[實(shí)用新型]晶體硅太陽能電池

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920122909.9
• 申請(qǐng)日: 2009-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN201752016U
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃麟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黃麟
• 主分類號(hào): H01L31/042
• 分類號(hào): H01L31/042;H01L31/068;H01L31/0216;H01L31/0232
• 代理公司: 紹興市越興專利事務(wù)所 33220
• 代理人: 方劍宏

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)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(shù)

目前，通常的晶體硅太陽能電池10，如圖1所示，其典型結(jié)構(gòu)包括：正面柵狀金屬電極12、減反射及鈍化層13、n⁺型重?fù)诫s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(jié)工藝來穿透減反射及鈍化層13，并與n⁺型重?fù)诫s層14形成歐姆接觸；n⁺型重?fù)诫s層14是在p型輕摻雜晶體硅襯底16的一個(gè)表面上通過擴(kuò)散、離子注入或外延等方法形成的，并且，n⁺型重?fù)诫s層14和p型輕摻雜晶體硅襯底16構(gòu)成同質(zhì)p-n結(jié)，并在其交界處形成p-n結(jié)耗盡區(qū)(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(gòu)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(jīng)過減反射及鈍化層13入射到該電池內(nèi)，被晶體硅吸收后產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，進(jìn)而產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)，由此，晶體硅太陽能電池就可以完成將光能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)與上述電池的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換效率約是29％左右，但由于存在各種損耗，這個(gè)轉(zhuǎn)換效率是達(dá)不到的，這些損耗主要是光學(xué)損失和電學(xué)損失。其中，光學(xué)損失主要包括由于電池表面對(duì)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(xué)損失主要包括由于載流子的復(fù)合所造成的復(fù)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(lián)電阻所引起的歐姆損失。在這些損失中，如何降低復(fù)合損失是提高晶體硅太陽能電池性能的主要難點(diǎn)之一。對(duì)于通常的晶體硅太陽能電池10來說，目前面臨的技術(shù)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?fù)诫s層14形成歐姆接觸，而這是通過700～900℃的高溫?zé)Y(jié)工藝來完成的。在半導(dǎo)體技術(shù)中，我們已經(jīng)清楚，當(dāng)金屬燒結(jié)或合金溫度在400℃左右時(shí)就會(huì)對(duì)晶體硅中的少子壽命有影響，因而700～900℃的高溫?zé)Y(jié)工藝勢(shì)必會(huì)大大降低晶體硅中的少子壽命，進(jìn)而大大增加復(fù)合損失。對(duì)這一問題的通常解決辦法是采用光刻技術(shù)，但這會(huì)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(fù)合損失是有矛盾的。這個(gè)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(fù)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?fù)诫s層14要完成3個(gè)功能：a、吸收光子以產(chǎn)生電子-空穴對(duì)；b、將載流子輸運(yùn)到正面柵狀金屬電極12中去的橫向?qū)щ姽δ?；c、形成p-n結(jié)以分離電子-空穴對(duì)。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(shù)，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?fù)诫s層14的方塊電阻，進(jìn)而必須增加n⁺型重?fù)诫s層14的摻雜濃度，而這又會(huì)增加n⁺型重?fù)诫s層14中的復(fù)合損失。

上述矛盾，在公開號(hào)為CN1416179A的中國(guó)專利申請(qǐng)中已被提出，并給出了如圖2所示的實(shí)用新型20來解決這一矛盾，該實(shí)用新型20包括：金屬電極22、高電導(dǎo)透明導(dǎo)電膜導(dǎo)電層23、高電阻透明導(dǎo)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(jié)耗盡區(qū)26，該實(shí)用新型20旨在通過采用高電導(dǎo)透明導(dǎo)電膜導(dǎo)電層23和高電阻透明導(dǎo)電膜阻擋層24組合成的復(fù)合膜——透明導(dǎo)電膜前電極來取代上述的柵狀金屬電極和減反射層，以達(dá)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(shù)方案確實(shí)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(shù)效果，然而，現(xiàn)通過研究發(fā)現(xiàn)，它會(huì)同時(shí)帶來其他問題，即帶來大量的復(fù)合損失，從而使整個(gè)晶體硅太陽能電池的損耗增加，原因如下：

1、高電導(dǎo)透明導(dǎo)電膜的特性決定了它并不能簡(jiǎn)單、直接地在晶體硅太陽能電池得到應(yīng)用。