[发明专利]异质触点太阳能电池及其制造方法

说明书

本发明涉及一种异质触点太阳能电池，在其正面中设置有太阳光线的入射部，该异质触点太阳能电池具有：由第一传导类型的晶体半导体材料组成的吸收体；设置在该异质触点太阳能电池正面、比该吸收体掺杂程度高的、第一传导类型的非晶半导体层；在该第一传导类型的掺杂的非晶半导体层的正面设置的、导电的、透明的正面传导层；位于该异质触点太阳能电池的正面上、具有彼此间隔开的多个触点结构的正面接触部；在该异质触点太阳能电池背面设置的、与该第一传导类型相反的第二传导类型的发射体；以及在该异质触点太阳能电池的背面上布置的背面接触部。本发明还涉及一种用于制造异质触点太阳能电池的方法，在其正面中设置有太阳光线的入射部，其中提供带有由第一传导类型的晶体半导体材料组成的吸收体；在该异质触点太阳能电池正面沉积比该吸收体掺杂程度高的、第一传导类型的非晶半导体层；在该第一传导类型的掺杂的非晶半导体层的正面沉积导电的、透明的正面传导层；在该异质触点太阳能电池的正面上生产具有彼此间隔开的多个触点结构的正面接触部；在该异质触点太阳能电池背面沉积与该第一传导类型相反的第二传导类型的发射体；并且在该异质触点太阳能电池的背面上生产背面接触部。

标准异质触点太阳能电池具有如下的结构：在朝向光的一侧布置有由晶态的n掺杂硅制成的中央吸收体、由非晶态的p掺杂硅制成的发射体，以及在指状的正面触点下方的透明的传导氧化物层(TCO-层)。通过设置在吸收体的朝向光的正面上的发射体来吸收射线，该射线无法再达到吸收体。在异质触点太阳能电池的背向光的背面，在吸收体上设置有非晶态的n+掺杂的硅层，用于形成反射少数载子的表面场(“背表面场”，BSF)，在该表面场上存在全面的背面接触部。

为了在具有常规层结构几何形状的异质触点太阳能电池中减小由发射体所导致的在吸收体的朝向光的正面上的损失，在现有技术中已知不同的设置。该设置在于，将发射体布置于吸收体的背向光的侧面。在文件US 7,199,395 B2中条带式地形成了在背面设置的发射体，并且用相反掺杂的非晶条带包裹，同时形成交叉指形结构。不同地掺杂的区域通过欧姆式触点结构来接触太阳能电池的背向光的背面。因为不仅发射体结构而且还有背表面场结构都布置在太阳能电池的背面，并且必须在那里进行接触，所以与此相关的技术成本非常高。此外，在此类太阳能电池中，在朝向光的太阳能电池正面上设置有额外的钝化层，该钝化层用于在形成所谓的FSF(“正表面场”)的情况下减小产生光的载子在太阳能电池正面上的重新结合。

在文件WO 2006/111138 A1中提出了另一个用于减小由布置在正面的发射体所导致的损失的设置。与迄今为止已知的异质触点太阳能电池相比，在该文件中描述的异质触点太阳能电池具有逆向的层结构几何形状并且由此具有逆向的异质触点。其中，非晶态的发射体布置在背向光的吸收体背面上。因为入射光的强度在吸收体的后被大幅度减少，所以发射体几乎不能再吸收光线，由此将吸收损失保持较低。在所提出的异质触点太阳能电池中，在吸收体的正面仅存在单一的介电、透明的抗反射层，其同时用作电作用的钝化层，并且在此通过悬键的饱和以及背散射少数载子的表面场(“正表面场”，FSF)的形成，借助于在钝化层中存在的电荷，在吸收体上避免了载子重新结合。所描述的异质触点太阳能电池因此在正面不需要高掺杂硅-FSF-层。

因此，在这种异质触点太阳能电池形式中，发射体并不像文件US 7,199,395 B2中那样设置为非晶态的条带状的发射体，而是设置为非晶态的、在整个芯片背面形成的发射体层，该发射体层可以简单地制造并且容易进行接触。作为另外的优点，在文件WO 2006/111138 A1中提出，通过透明的抗反射层与发射体的分离，能够将它们的层厚度彼此独立地进行优化。于是在该吸收体的背向光的背面上该发射体可以形成得比在朝向光的正面上更厚，以便产生稳定的空间电荷区域并且由此改进在发射体与吸收体之间的接口处的电子性能。作为特别有利的用于形成抗反射层的材料，在文件WO 2006/111138 A1中提出氮化硅。

在已知的异质触点太阳能电池的背面上设置的另一欧姆式触点结构大面积地形成在该发射体上。其中，在文件WO 2006/111138 A1中明确解释，不再需要透明传导氧化物层(TCO)作为电极即可接触该发射体。其电流汇出的功能通过直接的全面金属化而实现。

在已知的异质触点太阳能电池中，在吸收体种产生的以及在晶态的吸收体与非晶态的发射体之间的异质触点处在空间电荷区域中分离的载子通过在太阳能电池正面设置的精细的触点栅格以及在太阳能电池背面设置的大面积的触点结构而汇出。