[发明专利]太阳能电池

说明书

技术领域

本发明所涉及一种太阳能电池，特别是一种背面接触件得以改进的、可取得更高效率的太阳能电池。

背景技术

在太阳能电池技术中，设计者总是尽力追求以最低的成本来达到特别高的效率。

根据所使用的基底材料的不同，在实验室中虽然可以部分地取得高于20％的效率，但市场上通行的一般太阳能模块的典型效率均明显低于20％.

为取得最高效率，一般使用单晶体硅作为基底材料，而为了降低成本，在使用时将该材料的厚度尽可能制成最薄。在此条件下，加装背面接触件被成了问题。

例如，当背面接触件被设计为连续的金属层时，在金属-半导体界面上的复合损耗会导致效率的降低。出于这个原因，通常将背面接触件设计为点式或线式接触，这种接触优选通过丝网印刷工艺形成。

此外，薄的硅片在冷却时，覆盖整个面的背面接触件会产生较强的机械应力，从而导致断裂，并为可加工性带来不利影响。

此外，丝网印刷工艺的成本相对较高，其最低温度要求大约为400℃。然而，在使用薄的晶片作为材料时，如此高的温度会带来一个问题，即所述晶片在加工过程中容易断裂，并由此导致产出率的大大降低。特制的丝网印刷膏是太阳能电池生产中一个主要的成本构成因素，且对其组成和接触构造的可再造性的控制也需要耗费很高的成本。

JP10135497A(日本专利摘要)中公开了一种太阳能电池，在该电池中，基底材料包括一种p型掺杂材料，且其背面具有由p+型高掺杂材料制成的钝化层。在所述材料上铺设有可导电的透明材料层，如ITO(氧化铟锡)，该涂层上涂覆有点状或线状的电极。这个可导电的透明材料层可通过溅射工艺来制造，由此，最高温度便不会超过200℃。

在一种基底由p型或n型掺杂材料制成的类似结构的太阳能电池中，由ITO或类似材料制成的可导电的透光层被铺设在基底的两面，其目的是为了避免导致电池板拱起的弯曲应力(参照日本专利摘要JP-A-20031977943)。

然而这些太阳能电池仍旧存在一个问题，即虽然在使用n型掺杂基底时可能实现与诸如ITO等导电体的良好接触，但在使用p型掺杂基底材料时，接触过程会产生问题。

而另一方面，由于p型掺杂材料能够以相对较低的成本进行大批量生产，因此在太阳能电池技术中普遍使用这种材料。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种改进的太阳能电池，它可以保证即使在使用p型掺杂材料时也可实现良好的背面接触。太阳能电池的生产成本应尽可能低，并尽可能高效地达到该效果。

上述目的是通过具有如下特点的太阳能电池来解决的：具有含第一种掺杂的基底层，它与含第二种掺杂且(发射极)极性相反的正面层形成一个边界层；具有至少一个正面接触件和至少一个背面接触件，其中在基底层和背面接触件之间至少设置有一个钝化层和一个隧道接触层。

本发明的目的通过这种方式而得以彻底解决。

通过使用一个隧道接触层，即使是以p型掺杂材料作为基底材料时，也可以实现与导电体——即与金属或透光性导体，如氧化锌或氧化铟锡(ITO)等——之间的优质接触。

在本发明的优选改进方案中，钝化层由与基底层极性相同的掺杂材料构成。

此外，在根据本发明的太阳能电池中，背面接触件还可以设计为金属接触面，且不会由此而导致效率降低。

为达到这一目的，本发明具有优势的改进方案中，隧道接触层和背面接触层之间设置有一个透明的导电层，该导电层优选由氧化锌、氧化铟锡或一种可导电的聚合物构成。该材料层还具有提高背面反射能力的作用，从而使效率得以提高。

其中尤以选用氧化锌层为最佳，原因是该材料与氧化铟锡(ITO)相比在成本方面具有明显优势。

背面接触件和正面接触件(如果需要)，可金属材料构成，并由例如铝或者在高品质应用方案中，可由金、银或某种其他金属制成。

钝化层优选由无定形硅(a-Si)构成。

隧道接触层优选由微晶体硅(μc-Si)制成。该层可以例如由与基底层极性相同的第一高掺杂材料层构成，随后是极性相反的第二高掺杂材料层。

在基底层为p型掺杂的情况下，正面层则为n型掺杂，钝化层最好为p型掺杂层，接着是p+型高掺杂层形式的隧道接触层，该隧道接触层随后是n+型高掺杂层。可通过简单而可靠的方法来实现n+型高掺杂层与可导电的材料，如氧化锌等之间的接触。

在上述情况下，“高掺杂”指的是该层相比基底材料具有更高的掺杂度，也就是说单位体积内所掺杂的原子数量至少要高出一个量级。