專利名稱：背面場型異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法，尤其涉及一種可以通過接合異質(zhì)結(jié)太陽能電池和背面場太陽能電池使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率最大化的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池是太陽光發(fā)電的核心元件，太陽能電池將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能，并且太陽能電池基本上可以視為一種具有p-n結(jié)的二極管。太陽能電池將太陽光轉(zhuǎn)換成電能的過程說明如下。如果太陽光入射到太陽能電池的p-n結(jié)，則產(chǎn)生電子-空穴對，并且在電場的作用下，電子向η層移動,空穴向P層移動，從而在p-n結(jié)之間產(chǎn)生光電動勢。按照這種方式，如果負(fù)載或系統(tǒng)連接到太陽能電池的兩端，那么電流可以流動從而產(chǎn)生功率。 一般的太陽能電池被構(gòu)造為具有分別位于太陽能電池的正面和背面的正面電極和背面電極。因為正面電極設(shè)置在作為光接收表面的正面，所以光接收面積減少了正面電極的面積這么多。為了解決光接收面積減少的問題，已經(jīng)提出了背面場太陽能電池。背面場太陽能電池通過在太陽能電池的背面上提供a ( + )電極和a (_)電極使太陽能電池的正面的光接收面積最大化。如上所述，可以將太陽能電池看作具有p-n結(jié)的二極管，所述太陽能電池具有P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層的結(jié)結(jié)構(gòu)。一般而言，通過在P型基板(或者，反之亦然)中注入P型雜質(zhì)離子來形成P型半導(dǎo)體層以制成p-n結(jié)。如上所述，為了構(gòu)造太陽能電池的p-n結(jié)，其中注入有雜質(zhì)離子的半導(dǎo)體層是無法避免的。然而，通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷在移動的同時，可以在太陽能電池的半導(dǎo)體層中存在的間隙位置或者替代位置處收集和復(fù)合，這對太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生不良影響。為了解決這個問題，已經(jīng)提出了在P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層之間設(shè)置本征層的所謂的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，并且可以通過使用這種太陽能電池來降低載流子的復(fù)合率。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明針對提供一種背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法，所述背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池可以通過接合異質(zhì)結(jié)太陽能電池和背面場太陽能電池而使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率最大化。技術(shù)方案本發(fā)明的一個一般方面提供了一種背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池，所述背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池包括第一導(dǎo)電晶體硅基板；本征層和第一導(dǎo)電非晶硅層，所述本征層和所述第一導(dǎo)電非晶硅層依次形成在所述基板的正面上；防反射膜，所述防反射膜形成在所述第二導(dǎo)電非晶硅上；第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域和第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域，所述第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域和所述第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域在從所述基板的背面形成，直至進(jìn)入所述基板中達(dá)到預(yù)先設(shè)定的深度；以及第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極，所述第一導(dǎo)電電極和所述第二導(dǎo)電電極分別設(shè)置在所述第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域和所述第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域上，其中所述第一導(dǎo)電電極和所述第二導(dǎo)電電極交替布置。本發(fā)明另一個一般方面還提供了一種背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法，所述方法包括制備第一導(dǎo)電晶體硅基板；在所述基板的背面中形成交替布置的第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域和第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域；在所述基板的正面上依次層疊本征層和第一導(dǎo)電非晶硅層；在所述第一導(dǎo)電非晶硅層上形成防反射膜；以及在所述第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域和所述第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域上分別形成第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極。形成第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域或者第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域的步驟可以包括在所述基板的所述背面上形成印網(wǎng)掩模(screen mask),以便選擇性地暴露所述基板的將要形成所述第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域或者所述第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域的區(qū)域；在所述基板的所述正面和所述印網(wǎng)掩模上施加第一導(dǎo)電液體雜質(zhì)或者第二導(dǎo)電液體雜質(zhì)；以及通過對所述基板進(jìn)行熱處理來形成所述第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域或者所述第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域。在所述形成防反射膜之前，所述制造方法可以進(jìn)一步包括在所述第一導(dǎo)電非晶硅層上形成緩沖層。有益效果根據(jù)本發(fā)明的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法具有如下效果。 因為a ( + )電極和a (_)電極都被設(shè)置在太陽能電池的背面上，所以可以使光接收面積最大化。此外，因為提供了其中無雜質(zhì)離子注入的本征層，所以使載流子的復(fù)合率最小化，這使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率得到改善。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池的剖面圖；和圖2a至2g是用于示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法的剖面圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法。圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池的剖面圖。如圖I中所示，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池包括第一導(dǎo)電晶體硅基板101。第一導(dǎo)電型可以是P型或者η型，并且第二導(dǎo)電型與第一導(dǎo)電型相反。下面將基于第一導(dǎo)電型是η型、第二導(dǎo)電型是P型進(jìn)行描述。在η型基板101 (η_)上依次形成有本征層108和η型非晶半導(dǎo)體層109(n+a-Si:H)。本征層108可以由與η型非晶半導(dǎo)體層109相似的非晶硅層構(gòu)造。由氧化硅膜或類似物組成的防反射膜111設(shè)置在η型非晶半導(dǎo)體層109上。為了減少η型非晶半導(dǎo)體層109和氧化硅膜之間的應(yīng)力，可以進(jìn)一步提供有氧化硅膜層作為緩沖層110。從基板101的背面設(shè)置P結(jié)區(qū)域104和η結(jié)區(qū)域107，直至進(jìn)入基板101中達(dá)到預(yù)先設(shè)定的深度。P結(jié)區(qū)域104和η結(jié)區(qū)域107分別表示通過將P型雜質(zhì)離子和η型雜質(zhì)離子注入到η型基板101中而分別形成的半導(dǎo)體區(qū)域，并且P結(jié)區(qū)域104和η結(jié)區(qū)域107在基板101的背面交替布置。此外，P電極112和η電極113分別設(shè)置在ρ結(jié)區(qū)域104和η結(jié)區(qū)域107上。下面，將描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法。圖2a至圖2g是用于示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法的剖面圖。首先，如圖2a中所示，制備第一導(dǎo)電(例如η型)晶體硅基板101。然后，執(zhí)行織構(gòu)化(texturing)工藝從而在基板101的表面形成不平整度?？棙?gòu)化工藝用于使光吸收最大化，可以通過使用濕蝕刻或者諸如反應(yīng)離子蝕刻這樣的干蝕刻進(jìn)行織構(gòu)化工藝。隨后，執(zhí)行ρ結(jié)區(qū)域104和η結(jié)區(qū)域107的形成工藝。不管P結(jié)區(qū)域104和η結(jié)區(qū)域107的形成工藝的順序如何，獨(dú)立地并且連續(xù)地執(zhí)行ρ結(jié)區(qū)域104的形成工藝和η結(jié)區(qū)域107的形成工藝。如圖2b中所示，在首先執(zhí)行P結(jié)區(qū)域104的形成工藝的情形中，第一印網(wǎng)掩模102 形成在基板101的背面上，從而暴露基板101的將要被形成P結(jié)區(qū)域104的部分。然后，通過使用輥?zhàn)?roller)或類似物將ρ型液體雜質(zhì)103凃覆于基板101的正面和第一印網(wǎng)掩模102上。隨后，執(zhí)行熱處理工藝以將ρ型雜質(zhì)擴(kuò)散到基板101中，從而形成ρ結(jié)區(qū)域104(見圖2c)。在這種情形下，如圖2d中所示，去除第一印板掩模102并且在基板101上形成第二印網(wǎng)掩模105。第二印板掩模105選擇性地暴露基板101的將要被形成η結(jié)區(qū)域107的部分。在形成了第二印網(wǎng)掩模105的情形下，將η型液體雜質(zhì)106涂覆至基板101的正面。與P型雜質(zhì)相似，可以通過使用輥?zhàn)油扛拨切鸵后w雜質(zhì)106。然后，進(jìn)行熱處理工藝以將η型雜質(zhì)擴(kuò)散到基板101中，由此形成η結(jié)區(qū)域107(見圖2e)。隨后，去除第二印網(wǎng)掩模105。如圖2f中所示，在形成了 P結(jié)區(qū)域104和η結(jié)區(qū)域107的情形下，在基板101上形成由非晶硅制成的本征層108。可以通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)或類似方法形成本征層108。然后，在本征層108上形成η型非晶硅層(n+a-Si:H)?？梢酝ㄟ^在非晶硅層形成時注入η型雜質(zhì)離子來形成η型非晶硅層。在這種情形下，在η型非晶硅層上形成由氮化硅膜構(gòu)造的防反射膜111。為了減少防反射膜111與η型非晶硅層之間的應(yīng)力，在防反射膜111形成之前，可以在η型非晶硅層上形成由氧化硅膜制成的緩沖層110。隨后，如圖2g中所示，如果在ρ結(jié)區(qū)域104和η結(jié)區(qū)域107上分別形成ρ電極112和η電極113，則根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法完成。工業(yè)應(yīng)用因為a ( + )電極和a (_)電極都設(shè)置在太陽能電池的背面上，所以光接收面積可以最大化。此外，因為提供了其中無雜質(zhì)離子注入的本征層，所以載流子的復(fù)合率最小化，這使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率得到改善。
權(quán)利要求
1.一種背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括 第一導(dǎo)電晶體娃基板； 本征層和第一導(dǎo)電非晶硅層，所述本征層和所述第一導(dǎo)電非晶硅層依次形成在所述基板的正面上； 防反射膜，所述防反射膜形成在所述第二導(dǎo)電非晶硅上； 第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域和第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域，所述第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域和所述第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域從所述基板的背面形成，直至進(jìn)入所述基板中達(dá)到預(yù)先設(shè)定的深度；以及 第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極，所述第一導(dǎo)電電極和所述第二導(dǎo)電電極分別設(shè)置在所述第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域和所述第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域上， 其中所述第一導(dǎo)電電極和所述第二導(dǎo)電電極交替布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第一導(dǎo)電非晶硅層和所述防反射膜之間的緩沖層。
3.一種背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法，所述方法包括以下步驟 制備第一導(dǎo)電晶體硅基板； 在所述基板的背面中形成交替布置的第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域和第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域； 在所述基板的正面上依次層疊本征層和第一導(dǎo)電非晶娃層； 在所述第一導(dǎo)電非晶硅層上形成防反射膜；和 在所述第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域和所述第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域上分別形成第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法，其中所述形成第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域或者第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域的步驟包括 在所述基板的所述背面上形成印網(wǎng)掩膜，從而選擇性地暴露所述基板的將要被形成所述第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域或者所述第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域的區(qū)域； 將第一導(dǎo)電液體雜質(zhì)或者第二導(dǎo)電液體雜質(zhì)涂覆在所述基板的所述正面和所述印網(wǎng)掩模上；和 通過對所述基板進(jìn)行熱處理來形成第一導(dǎo)電結(jié)區(qū)域或者第二導(dǎo)電結(jié)區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法，在所述形成防反射膜的步驟之前，該方法進(jìn)一步包括以下步驟 在所述第一導(dǎo)電非晶硅層上形成緩沖層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種背面場異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的背面場型異質(zhì)結(jié)太陽能電池包括第一導(dǎo)電型的晶體硅基板、依次層置在所述基板的正面上的本征層和所述第一導(dǎo)電型的非晶硅層、在所述第二導(dǎo)電型的非晶硅上層疊的防反射膜、所述第一導(dǎo)電型的結(jié)區(qū)域和所述第二導(dǎo)電型的結(jié)區(qū)域，以及第一導(dǎo)電型電極和第二導(dǎo)電型電極，從所述基板的背面形成所述第一導(dǎo)電型的結(jié)區(qū)域和所述第二導(dǎo)電型的結(jié)區(qū)域，直至進(jìn)入到所述基板內(nèi)部達(dá)到預(yù)先設(shè)定的深度，所述第一導(dǎo)電型電極和所述第二導(dǎo)電型電極分別設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型的所述結(jié)區(qū)域和所述第二導(dǎo)電型的所述結(jié)區(qū)域上；其中所述第一導(dǎo)電型電極和所述第二導(dǎo)電型電極交替布置。
文檔編號H01L31/042GK102763227SQ201080064209
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者盧星奉, 宋錫鉉, 梁秀美 申請人:現(xiàn)代重工業(yè)株式會社