[发明专利]制造太阳能电池的方法

说明书

本发明涉及制造具有硅衬底的太阳能电池的方法，其中在所述衬底的表面上存在氧化硅层形式的介电钝化层以及在其上施加的例如抗反射层（如氮化硅层或氧氮化硅层）的层，该层在加工间中优选借助PECVD方法沉积在所述介电钝化层上。

晶体硅太阳能电池通常使用具有基本掺杂的硅晶片构成，其中至少在用于光入射的正面引入掺杂，其中掺杂物浓度超过基本掺杂。如果太阳能电池在正面具有用于载荷子分离的发射体时，则需要与基本掺杂相反的掺杂类型。当载荷子分离在背面进行时，在正面上通过相同的掺杂类型形成所谓的“前面场”。高掺杂的区域通常相对平整，其典型深度为十分之几微米至几微米。这些太阳能电池通常具有正面涂层，其用于表面钝化。该层或在其上施加的另一层另外用作抗反射层。

通常，许多太阳能电池借助金属连接体串联并且层压在由多个隔离层构成的太阳能模块中，以便保护其免受风化影响。但问题在于，通过串联太阳能电池和串联多个模块形成一个系统通常会出现几百伏的系统电压。这在太阳能电池和地电位之间产生高的电场，从而导致不希望的位移电流和放电电流。由此使电荷长期聚集在太阳能电池的表面上，这严重降低了其功效。在照明或黑暗中长期储存时，电荷也会聚集在表面上。

由于在两面接触的具有n-基本掺杂和p-掺杂的正面的硅太阳能电池的正面上的电荷，已知会出现开路电压和短路电流（较低程度）的退化（Degradation）（J. Zhao, J. Schmidt, A. Wang, G. Zhang, B. S. Richards和M. A. Green, Performance instability in n-type PERT Silicon solar cells, Proceedings of the 3rd World Conference on Photo- voltaic Solar Energy Conversion, 2003）。开路电压和短路电流在照明和黑暗中长期储存时剧烈退化。退化的原因认定为在正面上的在氮化硅和/或氧化硅中的正电荷的聚集。这导致硅表面的贫化，并由此提高少数载流子的表面重结合速度。其特征在于不负面影响平行电阻和载荷因数。

由于在两面接触的具有n-基本掺杂、n-掺杂正面和p-掺杂背面的硅太阳能电池的正面上的电荷，观察到开路电压和短路电流的退化（J. Zhao, 见上）。它们也在照明和黑暗中长期储存时剧烈退化，因为氮化硅和/或氧化硅中的负电荷在正面上聚集。

在这种情况下，负电荷导致n-掺杂的硅表面的贫化，并由此提高表面再结合速度。在这种情况下，其特征也在于不负面影响平行电阻和载荷因数。

对于包括带有n-基本掺杂、n-掺杂的正面和在衬底的背面上的局部p-和n-掺杂区域的背面接触的太阳能电池的模块来说，电荷产生的退化是已知的（参见R. Swanson, M. Cudzinovic, D. DeCeuster, V. Desai, J. Jürgens, N. Kaminar, W. Mulligan, L. Rodrigu- es-Barbosa, D. Rose, D. Smith, A. Terao和K. Wilson, The surface polarization effect in high-efficiency Silicon solar cells, Proceedings of the 15th International Pho- tovoltaic Science & Engineering Conference, 410页, 2005; Hans Oppermann,Solarzelle、专利申请WO 2007/022955以及Philippe Welter,Zu gute Zellen, Photon, 102页, 2006年4月）。如果这些模块相对地面具有高的正电位，则负电荷迁移至没有安装接点的太阳能电池正面。在此，它们可以由于复合模块的低导电性在关闭系统电压之后长时间保留。由此提高了在正面上的表面再结合速度，并因此降低了开路电压和短路电流。令人感兴趣的报道还有载荷因数的降低。当将系统的正极接地时，即当仅立即允许负的系统电压时，没有出现退化。明显地，在这些太阳能电池类型的正面上的正电荷没有导致退化。当由于在正面上的负电荷的退化已经发生时，可以通过系统电压在黑暗中或在夜间的极性转换，即通过设置高的对地负电位使退化暂时减弱（借助补偿电压的再生）。