具有漸變摻雜區(qū)域的太陽(yáng)能電池和制造具有漸變摻雜區(qū)域的太陽(yáng)能電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于制造太陽(yáng)能電池，更具體地是具有漸變摻雜區(qū)域的太陽(yáng)能電池的 方法的技術(shù)，以及制造具有漸變摻雜區(qū)域的太陽(yáng)能電池的方法。摻雜區(qū)域可以包括發(fā)射極 與表面場(chǎng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能電池又被稱為光伏（PV)電池，其將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換成電能。太陽(yáng)能電池是使 用半導(dǎo)體工藝技術(shù)制作的，所述半導(dǎo)體工藝技術(shù)典型地包括例如對(duì)各種材料和層的沉積、 摻雜以及蝕刻。典型地，在半導(dǎo)體晶片或襯底上制造太陽(yáng)能電池，所述半導(dǎo)體晶片或襯底 被進(jìn)行摻雜以在晶片或襯底中形成P_n結(jié)。在襯底的表面處被引導(dǎo)的太陽(yáng)輻射（即光子） 令襯底中的電子-空穴對(duì)被破壞，導(dǎo)致電子從n摻雜區(qū)域到p摻雜區(qū)域的迀移（即產(chǎn)生電 流）。這創(chuàng)建了襯底的兩個(gè)相對(duì)表面之間的電壓差。被耦合到電路的金屬接觸部收集襯底 中生成的電能。圖1圖示了示范性太陽(yáng)能電池。
[0003]在太陽(yáng)能電池內(nèi)，光生電流流到該金屬接觸部區(qū)域。該金屬接觸部區(qū)域可以是線 或點(diǎn)或其它特定形狀。典型的前接觸太陽(yáng)能電池中，前指狀電極（finger)是線。如圖2所 示，電流流過(guò)發(fā)射極到達(dá)電流收集線，。在圖2中，金屬線相隔2mm而中點(diǎn)在1mm處。在工 業(yè)上，金屬線的間距典型地在1mm與3mm之間。
[0004]在諸如激光燒結(jié)背接觸部或PERL電池的先進(jìn)電池結(jié)構(gòu)中，金屬接觸為點(diǎn)或點(diǎn)狀 接觸部。在發(fā)射極環(huán)繞穿通（wrapthrough)或金屬環(huán)繞穿通中，過(guò)孔類似于點(diǎn)狀接觸部。 在太陽(yáng)能源的太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)中，利用緊密間隔的點(diǎn)的行來(lái)形成后接觸部?？梢允褂闷渌?獨(dú)特的形狀，例如包括星形和雪花樣式。
[0005]由于來(lái)自電池的區(qū)域的電流都聚集在金屬接觸部區(qū)域上，因此可能發(fā)生電流擁 擠。如圖3所示，發(fā)射極中的電流在從兩指狀電極之間的中點(diǎn)接近指狀電極時(shí)近似線性增 大。
[0006] 阻性功率損耗隨著發(fā)射極中的電流的平方而增大。圖3中示出了針對(duì)600/ □的 發(fā)射極中的電流的計(jì)算機(jī)仿真（PC2D)。圖4中示出了相同的發(fā)射極的I2R功率損耗。圖4 中還示出了開路的發(fā)射極中的載流子復(fù)合損耗。該仿真中，電池效率為17. 8%。由于功率 損耗為P=I2R，因此靠近金屬接觸部的電流的增大使電阻功率損耗隨電流的平方而增大。
[0007] 降低該阻性功率損耗的一種簡(jiǎn)單方法是降低發(fā)射極的薄層電阻。然而，這樣做增 大了發(fā)射極中的復(fù)合損耗和光學(xué)損耗。因此，對(duì)于經(jīng)提高的電壓和電流，期望較高的薄層電 阻。典型地使用基于銀的膏來(lái)形成金屬線。這樣的金屬化要求較低的薄層電阻，以與硅產(chǎn) 生良好的電接觸。
[0008]

[0009] 總結(jié)起來(lái)，低薄層電阻（高摻雜）改進(jìn)i2r功率損耗，并且形成與金屬化的良好接 觸。遺憾的是，低薄層電阻增大復(fù)合損耗，降低I。，并增大光學(xué)損耗，降低Js。。已經(jīng)做出了 許多工作來(lái)優(yōu)化這些相抵觸的約束。一種方法被稱為選擇性發(fā)射極。選擇性發(fā)射極具有金 屬指狀電極下的較低的薄層電阻，以解決發(fā)射極與銀膏之間的接觸電阻問(wèn)題。
[0010] 圖5圖示了選擇性發(fā)射極電池中的薄層電阻和功率損耗，其中，金屬指狀電極下 的薄層電阻為60Q/ □，而離開金屬指狀電極的薄層電阻則是90Q/ □。選擇性發(fā)射極在 金屬指狀電極之間具有均勻的薄層電阻，并且因此顯示出較高的I2R功率損耗，這反向減 弱了高薄層電阻區(qū)域中的較低的復(fù)合損耗的益處。模擬電池效率為18. 4%，這是從較早的 60Q/ □的發(fā)射極的提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 包括了對(duì)本發(fā)明的以下總結(jié)，以便提供對(duì)本發(fā)明的一些方面和特征的基本理解。 該總結(jié)并非對(duì)本發(fā)明的廣泛概覽，并且因此并不旨在具體識(shí)別本發(fā)明的重要的或關(guān)鍵的元 件，也不旨在勾畫本發(fā)明的范圍。其唯一目的是以簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念，作為 以下呈現(xiàn)的詳細(xì)的說(shuō)明的前言。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種光伏電池，所述光伏電池包括：襯底，其包括漸 變摻雜區(qū)域；以及多個(gè)金屬接觸部，其與所述漸變摻雜區(qū)域的至少部分接觸。
[0013] 所述襯底可以包括硅。所述光伏電池還可以包括與所述多個(gè)金屬接觸部相接觸的 多條匯流條。
[0014] 所述漸變摻雜區(qū)域可以包括漸變發(fā)射極。所述漸變摻雜區(qū)域可以包括所述襯底中 的摻雜劑的梯度。所述漸變摻雜區(qū)域可以包括薄層電阻在相鄰的所述多個(gè)金屬接觸部中的 兩個(gè)之間的距離內(nèi)的逐漸變化。所述漸變摻雜區(qū)域的摻雜劑的量在所述襯底的經(jīng)歷電流擁 擠的區(qū)域處可以是較高的。所述漸變摻雜區(qū)域的摻雜劑的量可以被選擇使得從所述多個(gè)金 屬接觸部中的一個(gè)到所述多個(gè)金屬接觸部中的相鄰一個(gè)存在薄層電阻的逐漸變化。所述漸 變摻雜區(qū)域的摻雜劑分布可以被選擇使得所述襯底靠近所述多個(gè)金屬接觸部中的每個(gè)的 薄層電阻低于所述襯底在所述多個(gè)金屬接觸部中的每個(gè)之間的中點(diǎn)處的薄層電阻。所述漸 變摻雜區(qū)域可以包括薄層電阻的梯度和薄層電阻的穩(wěn)定水平。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種制造光伏電池的方法，所述方法包括：在襯底中 形成漸變摻雜區(qū)域；并且在所述襯底上形成多個(gè)金屬接觸部。
[0016] 形成所述漸變摻雜區(qū)域可以包括對(duì)所述襯底進(jìn)行摻雜。所述摻雜可以包括離子注 入。所述摻雜可以包括等離子體浸沒(méi)摻雜。所述摻雜可以包括等離子體網(wǎng)格注入。
[0017] 所述摻雜可以包括：以梯度分布在襯底中離子注入摻雜劑；并且激活所述摻雜 劑。
[0018] 所述摻雜劑可以被以梯度分布離子注入在所述金屬接觸部之間。所述梯度分布可 以被配置為靠近金屬線提供低薄層電阻并且在所述金屬線之間提供高薄層電阻。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造光伏電池的方法，所述方法包括：在襯底 中離子注入摻雜劑，以形成多個(gè)漸變摻雜區(qū)域；在所述襯底上形成多條金屬線，其中，所述 漸變摻雜區(qū)域包括在所述多條金屬線中的相鄰線之間形成的梯度分布。
[0020] 所述注入可以包括離子注入。所述注入可以包括等離子體浸沒(méi)摻雜。所述注入可 以包括等離子體網(wǎng)格注入。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 被并入本說(shuō)明書并組成本說(shuō)明書的部分的附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行例證，并且 與說(shuō)明書一起用于解釋并說(shuō)明本發(fā)明的原理。附圖旨在以圖示的方式說(shuō)明示范性實(shí)施例的 主要特征。附圖并不旨在描繪實(shí)際實(shí)施例的每個(gè)特征，也不旨在描繪所描繪的元件的相對(duì) 尺寸，并且不是按比例畫出的。
[0022] 圖1圖示了光伏電池。
[0023] 圖2圖示了現(xiàn)有技術(shù)光伏電池中的電流流動(dòng)。
[0024] 圖3是圖示了現(xiàn)有技術(shù)光伏電池中在金屬接觸部區(qū)域處的電流擁擠的圖表。
[0025] 圖4是圖示了現(xiàn)有技術(shù)光伏電池中阻性功率損耗隨發(fā)射極中電流的平方增大的 圖表。
[0026] 圖5是圖示了現(xiàn)有技術(shù)光伏電池的選擇性發(fā)射極中的薄層電阻和功率損耗的圖 表。
[0027]圖6是圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的漸變發(fā)射極的圖表。
[0028] 圖7是圖示了與現(xiàn)有技術(shù)的選擇性發(fā)射器相比，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的漸變 發(fā)射極的圖表。
[0029] 圖8是圖不了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的漸變射極的摻雜分布的圖表。
[0030] 圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造光伏電池的方法的流程圖。
[0031] 圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、用于形成具有圖8中示出的摻雜分布的 漸變發(fā)射基的示范性掩膜。
[0032] 圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造光伏電池的方法的流程圖。
[0033] 圖12是將根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的