[发明专利]具有氮氧化硅电介质层的太阳能电池

说明书

本文描述的发明得到美国政府支持，在美国能源部授予的编号DE-FC36-07GO17043的合同下完成。美国政府可拥有本发明的某些权利。

技术领域

本发明的实施例属于可再生能源领域，并且具体地讲，是具有氮氧化硅电介质层的太阳能电池。

背景技术

光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于直接转化太阳辐射为电能的器件。一般来讲，使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结而将太阳能电池制备在半导体晶片或基板上。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板主体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迁移至基底中的p掺杂区域和n掺杂区域，从而在掺杂区域之间生成电压差。将掺杂区域连接到太阳能电池上的导电区域，以将电流从电池引导至与其耦合的外部电路。

效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电的能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制备太阳能电池效率的技术是普遍所需的。本发明的一些实施例涉及通过提供制备太阳能电池结构的新工艺而提高太阳能电池的制备效率。通过提供新型太阳能电池结构，本发明的一些实施例可供提高太阳能电池效率之用。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施例的太阳能电池的发射极区的剖视图。

图2是示出根据本发明的另一个实施例的太阳能电池的另一个发射极区的剖视图。

图3是示出根据本发明的又一个实施例的太阳能电池的另一个发射极区的剖视图。

图4A至图4C示出了根据本发明的一个实施例的制备太阳能电池的方法中的各种处理操作的剖视图。

图5是根据本发明实施例的曲线图，示出了具有氮氧化硅隧道电介质层的发射极区与具有氧化硅隧道电介质层的发射极区的硼(B)浓度(原子/cm³)随深度(微米)的变化关系。

具体实施方式

本文描述了具有氮氧化硅电介质层的太阳能电池以及形成氮氧化硅电介质层用于太阳能电池制备的方法。在下面的描述中，给出了许多具体细节，诸如具体的工艺流程操作，以提供对本发明的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是在没有这些具体细节的情况下可实施本发明的实施例。在其他情况中，没有详细地描述熟知的技术，如平版印刷和图案化技术，以避免不必要地使本发明的实施例难以理解。此外，应当理解，图中所示的多种实施例是示例性的并且未必按比例绘制。

本文公开了太阳能电池，并且具体地讲，公开了太阳能电池的发射极区。在一个实施例中，太阳能电池的发射极区包括基板部分，该基板部分具有与光接收表面相对的背表面。氮氧化硅(SiO_xN_y，0<x,y)电介质层设置在该基板部分的背表面上。半导体层设置在氮氧化硅电介质层上。在另一个实施例中，太阳能电池包括第一发射极区。第一发射极区包括基板的第一部分，该第一部分具有与光接收表面相对的背表面。氮氧化硅(SiO_xN_y，0<x,y)电介质层设置在基板的第一部分的背表面上。P型半导体层设置在氮氧化硅电介质层上。太阳能电池还包括第二发射极区。第二发射极区包括基板的第二部分。氮氧化硅电介质层设置在基板的第二部分的背表面上。N型半导体层设置在氮氧化硅电介质层上。在另一个实施例中，太阳能电池的发射极区包括N型块状硅基板部分，该基板部分具有与光接收表面相对的背表面。氮氧化硅(SiO_xN_y，0<x,y)电介质层设置在N型块状硅基板的该部分的背表面上。氮氧化硅电介质层具有不均匀分布的氮。硼掺杂多晶硅层设置在氮氧化硅电介质层上。金属触点设置在P型多晶硅层上。

本文还公开了制备太阳能电池的方法，并且具体地讲，公开了形成太阳能电池的发射极区的方法。在一个实施例中，制备太阳能电池的发射极区的方法包括通过消耗太阳能电池块状N型硅基板部分在该N型硅基板的表面上形成氮氧化硅(SiO_xN_y，0<x,y)电介质层。该方法还包括在氮氧化硅电介质层上形成半导体层。