[发明专利]掺杂剂增强的太阳能电池及其制造方法

说明书

本发明涉及掺杂剂增强的基于硅的太阳能电池及其制造方法。所述太阳能电池包括硅衬底的表面上的层堆叠体(1)，所述层堆叠体(1)包括薄氧化物层(20)和多晶硅层(30)，所述薄氧化物层布置成在所述衬底的所述表面与所述多晶硅层之间的隧道氧化物层。所述太阳能电池具有布置在所述层堆叠体上的局部渗透进入所述多晶硅层的烧穿金属接触部(50)。所述硅衬底在所述表面的侧面具有掺杂剂物质，所述掺杂剂物质在所述硅衬底中产生第一导电类型的掺杂剂分布。所述硅衬底中的掺杂剂分布具有约1×10⁺¹⁸个原子/cm³至约3×10⁺¹⁹个原子/cm³的最大掺杂剂水平以及所述衬底内掺杂剂原子水平为1×10⁺¹⁷个原子/cm³的至少200nm的深度。

发明领域

本发明涉及掺杂剂增强的基于硅衬底的太阳能电池及其制造方法。

背景技术

掺杂的多晶硅/薄氧化物层堆叠体(下文中称为掺杂的polySi/氧化物堆叠)可以用于形成用于晶体硅电池的非常高质量的载流子选择性结，产生潜在地非常高的电池效率。对于掺杂的多晶硅(polySi)层的接触，存在各种选择，例如烧穿(FT)糊料、非烧穿(NFT)糊料、蒸发(PVD)金属、电镀接触部和透明导电氧化物(TCO)。

对电池效率的限制影响是复合损耗，其可以在整个堆叠体的不同位置处发生，由此在太阳能收集表面与接触部之间损耗电流。

最优选且因此主要使用的接触部是FT接触部，即基于FT糊料的接触部，这是由于它们的低成本和已建立的技术。然而，FT接触部的缺点是它们在掺杂的polySi/氧化物堆叠体上的应用经常导致在晶片与隧道氧化物层之间的界面位置处增加的复合，降低了电池效率。因此，非常希望建立如何在掺杂的polySi/氧化物堆叠体上可以应用FT接触部，并且在界面的位置处产生非常有限的复合。

一种已知的解决方案已经由Ciftpinar等人在Energy Procedia中发表的第7届晶体硅光伏器件国际会议的论文集(Proceedings of the 7th International Conferenceon Crystalline Silicon Photovoltaics,SiPV2017，2017年4月，弗莱堡，德国)中公开，其使用相对厚的polySi。然而，从光学自由载流子吸收损耗的观点而言，相对厚的polySi的使用对于工艺成本和电池效率是不利的。

本发明的目的是提供与现有技术相比具有FT金属接触部的有限复合的基于硅衬底的有效的太阳能电池结构及其制造方法。

发明概述

根据本发明，提供了如以上限定的太阳能电池，其中基于硅衬底的太阳能电池包括在硅衬底的表面上的层堆叠体，所述层堆叠体包括薄氧化物层和多晶硅层，二氧化硅层布置成在硅衬底的所述表面与多晶硅层之间的隧道氧化物层；太阳能电池具有布置在层堆叠体上的局部地渗透进入多晶硅层的金属接触部；其中硅衬底在所述表面的侧面具有掺杂剂物质，所述掺杂剂物质在硅衬底中产生第一导电类型的第一掺杂剂物质的掺杂剂分布，并且在硅衬底中的第一掺杂剂物质的掺杂剂分布具有约1×10⁺¹⁸个原子/cm³至约3×10⁺¹⁹个原子/cm³的最大掺杂剂水平以及在硅衬底内至少200nm的深度处具有1×10⁺¹⁷个原子/cm³的掺杂剂原子水平。

这种掺杂分布在硅衬底中的的存在限制了金属接触部的位置处的复合，而不需要高的polySi层厚度并且因此积极地影响了太阳能电池的效率。