[发明专利]具衬底内分布式发射器的光伏电池及制造此电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电池领域，特别是具有后触点(rear contacts)，即具有位在未接收光子的电池面上的触点的光伏电池领域。本发明也涉及以比用于微电子的标准品质更低品质的半导体来制造光伏电池。

背景技术

光伏电池的制造主要是通过固化液态硅浴中的晶锭(ingot)而得单晶或多晶硅衬底，然后通过切割此晶锭的晶片以获得衬底或平板。然后在无尘室内使用各种用于在这些硅衬底上沉积的技术以制得光伏电池。

通过称为”同质结”的传统技术制作光伏电池的期间，首先将结晶硅晶锭切割成在其上制造电池的晶片。接着通过化学侵蚀使此些晶片具特定结构以改善光被即将从这些晶片所制得的光伏电池所捕集。然后通过在这些晶片中气体扩散来制得p-n型接面。其后制造PECVD沉积以改善电池的遮光性质并钝化重组缺陷。然后通过在两面上丝网印刷来沉积导电层以允许光生载流子被收集，且光伏电池的电触点被制造。

然而，对于这种称为”同质结”技术的类型，其达到工业化的能源效率是有限的，通常约为15％，即使具有”微电子”品质的碱性硅。

为了获得高于20％的效率，必须使用不同结构的光伏电池，像是具有异质结的光伏电池(非晶硅/晶硅)及/或RCC(后触点电池)型电池，其能明显地使位于电池正面上与存在收集导体有关的遮光物能够被克服(所有触点位于电池背面上)。

无论所制作的电池是什么类型，达到有利的能源效率先决条件为在电池核心的光生少数载流子的最大数目为了被收集将能够到达p-n接面，因此它们的扩散长度大于晶片的厚度。这对于RCC电池来说是非常特别地，因载流子主要于第一微米光硅内产生，在电池正面的区域内，因此在收集前必须横越整个晶片。因此RCC型电池的制作需要使用从微电子品质(microelectronics quality)的硅中所制得的单晶体，其具有高扩散长度的少数载流子，然而其主要缺点为昂贵的。

其他较低成本的硅的类型是存在的，但具有较低纯度，所以所给的少数载流子为较低扩散长度。这些较低品质的硅因而无法用于RCC型电池的制作。

也具有EWT(发射极环绕)型的光伏电池。此些电池从例如p型的硅晶片中制得。通过激光雕刻硅晶片而产生孔洞(其直径等于大约60微米，间隔大约2公厘)。然后通过在正面上、在孔洞壁内，且也在电池背面的部份上气体扩散来制作n+型层而形成电池的发射器。因此，p-n+接面分为多个区块的电池容积，使得少数载流子在被收集前所能传送的距离减少。

然而，这样的EWT电池所具有的最大缺点为其具有高制作成本，由于其制作必须在无尘室内进行，且使用了用于在衬底内产生孔洞的激光。

发明内容

本发明之一目的为提出一种新的光伏电池结构，使少数电荷载流子的收集与传送最优化，其制作成本更低，且可从比微电子品质更低品质的半导体中制得。

为实现此点，本发明提出一种光伏电池，其包含由第一型导电性半导体所组成的衬底，具有实质上相互平行的二主面，此处衬底包含复数个盲孔，其开口位于此二主面的单个主面，且此处所述的盲孔是由第二型导电性半导体所填充，其与第一型导电性相反且形成光伏电池的发射器，以及此处所述衬底形成光伏电池的底座。

此光伏电池的发射器是以分布在盲孔内、在衬底的核心内的数个半导体部分的形式来分布。因此，相较于现存的光伏电池结构，光伏电池内的p-n接面的此排列方式可使光伏电池里面所收集与传送的少数电荷载流子能够最优化，因而允许使用品质劣于微电子品质的半导体在其制造上，像是举例来说，与高分子混合的半导体粉末。因此此电池可使用例如来自微塑料(microplasturgy)的技术以低成本来制作。

此外，相较于EWT型光伏电池，根据本发明的光伏电池提供较大的可能性来调节形成电池发射器的半导体部分的尺寸、配置及间距。相较于EWT技术，此光伏电池结构也允许等效电导的低度掺杂半导体的使用。

每一盲孔可具有一实质上与衬底的二主面垂直的中心对称轴。因此电池的发射器是通过设置于光伏电池的衬底内的半导体纵向部分来形成。

每一盲孔在穿过所述盲孔的开口所位处的衬底的主面的一平面上，可包含一面积比盲孔的底壁面积大的截面。因此通过选择这样的盲孔且因而这样的半导体部分以形成光伏电池的发射器，这些盲孔的截面面积随着衬底内的盲孔高度变化，以通过设置于衬底中的半导体来考虑入射光子的光谱吸收，使得少数电荷载流子的运送能被改善。

在这种情况下，就每一盲孔而言，在穿过盲孔的开口所位处的衬底的主面的所述平面的区域上的所述盲孔的截面面积，与所述盲孔的底壁面积之间的比率可为1至3。