[发明专利]背接触式太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及发射极接触(emitter contact)和基极接触(base contact)均被配置在半导体衬底的背表面上的太阳能电池，以及所述太阳能电池的制造方法。

背景技术

太阳能电池用于将光转换成电能。在该过程中，在半导体衬底中，由光产生的电荷载流子对通过pn结被分开，它们随之通过发射极接触和基极接触供给到包含消耗装置的电路。

在常规的太阳能电池中，发射极接触通常被配置在半导体衬底的正面，即朝向光源的面上。但是，例如在JP5-75149A、DE4143083、DE10142481中提出了基极接触和发射极接触均被配置在衬底背面的太阳能电池。一方面，在这种配置中，避免由于该接触而遮蔽正面，这导致太阳能电池效率得到提高、外观更加美观，并且，另一方面，由于电池的背面不必与相邻的电池的正面连接，因此这种太阳能电池可更容易地被串联。

换句话说，没有前侧金属化的太阳能电池提供以下几种优点：太阳能电池的正面不被接触所遮挡，使得入射的辐射能可在没有任何限制的情况下在半导体衬底中产生电荷载流子；并且，这些电池可更容易地连接以形成模块，并且电池还具有更美观的外观。

但是，常规的所谓背接触式太阳能电池涉及几种缺点。在大多数情况下，它们的制造工艺昂贵。为了形成基极接触使得它与半导体衬底的背面上的发射极接触电隔离，许多方法必需几个掩蔽步骤、几个蚀刻步骤和/或几个气相沉积步骤。并且，例如，由于基极区和发射极区之间的反型层(inversion layer)，或者由于发射极接触和基极接触之间的不充分的电绝缘，常规的背接触式太阳能电池常遭受局部短路，这导致太阳能电池效率降低。

没有前侧金属化的太阳能电池例如从R.M.Swanson，“PointContact Silicon Solar cells”，Electric Power Research Institute，rep.Ap-2859，May，1983为人们所了解。这种电池概念被不断改进(R.A.Sinton，“Bilevel contact solar cells”，美国专利5053083，1991)。SunPower Corporation在试生产作业线中制造了这种点接触式太阳能电池的简化形式(K.R.McIntosh，M.J.Cudzinovic，D-D Smith，W-P.Mulligan，and R.M.Swanson “The choice of silicon wafer for theproduction of low-cost rear-contact solar cells”3rd World Conferenceof PV Energy Conversion，Osaka 2003 in press)。

为了制造上述太阳能电池，在几个掩蔽步骤中，不同地掺杂的区域并排产生并被金属化或通过施加部分为多层金属结构的金属结构而接触。以上过程与这些方法需要几个调整掩蔽步骤并因此昂贵或复杂的缺点有关。

从专利说明书JP5-75149A中已知一种没有前侧金属化的太阳能电池，该太阳能电池在其背面上包含凸起和凹陷区域。该太阳能电池也只能在几个掩蔽和蚀刻步骤中制造。

专利说明书DE4143083说明了一种没有前侧金属化的太阳能电池，在该太阳能电池中，太阳能电池调整掩盖步骤不是强制性的。但是，由于反型层连接两个接触系统(contact system)，这导致低并联电阻(分路电阻)并由此导致低填充系数(filling factor)，因此该电池的效率较差。

专利说明书DE10142481说明了一种具有配置在背面上的基极接触和发射极接触上的太阳能电池。该太阳能电池也具有背面结构：但是，所述接触位于凸起区域的侧面上。这需要两个真空气相沉积步骤以制造接触。并且，在该电池的情况下，在技术上需要制造局部发射极。

背接触式太阳能电池伴随的特定困难在于，背接触的制造昂贵或复杂，必须不惜成本避免制造过程中的电短路。

发明目的

本发明的目的在于，避免上述问题或至少使上述问题最小化，并提供实现较高的效率并易于制造的太阳能电池和太阳能电池的制造方法。

根据本发明，通过具有独立权利要求的特征的制造方法和太阳能电池满足该目的。在从属权利要求中说明本发明的有利的实施方案和改进。