[其他]太阳能电池

说明书

本发明涉及一种太阳能电池，尤其是涉及一种由例如硅的半导体材料制成的薄膜太阳能电池，在它的半导体基片中的少数和多数载流子是由辐射能产生的，这两种载流子可由某一电场分离，因此可放电，其各欧姆接触是配置成为在某一（第一）半导体基片表面上的各区间、并与至少是配置在各欧姆接触之间的钝化层互相链接，该钝化层最好也复盖各欧姆接触。此外，本发明还涉及制造太阳能电池的一种方法。

在构成某一合适的太阳能电池之前，有可能减少在各欧姆接触附近区域中的各载流子的复合作用而不必定要通过在该半导体基片中的合金化、扩散或离子注入来产生一种多数载流子的电位阈值。

所以本发明的目的是要构成一种属于本文开头部份所描述的那种太阳能电池，这样就使半导体基片的厚度显著减薄而不会陷入使各欧姆接触附近区域中增加复合作用的危险。此外，虽然半导体材料减薄了，但必须使各欧姆接触的附近区域中的复合作用大量减少，从而使各载流子和各欧姆接触间的隔离并不必须用某一势垒来实现。

本发明解决了这项任务，因为使各多数和少数载流子分离的电场在位于某一具有各欧姆接触区的基体表面对面的（第二）半导体基片表面区域中流动，因此各多数载流子扩散到各欧姆接触区并由它们所聚集，并因为所述各欧姆接触被排列在第一半导体基片表面的各第一区上，这些欧姆接触在对面从存在于各欧姆接触之间的第二半导体基片升高。

按照本发明的原则，各欧姆接触可用来聚集多数载流子，而且在没有一个掺杂的中间薄膜（也就是，设有借助于势垒作特殊屏蔽）的情况下，各欧姆接触被直接涂敷在基片材料上。由于没有一个势垒，除多数载流子之外还有少数载流子也总是能够渗入各欧姆接触，虽然所述少数载流子在相对于隔离电场时有理想的性质，它们还是应当扩散到相对侧的各欧姆接触上;然而，为了要减少多数和少数载流子在欧姆接触区域的复合，本发明建议各欧姆接触在涂敷时应当（例如，如狭长镶条）相对高出于周围，所述周围表面用一绝缘薄层被很好地钝化。这一安排保证欧姆接触与聚集少数载流子的对侧之间的距离，即使在非常薄的半导体基片的情况下也相对增大，最好要比少数载流子的扩散长度大，因此只有少量少数载流子能够到达各欧姆接触（朝各欧姆接触的方向的低浓度梯度）。即令各欧姆接触的升高的结构在美国专利申请号4，322，571，美国专利申请号4，367，368或美国专利申请号4，135，950中已予公开，也能在此处认明在现有技术中的主要差异。然而，在那里描述的太阳能电池的各欧姆接触是用一势垒予以屏蔽的。各欧姆接触不是直接淀积在半导体基片上面的。此外，在各欧姆接触之间没有钝化层。最后，根据现有技术状态，该欧姆接触并不承担改进薄膜太阳能电池稳定性的任务。也就是说，电池基片厚度是如此之薄，它们将处于断裂的危险之中。

换句话说，按照本发明建议，各欧姆接触应与半导体表面其余部分进行空间分隔，该表面由一钝化层（绝缘薄层）很好地钝化。这一处置办法允许在一个半导体基片的各欧姆接触外侧选择比少数载流子扩散长度小的厚度，因此能够获得一个较高的太阳能电池的效率。然而要注意的是，由于在这一区域中从半导体基片的对侧的分隔距离最好比少数载流子的扩散长度大，故各欧姆接触附近地区的复合没有增大。

具有各欧姆接触的半导体表面的构成最好用选择性的刻蚀来实现。在进行这一工作时，一开始用一适当厚度的半导体圆片，该圆片最好比少数载流子的扩散长度厚。这样做之后，就限定出欧姆接触区域以便用一块合适的刻蚀掩模覆盖之。然后刻蚀未被覆盖的区域直至留下半导体基片的需要厚度。就刻蚀掩模不是同时由各欧姆接触的金属所形成的而论-这点代表进一步创新的特征-所述刻蚀掩模接着被除去，以便恰当地涂敷上欧姆接触的金属。实例中用于各种刻蚀掩模的材料是光敏性抗蚀剂，SiO₂或Si₃N₄。这也可以用于置于刻蚀掩模下面的金属。

该刻蚀剂本身可以是各向同性的或各向异性的，化合物或等离子体，离子，反应离子或激光变形。当应用一种（100）面定向的硅时各向异性的刻蚀剂是特别有利的，因为，如已周知的，该（100）面的刻蚀比（111）-面的刻蚀要快得多。在这情况下刻蚀掩模下面是具有54.7°边角的梯形剖面。各欧姆接触然后就装在最高点上，也就是这些区域的外面。值得特别考虑的各向异性的刻蚀剂是在例如在氢氧化钠或乙二胺的基础上的公知的结构刻蚀物。也可以把各种（110）表面与各向异性的刻蚀剂一起使用以取得有利的应用，从而产生由各垂直壁所限定的升高区域。这样就形成一个矩形剖面。