[發明專利]具有富氧界面的抗極化太陽能電池

無效

• 申請號: 201080048499.3
• 申請日: 2010-10-27
• 公開（公告）號: CN102668103A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: B·潘;R·張;J·格爾曼;O·希德爾海爾;J·P·拉庫圖尼埃納;A·P·布洛斯;M·克斯
• 申請（專利權）人: 卡利太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;孫向民

優先權要求

本申請要求2009年12月24日提交的美國專利系列No.12/647,286和2009年10月27日提交的美國臨時專利申請No.61/279,842的權益，所述專利的公開內容以全文引用方式并入本文。

技術領域

本發明通常涉及太陽能電池，更特別地涉及抗極化太陽能電池設計。

背景技術

光電池(通常稱為太陽能電池)為將光子轉化為電能的公知的半導體裝置。圖1提供了常規太陽能電池100的橫截面圖，所述常規太陽能電池100包括第一導電類型的基材(substrate)101，和在所述基材上形成的第二導電類型的層103，由此在界面形成p-n結，所述基材常常由硅組成。太陽能電池100也包括與基材101的至少一部分接觸的后表面電極105，和與層103的至少一部分接觸的前表面電極107。當光落在太陽能電池100上時，電子-空穴對產生并由所述太陽能電池轉化為電能。

為了提高常規太陽能電池的性能，通常在太陽能電池的前表面上沉積介電層109。介電層109用于兩個目的。首先，其用作抗反射(AR)涂層，由此增加通入電池100的入射光的百分比，從而獲得改進的轉化效率。第二，其在層103的表面上形成鈍化層。在一些太陽能電池中，介電層109由一對層組成：內鈍化層和外AR層。

由于能量成本的增加以及與常規能源相關的增長的環境問題，太陽能電池在許多應用中變得普遍。通過逐漸改進太陽能電池的性能以及平穩降低電池成本來協助向太陽能的轉換。在典型的應用(例如用于住宅或商業屋頂或在太陽能農場中的太陽能電池陣)中，大量太陽能電池板被電連接在一起，每個太陽能電池板由太陽能電池的大的陣列組成。

當太陽能電池板或太陽能電池板的陣列投入運行時，在板框或外部接地與各個裝置的一個或多個端子(terminal)之間可能存在超過100V的高電壓。因此產生電場，所述電場可能在用于制造電池的一個或多個介電層(例如圖1的鈍化和AR層109)上產生電荷。隨著時間，在一個或多個介電層上的電荷積累導致表面極化，所述表面極化轉而在電池的p-n結上引起電場。因此，分流電阻和p-n結特性被顯著消減，導致電池轉化效率的主要降低和可能的電池功率輸出的完全停止。因此，需要的是一種太陽能電池設計，所述太陽能電池設計抗表面極化，且不顯著影響制造過程、總電池制造成本或電池的性能。本發明提供了這種設計。

發明內容

本發明提供了一種抗極化作用的太陽能電池，所述太陽能電池使用富氧界面層。

在至少一個實施方案中，所述富氧界面層為SiO_xN_y層，所述SiO_xN_y層具有在接近太陽能電池基材的富氧至遠離太陽能電池基材的富氮之間變化的漸變組成分布。所述SiO_xN_y層可使用線性漸變分布；或者，所述SiO_xN_y層可使用非線性漸變分布；或者，所述SiO_xN_y層可使用階梯式漸變分布。所述太陽能電池還可包括插入所述太陽能電池和所述SiO_xN_y漸變層之間的氧化硅(SiO_x)鈍化層。

在至少一個實施方案中，將界面層的介電堆疊設置于太陽能電池前表面上，所述介電堆疊由SiO_x層(內層)、SiO_xN_y層(中間堆疊層)和SiN層(外層)組成。

可參照說明書的剩余部分和附圖而實現對本發明的性質和優點的進一步的理解。

附圖說明

圖1為常規硅太陽能電池的橫截面圖。

圖2提供了使用SiO_xN_y的漸變電介質的根據本發明的實施方案的示例性裝置結構的橫截面圖。

圖3示出了用于圖2所示的裝置中的線性組成分布。

圖4示出了用于圖2所示的裝置中的非線性組成分布。

圖5示出了用于圖2所示的裝置中的階梯狀組成分布。

圖6示出了圖2所示的裝置的修改，其中氧化硅層插入基材和漸變氧氮化硅層之間。

圖7示出了圖6所示的裝置的修改，其中漸變氧氮化硅層被非漸變氧氮化硅和分開的AR涂層替換。

具體實施方式