[實用新型]晶體硅太陽能電池

無效

• 申請號: 200920122909.9
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN201752016U
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發明（設計）人: 黃麟
• 申請（專利權）人: 黃麟
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/068;H01L31/0216;H01L31/0232
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 方劍宏

技術領域

本實用新型涉及一種太陽能電池，尤其涉及一種晶體硅(單晶硅或多晶硅)太陽能電池。

背景技術

目前，通常的晶體硅太陽能電池10，如圖1所示，其典型結構包括：正面柵狀金屬電極12、減反射及鈍化層13、n⁺型重摻雜層14、p型輕摻雜晶體硅襯底16、背面電極17，其中，正面柵狀金屬電極12必須通過燒結工藝來穿透減反射及鈍化層13，并與n⁺型重摻雜層14形成歐姆接觸；n⁺型重摻雜層14是在p型輕摻雜晶體硅襯底16的一個表面上通過擴散、離子注入或外延等方法形成的，并且，n⁺型重摻雜層14和p型輕摻雜晶體硅襯底16構成同質p-n結，并在其交界處形成p-n結耗盡區(depletion?region)15；減反射及鈍化層13由一種或多種非晶或多晶絕緣薄膜構成并起著減反射的作用；p型輕摻雜晶體硅襯底16與背面電極17形成歐姆接觸。太陽光線11經過減反射及鈍化層13入射到該電池內，被晶體硅吸收后產生電子-空穴對，進而產生光生電動勢，由此，晶體硅太陽能電池就可以完成將光能轉換為電能的功能。

上述電池是一p型晶體硅太陽能電池，也可以在n型晶體硅襯底上制作太陽能電池，其結構與上述電池的結構類似。

圖1所示通常的晶體硅太陽能電池，其理論上的最大的轉換效率約是29％左右，但由于存在各種損耗，這個轉換效率是達不到的，這些損耗主要是光學損失和電學損失。其中，光學損失主要包括由于電池表面對光的反射所引起的反射損失和由于金屬前電極的遮擋造成電池吸收光的有效面積下降所引起的遮擋損失；電學損失主要包括由于載流子的復合所造成的復合損失和由于引出電極(正面柵狀金屬電極12以及背面電極17)之間的等效串聯電阻所引起的歐姆損失。在這些損失中，如何降低復合損失是提高晶體硅太陽能電池性能的主要難點之一。對于通常的晶體硅太陽能電池10來說，目前面臨的技術難題是：

1、在通常的晶體硅太陽能電池10中，正面柵狀金屬電極12必須與n⁺型重摻雜層14形成歐姆接觸，而這是通過700～900℃的高溫燒結工藝來完成的。在半導體技術中，我們已經清楚，當金屬燒結或合金溫度在400℃左右時就會對晶體硅中的少子壽命有影響，因而700～900℃的高溫燒結工藝勢必會大大降低晶體硅中的少子壽命，進而大大增加復合損失。對這一問題的通常解決辦法是采用光刻技術，但這會大大增加成本。

2、在不增加電池的歐姆損失的前提下，降低電池的金屬前電極的遮擋損失與降低電池的載流子的復合損失是有矛盾的。這個矛盾的另一種表述是，在不增加電池的金屬前電極的遮擋損失的前提下，降低電池的歐姆損失與降低電池的載流子的復合損失是有矛盾的。

在通常的晶體硅太陽能電池10中，n⁺型重摻雜層14要完成3個功能：a、吸收光子以產生電子-空穴對；b、將載流子輸運到正面柵狀金屬電極12中去的橫向導電功能；c、形成p-n結以分離電子-空穴對。若要降低遮擋損失，就要減少正面柵狀金屬電極12的電極條數，而這增加了電極之間的距離，要想保持歐姆損失不變，就必須降低n⁺型重摻雜層14的方塊電阻，進而必須增加n⁺型重摻雜層14的摻雜濃度，而這又會增加n⁺型重摻雜層14中的復合損失。

上述矛盾，在公開號為CN1416179A的中國專利申請中已被提出，并給出了如圖2所示的實用新型20來解決這一矛盾，該實用新型20包括：金屬電極22、高電導透明導電膜導電層23、高電阻透明導電膜阻擋層24、n型摻雜層25、p型晶體硅襯底27、背電極28，n型摻雜層25和p型晶體硅襯底27在它們之間的交界處形成p-n結耗盡區26，該實用新型20旨在通過采用高電導透明導電膜導電層23和高電阻透明導電膜阻擋層24組合成的復合膜——透明導電膜前電極來取代上述的柵狀金屬電極和減反射層，以達到增加入射光的通過、降低表層電阻的目的。

上述專利的技術方案確實在降低遮擋損失(增加了光的有效入射面積)、降低歐姆損失(降低表層電阻)等方面具有積極的技術效果，然而，現通過研究發現，它會同時帶來其他問題，即帶來大量的復合損失，從而使整個晶體硅太陽能電池的損耗增加，原因如下：

1、高電導透明導電膜的特性決定了它并不能簡單、直接地在晶體硅太陽能電池得到應用。