[发明专利]具有用于背侧接点的通孔的倒置变形太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池半导体装置领域，且明确地说，涉及包括多结太阳能电池和允许将阳极端子和阴极端子两者放置在电池背侧上的传导通孔的集成半导体结构。

背景技术

光电电池(也称为太阳能电池)是已经在过去几年中变得可用的最重要的新能源之一。已经向太阳能电池开发投入了相当大的努力。因而，太阳能电池当前正用于许多商用和以消费者为导向的应用中。尽管已经在此领域中作出了显著进步，但对太阳能电池满足较复杂应用需要的要求尚未能跟上需求。例如用于数据通信中的人造卫星等应用已经极大地增加了对电力与能量转换特征得到改进的太阳能电池的需求。

在人造卫星和其它太空相关的应用中，人造卫星电力系统的大小、质量和成本取决于所使用的太阳能电池的电力与能量转换效率。换句话说，有效载荷的大小和机载服务的可用性与所提供的电力的量成比例。因此，随着有效载荷变得较为复杂，太阳能电池(其充当机载电力系统的电力转换装置)的设计效率变得越来越重要。

太阳能电池经常被制作成垂直多结结构，且设置成水平阵列，其中各个太阳能电池串联连接在一起。阵列的形状和结构以及其所含有的电池数目部分由所需的输出电压和电流决定。

例如在M.W.Wanless等人的论文“Lattice Mismatched Approaches for HighPerformance，III-V Photovoltaic Energy Converters”(Conference Proceedings of the 31^stIEEE Photovoltaic Specialists Conference，2005年1月3日到7日，IEEE Press，2005)第6,951,819号美国专利和本受让人在2006年6月2日申请的共同待决的第11/445,793号美国专利申请案中描述的倒置变形太阳能电池结构展现将来商用太阳能电池产品的重要发展。

由于太阳能电池被制作成垂直多结结构，因而通常将一个电接点放置在电池的顶部表面上且将另一接点放置在电池底部上，以避免可能会影响可靠性和成本的内部互连。还已知将两个接点放置在电池一侧上的多种设计，包括如本受让人的第11/109,016号美国专利申请案中所说明的设计。

在本发明之前，尚未存在阳极接点和阴极接点两者位于电池同一侧上的倒置变形太阳能电池。

发明内容

简要且概括地说，本发明提供一种制造太阳能电池的方法，其通过以下操作进行：提供第一衬底；在所述衬底上沉积半导体材料层序列，所述序列形成多结太阳能电池的至少一个电池；从所述层序列的顶部表面向所述第一衬底蚀刻通孔；在所述层序列上方提供第二衬底；以及移除所述第一衬底。

在另一方面，本发明提供一种制造具有前侧和背侧的太阳能电池的方法，其通过以下操作进行：提供第一衬底；在所述衬底上沉积半导体材料层序列，所述序列形成多结太阳能电池的至少一个电池；在所述层序列上方提供第二衬底；以及移除所述第一衬底。接着在太阳能电池的背侧上形成第一电极，且在多结太阳能电池的顶部电池与太阳能电池背侧上的第二电极之间形成电连接。

在另一方面，本发明提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：半导体主体，其具有形成多结太阳能电池的层序列；第一太阳能子电池，具有第一带隙；第二太阳能子电池，其设置在所述第一子电池上方且具有小于所述第一带隙的第二带隙；分级夹层，其设置在所述第二子电池上方且具有大于第二带隙的第三带隙；以及第三子电池，其设置在所述夹层上方，使得第三太阳能子电池相对于第二子电池晶格失配且具有小于第三带隙的第四带隙，其中阳极接点和阴极接点位于太阳能电池的背侧上。

在本发明的另一方面，提供一种具有前侧表面和背侧表面的多结太阳能电池，所述多结太阳能电池包括：第一太阳能子电池，其邻近于前侧表面且具有第一带隙；第二太阳能子电池，其设置在所述第一子电池上方且具有小于所述第一带隙的第二带隙；分级夹层，其设置在所述第二子电池上方且具有大于第二带隙的第三带隙；以及第三太阳能子电池，其邻近于所述背侧表面且设置在夹层上方，所述第三子电池相对于所述第二子电池晶格失配且具有小于第三带隙的第四带隙。在所述第一、第二和第三太阳能电池中形成通孔，其中电导体延伸穿过所述通孔。在背侧表面上提供绝缘接触垫，且将其电连接到所述导体以在背侧表面上形成太阳能电池的第一端子。在背侧表面上通过金属层与背侧上的接触层形成接触而形成第二端子。

附图说明

通过结合附图参看以下详细描述将更好且更全面地理解本发明的这些和其它特征及优点，附图中：