專利名稱：太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，因?yàn)轭A(yù)期諸如石油和煤這樣的現(xiàn)有能源將耗盡，所以對(duì)于用來(lái)代替現(xiàn)有能源的可選的能源的興趣正在增加。在可選的能源中，用于從太陽(yáng)能生成電能的太陽(yáng)能電池已經(jīng)被特別地關(guān)注。太陽(yáng)能電池一般包括半導(dǎo)體部和電極，其中，所述半導(dǎo)體部分別具有不同的導(dǎo)電類型，例如P型和η型并且因此形成P-n結(jié)，所述電極分別連接 到不同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體部。當(dāng)光入射在太陽(yáng)能電池上時(shí)，在半導(dǎo)體部中產(chǎn)生包括電子和空穴的載流子。載流子在P-n結(jié)的影響下向η型半導(dǎo)體部和P型半導(dǎo)體部移動(dòng)。S卩，電子向η型半導(dǎo)體部移動(dòng)，空穴向P型半導(dǎo)體部移動(dòng)。然后，由分別連接到η型半導(dǎo)體部和P型半導(dǎo)體部的不同的電極收集電子和空穴。電極利用電線彼此連接以由此獲得電功率。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，提供了一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池包括第一導(dǎo)電類型的襯底、與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的并且與所述襯底一起形成P-n結(jié)的發(fā)射極區(qū)、位于所述發(fā)射極區(qū)上的抗反射層、電連接到所述發(fā)射極區(qū)的前電極部和電連接到所述襯底的背電極部，其中，所述襯底包括由單晶硅形成的第一區(qū)域和由多晶硅形成的第二區(qū)域，并且其中，位于所述第一區(qū)域中的抗反射層的厚度小于位于所述第二區(qū)域中的抗反射層的厚度。位于第一區(qū)域中的抗反射層的厚度可以為位于第二區(qū)域中的抗反射層的厚度的大約60%到80%ο在所述第一區(qū)域中的所述襯底的入射表面可以包括每一個(gè)均具有角錐形狀的多個(gè)不平坦部分，并且在所述第二區(qū)域中的所述襯底的入射表面可以不包括具有角錐形狀的不平坦部分。在所述襯底的所述第一區(qū)域中的角錐形狀的所述多個(gè)不平坦部分的上頂點(diǎn)之間的距離可以等于或小于大約3 μ m，并且角錐形狀的所述多個(gè)不平坦部分的每一個(gè)的高度可以等于或小于大約4 μ m。在所述襯底的第一區(qū)域中的發(fā)射極區(qū)的入射表面可以包括每一個(gè)均具有角錐形狀的多個(gè)不平坦部分，并且在所述襯底的第二區(qū)域中的發(fā)射極區(qū)的入射表面可以不包括具有角錐形狀的不平坦部分。在所述襯底的第一區(qū)域中的發(fā)射極區(qū)的厚度可以基本上等于在所述襯底的第二區(qū)域中的發(fā)射極區(qū)的厚度。在所述襯底的第一區(qū)域中的抗反射層的入射表面可以包括每一個(gè)均具有角錐形狀的多個(gè)不平坦部分，并且在所述襯底的第二區(qū)域中的抗反射層的入射表面可以不包括具有角錐形狀的不平坦部分。
所述抗反射層可以包括第一抗反射層和第二抗反射層，所述第一抗反射層直接位于發(fā)射極區(qū)上，并且所述第二抗反射層直接位于所述第一抗反射層上。在所述第一區(qū)域中的所述抗反射層可以具有大約70nm到IlOnm的厚度，并且在所述第二區(qū)域中的所述抗反射層具有大約IOOnm到140nm的厚度。在所述第一區(qū)域中的第一抗反射層的厚度可以為大約30nm到50nm，并且在所述第一區(qū)域中的第二抗反射層的厚度可以為大約40nm到60nm并且大于在所述第一區(qū)域中的第一抗反射層的厚度。在所述第二區(qū)域中的第一抗反射層的厚度可以為大約40nm到60nm，并且在所述第二區(qū)域中的第二抗反射層的厚度可以為大約60nm到80nm。在所述第一區(qū)域中的第一抗反射層的折射率可以基本上等于在所述第二區(qū)域中的第一抗反射層的折射率，并且在所述第一區(qū)域中的第二抗反射層的折射率可以基本上等于在所述第二區(qū)域中的第二抗反射層的折射率。所述第一抗反射層的折射率可以大于所述第二抗反射層的折射率。例如，所述第··一抗反射層的折射率可以為大約2. I到2. 3，并且所述第二抗反射層的折射率可以為大約I. 75 到 I. 9。所述抗反射層可以由氮化硅形成。所述第一抗反射層和所述第二抗反射層可以由氮化硅形成。所述襯底的第二區(qū)域可以比所述襯底的第一區(qū)域更加平滑。位于所述襯底的第二區(qū)域中的所述發(fā)射極區(qū)的入射表面可以比位于所述襯底的第一區(qū)域中的所述發(fā)射極區(qū)的入射表面更加平滑。位于所述襯底的第二區(qū)域中的所述抗反射層的入射表面可以比位于所述襯底的所述第一區(qū)域中的所述抗反射層的入射表面更加平滑。所述前電極部可以形成在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域上。


被包括以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且被合并在本申請(qǐng)文件中以構(gòu)成其一部分的附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施方式，并且與說(shuō)明書一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的局部透視圖；圖2是沿著圖I的線II-II截取的橫截面視圖；圖3詳細(xì)地例示了在圖I和圖2中所示的太陽(yáng)能電池的襯底；圖4是在圖2中所示的與第一區(qū)域?qū)?yīng)的部分‘A’和與第二區(qū)域?qū)?yīng)的部分‘B’的放大視圖；以及圖5例示了抗反射層的根據(jù)光波長(zhǎng)的反射比。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)地參考本發(fā)明的實(shí)施方式，其示例在附圖中示出。然而，本發(fā)明可以以很多不同的形式來(lái)具體實(shí)現(xiàn)并且不應(yīng)該理解為被限制到這里提出的實(shí)施方式。只要可能，在整個(gè)附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指代相同或相似的部分。應(yīng)該注意的是，如果已知技術(shù)可能使本發(fā)明的實(shí)施方式不清楚，這將省略已知技術(shù)的詳細(xì)描述。
在附圖中，層、膜、板、區(qū)域等的厚度被夸大以便于清楚。將理解的是，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)或襯底這樣的元件被指為“在另一個(gè)元件上”時(shí)，它可以直接地在其它元件上，或者也可以存在中間元件。相反，當(dāng)元件被指為“直接地在另一個(gè)元件上”時(shí)，則沒(méi)有中間元件存在。此外，將理解的是，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)或襯底這樣的元件被指為“完全在其它元件上”時(shí)，它可以是在其它元件的整個(gè)表面上或者可以不在其它元件的邊緣的一部分上。將參考圖I到圖5描述本發(fā)明的示例實(shí)施方式。參考圖I和圖2詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池。圖I是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的局部透視圖，并且圖2是沿著圖I的線II-II截取的橫截面視圖。如在圖I和圖2中所示，根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池I可以包括襯底110、位于襯底110的光入射在其上的前表面的發(fā)射極區(qū)120、位于發(fā)射極區(qū)120上的抗 反射層130、位于襯底110的背表面的背表面場(chǎng)區(qū)170、位于發(fā)射極區(qū)120上的前電極部150和位于襯底110的背表面上的背電極部160。在另外的實(shí)施方式中，如果必要或期望的話，背表面場(chǎng)區(qū)170可以被省略。襯底110可以包含第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，例如P型雜質(zhì)。當(dāng)襯底110是P型時(shí)，襯底110可以包含諸如硼(B)、鎵(Ga)和銦(In)這樣的III族元素的雜質(zhì)?？蛇x地，襯底110可以是η型并且/或者可以由除了硅以外的半導(dǎo)體材料形成。當(dāng)襯底110是η型時(shí)，襯底110可以包含諸如磷(P)、砷(As)和銻(Sb)這樣的V族元素的雜質(zhì)。當(dāng)照射到太陽(yáng)能電池I上的光入射在襯底110上時(shí)，通過(guò)基于入射光的光能產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。襯底110包括由單晶硅形成的第一區(qū)域(或第一部分)SI和由多晶硅形成的第二區(qū)域(或第二部分)S2。當(dāng)在襯底110的入射表面(即，前表面)上執(zhí)行紋理化處理時(shí)，第一區(qū)域SI (B卩，單晶硅區(qū)域)的晶體取向是一致的，并且因此，每一個(gè)均具有角錐形狀的多個(gè)不平坦部分形成在第一區(qū)域SI中。另一方面，第二區(qū)域S2 (即，多晶硅區(qū)域)的晶體取向不是一致的，并且因此，不具有一致圖案(例如，角錐形狀)而是具有非一致圖案的多個(gè)不平坦部分形成在第二區(qū)域S2中。在第二區(qū)域S2中的不平坦部分的高度比在第一區(qū)域SI中的不平坦部分的高度小得多。因此，與第一區(qū)域SI相比，第二區(qū)域S2具有幾乎平滑的表面。稍后將參考圖3詳細(xì)地描述這個(gè)。發(fā)射極區(qū)120完全形成在襯底110的前表面(或入射表面)。發(fā)射極區(qū)120是摻雜有與襯底110的第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型(例如，η型)的雜質(zhì)的區(qū)。因此，第二導(dǎo)電類型的發(fā)射極區(qū)120與襯底110的第一導(dǎo)電類型區(qū)一起形成p-n結(jié)。由于由在襯底110和發(fā)射極區(qū)120之間的p-n結(jié)所導(dǎo)致的內(nèi)建電勢(shì)差，由入射在襯底110上的光產(chǎn)生的電子和空穴分別向η型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體移動(dòng)。因此，當(dāng)襯底110是P型并且發(fā)射極區(qū)120是η型時(shí)，空穴向襯底110移動(dòng)并且電子向發(fā)射極區(qū)120移動(dòng)。因?yàn)榘l(fā)射極區(qū)120與襯底110 —起形成p-n結(jié)，所以，如果在另外的實(shí)施方式中襯底110是η型，則發(fā)射極區(qū)120可以是P型。在該情形中，空穴可以向發(fā)射極區(qū)120移動(dòng)并且電子可以向襯底110移動(dòng)。當(dāng)發(fā)射極區(qū)120是η型時(shí)，發(fā)射極區(qū)120可以通過(guò)利用諸如磷(P)、砷(As)和銻(Sb)這樣的V族元素的雜質(zhì)來(lái)?yè)诫s襯底110而形成?？蛇x地，當(dāng)發(fā)射極區(qū)120是P型時(shí)，發(fā)射極區(qū)120可以通過(guò)利用諸如硼(B)、鎵(Ga)和銦(In)這樣的III族元素的雜質(zhì)來(lái)?yè)诫s襯底Iio而形成。如在圖I和圖2中所示，與在第一區(qū)域SI中的襯底110的入射表面上形成的多個(gè)不平坦部分的形狀相一致，位于第一區(qū)域SI中的發(fā)射極區(qū)120的入射表面具有多個(gè)不平坦部分，所述多個(gè)不平坦部分中的每一個(gè)具有角錐形狀。此外，與在第二區(qū)域S2中的襯底110的入射表面的形狀相一致，位于第二區(qū)域S2中的發(fā)射極區(qū)120的入射表面不具有角錐形狀的不平坦部分。因此，在第二區(qū)域S2中的發(fā)射極區(qū)120的入射表面比在第一區(qū)域SI中的發(fā)射極區(qū)120的入射表面更加平滑或更加平坦?？狗瓷鋵?30防止了從外界入射的光再次向外界反射?？狗瓷鋵?30形成在發(fā)射極區(qū)120的前表面上。更具體地，抗反射層130可以形成在發(fā)射極區(qū)120的其上沒(méi)有形成前電極部150的前表面上。
抗反射層130可以由透明材料形成，透明材料例如為氫化氮化硅(SiNx:H)、氫化氧化娃(SiOx:H)或氫化氧氮化娃(SiOxNy:H)?？狗瓷鋵?30減小了入射在太陽(yáng)能電池I上的光的反射并且增加了預(yù)定波段的選擇性，由此增加了太陽(yáng)能電池I的效率?？狗瓷鋵?30利用用來(lái)形成抗反射層130的氫(H)來(lái)執(zhí)行鈍化功能，該鈍化功能將在發(fā)射極區(qū)120的表面及表面周圍存在的缺陷例如自由鍵轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定鍵，從而防止或減少移動(dòng)到發(fā)射極區(qū)120的表面的載流子的復(fù)合和/或消失。因此，提高了太陽(yáng)能電池I的效率。如在圖I和圖2中所示，與在第一區(qū)域SI中的襯底110的入射表面上形成的多個(gè)不平坦部分的形狀相一致，位于第一區(qū)域SI中的抗反射層130的入射表面具有多個(gè)不平坦部分，所述多個(gè)不平坦部分中的每一個(gè)具有角錐形狀。此外，與在第二區(qū)域S2中的襯底110的入射表面的形狀相一致，位于第二區(qū)域S2中的抗反射層130的入射表面不具有角錐形狀的不平坦部分。因此，在第二區(qū)域S2中的抗反射層130的入射表面比在第一區(qū)域SI中的抗反射層130的入射表面更加平滑或更加平坦。由于對(duì)于襯底110的每一單位表面面積而言在襯底110的入射表面的表面面積之間的差異，在襯底110的第一區(qū)域SI中的抗反射層130的厚度可能與在襯底110的第二區(qū)域S2中的抗反射層130的厚度不同。S卩，在第一區(qū)域SI中的抗反射層130的厚度可能小于在第二區(qū)域S2中的抗反射層130的厚度。稍后將參考圖4詳細(xì)地描述這個(gè)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，抗反射層130具有多層結(jié)構(gòu)，包括例如雙層結(jié)構(gòu)。可選地，抗反射層130可以具有單層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，抗反射層130具有包括第一抗反射層131和第二抗反射層132的雙層結(jié)構(gòu)。第一抗反射層131鄰接發(fā)射極區(qū)120并且直接位于發(fā)射極區(qū)120上。第二抗反射層132鄰接第一抗反射層131并且直接位于第一抗反射層131上。第一抗反射層131的折射率可以大于第二抗反射層132的折射率。例如，第一抗反射層131的折射率可以為大約2. I到2. 3，第二抗反射層132的折射率可以為大約I. 75到 I. 9。第一抗反射層131可以由例如氮化硅(SiNx)形成。第一抗反射層131執(zhí)行鈍化功能，該鈍化功能將在發(fā)射極區(qū)120的表面及表面周圍存在的缺陷例如自由鍵轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定鍵，從而防止或減少移動(dòng)到發(fā)射極區(qū)120的載流子的復(fù)合和/或消失。而且，第一抗反射層131減小入射在襯底110上的光的反射。第一抗反射層131具有大約2. I到2. 3的折射率。
當(dāng)?shù)谝豢狗瓷鋵?31的折射率小于大約2. I時(shí)，由于光的平穩(wěn)反射(smoothreflection)，第一抗反射層131的抗反射功能沒(méi)有被良好地執(zhí)行。因此，第一抗反射層131的鈍化效果被降低，并且太陽(yáng)能電池I的效率被降低。當(dāng)?shù)谝豢狗瓷鋵?31的折射率大于大約2. 3時(shí)，因?yàn)槿肷湓谝r底110上的光在第一抗反射層131中被吸收，所以降低了襯底110的光電效率。第二抗反射層132僅位于第一抗反射層131上。第二抗反射層132可以以與第一抗反射層131相同的方式由氮化硅(SiNx)形成。第二抗反射層132具有大約I. 75到I. 9的折射率。第一抗反射層131和第二抗反射層132減小了在襯底110上入射的光的反射并且增加了在襯底Iio中吸收的光的量。而且，由于在氮化硅(SiNx)中包含的氫(H)，第二抗反 射層132進(jìn)一步改善了鈍化效果。如上所述，第二抗反射層132的折射率小于第一抗反射層131的折射率。因此，第二抗反射層132的抗反射效果可優(yōu)于第一抗反射層131的抗反射效果，但是第二抗反射層132的鈍化效果可能劣于第一抗反射層131的鈍化效果。當(dāng)?shù)诙狗瓷鋵?32的折射率小于大約I. 75時(shí)，由于光的平穩(wěn)反射，第二抗反射層132的抗反射功能沒(méi)有被良好地執(zhí)行。當(dāng)?shù)诙狗瓷鋵?32的折射率大于大約I. 9時(shí)，因?yàn)槿肷湓谝r底110上的光在第二抗反射層132中被吸收，所以降低了襯底110的光電效率。如在圖I中所示，前電極部150包括多個(gè)指狀電極151以及與指狀電極151交叉的多條前母線152。前電極部150形成在發(fā)射極區(qū)120的前表面上并且電連接到發(fā)射極區(qū)120?？蛇x地，在另外的實(shí)施方式中可以省略所述多條前母線152。指狀電極151和前母線152彼此連接。指狀電極151彼此分離并且在固定的方向上彼此平行地延伸。而且，前母線152彼此分離并且在固定的方向上彼此平行地延伸。指狀電極151和前母線152收集移動(dòng)到發(fā)射極區(qū)120的載流子(例如，電子)。前母線152位于與指狀電極151相同水平高度的層上，并且在指狀電極151和前母線152的交叉處，電學(xué)地和物理地連接到指狀電極151。如在圖I中所示，所述多個(gè)指狀電極151可以以在橫向或縱向方向上延伸的條形狀布置，并且所述多條前母線152可以以在縱向或橫向方向上延伸的條形狀布置。因此，前電極部150可以具有在襯底110的前表面上的格子形狀。前母線152不僅收集從發(fā)射極區(qū)120移動(dòng)的載流子(例如，電子)，而且還收集由指狀電極151所收集的橫越前母線152的載流子，并且在期望的方向上移動(dòng)收集的載流子。因此，每一個(gè)前母線152的寬度可以大于每一個(gè)指狀電極151的寬度。前母線152連接到外部裝置并且將收集的載流子輸出到外部裝置。包括指狀電極151和前母線152的前電極部150由諸如銀(Ag)這樣的至少一種導(dǎo)電材料形成。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，如果必要或期望的話，指狀電極151的數(shù)量和前母線152的數(shù)量可以改變。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，包括多個(gè)指狀電極151和/或多條前母線152的前電極部150可以形成在至少第一區(qū)域SI和第二區(qū)域S2上。例如，前電極部150可以形成在第一區(qū)域SI和第二區(qū)域S2兩者上。背表面場(chǎng)區(qū)170是比襯底110更重地?fù)诫s有與襯底110相同的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的區(qū)(例如，P+型區(qū))。由在襯底110的第一導(dǎo)電類型區(qū)(P型區(qū))的雜質(zhì)濃度和背表面場(chǎng)區(qū)170的雜質(zhì)濃度之間的差異形成勢(shì)壘。因此，勢(shì)壘防止或減少電子移動(dòng)到用作空穴的移動(dòng)路徑的背表面場(chǎng)區(qū)170，并且使得空穴更加容易移動(dòng)到背表面場(chǎng)區(qū)170。因此，背表面場(chǎng)區(qū)170減小了由于在襯底110的背表面及背表面周圍的電子和空穴的復(fù)合和/或消失而損失的載流子的量并且加速了期望載流子(例如，空穴)的移動(dòng)，由此增加了移動(dòng)到背電極部160的載流子的量。如在圖I中所示，位于襯底110的背表面上的背電極部160包括背電極161和多條背母線162。在另外的實(shí)施方式中，如果必要或期望的話，背母線162可以被省略。背電極161與位于襯底110的背表面的背表面場(chǎng)區(qū)170接觸，并且位于襯底110的除了背母線162的形成區(qū)域以外的整個(gè)背表面上。在另外的實(shí)施方式中，背電極161可以不位于襯底110的背表面的邊緣。背電極161由諸如鋁(Al)這樣的至少一種導(dǎo)電材料形成。背電極161收集移動(dòng)到背表面場(chǎng)區(qū)170的載流子(例如，空穴)。因?yàn)楸畴姌O161與雜質(zhì)濃度高于襯底110的背表面場(chǎng)區(qū)170接觸，所以減小了在襯底110 (S卩，背表面場(chǎng)區(qū)170)和背電極161之間的接觸電阻。因此，提高了載流子的從襯底110到背電極161的傳送效率。背母線162位于襯底110的其上沒(méi)有布置背電極161的背表面上，并且連接到背電極161。在襯底110的背表面上，背母線162和背電極161位于水平高度相同的層上。背母線162以與前母線152相同的方式收集從背電極161傳送的載流子。背母線162連接到外部裝置，并且由背母線162收集的載流子(例如，空穴)被輸出到外部裝置。背母線162可以由導(dǎo)電性優(yōu)于背電極161的材料形成。例如，與背電極161不一樣，背母線162可以包括諸如銀(Ag)這樣的至少一種導(dǎo)電材料。背母線162在與前母線152的延伸方向相同的方向上彼此平行地延伸并且彼此分離。背母線162與前母線152在其之間插入了襯底110的情況下相反地布置。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，背母線162的數(shù)量可以等于前母線152的數(shù)量，并且可以對(duì)準(zhǔn)。例如，背母線162可以具有在與前母線152平行的方向上的條形狀。下面描述具有上述結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池I的操作。當(dāng)照射到太陽(yáng)能電池I的光穿過(guò)抗反射層130入射在均是半導(dǎo)體部的發(fā)射極區(qū)120和襯底110上時(shí)，通過(guò)基于入射光而產(chǎn)生的光能在發(fā)射極區(qū)120和襯底110中生成電子和空穴。在該情形中，因?yàn)橥ㄟ^(guò)抗反射層130減小了入射在襯底110上的光的反射損失，所以增加了入射在襯底110上的光的量。由于襯底110和發(fā)射極區(qū)120的p-n結(jié)，電子向η型發(fā)射極區(qū)120移動(dòng)，并且空穴向P型襯底110移動(dòng)。移動(dòng)到發(fā)射極區(qū)120的電子由指狀電極151和前母線152收集，并且然后沿著前母線152移動(dòng)。移動(dòng)到襯底110的空穴由背電極161和背母線162收集，并且然后沿著背母線162移動(dòng)。當(dāng)前母線152利用電線連接到背母線162時(shí)，電流在其中流動(dòng)以由此實(shí)現(xiàn)電流用于電功率。圖3詳細(xì)地例示了在圖I和圖2中示出的太陽(yáng)能電池的襯底。在圖3中，Ca)示出了在執(zhí)行紋理化處理之后襯底110的入射表面；(b)是在襯底110的入射表面中的第一區(qū)域SI (B卩，單晶硅區(qū)域)的放大視圖；以及(C)是在襯底110的入射表面中的第二區(qū)域S2 (B卩，多晶硅區(qū)域)的放大視圖。如在圖3的(a)中所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的襯底110包括第一區(qū)域SI卿，單晶硅區(qū)域)和第二區(qū)域S2 (B卩，多晶硅區(qū)域)。更具體地，如在圖3的(a)中所示，在襯底110中的第一區(qū)域SI和第二區(qū)域S2的形成位置和形成尺寸可以任意地確定，而不需要具體圖案和控制。如在圖3的(b)中所示，當(dāng)在襯底110的入射表面上執(zhí)行了紋理化處理時(shí)，襯底 110的第一區(qū)域SI可以具有多個(gè)不平坦部分，每一個(gè)不平坦部分均具有角錐形狀。在形成于襯底110的第一區(qū)域SI中的具有角錐形狀的不平坦部分P的上頂點(diǎn)之間的距離ro可以等于或小于大約3 μ m。每一個(gè)不平坦部分P的高度PH可以等于或小于大約 4 μ m。如在圖3的(c)中所示，于在襯底110的入射表面上執(zhí)行紋理化處理之后，在第二區(qū)域S2中，可以形成具有非一致的任意圖案的多個(gè)相對(duì)幾乎平滑的不平坦部分，具有一致圖案(例如，角錐形狀)的多個(gè)不平坦部分可能不形成在第二區(qū)域S2中。原因在于，由于多晶硅的屬性，襯底110的第二區(qū)域S2的晶體取向不是一致的。即使不平坦部分形成在第二區(qū)域S2中，在第二區(qū)域S2中的不平坦部分的高度也可以比在第一區(qū)域SI中的不平坦部分的高度小得多。因此，與第一區(qū)域SI相比，第二區(qū)域S2可以擁有具有非一致形狀的相對(duì)幾乎平滑的表面?；趩挝幻娣e(例如，包括第一區(qū)域SI和第二區(qū)域S2的襯底110的Ιμπι2)，第一區(qū)域SI的表面面積大于第二區(qū)域S2的表面面積。包括第一區(qū)域SI (B卩，單晶硅區(qū)域)和第二區(qū)域S2 (即，多晶硅區(qū)域)的襯底110具有比僅由多晶硅形成的襯底好的特性。即，襯底110具有比多晶硅襯底更長(zhǎng)的載流子的體壽命并且比多晶硅襯底更便宜。通過(guò)具有上述結(jié)構(gòu)的襯底110，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池I可以使用在襯底110內(nèi)生成的與襯底110的表面的周圍相比更多的載流子。換句話說(shuō)，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池I可以使用在襯底110內(nèi)生成的載流子，所以，與僅多晶硅襯底的太陽(yáng)能電池相比，襯底110可以進(jìn)一步地增加在太陽(yáng)能電池I中生成的電流的量。因此，可以提高太陽(yáng)能電池I的效率。如上所述，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池I包括包含第一區(qū)域SI和第二區(qū)域S2的襯底110，所以位于襯底110的前表面上的抗反射層130的厚度可以改變。參考圖4詳細(xì)地描述這個(gè)。圖4是圖2中示出的與第一區(qū)域SI對(duì)應(yīng)的部分‘Α’和與第二區(qū)域S2對(duì)應(yīng)的部分‘Β’的放大視圖。具體地，圖4的(a)是與第一區(qū)域SI對(duì)應(yīng)的部分‘Α’的放大視圖，圖4的(b)是與第二區(qū)域S2對(duì)應(yīng)的部分‘B’的放大視圖。如在圖4的(a)和(b)中所示，發(fā)射極區(qū)120和抗反射層130形成在具有角錐形狀的不平坦部分的第一區(qū)域SI和不具有角錐形狀的不平坦部分的第二區(qū)域S2上。在該情形中，因?yàn)榘l(fā)射極區(qū)120的第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)被擴(kuò)散并且摻雜到襯底110中，所以在第一區(qū)域SI中的發(fā)射極區(qū)120的厚度ETl基本上等于在第二區(qū)域S2中的發(fā)射極區(qū)120的厚度ET1。然而，與在第一區(qū)域SI中的襯底110的入射表面上形成的不平坦部分的形狀相一致，在第一區(qū)域SI上的發(fā)射極區(qū)120的入射表面具有多個(gè)不平坦部分，所述多個(gè)不平坦部分中的每一個(gè)均具有角錐形狀。此外，與在第二區(qū)域S2中的襯底110的入射表面的形狀相一致，在第二區(qū)域S2上的發(fā)射極區(qū)120的入射表面不具有角錐形狀的不平坦部分。因此，在第二區(qū)域S2中的發(fā)射極區(qū)120的入射表面比在第一區(qū)域SI中的發(fā)射極區(qū)120的入射表面更加平滑或更加平坦。結(jié)果，基于襯底110的單位面積，第一區(qū)域SI中的發(fā)射極區(qū)120的表面面積大于第二區(qū)域S2中的發(fā)射極區(qū)120的表面面積?？狗瓷鋵?30的形成材料散布并且堆積在發(fā)射極區(qū)120上。在該情形中，基于襯 底Iio的單位面積，在第一區(qū)域SI中的發(fā)射極區(qū)120上散布的抗反射層130的形成材料的量基本上等于在第二區(qū)域S2中的發(fā)射極區(qū)120上散布的抗反射層130的形成材料的量。然而，由于在第一區(qū)域SI的表面面積和第二區(qū)域S2的表面面積之間的差異，在襯底Iio的第一區(qū)域SI中形成的抗反射層130的厚度小于在襯底110的第二區(qū)域S2中形成的抗反射層130的厚度。在該情形中，如果基于第一區(qū)域SI確定抗反射層130的總厚度，則由于在形成于第一區(qū)域SI和第二區(qū)域S2中的抗反射層130的厚度之間的差異，在第二區(qū)域S2中形成的抗反射層130可能過(guò)厚。而且，如果基于第二區(qū)域S2確定抗反射層130的總厚度，則由于在形成于第一區(qū)域SI和第二區(qū)域S2中的抗反射層130的厚度之間的差異，在第一區(qū)域SI中形成的抗反射層130可能過(guò)薄。因此，可能生成光損失或者可能減小鈍化效果。結(jié)果，太陽(yáng)能電池I的光電轉(zhuǎn)換效率可以優(yōu)于包括多晶硅襯底的太陽(yáng)能電池。然而，如上面參考圖3所述，如果考慮到載流子的相對(duì)較長(zhǎng)的體壽命而使用與在襯底110的表面周圍相比能夠在襯底110內(nèi)生成更多的載流子的長(zhǎng)波段的光，則可以進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池I的光電轉(zhuǎn)換效率。第一抗反射層131的折射率可以設(shè)置為大約2. I到2. 3，并且第二抗反射層132的折射率可以設(shè)置為大約I. 75到I. 9，從而更加有效地使用長(zhǎng)波段的光。在該情形中，在第一區(qū)域SI中的抗反射層130的折射率和在第二區(qū)域S2中的抗反射層130的折射率可以設(shè)置為基本上彼此相等。在第一區(qū)域SI中的抗反射層130的整個(gè)厚度可以為大約70nm到llOnm，并且在第二區(qū)域S2中的抗反射層130的整個(gè)厚度可以為大約IOOnm到140nm。在抗反射層130的上述厚度范圍內(nèi)，在第一區(qū)域SI中的抗反射層130的整個(gè)厚度可以為在第二區(qū)域S2中的抗反射層130的整個(gè)厚度的大約60%到80%。更具體地，在第一區(qū)域SI中的第一抗反射層131的厚度ARTal可以為大約30nm到50nm，在第一區(qū)域SI中的第二抗反射層132的厚度ARTa2可以為大約40nm到60nm并且可以大于在第一區(qū)域SI中的第一抗反射層131的厚度ARTal。而且，在第二區(qū)域S2中的第一抗反射層131的厚度ARTbl可以為大約40nm到60nm，在第二區(qū)域S2中的第二抗反射層132的厚度ARTb2可以為大約60nm到80nm并且可以大于在第二區(qū)域S2中的第一抗反射層131的厚度ARTbl。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池I將第一抗反射層131和第二抗反射層132的折射率和厚度設(shè)置為上述值，由此減小了大約700nm到1，OOOnm的長(zhǎng)波段的光的反射，并且進(jìn)一步地提高了太陽(yáng)能電池I的光電轉(zhuǎn)換效率。圖5例示了抗反射層根據(jù)光波長(zhǎng)的反射比。在圖5中，(a)例示了在襯底110的第一區(qū)域SI中根據(jù)光波長(zhǎng)的反射比，(b)例示了在襯底110的第二區(qū)域S2中根據(jù)光波長(zhǎng)的反射比。在圖5的(a)和(b)中，‘情形I’指示將第一抗反射層131用作抗反射層的示例，并且‘情形2’指示將第一抗反射層131和第二抗反射層132用作抗反射層的示例。在圖5的(a)和(b)中，情形I使用具有單層結(jié)構(gòu)和大約2. 2的折射率的第一抗反 射層131。在第一區(qū)域SI中的第一抗反射層131的厚度設(shè)置為大約35nm，并且在第二區(qū)域S2中的第一抗反射層131的厚度設(shè)置為大約50nm。而且，在圖5的(a)和(b)中，情形2使用具有雙層結(jié)構(gòu)的抗反射層。更具體地，用作下層的第一抗反射層131的折射率和厚度基本上等于在情形I中使用的第一抗反射層131的折射率和厚度。位于第一抗反射層131上的第二抗反射層132的折射率設(shè)置為大約
I.8。而且，在第一區(qū)域SI中的第二抗反射層132的厚度設(shè)置為大約50. 5nm,并且在第二區(qū)域S2中的第二抗反射層132的厚度設(shè)置為大約72nm。在圖5的(a)和(b)中，情形I的單層抗反射層的折射率和厚度和情形2的雙層抗反射層的折射率和厚度設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的抗反射層130的范圍內(nèi)，從而增加長(zhǎng)波段的光的吸收比。如在圖5的(a)和(b)中所示，大約700nm到1，OOOnm的長(zhǎng)波段的光的反射比等于
或小于大約10%并且是良好的。而且，在小于大約700nm的中波段和短波段中，情形2的雙層抗反射層的反射比小于情形I的單層抗反射層的反射比，并且因此進(jìn)一步提高了情形2的雙層抗反射層的吸收比。更具體地，如在圖5的(a)中所示，在等于或小于大約450nm的短波段中，在襯底110的第一區(qū)域SI中的雙層抗反射層的反射比比在襯底110的第一區(qū)域SI中的單層抗反射層的反射比小得多。而且，如在圖5的(b)中所示，在大約550nm的中波段和短波段中，在襯底110的第二區(qū)域S2中的雙層抗反射層的反射比比在襯底110的第二區(qū)域S2中的單層抗反射層的反射比小得多。如上所述，使用包括由單晶硅形成的第一區(qū)域和由多晶硅形成的第二區(qū)域的襯底提高了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的光電效率，并且大大地減小了太陽(yáng)能電池的制造成本。而且，考慮到載流子的體壽命而設(shè)置抗反射層的折射率和厚度，從而增加長(zhǎng)波段的光的吸收比，并且因此進(jìn)一步地提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。雖然已經(jīng)參考大量的示例性實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解的是，在本公開(kāi)的原理的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)多種其它的修改和實(shí)施方式。更具體地，在本公開(kāi)、附圖和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，主題組合裝置的部件和/或布置中的多種變化和修改是可能的。除了部件和/或布置中的變化和修改之外，可選擇的使用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員也將是明顯的。
本申請(qǐng)要求2011年7月29日在韓國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No. 10-2011-0075680的優(yōu)先權(quán)，該韓國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被合并在這里。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池，所述太陽(yáng)能電池包括 第一導(dǎo)電類型的襯底； 與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的發(fā)射極區(qū)，該發(fā)射極區(qū)與所述襯底一起地形成p-n結(jié)； 位于所述發(fā)射極區(qū)上的抗反射層； 電連接到所述發(fā)射極區(qū)的前電極部；和 電連接到所述襯底的背電極部； 其中，所述襯底包括由單晶硅形成的第一區(qū)域和由多晶硅形成的第二區(qū)域，并且 其中，位于所述第一區(qū)域中的所述抗反射層的厚度小于位于所述第二區(qū)域中的所述抗反射層的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池，其中，位于所述第一區(qū)域中的所述抗反射層的厚度為位于所述第二區(qū)域中的所述抗反射層的厚度的大約60%到80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述第一區(qū)域中的所述襯底的入射表面包括每一個(gè)均具有角錐形狀的多個(gè)不平坦部分，并且在所述第二區(qū)域中的所述襯底的入射表面不包括具有角錐形狀的不平坦部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述襯底的所述第一區(qū)域中的角錐形狀的所述多個(gè)不平坦部分的上頂點(diǎn)之間的距離等于或小于大約3 μ m,并且角錐形狀的所述多個(gè)不平坦部分中的每一個(gè)的高度等于或小于大約4 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述襯底的所述第一區(qū)域中的所述發(fā)射極區(qū)的入射表面包括每一個(gè)均具有角錐形狀的多個(gè)不平坦部分，并且在所述襯底的所述第二區(qū)域中的所述發(fā)射極區(qū)的入射表面不包括具有角錐形狀的不平坦部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述襯底的所述第一區(qū)域中的所述發(fā)射極區(qū)的厚度基本上等于在所述襯底的所述第二區(qū)域中的所述發(fā)射極區(qū)的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述襯底的所述第一區(qū)域中的所述抗反射層的入射表面包括每一個(gè)均具有角錐形狀的多個(gè)不平坦部分，并且在所述襯底的所述第二區(qū)域中的所述抗反射層的入射表面不包括具有角錐形狀的不平坦部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述第一區(qū)域中的所述抗反射層具有大約70nm到IlOnm的厚度，并且在所述第二區(qū)域中的所述抗反射層具有大約IOOnm到140nm的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述抗反射層包括第一抗反射層和第二抗反射層，所述第一抗反射層直接位于所述發(fā)射極區(qū)上，并且所述第二抗反射層直接位于所述第一抗反射層上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述第一區(qū)域中的所述第一抗反射層的厚度為大約30nm到50nm，并且在所述第一區(qū)域中的所述第二抗反射層的厚度為大約40nm到60nm并且大于在所述第一區(qū)域中的所述第一抗反射層的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述第二區(qū)域中的所述第一抗反射層的厚度為大約40nm到60nm，并且在所述第二區(qū)域中的所述第二抗反射層的厚度為大約60nm 到 80nm。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池，其中，在所述第一區(qū)域中的所述第一抗反射層的折射率基本上等于在所述第二區(qū)域中的所述第一抗反射層的折射率，并且在所述第一區(qū)域中的所述第二抗反射層的折射率基本上等于在所述第二區(qū)域中的所述第二抗反射層的折射率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一抗反射層的折射率大于所述第二抗反射層的折射率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一抗反射層的折射率為大約2.I到2. 3，并且所述第二抗反射層的折射率為大約I. 75到I. 9。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述第一抗反射層和所述第二抗反射層由氮化硅形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述抗反射層由氮化硅形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述襯底的所述第二區(qū)域比所述襯底的所述第一區(qū)域更加平滑。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池，其中，位于所述襯底的所述第二區(qū)域中的所述發(fā)射極區(qū)的入射表面比位于所述襯底的所述第一區(qū)域中的所述發(fā)射極區(qū)的入射表面更加平滑。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池，其中，位于所述襯底的所述第二區(qū)域中的所述抗反射層的入射表面比位于所述襯底的所述第一區(qū)域中的所述抗反射層的入射表面更加平滑。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述前電極部形成在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池包括第一導(dǎo)電類型的襯底；與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的并且與所述襯底一起地形成p-n結(jié)的發(fā)射極區(qū)；位于所述發(fā)射極區(qū)上的抗反射層；電連接到所述發(fā)射極區(qū)的前電極部；和電連接到所述襯底的背電極部。所述襯底包括由單晶硅形成的第一區(qū)域和由多晶硅形成的第二區(qū)域。位于第一區(qū)域中的抗反射層的厚度小于位于第二區(qū)域中的抗反射層的厚度。
文檔編號(hào)H01L31/04GK102903768SQ201210262809
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者梁周弘, 金真阿, 南正范, 梁斗煥, 鄭寅道, 鄭一炯, 權(quán)亨振 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社