[發明專利]具有通過電鍍制造的金屬柵的太陽能電池

有效

• 申請號: 201610402258.3
• 申請日: 2011-05-13
• 公開（公告）號: CN106057919B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 傅建明;徐征;游晨濤;J·B·衡
• 申請（專利權）人: 光城公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0747
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 馬景輝

本申請是申請號為201110129691.1、申請日為2011年5月13日、發明名稱為“具有通過電鍍制造的金屬柵的太陽能電池”的發明專利申請的分案申請。

相關申請

本申請要求于2010年5月14日提交的、發明人為Jianming Fu,Zheng Xu,Chentao Yu和Jiunn Benjamin Heng的、名稱為“SOLAR CELL WITH METAL GRIDS FABRICATED BY USING ELECTROPLATING”的、代理人案卷號為SSP10-1001PSP的美國臨時申請No.61/334,579的權益。

技術領域

本公開總體涉及太陽能電池的設計。更具體而言，本公開涉及包括通過電鍍技術制造的金屬柵的太陽能電池。

背景技術

通過使用化石燃料造成的負面環境影響及其提升的成本已導致對更潔凈、廉價替代能源的急切需求。在不同形式的替代能源中，太陽能因其潔凈性和廣泛可用性而受到青睞。

太陽能電池利用光生伏打效應將光轉換成電。有數種基本的太陽能電池結構，包括單p-n結太陽能電池、p-i-n/n-i-p太陽能電池以及多結太陽能電池。典型的單p-n結結構包括p型摻雜層和n型摻雜層。具有單p-n結的太陽能電池可以是同質結太陽能電池或是異質結太陽能電池。如果p摻雜層和n摻雜層由相似材料(具有相等帶隙的材料)制成，則該太陽能電池稱為同質結太陽能電池。相反，異質結太陽能電池包括至少兩層具有不同帶隙的材料。p-i-n結構和n-i-p結構包括p型摻雜層、n型摻雜層和夾于p層和n層之間的本征(未摻雜)半導體層(i層)。多結結構包括在彼此頂部上互相堆疊的具有不同帶隙的多個單結結構。

在太陽能電池中，光在靠近p-n結處被吸收，從而產生載流子。載流子擴散進入p-n結并由內建電場分離，從而產生穿過器件和外部電路的電流。確定太陽能電池質量的重要度量是其能量轉換效率，其定義為當太陽能電池連接至電路時轉換功率(從被吸收的光轉換成電能)與收集功率的比率。

圖1展示了示出基于晶態-Si(c-Si)襯底的示例性同質結太陽能電池的圖(現有技術)。太陽能電池100包括前側Ag電極柵102、抗反射層104、基于c-Si的發射極層106、p型c-Si襯底108和鋁(Al)背側電極110。圖1中的箭頭表示入射太陽光。

在常規的基于c-Si的太陽能電池中，前側Ag柵102收集電流。為了形成Ag柵102，常規方法涉及在晶圓上印刷Ag漿并隨后以介于700℃和800℃之間的溫度焙燒Ag漿。高溫焙燒銀漿確保Ag和Si之間的良好的接觸以及Ag線的低電阻率。

許多新研發出的太陽能電池基于無定形Si(a-Si)，無定形Si可以用于與c-Si層形成異質結或提供對發射極的表面鈍化。a-Si層的存在妨礙了太陽能電池經歷Ag漿的高溫焙燒。為了避免a-Si層的晶化并為了維持鈍化效果，金屬化的溫度需要低于200℃。一種方法是施加可以在低于200℃的溫度下固化的低溫Ag漿。然而，在低溫下固化的Ag漿的電阻率通常是在較高溫度下固化的Ag漿的電阻率的五倍至十倍。因而，這樣的方法可以導致Ag柵的高串聯電阻，這繼而導致較低的太陽能電池效率。印刷具有較大截面的Ag柵(較厚Ag層)可以降低串聯電阻。然而，這樣的方法要求多個印刷步驟，因此不但增加了生產復雜性，還需要消耗較大量的昂貴的Ag。

發明內容

本發明的一個實施例提供一種太陽能電池。該太陽能電池包括光生伏打結構、位于光生伏打結構之上的透明導電氧化物(TCO)層、以及位于TCO層之上的前側金屬柵。TCO層與光生伏打結構的前表面接觸。金屬柵包括以下項中至少之一：Cu和Ni。

在實施例的一個變化形式中，光生伏打結構包括以下項中至少之一：同質結、異質結、異質隧穿結和多p-n結。

在實施例的一個變化形式中，前側金屬層的電阻率小于2×10^-5Ω·cm。

在實施例的一個變化形式中，前側金屬柵還包括以下項中的一項或多項：Sn層和Ag層。Ag層或Sn層可以覆蓋Cu線的頂部和/或側壁。

在實施例的一個變化形式中，使用電鍍技術形成前側金屬柵。

在實施例的一個變化形式中，TCO層包括以下項中至少之一：氧化銦錫(ITO)、摻鋁氧化鋅(ZnO:Al)、摻鎵氧化鋅(ZnO:Ga)、摻鎢氧化銦(IWO)以及Zn-In-Sn-O(ZITO)。