專利名稱：太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在低溫下制造的薄膜背異質(zhì)結(jié)、非晶-結(jié)晶硅光電器件。
技術(shù)背景大多數(shù)現(xiàn)今的硅光電器件構(gòu)造為通過在高溫下擴(kuò)散摻雜劑在硅中形成p-n結(jié)和在向光側(cè)面與背側(cè)面上施加電極。利用高溫處理形成在硅 光電器件上的背接觸，以基本上克服在向光側(cè)面上的蔭影損耗(shading loss )。通過在結(jié)晶硅上沉積非晶硅層形成非晶-結(jié)晶硅異質(zhì)結(jié)光電器件， 因此實(shí)質(zhì)上提供了低溫處理。在這種情況下，電極施加在器件的向光正 側(cè)面以及背側(cè)面。Hamakawa等的JP 18413358以及美國專利No. 4，496，788公開了非晶 (微晶)/結(jié)晶半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)太陽能電池。Nitta Kyocera的JP申請 S62-128572公開了非晶(或微晶(mc)) Si/a-Si (I) /結(jié)晶Si異質(zhì)結(jié)太陽 能電池。Iwamoto等的JP 2740284和美國專利No. 5,066,340公開了非晶 Si/ (mc) -Si(I)/結(jié)晶Si異質(zhì)結(jié)太陽能電池。Noguchi等的JP2132527和美 國專利No. 5,213,628公開了非晶(P或N) /非晶(I) /結(jié)晶(N或P)異 質(zhì)結(jié)太陽能電池。美國專利No. 4,487,989公開了用于太陽能電池的接觸。美國專利No. 5,641,362公開了用于鋁^T結(jié)的結(jié)構(gòu)和制造方法。美國專利No. 4,927,770 涉及制造用于太陽能電池的背表面點(diǎn)接觸的方法?，F(xiàn)有技術(shù)的硅光電器件存在一些缺點(diǎn)，即器件的正表面包括電極，該 電極阻擋并吸收光，防止光達(dá)到之下的活性珪層并因此減少在器件的活性 硅層中的光生電子空穴對。在正表面上存在點(diǎn)接觸使得在正表面上施加最 佳的減反射層存在問題，這是因?yàn)樵谡砻嫔系碾娊佑|同時(shí)需要透光和導(dǎo) 電。此外，由于接觸位于入射光的路徑中，因此正表面上的電接觸和總線 不能為了進(jìn)一步減小串聯(lián)電阻而明顯增大尺寸?，F(xiàn)有技術(shù)的包括在背面的接觸的硅光電器件，即背接觸光電器件也表
現(xiàn)出一些缺點(diǎn)。這些器件利用高溫工藝?yán)鐭釘U(kuò)"ft摻雜劑以及生長鈍化和 抗反射涂層來制造。由于傾向于偏好使用薄的硅晶片，所以這些高溫工藝 會導(dǎo)致熱損傷。而且，使用高溫處理增加處理成本并因此增加器件成本。 另外，這些背接觸光電器件總是需要高分辨率光刻法和相關(guān)的半導(dǎo)體處 理。現(xiàn)有技術(shù)的使用低溫處理的硅光電器件，即非晶-結(jié)晶硅異質(zhì)結(jié)光電器 件也表現(xiàn)出一些缺點(diǎn)。這些器件的正表面包括阻擋并吸收光的電極，減少 達(dá)到之下活性硅層的光并由此減少在器件中的光生載流子。在正表面上存 在電接觸使得在正表面上施加最佳減反射層存在問題，這是因?yàn)樵谡砻?上的電接觸同時(shí)需要透光和導(dǎo)電.此外，由于接觸位于入射光的路徑中， 因此正表面上的電接觸和總線不能為了進(jìn)一步減小串聯(lián)電阻而明顯增大 尺寸。因此，特別有利的是制造低溫、薄膜背異質(zhì)結(jié)、非晶-結(jié)晶硅光電器件， 其中電接觸布置在背表面。這消除了蔭影損耗并允許在正表面上施加最佳 減>^射層.由于低溫處理，這可適于使用更薄的晶片。而且，所述器件適于使用低分辨率光刻法和簡單的蔭革法(shadow-masking method )。除了 解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)之外，這種新型器件打開了未來器件發(fā)展的道 路。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明描述了在低溫下制備的具有薄膜非晶硅-結(jié)晶硅背異質(zhì)結(jié)和 背表面場器件結(jié)構(gòu)的新型異質(zhì)結(jié)太陽能電池。與現(xiàn)今背結(jié)(back junction)器件相比，該背異質(zhì)結(jié)器件通過采用低成本工藝制造。這些 工藝包括在低溫下沉積薄膜層和采用低分辨率機(jī)械/蔭軍/光刻法。低溫 制造有利于使用薄的硅晶片。這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對在正面和在本體(bulk) 中有效吸收光和產(chǎn)生載流子的最優(yōu)化要求與在背面收集電荷載流子的 最優(yōu)化要求的分離。電接觸位于背表面上，因此由于這些電接觸不在入射光的路徑上， 所以消除了蔭影損耗。背接觸需要最優(yōu)化以使電荷栽流子收集最大化而 不用擔(dān)心蔭影損耗。因?yàn)楫愘|(zhì)結(jié)和表面場均在背面，所以可以使用多種 元素/合金來實(shí)現(xiàn)能帶彎曲(band bending)。上述所有特征產(chǎn)生了極高 效的太陽能電池。背異質(zhì)結(jié)器件的開路電壓高于全結(jié)晶器件的開路電 壓。因此，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供太陽能電池，包括a) 具有背表面和正表面的結(jié)晶硅晶片；b) 位于所述背表面上的含珪過渡-鈍化層(silicon containing transition-passivating layer),以及位于所述含珪過》度-鈍4t層上的氫化^ 非晶硅的交替的n-摻雜(n-a-Si:H)區(qū)和p-摻雜(p-a-Si:H )區(qū)，以構(gòu) 成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)；和c) 位于所述氫化非晶硅的交替的n-摻雜區(qū)和p-摻雜區(qū)上的電接觸電 極和電流總線，用于收集在所述結(jié)晶硅晶片吸收光時(shí)在其中產(chǎn)生的電子 和空穴，其中在操作時(shí)，太陽能電池取向?yàn)槭沟霉馊肷湓谡砻嫔?。硅晶片的向光?cè)面可以結(jié)構(gòu)化以捕獲光，并且其通?？梢园ㄎ挥?所述用于捕獲光的結(jié)構(gòu)化表面上的抗反射涂層。


現(xiàn)在將參考附圖、僅通過非限制性實(shí)施例描述本發(fā)明，其中圖l表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的器件結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖2表示兩個(gè)器件結(jié)構(gòu)(A和B)的橫截面圖；和圖3表示在利用較初級的制造方法制造的薄膜背非晶-結(jié)晶異質(zhì)結(jié) (BACHTM)硅光電器件中測量的光電響應(yīng)(對于結(jié)構(gòu)限定，見圖2)。
具體實(shí)施方式
在此描述的系統(tǒng)一般涉及太陽能電池的實(shí)施方案。雖然在此/>開了本 發(fā)明的實(shí)施方案，但是所公開的實(shí)施方案僅僅是示例性的，應(yīng)該理解本發(fā) 明涉及許多可替代的形式。此外，附圖不是按比例繪制的， 一些特征可以 放大或縮小以表示特定特征的細(xì)節(jié)，同時(shí)可省略相關(guān)的要素以防止遮蔽新 穎的方面。因此，在此^^開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制性的， 而僅是作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)以及使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠以各種方式利
用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。為了指導(dǎo)性而非限制性的目的，說明的實(shí)施方案 均涉及太陽能電池的實(shí)施方案。如在本文中所使用的，在涉及尺寸范圍例如太陽能電池的層厚度或其 它物理性質(zhì)或特征如制備太陽能電池的處理溫度時(shí)，術(shù)語"約"旨在覆蓋可 能在尺度或溫度的范圍的上限和下限中存在的微小變化，從而不排除其中 平均來說大多數(shù)尺寸均符合要求而統(tǒng)計(jì)上的尺寸可能在該范圍之外的實(shí) 施方案。本發(fā)明不排除諸如這些的實(shí)施方案。本發(fā)明提供新型低溫、薄膜背異質(zhì)結(jié)、非晶-結(jié)晶硅光電器件。在此 公開的器件相對于現(xiàn)有技術(shù)的背接觸光電器件以及異質(zhì)結(jié)光電器件是 新方案和改進(jìn)。與現(xiàn)有器件中的高溫?cái)U(kuò)散背結(jié)相比，在此公開的器件使 用通過在結(jié)晶硅上低溫沉積未摻雜的和摻雜的非晶硅制備的低溫薄膜 背異質(zhì)結(jié)。首先參考圖1,通常以附圖標(biāo)記10表示的薄膜背異質(zhì)結(jié)、非晶-結(jié) 晶硅光電器件包括厚度可為約100fim 約300jim的結(jié)晶硅晶片12。通常結(jié)構(gòu)化以捕獲光的結(jié)晶硅晶片12的正表面通常包括鈍化層13 和/或在鈍化層13頂上的抗反射涂層14。鈍化層13用于使表面缺陷密 度最小化并由此減少載流子的復(fù)合，而抗反射涂層14用于提高光捕獲。 抗反射涂層14和/或鈍化層13可以包括例如二氧化硅、氮化硅、二氧 化鈦、氟化鎂、氫化非晶硅和氫化非晶碳的薄膜層。例如可以利用等離 子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在所述結(jié)構(gòu)化表面上沉積的氫化非 晶硅或二氧化硅的薄膜層實(shí)現(xiàn)低溫鈍化。另外，可以通過各種熱和/或 等離子體處理、和利用多種氣體組成以及本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的一些表 面處理來實(shí)現(xiàn)鈍化。在結(jié)構(gòu)化表面上的薄膜層可由幾個(gè)子層/處理物構(gòu) 成。結(jié)晶硅晶片12的背表面可以包括沉積有適當(dāng)交替的氫化非晶硅的 n-摻雜(n-a-Si:H)區(qū)18和p-摻雜(p-a-Si:H)區(qū)20的本征氫化非晶 硅((i-a-Si:H)過渡層16，以形成背異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。這些層16和18/20 的總厚度保持為盡可能的薄，通常為幾個(gè)埃到幾十納米的級別。在背面上的摻雜區(qū)上沉積尺寸和組成最優(yōu)化的鋁、銀或適當(dāng)金屬/ 合金接觸30以及電流總線。在器件的過渡層16以及n-摻雜和p-摻雜
的氫化非晶硅區(qū)18和20的暴露區(qū)域上沉積反射層26，以使得初始穿過 時(shí)沒有吸收的光返回穿過活性結(jié)晶硅晶片12并因此被吸收。反射層26 不導(dǎo)電。器件的關(guān)鍵方面包括在背表面上低溫形成的具有電接觸的異質(zhì)結(jié)， 同時(shí)正表面是光學(xué)透明的。在背表面上低溫異質(zhì)結(jié)的選擇性布置使得結(jié) 面積顯著減小并因此得到改善的器件性能。此外，在低溫下在背表面上 布置異質(zhì)結(jié)是有利的，這是因?yàn)樗试S使用低分辨率光刻法和/或蔭罩 法制造該結(jié)構(gòu)。在活性結(jié)晶硅晶片12的正表面上沒有光的掩蔽或蔭影， 由此允許全部的光暢通無阻地照射器件表面。利用鈍化層13鈍化正表 面，以使得表面缺陷密度最小化，并因此減少載流子的復(fù)合。被結(jié)構(gòu)化 并且具有抗反射涂層的正表面基本透過所有照射的光。在硅晶片12/13 正表面上的抗反射涂層14最優(yōu)化為僅用于減少反射損失，但并不要求 其導(dǎo)電。光穿過涂層13和14由硅晶片12的正表面吸收，同時(shí)通過晶 片12背表面上的接觸30收集電流。引入硅晶片12背表面上的反射層 26用于將未吸收的光反射回去，由此提高光的光程長度，導(dǎo)致增加的光 吸收。在器件的一個(gè)側(cè)面上具有電學(xué)結(jié)和接觸增加了器件的封裝密度并 有助于在實(shí)現(xiàn)串聯(lián)和并聯(lián)連接方面的靈活性。在此公開的器件具有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)，即在低溫下在背表面上形成 結(jié)，由此允許使用低分辨率光刻法和/或蔭軍法，并最小化器件的異質(zhì) 結(jié)面積。而且，該結(jié)構(gòu)允許使用薄的硅晶片制造器件。此外，與在現(xiàn)有 的非晶-結(jié)晶硅異質(zhì)結(jié)器件中通過接觸的蔭影和光吸收相比，本發(fā)明器 件的正表面沒有電極和結(jié)。與減反射層同時(shí)需要光學(xué)透明和導(dǎo)電的要求 相反，電接觸設(shè)置在背表面消除了蔭影損失并且允許在正表面上施加最 佳的減反射層。此外，在背面上的電接觸和總線可以最優(yōu)化為僅用于最 小化串聯(lián)電阻，而不需要考慮蔭影，這是因?yàn)樗鼋佑|沒有在入射光的 路徑上。此外，與全結(jié)晶器件相比，使用非晶-結(jié)晶異質(zhì)結(jié)(18/20-16-12) 得到較高開路電壓的器件?？梢砸员绢I(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的許多方法制造該器件。利用一種非 限制性和示例性的方法，可以通過從結(jié)晶硅襯底開始制造該器件，所有 或基本上所有的器件制造步驟可以通過低溫( 200。C以下)處理方法 進(jìn)行。這些處理步驟防止對所用薄襯底的熱損傷并減少熱預(yù)算(thermalbudget),器件制造方法基本包括沉積用于結(jié)形成、接觸、背反射、抗 反射和鈍化的薄膜。通過可以包括在各種工藝參數(shù)下的沉積本征或輕摻 雜氫化非晶硅、PECVD或等效生長外延硅以及熱和等離子處理的各種 方法來實(shí)現(xiàn)界面鈍化。利用簡單的成本有效的蔭影/機(jī)械掩蔽和/或低分 辨率光刻法進(jìn)行器件的制造。例如， 一種簡單的蔭軍法可以使用在結(jié)晶 晶片12的拋光背表面上的圖案化的拋光結(jié)晶晶片掩模。沒有布置電極 的正表面被結(jié)構(gòu)化并被上述鈍化層13和抗反射涂層14覆蓋。用于載流 子收集的電極30和n-和p-型薄層(18, 20)沉積在背面上。利用反射 層26涂敷背表面。根據(jù)本發(fā)明制造的器件清楚地顯示出在薄膜背異質(zhì)結(jié)非晶-結(jié)晶硅 光電器件中的光電效應(yīng)。圖2中示出了兩個(gè)這種器件的結(jié)構(gòu)。利用包括 全部掩蔽和對準(zhǔn)步驟的基礎(chǔ)制造工藝制造這些結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)A包括具有背表面電極結(jié)構(gòu)的結(jié)晶硅晶片12，所述背表面電極 結(jié)構(gòu)通過以下方法產(chǎn)生首先掩蔽所述背表面的一半，然后沉積本征氫 化非晶硅層40并在本征層40上沉積n-摻雜的氫化非晶硅層42。然后 掩蔽具有層40和42的側(cè)面，隨后在硅晶片12上沉積本征氫化非晶硅 層46和在本征層46的頂上沉積p-摻雜的氫化非晶珪層48。利用沿著 中心與層42和46的內(nèi)邊緣重疊的掩模，在所述n-和p-摻雜的硅層上 蒸鍍鋁電極。結(jié)構(gòu)B包括具有背表面電極結(jié)構(gòu)的結(jié)晶硅晶片12，所述背表面電極 結(jié)構(gòu)通過以下方法產(chǎn)生首先在硅晶片12的整個(gè)背表面上沉積本征氫 化非晶硅層50。然后掩蔽一半并在本征層50的未掩蔽一半的頂上沉積 n-摻雜氫化非晶硅層52。然后掩蔽n-摻雜氫化非晶硅層52,和在本征 層50的背表面的另一半的頂上沉積p-摻雜氫化非晶硅層54。利用沿著 中心與層52和54的內(nèi)邊緣重疊的掩模，在所述n-和p-摻雜的硅層上 蒸鍍鋁電極。圖3表示所述兩種結(jié)構(gòu)的器件光電響應(yīng)。這些結(jié)構(gòu)表明根據(jù)本發(fā)明 制造的器件明顯得到了良好的光電響應(yīng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解雖然已經(jīng)關(guān)于硅晶片說明了其中光生載流 子的光活性元件12，但是該光活性元件也可以是薄的硅太陽能電池。作
為具體的例子，也可以使玻璃上薄硅(thin silicon on glass)以及其他 基底具有如本文所公開的低溫背異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其中硅為數(shù)十微米厚的量 級因此不是傳統(tǒng)意義上的"晶片"，所以術(shù)語"晶片"也意味著涵蓋利用這 些更薄的膜的實(shí)施方案。根據(jù)本發(fā)明制造的器件的新特征可以概括為包括從同質(zhì)結(jié)到異質(zhì) 結(jié)的變化，正和背電接觸到背接觸的變化，高溫到低溫處理或制造條件 的變化，高分辨率光刻法到低分辨率掩蔽技術(shù)的變化，以及有利于使用 薄晶片的步驟。如在本文中使用時(shí)，術(shù)語"包括"、"包含"解釋為開放性的而不是封 閉性的。具體地，當(dāng)在包括權(quán)利要求書的該說明書中使用時(shí)，術(shù)語"包 括"、"包含"及其變體是指包括特定的特征、步驟、工藝或元件。這些 術(shù)語不解釋為排除其它的特征、步驟或元件。已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行了上述描述，以說明本發(fā)明的原理， 但是本發(fā)明并不限于所述的具體實(shí)施方案。本發(fā)明的范圍由包括在所附權(quán) 利要求及其等同物之內(nèi)的所有實(shí)施方案來限定。
權(quán)利要求
1. 一種太陽能電池，包括a)具有背表面和正表面的結(jié)晶硅晶片；b)位于所述背表面上的含硅過渡-鈍化層，以及位于所述含硅過渡-鈍化層上的氫化非晶硅的交替的n-摻雜(n-a-Si:H)區(qū)和p-摻雜(p-a-Si:H)區(qū)，以構(gòu)成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)；和c)位于所述氫化非晶硅的交替的n-摻雜(n-a-Si:H)區(qū)和p-摻雜(p-a-Si:H)區(qū)上的電接觸電極和電流總線，用于收集在所述結(jié)晶硅晶片吸收光時(shí)在其中產(chǎn)生的電子和空穴，其中在操作時(shí)，所述太陽能電池取向?yàn)槭沟霉馊肷湓谒稣砻嫔稀?br> 2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，包括位于所述正表面上的鈍化層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池，包括位于所述鈍化層上的抗反射 涂層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，包括位于所述正表面上的抗反射 涂層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的太陽能電池，所述抗反射涂層由選自以下 的材料制成PECVD二氧化硅，二氧化鈦，氟化鎂、氫化非晶硅、氫 化非晶碳、二氧化鈦、氮化硅、本征氫化非晶硅、或其它適當(dāng)?shù)暮辖稹?br> 6. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4或5所述的太陽能電池，其中使所述正表 面結(jié)構(gòu)化以賦予所述正表面捕獲從所述正表面反射的光的形貌。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3、 4、 5或6所述的太陽能電池，包括反射涂層， 所述反射涂層位于包括位于所述背表面上的本征氫化非晶硅(i-a-Si:H) 過渡層的暴露區(qū)域的區(qū)域上，所述反射涂層用于使在穿過所述結(jié)晶硅晶 片厚度時(shí)未被吸收的光反射以返回穿過所述結(jié)晶硅晶片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3、 4、 5或6所述的太陽能電池，其中所述電接 觸電極和電流總線由選自以下的金屬制成鋁、銀、銅和適當(dāng)?shù)慕饘? 合金。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的太陽能電池，其中所 述本征氫化非晶硅(i-a-Si:H)過渡層和所述氫化非晶硅的交替n-摻雜(n-a-Si:H)區(qū)和p-摻雜(p-a-Si:H)區(qū)的總厚度為幾埃到幾十納米。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~9中任意一項(xiàng)所述的太陽能電池，其中所述含硅過 渡-鈍化層由選自以下的材料制成本征氫化非晶硅、含硅材料的離子 注入、摻雜的氫化非晶硅、或適當(dāng)?shù)墓杌驓浠墓韬辖鸹蔷Р牧?、?晶/納米晶或外延結(jié)構(gòu)、或適當(dāng)?shù)牡刃Ш辖稹?br> 11. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任意一項(xiàng)所述的太陽能電池，其中所述p-和 n-摻雜層由選自以下的材料制成本征氫化非晶硅、含硅材料的離子注 入、摻雜的氫化非晶硅、或適當(dāng)?shù)墓杌驓浠韬辖鸹蔷Р牧稀⑽⒕? 納米晶或外延結(jié)構(gòu)、或適當(dāng)?shù)牡刃Ш辖稹?br> 12. 根據(jù)權(quán)利要求1~11中任意一項(xiàng)所述的太陽能電池，其中通過包括 離子注入的表面重構(gòu)形成所述本征和摻雜的非晶或微晶/納米晶層、和/ 或含硅過渡-鈍化層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 12中任意一項(xiàng)所述的太陽能電池，其中所述硅晶 片是利用薄膜和/或外延生長法之一形成的厚度為約1微米到幾十微米 的薄硅層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1~14中任意一項(xiàng)所述的太陽能電池，其中所述硅晶 片與用于捕獲光的元件以及用于電流提取的電接觸形成為整體。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1~14中任意一項(xiàng)所述的太陽能電池，其用于輻射射 線生電流(radiovoltaic )或p射線生電流(electron-voltaic)能量轉(zhuǎn)換 裝置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽能電池，其中所述p-和n-摻雜層由選 自以下的材料制成本征氫化非晶硅、含硅材料的離子注入、摻雜的氫 化非晶硅、或適當(dāng)?shù)墓杌驓浠韬辖鸹蔷Р牧稀⑽⒕?納米晶或外延 結(jié)構(gòu)、或適當(dāng)?shù)牡刃Ш辖稹?br> 17. 根據(jù)權(quán)利要求1~16中任意一項(xiàng)所述的太陽能電池，通過包括以下 步驟的方法制造在約200。C以下的溫度下，在所述結(jié)晶硅襯底的背表 面上沉積位于所述背表面上的所述含硅過渡-鈍化層，和在所述含硅過 渡-鈍化層上沉積所述氫化非晶硅的交替的n-摻雜(n-a-Si:H)區(qū)和p-摻雜(p-a-Si:H)區(qū)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽能電池，其中所述鈍化層在約200。C以 下的溫度下生長在所述正表面上，其中所述抗反射涂層在約200'C以下．　 的溫度下沉積在所述鈍化層上。
19. 一種太陽能電池，包括a) 具有背表面和正表面的結(jié)晶硅晶片；b) 位于所述背表面上的含珪過渡-鈍化層，所述含硅過渡-鈍化層由 選自以下的材料制成本征氫化非晶硅、含硅材料的離子注入、摻雜的 氫化非晶硅、或適當(dāng)?shù)墓杌驓浠韬辖鸹蔷Р牧?、微?納米晶或外 延結(jié)構(gòu)、或適當(dāng)?shù)牡刃Ш辖?；c) 位于所述含硅過渡-鈍化層上的氫化非晶硅的交替的n-摻雜 (n-a-Si:H)區(qū)和p-摻雜(p-a-Si:H)區(qū)，以構(gòu)成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)；和d) 位于所述氫化非晶硅的所述交替的n-摻雜(n-a-Si:H)區(qū)和p-摻 雜(p-a-Si:H)區(qū)上的電接觸電極和電流總線，用于收集在所述結(jié)晶硅 晶片吸收光時(shí)在其中產(chǎn)生的電子和空穴，其中在操作時(shí)，所述太陽能電 池取向?yàn)槭沟霉馊肷湓谒稣砻嫔稀?br> 20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的太陽能電池，其中所述p-和n-摻雜層由選 自以下的材料制成本征氫化非晶硅、含硅材料的離子注入、摻雜的氫 化非晶硅、或適當(dāng)?shù)墓杌驓浠暫辖鸹蔷Р牧?、微?納米晶或外延 結(jié)構(gòu)、或適當(dāng)?shù)牡刃Ш辖稹?br> 21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的太陽能電池，包括位于所述正表面上 的鈍化層和位于所述鈍化層上的抗反射涂層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于異質(zhì)結(jié)太陽能電池的薄膜非晶硅-結(jié)晶硅背異質(zhì)結(jié)和背表面場器件結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過在低溫下在結(jié)晶硅的背表面上形成異質(zhì)結(jié)而獲得。低溫制造允許應(yīng)用低分辨率光刻法和/或蔭罩工藝來制備該結(jié)構(gòu)。通過在背面布置電接觸，由此將該電接觸從入射光路徑上移除，從而消除蔭影損耗。背接觸僅需要對于最大電荷載流子收集進(jìn)行優(yōu)化，而不用擔(dān)心蔭影損耗。背異質(zhì)結(jié)器件的開路電壓高于全結(jié)晶器件的開路電壓。該太陽能電池結(jié)構(gòu)同樣可適用于通過利用各種制造工藝形成的結(jié)晶硅晶片吸收體以及硅薄層。
文檔編號H01L31/0216GK101401215SQ200780007078
公開日2009年4月1日 申請日期2007年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者巴努·甘加達(dá)爾·羅亞普羅爾, 斯特凡·祖科廷斯基, 納齊爾·皮亞拉利·凱拉尼, 達(dá)維特·葉吉克揚(yáng) 申請人:阿萊斯技術(shù)公司