用于光伏電池的聚硅氮烷涂層的制作方法
【專利說明】用于光伏電池的聚硅氮烷涂層
[0001] 相關申請
[0002] 本申請要求2013年7月5日提交且名稱為"Polysil azane Coating for Photovo 1 tai c Ce 11 s"的美國臨時專利申請號61 /843，284的優先權，美國臨時專利申請由 此以引用的方式并入來達成所有目的。
【背景技術】
[0003] 太陽能電池為將光子轉化成電能的器件。由電池產生的電能通過耦接至半導體材 料的電接觸收集，且通過與模塊中的其它光伏電池互連來發送。"太陽能電池"的"標準電 池"模型具有半導體材料，該材料用于吸收輸入的太陽能且將其轉化為電能，放置于抗反射 涂層(ARC)下方且在金屬背板上方。典型地用燒穿糊劑與半導體表面產生電接觸，燒穿糊劑 為金屬糊劑，其在加熱時使得糊劑擴散通過ARC層并且接觸電池的表面。糊劑一般圖案化為 一組指狀物和母線，其接著將與條帶一起焊接至其它電池以產生模塊。另一類型的太陽能 電池具有夾在透明導電氧化物層(TC0)之間的半導體材料，該透明導電氧化物層接著用最 后一層導電糊劑涂布，導電糊劑也以指狀物/母線模式配置。
[0004] 抗反射涂層(ARC)通常用于太陽能模塊以降低從太陽能電池表面反射的日光的 量，由此增加入射在半導體上的光的量并且增加電池轉化效率。氮化硅為硅太陽能電池中 常用的ARC材料，并且可通過在膜中并入氧而從其標準折射率2.0加以調節。多個ARC層可通 過工程改造氮化硅或氮氧化硅層的折射率而改進效率增益。

【發明內容】

[0005] 描述了制造光伏電池的方法，和由該方法制造的器件。該方法包括提供半導體基 底和使導電制品電耦接至半導體基底的頂面。在半導體基底和導電制品上方形成抗反射涂 層。抗反射涂層具有多個子層。子層中的每一個均包含聚硅氮烷且具有不同于其它子層的 折射率。由半導體基底、導電制品和抗反射涂層形成光伏電池。
【附圖說明】
[0006] 本文所述的本發明的各方面和實施方案可單獨或彼此組合使用。該方面和實施方 案現將參考附圖加以描述。
[0007] 圖1A至圖1B為聚硅氮烷組合物的表示。
[0008] 圖2為常規太陽能電池的透視圖。
[0009] 圖3為常規背接觸太陽能電池的剖視圖。
[0010]圖4A至圖4C示出一些實施方案中具有抗反射聚硅氮烷涂層的太陽能電池的剖視 圖。
[0011] 圖5提供圖4的聚硅氮烷涂層的詳細剖視圖。
[0012] 圖6為另一實施方案中具有抗反射聚硅氮烷涂層的太陽能電池的剖視圖。
[0013] 圖7為另一實施方案中具有抗反射聚硅氮烷涂層的太陽能電池的剖視圖。
[0014]圖8示出一種用于制造具有多層抗反射聚硅氮烷涂層的光伏電池的示例性方法的 流程圖。
[0015]圖9A至圖9B說明示例性電氣導管的俯視圖，且圖9C示出圖9B的導管的剖視圖。
【具體實施方式】
[0016] 聚硅氮烷為一類在聚合物骨架中含有硅-氮鍵的聚合物。另外，除硅和氮以外，聚 硅氮烷可進一步在聚合物骨架中含有氧原子。代表性結構示出于圖1A和圖1B中，其中R1-R5 可相同或不同，為包括氫、取代或未取代的烷基(如甲基、乙基、丙基、烯丙基或乙烯基)或取 代或未取代的芳基(如苯基或取代的苯基)的側鏈且η表示聚合物中重復單元的數目且為整 數，如約10至約1000。基于聚硅氮烷的薄膜用于不同行業，如食品包裝和汽車涂層，且在低 成本下提供多種特性。本文描述用于太陽能電池的聚硅氮烷多層抗反射涂層，其還可提供 防腐蝕。聚硅氮烷膜的組成、形成條件和合成后熱處理可使用本領域中已知的任何方法調 節以便制造具有所需材料和化學特性如折射率、光學透明度和耐腐蝕性的聚硅氮烷。
[0017] 圖2為常規太陽能電池100的簡圖，太陽能電池包括抗反射涂(ARC)層110、發射體 120、基板130、前接觸140和后接觸層150。發射體120和基板130是摻雜為p+或η-區的半導體 材料，且可合起來稱為太陽能電池的活性區。前接觸140典型地燒穿抗反射涂層110以便與 活性區產生電接觸。入射光通過ARC層110進入太陽能電池100,這使得在發射體120和基板 130的接頭處產生光電流。所產生的電流通過連接至前接觸140和后接觸150的電路加以收 集。母線145可連接前接觸140,前接觸在此處示為指狀物元件。母線145收集來自前接觸140 的電流。母線145也可通過將金屬條帶焊接至母線145,接著將條帶串聯至相鄰電池且將其 焊接至電池，而用于提供其它太陽能電池之間的互連。前接觸140和母線145的組合件也可 稱為金屬化層。在其它類型的太陽能電池中，透明導電氧化物(TC0)層可代替電介質類型的 ARC層使用，來收集電流。在TC0類型的電池中，以例如前接觸140和母線145的形式金屬化將 制成TC0層，而無需燒穿，以收集來自TC0太陽能電池的電流。
[0018] 圖3說明另一類型的太陽能電池160的簡圖，其中在與光進入處相對的背面上產生 電接觸。太陽能電池160還稱作交叉指形背接觸電池，包括ARC層110、由半導體基底制成的 基板區130和具有彼此相對的極性(例如p型和η型）的摻雜區120和125。摻雜區120和125在 電池160中與ARC層110相對的背面上。非導電層170提供摻雜區120與125之間的分離，且還 完成電池160的背表面的鈍化作用。電接觸140和150彼此呈交叉指形且分別通過鈍化層170 中的空穴175與摻雜區120和125產生電連接。電接觸140和150可存在問題，如當在電池上形 成接觸時制造產率損失、當使用銀用于接觸時的高材料成本，或當使用銅用于接觸而不在 銅接觸與半導體之間添加復雜且昂貴的屏障層時電池的降級。
[0019] 圖4A至圖4C示出一些實施方案中標準太陽能電池200的剖視圖，其中電池包含聚 硅氮烷涂層210,聚硅氮烷涂層可例如用作ARC層。太陽能電池200還包括半導體基底220、在 基底220的頂面225上方的第一層230、電氣導管240以及在一些實施方案中在各電氣導管制 品240與第一層230之間的第二層250。半導體基底220可為例如晶體硅。第一層230可為例如 氮化硅(Si 3N4)、透明導電氧化物(例如氧化銦錫)或非晶硅，視所用的太陽能電池的類型而 定。作為第一層230的氮化硅用作鈍化層，且還可提供抗反射特性。電氣導管240為收集來自 半導體基底220的電流的導電制品，且可包含例如金屬，如銀或銅。在一些實施方案中，導管 240可電鍍或沉積于電池200上。在其它實施方案中，導管240可為附接于太陽能電池200的 預制制品。例如，導管240可為在芯棒中制造的獨立式電成型制品，如Babayan等人在2013年 3月 13 日提交的名稱為 "Free-Standing Metallic Article for Semiconductors" 的美國 專利申請號13/798，123中所述，該美國專利申請由本申請的受讓人擁有且由此以引用的方 式并入來達成所有目的。
[0020] 在一些實施方案中，存在第二層250以輔助將導管240電耦接至基底220。例如，在 圖4A