鈦、氧化鉭、氮氧化硅、上述物質的混合物或層系統(tǒng))同樣具有如下優(yōu)勢，即不需要緊接著在前側上去除硅氧化物層。優(yōu)選借助印刷技術來進行施加，其方式是，將用于形成擴散阻隔層的材料嵌入到載體物質中，并且接著通過噴墨印刷或絲網(wǎng)印刷將所述材料施加在半導體基底上。優(yōu)選隨后進行干燥步驟，其中，載體物質至少部分地被蒸發(fā)并使所述擴散阻隔層穩(wěn)定化。
借助噴涂或滾涂向半導體結構的背側上單側地施加擴散阻隔層同樣具有如下優(yōu)勢，即不需要在前側上去除硅氧化物層。借助噴涂制造介電層本身是已知的，并且在"Ti02antireflection coatings by a low temperature spray process" , Hovel,H.J.，Journal of the Electrochemical Society, 1978 中有所描述。
通過結合在半導體基底的背側上施加擴散阻隔層，并且由于在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池中在孔口中的發(fā)射極區(qū)域是希望的，能夠以簡單的方式制造根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的發(fā)射極區(qū)域。優(yōu)選在方法步驟B中在前側上形成發(fā)射極區(qū)域和導通發(fā)射極區(qū)域，包含下述方法步驟之一
摻雜劑源在沉積之后，在前側上以及在孔口壁上借助擴散形成發(fā)射極區(qū)域，使得可以使用低成本的工藝方法，特別是APCVD，PECVD，印刷，滾涂和用于沉積的摻雜劑源的在浸浴中的沉積。在內聯(lián)爐中執(zhí)行擴散是特別有利的。
同樣屬于本發(fā)明范圍的是，通過與基極摻雜相反地摻雜的層的外延生長，在半導體基底前側上和在孔口壁上在半導體結構的表面上形成發(fā)射極，如在"Epitaxy of emitters for crystalline silicon solar cells " , Reber, S. et al. , Proceedings ofthe 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Munich, 2001 中所描述的那樣。這具有如下優(yōu)勢，形成具有高材質和確定的摻雜劑濃度的發(fā)射極被構成，由此可提高太陽能電池的效率。
此外屬于本發(fā)明范圍的是，形成異質結構，其中發(fā)射極在一個層上沉積。同樣發(fā)射極也能夠通過離子植入制造。
優(yōu)選通過激光燒蝕來實現(xiàn)孔口的形成，在所述孔口中在進一步的方法步驟中構成導通結構。使用激光法的優(yōu)勢在于，能夠參考已知的過程參數(shù)，并且所述方法能低成本地結合到工業(yè)生產線中。
其它優(yōu)選的用以形成孔口的方法包括使用濕化學蝕刻法或等離子體蝕刻法、機械鉆孔工藝和液體 噴射鉆孔。在所述方法的一個優(yōu)選的實施方式中，在液體噴射鉆孔中，激光被耦合在液體射束中，由此加速鉆孔過程。液體射束可包含摻雜劑，通過所述摻雜劑在鉆孔過程期間孔口的內壁被摻雜。這具有如下優(yōu)勢，即發(fā)射極在方法步驟B中只需單側地實現(xiàn)， 并且在方法步驟A中對孔口內壁的摻雜與孔口的形成同時進行，方法步驟A在這種情況下優(yōu)選在方法步驟B之后來實施，進一步優(yōu)選在方法步驟C之后。
用以接通發(fā)射極的金屬結構，即前側接觸結構，導通接觸結構和背側接觸結構在之前通過所述的用以表示位置設置的三個術語表達。屬于本發(fā)明范圍的是，將這些結構以多件式地構成，同樣屬于本發(fā)明范圍的是，僅構成一體的金屬化結構，所述金屬化結構包括前側接觸結構，導通接觸結構和背側接觸結構。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，借助絲網(wǎng)印刷構成前側接觸結構，背側接觸結構和導通接觸結構。因此產生如下優(yōu)勢，即所述過程在工業(yè)上可應用于內聯(lián)法，并且特別是用于形成金屬結構的絲網(wǎng)印刷的應用是已知的，并且因此能夠采用在先已知的過程參數(shù)。其中使用絲網(wǎng)印刷膏狀物，所述膏狀物含有金屬顆粒。其中優(yōu)選借助絲網(wǎng)印刷按照如下方式將含有金屬的膏狀物施加在半導體基底的背側上，必要時施加在其它的中間層上，使得所述膏狀物透過孔口。
優(yōu)選按如下方式構成導通接觸結構，即在構成導通接觸結構時，不損傷或僅略微損傷導通發(fā)射極區(qū)域，并且特別是在方法步驟B中構成的導通發(fā)射極區(qū)域在構成金屬導通接觸結構時不會被去除。通過使用含銀的絲網(wǎng)印刷膏狀物來構成導通接觸結構是特別有利的。
為了確保用絲網(wǎng)印刷膏狀物充分透過孔口，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選在將絲網(wǎng)印刷膏狀物施加在前側上之后，在半導體基底前側和背側之間產生壓力差，使得膏狀物由于所述壓力差被壓入孔口。因此在這個優(yōu)選的實施方式中，由于所述壓力差，膏狀物從背側通過孔口被“吸入”，由此確保了以簡單的方式形成金屬的導通結構。
在借助絲網(wǎng)印刷構成背側接觸結構時有利地使用含銀的膏狀物，優(yōu)選不含有作用于背側上的絕緣層的添加劑，特別是不含有玻璃料。由此能夠進一步了在基極摻雜型的半導體基底和背側觸點之間形成接觸和出現(xiàn)短路的風險。
根據(jù)本發(fā)明的方法的其它優(yōu)選的實施方式包括通過電流沉積法、分散、蒸發(fā)、陰極霧化或者印刷法，例如噴墨印刷或氣溶膠構成前側接觸結構和/或背側接觸結構和/或導通接觸結構。


根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池和根據(jù)本發(fā)明的方法的其它優(yōu)選的特征和實施方式在下文中參照附圖和

進行闡述。其中示出
圖1為根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的一個實施例的一個局部示意圖2為根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實施例的工藝流程圖3為根據(jù)本發(fā)明的方法的第二實施例的工藝流程圖4為根據(jù)本發(fā)明的方法的第三實施例的工藝流程圖。
具體實施方式
在圖1中示出的根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的實施例借助后面在圖3中闡述的過程來制造。
在圖1中的根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池包括P摻雜半導體基底1，所述半導體基底構成為具有O.1歐姆厘米至10歐姆厘米的基極電阻的單晶硅晶片或多晶硅晶片。在圖1中上部示出的前側上構成前側發(fā)射極區(qū)域2。所述前側具有用以提高光耦合的紋理，并且為了提高光耦合，在半導體基底I的前側上附加地設置構成為氮化硅層的抗反射層3，其具有大約70nm的厚度。
圖1僅示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的僅帶有一個孔口 4的一部分。所述太陽能電池鏡像地向左右延伸，并且具有多個孔口。
孔口 4從太陽能電池的前側延伸到背側并且構成為大致圓柱狀的形狀。
在孔口的壁上構成從前側延伸到背側的導通發(fā)射極區(qū)域5。
半導體基底I的背側由構成為層系統(tǒng)的絕緣層和鈍化層6所覆蓋，所述層系統(tǒng)由氧化鋁和氮化硅組成，具有IOOnm的總厚度。所述層6整面地覆蓋半導體基底的背側，并且還不僅由金屬的背側接觸結構7覆蓋，也由金屬的多個基極接觸結構8，8’覆蓋，其中基極接觸結構8，8’局部地在多個點狀的接觸區(qū)域上透過絕緣層6，由此在基極接觸結構8，8’和基極摻雜區(qū)域中的半導體基底I之間存在電接觸。
在依照圖1的太陽能電池的前側上，構成金屬的前側接觸結構9，所述前側接觸結構直接與發(fā)射極區(qū)域2導電地相連，也就是說，在前側接觸結構9和發(fā)射極區(qū)域2之間不設置抗反射層3。
此外在孔口 4中構成金屬的導通結構10。
前側接觸結構9、導通結構10和背側接觸結構7構成為一體并因此彼此導電地相連。
重要的是，在圖1中以A和A’所標示的區(qū)域中，雖然背側接觸結構7覆蓋在基極摻雜區(qū)域中的半導體基底1，但所述背側接觸結構通過位于中間的絕緣層與半導體基底電絕緣。在半導體基底I的背側上，并且特別是在區(qū)域A和A’中，沒有構成平行于背側延伸的發(fā)射極區(qū)域。由于導通發(fā)射極區(qū)域5在半導體基底I前側上露出，僅有背側一個可忽略地小的、具有發(fā)射極摻雜的區(qū)域位于所述區(qū)域中。
如在已知的、例如在"Processing and comprehensive characterization ofscreen-printed me-si metal wrap through(mwt)solar cells" , Clement et al., Proceedings of the 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference,25 Milan, 2007中所描述的MWT太陽能電池中那樣構成前側接觸結構。
借助由激光引起的局部升溫而形成的、在半導體基底I和基極接觸結構8，8’之間的局部導電連接(LFC)大致均勻地在基極接觸結構上分布，構成為大致點狀的，具有在 100 μ m至Imm范圍內的間距，在當前情況下大致為500 μ m?？傮w上半導體基底背側的大致 98. 5%由絕緣層覆蓋，大致1. 5%由導電的、點狀的觸點覆蓋。所述太陽能電池具有直徑在大致100 μ m的孔口，其中所述孔口設置在直線上，平均每4cm2的太陽能電池面積構成一個孔。
圖2示意性地示出依照發(fā)明的方法的一個實施例。在方法步驟O中對具有0.1歐姆厘米至10歐姆厘米基極電阻的P摻雜多晶硅晶片進行表面處理。此時實施下面的方法步驟去除由半導體基底的制造導致的表面損傷，并且至少在前側上構成紋理，以改善對光的吸收。
接著在方法步驟A0/C中整面地在半導體基底的背側上施加擴散阻隔層。所述擴散阻隔層構成為具有250nm的厚度的硅氧化物層，并且借助PEVCD或熱氧化通過接著的單側復蝕刻形成。
在方法步驟A中緊接著進行多個孔口的形成，即所謂的“MWT孔”。借助激光形成 MWT孔，如例如在"Emitter wrap-through solar 20cell" ,Gee et al. ,Proceedings of the 23rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference,Louisville, 1993 中所描述的那樣。其中所述孔洞在半導體基底的這樣的位置上構成，在所述位置，在接下來的方法步驟中設置背側接觸結構。
接著在方法步驟Al中可選地進行清洗，其中從半導體基底上清除可能的污物，并去除鉆孔過程的產物。優(yōu)選以濕式化學的方式使用腐蝕性液體，如氫氟酸、苛性鉀或其它物質來執(zhí)行清洗。
接著在方法步驟B中在半導體基底的前側上進行發(fā)射極區(qū)域的形成，以及在孔口的壁上進行導通發(fā)射極區(qū)域的形成。由此借助氣相沉積將含磷玻璃沉積在半導體基底上， 并通過溫度作用/熱處理在前側上以及在孔口的壁上，就是說在未被擴散阻隔層覆蓋的區(qū)域上形成發(fā)射極。此外所述半導體基底在大約45min內被加熱到約800攝氏度至900攝氏度的溫度。
緊接著在蝕刻步驟中通過將半導體基底浸入濃度大約為10%的氫氟酸中大約一分鐘的時間段而去除在此形成的硅酸鹽玻璃。
在所述實施例中，在方法步驟A0/C中施加的構成為硅氧化物層的擴散阻隔層同時用作絕緣層并且因此不再被去除。
方法步驟AO因此在圖2中所示的、根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例中包括方法步驟C。 僅在使用絲網(wǎng)印刷法時利用接下來的、用于在方法步驟D中構成基極接觸結構的高溫步驟還通過厚度為大約60nm至120nm的氮化硅層來加強擴散阻隔層。
接著在方法步驟BI中將抗反射層施加在半導體基底的前側上，以改善光耦合，其中此抗反射層構成為氮化硅層，其厚度為大約70nm。所述層也可以構成由其它層(二氧化硅、氧化鋁、氮化硅或其它物質)組成的層系統(tǒng)。
接著在方法步驟D中進行金屬接觸結構的構成導通接觸結構、背側接觸結構、基極接觸結構以及前側接觸結構。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法的其它的實施例，其中名稱相同的處理步驟與依照圖 2的實施例相似地實施
在方法步驟O中進行表面處理之后，在方法步驟AO中將擴散阻隔層整面地施加在半導體基底的背側上，在方法步驟A中形成MWT孔以及在方法步驟Al中進行清洗步驟，并且在方法步驟B中進行發(fā)射極區(qū)域的氣相擴散。
但與在圖2中所示的實施例不同，在方法步驟AO中施加的擴散阻隔在方法步驟B 中再次被去除。接著在方法步驟C中，作為由氧化鋁和氮化硅組成的層系統(tǒng)將絕緣層和鈍化層整面地施加在半導體基底的背側上，所述絕緣層和鈍化層一方面在表面復合速率方面鈍化半導體基底，另一方面行使絕緣層的功能。層系統(tǒng)的總厚度為lOOnm，各層通過PEVCD 在半導體基底背側上產生。相對于在圖2中所示的實施例，這具有如下優(yōu)勢，即在鈍化和絕緣特性方面最佳地優(yōu)化層。
在方法步驟Cl中施加抗反射層。·
接著在方法步驟Dl至D4中構成接觸結構
對此借助于在方法步驟Dl中通過施加包含金屬顆粒的膏狀物實現(xiàn)的絲網(wǎng)印刷來形成前側接觸結構、導通結構和背側接觸結構。金屬結構在方法步驟D2中通過觸點灼燒由所施加的膏狀物構成。
然而在方法步驟D2中，背側接觸結構和基極接觸結構都不會滲透在方法步驟C中施加的絕緣層。為了實現(xiàn)半導體基底基極區(qū)域的電接通，因此在方法步驟D3中借助于通過激光實現(xiàn)的局部的熱作用在LFC過程之后在點狀的區(qū)域中實現(xiàn)短時間的局部熔化，由此實現(xiàn)基極接觸結構和基極區(qū)域中的半導體基底之間的電接觸。
在方法步驟D4中，在至少30秒的時間段內在大約350攝氏度的溫度下進行退火 /調溫，以修復可能通過LFC過程產生的損傷和應力。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個實施例，在所述實施例中，名稱相同的方法步驟相應于依照圖3和圖2的方法步驟。
如圖3中所述的那樣進行方法步驟O、A、Al、B、C和Cl。
然而在方法步驟Cl之后，按下述方式形成基極接觸結構
在方法步驟D1’中，借助于絲網(wǎng)印刷將包含金屬顆粒的膏狀物在背側局部地施加在絕緣層上的多個區(qū)域上。必要時在高溫步驟中在至少700攝氏度的溫度下“連續(xù)灼燒”局部施加的膏狀物，也就是說，在高溫步驟期間形成透過絕緣層的基極接觸結構，所述基極接觸結構因此與基極摻雜區(qū)域中的半導體基底導電地相連。但通過“連續(xù)灼燒”局部施加的絲網(wǎng)印刷膏狀物形成的所述在半導體基底和基極接觸結構之間的接觸優(yōu)選與在方法步驟D3’ 中對接觸結構進行的觸點灼燒一起形成。
接著在方法步驟D2’中再一次借助絲網(wǎng)印刷將包含金屬顆粒的膏狀物施加在這樣的區(qū)域中，在所述區(qū)域中應形成前側接觸結構、導通結構和背側接觸結構。此時在應構成接觸結構的區(qū)域中將絲網(wǎng)印刷膏狀物施加在前側和背側上。由此孔口同樣被印刷，并且膏狀物通過前側和背側之間所產生的壓力差被吸入孔口。接著在方法步驟E3’中進行觸點灼燒，由此被包含在膏狀物中的金屬顆粒相互之間以及前側接觸結構與在前側上的發(fā)射極區(qū)域導電地相連，但是背側接觸結構沒有透過絕緣層。在至少5s的時間段內在至少700攝氏度的溫度下進行觸點灼燒。優(yōu)選在上述時間段中達到至少730攝氏度的最高溫度。
在方法步驟D4’中進行如圖3中所描述的退火。
權利要求
1.一種制造光伏太陽能電池的方法，所述太陽能電池具有構成為用于光耦合的前側，所述方法包括下述方法步驟 A在基極摻雜型的半導體基底(I)中形成多個孔口， B至少在所述半導體基底的前側上形成一個或多個發(fā)射極摻雜型的發(fā)射極區(qū)域，其中所述發(fā)射極摻雜型與所述基極摻雜型相反， C施加電絕緣的絕緣層(6)，以及 D在所述孔口中形成金屬的導通結構；在所述太陽能電池的背側上形成金屬的至少一個基極接觸結構(8，8’)，所述基極接觸結構構成為與基極摻雜區(qū)域中的半導體基底(I)導電地相連；在所述太陽能電池的前側上形成金屬的至少一個前側接觸結構(9)，所述前側接觸結構構成為與所述半導體基底前側上的所述發(fā)射極區(qū)域(2)導電地相連；以及 在所述太陽能電池的背側上形成至少一個背側接觸結構(7)，所述背側接觸結構構成為與所述導通接觸結構導電地相連； 其特征在于， 在方法步驟B和/或在其它的方法步驟中，額外地在所述半導體基底(I)中在所述孔口的壁上分別構成從前側延伸到背側的發(fā)射極摻雜型的導通發(fā)射極區(qū)域(5);在方法步驟C中，施加所述絕緣層￠)，使所述絕緣層覆蓋所述半導體基底的所述背側，必要時覆蓋其它的位于中間的中間層； 在方法步驟D中將所述背側接觸結構(7)施加在所述絕緣層(6)上，必要時施加在其它中間層上，使得所述背側接觸結構(7)在所述半導體基底的具有基極摻雜的區(qū)域上延伸，并且在所述區(qū)域中，至少由于位于中間的所述絕緣層(6)而在所述背側接觸結構(7)和所述半導體基底(I)之間形成電絕緣；并且將所述基極接觸結構(8，8’ )施加在所述絕緣層(6)上，必要時施加在其它的中間層上，使得所述基極接觸結構(8，8’ )至少部分地透過所述絕緣層出)，從而在所述基極接觸結構(8，8’)和所述半導體基底(I)之間產生導電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述半導體基底的所述背側上，與所述孔口鄰接地不構成平行于所述背側延伸的所述發(fā)射極區(qū)域(2)。
3.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在方法步驟B之前，必要時介入其它的中間步驟的情況下，在方法步驟AO中，施加覆蓋所述半導體基底的背側的擴散阻隔層，以避免摻雜材料擴散透過所述擴散阻隔層，特別是必要時介入其它的中間步驟情況下在方法步驟A之前執(zhí)行方法步驟A0，更為優(yōu)選地將所述擴散阻隔層附加地構成為電絕緣層，在方法步驟AO之后的方法步驟中不去除所述擴散阻隔層，并且優(yōu)選在方法步驟C中不施加附加的所述絕緣層(6)。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，在方法步驟AO中，所述擴散阻隔層構成為硅氧化物層(SiOx),優(yōu)選用包括下述方法步驟中的任一步的方式施加所述硅氧化物層 借助PEVCD單側地將所述硅氧化物層施加在半導體結構的背側上；或者雙側地將硅氧化物層施加到所述半導體結構的前側和背側上，并接著去除在所述前側上的所述硅氧化物層，其中所述硅氧化物層優(yōu)選借助PEVCD或作為熱硅氧化物層來施加；或者借助印刷技術將所述硅氧化物層單側地施加在所述半導體結構的背側上；或者借助噴涂將所述硅氧化物層單側地施加在所述半導體結構的背側上。
5.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在方法步驟D中，借助由激光引起的局部熱作用在所述基極接觸結構(8，8’)和所述半導體基底(I)之間形成導電連接。
6.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述絕緣層(6)構成為介電層。
7.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在每個孔口(4)中與相應導通發(fā)射極區(qū)域(5)導電地構成導通結構(10)。
8.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在方法步驟B之前，必要時介入其它的方法步驟的情況下，使所述半導體基底的背側平整，所述平整優(yōu)選通過單側地去除所述半導體基底的背側上的所述半導體層來實現(xiàn)，進一步優(yōu)選通過濕式化學蝕刻、激光燒蝕或者等離子體蝕刻來實現(xiàn)。
9.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在方法步驟B中，所述前側上的所述發(fā)射極區(qū)域(2)和所述導通發(fā)射極區(qū)域用包括下述方法步驟中的至少一種的方式形成通過含有摻雜劑的氣體借助來自于氣體氛圍的擴散形成發(fā)射極區(qū)域；或者借助摻雜劑源沉積之后的擴散形成所述發(fā)射極區(qū)域；或者高摻雜的層向所述半導體基底的表面上的生長；或者在形成所述孔口期間，借助液體射流引導的激光射束，在使用含有摻雜劑的液體的情況下形成導通發(fā)射極區(qū)域。
10.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述背側接觸結構(7)和所述導通接觸結構一體地構成，優(yōu)選所述前側接觸結構(9)、所述背側接觸結構(7)和所述導通接觸結構一體地構成。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，借助絲網(wǎng)印刷構成所述前側接觸結構(9)、所述背側接觸結構(7)和所述導通接觸結構，為了構成所述前側接觸結構(9)、所述背側接觸結構(7)和所述導通接觸結構，優(yōu)選借助絲網(wǎng)印刷將含有金屬的膏狀物施加在一側上，優(yōu)選施加在半導體基底的背側上，必要時施加在其它的中間層上，使得所述膏狀物透過所述孔口。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，在施加所述含有金屬的膏狀物之后，在所述半導體基底的前側和背側之間產生壓力差，使得由于所述壓力差將所述膏狀物壓入所述孔口中。
13.一種具有構成為用于光耦合的前側的光伏太陽能電池，特別是通過根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法構成的光伏太陽能電池，其中所述太陽能電池包括 基極摻雜型的半導體基底(I); 在前側上構成的至少一個發(fā)射極摻雜型的發(fā)射極區(qū)域(2)，所述發(fā)射極摻雜型與所述基極摻雜型相反； 在所述前側上構造成用于聚集電流的金屬的至少一個前側接觸結構(9)，所述前側接觸結構與所述發(fā)射極區(qū)域(2)導電地相連； 金屬的至少一個基極接觸結構(8，8’)，所述基極接觸結構設置在太陽能電池的背側上并與所述基極摻雜型的區(qū)域中的半導體基底(I)導電地相連； 在所述半導體基底(I)中從前側延伸到背側的至少一個孔口(4)和金屬的至少一個導通結構(10)，其中所述導通結構(10)在所述孔口(4)中從所述半導體基底的前側分布到背偵牝并與所述前側接觸結構(9)導電地相連；以及金屬的至少一個背側接觸結構(7)，所述背側接觸結構設置在所述背側上并與所述導通結構(10)導電地相連， 其特征在于， 在所述半導體基底(I)中，在所述孔口(4)的壁上構成從前側延伸到背側的導通發(fā)射極區(qū)域(5);在所述半導體基底的所述背側上，必要時在其它的中間層上，設置電絕緣的絕緣層(6)，所述絕緣層至少在包圍所述孔口(4)的區(qū)域中覆蓋所述背側；背側接觸結構(7)設置在所述絕緣層(6)上，必要時設置在其它中間層上，由此所述背側接觸結構(7)通過所述絕緣層(6)相對于位于所述絕緣層(6)下面的所述半導體基底(I)電絕緣。
14.根據(jù)權利要求13所述的光伏太陽能電池，其特征在于，所述半導體基底(I)在背側不具有平行于所述背側延伸的所述發(fā)射極區(qū)域(2)。
15.根據(jù)權利要求13至14中任一項所述的光伏太陽能電池，其特征在于，在所述孔口(4)的壁上沒有構成所述絕緣層(6)。
16.根據(jù)權利要求13至15中任一項所述的光伏太陽能電池，其特征在于，所述絕緣層(6)構成為完全覆蓋所述半導體基底的背側，必要時完全覆蓋其它的中間層，其中所述基極接觸結構(8，8’ )設置在所述絕緣層(6)上，必要時設置在其它的中間層上，并且所述絕緣層以及所有其它位于所述基極接觸結構(8，8’ )和所述半導體基底之間的層至少局部地被穿透，使得所述基極接觸結構(8，8’ )和所述半導體基底(I)導電地相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造光伏太陽能電池的方法，所述太陽能電池具有構成為用于光耦合的前側，該方法包括下述方法步驟A在基極摻雜型的半導體基底中形成多個孔口；B至少在所述半導體基底的前側上形成一個或多個發(fā)射極摻雜型的發(fā)射極區(qū)域，其中發(fā)射極摻雜型與基極摻雜型相反；C施加電絕緣的絕緣層；以及D在所述孔口中形成金屬的導通結構；在所述太陽能電池的背側上形成金屬的至少一個基極接觸結構，所述基極接觸結構構成為與基極摻雜區(qū)域中的半導體基底導電地相連；在所述太陽能電池的前側上形成金屬的至少一個前側接觸結構，所述前側接觸結構構成為與所述半導體基底前側上的所述發(fā)射極區(qū)域導電地相連；以及在所述太陽能電池的背側上形成至少一個背側接觸結構，所述背側接觸結構構成為與所述導通接觸結構導電地相連。本發(fā)明的特征在于，在方法步驟B和/或在其它的方法步驟中，附加地在所述半導體基底中在所述孔口的壁上分別構成從前側延伸到背側的發(fā)射極摻雜型的導通發(fā)射極區(qū)域；在方法步驟C中，施加所述絕緣層，使所述絕緣層覆蓋半導體基底的所述背側，必要時覆蓋其它的位于中間的中間層；在方法步驟D中將背側接觸結構施加在絕緣層上，必要時施加在其它中間層上，使得背側接觸結構在半導體基底的具有基極摻雜的區(qū)域上延伸，并且在所述區(qū)域中，至少由于位于其間的絕緣層而在背側接觸結構和半導體基底之間形成電絕緣；并且將所述基極接觸結構施加在所述絕緣層上，必要時施加在其它的中間層上，使得所述基極接觸結構至少部分地透過所述絕緣層，從而在基極接觸結構和半導體基底之間產生導電連接。此外本發(fā)明還涉及了一種光伏太陽能電池。
文檔編號H01L31/0224GK103003951SQ201180034672
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權日2010年7月12日
發(fā)明者B·泰德格斯曼, F·克萊芒, D·比羅, A·沃爾夫, R·普羅伊 申請人:弗勞恩霍弗實用研究促進協(xié)會