[发明专利]混合硅太阳电池及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2007年2月8日、申请号为200780051088.8(国际申请号为PCT/CN2007/000445)、发明名称为“混合硅太阳电池及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及硅太阳电池的领域，具体地，本发明涉及一种使用混合技术以改进能量转换效率和降低生产成本制造此太阳电池的方法。

背景技术

基于p型硅晶片的太阳电池的制备通常为先通过诸如磷等适当掺杂剂的扩散将晶片的顶表面转换成n型，从而在光接收侧形成浅n型区(发射极)，随后通过诸如氢化氮化硅对光接收侧进行钝化，以及通过对由诸如Al的较重掺杂的p型掺杂剂形成的背面电场进行背面钝化，然后对硅片两面的电接触层进行金属化。

然而，n型Czochralski(CZ)硅晶片相比于通常可利用的掺硼的p型CZ硅晶片具有显著的优点。这是因为在标准p型CZ材料中由于与氧和硼杂质的同时存在，导致缺陷的生成，该缺陷显著降低了p型材料中的少数载流子的寿命。相比而言，没有明显氧浓度的硅晶片(这可以通过非CZ过程例如通过使用浮区法生产的晶片来实现)或没有明显硼浓度的硅晶片(诸如n型或高电阻率的Czochralski晶片)比在太阳电池的商业化生产中主要使用的标准p型CZ晶片能得到更高的少数载流子寿命。然而，在商业太阳电池的生产中所使用的大部分现存设备和/或过程都已被开发设计适用于p型晶片生产而不能用于n型晶片制作。而太阳电池工业仍必须将n型CZ晶片并入生产过程中。此外，对于n型晶片，硼掺杂还是制备其p型区(发射极)的主导方法。因此，仅仅采用n型晶片仍会导致在电池结构中存在同时具有高B和O浓度的区域。

现有技术提出在晶体硅的光接收表面上生长非晶硅(a-Si)材料层以在界面处形成了异质结来作为一种避免硼掺杂的p型CZ-Si区的方法。利用此方法，使用n型CZ硅晶片，而不在硅晶片中引入任何的硼掺杂区，以在整个器件中保持高的少数载流子寿命。

然而，利用此方法，由于异质结构中的非晶硅具有非常低的导电率，当异质结构用在光接收表面处时，将生成的电流沿平行于电池表面的方向传导到位于非晶硅材料之上的金属接触是不可行的。如现有技术中所示必须在非晶硅层上沉积导电氧化物层(如铟锡氧化物)。此导电氧化物层从非晶硅材料收集生成的电荷并将它传导到金属接触所在的位置，从而将电流在非晶硅材料中的流动减到最小。然而，导电氧化物层明显增加太阳电池的制造成本，同时也因为引入了不合需要的光吸收以及由于与金属接触的界面处的电阻损耗而降低了电池的性能。传导氧化物层还导致潜在的耐用性问题，随着电池的老化，所述问题会降低电池的性能。这种影响在文献中已有完整的记载。

光接收表面上的非晶硅层厚度的微小变化也能够对电池性能有显著的影响。例如，如果非晶硅壁最佳厚度稍厚，则在非晶硅材料内将出现明显的光吸收，这不能有助于电池的生成电流。这尤其降低了电池对较短波长的光的响应。另一方面，如果非晶硅比最佳厚度稍小，则这将导致较差效果的表面钝化，器件电压相应降低。非晶硅材料的最佳厚度恰好在减少短波长响应的一些损失和减少电压的一些损失这两个损失机制之间折衷。

发明内容

根据第一方面，提供一种太阳电池，包括：

i)晶体硅层，其具有前光接收表面和背面；

ii)非晶半导体层，在所述晶体层背面上与晶体层形成异质结；

iii)与所述晶体层接触的第一接触结构和与所述非晶层接触的第二接触结构。

该器件可以形成在硅晶片上或在玻璃或其他合适衬底上的晶体硅薄膜上。

第二接触结构与背面上的非晶层接触并且位于该非晶层上，并且可以是连续的接触层或者可以是诸如栅格状或一组手指状的间歇结构。在第二接触结构与异质结构互相交叉的背面n型自对准金属化的情形中，非晶层可以在整个背面上是连续的，或者非晶层和栅格状/手指状的第二接触以相同的间歇式结构沉积在背面上，从而使金属接触结构与非晶硅层对准。

第一接触结构可以是诸如栅格状或一组手指状的间歇结构，位于晶体硅层的前光接收表面上，或者在第一接触结构与异质结构相互交叉的背面n型自对准金属化的情形中，如果非晶层在整个背面上连续，则最初位于非晶层上的第一接触结构(也位于背面)最终可以与非晶层隔离。在此情形中，需要对第一接触进行处理，使得它延伸通过相隔的非晶层以接触到晶体硅层的背面。在后者的情形中，第一和第二接触结构中的一个将在背面上间隔进行以均能实现晶体区和非晶区的分布式电接触。

根据第二方面，一种在与硅太阳电池体的前光接收表面相对的的背面上形成异质结的方法，包括：