[發明專利]混合硅太陽電池及其制造方法

無效

• 申請號: 201210032611.5
• 申請日: 2007-02-08
• 公開（公告）號: CN102569477A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 施正榮;王體虎
• 申請（專利權）人: 無錫尚德太陽能電力有限公司
• 主分類號: H01L31/074
• 分類號: H01L31/074;H01L31/0224;H01L31/036;H01L31/18
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 梁曉廣;關兆輝

本申請是申請日為2007年2月8日、申請號為200780051088.8(國際申請號為PCT/CN2007/000445)、發明名稱為“混合硅太陽電池及其制造方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及硅太陽電池的領域，具體地，本發明涉及一種使用混合技術以改進能量轉換效率和降低生產成本制造此太陽電池的方法。

背景技術

基于p型硅晶片的太陽電池的制備通常為先通過諸如磷等適當摻雜劑的擴散將晶片的頂表面轉換成n型，從而在光接收側形成淺n型區(發射極)，隨后通過諸如氫化氮化硅對光接收側進行鈍化，以及通過對由諸如Al的較重摻雜的p型摻雜劑形成的背面電場進行背面鈍化，然后對硅片兩面的電接觸層進行金屬化。

然而，n型Czochralski(CZ)硅晶片相比于通常可利用的摻硼的p型CZ硅晶片具有顯著的優點。這是因為在標準p型CZ材料中由于與氧和硼雜質的同時存在，導致缺陷的生成，該缺陷顯著降低了p型材料中的少數載流子的壽命。相比而言，沒有明顯氧濃度的硅晶片(這可以通過非CZ過程例如通過使用浮區法生產的晶片來實現)或沒有明顯硼濃度的硅晶片(諸如n型或高電阻率的Czochralski晶片)比在太陽電池的商業化生產中主要使用的標準p型CZ晶片能得到更高的少數載流子壽命。然而，在商業太陽電池的生產中所使用的大部分現存設備和/或過程都已被開發設計適用于p型晶片生產而不能用于n型晶片制作。而太陽電池工業仍必須將n型CZ晶片并入生產過程中。此外，對于n型晶片，硼摻雜還是制備其p型區(發射極)的主導方法。因此，僅僅采用n型晶片仍會導致在電池結構中存在同時具有高B和O濃度的區域。

現有技術提出在晶體硅的光接收表面上生長非晶硅(a-Si)材料層以在界面處形成了異質結來作為一種避免硼摻雜的p型CZ-Si區的方法。利用此方法，使用n型CZ硅晶片，而不在硅晶片中引入任何的硼摻雜區，以在整個器件中保持高的少數載流子壽命。

然而，利用此方法，由于異質結構中的非晶硅具有非常低的導電率，當異質結構用在光接收表面處時，將生成的電流沿平行于電池表面的方向傳導到位于非晶硅材料之上的金屬接觸是不可行的。如現有技術中所示必須在非晶硅層上沉積導電氧化物層(如銦錫氧化物)。此導電氧化物層從非晶硅材料收集生成的電荷并將它傳導到金屬接觸所在的位置，從而將電流在非晶硅材料中的流動減到最小。然而，導電氧化物層明顯增加太陽電池的制造成本，同時也因為引入了不合需要的光吸收以及由于與金屬接觸的界面處的電阻損耗而降低了電池的性能。傳導氧化物層還導致潛在的耐用性問題，隨著電池的老化，所述問題會降低電池的性能。這種影響在文獻中已有完整的記載。

光接收表面上的非晶硅層厚度的微小變化也能夠對電池性能有顯著的影響。例如，如果非晶硅壁最佳厚度稍厚，則在非晶硅材料內將出現明顯的光吸收，這不能有助于電池的生成電流。這尤其降低了電池對較短波長的光的響應。另一方面，如果非晶硅比最佳厚度稍小，則這將導致較差效果的表面鈍化，器件電壓相應降低。非晶硅材料的最佳厚度恰好在減少短波長響應的一些損失和減少電壓的一些損失這兩個損失機制之間折衷。

發明內容

根據第一方面，提供一種太陽電池，包括：

i)晶體硅層，其具有前光接收表面和背面；

ii)非晶半導體層，在所述晶體層背面上與晶體層形成異質結；

iii)與所述晶體層接觸的第一接觸結構和與所述非晶層接觸的第二接觸結構。

該器件可以形成在硅晶片上或在玻璃或其他合適襯底上的晶體硅薄膜上。

第二接觸結構與背面上的非晶層接觸并且位于該非晶層上，并且可以是連續的接觸層或者可以是諸如柵格狀或一組手指狀的間歇結構。在第二接觸結構與異質結構互相交叉的背面n型自對準金屬化的情形中，非晶層可以在整個背面上是連續的，或者非晶層和柵格狀/手指狀的第二接觸以相同的間歇式結構沉積在背面上，從而使金屬接觸結構與非晶硅層對準。

第一接觸結構可以是諸如柵格狀或一組手指狀的間歇結構，位于晶體硅層的前光接收表面上，或者在第一接觸結構與異質結構相互交叉的背面n型自對準金屬化的情形中，如果非晶層在整個背面上連續，則最初位于非晶層上的第一接觸結構(也位于背面)最終可以與非晶層隔離。在此情形中，需要對第一接觸進行處理，使得它延伸通過相隔的非晶層以接觸到晶體硅層的背面。在后者的情形中，第一和第二接觸結構中的一個將在背面上間隔進行以均能實現晶體區和非晶區的分布式電接觸。

根據第二方面，一種在與硅太陽電池體的前光接收表面相對的的背面上形成異質結的方法，包括：