混合太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及混合太陽能電池及其制造方法，更具體地，涉及混合同質結/異質結太陽能電池(即，具有同質結和異質結接觸部)。
【背景技術】
[0002]圖1示出傳統(tǒng)的工業(yè)硅圓片太陽能電池100。通常，使用P型硅(Si)圓片102。通過具有點(或線)金屬接觸部106的前側全部區(qū)域擴散p/η+同質結104 (用于少數載流子收集的發(fā)射極層)，以及具有全部區(qū)域Al金屬接觸部110的后側全部區(qū)域擴散p/p+同質結108 (用于少數載流子收集的背表面電場(BSF)層)，從而實現過量電荷載流子分離。由硅氮化物(SiNx)構成的鈍化層112被沉積在前側擴散同質結104上。例如，前側p/η+擴散同質結104可以是磷擴散的晶體硅(Ph-擴散的c-Si (n+))，而后側p/p+擴散同質結108可以是鋁擴散的晶體硅(Al-擴散的c-Si (p+))。前側同質結104和后側同質結108各自通過高溫熱擴散過程和高溫接觸燒結而形成。為了有效地收集所產生的少數載流子(電子)，將發(fā)射極(即，p/n結)104設置在太陽能電池100的前側。
[0003]為了提高電池效率，一般建議使用η型Si圓片。因此，能夠避免在P型Cz硅中觀察到的光誘導退化(由于亞穩(wěn)的硼-氧復合物)，并且能夠達到更高的開路電壓。這是因為在c-Si中，電子捕獲系數通常高于空穴捕獲系數，因此η型c-Si具有更低的少數載流子復合率。按照慣例，對于前接觸的太陽能電池，通常有兩種提高效率的技術。圖2Α和圖2Β示出第一種技術，其涉及具有前擴散同質結和后擴散同質結兩者的同質結太陽能電池200、220，該前擴散同質結和后擴散同質結具有點(或線)金屬接觸部204。圖2Α示出具有點(或線)金屬接觸部204的全部區(qū)域擴散同質結202，圖2Β示出具有點(或線)金屬接觸部204的局部區(qū)域擴散同質結222。圖2C示出第二種技術，其涉及具有前、后全部區(qū)域沉積異質結242兩者的異質結太陽能電池240，該前、后全部區(qū)域沉積異質結242具有由透明導電氧化物(TCO)組成的全部區(qū)域“金屬”接觸部244。
[0004]如果使用具有金屬點/線接觸部204的后擴散同質結(即，傳統(tǒng)的同質結方式)，則通常通過提供可包含大量界面電荷的電絕緣鈍化層224來實現表面鈍化，該界面電荷增強表面鈍化(場效應鈍化)。由于硅氮化物SiNx的大量界面正電荷，因此典型地使用硅氮化物SiNx。在該電絕緣鈍化層224內形成小開口，以使金屬接觸部204形成在該小開口中。由兩種類型的擴散同質結接觸部，即，使用由金屬點/線接觸部204進行局部接觸的全部區(qū)域擴散202 (見圖2A)，或者使用在金屬點/線接觸部204之下的局部區(qū)域擴散222 (見圖2B)。后一種方法增加太陽能電池220的開路電壓電勢，這是因為在圓片中存在更少的復合有源區(qū)(recombinat1n active reg1ns)，但是必須以生長/沉積并構圖(pattern)擴散掩膜為代價。
[0005]如果使用具有全部區(qū)域TCO接觸部244的后薄膜沉積全部區(qū)域異質結242 ( S卩，傳統(tǒng)的異質結方式)，則通常通過提供導電薄膜異質結層來實現表面鈍化。這典型地是超薄膜(〈10nm)本征氫化非晶娃，a-S1:H(i)，其被薄膜(<30nm)p摻雜的或η摻雜的氫化非晶硅((a-S1:H(p+)或a-S1:H(n+))進一步覆蓋以形成太陽能電池240的發(fā)射極和背表面場(BSF)區(qū)域。為了形成全部區(qū)域接觸部，薄膜透明導電氧化物(TCO)層244被施加于薄膜硅層之上。該TCO保證側向電導率并且還作為有效的背反射器。金屬接觸部204形成在TCO之上以提取電流。
[0006]然而，盡管這兩種方法是成功的，但其均有缺點。例如，由于下述原因，傳統(tǒng)的擴散同質結硅圓片太陽能電池經受比較低的開路(V。。)電勢，(i)在圓片中的擴散區(qū)域，其也是增強復合的區(qū)域，以及(ii)高接觸復合，這是因為金屬接觸部直接接觸太陽能電池吸收器。另外，存在關于硼P+擴散的技術障礙。硼擴散存在若干問題，包括相對低的產量、非常高的熱平衡(>1000°C)以及對管道的巨大維護要求(去除硼粉)，并且硼擴散是相對不穩(wěn)定的過程。相反，薄膜沉積異質結硅圓片太陽能電池被證實實現最高V。。值。然而，特別地，TCO層需要保證良好的側向導電率和良好的后側反射率，這需要另外的過程(即濺射)并因此顯著增加成本。此外，由于在TCO中的寄生吸收，并且需要轉用的低溫相容性絲網印刷糊料，因此難以在以前側接觸部為特征的異質結硅太陽能電池中實現高短路電流密度(Jsc)和填充因子(FF)。
[0007]另一方面，使用標準工業(yè)過程將上述兩種方法(同質結太陽能電池結構和異質結太陽能電池結構)相結合將遭遇到嚴重的缺陷。這是因為用于同質結接觸部形成和異質結接觸部形成的標準過程在原則上不是工藝相容的。標準的同質結接觸部形成(使用絲網印刷術)需要高溫過程步驟(在多800°c的溫度(T)下接觸燒結)以保證金屬網格對硅圓片的低電阻歐姆接觸。相反，由于在高溫度下氫開始逸出薄膜層，因此薄膜沉積異質結層不能經受高于350°C的溫度，這與表面鈍化的顯著降低相關(導致開路電壓的顯著下降并因此導致太陽能電池效率下降)。因此，對標準的絲網印刷術的同質結接觸部形成的高溫要求需要在沉積薄膜異質結層之前完全完成擴散同質結接觸部。然而，這將轉而產生下述問題，即金屬化的層將必須進入用于薄膜異質結層沉積的等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)腔。這再次與薄膜PECVD層沉積過程的高表面鈍化要求不相容，因為在PECVD過程中的金屬交叉污染將破壞本征非晶硅的高品質表面鈍化，該本征非晶硅常用作緩沖層以保證最高的表面鈍化(再次導致開路電壓的顯著下降并因此導致太陽能電池效率下降)。另外，由于a-S1:H/金屬接觸部是不良的后側反射器，因此使用直接接觸異質結層的全部區(qū)域金屬化無法省略后側TCO接觸部。因此，目前沒有可用的工業(yè)上可行的混合(同質結/異質結)太陽能電池結構，該混合太陽能電池可以將異質結接觸部形成的優(yōu)勢(即，更高的開路電壓，無硼擴散)與同質結接觸部形成的優(yōu)勢(即，無TCO接觸部并因此具有更高的短路電流)相結合。
[0008]針對這種背景，開發(fā)出本實用新型。
【實用新型內容】
[0009]提供了混合太陽能電池，其包括:產生過量電荷載流子的吸收層，所述過量電荷載流子具有與所述吸收層的第一側上入射的光相反的極性；同質結接觸部，其形成在所述吸收層的所述第一側上以提取所產生的第一極性的過量電荷載流子；鈍化層，其形成在所述吸收層的第二側上，所述第二側與所述第一側相對，并且所述鈍化層呈現正極性或負極性的表面電荷以使所述吸收層的所述第二側處于電荷載流子積累狀態(tài)或電荷載流子反轉狀態(tài)；以及摻雜異質結接觸部，其形成在所述吸收層的所述第二側上在所述鈍化層之上以提取所產生的第二極性的過量電荷載流子，所述第二極性與所述第一極性相反，并且所述摻雜異質結接觸部具有與所述鈍化層的所述表面電荷的所述極性相反的極性，其中所述鈍化層包括一個或多個接觸部開口，并且所述摻雜異質結接觸部包括沉積在所述鈍化層之上的摻雜異質結層，所述摻雜異質結層包括分別在所述一個或多個接觸部開口內形成的一個或多個異質結突起接觸部，以及其中所述異質結突起接觸部的形狀是點狀、條紋狀或網格狀，并且鈍化所述吸收層的表面的所述異質結突起接觸部的表面區(qū)域與鈍化所述吸收層的所述表面的整個表面區(qū)域的百分比是3%至20%。
[0010]在所述混合太陽能電池的某些實施方案中，所述同質結接觸部包括:通過將摻雜劑擴散至所述吸收層的所述第一側中而形成的擴散區(qū)域，以及經由絲網印刷術和隨后的接觸燒結而在所述擴散區(qū)域上形成的第一接觸部，所述第一接觸部由金屬或透明導電氧化物/金屬的堆疊構成。
[0011]在所述混合太陽能電池的某些實施方案中，所述鈍化層由用于正表面電荷的硅氮化物或用于負表面電荷的鋁氧化物構成。
[0012]在所述混合太陽能電池的某些實施方案中，所述異質結層包括由摻雜氫化非晶硅、摻雜氫化微晶硅、本征氫化非晶硅/摻雜氫化非晶硅的堆疊、本征氫化非晶硅氧化物/摻雜氫化非晶硅的堆疊、或本征氫化非晶硅氧化物/摻雜氫化微晶硅的堆疊構成的一個或多個薄膜層。
【附圖說明】
[0013]根據下文的說明書，僅通過示例的方式并結合附圖，本領域的技術人員會更好地理