[发明专利]铝合金背面结太阳电池及其制作方法

说明书

发明背景

本发明涉及改进的太阳电池及其制作方法。特别是，本发明涉及一种包括位于太阳电池非受照表面附近的p-n结的太阳电池，及其制作方法。

由于太阳电池很容易将来自诸如太阳光源的容易获取的能量转换成电能，它们被广泛地应用，以操作电驱动器件，例如，计算器，计算机和家用加热器。图1示出了组成常规硅太阳电池10的层状堆积的横截面视图。常规硅太阳电池10典型包括夹在p-型基极层18和n-型层16之间的p-n结24，位于受照(前)表面11的附近。在此使用的术语“受照表面”指的是在太阳电池被使用或处于操作状态时暴露于光能的常规太阳电池的表面。因此，术语“非受照表面”指得是在受照表面对面的表面。p-n结24的基本结构包括重掺杂(大约10²⁰cm-³)n-型发射极层(n+)16，其处于或靠近受照表面11并放置在适度掺杂(大约10¹⁵cm^-3)p-型基极层(p)18上。常规太阳电池的商品化实施方案典型包括一个选择的抗反射层14和形成在p-型基极层18和p-型硅接触22之间的p⁺层20。

p-n结24距n+发射极层16的顶面的典型深度据测为大约0.5μm。为了易于收集p-n结24两端侧面上产生的少数载流子，浅前p-n结24是所需的。穿透p-型基极层18并被基极层18吸收的每个光子将其能量交给处于束缚态(共价键)的电子从而使其自由。这些可移动的电子和其离开后留下的共价键中的空穴(这些空穴也是可移动的)组成从太阳电池流出的电流的电势元素。为了有助于该电流，电子和空穴不能复合，而是被附加在p-n结24上的电场所隔离。如果出现这种现象，电子将移向n-型硅接触12并且空穴将移向p+型硅接触22。

为了有助于太阳电池的电流，光生少数载流子(在n⁺发射极层中的空穴和p-型基极层中的电子)应该存在足够长的时间，使得它们能够扩散移向收集它们的p-n结24。少数载流子在未被多数载流子复合之前可移动的平均距离称作少数载流子扩散长度。少数载流子扩散长度主要取决于诸如硅晶体中缺陷(即复合中心)的浓度和硅中掺杂原子浓度的因素。随着缺陷或掺杂原子的浓度的增加，少数载流子扩散长度减小。因此，在重掺杂n⁺发射极层16中的空穴的扩散长度远远小于适度掺杂p-型基极层18中的电子的扩散长度。

本领域中技术人员将认识到n⁺发射极层16几乎是“失效层”，因为产生在发射极层16中的少数载流子在未被复合而消失的情况下很少能够扩散到p-n结24。基于各种原因，希望使n⁺发射极层16尽可能浅或靠近发射极16的表面。举例来说，浅发射极层允许相对较少的光子被吸收在n⁺发射极层16中。此外，由此产生在n⁺发射极层16中的光生少数载流子发现它们足够靠近p-n结24，以具有被收集的适当机会(扩散长度≥结深度)。

遗憾的是，在常规太阳电池中，n⁺发射极层的深度被限制，不能为所需的那样浅。来自发射极接触12的金属，特别是那些由丝网印刷和培烧形成的金属，可穿透p-n结24并使其破坏或退化。在p-n结24中的金属的存在使结“短路”或“分路”。因此，尽管为了增加由电池产生的电流需要浅和轻度掺杂n⁺发射极层16，然而在实际上，n⁺发射极层16相对较深并比所需的更加重掺杂，以避免分路p-n结24。因此，在常规太阳电池中，n⁺发射极层16的深位置损害了由电池产生的电流量。

需要一种太阳电池的结构及其制作方法，该太阳电池具有高的少数载流子长度，消除了p-n结的分路并不损害产生的电流量。

发明概述

一方面，本发明提供一种太阳电池。该太阳电池包括基极层，其具有n-型电导率的掺杂原子并被受照表面和非受照表面限定。在太阳电池暴露于光能时，受照表面具有照射在其上的光能，非受照表面在受照表面的对面。太阳电池还包括背面发射极层，其由铝合金做成，以用作p-型导体。该太阳电池还包括放置在基极层的非受照表面和背面层之间的p-n结层。