CN102292828A - 太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

示出一种太阳能电池。该太阳能电池包括：第一导电类型的半导体基板；包括晶体部分的第一非晶半导体层；所述半导体基板上的第一电极部分；和所述半导体基板上的第二电极部分。

Description

太阳能电池
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池。
背景技术
近来，由于认为现有能源(如石油和煤)是会被耗尽的，因此对于代替现有能源的另选能源越来越感兴趣。在这些另选能源中，由于作为用于从太阳能产生电能的电池，太阳能电池能够从充足来源汲取能量并且不会造成环境污染，因此太阳能电池尤其受到关注。
太阳能电池通常包括各自由半导体形成的基板和射极层、以及分别在基板和射极层上形成的电极。形成基板和射极层的半导体具有不同的导电类型，诸如p型和n型。在基板和射极层之间的界面处形成p-n结。
当光入射在太阳能电池上时，在半导体中产生多个电子-空穴对。电子-空穴对通过光伏效应而分离为电子和空穴。因而，分离出的电子移动到n型半导体(如，射极层)，并且分离出的空穴移动到p型半导体(如，基板)，电子和空穴接着分别由电连接到射极层和基板的电极收集。使用电线将电极彼此连接，由此获得电能。
电连接到射极层和基板的多个电极收集移动到射极层和基板的电子和空穴，并允许电子和空穴移动到连接到外部的负载。
但是，在该情况下，因为电极形成在基板的光入射表面上的射极层以及基板的非入射表面上，所以光的入射面积减少。因此，太阳能电池的效率降低。
因此，已经开发了其中收集电子和空穴的全部电极都位于基板背面的背接触太阳能电池，以增加光的入射面积。
发明内容
对问题的解决方案
在一个方面中，存在一种太阳能电池，该太阳能电池包括：第一导电类型的半导体基板；在所述半导体基板上的与所述第一导电类型相反的第二导电类型的第一半导体层，该第一半导体层包括晶体块；所述半导体基板上的第一电极，该第一电极电连接到所述半导体基板；以及所述半导体基板上的第二电极，该第二电极电连接到所述第一半导体层。
所述第一半导体层可以具有等于或小于大约10％的结晶度。
所述太阳能电池还可以包括在所述半导体基板上的所述第一导电类型的第二半导体层。所述第二半导体层可以包括晶体块。所述第二半导体层可以具有等于或小于大约30％的结晶度。
所述太阳能电池还可以包括所述半导体基板上的本征半导体层。所述本征半导体层可以包括晶体块。所述本征半导体层可以具有等于或小于大约10％的结晶度。
所述半导体基板和所述第一半导体层可以形成异质结。
在另一方面，存在一种太阳能电池，该太阳能电池包括：第一导电类型的基板；所述基板上的与所述第一导电类型相反的第二导电类型的射极层，所述射极层包括晶体块；电连接到所述射极层的第一电极；以及所述基板上的第二电极，所述第二电极电连接到所述基板，其中，所述基板和所述射极层形成异质结，其中，所述射极层具有等于或小于大约10％的结晶度。
所述基板可以由单晶硅或多晶硅形成，并且所述射极层可以由非晶硅形成。
所述太阳能电池还可以包括位于所述基板和所述第二电极之间的背面场层。所述背面场层可以包括晶体块。所述背面场层可以具有比所述射极层的结晶度大的结晶度。所述背面场层的结晶度可以等于或小于大约30％。
所述太阳能电池还可以包括位于所述基板上的至少一个钝化层。所述至少一个钝化层可以包括晶体块。所述至少一个钝化层可以具有等于或小于大约10％的结晶度。所述至少一个钝化层可以包括位于所述基板的正面上的正面钝化层和位于所述基板的背面上的背面钝化层。
所述射极层和所述背面场层可以位于所述基板的背面上。所述背面钝化层可以在所述射极层和所述背面场层之间位于所述基板上。
所述射极层可以位于所述基板的正面上，并且所述背面场层可以位于所述基板的背面上。所述背面钝化层可以位于所述基板和所述背面场层之间。
所述太阳能电池还可以包括位于所述射极层上的透明导电层、以及位于所述背面场层和所述第二电极之间的导电层。
在另一方面，存在一种太阳能电池，该太阳能电池包括：第一导电类型的晶态(non-amorphous)半导体基板；所述晶态半导体基板上的至少第一半导体层，所述第一半导体层包括晶态的至少一部分和非晶态的另一部分；所述半导体基板上的第一电极；以及所述半导体基板上的第二电极。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步的理解，并被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的部分立体图；
图2是沿图1的线II-II截取的截面图；
图3是测量当使用由单晶硅形成的基板作为种子层在正面钝化层上生长晶体块时、载流子寿命与由非晶硅形成的正面钝化层的结晶度的关系的曲线图；
图4是测量当使用由单晶硅形成的基板作为种子层在射极层上生长晶体块时、载流子寿命与由非晶硅形成的射极层的结晶度的关系的曲线图；
图5是测量当使用由单晶硅形成的基板作为种子层在背面场(BSF)层上生长晶体块时、载流子寿命与由非晶硅形成的BSF层的结晶度的关系的曲线图；
图6至图10分别是根据本发明实施方式的太阳能电池的其他示例的截面图；
图11是根据本发明另一实施方式的太阳能电池的部分立体图；和
图12是沿图11的线XII-XII截取的截面图。
具体实施方式
现在将参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方式。但是，本发明可以实现为许多不同形式，并且不应该解释为仅限于这里阐述的实施方式。
在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、板、区域等的厚度。在全部说明中将使用相似标号来表示相似元件。应当理解的是，当将诸如层、膜、区域或基板的元件称为“位于另一元件上”时，它可以直接位于所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接位于”另一元件上时，不存在中间元件。
现在将详细地描述本发明的实施方式，其示例示出在附图中。
首先，将参照图1和图2，描述根据本发明的实施方式的太阳能电池的示例。
图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池的示例的部分立体图。图2是沿图1的线II-II截取的截面图。
如图1和图2所示，根据本发明的实施方式的太阳能电池1包括：基板110；位于基板110的光入射的正面上的正面钝化层191；在正面钝化层191上的防反射层130；在基板110的与基板110的正面相反的没有光入射的背面上的多个射极层120；与多个射极层120间隔开地位于基板110的背面上的多个背面场(BSF)层172；位于基板110的背面上的在多个射极层120和多个BSF层172之间的背面钝化层192；在多个射极层120上的多个第一电极141；和在多个BSF层172上的多个第二电极142。
基板110是由第一导电类型硅(例如n型硅，但是这不是必须的)形成的半导体基板。基板110中使用的硅是诸如单晶硅和多晶硅的晶体硅。如果基板110是n型，基板110可以包含诸如磷(P)、砷(As)和锑(Sb)的V族元素的杂质。另选地，基板110可以是p型的，并且/或者由硅以外的其他材料形成。如果基板110是p型的，基板110可以包含诸如硼(B)、镓(Ga)和铟(In)的III族元素的杂质。
基板110的正面可以粗糙化，以形成对应于不平坦表面或具有不平坦特性的粗糙表面。
在基板110的粗糙表面上的正面钝化层191将在基板110的表面周围存在的类似悬挂键的缺陷转变为稳定的键，以减少由缺陷导致的移动到基板110的载流子(如，空穴)的再结合和/或消失。
正面钝化层191由非晶硅形成并且是本征区域。
正面钝化层191包括多个晶体块181，各个晶体块包括多晶体。
各个晶体块181是通过使用基板110的晶体硅作为种子晶体在正面钝化层191上执行外延生长而获得的多晶硅。大多数晶体块181形成在正面钝化层191与基板110毗邻的一部分中。
在本发明的实施方式中，作为非晶硅层的正面钝化层191包括晶态的区域或部分。这样的晶态区域或部分可以分布在正面钝化层191与基板110毗邻的部分中，晶态区域或部分可以称为晶体块181。在正面钝化层191中可以存在一个或更多个晶体块181，并且晶体块181可以形成晶体子层，或者晶体子层可以包含晶体块181。在本发明的实施方式中，可以通过晶体块181结合在一起成为连续层，而形成晶体子层，但这不是必需的。在其他实施方式中，晶体块181可以断续地分布在正面钝化层191与基板110毗邻的部分中。
晶体块181收集朝向正面钝化层191移动的电子，由于导致载流子的损失。
当基于由单晶硅形成的基板在由非晶硅形成的钝化层上生长了作为多晶硅的晶体块时，参照图3来描述载流子寿命和钝化层结晶度之间的关系。在实施方式中，结晶度表示在使用基板110作为种子层而生长的多晶硅的量基于在基板110上形成的层(如，正面钝化层191)的总量的百分比。
图3是测量当使用由单晶硅形成的基板作为种子层在正面钝化层上生长晶体块时、载流子寿命与由非晶硅形成的正面钝化层的结晶度的关系的曲线图。
如图3所示，随着正面钝化层191的结晶度增加(即，随着在正面钝化层191上生长的多晶硅的量增加)，载流子(例如，空穴)的寿命Teff减少。换言之，随着生长的多晶硅的量增加，由于生长的多晶硅而消失的载流子的量增加。
但是，当正面钝化层191的结晶度等于或小于大约10％时，在基板110中用作少数载流子的电荷(或空穴)的寿命Teff保持在基准时间(例如，等于或大于大约1ms)。换言之，电荷的寿命Teff大大地增加。在该情况下，根据开路电压Voc的大小来确定基准时间。当少数载流子的寿命等于或大于大约1ms时，获得能够制造高效太阳能电池的开路电压。结果，当少数载流子的寿命等于或大于大约1ms时，可以制造高效的太阳能电池。关于作为基准时间的少数载流子的寿命Teff，在本发明的实施方式中，这样的基准时间不需要等于或大于大约1ms。少数载流子的寿命Teff可以等于或大于大约0.1ms(即，100μs)，并且可以等于或大于0.2ms(即，200μs)。
从图3可以理解，当由非晶硅形成的正面钝化层191的结晶度等于或大于大约10％时，由于生长的多晶硅而消失的载流子的量增加，所以载流子寿命减少。
因此，在实施方式中，通过使得正面钝化层191的结晶度等于或小于大约10％，由于生长的多晶硅而消失的载流子的量减少，并且因而减少或防止载流子寿命的缩短。结果，随着正面钝化层191的结晶度接近大约0％，外延生长的多晶硅的非晶化加速。因此，消失的载流子的量减少，提高了太阳能电池1的效率。
再参照图1和图2，在正面钝化层191上的防反射层130例如由氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)形成。防反射层130减少了入射在太阳能电池1上的光的反射率并增加预定波长带的选择性。因此，太阳能电池1的效率得到提高。在实施方式中，防反射层130具有单层结构。但是防反射层130可以具有多层结构，诸如双层结构，并且，如有必要，可以省略防反射层130。
在基板110的背面上的多个射极层120由与基板110的第一导电类型相反的第二导电类型(如，p型)的半导体形成，并且射极层120的半导体(如，非晶硅)不同于基板110。因而，除了p-n结之外，射极层120和基板110还形成异质结。
如图1所示，多个射极层120大致彼此平行地定位，彼此间隔开，并在预定的方向上延伸。
如果射极层120是p型的，射极层120可以包含诸如硼(B)、镓(Ga)、和铟(In)的III族元素的杂质。相反，如果射极层120是n型的，射极层120可以包含诸如磷(P)、砷(As)、和锑(Sb)的V族元素的杂质。
与正面钝化层191类似，各个射极层120包括多个晶体块182，各个晶体块182包括多晶体。
如上所述，各个晶体块182是通过使用由晶体硅形成的基板110作为种子晶体在各个射极层120上外延生长多晶硅而形成的。大多数晶体块182形成在各个射极层120与基板110毗邻的一部分中。
在本发明的实施方式中，作为非晶硅层的射极层120包括晶态的区域或部分。这样的晶态区域或部分可以分布在射极层120的与基板110毗邻的部分中，晶态区域或部分可以被称为晶体块182。在射极层120中可以存在一个或更多个晶体块182，并且晶体块182可以形成晶体子层，或者晶体子层可以包含晶体块182。在本发明的实施方式中，可以通过晶体块182结合在一起成为连续层，而形成晶体子层，但这不是必需的。在其他实施方式中，晶体块182可以断续地分布在射极层120与基板110毗邻的部分中。
当使用由单晶硅形成的基板110作为种子层在由非晶硅形成的射极层120上生长晶体块时，参照图4来描述载流子寿命和射极层120的结晶度之间的关系。
图4是测量当使用由单晶硅形成的基板作为种子层在射极层上生长晶体块时、载流子寿命与由非晶硅形成的射极层的结晶度的关系的曲线图。
如图4所示，当射极层120具有等于或小于大约10％的结晶度时，载流子寿命Teff等于或大于对应于基准时间的大约0.2ms。当射极层120的结晶度大于大约10％时，载流子寿命Teff等于或小于大约0.2ms。
从图4可以理解，当由非晶硅形成的射极层120的结晶度等于或小于大约10％时，载流子寿命等于或大于能够制造具有高效率的异质结太阳能电池的基准时间。
因此，在实施方式中，各个射极层120具有等于或小于大约10％的结晶度，以减少由于生长的晶体块182导致的载流子消失。
再参照图1和图2，在基板110的背面上的多个BSF层172与多个射极层120分离，并在与射极层120相同的方向上彼此大致平行地延伸。因而，多个射极层120和多个BSF层172交替地位于基板110的背面上。
BSF层172由非晶硅形成，并且是比基板110更重地掺杂有与基板110相同的导电类型的杂质的区域(如，n+型区域)。
因为在基板110和BSF层172的杂质掺杂浓度之间的差所导致的势垒，所以减少或防止了移动到基板110的背面的空穴移动到第二电极142。因此，在第二电极142的周围减少了电子和空穴的再结合和/或消失。
因为在由晶体硅形成的基板110上的BSF层172是由非晶硅形成的，所以各个BSF层172包括多个晶体块183，各个晶体块183包括多晶体。如上所述，各个晶体块183通过使用基板110作为种子层在各个BSF层172上外延生长多晶硅而形成。
在本发明的实施方式中，作为非晶硅层的BSF层172包括晶态的区域或部分。这样的晶态区域或部分可以分布在BSF层172与基板110毗邻的部分中，晶态区域或部分可以称为晶体块183。在BSF层172中可以存在一个或更多个晶体块183，并且晶体块183可以形成晶体子层，或者晶体子层可以包含晶体块183。在本发明的实施方式中，可以通过晶体块183结合在一起成为连续层，而形成晶体子层，但这不是必需的。在其他实施方式中，晶体块183可以断续地分布在BSF层172与基板110毗邻的部分中。
当基于由单晶硅形成的基板110在由非晶硅形成的BSF层172上生长了晶体块时，参照图5来描述载流子寿命和BSF层172的结晶度之间的关系。
图5是测量当使用由单晶硅形成的基板作为种子层在BSF层上生长晶体块时、载流子寿命与由非晶硅形成的BSF层的结晶度的关系的曲线图。
如图5所示，当BSF层172具有等于或小于大约30％的结晶度时，载流子寿命Teff等于或大于对应于基准时间的大约0.1ms。当BSF层172的结晶度大于大约30％时，载流子寿命Teff等于或小于大约0.1ms。
因此，在实施方式中，各个BSF层172具有等于或小于大约30％的结晶度，以减少由于生长的晶体块183而导致的载流子消失。
与基板110相同导电类型的BSF层172的结晶度大于与基板110的导电类型相反的导电类型的射极层120的结晶度。原因如下。
在实施方式中，与基板110相同导电类型(即，n型)的BSF层172包含作为掺杂剂的V族元素。因为释放V族元素的一个电子以使得V元素与基板110的毗邻BSF层172的硅组合，所以在BSF层172的表面中存在的原子的固定电荷具有正(+)值。结果，因为BSF层172的固定电荷与用作基板110中的少数载流子的空穴同样具有正值，所以空穴向BSF层172的移动因为电斥力而被干扰。
相反，与基板110的导电类型相反的导电类型的射极层120包含作为掺杂剂的III族元素。因为III族元素获得一个电子以使得III族元素与基板110的邻近射极层120的硅组合，所以在射极层120的表面中存在的原子的固定电荷具有负(-)值。结果，因为射极层120的固定电荷与空穴的正(+)值相反地具有负(-)值，所以空穴朝向射极层120的移动被加速。
因为上述原因，当与基板110相同的导电类型的半导体材料位于基板110上时由于外延生长的多晶硅而消失的少数载流子的量小于当与基板110的导电类型相反的导电类型的半导体材料位于基板110上时由于外延生长的多晶硅而消失的少数载流子的量。因此，与基板110相同的导电类型的BSF层172的结晶度可以大于与基板110的导电类型相反的导电类型的射极层120的结晶度。
由于基板110和射极层120形成的p-n结而产生的内建电势差使得由于入射在基板110上的光所产生的多个电子-空穴对分离为电子和空穴。接着，分离出的电子移动到n型半导体，并且分离出的空穴移动到p型半导体。因而，当基板110是n型半导体并且射极层120是p型半导体时，分离出的空穴移动到射极层120，并且分离出的电子移动到BSF层172，BSF层172的杂质掺杂浓度大于基板110的杂质掺杂浓度。
因为各个射极层120与基板110一起形成p-n结，所以不同于上述实施方式，如果基板110是p型的，则射极层120可以是n型的。在该情况下，分离出的电子移动到射极层120，并且分离出的空穴移动到BSF层172。
按照与正面钝化层191相同的方式，在多个射极层120和多个BSF层172之间的背面钝化层192由诸如非晶硅的非导电材料形成。背面钝化层192将在基板110的表面周围存在的类似悬挂键的缺陷转变为稳定键，以减少由该缺陷而导致的移动到基板110的背面的载流子(如，电子)的再结合和/或消失，并防止第一电极141和第二电极142之间的电干扰。
背面钝化层192包括多个外延生长的晶体块184，这些晶体块184大多数按照与正面钝化层191相同的方式形成在背面钝化层192与基板110毗邻的一部分中。因此，关于正面钝化层191的晶体子层的讨论也适用于背面钝化层192。
因为晶体块184按照与晶体块181相同的方式具有与图3相同的载流子寿命特征，所以背面钝化层192具有等于或小于大约10％的结晶度。
分别在多个射极层120上的多个第一电极141沿射极层120延伸并且电连接到射极层120。各个第一电极141收集移动到相应射极层120的载流子(如，空穴)。
分别在多个BSF层172上的多个第二电极142沿BSF层172延伸并且电连接到BSF层172。各个第二电极142收集移动到相应BSF层172的载流子(如，电子)。
第一电极141和第二电极142可以由从包括镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)、锡(Sn)、锌(Zn)、铟(In)、钛(Ti)、金(Au)以及它们的组合的组中选择的至少一种导电材料形成。可以使用其他导电材料。
在根据本发明实施方式的具有上述结构的太阳能电池1中，多个第一电极141和多个第二电极142位于基板110的没有光入射的背面上，并且基板110和多个射极层120由不同导电类型的半导体形成。下面描述太阳能电池1的操作。
当照射到太阳能电池1的光按顺序通过防反射层130和正面钝化层191并接着入射在基板110上时，由于基于入射光的光能，在基板110中产生多个电子-空穴对。在该情况下，因为基板110的正面是粗糙表面，所以减少了基板110的正面中的光反射率。此外，因为在粗糙表面上执行光入射操作和光反射操作二者，所以光的吸收率增加。因此，提高了太阳能电池1的效率。另外，因为通过防反射层130减少了入射在基板110上的光的反射损耗，所以入射在基板110上的光的量进一步增加。
电子-空穴对由基板110和射极层120的p-n结分离。接着分离出的空穴移动到p型的射极层120，并且分离出的电子移动到n型的BSF层172。空穴和电子由第一电极141和第二电极142收集。当使用电线(未示出)将第一电极141连接到第二电极142时，电流在其中流动，由此能使用电流来产生电力。
在实施方式中，因为通过控制与基板110毗邻的各个组件191、120、172和192的结晶度来减少由于晶体块181至184导致的载流子的损失，所以提高了太阳能电池1的效率。另外，在本发明的实施方式中，当基板110是n型时，n型的BSF层172的结晶度大于p型的射极层120的结晶度。因此，具有与基板的导电类型相同的导电类型的层的结晶度可以大于具有与基板的导电类型不同的导电类型的层的结晶度。
下面，参照图6至图10，描述根据本发明的实施方式的太阳能电池的其他示例。
图6至图10分别是根据本发明的实施方式的太阳能电池的其他示例截面图。
将图6至图10中示出的太阳能电池11至15在与图1和图2中示出的太阳能电池1进行比较，除了背面钝化层的形成位置和背面钝化层的结晶度、多个射极层和多个BSF层之外，太阳能电池11至15具有与太阳能电池1相同的结构。由此，与图1和图2相比，执行相同操作的元件用相同的标号来表示，并且省略其详细描述。另外，省略各个太阳能电池11至15的部分立体图。
在图6示出的太阳能电池11中，背面钝化层1921是由非晶硅形成的本征区域并位于基板110的整个背面上。多个射极层120和多个BSF层172彼此间隔开并位于背面钝化层上。背面钝化层1921具有不会妨碍电荷移动到射极层120和BSF层172的移动的厚度。
如上面参照图1和图2所描述的，背面钝化层1921将在基板110的表面周围存在的缺陷转变为稳定键，以减少由缺陷导致的移动到基板110的背面的电荷的再结合和/或消失。此时，由于背面钝化层1921位于基板110的整个背面上，所以大大地减少电荷的再结合和/或消失的量，并且防止或减少了第一电极141和第二电极142之间的电流泄漏现象。
背面钝化层1921包括多个晶体块1811，这些晶体块1811是外延生长的，并且具有等于或小于大约10％的结晶度，类似于在图1和图2中示出的背面钝化层192。
在图7示出的太阳能电池12中，背面钝化层1922位于多个射极层120和基板110之间，但是在多个BSF层172和基板110之间并且在基板110的暴露部分上没有背面钝化层1922。类似于图6，背面钝化层1922具有不会妨碍电荷移动到射极层120的移动的厚度。由此，减少了在射极层120和基板110之间的界面上的电荷的再结合和/或消失的量，从而增加了移动到各个射极层120的电荷的量。
背面钝化层1922和BSF层172包括生长为多晶体的多个晶体块1812a和1812b。此时，如参照图1和图2描述的，背面钝化层1922的结晶度等于或小于大约10％，并且BSF层142的结晶度等于或小于大约30％。
在图8示出的太阳能电池13中，不同于图7示出的太阳能电池12，背面钝化层1923位于多个BSF层172和基板110之间。背面钝化层1923也具有不会妨碍电荷移动到BSF层170的移动的厚度。由此，减少了在BSF层172和基板110之间的界面上的电荷的再结合和/或消失的量，从而增加移动到各个BSF层172的电荷的量。
背面钝化层1923和射极层120具有生长为多晶体的晶体块1813a和1813b。此时，如参照图1和图2描述的，各个射极层120具有等于或小于大约10％的结晶度。但是，由于BSF层172位于背面钝化层1923上、并且基于图5所述各个BSF层172具有比正面钝化层191和各个射极层120的结晶度大的结晶度，所以在BSF层172下面的背面钝化层1923具有等于或小于大约30％的结晶度。
在分别在图9和图10示出的太阳能电池14和15中，背面钝化层1924和1925存在于基板110和多个射极层120之间以及在基板110和多个BSF层172之间。背面钝化层1924和1925也具有不会妨碍电荷分别移动到射极层120和BSF层170的移动的厚度。因此，减少了在射极层120和基板110之间以及在BSF层172和基板110之间的界面上的电荷的再结合和/或消失的量，从而增加了移动到射极层120和BSF层172中的每一个层的电荷的量。
图9和图10的背面钝化层1924和1925分别具有生长为多晶体的多个晶体块1814、1815a和1815b，但背面钝化层1924和1925彼此具有不同的结晶度。
即，在图9中，位于射极层120下面的背面钝化层1924和位于BSF层172下面的背面钝化层1924具有彼此相同的结晶度，并且例如具有等于或小于大约10％的结晶度。在该情况下，背面钝化层1924形成在基板110的整个背面上，并且对其进行刻蚀以去除背面钝化层1924的一些部分。射极层120和BSF层172形成在背面钝化层1924的剩余部分上。由于在射极层120和BSF层172下面的背面钝化层1924是同时形成的，所以背面钝化层1924具有相同的结晶度。
但是，在图10中示出的太阳能电池15中，在射极层120下面的背面钝化层1925a和在BSF层172下面的背面钝化层1925b具有彼此不同的结晶度。
例如，在射极层120下面的背面钝化层1925a具有等于或小于大约10％的结晶度，并且在BSF层172下面的背面钝化层1925b具有等于或小于大约30％的结晶度。此时，背面钝化层1925a和背面钝化层1925b是分开地形成的，然后分别在背面钝化层1925a和1925b上形成射极层120和BSF层172。由此，背面钝化层1925a由于其上的射极层120的影响，具有大约10％或更小的结晶度，背面钝化层1925b由于其上的BSF层172的影响，具有大约30％或更小的结晶度。
因此，因为通过控制背面钝化层1921至1925中的每一个的结晶度而减少了由于晶体块1811、1812a、1812b、1813a、1814、1815a、和1815b而导致的载流子的损失，所以提高了太阳能电池11至15的效率。
下面参照图11和图12描述根据本发明另一实施方式的太阳能电池。
图11是根据本发明另一实施方式的太阳能电池的部分立体图。图12是沿图11的线XII-XII截取的截面图。在下面的说明中，与图1和图2中示出的结构元件具有相同的功能和结构的结构元件用相同的标号来表示，并且进一步的描述可以简要地进行或可以完全省略。
如图11和图12所示，太阳能电池1a包括：由晶体硅形成的基板110；位于基板110的正面上的正面钝化层191；在正面钝化层191上的射极层120a；在射极层120a上的透明导电层161；在透明导电层161上的多个第一电极141a；位于透明导电层161上并在与正面电极141a交叉的方向上延伸的至少一个电极集流器1411；在基板110的背面上的背面钝化层192a；在背面钝化层192a上的背面场(BSF)层172a；在BSF层172a上的导电层162；以及在导电层162上的第二电极142a。
在图6和图7中示出的太阳能电池1a中，与在图1和图2中示出的太阳能电池1相比，电连接到基板110并由非晶硅形成的射极层120a形成在基板110的大致整个正面(即，太阳能电池1a的光入射表面)上。此外，射极层120a定位为与基板110的背面上的第二电极142a相对，基板110插入在射极层120a和第二电极142a之间。因此，第二电极142a形成在基板110的大致整个背面上，并且基板110和第二电极142a之间的BSF层172a也形成在基板110的大致整个背面上。
在太阳能电池1a中，不同于在图1和图2中示出的太阳能电池1，因为对基板110的正面和背面进行粗糙化，所以用于去除基板110的背面上的粗糙化图案的单独处理是不必要的。
此外，背面钝化层192a形成在基板110的大致整个背面上，即在基板110和BSF层172a之间。因而，移动到基板110的背面的载流子穿过背面钝化层192a而移动到BSF层172a。背面钝化层192a的厚度可以小于在图1和图2中示出的背面钝化层192的厚度，从而让载流子容易移动。例如，背面钝化层192a的厚度可以是大约1μm至10μm。
如上所述，不同于在图1和图2中示出的太阳能电池1，在图6和图7中示出的太阳能电池1a还包括直接位于射极层120上的透明导电层161、以及在BSF层172a和第二电极142a之间的导电层162。因此，多个第一电极141a位于透明导电层161的一部分上，以通过透明导电层161电连到射极层120，并且第二电极142a通过导电层162电连接到基板110。
透明导电层161是基于氧化物层的导电层，并收集移动到射极层120的载流子(如空穴)，以向第一电极141a传输载流子。另外，透明导电层161可以用作防反射层。对于上述操作，透明导电层161需要具有能够透射大部分入射光的高透光率、和让载流子能够良好流动的高导电率。因而，透明导电层161可以由从包括铟锡氧化物(ITO)、锡族氧化物(如SnO2)、AgO、ZnO-Ga2O3(Al2O3)、氟锡氧化物(FTO)、以及它们的组合的组中选择的材料形成。可以使用其他材料。
所述至少一个电极集流器1411位于与第一电极141a相同的层面，并电连接到第一电极141a。所述至少一个电极集流器1411收集从第一电极141a接收的载流子以将载流子输出到外部装置。在该实施方式中，导电层161、第一电极141a和电极集流器1411形成正面电极部分或第一电极部分。
导电层162增加由硅形成的BSF层172a和由包含金属成分的导电材料形成的第二电极142a之间的粘合力，以增加从BSF层172a向第二电极142a的载流子传输速率。此外，导电层162将穿过基板110的光再次从基板110反射，以提高太阳能电池1a的效率。导电层162可以由诸如ITO和ZnO的透明导电材料形成。可以使用其他材料。在该实施方式中，导电层162和第二电极142a形成背面电极部分或第二电极部分。
各自与由晶体硅形成的基板110毗邻的由非晶硅形成的射极层120a和背面钝化层192a包括外延生长的晶体块185和186，晶体块185和186各自分别按照与图1至图5相同的方式包括多晶体。
按照与晶体块181和184相同的方式，射极层120a和背面钝化层192a中的每一个的结晶度等于或小于大约10％。因此，减少了由于晶体块185和186导致的载流子的损失，因而提高了太阳能电池1a的效率。
除了上述类型的太阳能电池之外，本发明的实施方式可以应用于其他类型的太阳能电池。例如，本发明的实施方式可以应用于薄膜太阳能电池，在薄膜太阳能电池中基板由诸如玻璃的透明材料形成，并且在基板上形成有作为薄膜的半导体材料。
本发明的实施方式包括具有以下部件的实施方式：晶态的基板；在晶态的基板上的第一本征半导体；在晶态的基板的与第一本征非晶半导体相反的一侧上的第二本征半导体。第一本征半导体和第二本征半导体的一个或二者包含晶体块，或者包含晶态的至少一部分和非晶态的另一部分。第一本征半导体和第二本征半导体中的一个或二者的结晶度可以等于或小于30％。射极层或BSF层可以在第一本征半导体和第二本征半导体之一上形成，或者在各自的第一本征半导体和第二本征半导体上形成。第一本征半导体和第二本征半导体中的一个或二者的结晶度基于其上是形成射极层还是BSF层而改变。
如上所述，在根据本发明实施方式的太阳能电池中，当使用晶体硅作为种子层在非晶硅中生长晶体块时，通过将非晶硅的结晶度控制为最优值，将由于晶体块导致的载流子的损失最小化。因此，提高了太阳能电池的效率。
在本发明的实施方式中，对于电极、基板表面或其他而提到的正面或背面不是限制性的。例如，这样的描述是为了方便说明，因为正面或背面容易理解为电极、基板表面或其他中的第一或第二示例。
尽管结合目前被认为是实用的示例实施方式描述了本发明，但应当理解的是，本发明不限于公开的实施方式，而是相反，旨在覆盖在所附权利要求的精神和范围内包括的各种修改和等效结构。

Claims (44)

1.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
第一导电类型的半导体基板；
包括晶体部分的第一非晶半导体层；
所述半导体基板上的第一电极部分；以及
所述半导体基板上的第二电极部分。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述非晶半导体层包括具有与所述第一导电类型相反的第二导电性的第一半导体层。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中，所述非晶半导体层的结晶度等于或小于大约10％。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述非晶半导体层包括位于所述第一半导体层和所述半导体基板之间的第一本征半导体层。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其中，所述第一本征半导体层包括晶体子层，所述晶体子层包括所述晶体部分。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括位于所述半导体基板上的所述第一导电类型的第二非晶半导体层。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括位于所述第二非晶半导体层和所述半导体基板之间的本征半导体层。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述第二非晶半导体层的结晶度等于或小于大约30％。
9.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述本征半导体层包括晶体子层，所述晶体子层包括所述晶体部分。
10.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述第二非晶半导体层形成在所述半导体基板的背侧上，所述半导体基板的背侧与所述半导体基板的光入射侧相反。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，所述第二电极部分形成在所述第二非晶半导体层上。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述第二电极部分包括透明电极和金属电极。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述半导体基板由单晶硅或多晶硅形成。
14.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一非晶半导体层由非晶硅形成。
15.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一非晶半导体层形成在所述半导体基板的光入射侧上。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，所述第一电极部分形成在所述第一非晶半导体层上。
17.根据权利要求16所述的太阳能电池，其中，所述第一电极部分包括透明电极和金属电极。
18.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一非晶半导体层形成在所述半导体基板的背侧上，所述半导体基板的背侧与所述半导体基板的光入射侧相反。
19.根据权利要求18所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括位于所述半导体基板的所述光入射侧上的第二非晶半导体层。
20.根据权利要求19所述的太阳能电池，其中，所述第二非晶半导体层是本征半导体层。
21.根据权利要求19所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括位于所述第二非晶半导体层上的防反射层。
22.根据权利要求18所述的太阳能电池，其中，所述第一电极部分形成在所述第一非晶半导体层上。
23.根据权利要求22所述的太阳能电池，其中，所述第一电极部分包括透明电极和金属电极。
24.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
第一导电类型的半导体基板；
非晶硅的第一钝化层，该第一钝化层包括晶体部分，位于所述半导体基板上；
所述第一钝化层上的非晶硅的射极层；
所述射极层上的第一电极部分；以及
所述半导体基板上的第二电极部分。
25.根据权利要求24所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括背面场层，所述背面场层包括晶体部分，位于所述半导体基板上。
26.根据权利要求25所述的太阳能电池，其中，所述背面场层的结晶度大于所述射极层的结晶度。
27.根据权利要求26所述的太阳能电池，其中，所述背面场层的结晶度等于或小于大约30％。
28.根据权利要求24所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括位于所述半导体基板上的第二钝化层和背面场层，所述第二钝化层包括晶体部分。
29.根据权利要求28所述的太阳能电池，其中，所述背面场层或所述第二钝化层的结晶度大于所述射极层的结晶度。
30.根据权利要求29所述的太阳能电池，其中，所述背面场层或所述第二钝化层的结晶度等于或小于大约30％。
31.根据权利要求24所述的太阳能电池，其中，所述第一钝化层的结晶度等于或小于大约10％。
32.根据权利要求25所述的太阳能电池，其中，所述射极层和所述背面场层位于所述半导体基板的背面上。
33.根据权利要求25所述的太阳能电池，其中，所述射极层位于所述半导体基板的正面上，并且所述背面场层位于所述半导体基板的背面上。
34.根据权利要求24所述的太阳能电池，所述第一电极部分和所述第二电极部分中的至少一个包括透明导电层和金属电极。
35.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
第一导电类型的晶态半导体基板；
所述晶态半导体基板上的至少第一半导体层，所述第一半导体层包括晶态的至少一部分和非晶态的另一部分；
所述半导体基板上的第一电极；以及
所述半导体基板上的第二电极。
36.根据权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述第一半导体层是本征的。
37.根据权利要求36所述的太阳能电池，其中，所述第一半导体层的结晶度等于或小于大约10％。
38.根据权利要求36所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括位于所述第一半导体层上的具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的另一半导体层，其中，所述第一半导体层的结晶度等于或小于大约10％。
39.根据权利要求36所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括位于所述第一半导体层上的具有所述第一导电类型的另一半导体层，其中，所述第一半导体层的结晶度等于或小于大约30％。
40.根据权利要求35所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括位于所述第一半导体层上的具有所述第一导电类型的一个半导体层、以及位于所述第一半导体层上的具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型的另一半导体层，其中，所述第一半导体层的结晶度等于或小于大约10％。
41.根据权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述第一半导体层是与所述第一导电类型相反的第二导电类型。
42.根据权利要求41所述的太阳能电池，其中，所述第一半导体层的结晶度等于或小于大约10％。
43.根据权利要求35所述的太阳能电池，其中，所述第一半导体是所述第一导电类型。
44.根据权利要求43所述的太阳能电池，其中，所述第一半导体层的结晶度等于或小于大约30％。
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