[發(fā)明專利]深溝槽背接觸光伏太陽能電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980149558.3
• 申請日: 2009-11-12
• 公開（公告）號: CN102246324A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡馬云·阿克特·穆戈爾
• 申請（專利權(quán)）人: 矽利康有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/068
• 代理公司: 中國商標專利事務(wù)所有限公司 11234
• 代理人: 萬學堂;曾海艷

本發(fā)明涉及光伏太陽能電池。特別地，本發(fā)明涉及利用深溝槽背接觸(DGRC)技術(shù)開發(fā)的背接觸式聚光光伏太陽能電池。

將太陽能轉(zhuǎn)換成有用的形式，例如用于發(fā)電或儲熱，正變得越來越重要，這歸因于其他可利用的能源的變化和燃燒化石燃料對環(huán)境的影響。盡管人們早就可以將太陽能轉(zhuǎn)化為有用的形式，但轉(zhuǎn)化的效率和高昂的成本限制了利用太陽能的總體效能。

太陽能電池將光直接轉(zhuǎn)化為電。典型的太陽能電池利用摻雜的半導體來產(chǎn)生n型和p型區(qū)域。光線的吸收促使電池內(nèi)的電子遷移到更高的能態(tài)。半導體器件的正反兩面同時設(shè)置了電極，將太陽能電池與外部電路連接起來。高能態(tài)電子從太陽能電池向外部電路的遷移使電子在外部電路中消耗了能量后返回到太陽能電池。

半導體最普遍的形式是與基質(zhì)材料形成P型以及在正面上形成的淺n型層的單晶硅或多晶硅。與光接觸的電極一般是網(wǎng)格狀，以便允許最多的光線進入到太陽能電池，并且與光接觸的電極通常由銀組成。背面一般是連續(xù)的金屬層，通常是鋁層。

照在太陽能電池上的光線的密度稱為“日射量”，1個日射量相當于1kw/m²的標準照度。工作在大于1個日射量照度下的太陽能電池被稱為聚光電池。聚光太陽能電池利用光學元件匯聚或引導太陽光，從而在小小的太陽能電池上提供高密度光束。聚光太陽能電池的優(yōu)點是具有比1個日射量的太陽能電池更高的效率潛力和成本效益。但是，由于電流密度隨著聚光度而增加，串聯(lián)電阻上的損耗也增大，同時也由于太陽能電池工作溫度的增加，從而使聚光的效率優(yōu)勢被減弱。聚光光電池中高的串聯(lián)電阻會導致功率損失。

有一種被稱為激光刻槽埋柵(LGBC)電池的聚光太陽能電池一般包括由激光在表面上刻蝕出的溝槽組成的前網(wǎng)格。在所述溝槽內(nèi)通過無電鍍鎳和銅形成電極。在溝槽內(nèi)形成電極的好處在于，電池可以承受在較高的聚光度下產(chǎn)生的較大的電流密度并維持可接受的遮光損失(shading?loss)。背面包括在硅半導體上的連續(xù)的鋁合金膜。和正面一樣，背面的鋁膜上也鍍上鎳層和銅層以形成基底電極。LGBC電池通過激光刻槽和槽擴散形成了本地發(fā)射極的特殊構(gòu)造，顯著地低降低了串聯(lián)電阻。

LGBC電池比大多數(shù)普通的太陽能電池具有明顯的優(yōu)勢。LGBC太陽能電池結(jié)構(gòu)在標準測試條件下的太陽能電池效率為18％，該條件是在用卓克拉爾斯基法生長的厚220微米的單晶晶片上，采用典型的1.5毫米的溝槽間距測量。如果溝槽間距減少到220-500微米，LGBC電池可使用比普通陽光的密度密高達100倍的匯聚陽光。標準工藝下恰當設(shè)計的有效面積為1-4cm²的太陽能電池在100倍聚光下可獲得高達19％的效率。由于該太陽能電池的成本基本上與1個日射量的太陽能電池相同，因此節(jié)約了大量的成本。然而，在如此高的聚光度下，電池表面呈現(xiàn)的大量溝槽和溝槽的金屬化遮擋了電池表面并反射表面的陽光，從而降低了太陽能電池的效率。典型的100倍聚光度太陽能電池被遮擋的有效面積為10％-14％。

如果太陽能電池可以構(gòu)造為觸點在背面而不增加電池的串聯(lián)電阻，那么就可以在聚光條件下成比例地提高電池的效率。

已有采用絲網(wǎng)印刷或光刻蝕法技術(shù)制作了大量的背接觸太陽能電池，但這些技術(shù)都存在問題。絲網(wǎng)印刷電池由于串聯(lián)電阻損耗大而不適用于匯聚的光線。光刻蝕技術(shù)成本高昂，對于太陽能電池的大批量制備而言成本過高。

本發(fā)明的主要目的在于提供一種采用深溝槽背接觸(DGRC)技術(shù)的光伏太陽能電池，其所有的觸點都位于背面，并且不會增加電池的串聯(lián)電阻，從而成比例提高聚光條件下電池效率。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用半導體晶圓制作光伏聚光太陽能電池的方法，所述晶圓包括正面和背面，所述方法包括以下步驟：

(a)摻雜所述晶圓的背面以提供在所述晶圓背面的第一摻雜區(qū)域；

(b)在所述背面和所述正面沉積鈍化層；

(c)在所述背面形成穿過所述背面鈍化層的深溝槽；

(d)摻雜所述背面以提供在所述深溝槽內(nèi)的第二摻雜區(qū)域，所述第二摻雜區(qū)域的摻雜與所述第一摻雜區(qū)域的摻雜相反；

(e)形成穿過所述背面鈍化層并到達所述第一摻雜區(qū)域的開口；和

(f)在所述背面形成電觸點以提供對所述第一和第二摻雜區(qū)域的電連接。

所述第一和第二摻雜區(qū)域的電觸點需要電絕緣，這可以通過刻劃所述背面以隔離相反極性的半導體觸點來實現(xiàn)。

所述電觸點可以用非電鍍的方法在步驟(f)中形成。這是制造太陽能電池所采用的標準方法，其可以包括以下一個或多個有序的步驟：

(i)非電鍍鎳沉積；和/或；