[發明專利]鋁合金背面結太陽電池及其制作方法

有效

• 申請號: 00806689.2
• 申請日: 2000-02-01
• 公開（公告）號: CN1348607A
• 公開（公告）日: 2002-05-08
• 發明（設計）人: 丹尼爾·L·邁爾;休伯特·P·戴維斯;魯思·A·加西亞;加拉爾·薩拉米
• 申請（專利權）人: 埃伯樂太陽能公司
• 主分類號: H01L31/068
• 分類號: H01L31/068;H01L31/0352;H01L31/0224
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

發明背景

本發明涉及改進的太陽電池及其制作方法。特別是，本發明涉及一種包括位于太陽電池非受照表面附近的p-n結的太陽電池，及其制作方法。

由于太陽電池很容易將來自諸如太陽光源的容易獲取的能量轉換成電能，它們被廣泛地應用，以操作電驅動器件，例如，計算器，計算機和家用加熱器。圖1示出了組成常規硅太陽電池10的層狀堆積的橫截面視圖。常規硅太陽電池10典型包括夾在p-型基極層18和n-型層16之間的p-n結24，位于受照(前)表面11的附近。在此使用的術語“受照表面”指的是在太陽電池被使用或處于操作狀態時暴露于光能的常規太陽電池的表面。因此，術語“非受照表面”指得是在受照表面對面的表面。p-n結24的基本結構包括重摻雜(大約10²⁰cm-³)n-型發射極層(n+)16，其處于或靠近受照表面11并放置在適度摻雜(大約10¹⁵cm^-3)p-型基極層(p)18上。常規太陽電池的商品化實施方案典型包括一個選擇的抗反射層14和形成在p-型基極層18和p-型硅接觸22之間的p⁺層20。

p-n結24距n+發射極層16的頂面的典型深度據測為大約0.5μm。為了易于收集p-n結24兩端側面上產生的少數載流子，淺前p-n結24是所需的。穿透p-型基極層18并被基極層18吸收的每個光子將其能量交給處于束縛態(共價鍵)的電子從而使其自由。這些可移動的電子和其離開后留下的共價鍵中的空穴(這些空穴也是可移動的)組成從太陽電池流出的電流的電勢元素。為了有助于該電流，電子和空穴不能復合，而是被附加在p-n結24上的電場所隔離。如果出現這種現象，電子將移向n-型硅接觸12并且空穴將移向p+型硅接觸22。

為了有助于太陽電池的電流，光生少數載流子(在n⁺發射極層中的空穴和p-型基極層中的電子)應該存在足夠長的時間，使得它們能夠擴散移向收集它們的p-n結24。少數載流子在未被多數載流子復合之前可移動的平均距離稱作少數載流子擴散長度。少數載流子擴散長度主要取決于諸如硅晶體中缺陷(即復合中心)的濃度和硅中摻雜原子濃度的因素。隨著缺陷或摻雜原子的濃度的增加，少數載流子擴散長度減小。因此，在重摻雜n⁺發射極層16中的空穴的擴散長度遠遠小于適度摻雜p-型基極層18中的電子的擴散長度。

本領域中技術人員將認識到n⁺發射極層16幾乎是“失效層”，因為產生在發射極層16中的少數載流子在未被復合而消失的情況下很少能夠擴散到p-n結24。基于各種原因，希望使n⁺發射極層16盡可能淺或靠近發射極16的表面。舉例來說，淺發射極層允許相對較少的光子被吸收在n⁺發射極層16中。此外，由此產生在n⁺發射極層16中的光生少數載流子發現它們足夠靠近p-n結24，以具有被收集的適當機會(擴散長度≥結深度)。

遺憾的是，在常規太陽電池中，n⁺發射極層的深度被限制，不能為所需的那樣淺。來自發射極接觸12的金屬，特別是那些由絲網印刷和培燒形成的金屬，可穿透p-n結24并使其破壞或退化。在p-n結24中的金屬的存在使結“短路”或“分路”。因此，盡管為了增加由電池產生的電流需要淺和輕度摻雜n⁺發射極層16，然而在實際上，n⁺發射極層16相對較深并比所需的更加重摻雜，以避免分路p-n結24。因此，在常規太陽電池中，n⁺發射極層16的深位置損害了由電池產生的電流量。

需要一種太陽電池的結構及其制作方法，該太陽電池具有高的少數載流子長度，消除了p-n結的分路并不損害產生的電流量。

發明概述

一方面，本發明提供一種太陽電池。該太陽電池包括基極層，其具有n-型電導率的摻雜原子并被受照表面和非受照表面限定。在太陽電池暴露于光能時，受照表面具有照射在其上的光能，非受照表面在受照表面的對面。太陽電池還包括背面發射極層，其由鋁合金做成，以用作p-型導體。該太陽電池還包括放置在基極層的非受照表面和背面層之間的p-n結層。