CN104638030B - 太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池。该太阳能电池包括光电转换单元，其包括形成在光电转换单元的同一侧的第一导电类型区域和第二导电类型区域。电极接触光电转换单元并且包括形成在光电转换单元上的粘附层和形成在粘附层上的电极层。粘附层具有大于光电转换单元的热膨胀系数并且小于电极层的热膨胀系数的热膨胀系数。

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，并且更具体地涉及具有改进的电极结构的太阳能电池。
背景技术
近来，随着诸如石油和煤炭的现有能源的消耗殆尽，对于替代的能源的兴趣与日俱增。特别地，直接将太阳能转换为电能的太阳能电池作为下一代替代能源受到了大量的关注。
这些太阳能电池可以通过根据设计来形成各种层和电极来制造。在该方面，可以根据各种层和电极的设计来确定太阳能电池的效率。为了太阳能电池的广泛应用，需要克服其低效率。因此，需要开发一种制造太阳能电池的方法，通过设计各种层和电极来使得其效率最大化。
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年11月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2013-0135649的优先权，通过引用将其公开并入这里。
发明内容
本发明的实施方式提供了具有增强的效率的太阳能电池。
在本发明的一个实施方式中，太阳能电池包括光电转换单元，其包括形成在光电转换单元的同一侧的第一导电类型区域和第二导电类型区域。电极接触光电转换单元并且包括形成在光电转换单元上的粘附层和形成在粘附层上的电极层。粘附层具有大于光电转换单元的热膨胀系数并且小于电极层的热膨胀系数的热膨胀系数。
粘附层的热膨胀系数大于第一导电类型区域和第二导电类型区域的热膨胀系数。
粘附层可以具有透明度。
粘附层可以包括金属。
粘附层可以包括钛(Ti)或钨(W)。
电极层可以包括多个层，并且粘附层具有小于电极层的多个层中的每一个的厚度。
粘附层可以具有50nm以下的厚度。
光电转换单元可以包括半导体基板和半导体层中的至少一个，并且半导体基板或半导体层可以包括硅(Si)，并且电极层的与粘附层相邻的部分可以包括铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、金(Au)及其合金中的至少一种。
电极层可以包括第一电极层，其布置在粘附层上并且包括反射材料；以及第二电极层，其形成在第一电极层上并且连接到带。
第一电极层可以包括Cu、Al、Ag、Au及其合金中的至少一种。
粘附层与第一电极层的厚度比率可以为1：2至1：60。
粘附层与第一电极层的厚度比率可以为1：10至1：30。
第一电极层可以具有50nm至300nm的厚度。
第二电极层可以包括锡(Sn)和镍(Ni)-钒(V)合金中的至少一种。
第二电极层可以通过溅射来形成并且具有50nm至300nm的厚度。
第二电极层可以通过镀来形成并且具有5μm至10μm的厚度。
电极层可以进一步包括第三电极层，其形成在第一电极层上并且被布置在第一电极层与第二电极层之间，第三电极层具有大于第一电极层和第二电极层的厚度，并且第三电极层具有大于第一电极层和第二电极层的面积。
第三电极层可以通过镀来形成并且包括Cu。
电极层可以进一步包括种电极层，其布置在第一电极层与第三电极层之间。
种电极层可以通过溅射来形成并且包括Cu。
在本发明的另一实施方式中，太阳能电池包括光电转换单元，其包括形成在光电转换单元的同一侧的第一导电类型区域和第二导电类型区域；以及电极，其形成在光电转换单元上并且包括形成在光电转换单元上的粘附层和形成在粘附层上的电极层，其中，粘附层包括钛(Ti)或钨(W)。
在根据本发明的实施方式的太阳能电池中，电极包括粘附层，其具有导电性和透明度并且其热膨胀系数处于特定范围内，并且因此，太阳能电池可以具有优异的特性。即，由于粘附层具有导电性和透明度，因此，粘附层可以使得电极能够保持优异的导电性并且产生从电极的与粘附层相邻的部分(例如，第一电极层)的反射。因此，第一电极层用作反射电极层并且因此增加了具有长波长的光的反射，这导致了在光电转换中使用的光的量的增加。另外，由于粘附层具有处于半导体基板(或半导体层)与电极层的热膨胀系数之间的热膨胀系数，因此减小了半导体基板(或半导体层)与电极层的热膨胀系数之间的差，并且因此，可以增强半导体基板(或半导体层)与电极层之间的接触特性。因此，可以通过改进其各种特性来增强太阳能电池的效率。
附图说明
结合附图，根据下面的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和其它优点能够得到更清楚的理解，在附图中：
图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池模块的后透视图；
图2是根据本发明的实施方式的太阳能电池的截面图；
图3是图2中所示的太阳能电池的部分后平面图；
图4示出了根据本发明的实施方式的太阳能电池的电极与带之间的粘附结构的各种示例的示意性放大图；
图5是可以在根据本发明的另一实施方式的太阳能电池中使用的电极的视图并且示出了对应于图1的放大的圈的部分；
图6是可以在根据本发明的另一实施方式的太阳能电池中使用的电极的视图并且示出了对应于图1的放大的圈的部分；
图7是根据本发明的实施方式的太阳能电池的部分后平面图；
图8是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池的截面图；
图9是示出根据示例1至3和比较示例1和2制造的太阳能电池中的每一个的电极的波长的反射率的测量结果的图；
图10示出了照片，其分别示出了在进行热处理器以减少背表面钝化膜中的裂纹的发生之前和之后的示例1的太阳能电池的背表面；以及
图11示出了照片，其分别示出了在进行热处理器以减少背表面钝化膜中的裂纹的发生之前和之后的比较示例1的太阳能电池的背表面。
具体实施方式
现在参考本发明的优选实施方式，在附图中示出了其示例。然而，将理解的是，本发明不应限于这些实施方式并且可以以各种方式来修改。
在附图中，为了清楚描述本发明，在附图中仅示出了构成本发明的必要特征的元件，并且从附图中省略了将不在这里描述的其它非必要元件。在说明书中相同的附图标记标识相同的元件。在附图中，为了示出的清楚和方便起见，构成元件的厚度、面积等等可以被夸大或减小。本发明不限于所示出的厚度、面积等等。
将理解的是，在整个说明书中，当一个元件被称为“包括”另一元件时，该表述“包括”表示另一元件的存在但是不排除其它额外的元件的存在，除非另有所述。另外，将理解的是，当诸如层、膜、区域或板的一个元件被称为“在另一元件之上”时，其可能直接地位于另一元件上或者也可以存在一个或多个中间元件。相反地，当诸如层、膜、区域或板的一个元件被称为“直接在另一元件之上”时，不存在一个或多个中间元件。
下面，将参考附图详细描述根据本发明的实施方式的太阳能电池以及在太阳能电池中使用的电极。首先，将详细描述太阳能电池模块并且之后将详细描述其中包括的太阳能电池以及在太阳能电池中使用的电极。
图1是根据本发明的实施方式的太阳能电池模块100的后透视图.
参考图1，根据本发明的实施方式的太阳能电池模块100包括太阳能电池150、布置在太阳能电池150的前表面上的第一基板121(下面称为“前基板”)以及布置在太阳能电池150的后表面上的第二基板122(下面称为“背片”)。另外，太阳能模块100可以包括布置在太阳能电池150与前基板121之间的第一密封部131和布置在太阳能电池150与背片122之间的第二密封部132。将在下面对此进行更详细的描述。
首先，每个太阳能电池150被构造为包括光电转换单元，其用于将太阳能转换为电能；以及电极，其电连接到光电转换单元。在本发明的实施方式中，光电转换单元可以例如为下述光电转换单元，其包括半导体基板(例如，硅晶圆)或半导体层(例如，硅层)。在下面将参考图2和图3详细描述具有上述结构的太阳能电池150。
太阳能电池150包括带144并且可以利用带串行、并行或串行-并行地彼此电连接。将借助于示例描述相邻的第一太阳能电池151和第二太阳能电池152。即，带144可以将第一太阳能电池151的第一电极42(参见图2和图3)连接到与第一太阳能电池151相邻的第二太阳能电池152的第二电极44(参见图2和图3)。带144、第一太阳能电池151的第一电极42和第二太阳能电池152的第二电极44之间的连接结构可以不同地改变。例如，第一太阳能电池151和第二太阳能电池152的第一电极42可以沿着第一边缘彼此连接，并且第一太阳能电池151和第二太阳能电池152的第二电极44沿着与第一边缘相反的第二边缘彼此连接。在该方面，带144可以形成为跨过第一太阳能电池151和第二太阳能电池152以连接布置在第一太阳能电池151的第一边缘处的第一电极42和布置在与第一太阳能电池151相邻的第二太阳能电池152的第二边缘处的第二电极44并且可以沿着第一边缘和第二边缘延伸。在该方面，为了防止带144与第一太阳能电池151和第二太阳能电池152之间的不必要的短路，绝缘膜142被部分地布置在带144与第一太阳能电池151和第二太阳能电池152之间，并且带144的突出超过绝缘膜142的突出部可以连接到第一电极42或第二电极44。然而，本发明的实施方式不限于上述示例并且各种修改都是可能的。
另外，总线带145替选地连接到由带144连接并且以单行布置的太阳能电池150的带144的相反的末端。总线带145可以布置在跨过以单行布置的太阳能电池150的末端部分的方向上。总线带145连接到接线盒，其收集由太阳能电池150产生的电力并且防止电力的反向流动。
第一密封部131可以被布置在太阳能电池150的光接收表面上，并且第二密封部132可以布置在太阳能电池150的其它表面上。第一密封部131和第二密封部132通层叠而彼此粘附并且因此防止了可能不利地影响太阳能电池150的湿气或氧气的侵入并且使得能够实现太阳能电池150的元件的化学结合。
第一密封部131和第二密封部132可以是乙烯醋酸乙烯酯(EVA)共聚物树脂、聚乙烯醇缩丁醛、硅树脂、基于弹性体的树脂、基于烯烃的树脂等等，但是本发明的实施方式不限于此。因此，可以利用除了层叠之外的各种方法使用各种其它材料形成第一密封部131和第二密封部132。
前基板121被布置在第一密封部131上以使得太阳光从其通过并且可以由钢化玻璃制成以针对外部冲击等等保护太阳能电池150。另外，前基板121可以由低铁钢化玻璃制成以防止太阳光的反射并且增加太阳光的透射，但是本发明的实施方式不限于此。即，前基板121可以由各种其它材料制成。
背片122被布置在太阳能电池150的其它表面上以保护太阳能电池并且防水并且隔离并阻挡紫外光。背片122可以由膜、片等等制成。背片122可以是Tedlar/PET/Tedlar(TPT)型或者可以是其中聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂等等形成在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的至少一个表面上的结构。是具有(CH2CF2)n的结构的聚合物的PVDF具有双氟分子结构，并且因此具有优异的机械性质，耐气候性和抗UV性，但是本发明的实施方式不限于此。即，背片122可以由各种其它材料制成。在该方面，背片122可以由具有优异的反射性的材料制成以反射从前基板121入射的太阳光并且以便于重新使用太阳光，但是本发明的实施方式不限于此。即，背片122可以由透明材料(例如，玻璃)制成，从而太阳光入射在其上并且因此太阳能电池模块100可以实施为双面光接收太阳能电池模块。
现在将参考图2和图3描述上述太阳能电池150的结构。
图2是根据本发明的实施方式的太阳能电池150的截面图。图3是图2中所示的太阳能电池150的部分后平面图。
参考图2和图3，根据本发明的实施方式的太阳能电池150包括半导体基板10，其包括基极区域110；布置在半导体基板10的表面(例如，背表面)上的隧穿层20；布置在隧穿层20上的导电类型区域32和34；以及分别连接到导电类型区域32和34的电极42和44。另外，太阳能电池150可以进一步包括钝化膜24、抗反射膜26和绝缘层40(或背表面钝化膜)。将在下面进行更详细的描述。
半导体基板10可以包括基极区域110，其包括以相对较低的掺杂浓度掺杂的第二导电类型掺杂物。在本发明的实施方式中，基极区域110可以包括晶体(单晶或多晶)硅，其包括第二导电类型掺杂物。例如，基极区域110可以是单晶硅基板(例如，单晶硅晶圆)，其包括第二导电类型掺杂物。第二导电类型掺杂物可以是n型或p型。n型掺杂物可以是V族元素，例如，磷(P)、砷(As)、铋(Bi)、碲(Sb)等等，并且p型掺杂物可以是III族元素，例如，硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)等等。例如，当基极区域110是n型时，p型的第一导电类型区域32与具有宽面积的基极区域110可形成结(例如，其间布置有隧穿层20的pn结)，其通过光电转换形成载流子，并且因此，可以增加光电转换面积。另外，在该情况下，具有宽面积的第一导电类型区域32高效地收集具有相对较慢的移动速率的空穴并且因此可以进一步用于改进光电转换效率。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。
另外，半导体基板10可以包括位于其前表面处的前表面场区域130。前表面场区域130可以具有与基极区域110相同的导电类型并且具有高于基极区域110的掺杂浓度。
在本发明的实施方式中，前表面场区域130是通过以相对较高的掺杂浓度对半导体基板10掺杂第二导电类型掺杂物而形成的掺杂区域。因此，前表面场区域130构成了半导体基板10，其包括第二导电类型的晶体(单晶或多晶)半导体。例如，前表面场区域130可以形成为第二导电类型的单晶半导体基板(例如，单晶硅晶圆基板)的一部分。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。因此，前表面场区域130可以通过利用第二导电类型掺杂物掺杂与半导体基板10分离的单独的半导体层(例如，非晶半导体层、微晶半导体层或者多晶半导体层)来形成。在本发明的另外的实施方式中，前表面场区域130可以是类似地作用于通过以与半导体基板10相邻地形成的层(例如，钝化膜24和/或抗反射膜26)的固定电荷掺杂形成的区域的场区域。可以使用各种其它方法来形成具有各种结构的前表面场区域130。
在本发明的实施方式中，半导体基板10的前表面可以被纹理化以具有金字塔形式等等的不均匀部分。通过纹理化处理，不均匀部分形成在半导体基板10的前表面处，并且因此，其表面粗糙度增加，从而可以减少入射在半导体基板10的前表面上的光的反射。因此，可以增加到达由基极区域110和第一导电类型区域32形成的pn结的光的量，并且因此，可以使得光损失最小化。
同时，半导体基板10的背表面可以是通过镜面打磨等等形成的相对光滑且均匀的表面并且具有比半导体基板10的前表面低的表面粗糙度。如本发明的实施方式中那样，当第一导电类型区域32和第二导电类型区域34一起形成在半导体基板10的背表面上时，太阳能电池150的特性会根据半导体基板10的背表面的特性而较大的变化。由于利用纹理化形成的不均匀部分没有形成在半导体基板10的背表面处，因此可以增强钝化特性，并且因此，可以增强太阳能电池150的特性。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。在一些情况下，不均匀部分可以通过纹理化形成在半导体基板10的背表面处。另外，各种修改都是可能的。
隧穿层20形成在半导体基板10的背表面上。可以通过隧穿层20来增强半导体基板10的背表面的界面性质，并且隧穿层20使得通过光电转换生成的载流子能够隧穿效应而平滑地传输。隧穿层20可以包括使得载流子从其隧穿的各种材料，例如，氧化物、氮化物、半导体、导电聚合物等等。例如，隧穿层20可以包括硅氧化物、硅氮化物、硅氧氮化物、本征非晶硅、本征多晶硅等等。在该方面，隧穿层20可以形成在半导体基板10的整个背表面上。因此，隧穿层20可以完全钝化半导体基板10的背表面并且在没有单独的图案化的情况下容易地形成。
为了具有足够的隧穿效应，隧穿层20可以具有小于绝缘膜40的厚度的厚度T1。例如，隧穿层20的厚度T1可以是10nm或以下(例如，0.5nm至10nm(更具体地，0.5nm至5nm，例如1nm至4nm))。当隧穿层20的厚度T1超过10nm时，隧穿没有平滑地发生并且因此，太阳能电池150可能无法操作。另一方面，当隧穿层20的厚度T1小于0.5nm时，会难以形成具有想要的质量的隧穿层20。为了进一步改进隧穿效应，隧穿层20的厚度T1可以是0.5nm至5nm(更具体地，1nm至4nm)。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且隧穿层20的厚度T1可以具有各种值。
导电类型区域32和34可以被布置在隧穿层20上。更具体地，导电类型区域32和34可以包括第一导电类型区域32，其包括第一导电类型掺杂物，并且因此具有第一导电类型；以及第二导电类型区域34，其包括第二导电类型掺杂物，并且因此具有第二导电类型。另外，阻挡区域36可以被布置在第一导电类型区域32和第二导电类型区域34之间。
第一导电类型区域32与基极区域110形成pn结(或pn隧穿结)并且其间布置有隧穿层20，并且因此构成了利用光电转换生成载流子的发射极区域。
在该方面，第一导电类型区域32可以包括具有与基极区域110相反的第一导电类型掺杂物的半导体(例如，硅)。在本发明的实施方式中，第一导电类型区域32与半导体基板10分离地形成在半导体基板10上(更具体地，形成在隧穿层20上)并且形成为掺杂有第一导电类型掺杂物的半导体层。因此，第一导电类型区域32可以形成为具有不同于半导体基板10的晶体结构的半导体层以容易地形成在半导体基板10上。例如，第一导电类型区域32可以通过利用第一导电类型掺杂物掺杂可以通过诸如沉积等等的各种方法容易地制造的非晶半导体、微晶半导体或多晶半导体(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)而形成。第一导电类型掺杂物可以在形成半导体层时被包括在半导体层中或者可以在形成了半导体层之后，通过诸如热扩散、离子注入等等的各种掺杂方法包括在半导体层中。
在该方面，第一导电类型掺杂物可以是具有与基极区域110相反的导电类型的任何掺杂物。即，当第一导电类型掺杂物是p型时，第一导电类型掺杂物可以是诸如B、Al、Ga、In等等的III族元素。当第一导电类型掺杂物是n型时，第一导电类型掺杂物可以是诸如P、As、Bi、Sb等等的V族元素。
第二导电类型区域34形成背表面场并且因此形成了防止由于在半导体基板10的表面(更具体地，背表面)处的复合导致的载流子的损失的背表面场区域。
在该方面，第二导电类型区域34可以包括半导体(例如，硅)，其包括与基极区域110相同的第二导电类型掺杂物。在本发明的实施方式中，第二导电类型区域34与半导体基板10分离地形成在半导体基板10上(更具体地，形成在隧穿层20上)，并且形成为掺杂有第二导电类型掺杂物的半导体层。因此，第二导电类型区域34可以形成为具有不同于半导体基板10的晶体结构的半导体层以容易地形成在半导体基板10上。例如，第二导电类型区域34可以通过利用第二导电类型掺杂物掺杂可以通过诸如沉积等等的各种方法容易地制造的非晶半导体、微晶半导体或多晶半导体(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)而形成。第二导电类型掺杂物可以在形成半导体层时被包括在半导体层中或者可以在形成了半导体层之后，通过诸如热扩散、离子注入等等的各种掺杂方法包括在半导体层中。
在该方面，第二导电类型掺杂物可以是具有与基极区域110相反的导电类型的任何掺杂物。即，当第二导电类型掺杂物是n型时，第二导电类型掺杂物可以是诸如P、As、Bi、Sb等等的V族元素。当第二导电类型掺杂物是p型时，第一导电类型掺杂物可以是诸如B、Al、Ga、In等等的III族元素。
另外，阻挡区域36被布置在第一导电类型区域32和第二导电类型区域34之间以将第一导电类型区域32与第二导电类型区域34分离。当第一导电类型区域32与第二导电类型区域34彼此接触时，发生分流，并且因此，太阳能电池150的性能会被劣化。因此，在本发明的实施方式中，阻挡区域36可以被布置在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间以防止分流的不必要的发生。
阻挡区域36可以包括使得第一导电类型区域32与第二导电类型区域34能够基本上彼此绝缘的各种材料。即，阻挡区域36可以由未掺杂的绝缘材料(例如，氧化物或氮化物)形成。在本发明的另一实施方式中，阻挡区域36可以包括本征半导体。在该方面，第一导电类型区域32与第二导电类型区域34以及阻挡区域36形成在同一平面上，具有基本上相同的厚度，由相同的半导体(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)形成，并可以不包括掺杂物。例如，可以形成包括半导体材料的半导体层，该半导体层的某一区域掺杂有第一导电类型掺杂物以形成第一导电类型区域32，其另一区域掺杂有第二导电类型掺杂物以形成第二导电类型区域34，并且阻挡区域36可以形成在半导体层的其中没有形成第一导电类型区域32与第二导电类型区域34的区域中。根据本发明的实施方式，可以简化第一导电类型区域32与第二导电类型区域34以及阻挡区域36的制造方法。
然而，本发明的实施方式不限于上述示例。即，当阻挡区域36形成为与第一导电类型区域32与第二导电类型区域34分离时，阻挡区域36可以具有不同于第一导电类型区域32与第二导电类型区域34的厚度的厚度。例如，为了更有效地防止第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间的短路，阻挡区域36的厚度可以大于第一导电类型区域32与第二导电类型区域34的厚度。在本发明的另一实施方式中，为了减少用于形成阻挡区域36的原材料成本，阻挡区域36的厚度可以小于第一导电类型区域32与第二导电类型区域34的厚度。另外，可阻挡区域36的基本构成材料可以不同于第一导电类型区域32与第二导电类型区域34的基本构成材料。在本发明的另一实施方式中，阻挡区域36可以形成为布置在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间的空间(例如，沟槽)。
另外，阻挡区域36可以形成为仅将第一导电类型区域32与第二导电类型区域34的其间的界面处的7一部分彼此分离。因此，第一导电类型区域32与第二导电类型区域34的其间的界面处的其它部分可以彼此接触。另外，可以不必形成阻挡区域36，并且第一导电类型区域32与第二导电类型区域34可以整体彼此接触。另外，各种修改也是可能的。
在该方面，具有与基极区域110相同的导电类型的第二导电类型区域34可以具有窄于具有不同于基极区域110的导电类型的导电类型的第一导电类型区域32的面积。因此，基极区域110与第一导电类型区域32之间经由隧穿层20形成的pn结可以具有更广的面积。在该方面，当基极区域110和第二导电类型区域34是n型导电类型并且第一导电类型区域32是p型导电类型时，具有大的面积的第一导电类型区域32可以高效地收集具有相对较慢的移动速率的空穴。将在下面参考图3进一步详细地描述第一导电类型区域32与第二导电类型区域34以及阻挡区域36的平面结构。
在本发明的实施方式中，已经借助于示例描述了第一导电类型区域32与第二导电类型区域34布置在半导体基板10的背表面上并且其间布置有隧穿层20的情况。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。在本发明的另一实施方式中，不必形成隧穿层20并且第一导电类型区域32与第二导电类型区域34可以形成为通过利用掺杂物掺杂半导体基板10而形成的掺杂区域。即，第一导电类型区域32与第二导电类型区域34可以形成为具有构成半导体基板10的一部分的单晶半导体结构的掺杂区域。将在下面参考图8更详细地描述该结构。可以使用各种其它方法来形成第一导电类型区域32与第二导电类型区域34。
绝缘层40可以形成在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34以及阻挡区域36上。绝缘层40可以防止第一导电类型区域32与第二导电类型区域34不必连接到的电极(即，对于第一导电类型区域32来说是第二电极44，并且对于第二导电类型区域34来说是第一电极42)彼此连接，并且可以钝化第一导电类型区域32与第二导电类型区域34。绝缘层40包括第一开口402，其暴露第一导电类型区域32；以及第二开口404，其暴露第二导电类型区域34。
绝缘层40可以具有与隧穿层20相同或更大的厚度。因此，可以增强绝缘和钝化特性。绝缘层40可以由各种绝缘材料(例如，氧化物、氮化物等等)形成。例如，绝缘层40可以是选自由下述物质构成的组的任一种膜：硅氮化物膜、含氢的硅氮化物膜、硅氧化物膜、硅氧氮化物膜、Al2O3膜、MgF2膜、ZnS膜、TiO2膜和CeO2膜，或者具有包括上述膜中的两个或更多个的组合的多层结构。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且绝缘层40可以包括各种其它材料。
布置在半导体基板10的背表面上的电极42和44可包括第一电极42，其电气且物理地连接到第一导电类型区域32；以及第二电极44，其电气且物理地连接到第二导电类型区域34。
在该方面，第一电极42经由绝缘层40的第一开口402连接到第一导电类型区域32，并且第二电极44经由绝缘层40的第二开口404连接到第二导电类型区域34。第一电极42和第二电极44可以包括各种金属材料。另外，第一电极42和第二电极44没有彼此电连接，而是分别连接到第一导电类型区域32与第二导电类型区域34，并且可以具有使得能够收集生成的载流子并且将所收集的载流子传输到外部的各种平面形状。然而，第一电极42和第二电极44的形状不限于上述示例。
下面，将参考图2的放大的圈来详细地描述第一电极42和/或第二电极44的堆叠结构，并且将参考图3来详细描述第一电极2和/或第二电极44的平面结构。将在下面借助于示例参考图2的放大的圈来描述第一电极42，但是第二电极44也可以具有与第一电极42相同或类似的结构。即，第一电极42的堆叠结构也可以应用于第二电极44。
参考图2的放大的圈，第一电极42接触形成为半导体层的第一导电类型区域32(下面称为半导体层)(在第二电极44的情况下是构成第二导电类型区域34的半导体层)，并且可以包括透明且导电的粘附层420以及形成在粘附层420上的电极层422。在该方面，电极层422基本上用作收集通过光电转换生成的载流子并且将所收集的载流子传输到外部的电极，并且粘附层420可以增强第一导电类型区域32与电极层422之间的粘附性。
粘附层420可以形成在半导体层与电极层422之间并且与其接触。粘附层420具有导电性并且可以包括具有优异的与半导体层接触的接触特性的金属。因此，不需要减少第一电极42的导电性并且可以增强半导体层与电极层422之间的粘附性。为了增强与半导体层的接触特性，粘附层420可以具有处于半导体层的热膨胀系数与电极层422的与粘附层420相邻的部分的热膨胀系数之间的热膨胀系数。
更具体地，当半导体层与第一电极42的热膨胀系数之间的差较大时，当执行用于形成太阳能电池150的各种热处理时，半导体层与第一电极42之间的表面接触会劣化。因此，半导体层与第一电极42之间的接触电阻会增加。这减小了第一电极42或半导体层的线宽并且因此当半导体层与第一电极42之间的接触面积减小时，这可能导致更严重的问题。因此，在本发明的实施方式中，通过限制接触半导体层的第一电极42的粘附层420的热膨胀系数来减小半导体层与第一电极42之间的热膨胀系数，这导致了表面接触特性的增强。
半导体层在包括硅时具有大约4.2ppm/K的热膨胀系数，并且可以构成电极层422的与粘附层420相邻的部分(例如，在本发明的实施方式中，第一电极层422a)的铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、金(Au)等等具有大约14.2ppm/K或更多的热膨胀系数。更具体地，Cu具有大约16.5ppm/K的热膨胀系数，Al具有大约23.0ppm/K的热膨胀系数，Ag具有大约19.2ppm/K的热膨胀系数，并且Au具有大约14.2ppm/K的热膨胀系数。
考虑此，构成粘附层420的材料(例如，金属)可以具有大约4.5ppm/K至大约14ppm/K的热膨胀系数。当该材料的热膨胀系数小于4.5ppm/K或超过14ppm/K时，减小了粘附层420与半导体层的热膨胀系数之间的差，并且因此，粘附性增强效果可能不足。考虑此，粘附层420可以包括具有大约8.4ppm/K的热膨胀系数的钛(Ti)或者具有大约4.6ppm/K的热膨胀系数的钨(W)。例如，粘附层420可以由Ti或W形成。
因此，当粘附层420包括Ti或W时，可以通过减少粘附层420和半导体层的热膨胀系数之间的差来增强接触特性。另外，Ti或W可以用作构成电极层422的与粘附层420相邻的部分(例如，在本发明的实施方式中，第一电极层422a)的材料(例如，Cu等等)的阻挡，并且因此可以防止材料扩散到半导体层或半导体基板10中。因此，可以防止或减少通过构成电极层422的材料扩散到半导体层或半导体基板10中而发生的问题。
在该方面，根据本发明的实施方式的粘附层420可以具有透明度，其允许光从其通过。当粘附层420即使在包括金属时也具有较小厚度时，粘附层420可以具有透明度。因此，在本发明的实施方式中，粘附层420可以通过将粘附层420的厚度限制到特定水平以下来而具有光透射性质。当粘附层420具有透明度时，通过粘附层420的光通过从形成在粘附层420上的电极层422或者构成电极层422的一部分的层(例如，第一电极层422a)的反射被引导回半导体基板10中。由于光从第一电极42的反射，使得在半导体基板10中存在的光的量和存在时间增加，并且因此，可以增强太阳能电池的效率。
这里使用的表述“透明度”包括完全(即，100％)透射光的情况以及部分地透射光的情况。即，粘附层420可以是金属透明膜或者金属半透明膜。例如，粘附层420可以具有50％至100％的透明度，特别地具有80％至100％的透明度。当粘附层420的透明度小于50％时，从电极层422反射的光的量不足并且因此会难以充分地增强太阳能电池150的效率。当粘附层420的透明度为80％以上时，从电极层422反射的光的量可以进一步增加并且因此可以进一步用于改进太阳能电池150的效率。
对于该操作，粘附层420可以具有小于电极层422的厚度。如本发明的实施方式中那样，当电极层422包括多个层(例如，第一电极层422a、第二电极层422b、第三电极层422d和种电极层422c)时，粘附层420可以具有小于每个层的厚度。因此，粘附层420可以形成为具有透明度。
特别地，粘附层420可以具有50nm以下的厚度。当粘附层420的厚度超过50nm时，减小了粘附层420的透明度，并且因此，引导到电极层422的光的量会不足。可以通过将粘附层420形成为15nm以下的厚度来进一步增强粘附层420的透明度。在该方面，粘附层420的厚度可以为5nm与50nm之间(例如，5nm与15nm之间)。当粘附层420的厚度小于5nm时，会难以在半导体层上均匀地形成粘附层420，并且由粘附层420获得的粘附增强效果会不足。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且粘附层420的厚度等等可以考虑材料、制造条件等等而变化。
形成在粘附层420上的电极层422可以包括多个层以增强各种特性等等。在本发明的实施方式中，电极层422包括形成在粘附层420上并且包括反射材料的第一电极层422a和形成在第一电极层422a并且连接到(例如，接触)带144的第二电极层422b。另外，电极层422可以进一步包括形成在第一电极层422a与第二电极层422b之间的种电极层422c和第三电极层422d。下面，将根据堆叠顺序描述构成电极层422的层。
形成在粘附层420上的第一电极层422a可以接触粘附层420。第一电极层422a用作防止构成电极层422的材料迁移到半导体层或半导体基板10的阻挡并且利用反射材料反射光。即，第一电极层422a可以用作阻挡层和反射电极层。第一电极层422a可以由具有优异的反射性质的金属形成并且可以包括例如，Cu、Al、Ag、Au或其合金。当包括Cu等等或由Cu形成的种电极层422c被布置在第一电极层422a上，第一电极层422a可以包括Al、Ag、Au或其合金或可以由Al、Ag、Au或其合金形成。
第一电极层422a具有大于粘附层420的厚度并且可以具有50nm至300nm的厚度。例如，第一电极层422a可以具有100nm至300nm的厚度。当第一电极层422a的厚度小于50nm时，第一电极层422a会难以用作阻挡层和反射电极层。当第一电极层422a的厚度超过300nm时，没有显著地增强反射性质等等并且可以增加制造成本。当第一电极层422a的厚度处于100nm与300nm之间，可以进一步增强作为阻挡层和反射电极层的第一电极层422a的功能。
另外，粘附层420与第一电极层422a的厚度比率可以为1：2至1：60。更具体地，粘附层420与第一电极层422a的厚度比率可以为1：10至1：30。当厚度比率小于1：2时，粘附层420的厚度增加并且因此，其透明度可以减小或者第一电极层422a的厚度减小并且因此反射性质等等会劣化。另一方面，当厚度比率超过1：60时，第一电极层422a的厚度增加并且因此可以增加制造成本。当厚度比率为1：10至1：30时，粘附层420和第一电极层422a的特性可以得到增强。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且厚度比率等等可以进行不同的改变。
布置在第一电极层422a上的种电极层422c用作形成在种电极层422c上的第三电极层422d(当没有形成第三电极层422d时为第二电极层422b)的种，并且使得能够容易地形成第三电极层422d。即，种电极层422c被布置在第一电极层422a与第三电极层422d之间并且可以与其接触。
第三电极层422d可以通过镀等等来形成，并且种电极层422c形成在第一电极层422a与第三电极层422d之间，从而通过镀来满意地形成第三电极层422d。当第三电极层422d包括Cu时，种电极层422c可以包括Cu或由Cu形成。通过镀形成为包括Cu第三电极层422d使用种电极层422c作为种并且因此，可以容易地形成并且具有优异的特性。
种电极层422c可以具有50nm至200nm的厚度。当种电极层422c的厚度小于50nm时，由种电极层422c获得的效果可以不足。另一方面，当种电极层422c的厚度超过200nm时，可以增加制造成本等等。然而，本发明的实施方式不限于上述示例并且种电极层422c的厚度等等可以进行各种的改变。
可以通过溅射等等来形成粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c。即，第一电极42(和/或第二电极44)的粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c可以通过整体地形成分别构成形成在作为半导体层的第一导电类型区域32和第二导电类型区域34以及阻挡区域36上的绝缘层40的粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c的金属层以填充开口402(在第二电极44的情况下为开口404)并且对金属层进行图案化来形成第一电极42(和/或第二电极44)的粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c。可以使用各种方法(例如，使用抗蚀剂和蚀刻剂的方法)来执行图案化处理。
通过溅射形成的粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c主要堆叠在厚度方向上并且因此具有均匀的厚度。另外，分别对应于粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c的金属层被顺序且整体地形成并且然后使用相同的抗蚀剂(或掩模)来一起进行图案化。因此，可以连续地形成粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c中的至少两个的至少一部分的侧截面。另外，粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c中的至少两个的至少一部分可以具有10％内(例如，5％内)的面积误差。能够确认的是，粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c被根据厚度、形状、面积差等等而一起通过溅射和图案化来形成。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且可以使用各种方法来形成粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c
第三电极层422d可以形成在种电极层422c上并且与其接触。第三电极层422d用于减少电极层422的电阻并且增加其导电性并且因此可以用作导电层来实质上传输电流。第三电极层422d可以包括不昂贵且高导电性的金属(例如，Cu)。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且可以使用各种已知的金属来形成第三电极层422d。
第三电极层422d可以具有大于粘附层420、第一电极层422a、种电极层422c和第二电极层422b的厚度。例如，第三电极层422d可以具有20μm至30μm的厚度。当第三电极层422d的厚度小于20μm时，会难以充分地减小电阻。另一方面，当第三电极层422d的厚度超过30μm时，会增加制造时间，并且因此会增加制造成本。
可以使用种电极层422c作为种来通过镀形成第三电极层422d。因此，当通过镀来形成第三电极层422d时，可以在短时间内形成具有足够的厚度的第三电极层422d。通过镀形成的第三电极层422d在厚度方向以及侧方向上生长并且因此中凸地形成以具有大于粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c的面积，并且因此，可以具有圆化表面。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且第三电极层422d的形成方法、形状等等可以进行各种改变。
第二电极层422b可以形成在第三电极层422d上。例如，第二电极层422b可以接触其上的第三电极层422d。第二电极层422b是连接到带144的部分并且可以包括具有优异的与带144的连接性质的材料。将参考图5描述第二电极层422b与带144之间的连接结构的各种示例。图4示出了太阳能电池150的第一电极42与带144之间的粘附结构的各种示例的放大图。为了清楚和简要说明的目的，基于图2的放大圈中示出的第一电极42的形状示出了图4的第一电极42的形状。
在本发明的实施方式中，如图4的(a)中所示，带144可以通过将包括例如铅(Pb)和锡(Sn)的带144布置在第二电极层422b上并且向其施加热来直接附接到第二电极层422b。在本发明的另一实施方式中，如图4的(b)中所示，第二电极层422b可以通过在膏(例如，包括Sn、Bi等等的膏)被布置在第二电极层422b与带144之间的状态下施加热来经由膏层146而附接到带144。在本发明的另一实施方式中，如图4的(c)中所示，第二电极层422b可以通过在导电膜148被布置在第二电极层422b与带144之间的状态下施加压力而经由导电膜148附接到带144。可以通过在由环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂等等形成的膜中分散由Au、Ag、镍(Ni)、Cu等等形成的导电颗粒来制备导电膜148。当在施加热的同时按压这样的导电膜时，导电颗粒被暴露于膜的外部并且可以通过暴露的导电颗粒来电连接太阳能电池150和带144。因此，当通过利用导电膜连接多个太阳能电池150来制造太阳能电池模块时，可以减少制造温度，并且因此，可以防止或减少太阳能电池150的弯曲。可以通过各种其它方法来附接和彼此连接第二电极层422b和带144。
第二电极层422b可以包括Sn或Ni-钒(V)合金。Sn具有与带144、用于与带144连接的膏等等的优异的粘附性。另外，Ni-V合金具有与带144或者用于与带144连接的膏优异的粘附性。更具体地，在包括Sn和Bi的膏中，膏的Sn具有与Ni-V合金的Ni非常膏的粘附性。另外，Ni-V合金具有大约1000℃以上的非常高的熔点并且因此具有高于构成电极层422的其它层的材料的熔点。因此，第二电极层422b在粘附到带144或者太阳能电池150的制造过程中没有变形并且可以充分地用作保护构成电极层422的其它层的覆盖膜。
可以使用各种方法来形成第二电极层422b。在本发明的实施方式种，通过镀来形成第二电极层422b并且其包括Sn。第二电极层422b可以具有5μm至10μm的厚度并且可以形成为覆盖第一电极层422a并且具有凸出圆化形状。当第二电极层422b的厚度小于5μm时，会难以均匀地形成第二电极层422b。另一方面，当第二电极层422b的厚度超过10μm时，制造成本会增加。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。将在下面参考图6来详细描述通过溅射来形成第二电极层422b并且其包括Sn或Ni-V合金的情况。
下面，将参考图3来详细描述第一导电类型区域32和第二导电类型区域34、阻挡区域36和第一电极42和第二电极44的平面形状。
参考图3，在本发明的实施方式中，第一导电类型区域32与第二导电类型区域34形成为较长以具有条带形状并且在与长度方向交叉的方向上相对于彼此交替地布置。阻挡区域36可以被布置为将第一导电类型区域32与第二导电类型区域34分离。彼此分离的多个第一导电类型区域32可以在其第一侧的边缘处彼此连接，并且彼此分离的多个第二导电类型区域34可以在其第二侧的边缘处彼此连接。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。
在该方面，第一导电类型区域32可以具有大于第二导电类型区域34的面积。例如，第一导电类型区域32与第二导电类型区域34的面积可以通过不同地调整其宽度来进行调整。即，第一导电类型区域32的宽度W1可以大于第二导电类型区域34的宽度W2。因此，充分地形成构成发射极区域的第一导电类型区域32的面积，这使得能够在大的区域内发生光电转换。在该方面，当第一导电类型区域32是p型时，充分地确保了第一导电类型区域32的面积并且因此可以高效地收集具有相对较慢的移动速率的空穴。
另外，第一电极42可以形成为具有对应于第一导电类型区域32的条带形状，并且第二电极44可以形成为具有对应于第二导电类型区域34的条带形状。第一开口402和第二开口404可以形成为分别对应于第一电极42和第二电极44的总面积。因此，可以使得第一电极42与第一导电类型区域32之间的接触面积和第二电极44与第二导电类型区域34之间的接触面积最大，并且因此，可以增强载流子收集效率。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。另外，第一开口402和第二开口404还可以形成为分别仅将第一电极42和第二电极42的一部分连接到第一导电类型区域32与第二导电类型区域34。例如，第一开口402和第二开口404可以形成为多个接触孔。第一电极42可以在其第一侧的边缘处彼此连接，并且第二电极44可以在其第二侧的边缘处彼此连接。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。
往回参考图2，钝化膜24和/或抗反射膜26可以被布置在半导体基板10的前表面(更具体地，形成在半导体基板10的前表面处的前表面场区域130)上。根据本发明的实施方式，只有钝化膜24可以形成在半导体基板10上，只有抗反射膜26可以形成在半导体基板10上，或者钝化膜24和抗反射膜26可以顺序地布置在半导体基板10上。图2示出了钝化膜24和抗反射膜26顺序地形成在半导体基板10上并且半导体基板10接触钝化膜24的情况。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且半导体基板10可以接触抗反射膜26。另外，各种修改都是可能的。
钝化膜24和抗反射膜26可以基本上整体地形成在半导体基板10的前表面上。在该方面，这里使用的表述“整体地形成”包括物理地整体形成钝化膜24和抗反射膜26的情况以及不完全地形成钝化膜24和抗反射膜26的情况。
钝化膜24形成在半导体基板10的前表面上并且与其接触，并且因此去激活在半导体基板10的前表面或块体中存在的缺陷。因此，移除了少数载流子的复合位，并且因此，可以增加太阳能电池150的开路电压。抗反射膜26减少了入射在半导体基板10的前表面上的光的反射。因此，可以通过减少入射在半导体基板10的前表面上的光的反射来增加到达形成在基极区域110与第一导电类型区域32之间的界面处的pn结的光的量。因此，可以增加太阳能电池150的短路电流Isc。因此，可以利用钝化膜24和抗反射膜26来增加太阳能电池150的开路电压和短路电流Isc，并且因此可以增强太阳能电池150的效率。
钝化膜24和/或抗反射膜26可以由各种材料形成。例如，钝化膜24可以是选自下述材料构成的组的任一种膜：硅氮化物膜、含氢的硅氮化物膜、硅氧化物膜、硅氧氮化物膜、铝氧化物膜、MgF2膜、ZnS膜、TiO2膜和CeO2膜，或者具有包括上述膜中的两个或更多个的组合的多层结构。例如，钝化膜24可以包括硅氧化物，并且抗反射膜26可以包括硅氮化物。
当光入射在根据本发明的实施方式的太阳能电池150上时，在形成在基极区域110与第一导电类型区域32之间的pn结处通过光电转换生成了电子和空穴，并且所生成的空穴和电子通过隧穿层20隧穿，分别移动到第一导电类型区域32与第二导电类型区域34并且然后分别迁移到第一电极42和第二电极44。从而生成了电能。
如本发明的实施方式中那样，在具有其中第一电极42和第二电极44形成在半导体基板10的背表面上并且没有形成在半导体基板10的前表面上的背接触结构的太阳能电池150中，可以使得半导体基板10的前表面处的遮蔽损失(shading loss)最小。因此，可以增强太阳能电池150的效率。然而，本发明的实施方式不限于上述示例。根据本发明的实施方式的第一电极42和第二电极44的结构可以应用于具有其中第一电极42被布置在半导体基板10的前表面上(特别地，第二电极44被布置在太阳能电池150的背表面上)的电极的结构的太阳能电池150。
在具有上述结构的太阳能电池150中，第一电极42和第二电极44包括粘附层420，其具有导电性和透明度并且具有处于特定范围内的热膨胀系数，并且因此可以具有优异的特性。即，由于粘附层420具有导电性和透明度，因此粘附层420使得第一电极42和第二电极44能够保持高导电性并且引起了从与其相邻的电极层422(例如，第一电极层422a)的反射。因此，第一电极层422a用作反射电极层并且因此，增加了具有长波长的光的反射，这导致了在光电转换中使用的光的量的增加。另外，粘附层420具有处于构成第一导电类型区域32或第二导电类型区域34的电极层422与半导体层的热膨胀系数之间的热膨胀系数。通过减少第一导电类型区域32或第二导电类型区域34或半导体层与电极层422的热膨胀系数之间的差，可以增强第一导电类型区域32或第二导电类型区域34或半导体层与第一电极42或第二电极44之间的接触特性。因此，可以通过增强太阳能电池150的各种特性来增强太阳能电池150的效率。
下面，将详细描述根据本发明的其它实施方式的太阳能电池以及这里使用的电极。在这里将会省略与前面的描述中的元件相同或几乎相同的元件的详细描述并且在这里将仅提供不同的元件的详细描述。将在下面借助于示例参考附图描述第一电极42，但是下面的描述也可以应用于第二电极44。
图5是可以在根据本发明的另一实施方式的太阳能电池中使用的电极的视图。图5示出了对应于图1的放大的圈的部分。
参考图5，根据本发明的实施方式的太阳能电池的第一电极42不包括种电极层422c(参见图2)，并且第三电极层422d形成在第一电极层422a上并且与其接触。在本发明的实施方式中，没有形成种电极层422c并且因此可以简化制造处理并且可以减少制造成本。
图6是可以在根据本发明的另一实施方式的太阳能电池中使用的电极的视图。图6示出了对应于图1的放大的圈的部分。
参考图6，根据本发明的实施方式的太阳能电池的第一电极42不包括种电极层422c(参见图2)和第三电极层422d(参见图2)，并且第二电极层422b形成在第一电极层422a上并且与其接触。即，第一电极42可以包括彼此接触的粘附层420、第一电极层422a和第二电极层422b。在该方面，第二电极层422b是通过溅射形成的溅射层并且可以包括Sn或Ni-V合金。
因此，可以通过溅射等等形成包括粘附层420、第一电极层422a和第二电极层422b的第一电极42。即，可以通过整体地形成分别构成粘附层420、第一电极层422a和第二电极层422b的金属层以填充形成在半导体基板10的背表面上的绝缘层40的开口402(在第二电极44的情况下为开口404)并且对金属层进行图案化来形成第一电极42(和/或第二电极44)的粘附层420、第一电极层422a和种电极层422c。可以使用各种方法(例如，使用抗蚀剂和蚀刻剂的方法)来执行图案化处理。
通过溅射形成的粘附层420、第一电极层422a和第二电极层422b主要堆叠在厚度方向上并且因此具有均匀的厚度。另外，分别对应于粘附层420、第一电极层422a和第二电极层422b的金属层被顺序且整体地形成并且然后使用相同的抗蚀剂(或掩模)来一起进行图案化。因此，可以连续地形成粘附层420、第一电极层422a和第二电极层422b中的至少两个的至少一部分的侧截面。另外，粘附层420、第一电极层422a和第二电极层422b中的至少两个的至少一部分可以具有10％内(例如，5％内)的面积误差。能够确认的是，粘附层420、第一电极层422a和第二电极层422b被根据厚度、形状、面积差等等而一起通过溅射和图案化来形成。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且可以使用各种方法来形成粘附层420、第一电极层422a和第二电极层422b。
第二电极层422b可以具有纳米尺度的厚度(例如，50nm至300nm)。当第二电极层422b的厚度小于50nm时，对带144的粘附性会减小。另一方面，当第二电极层422b的厚度超过300nm时，制造成本会增加。本发明的实施方式不限于上述示例，并且第二电极层422b的厚度等等可以进行各种改变。
因此，在本发明的实施方式中，第一电极42可以在不执行镀的情况下形成。在通过镀形成第一电极42的一部分的情况下，当在绝缘层40中存在诸如针孔、刮痕等等的缺陷时，可能甚至在其上执行镀，并且因此会对不想要的部分进行镀处理。另外，在镀处理中使用的镀溶液是酸性或基本的，并且因此会损坏绝缘层40或者劣化绝缘层40的特性。在本发明的实施方式中，通过不使用镀处理，可以增强绝缘层40的特性并且可以使用简化的制造处理来形成第一电极42。
图7是根据本发明的实施方式的太阳能电池150的部分后平面图。
参考图7，在根据本发明的实施方式的太阳能电池150中，多个第二导电类型区域34可以具有岛形状并且彼此隔开，并且第一导电类型区域32可以整体地形成在不包括第二导电类型区域34和围绕每个第二导电类型区域34的阻挡区域36的部分中。
由于这样的构造，第一导电类型区域32具有尽可能大的面积，并且因此，可以增强光电转换效率。另外，第二导电类型区域34可以被布置在具有较大面积的半导体基板10上而第一导电类型区域32具有最小的面积。因此，可以通过第二导电类型区域34来有效地防止或减少表面复合并且可以使得第二导电类型区域34的面积最大化。然而，本发明的实施方式不限于上述示例，并且第二导电类型区域34可以具有使得第二导电类型区域34能够具有最小面积的各种形状。
虽然图7示出了第二导电类型区域34具有圆形形状，但是本发明的实施方式不限于此。即，第二导电类型区域34还可以具有平面形状，例如椭圆形状或多边形形状(例如，三角形、四边形、六边形等等)。
形成在绝缘层40中的第一开口402和第二开口404可以考虑各第一导电类型区域32与第二导电类型区域34而具有不同的形状。即，第一开口402可以在第一导电类型区域32上延伸较长，并且多个第二开口404可以彼此隔开以对应于各第二导电类型区域34。这出于下述考虑：第一电极42仅布置在第一导电类型区域32上，并且第二电极44布置在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34上。即，绝缘层40的第二开口404形成为对应于其中布置第二导电类型区域34的部分，并且第二电极44和第二导电类型区域34通过第二开口404连接。另外，第二开口404没有形成在绝缘层的对应于第一导电类型区域32的部分中，并且因此，第二电极44可以与第一导电类型区域32绝缘。第一电极42仅形成在每个第一导电类型区域32上并且因此，第一开口402可以具有与第一电极42相同或类似的形状，并且因此，第一电极42可以整体地接触其上的第一导电类型区域32。然而，本发明的实施方式不限于上述示例并且各种修改都是可能的。例如，第一开口402可以形成为具有与第二开口404的形状类似的形状的多个接触孔。
图8是根据本发明的另一实施方式的太阳能电池150的截面图。
参考图8，在根据本发明的实施方式的太阳能电池150中，没有形成隧穿层20(参见图2)，并且第一导电类型区域32与第二导电类型区域34形成为在半导体基板10中形成能够的掺杂区域。即，第一导电类型区域32与第二导电类型区域34中的每一个形成为通过以相对较高的掺杂浓度利用第一或第二导电类型掺杂物掺杂半导体基板10形成的掺杂区域。因此，第一导电类型区域32与第二导电类型区域34中的每一个通过包括具有第一或第二导电类型的晶体(单晶或多晶)半导体而构成半导体基板10。例如，第一导电类型区域32与第二导电类型区域34中的每一个可以形成为具有第一或第二导电类型的单晶半导体基板(例如，单晶硅晶圆基板)的一部分。
在本发明的该实施方式中，第一电极42的粘附层420(参见图2)接触半导体基板10(或构成半导体基板10的一部分的第一导电类型区域32)，并且第二电极44的粘附层接触半导体基板10(或构成半导体基板10的一部分的第二导电类型区域34)。本发明的实施方式与前述描述之间的区别仅在于第一电极42和第二电极44中的每一个的粘附层420接触半导体基板10而不是接触半导体层，并且因此，这里将省略其详细描述。
现在参考下面的示例更完整地描述本发明的一个或多个实施方式。然而，这些示例仅用于示出性目的并且不意在限制本发明的范围。
示例1
制备包括n型的基极区域的半导体基板。通过离子注入用硼(B)掺杂半导体基板的背表面的第一区域以形成发射极区域，并且通过离子注入用磷(P)掺杂半导体基板的背表面的第二区域以形成背表面场区域。
在半导体基板的前表面上形成抗反射膜，并且在半导体基板的背表面上形成背表面钝化膜。接下来，通过溅射在背表面钝化膜上顺序地形成具有5nm厚度的钛(Ti)层(粘附层)以及具有200nm厚度的铜(Cu)层(第一电极层)并且然后进行图案化，从而形成电连接到发射极区域的第一电极以及电连接到背表面场区域的第二电极。另外，在250℃的温度利用热处理来执行减少背表面钝化膜中的裂纹的发生的处理(即，固化处理)，从而完成了太阳能电池的制造。
作为参考，在本发明的实施方式中，为了仅测量利用粘性层和第一电极层的特性，没有形成第二电极层等等并且仅形成了粘附层和第一电极层。
示例2
以与示例1中相同的方式制造太阳能电池，不同之处在于Ti层的厚度为10nm。
示例3
以与示例1中相同的方式制造太阳能电池，不同之处在于Ti层的厚度为30nm。
比较示例1
以与示例1中相同的方式制造太阳能电池，不同之处在于没有形成Ti层。
比较示例2
以与示例1中相同的方式制造太阳能电池，不同之处在于Ti层的厚度为200nm。
对根据根据示例1至3和比较示例1和2制造的太阳能电池中的每一个的电极的波长的反射率，并且在图9中示出了测量结果。
参考图9，能够确认的是，随着Ti层的厚度的增加，显著地减少了第一电极的反射(特别地，长波长处的反射)。考虑此的原因是，随着作为粘附层的Ti层的厚度的增加，Ti层的透明度减小，并且因此没有满意地发生从第一电极层的光的反射。在包括具有50nm以下的厚度的Ti层的示例1至3的太阳能电池中，具有1200nm的波长的光的反射率为30％以上。因此，可以利用反射重新使用具有长波长的光。相反地，在包括具有200nm的厚度的Ti层的比较示例2的太阳能电池中，具有1200nm的波长的光的反射率具有非常小的值，即，20％以下，这表示难以利用反射重新使用具有长波长的光。
另外，在图10的(a)和(b)中分别示出了照片，其示出了在进行热处理器以减少背表面钝化膜中的裂纹的发生之前和之后的示例1的太阳能电池的背表面。另外，图11的(a)和(b)中分别示出了照片，其示出了在进行热处理器以减少背表面钝化膜中的裂纹的发生之前和之后的比较示例1的太阳能电池的背表面。在该方面，通过使用相机检测当通过向第一电极和第二电极施加偏置而复合电子和空穴时生成的光来拍摄图10和图11的照片。因此，在通过向第一电极和第二电极施加偏置来增加所生成的复合事件的数目，这与太阳能电池的原理相反，在太阳能电池中，当光入射时，可以大量地进行光电转换。
参考图10，能够确认的是，示出热处理前后的示例1的太阳能电池的背表面的照片总体较亮。根据图10中所示的结果，能够确认的是，第一电极和第二电极粘附到半导体基板，同时具有优异的接触特性并且即使在接下来的热处理处理等等种也保持了优异的接触特性。相反地，参考图11，能够确认的是，示出了热处理之后的比较示例1的太阳能电池的背表面的照片的亮度进一步低于热处理器之前的照片的亮度。根据图11中所示的结果，能够确认的是，在不包括粘附层的比较示例1的太阳能电池中，半导体基板与第一和第二电极之间的接触特性被劣化。
结合本发明的实施方式描述的特定特性、结构或效果包括在本发明的实施方式中的至少一个实施方式中，并且不必包括在本发明的所有实施方式中。此外，本发明的实施方式中的任何具体实施方式的特定特性、结构或效果可以以任何适合的方式与并且本发明的一个或多个其它实施方式组合，或者可以由本发明的实施方式所属于的领域中的技术人员来改变。因此，理解的是，与这样的组合关联的内容或改变处于本发明的实施方式的精神和范围内。
虽然已经参考本发明的多个示出性实施方式描述了本发明的实施方式，应理解的是，本领域技术人员可以设计多个其它修改和应用，其将落入本发明的实施方式的本来范围内。更具体地，在实施方式的具体构成元件中可以存在各种变化和修改。另外，理解的是，与变化和修改相关的差异处于在所附权利要求中限定的本发明的实施方式的精神和范围内。

Claims (13)

1.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：
光电转换单元，所述光电转换单元包括
半导体基板；
在所述半导体基板上的隧穿层；
形成在所述半导体基板的同一侧的所述隧穿层上的第一导电类型区域和第二导电类型区域，其中，所述第一导电类型区域和所述第二导电类型区域各自包括半导体材料；以及
电极，所述电极形成在所述光电转换单元上并且包括：
直接形成在所述光电转换单元上并且包括钛Ti或钨W的粘附层；和
形成在所述粘附层上的电极层，
其中，所述电极层包括：
第一电极层，所述第一电极层直接布置在所述粘附层上并且包括Cu、Al、Ag、Au及其合金中的至少一个，以及
第二电极层，所述第二电极层形成在所述第一电极层上并且包括镍Ni-钒V合金，
其中，所述粘附层具有大于所述光电转换单元的热膨胀系数并且小于所述电极层的热膨胀系数的热膨胀系数，
其中，所述第二电极层连接到带，
其中，所述粘附层具有小于所述电极层的厚度，
其中，所述隧穿层包括硅，并且所述第一导电类型区域和所述第二导电类型区域各自包括多晶半导体，
其中，所述粘附层的热膨胀系数大于所述第一导电类型区域和所述第二导电类型区域两者的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述粘附层具有透明度。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中，所述电极层包括多个层，并且所述粘附层具有小于所述电极层的多个层中的每一个的厚度。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，
其中，所述粘附层具有50nm以下的厚度。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述光电转换单元包括半导体层，并且
其中，所述半导体基板或所述半导体层包括硅Si，并且所述电极层的与所述粘附层相邻的部分包括铜Cu、铝Al、银Ag、金Au及其合金中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其中，所述粘附层与所述第一电极层的厚度比率为1：2至1：60。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池，其中，所述第一电极层具有50nm至300nm的厚度。
8.根据权利要求5所述的太阳能电池，其中，通过溅射来形成所述第二电极层并且所述第二电极层具有50nm至300nm的厚度。
9.根据权利要求5所述的太阳能电池，其中，所述第二电极层通过镀来形成并且具有5μm至10μm的厚度。
10.根据权利要求5所述的太阳能电池，其中，所述电极层进一步包括第三电极层，所述第三电极层形成在所述第一电极层上并且被布置在所述第一电极层与所述第二电极层之间，所述第三电极层具有大于所述第一电极层和所述第二电极层的厚度，并且所述第三电极层具有大于所述第一电极层和所述第二电极层的面积。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，所述第三电极层通过镀来形成并且包括Cu。
12.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，所述电极层进一步包括种电极层，所述种电极层布置在所述第一电极层与所述第三电极层之间。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池，其中，所述种电极层通过溅射来形成并且包括Cu。
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Assignee: Hanhua thinksin Co.,Ltd.

Assignor: LG ELECTRONICS Inc.

Contract record no.: X2022990000645

Denomination of invention: Solar battery

Granted publication date: 20170825

License type: Common License

Record date: 20220914

TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20221101

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Patentee after: Shangrao Jingke Green Energy Technology Development Co.,Ltd.

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Patentee before: LG ELECTRONICS Inc.

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Address after: No. 3, Yingbin Avenue, Shangrao Economic and Technological Development Zone, Jiangxi Province 334100

Patentee after: Shangrao Xinyuan Yuedong Technology Development Co.,Ltd.

Address before: No. 3, Yingbin Avenue, Shangrao Economic and Technological Development Zone, Jiangxi Province 334100

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