利用晶体硅对太阳能电池光接收表面进行钝化

文档序号:171379 发布日期:2021-10-29 浏览:41次 >En<

阅读说明:本技术 利用晶体硅对太阳能电池光接收表面进行钝化 (Passivation of solar cell light-receiving surface using crystalline silicon ) 是由 迈克尔·C·约翰逊 基兰·马克·特雷西 普林斯·卡尔米·托马达 戴维·D·史密斯 林承笵 于 2015-06-25 设计创作,主要内容包括:本发明描述了利用晶体硅将太阳能电池的光接收表面钝化的方法以及所得的太阳能电池。在一个示例中,太阳能电池包括具有光接收表面的硅基板。在所述硅基板的所述光接收表面上方设置有本征硅层。在所述本征硅层上设置有N型硅层。所述本征硅层和所述N型硅层中的一者或两者是微晶或多晶硅层。在另一个示例中,太阳能电池包括具有光接收表面的硅基板。在所述硅基板的所述光接收表面上设置有钝化介电层。在所述钝化介电层上设置有N型微晶或多晶硅层。(Methods of passivating a light-receiving surface of a solar cell with crystalline silicon and the resulting solar cell are described. In one example, a solar cell includes a silicon substrate having a light-receiving surface. An intrinsic silicon layer is disposed over the light-receiving surface of the silicon substrate. An N-type silicon layer is disposed on the intrinsic silicon layer. One or both of the intrinsic silicon layer and the N-type silicon layer is a microcrystalline or polycrystalline silicon layer. In another example, a solar cell includes a silicon substrate having a light-receiving surface. A passivating dielectric layer is disposed on the light-receiving surface of the silicon substrate. And an N-type microcrystalline or polycrystalline silicon layer is arranged on the passivation dielectric layer.)

利用晶体硅对太阳能电池光接收表面进行钝化

本申请是基于申请日为2015年6月25日、申请号为2015800350760(国际申请号为PCT/US2015/037819)、发明创造名称为“利用晶体硅对太阳能电池光接收表面进行钝化”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本公开的实施例涉及可再生能源领域,具体地讲,涉及利用晶体硅将太阳能电池光接收表面钝化的方法以及所得的太阳能电池。

背景技术

光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射直接转换为电能的装置。一般来讲,使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结,从而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板块体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区域和n掺杂区域,从而在掺杂区域之间产生电压差。将掺杂区连接至太阳能电池上的导电区,以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。

效率是太阳能电池的重要特性,因其直接与太阳能电池发电能力有关。同样,制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此,提高太阳能电池效率的技术或提高制造太阳能电池效率的技术是普遍所需的。本公开的一些实施例允许通过提供制造太阳能电池结构的新工艺而提高太阳能电池的制造效率。本公开的一些实施例允许通过提供新型太阳能电池结构来提高太阳能电池效率。

附图说明

图1A至图1E示出了根据本公开实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图,其中:

图1A示出了太阳能电池的起始基板;

图1B示出了在基板的光接收表面上形成钝化介电层后的图1A结构;

图1C示出了在钝化介电层上形成本征硅层后的图1B结构;

图1D示出了在本征硅层上形成N型硅层后的图1C结构;以及

图1E示出了在N型硅层上形成抗反射涂层(ARC)后的图1D结构。

图2为根据本公开的实施例的流程图,该流程图列出了与图1A至图1E相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。

图3示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上方形成的发射极区域,并且具有在基板的光接收表面上的第一示例性层叠堆。

图4示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面中形成的发射极区域,并且具有在基板的光接收表面上的第一示例性层叠堆。

图5是根据本公开的实施例结合图3和图4所描述的太阳能电池光接收表面上设置的第一示例性层叠堆的能带图。

图6A示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上方形成的发射极区域,并且具有在基板的光接收表面上的第二示例性层叠堆。

图6B是根据本公开的实施例结合图6A所描述的太阳能电池光接收表面上设置的第二示例性层叠堆的能带图。

图7A示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上方形成的发射极区域,并且具有在基板的光接收表面上的第三示例性层叠堆。

图7B是根据本公开的实施例结合图7A所描述的太阳能电池光接收表面上设置的第三示例性层叠堆的能带图。

具体实施方式

以下具体实施方式本质上只是例证性的,并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用,词语“示例性”意指“用作例子、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施未必理解为相比其他实施优选的或有利的。此外,并不意图受前述

技术领域

背景技术

发明内容

或以下

具体实施方式

以下具体实施方式本质上只是例证性的,并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用,词语“示例性”意指“用作例子、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施未必理解为相比其他实施优选的或有利的。此外,并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。

本说明书包括对“一个实施例”或“实施例”的提及。短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式加以组合。

术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中的术语的定义和/或语境:

“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用,该术语并不排除另外的结构或步骤。

“被配置为”。各种单元或部件可被描述或主张成“被配置为”执行一项或多项任务。在这样的语境下,“被配置为”用于通过指示该单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此,即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如,未开启/激活)时,也可将该单元/部件说成是被配置为执行任务。详述某一单元/电路/部件“被配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援用35 U.S.C.§112第六段。

“第一”、“第二”等。如本文所用的这些术语用作其之后的名词的标记,而并不暗示任何类型的顺序(例如,空间、时间和逻辑等)。例如,提及“第一”太阳能电池并不一定暗示该太阳能电池为某一序列中的第一个太阳能电池;相反,术语“第一”用于区分该太阳能电池与另一个太阳能电池(例如,“第二”太阳能电池)。

“耦接”—以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。如本文所用,除非另外明确指明,否则“耦接”意指一个元件/节点/结构特征直接或间接连接至另一个元件/节点/结构特征(或直接或间接与其连通),并且不一定是机械耦接。

“阻止”—如本文所用,阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当组件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时,它可以完全防止某种结果或后果或未来的状态。另外,“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、表现和/或效应。因此,当组件、元件或特征被称为阻止结果或状态时,它不一定完全防止或消除该结果或状态。

此外,以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语,因此这些术语并非意图进行限制。例如,诸如“上部”、“下部”、“上方”或“下方”之类的术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”之类的术语描述部件的某些部分在一致但任意的参照系内的取向和/或位置,通过参考描述所讨论的部件的文字和相关的附图可以清楚地了解所述取向和/或位置。这样的术语可以包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。

本文描述了利用晶体硅将太阳能电池光接收表面钝化的方法以及所得的太阳能电池。在下面的描述中,给出了许多具体细节,诸如具体的工艺流程操作,以便提供对本公开的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是可在没有这些具体细节的情况下实施本公开的实施例。在其他情况中,没有详细地描述熟知的制造技术,诸如平版印刷和图案化技术,以避免不必要地使本公开的实施例难以理解。此外,应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的展示并且未必按比例绘制。

本文公开了太阳能电池。在一个实施例中,太阳能电池包括具有光接收表面的硅基板。在硅基板的光接收表面上方设置有本征硅层。在本征硅层上设置有N型硅层。本征硅层和N型硅层中的一者或两者是微晶或多晶硅层。

在另一个实施例中,太阳能电池包括具有光接收表面的硅基板。在硅基板的光接收表面上设置有钝化介电层。在钝化介电层上设置有N型微晶或多晶硅层。

本文还公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施例中,制造太阳能电池的方法涉及在硅基板的光接收表面上形成钝化介电层。该方法还包括在钝化介电层上方形成N型微晶或多晶硅层。该方法还包括在N型微晶或多晶硅层上形成抗反射涂层(ARC)。

本文所描述的一个或多个实施例涉及用于实现太阳能电池的改进前表面场(FSF)性能的方法。在一个实施例中,使用晶体硅(Si)夹层来实现改进的FSF性能,以提供改善的效率和可靠性。

为了提供上下文,光致衰退(LID)和/或紫外(UV)衰退造成长期存在与太阳能电池性能的长期稳定性相关的问题。高效率的太阳能电池尤其会经受这种衰退模式,这是由于其前表面钝化的灵敏度增大。对于以降低钝化或太阳光谱吸收(例如,JSC损耗)的形式来改善这种太阳能电池的稳定性而不影响性能,已进行了研究。性能稳定性可能对于性能保证以及对于产品质量差异化很关键。更具体地讲,前表面钝化可能对于高效率太阳能电池的性能很关键。通常,使用扩散处理、随后高温氧化、最后使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)覆以抗反射涂层(ARC)来进行前表面钝化。氮化硅(SiN或SiN:H)由于其光学特性以及还由于其出色的钝化品质而常常用作ARC。可使用氮化硅层向晶体硅/热氧化物(c-Si/TOX)界面提供H+。不幸地,界面可能会由于经由在界面上的热电子注入而长期暴露于UV光从而降解,这会破坏现有的Si-H键。热电子可被截留在随后的层中并被再次激发,而在界面上来回反弹,这是被称为界面磨损的过程。

要解决上述问题中的一个或多个,根据本文描述的一个或多个实施例,通过在钝化氧化物层与ARC层(例如SiN层或SiN:H层)之间插入晶体硅(Si)夹层改善太阳能电池的效率和可靠性。在一个实施例中,通过在热氧化物与SiN或SiN:H ARC层之间插入结晶的或部分结晶的Si夹层,c-Si/TOX界面的钝化和稳定性得到改善。此外,可通过使用更透明的夹层为太阳能电池实现Jsc的增加。这样的夹层可通过多种合适的方法进行沉积。在一个实施例中,进行微晶或多晶N型硅(μc-Si:n)层或多晶Si:n层的直接沉积。在另一个实施例中,执行后处理以便首先沉积非晶N型硅(Si:n)层,然后使用退火工艺来使沉积层结晶。可在具有或不具有ARC层的情况下执行后处理。

不受理论所束缚,在一个实施例中,通过直接沉积或向结晶度更高的相进行的相转换而实现改善稳定性,从而改善N型硅夹层的应力状态,这会配衡底层热氧化物的压缩性质。其结果是更积极有利的Si-O键状况。此外,转换为结晶状态可减少在底层热氧化物的表面处的O-H键总数,从而降低用于热电子俘获的俘获状态的量,并引起减少的界面磨损。

更一般地说,根据一个或多个实施例,本征微晶或非晶硅:N型微晶或多晶硅(表示为i:n)结构被制造为具有或不具有用于改善钝化的薄氧化物。在另一个实施例中,可单独使用N型微晶或多晶硅层,只要薄氧化物的质量足够高以维持良好钝化即可。在实施本征微晶或多晶或非晶硅的情况下,该材料针对存在氧化物缺陷的情况提供额外的钝化保护。在一些实施例中,除本征层外还包括磷掺杂的微晶或多晶硅层能针对UV劣化改善稳定性。可实施磷掺杂层以实现带弯曲,这能通过驱除少数载流子来减少重组量,以协助屏蔽交界部。

图1A至图1E示出了根据本公开实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的剖视图。图2为根据本公开的实施例的流程图,该流程图列出了与图1A至图1E相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。

图1A示出了太阳能电池的起始基板。参见图1A,基板100具有光接收表面102和背表面104。在一个实施例中,基板100为单晶硅基板,诸如块体单晶N型掺杂硅基板。然而,应当理解,基板100可以是设置在整个太阳能电池基板上的层,诸如多晶硅层。在一个实施例中,光接收表面102具有纹理化形貌106。在一个这样的实施例中,采用了基于氢氧化物的湿式蚀刻剂来对基板100的前表面进行纹理化。应当认识到,纹理化表面可为具有规则或不规则形状的表面,其用于散射入射光、减少从太阳能电池的光接收表面反射离开的光量。

图1B示出了在基板的光接收表面上形成钝化介电层后的图1A结构。参见图1B和流程图200中的对应操作202,在基板100的光接收表面102上形成钝化介电层108。在一个实施例中,光接收表面102具有纹理化形貌106,并且钝化介电层108与纹理化形貌106共形,如图1B所示。

在一个实施例中,钝化介电层108是二氧化硅(SiO2)层。在一个这样的实施例中,二氧化硅(SiO2)层的厚度大约在10埃至200埃的范围内。在一个实施例中,钝化介电层108是亲水性的。在一个实施例中,钝化介电层108通过诸如但不限于以下技术来形成:对硅基板光接收表面的一部分进行化学氧化、等离子增强化学气相沉积(PECVD)二氧化硅(SiO2)、对硅基板光接收表面的一部分进行热氧化、原子层沉积(ALD)SiO2或AlOx、或者在O2或O3环境中将硅基板的光接收表面暴露于紫外(UV)辐射。

图1C示出了在钝化介电层上形成本征硅层后的图1B结构。参见图1C,在钝化介电层108上形成本征硅层110。在一个实施例中,如图1C所示,本征硅层110与纹理化形貌106共形。

在一个实施例中,本征硅层110是本征微晶或多晶硅层。在一个这样的实施例中,本征微晶或多晶硅层的厚度大约在1纳米至5纳米的范围内。在一个实施例中,本征微晶或多晶硅层的晶化率大约在0.1至0.9(即,10%至90%)的范围内,余量为非晶。在一个实施例中,本征微晶或多晶硅层包含具有微米级或纳米级直径的小颗粒。小颗粒可嵌入大致非晶硅矩阵中,并且基本上不具有长程有序。

在一个实施例中,通过沉积本征非晶硅层以及随后将本征非晶硅层相转换为本征微晶或多晶硅层,形成本征微晶或多晶硅层。在一个这样的实施例中,通过沉积工艺例如但不限于等离子增强化学气相沉积(PECVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)或溅镀(物理气相沉积,PVD)来形成本征非晶硅层。在一个实施例中,使用技术例如但不限于在炉中加热、快速热处理(RTP)、激光退火或合成气体退火(FGA)来实现相转换。在另一个实施例中,通过沉积本征微晶或多晶硅层来形成本征微晶或多晶硅层。在一个这样的实施例中,使用PECVD来沉积本征微晶或多晶硅层。

在另一个实施例中,本征硅层110是本征非晶硅层。在一个这样的实施例中,本征非晶硅层的厚度大约在1纳米至5纳米的范围内。在一个实施例中,在钝化介电层108上形成本征非晶硅层是在低于大约400摄氏度的温度下执行的。在一个实施例中,本征非晶硅层使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)而形成,由a-Si:H表示,其在整个层内包含Si-H共价键。

图1D示出了在本征硅层上形成N型硅层后的图1C结构。参见图1D和流程图200中的对应操作204,在本征硅层110上形成N型硅层112。在一个实施例中,如图1D所示,N型硅层112与纹理化形貌106共形。

在一个实施例中,N型硅层112是N型微晶或多晶硅层。在一个这样的实施例中,本征微晶或多晶硅层的厚度大约在1纳米至20纳米的范围内。在一个实施例中,N型微晶或多晶硅层的晶化率大约在0.1至0.9(即,10%至90%)的范围内,余量为非晶。在一个实施例中,N型微晶或多晶硅层中的N型掺杂物(例如磷)的浓度大约在1E17至1E20个原子/cm3的范围内。在一个实施例中,N型微晶或多晶硅层包含具有微米级或纳米级直径的小颗粒。小颗粒可嵌入大致非晶硅矩阵中,并且基本上不具有长程有序。在一个实施例中,在非晶部分、结晶部分或这二者中包含有N型掺杂物。

在一个实施例中,通过沉积N型非晶硅层以及随后将N型非晶硅层相转换为N型微晶或多晶硅层,形成N型微晶或多晶硅层。在一个这样的实施例中,通过沉积工艺例如但不限于等离子增强化学气相沉积(PECVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)或溅镀(物理气相沉积,PVD)来形成N型非晶硅层。在一个实施例中,使用技术例如但不限于在炉中加热、快速热处理(RTP)、激光退火或合成气体退火(FGA)来实现相转换。在另一个实施例中,通过沉积N型微晶或多晶硅层来形成N型微晶或多晶硅层。在一个这样的实施例中,使用PECVD来沉积N型微晶或多晶硅层。

在另一个实施例中,N型硅层112是N型非晶硅层。在一个实施例中,在本征硅层110上形成N型非晶硅层是在低于大约400摄氏度的温度下执行的。在一个实施例中,N型非晶硅层使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)而形成,由磷掺杂a-Si:H表示,其在整个层内包含Si-H共价键。

在这两种情况下,在一个实施例中,微晶或多晶或非晶N型硅层112包含掺杂物,例如磷掺杂物。在一个这样的实施例中,在膜沉积期间或者在后注入操作中掺入磷掺杂物。

再次参见图1D,在第一实施例中,本征硅层110是非晶本征硅层,并且N型硅层112是微晶或多晶N型硅层。在第二实施例中,本征硅层110是微晶或多晶本征硅层,并且N型硅层112是非晶N型硅层。在第三实施例中,本征硅层110是微晶或多晶本征硅层,并且N型硅层112是微晶或多晶N型硅层。

图1E示出了在N型硅层上形成抗反射涂层(ARC)后的图1D结构。参见图1E和流程图200中的对应操作206,在N型硅层112上形成抗反射涂层(ARC)114。在一个实施例中,如图1E所示,ARC层114与纹理化形貌106共形。

在一个实施例中,ARC层114是非导电ARC层。在一个这样的实施例中,非导电ARC层包含氮化硅。在一个这样的具体实施例中,氮化硅在低于大约400摄氏度的温度下形成。在另一个实施例中,ARC层114是导电ARC层。在一个这样的实施例中,导电ARC层包括氧化铟锡(ITO)层。

图3示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上方形成的发射极区域,并且具有在基板的光接收表面上的第一示例性层叠堆。

参见图3,太阳能电池包括具有光接收表面102的硅基板100。在硅基板100的光接收表面上设置有钝化介电层108。在钝化介电层108上设置有本征硅层110。在本征硅层110上设置有N型硅层112。在N型硅层112上设置有抗反射涂层(ARC)114。照此,图3的太阳能电池光接收表面上的层叠堆与结合图1A至图1E所述的相同。

再次参见图3,在第一实施例中,本征硅层110是非晶本征硅层,并且N型硅层112是微晶或多晶N型硅层。在第二实施例中,本征硅层110是微晶或多晶本征硅层,并且N型硅层112是非晶N型硅层。在第三实施例中,本征硅层110是微晶或多晶本征硅层,并且N型硅层112是微晶或多晶N型硅层。

再次参见图3,在基板100的背表面上,形成交替的P型发射极区域120和N型发射极区域122。在一个这样的实施例中,在交替的P型发射极区域120和N型发射极区域122之间设置有沟槽121。更具体地讲,在一个实施例中,第一多晶硅发射极区域122在薄介电层124的第一部分上形成,并且掺有N型杂质。第二多晶硅发射极区域120在薄介电层124的第二部分上形成,并且掺有P型杂质。在一个实施例中,隧穿介电层124是厚度为大约2纳米或更小的硅氧化物层。

再次参见图3,导电触点结构128/130通过以下方式制造:首先对绝缘层126进行沉积和图案化以具有开口,然后在开口中形成一个或多个导电层。在一个实施例中,导电触点结构128/130包含金属并通过沉积、光刻和蚀刻方法形成,或者作为另外一种选择通过印刷工艺或电镀工艺形成,再或者作为另外一种选择通过箔粘合工艺形成。

图4示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面中形成的发射极区域,并且具有在基板的光接收表面上的第一示例性层叠堆。

参见图4,太阳能电池包括具有光接收表面102的硅基板100。在硅基板100的光接收表面上设置有钝化介电层108。在钝化介电层108上设置有本征硅层110。在本征硅层110上设置有N型硅层112。在N型硅层112上设置有抗反射涂层(ARC)114。照此,图4的太阳能电池光接收表面上的层叠堆与结合图1A至图1E所述的相同。

再次参见图4,在第一实施例中,本征硅层110是非晶本征硅层,并且N型硅层112是微晶或多晶N型硅层。在第二实施例中,本征硅层110是微晶或多晶本征硅层,并且N型硅层112是非晶N型硅层。在第三实施例中,本征硅层110是微晶或多晶本征硅层,并且N型硅层112是微晶或多晶N型硅层。

再次参见图4,在基板100的背表面内,形成交替的P型发射极区域150和N型发射极区域152。更具体地讲,在一个实施例中,第一发射极区域152在基板100的第一部分内形成,并且掺有N型杂质。第二发射极区域150在基板100的第二部分内形成,并且掺有P型杂质。再次参见图4,导电触点结构158/160通过以下方式制造:首先对绝缘层156进行沉积和图案化以具有开口,然后在开口中形成一个或多个导电层。在一个实施例中,导电触点结构158/160包含金属并通过沉积、光刻和蚀刻方法形成,或者作为另外一种选择通过印刷工艺或电镀工艺形成,再或者作为另外一种选择通过箔粘合工艺形成。

图5是根据本公开的实施例结合图3和图4所描述的太阳能电池光接收表面上设置的第一示例性层叠堆的能带图500。参见能带图500,提供了包括N型掺杂硅(n)、本征硅(i)、薄氧化物层(Tox)和晶体硅基板(c-Si)的材料叠堆的带结构。费米能级在502处示出,表明具有此材料叠堆的基板的光接收表面具有良好钝化。

图6A示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上方形成的发射极区域,并且具有在基板的光接收表面上的第二示例性层叠堆。

参见图6A,太阳能电池包括具有光接收表面102的硅基板100。在硅基板100的光接收表面102上设置有本征硅层110(在这种情况下,生长可以是外延的)。在本征硅层110上设置有N型硅层112。在N型硅层112上设置有抗反射涂层(ARC)114。照此,图6A的太阳能电池光接收表面上的层叠堆不包括结合图3所述的钝化介电层108。但是,结合图3所述的其他特征是相似的。另外,应认识到,发射极区域可以在基板内形成,如结合图4所述。

再次参见图6A,在第一实施例中,本征硅层110是非晶本征硅层,并且N型硅层112是微晶或多晶N型硅层。在第二实施例中,本征硅层110是微晶或多晶本征硅层,并且N型硅层112是非晶N型硅层。在第三实施例中,本征硅层110是微晶或多晶本征硅层,并且N型硅层112是微晶或多晶N型硅层。

图6B是根据本公开的实施例结合图6A所描述的太阳能电池光接收表面上设置的第二示例性层叠堆的能带图600。参见能带图600,提供了包括N型掺杂硅(n)、本征硅(i)和晶体硅基板(c-Si)的材料叠堆的带结构。费米能级在602处示出,表明具有此材料叠堆的基板的光接收表面具有良好钝化,但并没有布置氧化层来阻挡通路604。

图7A示出了根据本公开的实施例的背接触式太阳能电池的剖视图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上方形成的发射极区域,并且具有在基板的光接收表面上的第三示例性层叠堆。

参见图7A,太阳能电池包括具有光接收表面102的硅基板100。在硅基板100的光接收表面102上设置有钝化介电层108。在钝化介电层108上设置有微晶或多晶N型硅层112。在微晶或多晶N型硅层112上设置有抗反射涂层(ARC)114。照此,图7A的太阳能电池光接收表面上的层叠堆不包括结合图3所述的微晶或多晶或非晶本征硅层110。但是,结合图3所述的其他特征是相似的。另外,应认识到,发射极区域可以在基板内形成,如结合图4所述。

图7B是根据本公开的实施例结合图7A所描述的太阳能电池光接收表面上设置的第三示例性层叠堆的能带图700。参见能带图700,提供了包括微晶或多晶N型掺杂硅(n)、薄氧化物层(Tox)和晶体硅基板(c-Si)的材料叠堆的带结构。费米能级在702处示出,表明具有此材料叠堆的基板的光接收表面具有良好钝化。

总之,虽然上文具体描述了某些材料,但对于仍然在本发明实施例的实质和范围内的其他此类实施例,一些材料可易于被其他材料取代。例如,在一个实施例中,可使用不同材料的基板,诸如III-V族材料基板或多晶硅基板,来代替硅基板。此外,应当理解,基板可以是n+或p+型材料。此外,应当理解,虽然针对太阳能电池背表面上的发射极区域具体描述了N+型和P+型掺杂,但设想的其他实施例包括相反的导电类型,如分别为P+型和N+型掺杂。这还可应用于前接触电池和双面电池架构。

由此,公开了利用晶体硅将太阳能电池的光接收表面钝化的方法以及所得的太阳能电池。

尽管上面已经描述了具体实施例,但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施例,这些实施例也并非旨在限制本公开的范围。在本公开中所提供的特征的例子旨在为说明性的而非限制性的,除非另有说明。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。

本公开的范围包括本文所(明示或暗示)公开的任何特征或特征组合,或其任何概括,不管其是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此,可以在本申请(或对其要求优先权的申请)的审查过程期间对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地讲,参考所附权利要求书,来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合,来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合,而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。

在一个实施例中,太阳能电池包括具有光接收表面的硅基板。在硅基板的光接收表面上方设置有本征硅层。在本征硅层上设置有N型硅层,并且本征硅层和N型硅层中的一者或二者是微晶或多晶硅层。

在一个实施例中,N型硅层是晶化率大约在0.1至0.9的范围内、余量为非晶的N型微晶或多晶硅层。

在一个实施例中,N型微晶或多晶硅层中的N型掺杂物的浓度大约在1E17至1E20个原子/cm3的范围内。

在一个实施例中,太阳能电池还包括设置在硅基板的光接收表面上的钝化介电层,并且在钝化介电层上设置有本征硅层。

在一个实施例中,钝化介电层是厚度大约在10埃至200埃的范围内的二氧化硅(SiO2)层。

在一个实施例中,太阳能电池还包括在N型硅层上设置的抗反射涂层(ARC)。

在一个实施例中,光接收表面具有纹理化形貌,并且本征硅层和N型硅层二者均与光接收表面的纹理化形貌共形。

在一个实施例中,基板还包括与光接收表面相背对的背表面,并且太阳能电池还包括在基板的背表面处或上方的多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域,以及与多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域电连接的导电触点结构。

在一个实施例中,太阳能电池包括具有光接收表面的硅基板。在硅基板的光接收表面上设置有钝化介电层。在钝化介电层上设置有N型微晶或多晶硅层。

在一个实施例中,N型微晶或多晶硅层的晶化率大约在0.1至0.9的范围内,余量为非晶。

在一个实施例中,N型微晶或多晶硅层中的N型掺杂物的浓度大约在1e17-1e20个原子/cm3的范围内。

在一个实施例中,太阳能电池还包括在N型微晶或多晶硅层上设置的抗反射涂层(ARC)。

在一个实施例中,钝化介电层是厚度大约在10埃至200埃的范围内的二氧化硅(SiO2)层。

在一个实施例中,基板的光接收表面具有纹理化形貌,并且N型微晶或多晶硅层与光接收表面的纹理化形貌共形。

在一个实施例中,基板还包括与光接收表面相背对的背表面,并且太阳能电池还包括在基板的背表面处或上方的多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域,以及与多个交替的N型半导体区域和P型半导体区域电连接的导电触点结构。

在一个实施例中,制造太阳能电池的方法包括在硅基板的光接收表面上形成钝化介电层。该方法还包括在钝化介电层上方形成N型微晶或多晶硅层。该方法还包括在N型微晶或多晶硅层上形成抗反射涂层(ARC)。

在一个实施例中,形成N型微晶或多晶硅层包括:沉积N型非晶硅层;随后将N型非晶硅层相转换为N型微晶或多晶硅层。

在一个实施例中,形成N型微晶或多晶硅层包括:沉积N型微晶或多晶硅层。

在一个实施例中,该方法还包括在钝化介电层上形成本征微晶或多晶或非晶硅层,并且形成N型微晶或多晶硅层包括在本征微晶或多晶或非晶硅层上形成。

在一个实施例中,形成钝化介电层包括使用选自以下的技术:对硅基板光接收表面的一部分进行化学氧化、等离子增强化学气相沉积(PECVD)二氧化硅(SiO2)、原子层沉积(ALD)SiO2或AlOx、对硅基板光接收表面的一部分进行热氧化、以及在O2或O3环境中将硅基板的光接收表面暴露于紫外(UV)辐射。

17页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种异质结光伏电池栅线电极制作方法

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类