[發明專利]太陽能電池

無效

• 申請號: 01119288.7
• 申請日: 2001-04-06
• 公開（公告）號: CN1317835A
• 公開（公告）日: 2001-10-17
• 發明（設計）人: G·斯特羅布爾;K·藤特舍爾;P·厄貝勒
• 申請（專利權）人: 太陽能利用股份有限公司
• 主分類號: H01L31/068
• 分類號: H01L31/068
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張志醒

本發明涉及一種太陽能電池，包括半導體襯底，在該半導體襯底中可以通過入射的輻射能產生電荷載流子，所說電荷載流子能夠通過電場被分離然后通過導電的端子執行斷開；該太陽能電池尤其包括一種含有n⁺p結的半導體體區，該半導體體區最好具有背面電場(back?surface?field)(BSF)，假如必要，局部地形成背面電場；該太陽能電池包括不同厚度的第一和第二區域，第一區域形成太陽能電池的支撐結構，而第二區域的厚度比第一區域小得多。

除了通過適當的表面結構和端子布局實現最佳地耦合光線，用于實現光電太陽能電池的高效率的根本前提尤其在于接觸表面，接觸表面應盡可能小并且在半導體的有源區域中應有很好表面鈍化。為了最佳地利用入射在太陽能電池上的輻射能，反射層可以在結構的背面淀積，為了防止高復合速度，可以設置所述背面電場(BSf)。根據德國專利DE?3815512?C2，設置具有BSF的整個背面或者僅用BSF局部覆蓋背面，這兩者都是可以的。通過在整個半導體襯底和背面接觸層之間設置絕緣層而具有n⁺p結構的太陽能電池這種情況下，為在半導體襯底和接觸層之間形成歐姆接觸，絕緣層形成有開孔，在此形成高摻雜p⁺區域，并從開口延伸到半導體襯底中。通過局部的p⁺型摻雜與絕緣層結合，該絕緣層由高純的氧化物、氧化硅或氮氧化硅組成，結果可實現與覆蓋整個結構的p⁺區相比的效果，以致電荷載流子的復合可以忽略。

在太空中，太陽能電池遭受高能電子、質子和其它輻射，將降低它們的性能。在任務的開始，它們的性能達到其壽命起始(beginning-of-life)(SOL)時的特性，當經過一段時間之后，它將下降到其壽命終止(end-of-life)(EOL)時的特性。

為了使壽命終止時的性能令人滿意，提出用薄的太陽能電池，因為它們有優良效率的特性，該特性與輻射損傷所引起的小的擴散長度無關。這種薄的太陽能電池的缺點是它們的機械性能不可靠，以及加工或處理它們困難，近乎不可能加工。

在本文開始提及的太陽能電池類型公開在US?3,802,924中。為了減少這種太陽能電池的重量，它應具有厚度在200和300μm之間以及寬度在1和2mm之間的周邊。由該邊緣圍繞區域中的太陽能電池的厚度大約為100μm。電池本身具有2×2cm²、2×4cm²、3×4cm²以及2×6cm²的尺寸，使它們表面面積相對較小。

本發明的目的在于進一步改進上述類型的太陽能電池，尤其要使其包括n⁺p結，以及假如必要，局部形成p⁺背面電場，以便以這種方式，提供所期望的太陽能電池，該太陽能電池具有有優良EOL特性的厚度，而該厚度在機械穩定性以及加工/處理中不存在嚴重缺陷。

根據本發明，通過設置具有從背面延伸的開槽并且形成有第二區域的太陽能電池基本上解決了上述問題，此第二區域由第一區域的部分環繞限定，第一區域具有厚度d₁，這里d₁≥80μm；第二區域具有厚度d₂，這里20μm≤d₂≤80μm，第一區域的厚度d₁與第二區域的厚度d₁之比為d₁/d₂≥1.2。特別是，當d₂大約為40至60μm，最好為50μm時，d₁大約為100至150μm，最好為130μm。

根據本發明，提供的太陽能電池是在一定區域內局部地“薄的”。這個意思是指實際上不具有支撐功能的那個區域是機械上易損壞的，而其它區域提供了加工太陽能電池所需的機械穩定性，尤其是，第一區域的表面面積F₁與第二區域的表面面積F₂之比是1∶40≤F₁∶F₂≤1∶3，該表面之比是在第二區域的暴露外表面限定的平面范圍內確定的。具有更大密度的區域不僅在環繞區域內，而且形成為交叉的網狀。

最好是開槽從太陽能電池的背面延伸，各槽之間具有第一支撐區域。使太陽能電池局部變薄的開槽可以形成為如溝槽(trench)、和/或截頂棱錐形(pyramid)底、和/或截頂圓錐(cone)底、和/或球狀部分。