DE202023101204U1

DE202023101204U1 - Photovoltaikzelle und Photovoltaikmodul

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Publication number: DE202023101204U1
Application number: DE202023101204.3U
Authority: DE
Original assignee: Zhejiang Jinko Solar Co Ltd; Jinko Solar Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jinko Solar Co Ltd; Jinko Solar Co Ltd
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2023-03-13
Publication date: 2023-05-15
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: JP7284865B1; EP4345916A1; NL2034428B1; AU2024200285A1; JP2024049308A; US20240105873A1; AU2022283790B1; KR20230116748A; JP2024049279A; CN116722060A

Abstract

Photovoltaikzelle, umfassend
ein Substrat (100);
eine dotierte Schicht (110), die in einem Abschnitt des Substrats angeordnet ist, der an eine erste Oberfläche des Substrats angrenzt, wobei eine erste Dotierelementdotierung der dotierten Schicht die gleiche wie eine Dotierelementdotierung des Substrats ist, und eine Dotierkonzentration der dotierten Schicht größer als eine Dotierkonzentration des Substrats ist, wobei die dotierte Schicht eine Vielzahl von ersten dotierten Regionen (111) umfasst, die in Intervallen entlang einer ersten Richtung angeordnet sind, eine Vielzahl von zweiten dotierten Regionen (112), die zwischen jeweils zwei angrenzenden ersten dotierten Regionen angeordnet sind, und eine Vielzahl von dritten dotierten Regionen (113), die zwischen den jeweiligen zwei angrenzenden ersten dotierten Regionen angeordnet sind, und wobei eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen geringer als eine Dotierkonzentration einer der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen und geringer als eine Dotierkonzentration einer der Vielzahl von dritten dotierten Regionen ist;
mindestens eine dielektrische Tunnelschicht (101), die auf der Vielzahl von ersten dotierten Regionen und der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen angeordnet ist;
eine Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten (102), die in Intervallen entlang der ersten Richtung angeordnet sind, wobei jede der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten auf eine jeweilige erste dotierte Region ausgerichtet ist und auf einer jeweiligen dielektrischen Tunnelschicht angeordnet ist;
eine Vielzahl von ersten Elektroden (103), die in Intervallen entlang der ersten Richtung angeordnet sind, wobei sich die Vielzahl von ersten Elektroden in einer zweiten Richtung erstrecken, jede der Vielzahl von ersten Elektroden auf einer Seite einer jeweiligen dotierten leitfähigen Schicht von dem Substrat entfernt angeordnet und mit der jeweiligen dotierten leitfähigen Schicht elektrisch verbunden ist; und
eine Vielzahl von leitfähigen Transportschichten (104), die jeweils auf eine jeweilige zweite dotierte Region ausgerichtet sind, wobei die Vielzahl von leitfähigen Transportschichten auf der mindestens einen dielektrischen Tunnelschicht angeordnet ist, und jede der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten zwischen jeweils zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten angeordnet ist und mit den Seitenwänden der jeweils zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten in Kontakt steht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen im Allgemeinen die Photovoltaiktechnologie und genauer gesagt eine Photovoltaikzelle und ein Photovoltaikmodul.
HINTERGRUND
Zu den Faktoren, welche die Leistung von Photovoltaikzellen (z. B. die photoelektrische Umwandlungseffizienz) beeinflussen, gehören optischer Verlust und elektrischer Verlust. Der optische Verlust umfasst den Reflexionsverlust einer vorderen Oberfläche der Zelle, den Schattenverlust kontaktierter Gitterleitungen, den Nicht-Absorptionsverlust von langwelligem Licht und dergleichen. Der elektrische Verlust umfasst den Verlust durch photogenerierte Trägerrekombination auf einer Oberfläche eines Halbleiters und innerhalb des Halbleiters, den Verlust von Kontaktwiderstand zwischen dem Halbleiter und den metallischen Gitterleitungen, den Verlust von Kontaktwiderstand zwischen dem Metall und dem Halbleiter und dergleichen.
Um die elektrischen und optischen Verluste der Photovoltaikzellen zu reduzieren, muss die hintere Oberfläche der Photovoltaikzelle im Allgemeinen poliert sein. Der Prozess des Polierens der hinteren Oberfläche verwendet hauptsächlich ein chemisches Nassverfahren, um eine hintere, bor-dotierte Pyramidenstapelstruktur zu polieren, was die interne Reflexion von Licht erhöht, eine Rekombinationsrate von Trägern auf der Oberfläche reduziert und die photoelektrische Umwandlungseffizienz der Zelle verbessert. Bei dem Prozess des Polierens der hinteren Oberfläche begünstigt eine Morphologie einer polierten hinteren Oberfläche einer Siliziumkristallzelle eine rückseitige Reflexion von langwelligem Licht und die Einheitlichkeit von nachfolgenden Filmschichten, die auf der hinteren Oberfläche gebildet werden, was eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Effizienz der Photovoltaikzellen spielt. Der Prozess des Polierens der hinteren Oberfläche verbessert die Leistung der Photovoltaikzellen, es gibt jedoch noch zahlreiche Faktoren, welche die Leistung derartiger Photovoltaikzellen beeinflussen. Es ist äußerst bedeutsam, hocheffiziente passivierte Kontaktphotovoltaikzellen zu entwickeln.
KURZDARSTELLUNG
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine Photovoltaikzelle und ein Photovoltaikmodul bereit, die eine Verbesserung der photoelektrischen Umwandlungseffizienz der Photovoltaikzelle zumindest begünstigen.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine Photovoltaikzelle bereit, umfassend: ein Substrat; eine dotierte Schicht, die in einem Abschnitt des Substrats angeordnet ist, der an eine erste Oberfläche des Substrats angrenzt, wobei eine erste Dotierelementdotierung der dotierten Schicht die gleiche wie eine Dotierelementdotierung des Substrats ist, und eine Dotierkonzentration der dotierten Schicht größer als eine Dotierkonzentration des Substrats ist, wobei die dotierte Schicht eine Vielzahl von ersten dotierten Regionen, die in Intervallen entlang einer ersten Richtung angeordnet sind, eine Vielzahl von zweiten dotierten Regionen, die zwischen jeweils zwei angrenzenden ersten dotierten Regionen angeordnet sind, und eine Vielzahl von dritten dotierten Regionen, die zwischen den jeweiligen beiden angrenzenden ersten dotierten Regionen angeordnet sind, umfasst, und wobei eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen geringer als eine Dotierkonzentration einer der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen und geringer als eine Dotierkonzentration einer der Vielzahl von dritten dotierten Regionen ist; mindestens eine dielektrische Tunnelschicht, die auf der Vielzahl von ersten dotierten Regionen und der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen angeordnet ist; eine Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten, die in Intervallen entlang der ersten Richtung angeordnet sind, wobei jede der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten auf eine jeweilige erste dotierte Region ausgerichtet ist und auf einer jeweiligen dielektrischen Tunnelschicht angeordnet ist; eine Vielzahl von ersten Elektroden, die in Intervallen entlang der ersten Richtung angeordnet sind, wobei sich die Vielzahl von ersten Elektroden in einer zweiten Richtung erstreckt, jede der Vielzahl von ersten Elektroden auf einer Seite einer jeweiligen dotierten leitfähigen Schicht von dem Substrat entfernt angeordnet und mit der jeweiligen dotierten leitfähigen Schicht elektrisch verbunden ist; und eine Vielzahl von leitfähigen Transportschichten, die jeweils auf eine jeweilige zweite dotierte Region ausgerichtet sind, wobei die Vielzahl von leitfähigen Transportschichten auf der mindestens einen dielektrischen Tunnelschicht angeordnet ist, und jede der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten zwischen jeweils zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten angeordnet ist und mit den Seitenwänden der jeweils zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten in Kontakt steht.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von zweiten Dotierregionen kleiner oder gleich einer Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von dritten Dotierregionen.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen kleiner als eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen in einer Richtung, die zu der ersten Oberfläche rechtwinklig ist.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von zweiten Dotierregionen kleiner oder gleich einer Dotiertiefe jeder der Vielzahl von dritten Dotierregionen in einer Richtung, die zu der ersten Oberfläche rechtwinklig ist.
Bei einigen Ausführungsformen liegt eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen in einem Bereich von 30 nm bis 300 nm, eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von zweiten Dotierregionen liegt in einem Bereich von 50 nm bis 500 nm, und eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von dritten Dotierregionen liegt in einem Bereich von 200 nm bis 1500 nm.
Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen in einem Bereich von 5E19 cm^-3 bis 1E21 cm^-3, die Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen liegt in einem Bereich von 1E20 cm^-3 bis 3E21 cm^-3, und die Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von dritten dotierten Regionen liegt in einem Bereich von 5E17 cm^-3 bis 1E20 cm^-3.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Gesamtdotiermenge der Vielzahl von ersten dotierten Regionen geringer als eine Gesamtdotiermenge der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen und geringer als eine Gesamtdotiermenge der Vielzahl von dritten dotierten Regionen.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Dotierelementdotierung jeder der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten die gleiche wie die Dotierelementdotierung der dotierten Schicht, und die Dotierkonzentration der dotierten Schicht ist kleiner als eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Dotierelementdotierung jeder der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten die gleiche wie die Dotierelementdotierung der dotierten Schicht.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten größer als die Dotierkonzentration der dotierten Schicht.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst jede der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten Körperabschnitte, die in Intervallen entlang der ersten Richtung angeordnet sind, und einen Verbindungsabschnitt zwischen den Körperabschnitten, wobei die Körperabschnitte mit den Seitenwänden der jeweils zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten in Kontakt stehen, und eine Dotierkonzentration jedes der Körperabschnitte kleiner oder gleiche einer Dotierkonzentration des Verbindungsabschnitts ist.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst jede der Vielzahl von zweiten Dotierregionen erste Unterdotierabschnitte und einen zweiten Unterdotierabschnitt, wobei jeder von den ersten Unterdotierabschnitten auf einen jeweiligen Körperabschnitt ausgerichtet ist, der zweite Unterdotierabschnitt auf den Verbindungsabschnitt ausgerichtet ist, und eine Dotierkonzentration jedes der ersten Unterdotierabschnitte kleiner oder gleich einer Dotierkonzentration des zweiten Unterdotierabschnitts ist.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Dotiertiefe jedes der ersten Unterdotierabschnitte kleiner oder gleich einer Dotiertiefe des zweiten Unterdotierabschnitts in einer Richtung, die zu der ersten Oberfläche rechtwinklig ist.
Bei einigen Ausführungsformen liegt ein Verhältnis eines Gesamtflächeninhalts von Verbindungsabschnitten in der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten zu einem Gesamtflächeninhalt der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten in einem Bereich von 1:11 bis 2:3.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst ein Material der dotierten Schicht mindestens eines von monokristallinem Silizium, mikrokristallinem Silizium, amorphem Silizium und Polysilizium.
Bei einigen Ausführungsformen ist das Material der dotierten Schicht das gleiche wie mindestens eines von einem Material des Substrats, einem Material jeder der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten und einem Material jeder der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Photovoltaikzelle ferner eine Passivierungsschicht, die auf der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten, der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten und der Vielzahl von dritten dotierten Regionen angeordnet ist.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Photovoltaikzelle ferner eine Vielzahl von zweiten Elektroden, die in Intervallen entlang der zweiten Richtung angeordnet sind, wobei sich die Vielzahl von zweiten Elektroden entlang der ersten Richtung erstreckt und mit der Vielzahl von ersten Elektroden, die in Intervallen entlang der ersten Richtung angeordnet sind, elektrisch verbunden ist.
Bei einigen Ausführungsformen ist mindestens eine leitfähige Transportschicht zwischen zwei angrenzenden zweiten Elektroden angeordnet, und die Photovoltaikzelle umfasst ferner eine Vielzahl von leitfähigen Verbindungsschichten, die jeweils zwischen einer jeweiligen leitfähigen Transportschicht und einer jeweiligen zweiten Elektrode angeordnet sind, wobei gegenüberliegende Seitenwände jeder der Vielzahl von leitfähigen Verbindungsschichten jeweils mit einer Seitenwand der jeweiligen leitfähigen Transportschicht und einer Seitenwand der jeweiligen zweiten Elektrode in Kontakt stehen.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die dotierte Schicht ferner eine Vielzahl von vierten dotierten Regionen, die jeweils auf eine jeweilige leitfähige Verbindungsschicht ausgerichtet sind, und eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von vierten dotierten Regionen ist größer oder gleich einer Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen und kleiner oder gleich einer Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von dritten dotierten Regionen.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen ein Photovoltaikmodul bereit, umfassend: mindestens einen Zellenstrang, wobei jeder von dem mindestens einen Zellenstrang durch eine Vielzahl von Photovoltaikzellen gemäß den obigen Ausführungsformen, die elektrisch verbunden sind, gebildet ist; mindestens eine Einkapselungsschicht, wobei jede von der mindestens einen Einkapselungsschicht dazu konfiguriert ist, eine Oberfläche eines jeweiligen Zellenstrangs abzudecken; und mindestens eine Abdeckplatte, wobei jede von der mindestens einen Abdeckplatte dazu konfiguriert ist, eine Oberfläche einer jeweiligen Einkapselungsschicht, die von dem jeweiligen Zellenstrang abgewandt ist, abzudecken.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden beispielhaft mit Bezug auf die entsprechenden Figuren in den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, und die Beispiele sind keine Einschränkung für die Ausführungsformen. Die Figuren der beiliegenden Zeichnungen sind keine Proportionseinschränkung, soweit nicht anderweitig angegeben. Um die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oder die technischen Lösungen der herkömmlichen Technologien deutlicher zu beschreiben, werden die beiliegenden Zeichnungen, die in den Ausführungsformen zu verwenden sind, nachstehend kurz beschrieben. Offensichtlich betreffen die beiliegenden Zeichnungen in der folgenden Beschreibung nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und der Fachmann kann ohne erfinderische Tätigkeit andere Zeichnungen aus diesen Zeichnungen erzielen.

1 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer dotierten Schicht in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 ist ein unvollständiges schematisches Strukturdiagramm im Querschnitt einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4 ist ein anderes unvollständiges schematisches Strukturdiagramm im Querschnitt einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 ist noch ein anderes unvollständiges schematisches Strukturdiagramm im Querschnitt einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 ist ein schematisches Diagramm des Trägertransports in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 ist ein anderes schematisches Diagramm des Trägertransports in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 ist noch ein anderes schematisches Diagramm des Trägertransports in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 ist eine Dotierkonzentrationsgraphik einer elektrochemischen Kapazitätsspannung (ECV) einer dotierten Schicht in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
10 ist noch ein anderes unvollständiges schematisches Strukturdiagramm im Querschnitt einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
11 ist ein anderes schematisches Strukturdiagramm einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
12 ist ein anderes schematisches Strukturdiagramm einer dotierten Schicht in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
13 ist noch ein anderes unvollständiges schematisches Strukturdiagramm im Querschnitt einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
14 ist ein schematisches Strukturdiagramm eines Photovoltaikmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Aus dem HINTERGRUND geht hervor, dass herkömmliche Photovoltaikzellen im Allgemeinen eine geringe photoelektrische Umwandlungseffizienz aufweisen.
Es hat sich herausgestellt, dass die Gründe für die geringe photoelektrische Umwandlungseffizienz der herkömmlichen Photovoltaikzellen mindestens die folgenden sind. Um die photoelektrische Umwandlungseffizienz der Photovoltaikzelle zu verbessern, wird gewöhnlich eine Dotierkonzentration eines Substrats erhöht, um eine Transportrate der meisten Träger in dem Substrat zu verbessern. Eine leitfähige Dotierschicht mit einer größeren Dotierkonzentration wird jedoch im Allgemeinen in einer Region des Substrats bereitgestellt, in der die Elektrode direkt gegenübersteht. Wenn sowohl die Dotierkonzentration des Substrats als auch die Dotierkonzentration der leitfähigen Dotierschicht groß sind, kann eine Bandlücke eines Abschnitts des Substrats in der Region, in der die Elektrode direkt gegenübersteht, abnehmen, was zu einer Reduzierung einer Leerlaufspannung der Photovoltaikzelle führt, was einen Abbau des elektrischen Feldes verursachen kann. Des Weiteren kann ein hoher Dotiereffekt in der großen Dotierkonzentration vorkommen, und ein Dunkelstrom kann vorkommen, oder ein Verbundstrom kann auf Grund eines Tunneleffekts der meisten Träger vorkommen, wodurch der Kurzschlussstrom reduziert wird.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine Photovoltaikzelle bereit, eine dotierte Schicht ist auf einer ersten Oberfläche eines Substrats angeordnet, und die dotierte Schicht umfasst eine Vielzahl von ersten dotierten Regionen, eine Vielzahl von zweiten dotierten Regionen und eine Vielzahl von dritten dotierten Regionen. Eine jeweilige dotierte leitfähige Schicht und eine jeweilige erste Elektrode sind in jeder ersten dotierten Region angeordnet, eine jeweilige leitfähige Transportschicht ist in jeder zweiten dotierten Region angeordnet, und keine erste Elektrode und dotierte leitfähige Schicht sind in jeder dritten dotierten Region angeordnet. Um den Kontakt zwischen den dotierten leitfähigen Schichten und den ersten Elektroden zu verbessern, sind die dotierten leitfähigen Schichten gewöhnlich dazu konfiguriert, hoch dotiert zu sein. Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die Dotierkonzentration jeder ersten dotierten Region geringer als die Dotierkonzentration jeder zweiten dotierten Region und geringer als die Dotierkonzentration jeder dritten dotierten Region. Einerseits wird die Abnahme der Bandlücke des Substrats auf Grund der übermäßigen Konzentration der Dotierelemente unterhalb der ersten Elektrode vermieden, so dass die Reduzierung der Leerlaufspannung der Photovoltaikzelle und der Abbau des elektrischen Feldes vermieden werden. Andererseits wird ein hoher Dotiereffekt (z. B. ein Tunneleffekt ergibt einen Verbundstrom), der durch eine übermäßige Dotierkonzentration der dotierten leitfähigen Schichten und die übermäßige Dotierkonzentration der dotierten Schicht verursacht wird, vermieden. Durch das Bereitstellen der Vielzahl von zweiten Dotierregionen und der Vielzahl von dritten Dotierregionen mit großen Dotierkonzentrationen wird jedoch die Trägertransporteffizienz in der Region, die nicht auf die ersten Elektroden ausgerichtet ist, verbessert, so dass die Leerlaufspannung der Photovoltaikzelle zunimmt, was die Verbesserung der photoelektrischen Umwandlungseffizienz der Photovoltaikzelle begünstigt.
Zudem ist die Dotierkonzentration der dotierten Schicht größer als die Dotierkonzentration des Substrats, und ein High-Low-Übergang wird zwischen der dotierten Schicht und dem Substrat gebildet, so dass ein integriertes elektrisches Feld zwischen der dotierten Schicht und dem Substrat gebildet wird, positive Raumladungen auf der Oberfläche der dotierten Schicht mit der größeren Dotierkonzentration gebildet werden, und negative Raumladungen auf der Oberfläche des Substrats mit der geringeren Dotierkonzentration gebildet werden, wodurch die meisten Träger in dem Substrat mühelos zu der dotierten Schicht mit der größeren Dotierkonzentration driften, was eine Zunahme eines Ausgangsstroms der Photovoltaikzelle begünstigt. Dabei besteht auf Grund der Existenz des integrierten elektrischen Feldes eine Potentialbarriere zwischen dem Substrat und der dotierten Schicht, so dass das Driften von Majoritätsträgern in der dotierten Schicht mit der größeren Dotierkonzentration zu dem Substrat mit der geringeren Dotierkonzentration blockiert wird.
Diverse Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Der Fachmann auf dem Gebiet wird verstehen, dass zahlreiche technische Einzelheiten in diversen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung vorgeschlagen wurden. Die technischen Lösungen, die in der vorliegenden Offenbarung beansprucht werden, können jedoch auch ohne diese technischen Einzelheiten und diverse Änderungen und Modifikationen basierend auf den folgenden Ausführungsformen ausgebildet werden.
1 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer dotierten Schicht in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 3 ist ein unvollständiges schematisches Strukturdiagramm im Querschnitt einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 4 ist ein anderes unvollständiges schematisches Strukturdiagramm im Querschnitt einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 5 ist noch ein anderes unvollständiges schematisches Strukturdiagramm im Querschnitt einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 6 ist ein schematisches Diagramm des Trägertransports in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 7 ist ein anderes schematisches Diagramm des Trägertransports in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 8 ist noch ein anderes schematisches Diagramm des Trägertransports in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 9 ist eine Dotierkonzentrationsgraphik einer elektrochemischen Kapazitätsspannung (ECV) einer dotierten Schicht in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 3 und 6 zeigen Querschnittsansichten entlang einer A₁-A₂-Richtung einer Struktur in 1, 4 und 7 zeigen Querschnittsansichten entlang einer B₁-B₂-Richtung der Struktur in 1, und 5 und 8 zeigen Querschnittsansichten entlang einer C₁-C₂-Richtung der Struktur in 1.
Mit Bezug auf 1 bis 8 umfasst eine Photovoltaikzelle ein Substrat 100, eine dotierte Schicht 110, mindestens eine dielektrische Tunnelschicht 101, eine Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten 102, eine Vielzahl von ersten Elektroden 103 und eine Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104. Die dotierte Schicht 110 wird in einem Abschnitt des Substrats 100 angeordnet, der an eine erste Oberfläche des Substrats 100 angrenzt, eine Dotierelementdotierung der dotierten Schicht 110 ist die gleiche wie eine Dotierelementdotierung des Substrats 100, und eine Dotierkonzentration der dotierten Schicht 110 ist größer als eine Dotierkonzentration des Substrats 100. Die dotierte Schicht 110 umfasst eine Vielzahl von ersten Dotierregionen 111, die in Intervallen entlang einer ersten Richtung Y angeordnet sind, eine Vielzahl von zweiten Dotierregionen 112 zwischen jeweils zwei angrenzenden ersten Dotierregionen 111 und eine Vielzahl von dritten Dotierregionen 113 zwischen den jeweiligen beiden angrenzenden ersten Dotierregionen 111. Eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von ersten Dotierregionen 111 ist geringer als eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von zweiten Dotierregionen 112 und geringer als eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von dritten Dotierregionen 113. Die mindestens eine dielektrische Tunnelschicht 101 wird auf der Vielzahl von ersten dotierten Regionen 111 und der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen 112 angeordnet. Die Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten 102 ist in Intervallen entlang der ersten Richtung Y angeordnet, und jede der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten 102 ist auf eine jeweilige erste dotierte Region 111 ausgerichtet und auf einer jeweiligen dielektrischen Tunnelschicht 101 angeordnet. Die Vielzahl von ersten Elektroden 103 ist in Intervallen entlang der ersten Richtung Y angeordnet, wobei sich die Vielzahl von ersten Elektroden 103 entlang einer zweiten Richtung X erstreckt, und jede der Vielzahl von ersten Elektroden 103 auf einer Seite einer jeweiligen dotierten leitfähigen Schicht 102 von dem Substrat 100 entfernt angeordnet und mit der jeweiligen dotierten leitfähigen Schicht 102 elektrisch verbunden ist. Jede der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 ist auf eine jeweilige zweite dotierte Region 112 ausgerichtet und auf einer jeweiligen dielektrischen Tunnelschicht 101 angeordnet, und jede der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 ist zwischen jeweils zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten 102 angeordnet und steht mit den Seitenwänden der jeweils zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten 102 in Kontakt.
Das Substrat 100 ist dazu konfiguriert, das einfallende Licht zu empfangen und photogenerierte Träger zu generieren. Bei einigen Ausführungsformen kann das Material des Substrats 100 mindestens eines von monokristallinem Silizium, Polysilizium, amorphem Silizium, mikrokristallinem Silizium umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Material des Substrats 100 auch Siliziumkarbid, ein organisches Material oder eine Mehrkomponentenverbindung umfassen. Die Mehrkomponentenverbindungen können ohne Einschränkung Materialien wie etwa Perowskit, Galliumarsenid, Kadmiumtellurid, Kupfer-Indium-Selenium und dergleichen umfassen.
Bei einigen Ausführungsformen weist das Substrat 100 Dotierelemente auf, und eine Dotierung der Dotierelemente umfasst eine n-Dotierung oder eine p-Dotierung. Die n-dotierten Elemente können Gruppe-V-Elemente, wie etwa Phosphor (P), Wismut (Bi), Antimon (Sb), Arsen (As) oder dergleichen sein. Die p-dotierten Elemente können Gruppe-III-Elemente, wie etwa Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In) oder dergleichen sein. Wenn das Substrat 100 beispielsweise ein p-dotiertes Substrat ist, ist die Dotierung der Dotierelemente in dem Substrat 100 p-dotiert. Wenn das Substrat 100 alternativ ein n-dotiertes Substrat ist, ist die Dotierung der Dotierelemente in dem Substrat 100 n-dotiert. Insbesondere kann das Substrat 100 bei einigen Ausführungsformen das n-dotierte Substrat sein, und das Substrat 100 kann mit n-dotierten Dotierionen, z. B beliebigen von Phosphorionen, Wismutionen, Antimonionen oder Arsenionen, dotiert werden.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Photovoltaikzelle eine oxidpassivierte Tunnelkontakt- (TOPCON) Zelle, das Substrat 100 umfasst ferner eine zweite Oberfläche, die gegenüber der ersten Oberfläche angeordnet ist, und sowohl die erste Oberfläche als auch die zweite Oberfläche des Substrats 100 können dazu konfiguriert sein, einfallendes oder reflektiertes Licht zu empfangen. Bei einigen Ausführungsformen kann die erste Oberfläche eine hintere Oberfläche des Substrats 100 sein, und die zweite Oberfläche kann eine vordere Oberfläche des Substrats 100 sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die erste Oberfläche die vordere Oberfläche des Substrats 100 sein, und die zweite Oberfläche kann die hintere Oberfläche des Substrats 100 sein.
Bei einigen Ausführungsformen kann die erste Oberfläche des Substrats 100 als eine nicht pyramidale Texturfläche bereitgestellt werden, wie etwa als eine laminierte Stufenmorphologie, so dass die dielektrischen Tunnelschichten 101, die auf der ersten Oberfläche des Substrats 100 angeordnet sind, eine hochgradige Dichte und Einheitlichkeit aufweisen und somit einen guten Passivierungseffekt auf der ersten Oberfläche des Substrats 100 aufweisen. Die zweite Oberfläche des Substrats 100 kann als eine pyramidale Texturfläche bereitgestellt werden, so dass die zweite Oberfläche des Substrats 100 eine geringere Reflektivität für das einfallende Licht aufweist und somit eine hohe Absorption und Nutzungsrate des Lichts aufweist.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Material der dotierten Schicht 110 mindestens eines von monokristallinem Silizium, mikrokristallinem Silizium, amorphem Silizium oder Polysilizium.
Das Material der dotierten Schicht 110 ist das gleiche wie mindestens eines von dem Material des Substrats 100, dem Material der dotierten leitfähigen Schichten 102 oder dem Material der leitfähigen Transportschichten 104. Bei einigen Ausführungsformen, wenn das Material der dotierten Schicht 110 das gleiche wie das Material des Substrats 100 ist, können die dotierte Schicht 110 und das Substrat 100 als das gleiche Originalsubstrat angesehen werden, die dotierte Schicht 110 ist in einem Abschnitt des Originalsubstrats angrenzend an die erste Oberfläche des Originalsubstrats angeordnet, und die oberen Oberflächen der ersten dotierten Regionen 111, der zweiten dotierten Regionen 112 und der dritten dotierten Regionen 113 in der dotierten Schicht 110 sind bündig miteinander. Das Material der dotierten Schicht 110 ist das gleiche wie das des Substrats 100, wodurch eine Rekombination von unvollständigen Trägern und eine reduzierte Effizienz der Zelle, die durch keinen Grenzflächenzustandsdefekt zwischen der dotierten Schicht 110 und dem Substrat 100 auf Grund des Verbrauchs von photogenerierten Trägern auf Grund der elektrischen Leitfähigkeit verschiedener Materialien verursacht wird, vermieden werden. Bei einigen Ausführungsformen sind die niedrigeren Oberflächen der ersten dotierten Regionen 111, der zweiten dotierten Regionen 112 und der dritten dotierten Regionen 113 bündig miteinander.
Bei einigen Ausführungsformen ist die dotierte Schicht auch eine Diffusionsschicht, die durch einen getrennten Diffusionsprozess gebildet werden kann (d. h. eine direkte Dotierung auf der Oberfläche der dotierten Schicht), oder kann ein Abschnitt des Substrats sein, der eine größere Dotierkonzentration als das Substrat aufweist, der durch Dotierelemente von Diffusionsprozessen gebildet wird, bei denen die dotierten leitfähigen Schichten und die leitfähigen Transportschichten gebildet werden, indem sie in das Substrat eindringen (so dass dieser Abschnitt des Substrats (d. h. der dotierten Schicht), die größere Dotierkonzentration als das Substrat aufweist, oder kann durch eine Kombination der beiden obigen Möglichkeiten gebildet werden.
Zudem hängt die Leerlaufspannung mit einer Bandlücke Eg des Materials zusammen. Je näher ein Fermi-Niveau des Materials dem oberen Teil eines Leitungsbandes und dem oberen Teil einer vollen Bandbreite ist, desto höher ist eine integrierte Barrierespannung eines PN-Übergangs, desto größer die Leerlaufspannung und desto einfacher der Übergang der Träger. Wenn das Material der dotierten Schicht 110 anders als das Material des Substrats 100 ist, müssen die Träger über eine Grenzflächenbarrriereregion zwischen dem Substrat 100 und der dotierten Schicht 110 und Grenzflächenbarriereregionen zwischen der dotierten Schicht 110 und den dielektrischen Tunnelschichten 101 gehen, so dass der Verbrauch der Träger groß ist. Des Weiteren sind die Bandlücken von diversen Materialien unterschiedlich, d. h. die Leerlaufspannungen derselben sind ebenfalls unterschiedlich, und die Mobilität der Träger in verschiedenen Materialien ist ebenfalls unterschiedlich, was sich auf die Effizienz der Zelle auswirkt.
Es versteht sich, dass, da die Dotierkonzentration jeder dritten dotierten Region 113 größer als die jeder ersten dotierten Region 111 und als die jeder zweiten dotierten Region 112 ist, die Zeit für die Laserverarbeitung in jeder dritten dotierten Region 113 länger als die Zeit für die Laserverarbeitung in jeder zweiten dotierten Region 112 und in jeder ersten dotierten Region 111 ist, wenn eine Laserdotierung verwendet wird, so dass die obere Oberfläche der dritten dotierten Region 113 von dem Substrat 100 entfernt geringer als die der zweiten dotierten Region 112 und die der ersten dotierten Region 111 ist.
Bei einigen Ausführungsformen mit Bezug auf 6 bis 8 ist die Dotierkonzentration der dotierten Schicht 110 größer als die Dotierkonzentration des Substrats 100, und ein High-Low-Übergang wird zwischen der dotierten Schicht 110 und dem Substrat 100 gebildet, so dass ein integriertes elektrisches Feld zwischen der dotierten Schicht 110 und dem Substrat 100 gebildet wird, positive Raumladungen auf der Oberfläche der dotierten Schicht 110 mit der größeren Dotierkonzentration gebildet werden, und negative Raumladungen auf der Oberfläche des Substrats 100 mit der geringen Dotierkonzentration gebildet werden, wodurch die meisten Träger in dem Substrat 100 mühelos zu der dotierten Schicht 110 mit der größeren Dotierkonzentration driften, was die Zunahme eines Ausgangsstroms der Photovoltaikzelle begünstigt. Dabei besteht auf Grund der Existenz des integrierten elektrischen Feldes eine Potentialbarriere zwischen dem Substrat 100 und der dotierten Schicht 110, so dass das Driften von Majoritätsträgern in der dotierten Schicht 110 mit der größeren Dotierkonzentration zu dem Substrat 100 mit der geringeren Dotierkonzentration blockiert wird.
Bei einigen Ausführungsformen befinden sich in der ersten Richtung Y die zweiten Dotierregionen 112 zwischen zwei angrenzenden ersten Dotierregionen 111, und die dritten Dotierregionen 113 befinden sich zwischen zwei angrenzenden ersten Dotierregionen 111; in der zweiten Richtung X sind die zweiten dotierten Regionen 112 mit den dritten dotierten Regionen 113 verschachtelt.
Eine Gesamtdotiermenge der ersten dotierten Regionen ist geringer als eine Gesamtdotiermenge der zweiten dotierten Regionen und geringer als eine Gesamtdotiermenge der dritten dotierten Regionen. Die Gesamtdotiermenge der ersten dotierten Regionen 111 ist als eine Gesamtmenge von Dotierelementen in den ersten dotierten Regionen 111 zu verstehen, und die Gesamtdotiermenge hängt mit der Dotierkonzentration und der Dotiertiefe zusammen. Die Gesamtdotiermenge der zweiten dotierten Regionen 112 ist als eine Gesamtmenge von Dotierelementen in den zweiten dotierten Regionen 112 zu verstehen, und die Gesamtdotiermenge der dritten dotierten Regionen 113 ist als eine Gesamtmenge von Dotierelementen in den dritten dotierten Regionen 113 zu verstehen. Dass die Gesamtdotiermenge der ersten dotierten Regionen 111 geringer als die Gesamtdotiermenge der zweiten dotierten Regionen 112 und geringer als die Gesamtdotiermenge der dritten dotierten Regionen 113 ist, bedeutet, dass die Dotierkonzentration jeder ersten dotierten Region 111 geringer als die Dotierkonzentration jeder zweiten dotierten Region 112 und geringer als die Dotierkonzentration jeder dritten dotierten Region 113 ist, oder eine Dotiertiefe jeder ersten dotierten Region 111 geringer als eine Dotiertiefe jeder zweiten dotierten Region 112 und geringer als eine Dotiertiefe jeder dritten dotierten Region 113 ist, alternativ bedeutet es, dass die Dotierkonzentration jeder ersten dotierten Region 111 geringer als die Dotierkonzentration jeder zweiten dotierten Region 112 und geringer als die Dotierkonzentration jeder dritten dotierten Region 113 ist, und die Dotiertiefe jeder ersten dotierten Region 111 geringer als die Dotiertiefe jeder zweiten dotierten Region 112 und geringer als die Dotiertiefe jeder dritten dotierten Region 113 ist. Um den Kontakt zwischen den dotierten leitfähigen Schichten 102 und den ersten Elektroden 103 zu verbessern, sind bei herkömmlichen Technologien die dotierten leitfähigen Schichten gewöhnlich dazu konfiguriert, hoch dotiert zu sein. Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die Gesamtdotiermenge der ersten dotierten Regionen 111 geringer als die Gesamtdotiermenge der zweiten dotierten Regionen 112 und geringer als die Gesamtdotiermenge der dritten dotierten Regionen 113. Einerseits wird die Abnahme der Bandlücke des Substrats 100 auf Grund der übermäßigen Konzentration der Dotierelemente unterhalb der ersten Elektroden 103 vermieden, so dass die Reduzierung der Leerlaufspannung der Photovoltaikzelle und der Abbau des elektrischen Feldes vermieden werden. Andererseits wird ein hoher Dotiereffekt (z. B. ein Tunneleffekt ergibt einen Verbundstrom), der durch eine übermäßige Dotierkonzentration der dotierten leitfähigen Schichten 102 und die übermäßige Dotierkonzentration der dotierten Schicht 110 verursacht wird, vermieden. Durch das Bereitstellen der Vielzahl von zweiten Dotierregionen 112 mit der großen Dotierkonzentration und der Vielzahl von dritten Dotierregionen 113 mit der großen Dotierkonzentration wird die Trägertransporteffizienz in der Region, die nicht auf die ersten Elektroden ausgerichtet ist, verbessert, so dass die Leerlaufspannung der Photovoltaikzelle zunimmt, was die Verbesserung der photoelektrischen Umwandlungseffizienz der Photovoltaikzelle begünstigt.
Bei einigen Ausführungsformen mit Bezug auf 9 liegt die Dotiertiefe jeder ersten dotierten Region 111 in einem Bereich von 30 nm bis 300 nm, bevorzugt liegt die Dotiertiefe der ersten dotierten Region 111 in einem Bereich von 50 nm bis 280 nm, insbesondere bei 59 nm, 103 nm, 159 nm, 213 nm, 280 nm usw. Die Dotierkonzentration jeder ersten dotierten Region 111 liegt in einem Bereich von 5E19 cm^-3 bis 1E21 cm^-3, und wahlweise liegt die Dotierkonzentration der ersten dotierten Region 111 in einem Bereich von 8E19 cm^-3 bis 9E20 cm^-3, insbesondere bei 9E19 cm^-3, 1,2E20 cm^-3, 4,5E20 cm^-3, 7,8E20 cm^-3, 9E20 cm^-3 usw.
Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dotiertiefe jeder zweiten dotierten Region 112 in einem Bereich von 50 nm bis 500 nm, bevorzugt liegt die Dotiertiefe der zweiten dotierten Region 112 in einem Bereich von 70 nm bis 450 nm, insbesondere bei 73 nm, 180 nm, 261 nm, 379 nm, 450 nm usw. Die Dotierkonzentration jeder zweiten dotierten Region 112 liegt in einem Bereich von 1E20 cm^-3 bis 3E21 cm^-3, und wahlweise liegt die Dotierkonzentration der zweiten dotierten Region 112 in einem Bereich von 2E20 cm^-3 bis 2,5E21 cm^-3, insbesondere bei 2E20 cm^-3, 5E20 cm^-3, 8E20 cm^-3, 1,6E21 cm^-3, 2,5E21 cm^-3 usw.
Bei einigen Ausführungsformen liegt die Dotiertiefe jeder dritten dotierten Region 113 in einem Bereich von 200 nm bis 1500 nm, bevorzugt liegt die Dotiertiefe der dritten dotierten Region 113 in einem Bereich von 250 nm bis 1300 nm, insbesondere bei 260 nm, 580 nm, 931 nm, 1060 nm, 1290 nm usw. Die Dotierkonzentration jeder dritten dotierten Region 113 liegt in einem Bereich von 5E17 cm^-3 bis 1E20 cm^-3, und wahlweise liegt die Dotierkonzentration der dritten dotierten Region 113 in einem Bereich von 6E17 cm^-3 bis 1E20 cm^-3, insbesondere bei 6E17 cm^-3, 4E18 cm^-3, 1E19 cm^-3, 8,3E19 cm^-3, 1E20 cm^-3 usw.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Gesamtdotiermenge der zweiten dotierten Regionen 112 kleiner oder gleich der Gesamtdotiermenge der dritten dotierten Regionen 113, wobei die Dotierkonzentration jeder zweiten dotierten Region 112 auch kleiner oder gleich der Dotierkonzentration jeder dritten dotierten Region 113 ist, oder die Dotiertiefe jeder zweiten dotierten Region 112 ist kleiner oder gleich der Dotiertiefe jeder dritten dotierten Region 113, alternativ ist die Dotierkonzentration jeder zweiten dotierten Region 112 auch kleiner oder gleich der Dotierkonzentration jeder dritten dotierten Region 113, und die Dotiertiefe jeder zweiten dotierten Region 112 ist kleiner oder gleich der Dotiertiefe jeder dritten dotierten Region 113. Die leitfähigen Transportschichten 104 sind zwischen zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten 102 angeordnet. Die leitfähigen Transportschichten 104 sind dazu konfiguriert, die Transportfähigkeit der Zelle zu verstärken und stehen in direktem Kontakt mit den Seitenwänden der dotierten leitfähigen Schichten 102. Die geringe Dotierung der zweiten dotierten Regionen 112, die auf die zweiten leitfähigen Schichten 102 ausgerichtet sind, kann den hohen Dotiereffekt vermeiden (z. B. erzeugt der Tunneleffekt den Verbundstrom).
Bei einigen Ausführungsformen können die dielektrischen Tunnelschichten 101 und die dotierten leitfähigen Schichten 102 eine Passivierungskontaktstruktur auf der Oberfläche des Substrats 100 bilden. Durch das Bilden der dielektrischen Tunnelschichten 101 und der dotierten leitfähigen Schichten 102 kann die Rekombination von Trägern auf der Oberfläche des Substrats 100 reduziert werden, wodurch die Leerlaufspannung der Photovoltaikzelle zunimmt und die photoelektrische Umwandlungseffizienz der Photovoltaikzelle verbessert wird. Insbesondere können die dielektrischen Tunnelschichten 101 die Defektzustandskonzentration der ersten Oberfläche des Substrats 100 reduzieren, um das Rekombinationszentrum der ersten Oberfläche des Substrats 100 zu reduzieren, wodurch die Rekombinationsrate der Träger reduziert wird.
Die dotierten leitfähigen Schichten 102 sind dazu konfiguriert, eine Feldpassivierungsschicht zu bilden, damit die Minoritätsträger aus der Grenzfläche entweichen, um die Konzentration der Minoritätsträger zu reduzieren, so dass die Rekombinationsrate von Trägern an der Grenzfläche des Substrats 100 gering ist, und die Leerlaufspannung, der Kurzschlussstrom und der Füllfaktor der Photovoltaikzelle groß sind, wodurch die photoelektrische Umwandlungsleistung der Photovoltaikzelle verbessert wird. Bei einigen Ausführungsformen weisen die dotierten leitfähigen Schichten 102 Dotierelemente des gleichen Leitfähigkeitstyps wie das Substrat 100 auf.
Die Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten 102 erstreckt sich entlang der zweiten Richtung X, und die Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten 102 ist in Intervallen in der ersten Richtung Y, die zu der zweiten Richtung X rechtwinklig ist, angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen steht die Vielzahl von ersten Elektroden 103 in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung mit der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten 102, d. h. jede der Vielzahl von ersten Elektroden 103 ist mit einer jeweiligen der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten 102 elektrisch verbunden. D. h. die dotierten leitfähigen Schichten 102 werden nur in der Region bereitgestellt, die den ersten Elektroden 103 entspricht, so dass der parasitäre Absorptionseffekt der Region, in der die erste Elektrode 103 nicht bereitgestellt wird, reduziert wird, und die Nutzung des Lichts durch das Substrat 100 verbessert wird. Bei einigen Ausführungsformen kann das Material der ersten Elektroden 103 mindestens eines von Silber, Aluminium, Kupfer, Zinn, Gold, Blei oder Nickel umfassen.
Die dielektrischen Tunnelschichten 101 und die dotierten leitfähigen Schichten 102 sind gestapelt. Insbesondere bei einigen Ausführungsformen können die dielektrischen Tunnelschichten 101 die gesamte erste Oberfläche des Substrats 100 abdecken, und eine Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten 102 wird in Intervallen auf einer oberen Oberfläche der gesamten dielektrischen Tunnelschicht 101 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen sind die dielektrischen Tunnelschichten 101 im Verhältnis zu den dotierten leitfähigen Schichten 102 angeordnet, d. h. eine jeweilige dielektrische Tunnelschicht 101 ist zwischen einer entsprechenden dotierten leitfähigen Schicht 102 und dem Substrat 100 angeordnet. Des Weiteren ist eine jeweilige dielektrische Tunnelschicht 101 auch zwischen einer entsprechenden leitfähigen Transportschicht 104 und dem Substrat 100 angeordnet, so dass dieser Abschnitt der dielektrischen Tunnelschicht 101 die Trägerrekombination der ersten Oberfläche des Substrats 100 reduzieren kann, wodurch die Konzentration von Trägern, die in die leitfähige Transportschicht 104 transportiert werden, zunimmt.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Material der dielektrischen Tunnelschicht 101 ohne Einschränkung ein dielektrisches Material mit Tunneleffekt, wie etwa Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, intrinsisches amorphes Silizium, intrinsisches Polysilizium und dergleichen umfassen. Insbesondere kann die dielektrische Tunnelschicht 101 aus einer Siliziumoxidschicht gebildet sein, die Siliziumoxid (SiOx) umfasst, weil Siliziumoxid gute Passivierungseigenschaften aufweist und die Träger mühelos durch die Siliziumoxidschicht tunneln können.
Bei einigen Ausführungsformen ist das Material der leitfähigen Transportschicht 104 das gleiche wie das der dotierten leitfähigen Schicht 102. Dadurch dass die leitfähige Transportschicht 104 mit dem gleichen Material wie die dotierte leitfähige Schicht 102 versehen ist, werden einerseits die Materialarten in dem gesamten Fertigungsprozess für eine einfachere Handhabung reduziert; andererseits ist der Kontakt zwischen der leitfähigen Transportschicht 104 und der dotierten leitfähigen Schicht 102 gut, so dass die Träger einen guten Transporteffekt an den Kontaktgrenzflächen zwischen der dotierten leitfähigen Schicht 102 und der leitfähigen Transportschicht 104 aufweisen, wodurch der Transportverlust reduziert wird. Zudem kann die Transportrate der Träger in der leitfähigen Transportschicht 104 ähnlich oder gleich wie die Transportrate der Träger in der dotierten leitfähigen Schicht 102 sein, wodurch die Transporteffizienz der Träger von der leitfähigen Transportschicht 104 zu der dotierten leitfähigen Schicht 102 verbessert wird. Es sei zu beachten, dass die Tatsache, dass die leitfähige Transportschicht 104 das gleiche Material wie die dotierten leitfähigen Schichten aufweist, hier bedeutet, dass die Art der Dotierionen in der leitfähigen Transportschicht 104 die gleiche wie die in der dotierten leitfähigen Schicht 102 ist.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Material der dotierten leitfähigen Schicht 102 mindestens eines von dotiertem amorphen Silizium, dotiertem Polysilizium und dotiertem mikrokristallinen Silizium. Entsprechend kann das Material der leitfähigen Transportschicht 104 auch mindestens eines von dotiertem amorphen Silizium, dotiertem Polysilizium oder dotiertem mikrokristallinen Silizium umfassen.
Es versteht sich, dass bei einigen Ausführungsformen das Material der leitfähigen Transportschicht 104 auch anders als das Material der dotierten leitfähigen Schicht 102 sein kann. Beispielsweise kann das Material der leitfähigen Transportschicht 104 eines von dotiertem amorphen Silizium, dotiertem Polysilizium oder dotiertem mikrokristallinen Silizium umfassen, und das Material der dotierten leitfähigen Schicht 102 kann das andere von dotiertem amorphen Silizium, dotiertem Polysilizium oder dotiertem mikrokristallinem Silizium umfassen.
Bei einigen Ausführungsformen, wenn das Material der leitfähigen Transportschicht 104 anders als das Material der dotierten leitfähigen Schicht 102 ist, kann das Material der leitfähigen Transportschicht 104 als einen Absorptionskoeffizienten für das einfallende Licht, der kleiner als der Absorptionskoeffizient der leitfähigen Transportschicht 104 für das einfallende Licht ist, aufweisend bereitgestellt werden, so dass die Absorptionsfähigkeit der leitfähigen Transportschicht 104 für das einfallende Licht reduziert wird, während die seitliche Transportfähigkeit der Träger verbessert wird, wodurch die Nutzung der Photovoltaikzelle für das einfallende Licht verbessert wird.
Bei einigen Ausführungsformen wird eine Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 bereitgestellt, und die Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 wird in Intervallen entlang der zweiten Richtung X angeordnet. Eine Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 ist zwischen zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten 102 angeordnet, so dass die Majoritätsträger in dem Substrat 100 in die dotierten leitfähigen Schichten 102 durch die Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 hindurch transportiert werden können, wodurch die seitliche Transportfähigkeit der Majoritätsträger in dem Substrat 100 verbessert wird. Zudem ist die Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 in Intervallen angeordnet, d. h. die leitfähigen Transportschichten 104 werden nicht in der gesamten Region zwischen den beiden angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten 102 sondern in Teilregionen zwischen den beiden angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten 102 angeordnet. Wenn somit das Material der leitfähigen Transportschicht 104 das gleiche wie das Material der dotierten leitfähigen Schicht 102 ist, ist ein Gesamtflächeninhalt der leitfähigen Transportschichten 104 nicht so groß, so dass eine geringe Nutzung des Substrats 100 für das einfallende Licht auf Grund der zu starken Absorptionsfähigkeit der leitfähigen Transportschichten 104 für das einfallende Licht vermieden wird.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 in einer Matrix angeordnet, die eine Vielzahl von Reihen mit leitfähigen Transportschichten 104 umfasst, die in Intervallen entlang einer ersten Richtung Y angeordnet sind. Jede Reihe mit leitfähigen Transportschichten 104 umfasst eine Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104, die in Intervallen entlang einer zweiten Richtung X angeordnet sind, und mindestens eine erste Elektrode 103 ist zwischen zwei angrenzenden Reihen mit leitfähigen Transportschichten 104 entlang der ersten Richtung Y angeordnet. D. h. bei einigen Ausführungsformen, wenn nur eine erste Elektrode 103 zwischen zwei angrenzenden leitfähigen Transportschichten 104 angeordnet ist, gibt es eine leitfähige Transportschicht 104 zwischen jeweils zwei angrenzenden ersten Elektroden 103. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von ersten Elektroden 103 zwischen zwei angrenzenden Reihen mit leitfähigen Transportschichten 104 bereitgestellt werden, so dass ein Teil von zwei angrenzenden ersten Elektroden 103 eine leitfähige Transportschicht 104 dazwischen aufweist und ein Teil von zwei angrenzenden ersten Elektroden 103 keine leitfähige Transportschicht 104 dazwischen aufweist. Beispielsweise gibt es in der zweiten Richtung X eine leitfähige Transportschicht 104, zwischen einer 1. ersten Elektrode 103 und einer 2. ersten Elektrode 103, und es gibt keine leitfähige Transportschicht 104 zwischen der 2. ersten Elektrode 103 und einer 3. ersten Elektrode 103. Es versteht sich, dass wenn das Material der leitfähigen Transportschicht 104 das gleiche wie das Material der dotierten leitfähigen Schicht 102 ist, je größer die Anzahl der leitfähigen Transportschichten 104, desto stärker die Absorptionsfähigkeit des einfallenden Lichts, wobei die seitliche Transportfähigkeit der Träger verstärkt wird. Daher wird die Verbindungsbeziehung zwischen den leitfähigen Transportschichten 104 und den dotierten leitfähigen Schichten 102 basierend auf einer Gesamtanzahl der ersten Elektroden 103 und dem Bedarf an aktueller Sammelfähigkeit der ersten Elektroden 103 flexibel eingestellt, so dass die leitfähigen Transportschichten 104 keine starke Absorption des einfallenden Lichts aufweisen, wobei die Trägertransportfähigkeit verbessert wird.
Mit Bezug auf 1 gibt es bei einigen Ausführungsformen eine leitfähige Transportschicht 104 zwischen jeweils zwei angrenzenden ersten Elektroden 103. Durch das Bereitstellen der leitfähigen Transportschicht 104 zwischen jeweils zwei angrenzenden ersten Elektroden 103 wird die seitliche Transportfähigkeit zwischen angrenzenden ersten Elektroden 103 verbessert, wodurch die aktuelle Stromsammelfähigkeit jeder ersten Elektrode 103 verbessert wird.
Bei einigen Ausführungsformen entspricht jede leitfähige Transportschicht 104 in einer Reihe einer jeweiligen leitfähigen Transportschicht 104 in einer angrenzenden Reihe, und die beiden leitfähigen Transportschichten 104, die einander entsprechen, sind in Intervallen entlang der ersten Richtung Y angeordnet. Beispielsweise ist jede leitfähige Transportschicht 104 in einer ersten Reihe auf eine entsprechende leitfähige Transportschicht 104 in einer zweiten Reihe in der ersten Richtung Y ausgerichtet, und jede Reihe der leitfähigen Transportschichten 104 ist regelmäßig angeordnet. Somit ist die Anzahl von leitfähigen Transportschichten 104 groß, wodurch eine große Anzahl von seitlichen Transportkanälen für den seitlichen Transport von Trägern in dem Substrat 100 gebildet wird. Des Weiteren wird, da jede Reihe mit leitfähigen Transportschichten 104 regelmäßig angeordnet ist, der Prozess des Bildens der leitfähigen Transportschichten 104 bei dem eigentlichen Vorbereitungsprozess vereinfacht.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 in einer Reihe gegenüber einer Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 in einer angrenzenden Reihe in der zweiten Richtung X fehlausgerichtet. Beispielsweise ist jede von einer ersten Reihe mit leitfähigen Transportschichten 104 gegenüber jeder von einer zweiten Reihe mit leitfähigen Transportschichten 104 in der ersten Richtung Y fehlausgerichtet, d. h. jede der ersten Reihe mit leitfähigen Transportschichten 104 ist mit jeder der zweiten Reihe mit leitfähigen Transportschichten 104 in der zweiten Richtung X gestaffelt. Die Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 ist angeordnet, um gestaffelt zu sein, so dass einerseits die Anzahl der leitfähigen Transportschichten 104 nicht zu groß ist, wodurch verhindert wird, dass die leitfähigen Transportschichten 104 zu viel einfallendes Licht absorbieren; andererseits können die leitfähigen Transportschichten 104 einheitlich auf der ersten Oberfläche des Substrats 100 angeordnet werden, während die Anzahl der leitfähigen Transportschichten 104 eingestellt wird, um gering zu sein, so dass die seitliche Transportfähigkeit der Träger in verschiedenen Positionen in dem Substrat 100 verstärkt wird.
Bei einigen Ausführungsformen ist in der zweiten Richtung X die Dichte der leitfähigen Transportschichten 104 in der Nähe des Randes des Substrats 100 größer als die Dichte der leitfähigen Transportschichten 104, die von dem Rand des Substrats 100 entfernt sind, z. B. ist der Raum in der zweiten Richtung X zwischen zwei angrenzenden leitfähigen Transportschichten 104 in der Nähe des Randes des Substrats 100 kleiner als der Raum in der zweiten Richtung X zwischen zwei angrenzenden leitfähigen Transportschichten 104, die von dem Rand des Substrats 100 entfernt sind. Somit ist die Dichte der leitfähigen Transportschichten 104 in der Nähe des Randes des Substrats 100 größer als die Dichte der leitfähigen Transportschichten 104, die von dem Rand des Substrats 100 entfernt sind, d. h. die seitliche Transportfähigkeit der Träger in der Nähe des Randes des Substrats 100 ist stärker, so dass die Konzentration der Träger in den ersten Elektroden 103 in der Nähe des Randes des Substrats 100 größer ist, wodurch die Anzahl von Trägern, die von den äußersten zweiten Elektroden 106 gesammelt werden, kompensiert wird, und die Fähigkeit der äußersten zweiten Elektroden 106, Strom zu sammeln, verbessert wird.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine obere Oberfläche einer jeweiligen leitfähigen Transportschicht 104 niedriger als oder bündig mit einer jeweiligen dotierten leitfähigen Schicht 102. Durch das Bereitstellen der oberen Oberfläche der leitfähigen Transportschicht 104, so dass sie nicht höher als die obere Oberfläche der dotierten leitfähigen Schicht 102 ist, wird das Problem des einfallenden Lichts auf den Seitenwänden der leitfähigen Transportschicht 104, weil die obere Oberfläche der leitfähigen Transportschicht 104 aus der oberen Oberfläche der dotierten leitfähigen Schicht 102 vorsteht, verhindert, wodurch die parasitäre Absorptionsfähigkeit der leitfähigen Transportschicht 104 für das einfallende Licht reduziert wird. Eine Höhe der leitfähigen Transportschicht 104 kann 0,5 bis 1,2 mal eine Höhe der dotierten leitfähigen Schicht 102 in einer Richtung, die zur Oberfläche des Substrats 100 rechtwinklig ist, sein.
Bei einigen Ausführungsformen mit Bezug auf 6 und 7 ist eine Dotierelementdotierung der dotierten leitfähigen Schicht 102 die gleiche wie eine Dotierelementdotierung der dotierten Schicht 110. Eine Dotierkonzentration der dotierten Schicht 110 ist geringer als die der dotierten leitfähigen Schicht 102. Ein High-Low-Übergang wird zwischen der dotierten Schicht 110 und dem Substrat 100 gebildet, und ein erstes integriertes elektrisches Feld wird zwischen der dotierten Schicht 110 und dem Substrat 100 gebildet. Ein High-Low-Übergang wird zwischen der dotierten Schicht 110 und der dotierten leitfähigen Schicht 102 gebildet, und ein zweites integriertes elektrisches Feld wird zwischen der dotierten Schicht 110 und der dotierten leitfähigen Schicht 102 gebildet, und die Richtungen der Spannungen des ersten integrierten elektrischen Feldes und des zweiten integrierten elektrischen Feldes sind gleich, so dass eine doppelte Spannungsdifferenz entsteht. Majoritätsträger, die zum Innern des Substrats 100 drängen, driften ohne Weiteres zu der dotierten Schicht 110, die hoch dotiert ist, und driften dann zu der dotierten leitfähigen Schicht 102 und werden schließlich von der ersten Elektrode 103 gesammelt, was eine Zunahme eines Ausgangsstroms der Zelle begünstigt. Dabei besteht auf Grund des Vorliegens der integrierten elektrischen Felder eine Barriere zwischen dem Substrat 100 und der dotierten Schicht 110, und es besteht eine Barriere zwischen der dotierten Schicht 110 und der dotierten leitfähigen Schicht 102, wodurch das Driften der Majoritätsträger in den hoch dotierten Schichten zu dem niedrig dotierten Substrat 100 blockiert wird.
Ähnlich ist mit Bezug auf 8 eine Dotierelementdotierung der leitfähigen Transportschicht 104 die gleiche wie eine Dotierelementdotierung der dotierten Schicht 110. Eine Dotierkonzentration der leitfähigen Transportschicht 104 ist größer als die Dotierkonzentration der Dotierschicht 110. Ein High-Low-Übergang wird zwischen der dotierten Schicht 110 und der leitfähigen Transportschicht 104 gebildet, ein drittes integriertes elektrisches Feld wird zwischen der dotierten Schicht 110 und der leitfähigen Transportschicht 104 gebildet, und die Richtungen der Spannungen des ersten integrierten elektrischen Feldes und des dritten integrierten elektrischen Feldes sind gleich, so dass eine doppelte Spannungsdifferenz entsteht. Majoritätsträger, die zum Innern des Substrats 100 drängen, driften ohne Weiteres zu der dotierten Schicht 110, die hoch dotiert ist, und driften dann zu der leitfähigen Transportschicht 104, und driften weiter zu der dotierten leitfähigen Schicht 102, und werden schließlich von der ersten Elektrode 103 gesammelt, was eine Zunahme eines Ausgangsstroms der Zelle begünstigt. Dabei verhindert das Vorliegen der integrierten elektrischen Felder, dass die Majoritätsträger in den hoch dotierten Schichten zu dem niedrig dotierten Substrat 100 driften.
10 ist noch ein anderes unvollständiges schematisches Strukturdiagramm im Querschnitt einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Bei einigen Ausführungsformen mit Bezug auf 10 umfasst eine leitfähige Transportschicht 104 Körperabschnitte 121, die in Intervallen angeordnet sind, und einen Verbindungsabschnitt 122 zwischen den angrenzenden Körperabschnitten 121 in der ersten Richtung Y, wobei die Körperabschnitte 121 mit den Seitenwänden der jeweils zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten 102 in Kontakt stehen, und eine Dotierkonzentration des Körperabschnitts 121 kleiner oder gleich einer Dotierkonzentration des Verbindungsabschnitts 122 ist. Da die leitfähige Transportschicht 104 als seitlicher Transportkanal für Träger dient, ist eine Konzentration von Trägern in Abschnitten (d. h. den Körperabschnitten 121) einer leitfähigen Transportschicht 104 angrenzend an die dotierten leitfähigen Schichten 102 relativ hoch, so dass Abschnitte der dotierten leitfähigen Schichten 102 angrenzend an die Körperabschnitte 121 auch eine relativ hohe Trägerkonzentration aufweisen, und daher die aktuelle Sammelfähigkeit der ersten Elektrode 103 verbessert wird. Dabei ist die Dotierkonzentration an dem Verbindungsabschnitt 122 relativ gering, und die Lichtabsorption ist relativ schwach, so dass vermieden wird, dass die leitfähige Transportschicht 104 zu viel einfallendes Licht absorbiert, wodurch die photoelektrische Umwandlungsleistung der Photovoltaikzelle insgesamt verbessert wird.
Bei einigen Ausführungsformen liegt ein Verhältnis eines Gesamtflächeninhalts der Verbindungsabschnitte 122 in der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten 104 zu einem Flächeninhalt einer leitfähigen Transportschicht 104 in einem Bereich von 1:11 bis 2:3, und wahlweise liegt das Verhältnis des Gesamtflächeninhalts des Verbindungsabschnitts 122 zu dem Flächeninhalt der leitfähigen Transportschicht 104 in dem Bereich von 1/3 bis 2/3, insbesondere bei 0,4, 0,48, 0,56, 0,62 usw. Die größere Flächeninhaltsproportion der Körperabschnitte 121 verstärkt die aktuelle Sammelfähigkeit der ersten Elektrode 103, reduziert die Absorption von Licht und verbessert die Zelleneffizienz. Wenn die Flächeninhaltsproportion des Verbindungsabschnitts 122 größer ist, wird die seitliche Durchlassfähigkeit der Träger verbessert.
Bei einigen Ausführungsformen weist eine obere Oberfläche eines Verbindungsabschnitts 122 eine Lichtfangstruktur auf. Die Lichtfangstruktur kann die Reflektivität der oberen Oberfläche der leitfähigen Transportschicht 104 für das einfallende Licht verstärken, so dass das einfallende Licht, das auf die obere Oberfläche der leitfähigen Transportschicht 104 gestrahlt wird, abreflektiert werden kann, was eine Absorption durch die leitfähige Transportschicht 104 verhindert. Dieser Teil des reflektierten einfallenden Lichts kann beispielsweise auch auf Regionen zurück reflektiert werden, die nicht von der dotierten leitfähigen Schicht 102 und der leitfähige Transportschicht 104 abgedeckt sind, wodurch er von dem Substrat 100 absorbiert und genutzt wird, so dass die Absorption und Nutzung des einfallenden Lichts durch das Substrat 100 verstärkt werden.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst eine Querschnittsform des Verbindungsabschnitts 122 in einer Richtung, die zu der ersten Oberfläche rechtwinklig ist, eine dreieckige Form, eine rechteckige Form, eine Trapezform oder eine elliptische Form, und die obere Oberfläche des Verbindungsabschnitts 122 ist niedriger als die obere Oberfläche des Körperabschnitts 121, so dass die dotierte leitfähige Schicht 102 einen gewissen Abschirmeffekt für das einfallende Licht aufweist, das auf die obere Oberfläche der leitfähigen Transportschicht 104 gestrahlt wird. Zudem wird das einfallende Licht auch mehrmals an den Seitenwänden des Verbindungsabschnitts 122 reflektiert, wodurch die parasitäre Absorption der oberen Oberfläche der leitfähigen dotierten Schicht 110 für das einfallende Licht reduziert wird. Es versteht sich, dass bei einigen Ausführungsformen die Querschnittsform des Verbindungsabschnitts 122 andere Formen umfassen kann, so lange die obere Oberfläche des Verbindungsabschnitts zu dem Substrat 100 hin vertieft ist.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst eine zweite Dotierregion 112 erste Unterdotierabschnitte 131, die in Intervallen angeordnet sind, und einen zweiten Unterdotierabschnitt 132 zwischen den angrenzenden ersten Unterdotierabschnitten 131, wobei jeder erste Unterdotierabschnitt 131 auf einen jeweiligen Körperabschnitt 121 ausgerichtet ist und der zweite Unterdotierabschnitt 132 auf den Verbindungsabschnitt 122 ausgerichtet ist. Eine Dotierkonzentration des ersten Unterdotierabschnitts 131 ist kleiner oder gleich der Dotierkonzentration des zweiten Unterdotierabschnitts 132. Eine Gesamtdotiermenge der ersten Unterdotierabschnitte 131 ist kleiner oder gleich der Gesamtdotiermenge des zweiten Unterdotierabschnitts 132. Die Tatsache, dass die Gesamtdotiermenge des ersten unterdotierten Abschnitts 131 kleiner oder gleich der Gesamtdotiermenge des zweiten unterdotierten Abschnitts 132 ist, umfasst, dass die Dotierkonzentration des ersten unterdotierten Abschnitts 131 kleiner oder gleich der Dotierkonzentration des zweiten unterdotierten Abschnitts 132 ist, oder dass eine Dotiertiefe des ersten unterdotierten Abschnitts 131 kleiner oder gleich einer Dotiertiefe des zweiten unterdotierten Abschnitts 132 in einer Richtung ist, die zu der ersten Oberfläche rechtwinklig ist, alternativ umfasst dies, dass die Dotierkonzentration des ersten Unterdotierabschnitts 131 kleiner oder gleich der Dotierkonzentration des zweiten Unterdotierabschnitts 132 ist, und dass die Tiefe des ersten Unterdotierabschnitts 131 kleiner oder gleich der Dotiertiefe des zweiten Unterdotierabschnitts 132 ist. Der Verbindungsabschnitt 122 befindet sich zwischen angrenzenden Körperabschnitten 121, die Körperabschnitte 121 stehen direkt in Kontakt mit den Seitenwänden der dotierten leitfähigen Schichten 102, die leitfähige Transportschicht 104 ist dazu konfiguriert, die Transportfähigkeit der Zelle zu verstärken, und die geringe Dotierung des ersten Unterdotierabschnitts 131, der auf den Körperabschnitt 121 ausgerichtet ist, kann den hohen Dotiereffekt vermeiden (z. B. generiert der Tunneleffekt den Verbundstrom). Die hohe Dotierung des zweiten Unterdotierabschnitts 132, der auf den Verbindungsabschnitt 122 ausgerichtet ist, kann die Durchlassrate der Träger erhöhen.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Photovoltaikzelle ferner eine Passivierungsschicht 107, die auf den Oberflächen der dotierten leitfähigen Schichten 102, den leitfähigen Transportschichten 104 und den dritten dotierten Regionen 113 angeordnet ist. Die Passivierungsschicht 107 kann als eine hintere Passivierungsschicht angesehen werden. Die Passivierungsschicht 107 kann eine einschichtige Struktur oder eine Stapelschichtstruktur umfassen, und das Material der Passivierungsschicht 107 kann eines oder mehrere von Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Siliziumoxicarbonitrid, Titanoxid, Hafniumoxid, Aluminiumoxid usw. umfassen.
Die erste Elektrode 103 umfasst eine Gitterleitung der Photovoltaikzelle zum Sammeln und Zusammenführen des Stroms der Photovoltaikzelle. Die erste Elektrode 103 kann aus Schlicker zum Durchbrennen gesintert werden. Das Material der ersten Elektrode 103 kann eines oder mehrere von Aluminium, Silber, Gold, Nickel, Molybdän, Kupfer usw. umfassen. Bei einigen Ausführungsformen bezieht sich die erste Elektrode 103 auf eine dünne Gitterleitung oder Fingergitterleitung, die anders als eine Hauptgitterleitung oder Stromschiene ist.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Photovoltaikzelle ferner einen Emitter, der auf einer zweiten Oberfläche des Substrats 100 von der dotierten Schicht 110 entfernt angeordnet ist, eine erste Passivierungsschicht, die auf einer Oberfläche des Emitters von dem Substrat 100 entfernt angeordnet ist, und eine Vielzahl von beabstandeten Elektroden. Eine Dotierelementdotierung des Emitters ist anders als die Dotierelementdotierung des Substrats 100, die erste Passivierungsschicht wird als eine vordere Passivierungsschicht angesehen, und die Vielzahl von Elektroden durchdringt die erste Passivierungsschicht und steht in Kontakt mit dem Emitter.
Bei einigen Ausführungsformen kann die erste Passivierungsschicht eine einschichtige Struktur oder eine Stapelschichtstruktur umfassen, und das Material der ersten Passivierungsschicht kann eines oder mehrere von Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Siliziumoxicarbonitrid, Titanoxid, Hafniumoxid, Aluminiumoxid usw. umfassen.
Die Vielzahl von Elektroden wird aus Schlicker zum Durchbrennen gesintert. Der Kontakt zwischen den Elektroden und dem Emitter kann ein stellenweiser oder vollständiger Kontakt sein. Das Material der Elektroden kann eines oder mehrere von Aluminium, Silber, Nickel, Gold, Molybdän, Kupfer usw. sein. Bei einigen Ausführungsformen sind die Elektroden obere Elektroden oder vordere Elektroden. Bei einigen Ausführungsformen beziehen sich die Elektroden auf dünne Gitterleitungen oder Fingergitterleitungen, die anders als die Hauptgitterleitung oder Stromschiene sind.
Bei einigen Ausführungsformen kann eine Antireflexschicht zur Entspiegelung des einfallenden Lichts auf der Oberfläche des Emitters von dem Substrat 100 entfernt bereitgestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Antireflexschicht eine Siliziumnitridschicht sein, und die Siliziumnitridschicht kann ein Siliziumnitridmaterial umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Antireflexschicht auch als eine mehrschichtige Struktur bereitgestellt werden, beispielsweise als eine gestapelte Struktur, die aus einem oder mehreren von Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Siliziumoxinitrid bestehen kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann die zweite Oberfläche des Substrats 100 auch eine Struktur aufweisen, die ähnlich wie die erste Oberfläche des Substrats 100 ist, beispielsweise können eine zweite dielektrische Tunnelschicht und eine zweite dotierte leitfähige Schicht der Reihe nach auf der zweiten Oberfläche des Substrats 100 in einer Richtung von der zweiten Oberfläche des Substrats 100 entfernt gestapelt werden. Ein Dotierionentyp in der zweiten dotierten leitfähigen Schicht ist anders als der Dotierionentyp in der dotierten leitfähigen Schicht 102.
11 ist ein anderes schematisches Strukturdiagramm einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 12 ist ein anderes schematisches Strukturdiagramm einer dotierten Schicht in einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 13 ist noch ein anderes unvollständiges schematisches Strukturdiagramm im Querschnitt einer Photovoltaikzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Photovoltaikzelle ferner eine Vielzahl von zweiten Elektroden 106, die in Intervallen entlang der zweiten Richtung X angeordnet sind. Die zweiten Elektroden 106 erstrecken sich entlang der ersten Richtung Y und sind mit der Vielzahl von ersten Elektroden 103, die in Intervallen entlang der ersten Richtung Y angeordnet sind, zum Sammeln von Strom in den ersten Elektroden 103 zum Sammeln und Exportieren des Stroms aus der Photovoltaikzelle elektrisch verbunden. Es versteht sich, dass die zweiten Elektroden 106 nicht nur mit den ersten Elektroden 103 sondern auch mit teildotierten leitfähigen Schichten 102 in elektrischem Kontakt stehen, so dass Träger in den dotierten leitfähigen Schichten 102 direkt in die zweiten Elektroden 106 durchgelassen werden können, ohne durch die ersten Elektroden 103 zu gehen, was die Fähigkeit des Stromsammelns der zweiten Elektrode 106 verbessert.
Bei einigen Ausführungsformen ist mindestens eine leitfähige Transportschicht 104 zwischen zwei angrenzenden zweiten Elektroden 106 angeordnet, d. h. die zweiten Elektroden 106 sind mit den leitfähigen Transportschichten 104 verschachtelt. Somit sind die Positionen der zweiten Elektroden 106 durch die leitfähigen Transportschichten 104 derart begrenzt, dass die Positionen der zweiten Elektroden 106 bestimmt werden, ohne eine zusätzliche Positionierverarbeitung während der Vorbereitung der zweiten Elektroden 106 vorzunehmen, wodurch das Drucken der zweiten Elektroden 106 ermöglicht und der Prozessfluss vereinfacht wird. Die Photovoltaikzelle umfasst ferner eine Vielzahl von leitfähigen Verbindungsschichten 105, die jeweils zwischen der leitfähigen Durchlassschicht 104 und der zweiten Elektrode 106 angeordnet sind, wobei gegenüberliegende Seitenwände der leitfähigen Verbindungsschicht 105 jeweils mit einer Seitenwand der leitfähigen Durchlassschicht 104 und einer Seitenwand der zweiten Elektrode 106 in Kontakt stehen, so dass die zweite Elektrode 106 in der Lage ist, den Strom des Substrats 100 durch die dotierte leitfähige Schicht 102 hindurch zu sammeln, ohne durch die erste Elektrode 103 zu gehen. Bei einigen Ausführungsformen kann, wie mit Bezug auf 11 gezeigt, die leitfähige Verbindungsschicht 105 auch zwischen zwei angrenzenden leitfähigen Durchlassschichten 104 angeordnet sein, und die gegenüberliegenden Seitenwände der leitfähigen Verbindungsschicht 105 stehen mit einer Seitenwand von einer der beiden angrenzenden leitfähigen Durchlassschichten 104 und einer Seitenwand der anderen der beiden angrenzenden leitfähigen Durchlassschichten 104 in Kontakt.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die dotierte Schicht 110 ferner eine Vielzahl von vierten dotierten Regionen 114, die jeweils auf eine jeweilige leitfähige Verbindungsschicht 105 ausgerichtet sind, und eine Dotierkonzentration der vierten dotierten Region ist größer oder gleich der Dotierkonzentration der ersten dotierten Region 111 und kleiner oder gleich einer Dotierkonzentration der dritten dotierten Region 113. Der technische Effekt, dass die Dotierkonzentration der vierten Dotierregion 114 größer oder gleich der Dotierkonzentration der ersten Dotierregion 111 und kleiner oder gleich der Dotierkonzentration der dritten Dotierregion 113 ist, ist ähnlich wie der technische Effekt, dass die Dotierkonzentration der ersten Dotierregion 111 kleiner als die Dotierkonzentration der zweiten Dotierregion 112 und kleiner als die Dotierkonzentration der dritten Dotierregion 113 ist, was hier nicht wiederholt wird.
Eine Dotiertiefe der vierten dotierten Region 114 ist größer oder gleich der Dotiertiefe der ersten dotierten Region 111 und kleiner oder gleich der Dotiertiefe der dritten dotierten Region 113. Der technische Effekt, dass die Dotiertiefe der vierten Dotierregion 114 größer oder gleich der Dotiertiefe der ersten Dotierregion 111 und kleiner oder gleich der Dotiertiefe der dritten Dotierregion 113 ist, ist ähnlich wie der technische Effekt, dass die Dotiertiefe der ersten Dotierregion 111 kleiner als die Dotiertiefe der zweiten Dotierregion 112 und kleiner als die Dotiertiefe der dritten Dotierregion 113 ist, was hier nicht wiederholt wird.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen ferner ein Photovoltaikmodul bereit, das mindestens einen Zellenstrang, wobei jeder von dem mindestens einen Zellenstrang durch eine Vielzahl von Photovoltaikzellen gemäß den obigen Ausführungsformen, die elektrisch verbunden sind, gebildet ist; mindestens eine Einkapselungsschicht, wobei jede von der mindestens einen Einkapselungsschicht dazu konfiguriert ist, eine Oberfläche eines jeweiligen Zellenstrangs abzudecken; und mindestens eine Abdeckplatte, wobei jede von der mindestens einen Abdeckplatte dazu konfiguriert ist, eine Oberfläche einer jeweiligen Einkapselungsschicht abzudecken, die von dem jeweiligen Zellenstrang abgewandt ist, umfasst.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die dotierte Schicht 110 auf der Oberfläche des Substrats 100 angeordnet, und die dotierte Schicht 110 umfasst die Vielzahl von ersten dotierten Regionen 111, die Vielzahl von zweiten dotierten Regionen 112 und die Vielzahl von dritten dotierten Regionen 113. Eine jeweilige dotierte leitfähige Schicht 102 und eine jeweilige erste Elektrode 103 sind in jeder ersten dotierten Region 111 angeordnet, eine jeweilige leitfähige Transportschicht 104 ist in jeder zweiten dotierten Region 112 angeordnet, und keine erste Elektrode 103 und dotierte leitfähige Schicht 102 sind in jeder dritten dotierten Region 113 angeordnet. Um den Kontakt zwischen den dotierten leitfähigen Schichten 102 und den ersten Elektroden 103 zu verbessern, sind die dotierten leitfähigen Schichten 102 gewöhnlich dazu konfiguriert, hoch dotiert zu sein. Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die Dotierkonzentration jeder ersten dotierten Region 111 geringer als die Dotierkonzentration jeder zweiten dotierten Region 112 und geringer als die Dotierkonzentration jeder dritten dotierten Region 113. Einerseits wird die Abnahme der Bandlücke des Substrats 100 auf Grund der übermäßigen Konzentration der Dotierelemente unterhalb der ersten Elektrode 103 vermieden, so dass die Reduzierung der Leerlaufspannung der Photovoltaikzelle und der Abbau des elektrischen Feldes vermieden werden. Andererseits wird ein hoher Dotiereffekt (z. B. ein Tunneleffekt ergibt einen Verbundstrom), der durch eine übermäßige Dotierkonzentration der dotierten leitfähigen Schichten 102 und die übermäßige Dotierkonzentration der dotierten Schicht 110 verursacht wird, vermieden. Durch das Bereitstellen der Vielzahl von zweiten Dotierregionen 112 und der Vielzahl von dritten Dotierregionen 113 mit großen Dotierkonzentrationen wird die Trägertransporteffizienz in der Region, die nicht auf die ersten Elektroden 103 ausgerichtet ist, verbessert, so dass die Leerlaufspannung der Photovoltaikzelle zunimmt, was die Verbesserung der photoelektrischen Umwandlungseffizienz der Photovoltaikzelle begünstigt.
14 ist ein schematisches Strukturdiagramm eines Photovoltaikmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen ferner ein Photovoltaikmodul bereit. Wie in 14 gezeigt, umfasst das Photovoltaikmodul mindestens einen Zellenstrang, wobei jeder von dem mindestens einen Zellenstrang durch eine Vielzahl von Photovoltaikzellen 20 gemäß den obigen Ausführungsformen, die elektrisch verbunden sind, gebildet ist; mindestens eine Einkapselungsschicht 21, wobei jede von der mindestens einen Einkapselungsschicht 21 dazu konfiguriert ist, eine Oberfläche eines jeweiligen Zellenstrangs abzudecken; und mindestens eine Abdeckplatte 22, wobei jede von der mindestens einen Abdeckplatte 22 dazu konfiguriert ist, eine Oberfläche einer jeweiligen Einkapselungsschicht abzudecken, die von dem jeweiligen Zellenstrang abgewandt ist. Die Photovoltaikzellen 20 sind insgesamt oder teilweise elektrisch verbunden, um eine Vielzahl von Zellensträngen zu bilden, die elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.
Insbesondere kann bei einigen Ausführungsformen die Vielzahl von Zellensträngen durch leitfähige Bänder miteinander elektrisch verbunden sein. Die mindestens eine Einkapselungsschicht 21 umfasst eine erste Einkapselungsschicht 211 und eine zweite Einkapselungsschicht 212, die erste Einkapselungsschicht 211 deckt eine von der vorderen Oberfläche und der hinteren Oberfläche der Photovoltaikzelle 20 ab, und die zweite Einkapselungsschicht 212 deckt die andere von der vorderen Oberfläche und der hinteren Oberfläche der Photovoltaikzelle 20 ab. Insbesondere kann mindestens eine von der ersten Einkapselungsschicht 211 und der zweiten Einkapselungsschicht 212 ein organischer Einkapselungsklebefilm, wie etwa ein Ethylenvinylacetat-Copolymer- (EVA) Klebefilm, ein Polyethylen-Octen-Co-Elastomer- (POE) Klebefilm, ein Polyethylenterephthalat- (PET) Klebefilm oder dergleichen sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Abdeckplatte 22 eine Glasabdeckplatte, eine Kunststoffabdeckplatte oder dergleichen sein, die eine Lichtdurchlassfunktion aufweist. Insbesondere kann die Oberfläche der Abdeckplatte 22, die der Einkapselungsschicht 21 zugewandt ist, eine konkav-konvexe Oberfläche sein, wodurch die Nutzung des einfallenden Lichts zunimmt. Die mindestens eine Abdeckplatte 22 umfasst eine erste Abdeckplatte 221 und eine zweite Abdeckplatte 222. Die erste Abdeckplatte 221 bezieht sich auf die erste Einkapselungsschicht 211, und die zweite Abdeckplatte 222 bezieht sich auf die zweite Einkapselungsschicht 212.
Obwohl die vorliegende Offenbarung in den obigen Ausführungsformen offenbart wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht dazu gedacht, die Ansprüche einzuschränken. Der Fachmann auf dem Gebiet kann mehrere mögliche Änderungen und Modifikationen vornehmen, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Daher unterliegt der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung dem Umfang, der in den Ansprüchen der vorliegenden Offenbarung definiert ist. Zudem sind die Ausführungsformen und die beiliegenden Zeichnungen der vorliegenden Offenbarung rein beispielhaft und sind nicht der gesamte Schutzumfang der Ansprüche.
Der Fachmann auf dem Gebiet wird verstehen, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsformen spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind, und bei einer praktischen Anwendung diverse Änderungen daran in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Der Fachmann auf dem Gebiet kann seine eigenen Änderungen und Modifikationen vornehmen, ohne Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Daher unterliegt der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung dem Umfang, der durch die Ansprüche eingeschränkt wird.

Claims

Photovoltaikzelle, umfassend ein Substrat (100); eine dotierte Schicht (110), die in einem Abschnitt des Substrats angeordnet ist, der an eine erste Oberfläche des Substrats angrenzt, wobei eine erste Dotierelementdotierung der dotierten Schicht die gleiche wie eine Dotierelementdotierung des Substrats ist, und eine Dotierkonzentration der dotierten Schicht größer als eine Dotierkonzentration des Substrats ist, wobei die dotierte Schicht eine Vielzahl von ersten dotierten Regionen (111) umfasst, die in Intervallen entlang einer ersten Richtung angeordnet sind, eine Vielzahl von zweiten dotierten Regionen (112), die zwischen jeweils zwei angrenzenden ersten dotierten Regionen angeordnet sind, und eine Vielzahl von dritten dotierten Regionen (113), die zwischen den jeweiligen zwei angrenzenden ersten dotierten Regionen angeordnet sind, und wobei eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen geringer als eine Dotierkonzentration einer der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen und geringer als eine Dotierkonzentration einer der Vielzahl von dritten dotierten Regionen ist; mindestens eine dielektrische Tunnelschicht (101), die auf der Vielzahl von ersten dotierten Regionen und der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen angeordnet ist; eine Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten (102), die in Intervallen entlang der ersten Richtung angeordnet sind, wobei jede der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten auf eine jeweilige erste dotierte Region ausgerichtet ist und auf einer jeweiligen dielektrischen Tunnelschicht angeordnet ist; eine Vielzahl von ersten Elektroden (103), die in Intervallen entlang der ersten Richtung angeordnet sind, wobei sich die Vielzahl von ersten Elektroden in einer zweiten Richtung erstrecken, jede der Vielzahl von ersten Elektroden auf einer Seite einer jeweiligen dotierten leitfähigen Schicht von dem Substrat entfernt angeordnet und mit der jeweiligen dotierten leitfähigen Schicht elektrisch verbunden ist; und eine Vielzahl von leitfähigen Transportschichten (104), die jeweils auf eine jeweilige zweite dotierte Region ausgerichtet sind, wobei die Vielzahl von leitfähigen Transportschichten auf der mindestens einen dielektrischen Tunnelschicht angeordnet ist, und jede der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten zwischen jeweils zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten angeordnet ist und mit den Seitenwänden der jeweils zwei angrenzenden dotierten leitfähigen Schichten in Kontakt steht.
Photovoltaikzelle nach Anspruch 1, wobei eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von zweiten Dotierregionen kleiner oder gleich einer Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von dritten Dotierregionen ist.
Photovoltaikzelle nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen kleiner ist als eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen in einer Richtung, die zu der ersten Oberfläche rechtwinklig ist.
Photovoltaikzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von zweiten Dotierregionen kleiner oder gleich einer Dotiertiefe jeder der Vielzahl von dritten Dotierregionen in einer Richtung ist, die zu der ersten Oberfläche rechtwinklig ist.
Photovoltaikzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen in einem Bereich von 30 nm bis 300 nm liegt, eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von zweiten Dotierregionen in einem Bereich von 50 nm bis 500 nm liegt, und eine Dotiertiefe jeder der Vielzahl von dritten Dotierregionen in einem Bereich von 200 nm bis 1500 nm liegt.
Photovoltaikzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen in einem Bereich von 5E19 cm^-3 bis 1E21 cm^-3 liegt, die Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen in einem Bereich von 1E20 cm^-3 bis 3E21 cm^-3 liegt, und die Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von dritten dotierten Regionen in einem Bereich von 5E17 cm^-3 bis 1E20 cm^-3 liegt.
Photovoltaikzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Gesamtdotiermenge der Vielzahl von ersten dotierten Regionen geringer als eine Gesamtdotiermenge der Vielzahl von zweiten dotierten Regionen und geringer als eine Gesamtdotiermenge der Vielzahl von dritten dotierten Regionen ist.
Photovoltaikzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Dotierelementdotierung jeder der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten die gleiche wie die Dotierelementdotierung der dotierten Schicht ist, und die Dotierkonzentration der dotierten Schicht kleiner als eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten ist.
Photovoltaikzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Dotierelementdotierung jeder der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten die gleiche wie die Dotierelementdotierung der dotierten Schicht ist.
Photovoltaikzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten größer als die Dotierkonzentration der dotierten Schicht ist.
Photovoltaikzelle nach Anspruch 9, wobei jede der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten Körperabschnitte (121), die in Intervallen entlang der ersten Richtung angeordnet sind, und einen Verbindungsabschnitt (122) zwischen den beiden Körperabschnitten umfasst, und wobei die Körperabschnitte mit Seitenwänden der jeweiligen beiden dotierten leitfähigen Schichten in Kontakt stehen, und eine Dotierkonzentration jedes der Körperabschnitte kleiner oder gleich einer Dotierkonzentration des Verbindungsabschnitts ist.
Photovoltaikzelle nach Anspruch 11, wobei ein Verhältnis eines Gesamtflächeninhalts der Verbindungsabschnitte in der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten zu einem Gesamtflächeninhalt der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten in einem Bereich von 1:11 bis 2:3.
Photovoltaikzelle nach Anspruch 11, wobei jede der Vielzahl von zweiten Dotierregionen erste Unterdotierabschnitte (131) und einen zweiten Unterdotierabschnitt (132) umfasst, und wobei jeder der ersten Unterdotierabschnitte auf einen jeweiligen Körperabschnitt ausgerichtet ist, der zweite Unterdotierabschnitt auf den Verbindungsabschnitt ausgerichtet ist, und eine Dotierkonzentration jedes der ersten Unterdotierabschnitte kleiner oder gleich einer Dotierkonzentration des zweiten Unterdotierabschnitts ist.
Photovoltaikzelle nach Anspruch 13, wobei eine Dotiertiefe jeder der ersten Unterdotierabschnitte kleiner oder gleich einer Dotiertiefe des zweiten Unterdotierabschnitts ist, in einer Richtung, die zu der ersten Oberfläche rechtwinklig ist.
Photovoltaikzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Material der dotierten Schicht mindestens eines von monokristallinem Silizium, mikrokristallinem Silizium, amorphem Silizium und Polysilizium umfasst.
Photovoltaikzelle nach Anspruch 15, wobei das Material der dotierten Schicht das gleiche wie mindestens eines von einem Material des Substrats, einem Material jeder der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten und einem Material jeder der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten ist.
Photovoltaikzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 16, ferner umfassend eine Passivierungsschicht (107), die auf der Vielzahl von dotierten leitfähigen Schichten, der Vielzahl von leitfähigen Transportschichten und der Vielzahl von dritten dotierten Regionen angeordnet ist.
Photovoltaikzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 17, ferner umfassend eine Vielzahl von zweiten Elektroden (106), die in Intervallen entlang der zweiten Richtung angeordnet sind, wobei sich die Vielzahl von zweiten Elektroden entlang der ersten Richtung erstreckt und mit der Vielzahl von ersten Elektroden, die in Intervallen entlang der ersten Richtung angeordnet sind, elektrisch verbunden ist.
Photovoltaikzelle nach Anspruch 18, wobei mindestens eine leitfähige Transportschicht zwischen zwei angrenzenden der zweiten Elektroden angeordnet ist, und die Photovoltaikzelle ferner eine Vielzahl von leitfähigen Verbindungsschichten (105) umfasst, die jeweils zwischen einer jeweiligen leitfähigen Transportschicht und einer jeweiligen zweiten Elektrode angeordnet sind, wobei gegenüberliegende Seitenwände jeder der Vielzahl von leitfähigen Verbindungsschichten jeweils mit einer Seitenwand der jeweiligen leitfähigen Transportschicht und einer Seitenwand der jeweiligen zweiten Elektrode in Kontakt stehen.
Photovoltaikzelle nach Anspruch 19, wobei die dotierte Schicht ferner eine Vielzahl von vierten dotierten Regionen (114) umfasst, die jeweils auf eine jeweilige leitfähige Verbindungsschicht ausgerichtet sind, und eine Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von vierten dotierten Regionen ist größer oder gleich einer Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von ersten dotierten Regionen und kleiner oder gleich einer Dotierkonzentration jeder der Vielzahl von dritten dotierten Regionen ist.
Photovoltaikmodul, umfassend: mindestens einen Zellenstrang, wobei jeder von dem mindestens einen Zellenstrang durch eine Vielzahl von Photovoltaikzellen (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, die elektrisch verbunden sind, gebildet ist; mindestens eine Einkapselungsschicht (21), wobei jede von der mindestens einen Einkapselungsschicht dazu konfiguriert ist, eine Oberfläche eines jeweiligen Zellenstrangs abzudecken; und mindestens eine Abdeckplatte (22), wobei jede von der mindestens einen Abdeckplatte dazu konfiguriert ist, eine Oberfläche einer jeweiligen Einkapselungsschicht, die von dem jeweiligen Zellenstrang abgewandt ist, abzudecken.