專利名稱：包含用于表面鈍化的結(jié)晶硅p-n同質(zhì)接面和非晶硅異質(zhì)接面的太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅太陽能電池，更具體地說，本發(fā)明涉及一種可減少表面電洞與電 子再結(jié)合的晶片結(jié)構(gòu)，以及一種可使引入薄硅晶片的應(yīng)力更低以增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)完整性的方 法。
背景技術(shù)：
太陽能電池是將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，通常也稱為光電伏打電池(photovoltaic cell, PV cell)。太陽能電池可由多種半導(dǎo)體制造，常用的一種半導(dǎo)體材料是結(jié)晶硅。太陽能電池包含三個(gè)主要元件(1)半導(dǎo)體；(2)半導(dǎo)體接面；和(3)導(dǎo)電觸 點(diǎn)。半導(dǎo)體，例如硅，可以是η-型摻雜或ρ-型摻雜。當(dāng)η-型硅和ρ-型硅接合時(shí)，太 陽能電池中η-型硅和ρ-型硅接觸的區(qū)域?yàn)榘雽?dǎo)體接面。半導(dǎo)體可吸收光，來自光的能 量可轉(zhuǎn)移至硅層原子的價(jià)電子上，使得價(jià)電子逃逸其束縛狀態(tài)而留下一個(gè)電洞。光生電 子和電洞由與ρ-η接面相關(guān)的電場分離。導(dǎo)電觸點(diǎn)允許電流自太陽能電池流向外電路。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)太陽能電池的基本元件。太陽能電池制造于硅晶片上。太 陽能電池5包含ρ-型硅基材10、η-型硅發(fā)射體20、底部導(dǎo)電觸點(diǎn)40，以及頂部導(dǎo)電觸 點(diǎn)50。η-型硅發(fā)射體20與頂部導(dǎo)電觸點(diǎn)50相接合。ρ-型硅基材10與底部導(dǎo)電觸點(diǎn) 40相接合。頂部導(dǎo)電觸點(diǎn)50和底部導(dǎo)電觸點(diǎn)40與負(fù)載75相接合。包含銀的頂部導(dǎo)電觸點(diǎn)50可使電流流入太陽能電池5。但是，因?yàn)殂y不透光， 所以頂部導(dǎo)電觸點(diǎn)50不能覆蓋太陽能電池5的整個(gè)表面。因此，頂部導(dǎo)電觸點(diǎn)50具有 允許光進(jìn)入太陽能電池5的網(wǎng)格狀線。電子自頂部導(dǎo)電觸點(diǎn)50流出，經(jīng)過負(fù)載75，然后 通過底部導(dǎo)電觸點(diǎn)40與電洞結(jié)合。底部導(dǎo)電觸點(diǎn)40通常包含鋁-硅共晶。底部導(dǎo)電觸點(diǎn)40通常覆蓋ρ-型硅10 的整個(gè)底部，以使導(dǎo)電率最大化。鋁和硅在約750攝氏度的高溫下形成合金，遠(yuǎn)高于577 攝氏度的鋁_硅共晶溫度。此合金化反應(yīng)可在基材的底部形成高度摻雜的ρ-型區(qū)并在那 里產(chǎn)生強(qiáng)電場。此電場可幫助與ρ-η接面相關(guān)聯(lián)的電場分離電子與電洞，使得頂部觸點(diǎn) 收集電子，底部觸點(diǎn)收集電洞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種太陽能電池結(jié)構(gòu)，其包含ρ-η同質(zhì)接面和異質(zhì)接面表面鈍 化，以減少電子和電洞在表面上因再結(jié)合而減少，增強(qiáng)ρ-η同質(zhì)接面的內(nèi)部電場。本發(fā) 明還提供了一種適合在薄結(jié)晶硅晶片上制造太陽能電池的制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施方式，若干個(gè)具有ρ-η型同質(zhì)接面和異質(zhì)接面表面鈍化的太陽能電池串聯(lián)連接，并 接合在透明封裝材料和反光材料上。上述說明為概述，因此必然包括細(xì)節(jié)的簡化、歸納和省略。因此，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解概述僅僅是闡釋性的，絕非限定性的。在下面的非限定性的詳細(xì)描述中，僅由權(quán)利要求界定的本發(fā)明的其他方面、發(fā)明特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)太陽能電池的剖視圖。
圖2為太陽能電池制造方法 的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。圖3A至圖3F為制造方法的各個(gè)階段的硅晶片的一個(gè)實(shí)施方式的剖視圖。圖4為用于在硅晶片上形成擴(kuò)散層和在所有晶片表面上形成二氧化硅薄層的熔 爐的一個(gè)實(shí)施方式。圖5為包含若干個(gè)太陽能電池的太陽能電池模組。
具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)描述中列舉了大量的具體細(xì)節(jié)，以便于充分理解本發(fā)明。但是，可 以理解的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以實(shí)施本發(fā)明。此外，眾所周 知的方法、程序、元件和電路并未細(xì)述，以便清晰地描述本發(fā)明。太陽能清潔可靠，因此是一種理想的能源。但是，迄今為止，影響太陽能進(jìn)一 步利用的一個(gè)障礙在于太陽能收集系統(tǒng)的成本昂貴。硅晶片自身的成本約占太陽能電 池制造成本的75%，因此，理論上說，自一個(gè)硅錠切割出的晶片越多，就可以越好地節(jié) 約成本。但是，晶片越薄，成品率通常越低。而且，如果在制造過程中暴露于不均勻 的高溫下，或者暴露于硅晶片上的其他層的應(yīng)力下(尤其是暴露于鋁-硅共晶層的應(yīng)力 下)，較薄的晶片越容易發(fā)生變形。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式，由薄硅晶片制造太陽能電池的制造方法 的流程圖。例如，此制造方法可用于由厚度為100至150微米(按照現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，此厚度 較薄)的硅晶片制造太陽能電池。但是，本發(fā)明并不限于薄太陽能電池，本發(fā)明還可以 應(yīng)用于其他裝置上，如光電二極管或光電探測器。在操作100中，在厚度約50至500微 米的結(jié)晶硅晶片上形成p-n同質(zhì)接面。晶片可以是單晶或多晶。晶片的表面也可以進(jìn)行 紋理化。例如，具有(100)晶面的結(jié)晶硅晶片可以通過各向異性蝕刻形成具有(111)晶 面的小四面金字塔陣列。此紋理化表面有助于降低反射率和在太陽能電池內(nèi)部捕獲光。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在具有ρ-型摻雜的硅晶片的一側(cè)形成η-型擴(kuò)散 層。擴(kuò)散層可以在擴(kuò)散爐中形成，圖4示出了用于摻雜若干個(gè)硅晶片410的擴(kuò)散熔爐400 的一個(gè)具體實(shí)施方式
。擴(kuò)散熔爐400包括晶片舟405、若干個(gè)硅晶片410，以及若干個(gè) 摻雜劑源420。摻雜劑源420具有將η-型摻雜劑(如磷、銻或砷)施加于兩個(gè)表面上的 源。若干個(gè)硅晶片410和若干個(gè)摻雜劑源420可以以一定方式置于晶片舟405上，使 得第一摻雜劑源420和第二摻雜劑源420之間放置有兩個(gè)硅晶片410。例如，圖4所示 摻雜劑源420置于晶片舟405最左側(cè)邊槽上，第一硅晶片410與此摻雜劑源420相鄰，第 一硅晶片410后是第二硅晶片410，第二硅晶片410之后又是第二摻雜劑源420。如果此 方式繼續(xù)直至晶片舟405中填滿摻雜劑源420和硅晶片410，每兩個(gè)硅晶片410被其兩側(cè) 的各一個(gè)摻雜劑源420夾在中間。圖4所示的晶片的中心間距約為3/32英寸。硅晶片 410和摻雜劑源420的放置和間距使得每個(gè)硅晶片410的一個(gè)表面層可摻入來自摻雜劑源420的雜質(zhì)。一旦若干個(gè)硅晶片410和若干個(gè)摻雜劑源420置于晶片舟405上，可將熔爐的溫 度設(shè)定為約700至1000攝氏度之間，以使得摻雜劑分子自各個(gè)摻雜劑源420擴(kuò)散至相鄰 的硅晶片410的表面。需要注意的是，將薄硅晶片加熱至高于700攝氏度的高溫通常是 不利的，因?yàn)楣杈赡軙?huì)產(chǎn)生因應(yīng)力引發(fā)的彎曲。但是，在此情形下，整個(gè)晶片被加 熱，而不是部分晶片或晶片表面被加熱。因?yàn)榭缭骄臏囟忍荻缺蛔钚』?，所以擴(kuò)散 過程中的變形風(fēng)險(xiǎn)也降至最低。因此，制造方法的此階段可以接受高溫加熱。此擴(kuò)散過程也可用于具有η-型摻雜的硅晶片上。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，可在若干個(gè)η-型硅晶片的一側(cè)形成ρ-型擴(kuò)散層，在此實(shí)施方式中，硅晶片410經(jīng) η-型摻雜。摻雜劑源420涂覆有ρ-型摻雜劑，如硼、鎵、銦或鋁。隨后，在擴(kuò)散熔爐 400中使η-型硅晶片擴(kuò)散。在相同的熱循環(huán)中，但在擴(kuò)散過程完成之后，可以以約3000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分 鐘的流量向熔爐內(nèi)注入氧氣，以在操作110中的各個(gè)硅晶片的兩側(cè)生長氧化物層。在約 900攝氏度的溫度下經(jīng)過約10至30分鐘后，晶片的兩側(cè)形成厚度約5至20納米的熱氧化 物。在形成氧化物層的過程中，一些包括任何潛在受污染表面的硅晶片被消耗。在其形 成過程中，約10納米厚的氧化物層自其初始表面消耗約4.5納米的硅，以保證氧化物層 正下方的硅品質(zhì)純潔。隨后，在操作120中，自各個(gè)硅晶片移除氧化物層。與現(xiàn)有方法不同，為了最 后蝕刻，無需采用濕式化學(xué)清洗方法自晶片表面移除有機(jī)和金屬污染。典型的濕式化學(xué) 清洗方法實(shí)例包括含氫氧化銨或鹽酸(RCA潔凈級(jí))與過氧化氫的溶液，以及含硫酸的過 氧化氫溶液。這些溶液通常在高于室溫下使用，經(jīng)常在約80攝氏度的溫度下使用。因 為氧化物層已經(jīng)消耗了任何潛在的污染物，所以氧化物層的移除會(huì)暴露未受污染的硅表 面。潔凈的表面在形成高品質(zhì)異質(zhì)接面中至關(guān)重要。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可使用稀氫氟酸(HF)溶液將熱氧化物層自晶片的 兩個(gè)表面剝離。HF溶液以體積計(jì)可包含24份水和1份49% HF。使用此溶液蝕刻熱氧 化物的速率約為8納米/分鐘。因此，20納米氧化物層的蝕刻時(shí)間約為2至3分鐘。當(dāng)表面自親水狀態(tài)變成疏水狀態(tài)時(shí)，表面蝕刻完成。換句話說，如果硅表面上 仍有熱氧化物，水會(huì)鋪展于硅表面上。一旦氧化物層自硅表面剝離，水會(huì)在硅表面上匯 聚成水珠。此時(shí)，晶片表面的懸空硅鍵以氫原子端接，以使得硅為非晶硅沉積做好準(zhǔn) 備。蝕刻后不用水沖洗，以保持氫端接表面的條件。無需用水沖洗是因?yàn)?，表面疏水?態(tài)使得蝕刻溶液可自表面干凈地流走。一旦氧化物層被移除且懸空鍵端接，在操作130中，未摻雜的非晶硅層沉積在 晶片的兩側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，未摻雜或本征非晶硅可以通過熱絲化學(xué)氣相 沉積(HWCVD)法來沉積。在HWCVD法中，將基板上方的金屬絲加熱至約2000攝氏 度，并使沉積室中的壓力保持在約10毫托(millitorr)。金屬絲可由鉭或鎢制成。熱絲可使硅烷分子分解。當(dāng)分子片段與相對(duì)較冷的硅晶片表面接觸時(shí)，分子片 段凝結(jié)并停留在表面上，同時(shí)從氣相轉(zhuǎn)變成固相。理想情況下，將硅晶片加熱至約50至 200攝氏度之間，以為硅原子提供形成非晶硅材料的移動(dòng)性。但是，重要的是將溫度保持 在低于約400攝氏度，以防止非晶硅因結(jié)晶而喪失鈍化特性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，可采用等離子體輔助化學(xué)蒸氣沉積(PECVD)法 使未摻雜非晶硅層沉積。PECVD法也采用硅烷作為原料氣。硅烷氣體在射頻等離子體 的作用下分解?？墒褂妙l率范圍約為13至70兆赫的頻率來激發(fā)等離子體。 根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方式，未摻雜非晶硅層可通過膨脹熱等離子體 (expanding thermal plasma, ETP)技術(shù)沉禾只。硅的前面和后面均可施加未摻雜非晶硅層。非晶硅和結(jié)晶硅之間的突兀界面有 助于減少結(jié)晶硅表面的電洞與電子的再結(jié)合。前面和后面未摻雜非晶硅層可以依次施 力口，也可以同時(shí)施加。各個(gè)未摻雜非晶硅層的厚度均約為2至10納米。硅晶片前面上 的未摻雜非晶硅層的厚度可以約等于后面上的未摻雜非晶硅層的厚度。或者，硅晶片前 面上的未摻雜非晶硅層的厚度可以小于后面上的未摻雜非晶硅層的厚度，以避免非晶硅 層過度吸收光，非晶硅層內(nèi)的光生載流子的壽命很短。因?yàn)楹竺嫖磽诫s非晶硅層吸收光 很少，所以可將后面未摻雜非晶硅層加厚，以改善表面鈍化。本征非晶硅層沉積后，在操作140中，在晶片的前側(cè)上添加第一摻雜非晶硅 層。如果硅晶片的基板為P-型，則將η-型摻雜非晶硅層沉積在晶片的前側(cè)或發(fā)射體 側(cè)。如果硅晶片的基板為η-型，則將ρ-型摻雜非晶硅層沉積在晶片的前側(cè)。沉積可通 過HWCVD法、PECVD法或ETP法完成。在HWCVD法中，在約60毫托的壓力下，硅烷和存于氫氣中的5 %磷化氫按 1 1.2的比例施加。而且，晶片保持在約100至300攝氏度的溫度下。摻雜非晶硅層 的厚度可約為4至20納米。第一摻雜非晶硅層最好可以在不同的室內(nèi)形成，以避免污染 用于沉積未摻雜非晶硅的室。在操作150中，將第二摻雜非晶硅層添加在晶片的后側(cè)。第二摻雜非晶硅層的 類型與第一摻雜非晶硅層的類型相反。因此，如果第一摻雜非晶硅層是P-型摻雜，則第 二摻雜非晶硅層為η-型摻雜，反之亦然。第二摻雜非晶硅層的沉積可以通過HWCVD 法、PECVD法或ETP法完成。對(duì)于HWCVD法，在約70毫托的壓力下，硅烷和存于氫氣中的2.5%乙硼烷按 1 5的比例施加，晶片保持在約150至350攝氏度的溫度下。在此操作中，生長的摻雜 非晶硅層的厚度約為4至20納米。在操作160中，在晶片的兩側(cè)形成厚度約為75納米的透明導(dǎo)電氧化物。透明 導(dǎo)電氧化物層覆蓋硅晶片的整個(gè)前側(cè)和后側(cè)。透明導(dǎo)電氧化物層基本透明，折射率約為 2.0。對(duì)透明導(dǎo)電氧化物層選擇此折射率，旨在提供一個(gè)介于空氣的折射率(折射率1.0) 和硅的折射率(折射率約為4)之間的適當(dāng)中間值。透明導(dǎo)電氧化物充當(dāng)太陽能電池的有 效減反射涂層。透明導(dǎo)電氧化物可以包含氧化銦錫。90%銦、10%錫合金可在氧氣存在下蒸 發(fā)，以在低于250攝氏度的溫度下在晶片上形成氧化銦錫層。例如，晶片溫度可以保持 在150至250攝氏度。沉積在真空條件和一定氧分壓下進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，透明導(dǎo)電氧化物可包含氧化鋅與鋁。除蒸發(fā) 夕卜，透明導(dǎo)電氧化物層(例如氧化鋅和氧化銦錫)也可以通過濺鍍施加。透明導(dǎo)電氧化 物層可以依次施加，也可以同時(shí)施加。最后，在操作170中，向透明導(dǎo)電氧化物層施加觸點(diǎn)。觸點(diǎn)為含銀的格網(wǎng)線。格網(wǎng)線可以通過絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷或蔭罩蒸發(fā)施加。為了分解印刷材料或改善銀線與 透明導(dǎo)電氧化物層的粘附，可以在低于450攝氏度的溫度下進(jìn)行熱處理。銀格網(wǎng)線不能與結(jié)晶硅表面 直接接觸。向透明導(dǎo)電氧化物層施加觸點(diǎn)可避免產(chǎn) 生現(xiàn)有同質(zhì)接面電池(金屬與結(jié)晶硅表面直接接觸)的極大再結(jié)合區(qū)。圖3A至圖3F所示為制造方法各個(gè)階段的硅晶片的一個(gè)實(shí)施方式的剖視圖。圖 3A包含摻雜基板200、擴(kuò)散層210、第一熱氧化物層210和第二熱氧化物層225。硅晶片 可以是單晶硅或多晶硅。圖3A所示為前述操作100和110之后的硅晶片。摻雜基板200與擴(kuò)散層210相接合。摻雜基板200可以是ρ-型或η-型。如 果基板200是ρ-型，則擴(kuò)散層210為η-型。如果基板200是η_型，則擴(kuò)散層210為 ρ-型。摻雜基板200與擴(kuò)散層210之間的界面為同質(zhì)接面。同質(zhì)接面η-側(cè)的正固定電 荷與同質(zhì)接面P-側(cè)的負(fù)固定電荷產(chǎn)生電場。電場將光生電子引導(dǎo)至η-側(cè)，將光生電洞 引導(dǎo)至ρ-側(cè)。同質(zhì)接面用于分離大部分光生載流子，使其在觸點(diǎn)聚集。一個(gè)熱氧化物層220生長于擴(kuò)散層210上，一個(gè)第二熱氧化物層225生長于摻雜 基板220上。熱氧化物層220，225的形成可避免采用大量濕式化學(xué)清洗昂貴、費(fèi)時(shí)地準(zhǔn) 備硅表面。如上文所解釋，熱氧化方法消耗部分硅晶片，包括受污染的任何表面部分。因此，在操作120中移除熱氧化物層220，225后，摻雜基板200和擴(kuò)散層210 的暴露表面幾乎沒有污染物，如圖3Β所示。此外，用于剝離氧化物層220，225的稀HF 溶液可以提供氫原子以暫時(shí)端接晶片表面的懸空鍵，因此通過消除原本會(huì)形成的再結(jié)合 中心來促進(jìn)表面鈍化。再結(jié)合中心有害，因?yàn)槠淇善茐耐ㄟ^吸收光產(chǎn)生的電荷載流子， 降低太陽能電池的效率。當(dāng)未摻雜非晶硅層(含有大量原子氫)沉積時(shí)，暫時(shí)鈍化會(huì)變 成永久鈍化。圖3C所示為操作130中，兩側(cè)均沉積有未摻雜非晶硅層之后的硅晶片。晶片包 含摻雜基板200、擴(kuò)散層210、第一未摻雜非晶硅層230和第二未摻雜非晶硅層235。第 一非晶硅層230和第二未摻雜非晶硅層235有助于結(jié)晶硅晶片的表面鈍化。圖3D所示為操作140中，前面沉積有第一摻雜非晶層之后的硅晶片。第一摻 雜非晶硅層240和第一未摻雜非晶硅層230相接合。第一未摻雜非晶硅層230和擴(kuò)散層 210相接合。擴(kuò)散層210和摻雜基板200相接合。摻雜基板200和未摻雜非晶硅235相 接合。類似地，圖3Ε所示為操作150中，第二側(cè)沉積有第二摻雜非晶硅層245之后的 硅晶片。更具體地說，除了圖3D所示的元件外，圖3Ε還包含與第二未摻雜非晶硅層235 相接合的第二摻雜非晶硅層245。第一摻雜非晶硅層240和第二摻雜非晶硅層245可輔助 未摻雜非晶硅層230，235鈍化結(jié)晶硅晶片的頂面和底面。第一摻雜非晶硅層240和擴(kuò)散 層210的類型相同，第二摻雜非晶硅層245和摻雜基板200的類型相同，第一摻雜非晶硅 層240和擴(kuò)散層210的類型與第二摻雜非晶硅層245和摻雜基板200的類型相反。根據(jù) 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，第一摻雜非晶硅層240和擴(kuò)散層210為ρ-型，第二摻雜非晶硅 層245和摻雜基板200為η-型。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，第一摻雜非晶硅層240 和擴(kuò)散層210為η-型，第二摻雜非晶硅層245和摻雜基板200為ρ-型。非晶硅層240，230與結(jié)晶硅層210相接合，以使得電荷可在這些層之間流動(dòng)， 產(chǎn)生有效的異質(zhì)接面。而且，此異質(zhì)接面具有與結(jié)晶硅的同質(zhì)接面的電場方向相同的電場。因?yàn)閾诫s非晶硅層240和擴(kuò)散層210具有相同電荷類型，所以這些電場的方向相同。因?yàn)榉蔷Ч鑼?45，235與結(jié)晶硅層200相接合，所以其界面也具有異質(zhì)接面。 此異質(zhì)接面具有與結(jié)晶硅的同質(zhì)接面中的電場方向相同的電場。這些電場方向相同是因 為，摻雜非晶硅層245和摻雜基板200的類型相同。有效異質(zhì)接面可用于補(bǔ)充和加強(qiáng)同 質(zhì)接面的作用。由兩個(gè)異質(zhì)接面產(chǎn)生的電場可用于補(bǔ)充或加強(qiáng)同質(zhì)接面的電場。加強(qiáng)電場允許 電子更自由地流經(jīng)太陽能電池并流入與太陽能電池相接合的外部負(fù)載。圖3F所示為操作160和170后的硅晶片。第一透明導(dǎo)電氧化物層250與第一摻 雜非晶硅層240相接合，第二透明導(dǎo)電氧化物層255與第二摻雜非晶硅層245相接合。第 一透明導(dǎo)電氧化物層250與若干個(gè)觸點(diǎn)260相接合，第二透明導(dǎo)電氧化物層255與若干個(gè) 觸點(diǎn)265相接合。太陽能電池300包含硅晶片、非晶硅層、透明導(dǎo)電氧化物層和觸點(diǎn)。 因?yàn)榻饘倥c透明導(dǎo)電氧化物接觸而不直接與結(jié)晶硅表面接觸，所以可消除與現(xiàn)有太陽能 電池中金屬/硅界面相關(guān)的高表面再結(jié)合損失。透明導(dǎo)電氧化物層250充當(dāng)太陽能電池 300的減反射涂層。透明導(dǎo)電氧化物層250可覆蓋太陽能電池300的整個(gè)前面。而且， 透明導(dǎo)電氧化物層250，255具有足夠低的薄層電阻，以為電流到達(dá)觸點(diǎn)260，265提供一 個(gè)橫向?qū)щ娐窂健Ｍ该鲗?dǎo)電氧化物層250，255的薄層電阻均可以為30至100歐姆/平 方。隨后，由硅晶片制造的太陽能電池可裝成太陽能電池模組。圖5所示的太陽 能電池模組包括若干個(gè)太陽能電池300、第一封裝材料510、玻璃板515、第二封裝材料 520、底板530、正端子540和負(fù)端子550。 太陽能電池模組中的太陽能電池串聯(lián)連接，以提高電壓。具體地說，將太陽能 電池彼此焊接，以使得第一太陽能電池300的負(fù)極觸點(diǎn)與第二太陽能電池300的正極觸 點(diǎn)相接合。第二太陽能電池300的負(fù)極觸點(diǎn)與第三太陽能電池300的正極觸點(diǎn)相接合。 此模式繼續(xù)進(jìn)行，直至太陽能電池模組中的所有太陽能電池300焊接在一起。通過將太 陽能電池串聯(lián)連接，各個(gè)太陽能電池300產(chǎn)生的電壓與下一個(gè)太陽能電池產(chǎn)生的電壓累 力口。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，一個(gè)太陽能電池模組包含36個(gè)串聯(lián)連接的太陽能電 池。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，一個(gè)太陽能電池模組包含72個(gè)串聯(lián)連接的太陽能電 池。太陽能電池模組的正端子和第一太陽能電池300的正極觸點(diǎn)相接合。太陽能電池模 組的負(fù)端子與串聯(lián)連接的若干個(gè)太陽能電池300的最后一個(gè)太陽能電池300的負(fù)極觸點(diǎn)相 接合。封裝材料510與若干個(gè)太陽能電池300的一側(cè)相接合，封裝材料520與若干個(gè)太 陽能電池300的第二側(cè)相接合。封裝材料510，520可包含折射率與玻璃的折射率類似的 透明材料，如乙烯醋酸乙烯酯，以允許光透過太陽能電池300并防止太陽能電池300受到 潛在的有害元件和物體的損壞。在太陽能電池模組的制造過程中，第一封裝材料510和第二封裝材料520擠壓在 一起并加熱，乙烯醋酸乙烯酯熔化并圍繞若干個(gè)太陽能電池300流動(dòng)。隨后，將玻璃板 515與第一封裝材料510相接合，以進(jìn)一步保護(hù)太陽能電池300。因?yàn)榈谝环庋b材料510 和玻璃板515具有基本相同的折射率，所以兩層具有單層的光學(xué)性質(zhì)。底板530與第二封裝材料520相接合。底板530可包含反光材料，如聚氟乙烯。透過玻璃板515、封裝材料510，且未被太陽能電池300吸收的任何光線均透過封裝材料 520射出。隨后，光線可能反射出底板530且第二次透過太陽能電池300，以為太陽能電 池300提供第二次吸收光線的機(jī)會(huì)。
在上述說明書中，已參照示意性具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。但是，顯而 易見的是，在不背離隨附權(quán)利要求所列的本發(fā)明更廣泛的精神和范圍的情形下，可以對(duì) 本發(fā)明做出各種修改和變更。因此，本發(fā)明的說明書和附圖應(yīng)視為說明性的而不是限定 性的。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括包含相接合的P-區(qū)和η-區(qū)的結(jié)晶硅；與結(jié)晶硅的ρ-區(qū)相接合以鈍化ρ-區(qū)表面的第一本征非晶硅層； 與結(jié)晶硅的η-區(qū)相接合以鈍化η-區(qū)表面的第二本征非晶硅層； 與第一本征非晶硅層相接合以加強(qiáng)結(jié)晶硅電場的ρ-型非晶硅層；以及 與第二本征非晶硅層相接合以加強(qiáng)結(jié)晶硅電場的η-型非晶硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括與P-型非晶硅層相接合以引導(dǎo)電荷并提供減反射涂層的第一透明導(dǎo)電氧化物層；以及與η-型非晶硅層相接合以引導(dǎo)電荷的第二透明導(dǎo)電氧化物層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述第一透明導(dǎo)電氧化物層和第二透 明導(dǎo)電氧化物層包含氧化銦錫。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述第一透明導(dǎo)電氧化物層和第二透 明導(dǎo)電氧化物層包含氧化鋅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述結(jié)晶硅的厚度約為50至500微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一本征非晶硅層的厚度約為2至 10納米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一本征非晶硅層的厚度約等于 第二本征非晶硅層的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一本征非晶硅層的厚度小于第 二本征非晶硅層的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述結(jié)晶硅為單晶硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述單晶硅表面具有(100)晶向。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述結(jié)晶硅為多晶硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述ρ-型非晶硅層的厚度約為4至20 納米。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述η-型非晶硅層的厚度約為4至20 納米。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進(jìn)一步包括與所述第一透明導(dǎo)電氧化物層相接合以引導(dǎo)電荷的第一若干觸點(diǎn)；以及 與所述第二透明導(dǎo)電氧化物層相接合以引導(dǎo)電荷的第二若干觸點(diǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述第一透明導(dǎo)電氧化物層的厚度約 為75納米。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述第一透明導(dǎo)電氧化物層的薄層電 阻約為50歐姆/平方。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述第一透明導(dǎo)電氧化物層的折射率 約為2.0。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述結(jié)晶硅為硅晶片。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于所述硅晶片為形成有ρ-型區(qū)的ρ-型 硅晶片，所述η-型區(qū)為硅晶片中的擴(kuò)散層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于所述η-型區(qū)的薄層電阻約為10至 1000歐姆/平方。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于所述硅晶片為形成有η-型區(qū)的η-型 硅晶片，所述ρ-型區(qū)為硅晶片中的擴(kuò)散層。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述ρ-型區(qū)的薄層電阻約為10至 1000歐姆/平方。
23.—種太陽能電池，包括第一區(qū)，第一區(qū)包含同質(zhì)接面、頂面和底面；與第一區(qū)相接合以鈍化第一區(qū)頂面的第二區(qū)，第一區(qū)和第二區(qū)的界面包含第一異質(zhì) 接面；以及與第一區(qū)相接合以鈍化第一區(qū)底面的第三區(qū)，第一區(qū)和第三區(qū)的界面包含第二異質(zhì) 接面。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能電池，其特征在于所述同質(zhì)接面包含第一電 場，所述第一異質(zhì)接面包含第二電場，所述第二異質(zhì)接面包含第三電場。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能電池，其特征在于所述第一電場、第二電場和 第三電場的方向相同。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能電池，其特征在于所述第一區(qū)包含結(jié)晶硅。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能電池，其特征在于所述第二區(qū)包含第一未摻雜 非晶硅層和η-型非晶硅層。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能電池，其特征在于所述第三區(qū)包含第二未摻雜 非晶硅層和ρ-型非晶硅層。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能電池，其特征在于所述第一區(qū)的厚度約為50至 500微米。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能電池，其特征在于所述第一區(qū)為硅晶片。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的太陽能電池，其特征在于所述硅晶片為形成有ρ-型層 的ρ-型硅晶片，η-型層為硅晶片中的擴(kuò)散層，同質(zhì)接面為ρ-型層和η-型層的界面。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的太陽能電池，其特征在于所述η-型層的薄層電阻約為 10至1000歐姆/平方。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的太陽能電池，其特征在于所述硅晶片為形成有η-型層 的η-型硅晶片，ρ-型層為硅晶片中的擴(kuò)散層，同質(zhì)接面為η-型層和ρ-型層的界面。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的太陽能電池，其特征在于所述ρ-型區(qū)的薄層電阻約為 10至1000歐姆/平方。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄硅太陽能電池，更具體地，太陽能電池可以由厚度約50至500微米的結(jié)晶硅晶片制成。太陽能電池包括具有p-n同質(zhì)接面的第一區(qū)、可產(chǎn)生異質(zhì)接面表面鈍化的第二區(qū)，以及可產(chǎn)生異質(zhì)接面表面鈍化的第三區(qū)。非晶硅層在低于約400攝氏度的溫度下沉積于硅晶片的兩側(cè)，以減小非晶硅鈍化特性損失。在大約165攝氏度的溫度下，在兩側(cè)形成最終的透明導(dǎo)電氧化物層。金屬觸點(diǎn)施加于透明導(dǎo)電氧化物上。用于制造太陽能電池外層的低溫和極薄材料層可防止薄晶片受到可能導(dǎo)致晶片變形的過大應(yīng)力。
文檔編號(hào)H01L31/078GK102017188SQ200880128829
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者丹尼爾·L·邁耶, 艾吉特·羅哈吉 申請(qǐng)人:桑艾維公司