[發明專利]太陽能電池

無效

• 申請號: 200680008213.2
• 申請日: 2006-02-25
• 公開（公告）號: CN101142689A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 馬庫斯·舒伯特;烏韋·拉烏;菲利普·約翰內斯·羅斯坦;維特·恩古茵
• 申請（專利權）人: Q－電池股份公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所
• 代理人: 孫征

技術領域

本發明所涉及一種太陽能電池，特別是一種背面接觸件得以改進的、可取得更高效率的太陽能電池。

背景技術

在太陽能電池技術中，設計者總是盡力追求以最低的成本來達到特別高的效率。

根據所使用的基底材料的不同，在實驗室中雖然可以部分地取得高于20％的效率，但市場上通行的一般太陽能模塊的典型效率均明顯低于20％.

為取得最高效率，一般使用單晶體硅作為基底材料，而為了降低成本，在使用時將該材料的厚度盡可能制成最薄。在此條件下，加裝背面接觸件被成了問題。

例如，當背面接觸件被設計為連續的金屬層時，在金屬-半導體界面上的復合損耗會導致效率的降低。出于這個原因，通常將背面接觸件設計為點式或線式接觸，這種接觸優選通過絲網印刷工藝形成。

此外，薄的硅片在冷卻時，覆蓋整個面的背面接觸件會產生較強的機械應力，從而導致斷裂，并為可加工性帶來不利影響。

此外，絲網印刷工藝的成本相對較高，其最低溫度要求大約為400℃。然而，在使用薄的晶片作為材料時，如此高的溫度會帶來一個問題，即所述晶片在加工過程中容易斷裂，并由此導致產出率的大大降低。特制的絲網印刷膏是太陽能電池生產中一個主要的成本構成因素，且對其組成和接觸構造的可再造性的控制也需要耗費很高的成本。

JP10135497A(日本專利摘要)中公開了一種太陽能電池，在該電池中，基底材料包括一種p型摻雜材料，且其背面具有由p+型高摻雜材料制成的鈍化層。在所述材料上鋪設有可導電的透明材料層，如ITO(氧化銦錫)，該涂層上涂覆有點狀或線狀的電極。這個可導電的透明材料層可通過濺射工藝來制造，由此，最高溫度便不會超過200℃。

在一種基底由p型或n型摻雜材料制成的類似結構的太陽能電池中，由ITO或類似材料制成的可導電的透光層被鋪設在基底的兩面，其目的是為了避免導致電池板拱起的彎曲應力(參照日本專利摘要JP-A-20031977943)。

然而這些太陽能電池仍舊存在一個問題，即雖然在使用n型摻雜基底時可能實現與諸如ITO等導電體的良好接觸，但在使用p型摻雜基底材料時，接觸過程會產生問題。

而另一方面，由于p型摻雜材料能夠以相對較低的成本進行大批量生產，因此在太陽能電池技術中普遍使用這種材料。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種改進的太陽能電池，它可以保證即使在使用p型摻雜材料時也可實現良好的背面接觸。太陽能電池的生產成本應盡可能低，并盡可能高效地達到該效果。

上述目的是通過具有如下特點的太陽能電池來解決的：具有含第一種摻雜的基底層，它與含第二種摻雜且(發射極)極性相反的正面層形成一個邊界層；具有至少一個正面接觸件和至少一個背面接觸件，其中在基底層和背面接觸件之間至少設置有一個鈍化層和一個隧道接觸層。

本發明的目的通過這種方式而得以徹底解決。

通過使用一個隧道接觸層，即使是以p型摻雜材料作為基底材料時，也可以實現與導電體——即與金屬或透光性導體，如氧化鋅或氧化銦錫(ITO)等——之間的優質接觸。

在本發明的優選改進方案中，鈍化層由與基底層極性相同的摻雜材料構成。

此外，在根據本發明的太陽能電池中，背面接觸件還可以設計為金屬接觸面，且不會由此而導致效率降低。

為達到這一目的，本發明具有優勢的改進方案中，隧道接觸層和背面接觸層之間設置有一個透明的導電層，該導電層優選由氧化鋅、氧化銦錫或一種可導電的聚合物構成。該材料層還具有提高背面反射能力的作用，從而使效率得以提高。

其中尤以選用氧化鋅層為最佳，原因是該材料與氧化銦錫(ITO)相比在成本方面具有明顯優勢。

背面接觸件和正面接觸件(如果需要)，可金屬材料構成，并由例如鋁或者在高品質應用方案中，可由金、銀或某種其他金屬制成。

鈍化層優選由無定形硅(a-Si)構成。

隧道接觸層優選由微晶體硅(μc-Si)制成。該層可以例如由與基底層極性相同的第一高摻雜材料層構成，隨后是極性相反的第二高摻雜材料層。

在基底層為p型摻雜的情況下，正面層則為n型摻雜，鈍化層最好為p型摻雜層，接著是p+型高摻雜層形式的隧道接觸層，該隧道接觸層隨后是n+型高摻雜層。可通過簡單而可靠的方法來實現n+型高摻雜層與可導電的材料，如氧化鋅等之間的接觸。

在上述情況下，“高摻雜”指的是該層相比基底材料具有更高的摻雜度，也就是說單位體積內所摻雜的原子數量至少要高出一個量級。