FR3136590A3 - cellule solaire et procédé de production de celle-ci, module photovoltaïque - Google Patents
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Abstract
Des modes de réalisation de la présente divulgation concernent le domaine des cellules solaires, et en particulier une cellule solaire et un procédé pour sa production, ainsi qu'un module photovoltaïque. La cellule solaire comprend : un émetteur de type P formé sur une première surface d'un substrat de type N et comprenant une première partie et une deuxième partie, une surface supérieure de la première partie comprenant des premières structures pyramidales, et une surface supérieure de la deuxième partie comprenant des deuxièmes structures pyramidales dont les bords sont droits. Une surface de transition est formée respectivement sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale, et chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales comprend une sous–structure sphérique ou quasi–sphérique. Une couche d'effet tunnel et une couche conductrice dopée sont formées en séquence sur une deuxième surface du substrat de type N. La présente divulgation peut améliorer la performance de conversion photoélectrique des cellules solaires.
Description
Des modes de réalisation de la présente divulgation concernent le domaine des cellules solaires, et en particulier une cellule solaire et un procédé de production pour la cellule solaire, et un module photovoltaïque.
Les cellules solaires ont de bonnes capacités de conversion photoélectrique. Dans les cellules solaires, un processus de diffusion est requis sur la surface de tranches de silicium pour produire des jonctions p–n. Dans les cellules solaires existantes, des processus de diffusion du bore sont habituellement réalisés sur la surface des tranches de silicium pour former un émetteur sur la surface de tranches de silicium. D'une part, l'émetteur forme une jonction p–n avec la tranche de silicium et, d'autre part, l'émetteur est aussi électriquement connecté à une électrode métallique, de façon que les porteurs transportés dans l'émetteur puissent être collectés par l'électrode métallique. Par conséquent, l'émetteur a une grande influence sur la performance de conversion photoélectrique des cellules solaires.
La performance de conversion photoélectrique des cellules solaires existantes est insuffisante.
Des modes de réalisation de la présente divulgation fournissent une cellule solaire et un procédé pour sa production, ainsi qu'un module photovoltaïque, qui est au moins propice à une amélioration de la performance de conversion photoélectrique d'une cellule solaire.
Certains modes de réalisation de la présente divulgation fournissent une cellule solaire comprenant : un substrat de type N, un émetteur de type P formé sur une première surface du substrat de type N, et une couche d'effet tunnel et une couche conductrice dopée formées en séquence sur une deuxième surface du substrat de type N dans une direction s'éloignant du substrat de type N. L'émetteur de type P comprend une première partie et une deuxième partie, la première partie a des premières structures pyramidales formées sur une surface supérieure de la première partie, et la deuxième partie a des deuxièmes structures pyramidales formées sur une surface supérieure de la deuxième partie. Une surface de transition est formée respectivement sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale, la surface de transition est jointe à deux surfaces inclinées adjacentes de chaque première structure pyramidale, et la surface de transition est concave ou convexe par rapport au centre de chaque première structure pyramidale. Une sous–structure est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales, et la forme de la sous–structure est sphérique ou quasi–sphérique. Les bords de chaque deuxième structure pyramidale sont droits. La résistance de couche de la première partie est située dans la plage allant de 10 ohms/carré à 500 ohms/carré, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie est située dans la plage allant de 1 x 1017atomes/cm3 à 8 x 1019atomes/cm3. La résistance de couche de la deuxième partie est située dans la plage allant de 100 ohms/carré à 1000 ohms/carré, et la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie est située dans la plage allant de 1 x 1016atomes/cm3 à 5 x 1019atomes/cm3.
Dans un exemple, les hauteurs des premières structures pyramidales sont situées dans la plage allant de 0,1 µm à 5 µm, et les tailles des bases des premières structures pyramidales sont situées dans la plage allant de 0,5 µm à 5 µm dans n'importe quelle dimension.
Dans un exemple, un élément de dopage dans la première partie de l'émetteur de type P est du même type de conductivité qu'un élément de dopage dans la deuxième partie de l'émetteur de type P, et l'élément de dopage dans la première partie et l'élément de dopage dans la deuxième partie sont chacun un élément trivalent.
Dans un exemple, l'élément de dopage dans la première partie et l'élément de dopage dans la deuxième partie comprennent chacun du bore ou du gallium.
Dans un exemple, la résistance de feuille de la première partie est inférieure à la résistance de feuille de la deuxième partie.
Dans un exemple, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie n'est pas inférieure à la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie.
Dans un exemple, la profondeur de jonction de la première partie n'est pas inférieure à la profondeur de jonction de la deuxième partie.
Dans un exemple, le rapport de la profondeur de jonction de la première partie à la profondeur de jonction de la deuxième partie n'est pas inférieur à 2.
Dans un exemple, la profondeur de jonction de la première partie est située dans la plage allant de 0,2 µm à 10 µm, et la profondeur de jonction de la deuxième partie est située dans la plage allant de 0,05 µm à 5 µm.
Dans un exemple, la différence entre la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie et la concentration de dopage au niveau d'une surface inférieure de la première partie est située dans la plage allant de 8 x 1019atomes/cm3 à 1 x 1017atomes/cm3.
Dans un exemple, la différence entre la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie et la concentration de dopage au niveau d'une surface inférieure de la deuxième partie est située dans la plage allant de 5 x 1019atomes/cm3 à 1 x 1016atomes/cm3.
Dans un exemple, au moins une partie d'au moins une surface inclinée de chaque première structure pyramidale est concave ou convexe par rapport au centre de chaque première structure pyramidale.
Dans un exemple, la cellule solaire comprend en outre une première électrode métallique, laquelle première électrode métallique est formée sur la première surface du substrat de type N, et est électriquement connectée à la première partie de l'émetteur de type P.
Dans un exemple, la largeur de la première électrode métallique est inférieure ou égale à la largeur de la première partie de l'émetteur de type P.
Certains modes de réalisation de la présente divulgation fournissent un module photovoltaïque, comprenant : au moins une chaîne de cellules formée par connexion d'une pluralité de cellules solaires telles que décrites dans l'un quelconque des modes de réalisation ci–dessus ; au moins une couche d'encapsulation configurée pour couvrir une surface de la au moins une chaîne de cellules ; et au moins une plaque de couverture configurée pour couvrir une surface de la au moins une couche d'encapsulation à l'opposé de la au moins une chaîne de cellules.
Un ou plusieurs modes de réalisation sont illustrés à titre d’exemple en référence au(x) dessin(s) d’accompagnement correspondant(s), et ces illustrations données à titre d’exemple ne constituent pas des limitations des modes de réalisation. Sauf indication contraire, les dessins d’accompagnement ne constituent pas des limitations d'échelle.
On sait d'après la technique antérieure que les cellules solaires existantes ont une performance de conversion photoélectrique insuffisante.
L’analyse a révélé que l’une des raisons de l’insuffisance de la performance de conversion photoélectrique des cellules solaires existantes est que l'émetteur est habituellement électriquement connecté à une électrode métallique, si bien que l'électrode métallique peut collecter des porteurs dans l'émetteur. Afin de réduire la résistance de contact entre l'électrode métallique et l'émetteur, la résistance de couche de l'émetteur devrait être réduite. A l'heure actuelle, afin de réduire la résistance de couche de l'émetteur, on augmente habituellement la concentration de dopage de l'émetteur. Toutefois, quand la concentration de dopage de l'émetteur augmente, l'élément de dopage dans l'émetteur devient trop important, si bien que l'élément de dopage dans l'émetteur devient un centre de recombinaison forte, provoquant l'augmentation de la recombinaison Auger. Ainsi, la performance de passivation de l'émetteur se détériore, ce qui, à son tour, rend la performance de conversion photoélectrique de la cellule solaire insuffisante.
Des modes de réalisation de la présente divulgation fournissent une cellule solaire, comprenant un émetteur de type P formé sur une première surface du substrat de type N. La première partie a des premières structures pyramidales formées sur une surface supérieure de la première partie de l'émetteur de type P. Une surface de transition est formée respectivement sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale. La surface de transition est jointe à deux surfaces inclinées adjacentes de chaque première structure pyramidale, et la surface de transition est concave ou convexe par rapport au centre de chaque première structure pyramidale. Une sous–structure est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales. En d'autres termes, chacune parmi au moins une partie des premières structures pyramidales a un micro–défaut. Ce micro–défaut peut former un certain changement cristallin, ce qui forme ainsi un niveau d'énergie de défaut, si bien que la concentration de dopage de la première partie de l'émetteur de type P peut être maintenue faible tandis que la résistance de couche de la première partie de l'émetteur de type P peut être fortement réduite. De cette façon, la génération d'une recombinaison Auger peut être réduite, et la performance de conversion photoélectrique de la cellule solaire peut être améliorée. De plus, les bords de chaque deuxième structure pyramidale de la deuxième partie de l'émetteur de type P sont droits, en d'autres termes chaque deuxième structure pyramidale est une structure pyramidale normale. De cette façon, la résistance de couche de la deuxième partie de l'émetteur de type P peut être relativement élevée, ce qui réduit ainsi la génération de centres de recombinaison et améliore la tension en circuit ouvert et le courant de court–circuit de la cellule solaire.
Des modes de réalisation de la présente divulgation seront décrits en détail ci–dessous en référence aux dessins joints. L'homme du métier devrait comprendre que, dans les modes de réalisation de la présente divulgation, de nombreux détails techniques sont fournis au lecteur pour une meilleure compréhension de la présente divulgation. Toutefois, même dans ces détails techniques et diverses modifications et variantes basées sur les modes de réalisation qui suivent, les solutions techniques revendiquées dans la présente divulgation peuvent être réalisées.
La est un diagramme structurel schématique d'une cellule solaire selon un mode de réalisation de la présente divulgation, la est une vue agrandie partielle de la partie marquée du numéro de référence « 1 » sur la , la est une autre vue agrandie partielle de la partie marquée du numéro de référence « 1 » sur la , la est encore une autre vue agrandie partielle de la partie marquée du numéro de référence « 1 » sur la , et la est une vue agrandie partielle de la partie marquée du numéro de référence « 2 » sur la .
En référence aux Figures 1 à 5, la cellule solaire comprend : un substrat de type N 100, un émetteur de type P 10 formé sur une première surface du substrat de type N 100, et une couche d'effet tunnel 150 et une couche conductrice dopée 160 formées en séquence sur une deuxième surface du substrat de type N 100 dans une direction s'éloignant du substrat de type N 100. L'émetteur de type P 10 comprend une première partie 11 et une deuxième partie 12, la première partie 11 a des premières structures pyramidales 1 formées sur une surface supérieure de la première partie 11 et la deuxième partie 12 a des deuxièmes structures pyramidales 2 formées sur une surface supérieure de la deuxième partie 12. Une surface de transition 13 est formée respectivement sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1, la surface de transition 13 est jointe à deux surfaces inclinées adjacentes de chaque première structure pyramidale 1, et la surface de transition 13 est concave ou convexe par rapport au centre de chaque première structure pyramidale 1. Une sous–structure 14 est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales 1, et la forme de la sous–structure 14 est sphérique ou quasi–sphérique. Les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2 sont droits. La résistance de couche de la première partie 11 est située dans la plage allant de 10 ohms/carré à 500 ohms/carré, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 est située dans la plage allant de 1 x 1017atomes/cm3à 8 x 1019atomes/cm3. La résistance de couche de la deuxième partie 12 est située dans la plage allant de 100 ohms/carré à 1000 ohms/carré, et la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12 est située dans la plage allant de 1 x 1016atomes/cm3à 5 x 1019atomes/cm3.
Le substrat de type N 100 est utilisé pour recevoir une lumière incidente et générer des porteurs photogénérés. Dans certains modes de réalisation, le substrat de type N 100 peut être un substrat en silicium de type N 100, et le matériau du substrat en silicium de type N peut comprendre au moins l'un parmi le silicium monocristallin, le silicium polycristallin, le silicium amorphe, et le silicium microcristallin. Le substrat de type N 100 est un substrat semi–conducteur de type N 100, c'est–à–dire que le substrat de type N 100 est dopé avec des ions dopants de type N, et les ions dopants de type N peuvent être n'importe lesquels parmi les ions phosphore, les ions arsenic, et les ions antimoine.
Dans certains modes de réalisation, la cellule solaire peut être configurée comme une cellule à contact passivé par oxyde tunnel (TOPCON). La première surface et la deuxième surface du substrat de type N 100 sont disposées à l'opposé l'une de l'autre, et la première surface et la deuxième surface du substrat de type N 100 peuvent toutes deux être utilisées pour recevoir une lumière incidente ou une lumière réfléchie. Dans certains modes de réalisation, la première surface peut être la surface arrière du substrat de type N 100, et la deuxième surface peut être la surface avant du substrat de type N 100. Dans certains autres modes de réalisation, la première surface peut être la surface avant du substrat de type N 100, et la deuxième surface peut être la surface arrière du substrat de type N 100.
Dans certains modes de réalisation, la deuxième surface du substrat de type N 100 peut être conçue comme une surface à texture pyramidale, de façon que la réflectivité de la deuxième surface du substrat de type N 100 vis–à–vis de la lumière incidente soit faible, et par conséquent que le taux d'absorption et d'utilisation de la lumière soit élevé. La première surface du substrat de type N 100 peut être conçue comme une surface à texture non pyramidale, telle qu'une forme en gradins, de façon que la couche d'oxyde tunnel 110 située sur la première surface du substrat de type N 100 ait une densité et une uniformité élevées, et par conséquent que la couche d'oxyde tunnel 110 ait un bon effet de passivation sur la première surface du substrat de type N 100. Dans certains modes de réalisation, la première surface peut être la surface arrière du substrat de type N 100, et la deuxième surface peut être la surface avant du substrat de type N 100. Dans certains autres modes de réalisation, la première surface peut être la surface avant du substrat de type N 100, et la deuxième surface peut être la surface arrière du substrat de type N 100.
En référence aux Figures 2 à 4, la surface de transition 13 est formée respectivement sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1. Il convient de comprendre qu'un bord se réfère à une partie de renflement en forme de bande d'une première structure pyramidale 1, c'est–à–dire une partie où des surfaces inclinées adjacentes forment une jonction de la première structure pyramidale 1, et ne signifie pas seulement littéralement une « ligne ». Dans un exemple, une première structure pyramidale a une surface inférieure et une pluralité de surfaces inclinées jointes à la surface inférieure, deux surfaces inclinées adjacentes sont jointes l'une à l'autre, et une surface de transition 13 est formée entre les deux surfaces inclinées adjacentes, en d'autres termes au moins des parties des deux surfaces inclinées adjacentes sont jointes entre elles via la surface de transition 13. Dans certains modes de réalisation, une surface de transition 13 est formée sur un bord d'une première structure pyramidale 1, et la surface de transition 13 peut n'être formée que sur une partie du bord, ou peut être formée sur la totalité du bord. En d'autres termes, deux surfaces inclinées adjacentes de la première structure pyramidale 1 sont connectées par la surface de transition 13. Dans certains autres modes de réalisation, une surface de transition 13 est formée respectivement sur une pluralité de bords d'une première structure pyramidale 1, et les surfaces de transition 13 peuvent n'être formées que sur une partie d'un bord, ou peuvent être formées sur la totalité du bord. Les modes de réalisation de la présente divulgation ne limitent pas la position spécifique de la surface de transition 13 sur un bord, du moment que la surface de transition 13 est formée sur le bord.
Il convient de comprendre que les premières structures pyramidales 1 et les deuxièmes structures pyramidales 2 sont ici différentes de la structure texturée. Dans les modes de réalisation de la présente divulgation, la morphologie cristalline du silicium de la première partie 11 de l'émetteur de type P est changée par la formation des premières structures pyramidales 1 et des deuxièmes structures pyramidales 2 sur la surface de l'émetteur de type P 10, ce qui change ainsi la performance de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10.
A titre d'exemple, une surface de transition 13 est formée respectivement sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1, c'est–à–dire que le au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1 a une déformation irrégulière, et une sous–structure sphérique ou quasi–sphérique 14 est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales 1, si bien que les premières structures pyramidales 1 ont des micro–défauts, et des changements dans les cristaux de silicium sont formés dans la première partie 11 de l'émetteur de type P. En outre, les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2 sont droits, en d'autres termes il n'y a pas de déformation dans les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2. Du fait de la déformation dans le au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1 et de la déformation dans chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales 1, la résistance de couche de la première partie 11 est située dans la plage allant de 10 ohms/carré à 500 ohms/carré, et la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 est située dans la plage allant de 1 x 1017atomes/cm3à 8 x 1019atomes/cm3. Comme il n'y a pas de déformation dans les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2, la résistance de couche de la deuxième partie 12 est située dans la plage allant de 100 ohms/carré à 1000 ohms/carré, et la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12 est située dans la plage allant de 1 x 1016atomes/cm3à 5 x 1019atomes/cm3. Il est évident que la résistance de couche de la première partie 11 est bien inférieure à la résistance de couche de la deuxième partie 12, mais la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 n'est pas très différente de la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12. On peut voir que, du fait des micro–défauts des premières structures pyramidales 1, la résistance de couche de la première partie 11 est bien inférieure à la résistance de couche de la deuxième partie 12, ce qui améliore ainsi grandement le contact ohmique de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. Par ailleurs, la concentration de dopage de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est maintenue faible, si bien que la génération de centres de recombinaison dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être réduite, le bon effet de passivation de l'émetteur de type P 10 peut être maintenu, et la génération d'une recombinaison Auger peut être réduite. De cette façon, la performance de conversion photoélectrique de la cellule solaire peut être améliorée. Dans certains modes de réalisation, les hauteurs des premières structures pyramidales 1 sont situées dans la plage allant de 0,1 µm à 5 µm, et les tailles des bases des premières structures pyramidales 1 sont situées dans la plage allant de 0,5 µm à 5 µm dans n'importe quelle dimension. Il convient de comprendre que plus les hauteurs et les tailles des bases des premières structures pyramidales 1 dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 sont importantes dans n'importe quelle dimension, et plus les dimensions globales des premières structures pyramidales 1 sont importantes, si bien que, dans une unité de surface, le nombre des premières structures pyramidales 1 dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est plus petit. Plus le nombre des premières structures pyramidales 1 est petit, et moins il y a de premières structures pyramidales avec des micro–défauts, si bien que le degré de la déformation cristalline générée dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est moindre. De façon correspondante, plus les tailles des premières structures pyramidales 1 sont petites, et plus le nombre des premières structures pyramidales 1 dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 par unité de surface est élevé, si bien que le degré de la déformation cristalline générée dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est plus élevé. Sur la base de cela, les hauteurs des premières structures pyramidales 1 sont établies dans la plage allant de 0,1 µm à 5 µm, et les tailles des bases des premières structures pyramidales 1 sont établies dans la plage allant de 0,5 µm à 5 µm dans n'importe quelle dimension. De cette façon, d'une part, le nombre des premières structures pyramidales 1 est relativement important, et le degré de la déformation cristalline générée dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est relativement élevé, si bien qu'un niveau d'énergie de défaut relativement élevé est obtenu, qui conduit ainsi à une moindre résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, et à une amélioration du contact ohmique. D'autre part, à l'intérieur de cette plage, un nombre excessif des premières structures pyramidales 1 dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être évité, ce qui peut empêcher le problème de formation d'un niveau d'énergie de défaut excessivement élevé, en formant ainsi des centres de recombinaison forte dans l'émetteur de type P 10. De cette façon, la performance de passivation de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être améliorée.
En référence aux Figures 2 et 3, une sous–structure 14 est en outre formée sur chacune des au moins une partie des premières structures pyramidales 1. L'existence des sous–structures 14 augmente le degré des micro–défauts dans les premières structures pyramidales 1, si bien que le niveau d'énergie de défaut formé dans la première partie 11 de l'émetteur de type P est plus élevé, ce qui réduit ainsi encore la résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10.
En référence aux Figures 1 et 5, les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2 sur la surface supérieure de la deuxième partie 12 sont conçus pour être droits, en d'autres termes, dans chaque deuxième structure pyramidale 2, deux surfaces inclinées adjacentes sont directement jointes, et aucune déformation n'apparaît sur les bords, si bien que la deuxième structure pyramidale 2 est une structure tétraédrique régulière. En d'autres termes, dans la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10, il ne se produit aucun changement de structure cristalline. Ainsi, aucun niveau d'énergie de défaut ne se forme dans la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10, ce qui non seulement conduit à une résistance de couche relativement élevée de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10, mais aussi empêche la formation d'un grand nombre de centres de recombinaison dans la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10. De cette façon, une bonne performance de passivation de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P peut être maintenue, la tension en circuit ouvert et le courant de court–circuit de la cellule solaire peuvent être relativement élevés, et la performance de conversion photoélectrique de la cellule solaire peut être améliorée.
En référence à la , dans certains modes de réalisation, sur la base des différences entre les premières structures pyramidales 1 et les deuxièmes structures pyramidales 2, la résistance de couche de la première partie 11 peut être inférieure à la résistance de couche de la deuxième partie 12. Comme le ou les bords d'une première structure pyramidale 1 se déforment, et au moins certaines des premières structures pyramidales 1 comprennent en outre des sous–structures 14, un niveau d'énergie de défaut est formé dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, si bien que la résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est faible. Cependant, les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2 ne se déforment pas, si bien qu'aucun niveau d'énergie de défaut n'est formé dans la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10. Ainsi, la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 a une résistance de couche relativement élevée. Dans certains modes de réalisation, la résistance de couche de la première partie 11 peut être de 10 ohms/carré à 50 ohms/carré, de 50 ohms/carré à 75 ohms/carré, de 75 ohms/carré à 100 ohms/carré, de 100 ohms/carré à 150 ohms/carré, de 150 ohms/carré à 200 ohms/carré, de 200 ohms/carré à 300 ohms/carré, de 300 ohms/carré à 400 ohms/carré ou de 400 ohms/carré à 500 ohms/carré. La résistance de couche de la deuxième partie 12 peut être de 100 ohms/carré à 200 ohms/carré, de 200 ohms/carré à 300 ohms/carré, de 300 ohms/carré à 400 ohms/carré, de 400 ohms/carré à 500 ohms/carré, de 500 ohms/carré à 700 ohms/carré, de 700 ohms/carré à 850 ohms/carré, de 850 ohms/carré à 1000 ohms/carré. La résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est largement inférieure à celle de la deuxième partie 12, et donc on peut obtenir un contact ohmique amélioré de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, qui peut réduire la résistance de contact entre la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 et l'électrode métallique quand l'électrode métallique est disposée de manière à être en contact avec la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, ce qui améliore ainsi le rendement de transport des porteurs dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 et la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10. De plus, en établissant la résistance de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 à 100 ohms/carré à 1000 ohms/carré, on peut supprimer la recombinaison de porteurs dans la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10. Dans certains modes de réalisation, le courant de recombinaison dans la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 est inférieur à 20 fA/cm2, un courant de recombinaison relativement faible est propice à une réduction de la recombinaison des porteurs, ce qui améliore ainsi l'effet de passivation de l'émetteur. De cette façon, la tension en circuit ouvert, le courant de court–circuit et le rendement de conversion photoélectrique de la cellule solaire peuvent être améliorés.
Dans certains modes de réalisation, la profondeur de jonction de la première partie 11 n'est pas inférieure à celle de la deuxième partie 12, en d'autres termes l'épaisseur de la première partie 11 est relativement importante. Ainsi, une connexion électrique peut être réalisée entre l'électrode métallique et la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, si bien que le problème selon lequel la pâte pour former l'électrode métallique pénètre dans l'émetteur de type P 10 et vient directement en contact avec le substrat initial de type N 100 durant le frittage de la pâte peut être empêché. De plus, la profondeur de jonction de la deuxième partie 12 est conçue pour être plus faible, c'est–à–dire que l'épaisseur de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 est relativement faible, si bien que le nombre d'éléments de dopage dans la deuxième partie 12 est inférieur au nombre d'éléments de dopage dans la première partie 11. En d'autres termes, la concentration de dopage de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 est réduite. Par conséquent, comparée à la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 a un meilleur effet de passivation, ce qui est propice à une réduction de la recombinaison des porteurs et à une amélioration de la tension en circuit ouvert et du courant de court–circuit de la cellule solaire.
Dans certains modes de réalisation, le rapport de la profondeur de jonction de la première partie 11 à la profondeur de jonction de la deuxième partie 12 n'est pas inférieur à 2. A titre d'exemple, le rapport de la profondeur de jonction de la première partie 11 à la profondeur de jonction de la deuxième partie 12 est situé dans la plage allant de 2 à 5. Par exemple, le rapport peut être de 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5 ou 5. La profondeur de jonction de la première partie 11 est bien plus importante que celle de la deuxième partie 12, si bien que la profondeur de jonction de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est plus importante. De cette façon, quand l'électrode métallique est électriquement connectée à la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, on peut s'assurer qu'il n'y aura pas de brûlure perforante de pâte à travers la première partie 11 de l'émetteur de type p 10 durant le frittage, de façon à empêcher le problème de l'endommagement de la jonction p–n du fait du contact entre l'électrode métallique et le substrat de type N 100, ce qui assure ainsi une bonne performance de conversion photoélectrique de la cellule solaire.
Dans certains modes de réalisation, la profondeur de jonction de la première partie 11 est située dans la plage allant de 0,2 µm à 10 µm, et la profondeur de jonction de la deuxième partie 12 est située dans la plage allant de 0,05 µm à 5 µm. A l'intérieur de ces plages, la profondeur de jonction de la première partie 11 n'est pas trop importante, de façon à éviter le problème selon lequel la teneur en élément de dopage de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est trop élevée à cause de l'épaisseur excessive de la première partie 11 pour former un centre de recombinaison forte. De plus, à l'intérieur de ces plages, la profondeur de jonction de la deuxième partie 12 est relativement faible, et il y a relativement peu d'éléments de dopage dans la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10, si bien qu'un bon effet de passivation de l'émetteur de type P 10 peut être maintenu.
Dans certains modes de réalisation, un élément de dopage dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est du même type de conductivité qu'un élément de dopage dans la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10, et l'élément de dopage dans la première partie 11 et l'élément de dopage dans la deuxième partie 12 sont chacun un élément trivalent. En d'autres termes, chacune parmi la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 et la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 comprend un seul des éléments trivalents, c'est–à–dire que la première partie 11 et la deuxième partie 12 sont dopées par un seul élément. Ainsi, la première partie 11 et la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 ne comprennent pas d'élément d'impureté, ce qui empêche ainsi le problème de recombinaison des porteurs du fait d'éléments d'impureté devenant des centres de recombinaison.
Dans certains modes de réalisation, l'élément de dopage dans la première partie 11 et l'élément de dopage dans la deuxième partie 12 comprennent chacun du bore élémentaire ou du gallium élémentaire. La première partie 11 et la deuxième partie 12 sont conçues pour comprendre un seul type d'élément de dopage, de façon que la première partie 11 et la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 deviennent des couches de dopage à haut rendement, si bien qu'il n'y a pas d'élément d'impureté dans la première partie 11 et la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10, ou la quantité de l'élément d'impureté est très faible. De cette façon, le problème selon lequel l'élément d'impureté devient un centre de recombinaison peut être évité, ce qui ainsi supprime la recombinaison des porteurs et augmente le nombre de porteurs.
Dans certains modes de réalisation, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 n'est pas inférieure à la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10. Comme la profondeur de jonction de la première partie 11 est supérieure à celle de la deuxième partie 12, la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 comprend davantage d'éléments de dopage. Dans certains modes de réalisation, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 peut être de 1 x 1017atomes/cm3à 7 x 1017atomes/cm3, de 7 x 1017atomes/cm3à 1 x 1018atomes/cm3, de 1 x 1018atomes/cm3à 6 x 1018atomes/cm3, de 6 x 1018atomes/cm3à 1 x 1019atomes/cm3, ou de 1 x 1019atomes/cm3à 8 x 1019atomes/cm3; et la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12 peut être de 1 x 1016atomes/cm3à 1 x 1017atomes/cm3, de 1 x 1017atomes/cm3à 1 x 1018atomes/cm3, de 1 x 1018atomes/cm3à 1 x 1019atomes/cm3ou de 1 x 1019atomes/cm3à 5 x 1019atomes/cm3. La concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 est conçue pour être relativement élevée, ce qui permet d'assurer que la résistance de couche de la première partie 11 soit relativement faible. Par ailleurs, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12 est conçue pour être relativement faible, ce qui permet d'éviter que des éléments de dopage en excès deviennent des centres de recombinaison parce qu'il y a trop d'éléments de dopage dans la deuxième partie 12. De cette façon, la recombinaison des porteurs peut être évitée, et le courant de court–circuit et la tension en circuit ouvert de la cellule solaire peuvent être améliorés. On peut voir que la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 est relativement proche de la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12. Dans certains modes de réalisation, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 peut être égale à la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12. Ainsi, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 est réduite, et la résistance de couche de la première partie 11 est largement inférieure à celle de la deuxième partie 12. De cette façon, on peut obtenir à la fois une résistance de feuille relativement faible de la première partie 11 et une concentration de dopage relativement faible de la première partie 11, ce qui ainsi améliore le contact ohmique de l'émetteur de type P 10 et maintient un bon effet de passivation de l'émetteur de type P 10.
Dans certains modes de réalisation, dans une direction allant de la surface supérieure de l'émetteur de type P 10 à la surface inférieure de l'émetteur de type P 10, la concentration de dopage à l'intérieur de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 diminue progressivement, et la concentration de dopage à l'intérieur de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 diminue progressivement. En d'autres termes, chacune parmi la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 et la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 a un gradient descendant de concentration de dopage, qui est propice au transport de porteurs dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 et la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 depuis une région ayant une concentration relativement élevée vers une région ayant une concentration relativement faible, jusqu'à l'intérieur du substrat de type N 100. De cette façon, la vitesse de transport des porteurs peut être augmentée et la tension en circuit ouvert de la cellule solaire peut être améliorée.
Dans certains modes de réalisation, la différence entre la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 et la concentration de dopage au niveau de la surface inférieure de la première partie 11 est de 8 x 1019atomes/cm3à 1 x 1017atomes/cm3. A l'intérieur de cette plage, d'une part, la différence de concentration de dopage à l'intérieur de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est relativement élevée, ce qui facilite par conséquent le transport de porteurs. D'autre part, on peut empêcher que la différence de concentration de dopage dans l'intérieur de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 soit trop faible, ce qui empêche ainsi une concentration de dopage globale excessive de la première partie 11 due à la petite différence entre la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure et la concentration de dopage dans la première partie 11.
Dans certains modes de réalisation, la différence entre la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12 et la concentration de dopage au niveau de la surface inférieure de la deuxième partie 12 est de 5 x 1019atomes/cm3à 1 x 1016atomes/cm3. A l'intérieur de cette plage, la concentration de dopage à l'intérieur de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 ne sera pas trop faible, si bien que le transport normal de porteurs dans la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 peut être assuré. De plus, à l'intérieur de cette plage, la concentration de dopage globale de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 peut être maintenue faible, et donc on peut empêcher la survenue d'une recombinaison Auger dans la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10.
Dans certains modes de réalisation, au moins une partie de la au moins une surface inclinée de la première structure pyramidale 1 est concave ou convexe par rapport au centre de la première structure pyramidale 1, en d'autres termes au moins une surface inclinée de la première structure pyramidale 1 a une déformation irrégulière. Cette déformation irrégulière conduit à des dislocations et des liaisons pendantes dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, ce qui forme ainsi un niveau d'énergie profond à l'intérieur de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, réduisant ainsi davantage la résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10.
Dans certains modes de réalisation, le rapport de la largeur de la deuxième partie 12 à la largeur de la première partie 11 est supérieur à 5,6. En d'autres termes, la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 ayant une résistance de couche relativement plus élevée compte pour une plus forte proportion, puisque la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 a une meilleure performance de passivation et peut supprimer la recombinaison de porteurs, la performance de passivation globale de l'émetteur de type P 10 est bonne. En outre, comme la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 a seulement besoin d'être électriquement connectée à l'électrode métallique pour améliorer le contact ohmique avec l'électrode métallique, la largeur de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être établie à une valeur faible, de façon à améliorer le contact ohmique et maintenir une performance de passivation relativement bonne de l'émetteur.
Dans certains modes de réalisation, la cellule solaire comprend en outre une première électrode métallique 140, la première électrode métallique 140 est formée sur la première surface du substrat de type N 100 et est électriquement connectée à la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. Comme les porteurs dans l'émetteur de type P 10 vont effectuer un transport vers la première électrode métallique 140 électriquement connectée à la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, et la résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est relativement faible, ainsi la résistance de contact entre la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 et la première électrode métallique 140 est faible. Dans certains modes de réalisation, le courant de recombinaison métallique dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être aussi élevé que 700 fA/cm2, ce qui augmente ainsi la vitesse de transport des porteurs dans l'émetteur de type P 10 vers la première électrode métallique 140. De plus, comme la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 a une profondeur de jonction relativement importante, la pâte conductrice ne pénètre pas aisément dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 durant la préparation de la première électrode métallique 140. De cette façon, un dommage à la structure de la jonction p–n peut être évité, ce qui est propice au maintien de la bonne performance de conversion photoélectrique de la cellule solaire.
Dans certains modes de réalisation, la largeur de la première électrode métallique 140 est inférieure ou égale à la largeur de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, si bien que la première électrode métallique 140 peut être encapsulée par la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, c'est–à–dire que les surfaces latérales et la surface inférieure de la première électrode métallique 140 sont en contact avec la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. Comme la résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est relativement plus faible, la résistance de contact entre la première électrode métallique 140 et l'émetteur de type P 10 peut être encore améliorée par une conception de la première électrode métallique 140 telle qu'elle soit encapsulée par la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, ce qui améliore ainsi le rendement de collecte des porteurs par la première électrode métallique 140.
Dans certains modes de réalisation, la cellule solaire comprend en outre une couche antireflet 130 située sur la surface supérieure de l'émetteur de type P 10, et la première électrode métallique 140 pénètre dans la couche antireflet 130 pour se connecter électriquement à l'émetteur de type P 10. La couche antireflet 130 est utilisée pour réduire le réfléchissement de la lumière incidente par le substrat. Dans certains modes de réalisation, la couche antireflet 130 peut être une structure monocouche ou une structure multicouche, et le matériau de la couche antireflet 130 peut être au moins l'un parmi le fluorure de magnésium, l'oxyde de silicium, l'oxyde d'aluminium, l'oxynitrure de silicium, le nitrure de silicium, et l'oxyde de titane.
La couche d'effet tunnel 150 est utilisée pour réaliser une passivation à l'interface de la deuxième surface du substrat. Dans certains modes de réalisation, le matériau de la couche d'effet tunnel 150 peut être un matériau diélectrique, tel que l'un quelconque parmi l'oxyde de silicium, le fluorure de magnésium, l'oxyde de silicium, le silicium amorphe, le silicium polycristallin, le carbure de silicium, le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium, l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de titane.
La couche conductrice dopée 160 est utilisée pour former une passivation par effet de champ. Dans certains modes de réalisation, le matériau de la couche conductrice dopée 160 peut être le silicium dopé. Dans certains modes de réalisation, la couche conductrice dopée 160 et le substrat comprennent des éléments de dopage du même type de conductivité. Le silicium dopé peut comprendre un ou plusieurs parmi le polysilicium dopé de type N, le silicium microcristallin dopé de type N et le silicium amorphe dopé de type N, ainsi que le carbure de silicium.
Dans certains modes de réalisation, la cellule solaire comprend en outre une première couche de passivation 170 située sur une surface de la couche conductrice dopée 160 à distance du substrat. Dans certains modes de réalisation, le matériau de la première couche de passivation 170 peut être un ou plusieurs parmi le fluorure de magnésium, l'oxyde de silicium, l'oxyde d'aluminium, l'oxynitrure de silicium, le nitrure de silicium et l'oxyde de titane. Dans certains modes de réalisation, la première couche de passivation 170 peut être une structure monocouche. Dans certains autres modes de réalisation, la première couche de passivation 170 peut être une structure multicouche.
Dans certains modes de réalisation, la cellule solaire comprend en outre une deuxième électrode métallique 180 pénétrant dans la première couche de passivation 170 pour former une connexion électrique avec la couche conductrice dopée 160.
Dans la cellule solaire telle que décrite dans les modes de réalisation ci–dessus, un émetteur de type P 10 est formé sur une première surface d'un substrat de type N 100. Une première partie 11 a des premières structures pyramidales 1 formées sur la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. Une surface de transition 13 est formée respectivement sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1. La surface de transition 13 est jointe à deux surfaces inclinées adjacentes de chaque première structure pyramidale 1, et la surface de transition 13 est concave ou convexe par rapport au centre de chaque première structure pyramidale 1. Une sous–structure 14 est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales 1. En d'autres termes, chacune parmi la au moins une partie des premières structures pyramidales 1 a un micro–défaut. Ce micro–défaut peut former un certain changement cristallin, ce qui forme ainsi un niveau d'énergie de défaut, si bien que la concentration de dopage de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être maintenue faible tandis que la résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être fortement réduite. De cette façon, la génération d'une recombinaison Auger peut être réduite, et la performance de conversion photoélectrique de la cellule solaire peut être améliorée. De plus, les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2 de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 sont droits, en d'autres termes la deuxième structure pyramidale est une structure pyramidale normale. De cette façon, la résistance de couche de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 peut être relativement élevée, ce qui ainsi réduit la génération de centres de recombinaison et améliore la tension en circuit ouvert et le courant de court–circuit de la cellule solaire.
Des modes de réalisation de la présente divulgation fournissent en outre un module photovoltaïque, et en référence à la , le module photovoltaïque comprend : au moins une chaîne de cellules formée par connexion d'une pluralité de cellules solaires 101 telles que fournies dans les modes de réalisation ci–dessus ; au moins une couche d'encapsulation 102 utilisée pour couvrir une surface de la au moins une chaîne de cellules ; et au moins une plaque de couverture 103 configurée pour couvrir une surface de la au moins une couche d'encapsulation 102 à l'opposé de la au moins une chaîne de cellules. Les cellules solaires 101 sont connectées électriquement sous la forme d'une seule pièce ou de multiples pièces pour former une pluralité de chaînes de cellules, et les plusieurs chaînes de cellules sont connectées électriquement en série et/ou en parallèle.
Dans certains modes de réalisation, les plusieurs chaînes de cellules peuvent être connectées électriquement par des rubans conducteurs 104. Les couches d'encapsulation 102 couvrent les surfaces avant et arrière de la cellule solaire 101. A titre d'exemple, la couche d'encapsulation 102 peut être un film adhésif d'encapsulation organique tel qu'un film adhésif en copolymère d'éthylène–acétate de vinyle (EVA), un film adhésif en coélastomère de poly(éthylène–octène) (POE), ou un film adhésif en poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), et analogue. Dans certains modes de réalisation, la plaque de couverture 103 peut être une plaque de couverture 103 ayant une fonction de transmission de la lumière, telle qu'une plaque de couverture en verre, une plaque de couverture en matière plastique, ou analogue. A titre d'exemple, la surface de la plaque de couverture 103 faisant face à la couche d'encapsulation 102 peut être une surface concavo–convexe, ce qui augmente ainsi le taux d'utilisation de la lumière incidente.
Un autre mode de réalisation de la présente divulgation fournit en outre un procédé de production d'une cellule solaire, et la cellule solaire telle que fournie dans les modes de réalisation ci–dessus peut être obtenue par la mise en application du procédé. Le procédé de production fourni par ce mode de réalisation de la présente divulgation sera décrit en détail ci–dessous en référence aux dessins joints.
Les Figures 7 à 13 sont des diagrammes schématiques structurels correspondant aux opérations du procédé de production de la cellule solaire fourni par ce mode de réalisation de la présente divulgation.
Un substrat de type N 100 est obtenu.
Le substrat de type N 100 est utilisé pour recevoir la lumière incidente et générer des porteurs photo–générés. Dans certains modes de réalisation, le substrat de type N 100 peut être un substrat en silicium de type N, et le matériau du substrat en silicium de type N peut comprendre au moins l'un parmi le silicium monocristallin, le silicium polycristallin, le silicium amorphe et le silicium microcristallin. Le substrat de type N 100 est un substrat semi–conducteur de type N, c'est–à–dire que le substrat de type N 100 est dopé avec des ions dopants de type N, et les ions dopants de type N peuvent être n'importe lesquels parmi les ions phosphore, les ions arsenic, et les ions antimoine.
En référence aux Figures 7 à 11, un émetteur de type P 10 est formé sur une première surface du substrat de type N 100, l'émetteur de type P 10 comprend une première partie 11 et une deuxième partie 12, des premières structures pyramidales 1 sont formées sur une surface supérieure de la première partie 11, une surface de transition 13 est formée respectivement sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1, la surface de transition 13 est jointe à deux surfaces inclinées adjacentes de chaque première structure pyramidale 1, et la surface de transition 13 est concave ou convexe par rapport au centre de chaque première structure pyramidale 1. Une sous–structure 14 est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales 1, et la forme de la sous–structure 14 est sphérique ou quasi–sphérique. Des deuxièmes structures pyramidales 2 sont formées sur une surface supérieure de la deuxième partie 12, et les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2 sont droits. La résistance de couche de la première partie 11 est située dans la plage allant de 10 ohms/carré à 500 ohms/carré, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 est située dans la plage allant de 1 x 1017atomes/cm3à 8 x 1019atomes/cm3, la résistance de couche de la deuxième partie 12 est située dans la plage allant de 100 ohms/carré à 1000 ohms/carré, et la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12 est située dans la plage allant de 1 x 1016atomes/cm3à 5 x 1019atomes/cm3.
Une surface de transition 13 est formée respectivement sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1 formée, c'est–à–dire que le au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1 a une déformation irrégulière, et une sous–structure sphérique ou quasi–sphérique 14 est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales 1, si bien que les premières structures pyramidales 1 ont des micro–défauts, et des changements dans les cristaux de silicium sont formés dans la première partie 11 de l'émetteur de type P. En outre, les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2 sont droits, en d'autres termes il n'y a pas de déformation dans les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2. En raison de la déformation dans le au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1 et de la déformation dans chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales 1, la résistance de couche de la première partie 11 est située dans la plage allant de 10 ohms/carré à 500 ohms/carré, et la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 est située dans la plage allant de 1 x 1017atomes/cm3à 8 x 1019atomes/cm3. Comme il n'y a pas de déformation dans les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2, la résistance de couche de la deuxième partie 12 est située dans la plage allant de 100 ohms/carré à 1000 ohms/carré, et la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12 est située dans la plage allant de 1 x 1016atomes/cm3à 5 x 1019atomes/cm3. Il est évident que la résistance de couche de la première partie 11 est largement inférieure à la résistance de couche de la deuxième partie 12, mais la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 n'est pas très différente de la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12. On peut voir que, du fait des micro–défauts des premières structures pyramidales 1, la résistance de couche de la première partie 11 est largement inférieure à la résistance de couche de la deuxième partie 12, ce qui donc améliore fortement le contact ohmique de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. Par ailleurs, la concentration de dopage de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est maintenue faible, si bien que la génération de centres de recombinaison dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être réduite, un bon effet de passivation de l'émetteur de type P 10 peut être maintenue, et la génération de recombinaisons Auger peut être réduite. De cette façon, la performance de conversion photoélectrique de la cellule solaire peut être améliorée.
Dans certains modes de réalisation, un procédé pour former l'émetteur de type P 10 comprend les opérations suivantes.
En référence à la , un substrat initial de type N 20 est obtenu, et le substrat initial de type N 20 est utilisé en tant que base pour former le substrat de type N 100 et l'émetteur de type P 10. Par conséquent, les matériaux du substrat initial de type N 20 et du substrat de type N 100 peuvent être identiques.
Dans certains modes de réalisation, une première surface du substrat initial de type N 20 peut être conçue comme une surface texturée pyramidale, de façon que la réflectivité d'une première surface du substrat initial de type N vis–à–vis de la lumière incidente soit faible, et que le taux d'absorption et d'utilisation de la lumière soit élevé. Dans certains modes de réalisation, le substrat initial de type N 20 est un substrat semi–conducteur initial de type N, en d'autres termes le substrat initial de type N 20 est dopé avec des ions dopants de type N, et les ions dopants de type N peuvent être n'importe lesquels parmi les ions phosphore, les ions arsenic, et les ions antimoine.
Le procédé pour former l'émetteur de type P 10 comprend en outre, en référence aux Figures 8 et 9, la déposition d'une source de dopage trivalente sur une surface supérieure du substrat initial de type N 20. La source de dopage trivalente comprend un élément trivalent. La source de dopage trivalente située sur la surface supérieure du substrat initial de type N 20 est utilisée pour être ensuite diffusée dans le substrat initial de type N 20 pour former l'émetteur de type P 10. La source de dopage trivalente est conçue de manière à comprendre un élément trivalent, c'est–à–dire que le substrat initial de type N 20 est dopé avec un seul élément, si bien que l'émetteur de type P 10 formé comprend un élément d'un seul type, et par conséquent devient une couche de dopage à haut rendement. Elle est conçue de façon qu'il n'y ait pas d'élément d'impureté dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 et la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10, ou que la quantité de l'élément d'impureté soit très faible. De cette façon, le problème selon lequel il se produit une recombinaison de porteurs parce que l'élément d'impureté devient un centre de recombinaison peut être évité. Dans certains modes de réalisation, la source de dopage trivalente peut être une source de bore, et peut par exemple être le trichlorure de bore ou le tribromure de bore.
En référence à la , dans certains modes de réalisation, la déposition de la source de dopage trivalente sur la surface supérieure du substrat initial de type N 20 comprend la formation d'une première couche en film mince 110. La première couche en film mince 110 comprend la source de dopant trivalent et au moins l'un parmi le bore élémentaire, l'oxygène élémentaire, le silicium élémentaire et le chlore élémentaire. Le temps de déposition est situé dans la plage allant de 20 secondes à 800 secondes, et la température est située dans la plage allant de 600°C à 900°C. Dans certains modes de réalisation, quand la source de dopage trivalente est une source de bore, les composants principaux de la première couche en film mince 110 peuvent comprendre de l'oxyde de silicium et de l'oxyde de bore, et la source de dopage trivalente peut être stockée dans la première couche en film mince 110 sous la forme d'oxyde de bore. Comme l'oxyde de silicium a une dureté élevée, il peut protéger le substrat initial de type N 20 durant le processus de dopage.
De plus, comme l'épaisseur de la première couche en film mince 110 est relativement petite, quand une première couche en film mince relativement mince 110 comprend des sources de dopage trivalentes relativement nombreuses, les sources de dopage trivalentes s'agrègent dans la première couche en film mince 110, ce qui augmente ainsi la concentration de la source de dopage trivalente. De cette façon, quand la source de dopage trivalente est ensuite diffusée dans le substrat initial de type N 20 par le processus de dopage, le processus de dopage est facilité et il est plus facile de former la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 avec une concentration de dopage relativement élevée, ce qui réduit ainsi la résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. De plus, comme l'épaisseur de la première couche en film mince 110 est relativement petite, la source de dopage trivalente qui peut être incorporée dans la première couche en film mince 110 ne va pas l'être en une grande quantité, si bien qu'il est possible d'empêcher des éléments de source de dopage trivalente en excès d'être dopés dans le substrat initial de type N 20. De cette façon, le problème selon lequel des éléments de source de dopage trivalente relativement nombreux deviennent de forts centres de recombinaison parce qu'il y a trop d'éléments de source de dopage trivalente qui sont contenus dans le substrat initial de type N 20, conduisant à une médiocre capacité de passivation de la première partie 11 formée de l'émetteur de type P 10, peut être empêché.
Dans certains modes de réalisation, un procédé pour former la première couche en film mince 110 peut comprendre la déposition d'une source de dopage trivalente sur la première surface du substrat initial de type N 20. Dans certains modes de réalisation, du trichlorure de bore peut être déposé, en tant que source de dopage trivalente, sur la première surface du substrat initial de type N 20, par dépôt chimique en phase vapeur ou par revêtement centrifuge.
A titre d'exemple, le procédé pour former la première couche en film mince 110 peut comprendre : la mise en œuvre d'un traitement d'alimentation en nacelle sur le substrat initial de type N 20 ; après le traitement d'alimentation en nacelle du substrat initial de type N 20, l'élévation de la température jusqu'à une première température présélectionnée, et la déposition d'une source de dopage trivalente sur la première surface du substrat initial de type N 20, la première température présélectionnée pouvant être de 500°C à 900°C ; puis l'élévation de la température jusqu'à une deuxième température présélectionnée, la deuxième température présélectionnée étant supérieure à la première température présélectionnée, par exemple la deuxième température présélectionnée pouvant être de 900°C à 1300°C ; et la mise en œuvre d'un traitement de jonction par implantation dans une atmosphère d'azote, qui peut améliorer la densité et l'uniformité de la première couche en film mince 110 formée. Dans certains modes de réalisation, pendant la déposition de la source de dopage trivalente, on peut introduire une petite quantité d'oxygène, par exemple 100 Ncm3/min à 2000 Ncm3/min, qui est propice à la formation ultérieure d'une première couche en film mince 110 ayant une densité relativement élevée.
En référence à la , après la déposition de la source de dopant trivalent, une région présélectionnée de la surface supérieure du substrat initial de type N 20 est traitée par un procédé de traitement par une source d'énergie externe, et la source de dopant trivalent traitée par le procédé de traitement par une source d'énergie externe est diffusée à l'intérieur du substrat initial de type N 20 pour former la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 dans la région présélectionnée du substrat initial de type N 20, et la surface supérieure de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est exposée depuis le substrat initial de type N 20. Le procédé de traitement par une source d'énergie externe est effectué sur la région présélectionnée, de façon que la source de dopage trivalente dans la région présélectionnée de la première couche en film mince 110 diffuse à l'intérieur du substrat initial de type N 20. En même temps, avec le procédé de traitement par une source d'énergie externe, la structure de la région présélectionnée au niveau de la surface supérieure du substrat initial de type N 20 est changée pour former les premières structures pyramidales 1. On note que la structure du substrat initial de type N 20 est une structure tétraédrique régulière avant la mise en œuvre du procédé de traitement par une source d'énergie externe. Après le procédé de traitement par une source d'énergie externe, au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1 se déforme pour former une surface de transition 13, et une sous–structure est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales. Après que la région présélectionnée du substrat initial de type N 20 a été dopée avec la source de dopage trivalente, la surface supérieure de la première partie formée 11 de l'émetteur de type P 10 a les premières structures pyramidales 1. De cette façon, un niveau d'énergie profond peut être formé dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, et donc la résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être réduite.
Dans certains modes de réalisation, le procédé de traitement par une source d'énergie externe comprend un procédé de dopage laser. Dans le procédé de dopage laser, la longueur d'onde du laser est située dans la plage allant de 300 nm à 1000 nm, par exemple de 300 nm à 500 nm, de 500 nm à 750 nm, de 750 nm à 900 nm, ou de 900 nm à 1000 nm. Par le contrôle de la position focale et de la longueur d'onde de laser parmi les paramètres du laser, les morphologies structurelles en différentes positions des premières structures pyramidales 1 peuvent être changées. De plus, du fait du fonctionnement simple du procédé au laser, les paramètres du laser sont faciles à contrôler, si bien que les morphologies des premières structures pyramidales formées 1 sont telles que prévues. Par l'établissement de la longueur d'onde et de la densité d'énergie du laser à l'intérieur d'une telle plage, il se produit une déformation sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale 1, et une sous–structure sphérique ou quasi–sphérique 14 est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales 1. En raison des micro–défauts des premières structures pyramidales formées 1, des changements cristallins se forment dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, lesquels forment ainsi un niveau d'énergie de défaut, si bien que la concentration de dopage de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être maintenue faible tandis que la résistance de couche de la première partie 11 peut être fortement réduite. De cette façon, non seulement le contact ohmique peut être largement amélioré, mais aussi un bon effet de passivation de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être maintenu, et la tension de court–circuit et le courant à circuit ouvert de la cellule solaire peuvent être améliorés.
Dans un autre mode de réalisation, le procédé de traitement par une source d'énergie externe peut aussi comprendre une irradiation par plasma ou un procédé d'implantation ionique directionnelle.
Dans certains modes de réalisation, après la formation de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, le procédé comprend en outre : la mise en œuvre d'une opération de nettoyage sur la première surface du substrat initial de type N 20 pour éliminer la première couche en film mince 110. De cette façon, les sources de dopage trivalentes restantes dans la première couche en film mince 110 et les impuretés adsorbées sur la surface du substrat initial de type N 20 peuvent être éliminées, ce qui est propice à une prévention des fuites. En outre, la première couche en film mince 110 contient un grand nombre de sources de dopage trivalentes, et ces sources de dopage trivalentes seront converties en source de dopage trivalentes non activées, telles que du bore non activé, dans le traitement à haute température subséquent pour former la deuxième couche en film mince. L'existence des sources de dopage trivalentes non activées augmentera la recombinaison de porteurs sur la surface du substrat initial de type N 20, en affectant ainsi le rendement de conversion photoélectrique de la cellule solaire. Par conséquent, l'élimination de la première couche en film mince 110 avant l'opération de formation de la deuxième couche en film mince peut aussi réduire la teneur en sources de dopage trivalentes non activées sur la surface du substrat initial de type N 20 après la formation subséquente de la deuxième couche en film mince, en réduisant ainsi la recombinaison de porteurs sur la surface du substrat initial de type N 20 et en améliorant le rendement de conversion photoélectrique de la cellule solaire. A titre d'exemple, l'opération de nettoyage peut comprendre le nettoyage de la surface du substrat initial de type N 20 avec une solution alcaline ou une solution acide, où la solution alcaline peut être au moins une solution aqueuse de KOH ou de H2O2, et la solution acide peut être au moins une solution aqueuse de HF ou de HCl.
Après la formation de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, en référence aux Figures 10 et 11, un traitement à température élevée est effectué sur le substrat initial de type N 20 pour former l'émetteur de type P 10 dans le substrat initial de type N 20, et la surface supérieure de l'émetteur de type P 10 est exposée depuis le substrat initial de type N 20. A titre d'exemple, le substrat de type N 100 est formé dans une région du substrat initial de type N 20 excluant l'émetteur de type P 10, et la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 est formée dans une région de l'émetteur de type P 10 excluant la région présélectionnée. Comme le procédé de traitement par une source d'énergie externe est effectué uniquement sur la surface de la région présélectionnée du substrat initial de type N 20, les sources de dopage trivalentes dans la première couche en film mince 110 correspondant à la région présélectionnée sont diffusées à l'intérieur du substrat initial de type N 20. Ainsi, la profondeur de jonction de la première partie formée 11 de l'émetteur de type P 10 est supérieure à la profondeur de jonction de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type 10. Ainsi, l'électrode métallique peut être disposée de manière à être en connexion électrique avec la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. De cette façon, le problème selon lequel la pâte pour former l'électrode métallique pénètre dans l'émetteur de type P 10 et vient directement en contact avec le substrat initial de type N 20 durant le traitement de frittage peut être empêché. De plus, la profondeur de jonction de la deuxième partie 12 est conçue pour être faible, c'est–à–dire que l'épaisseur de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 est petite, si bien que le nombre d'éléments de dopage dans la deuxième partie 12 est inférieure au nombre d'éléments de dopage dans la première partie 11, en d'autres termes la concentration de dopage de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P est plus faible. Par conséquent, comparée à la première partie 11 de l'émetteur de type P 10, la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 a un meilleur effet de passivation, qui est propice à une réduction de la recombinaison des porteurs et à une amélioration de la tension en circuit ouvert et du courant de court–circuit de la cellule solaire.
Après la mise en œuvre du traitement à température élevée sur le substrat initial de type N 20, une partie des sources de dopage trivalentes est dopée dans le substrat initial de type N 20, si bien qu'une partie du substrat initial de type N 20 est transformée en la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10. En d'autres termes, la partie du substrat initial de type N 20 à l'exclusion de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 et la de deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 correspond au substrat de type N 100.
En référence à la , dans certains modes de réalisation, dans l'opération de mise en œuvre du traitement à température élevée sur le substrat initial de type N 20, de l'oxygène à un débit de 500 Ncm3/min à 50000 Ncm3/min est introduit pendant une période allant de 5 minutes à 300 minutes et à une température allant de 800°C à 1200°C, pour former une deuxième couche en film mince 120. L'épaisseur de la deuxième couche en film mince 120 est inférieure à l'épaisseur de la première couche en film mince 110. La quantité de l'oxygène introduit dans le procédé de formation de la deuxième couche en film mince 120 est relativement importante, si bien que l'oxygène peut réagir avec davantage de sources de dopage trivalentes, et donc l'épaisseur de la deuxième couche en film mince formée 20 est supérieure à l'épaisseur de la première couche en film mince 110. De cette façon, d'une part, quand la première couche en film mince plus fine 110 comprend davantage de sources de dopage trivalentes, les sources de dopage trivalentes s'agrègent dans la première couche en film mince 110, augmentant ainsi la concentration des sources de dopage trivalentes, ce qui est propice au dopage laser, et comme la première couche en film mince 110 est relativement fine, le laser peut facilement pénétrer dans le substrat initial de type N 20. D'autre part, la deuxième couche en film mince 120 est plus épaisse, ce qui permet d'assurer que la quantité de sources de dopage trivalentes absorbées par la deuxième couche en film mince 120 dans une région excluant la région présélectionnée de la première surface du substrat initial de type N 20 soit relativement importante. De cette façon, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 et la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 peuvent être réduites, et la performance de passivation peut être améliorée.
En référence à la , dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre : la mise en œuvre de l'opération de nettoyage sur le substrat initial de type N 20 pour éliminer la deuxième couche en film mince 120 ; la formation d'une couche antireflet 130 sur la première surface du substrat initial de type N 20, la couche antireflet 130 étant située sur la surface supérieure de l'émetteur de type P 10. Dans certains modes de réalisation, la couche antireflet 130 peut être une structure monocouche ou une structure multicouche, et le matériau de la couche antireflet 130 peut être au moins l'un parmi le fluorure de magnésium, l'oxyde de silicium, l'oxyde d'aluminium, l'oxynitrure de silicium, le nitrure de silicium et l'oxyde de titane. Dans certains modes de réalisation, la couche antireflet 130 peut être formée par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD).
En référence à la , dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre : la formation d'une première électrode métallique 140 qui est électriquement connectée à la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. La première électrode métallique 140 est située sur la première surface du substrat initial de type N 20. Comme la résistance de couche de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est faible, la première électrode métallique 140 est disposée de manière à être électriquement connectée à la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. De cette façon, la résistance de contact entre la première électrode métallique 140 et la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être réduite, ce qui facilite ainsi le transport de porteurs dans la première électrode métallique 140 pénétrant dans la couche antireflet 130. La raison de cela est que les porteurs dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 et la deuxième partie 12 de l'émetteur de type P 10 vont réaliser un transport vers et être collectés par la première électrode métallique 140 en contact avec la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. En d'autres termes, il est souhaité que les électrons dans la première partie 11 et la deuxième partie 12 réalisent un transport vers la première électrode métallique 140 en contact avec la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. Par conséquent le transport de porteurs peut être fortement amélioré par l'amélioration de la résistance de contact entre la première électrode métallique 140 et la première partie 11 de l'émetteur de type P 10.
Dans certains modes de réalisation, un procédé pour former la première électrode métallique 140 comprend : l'impression d'une pâte conductrice sur une surface supérieure de la couche antireflet 130 dans la région présélectionnée, le matériau conducteur dans la pâte conductrice pouvant être au moins l'un parmi l'argent, l'aluminium, le cuivre, l'étain, l'or, le plomb ou le nickel ; et le frittage de la pâte conductrice, par exemple le frittage pouvant être effectué à une température maximale de 750°C à 850°C, de façon qu'elle pénètre dans la couche antireflet 130 pour former la première électrode métallique 140.
En référence à la , une couche d'effet tunnel 150 et une couche conductrice dopée 160 sont formées sur une deuxième surface du substrat de type N 100 dans une direction s'éloignant du substrat de type N 100.
La couche d'effet tunnel 150 sert à réaliser la passivation à l'interface de la deuxième surface du substrat de type N 100. Dans certains modes de réalisation, la couche d'effet tunnel 150 peut être formée au moyen d'un procédé de déposition, tel qu'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur. Dans certains autres modes de réalisation, la couche d'effet tunnel 150 peut être formée au moyen d'un procédé de génération in situ. A titre d'exemple, dans certains modes de réalisation, le matériau de la couche d'effet tunnel peut être l'un quelconque parmi l'oxyde de silicium, le fluorure de magnésium, le silicium amorphe, le silicium polycristallin, le carbure de silicium, le nitrure de silicium, l'oxynitrure de silicium, l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de titane.
La couche conductrice dopée 160 est utilisée pour former une passivation par effet de champ. Dans certains modes de réalisation, le matériau de la couche conductrice dopée 160 peut être le silicium dopé. Dans certains modes de réalisation, la couche conductrice dopée 160 et le substrat de type N 100 comprennent des éléments de dopage du même type de conductivité, le silicium dopé peut comprendre un ou plusieurs parmi le polysilicium dopé de type N, le silicium microcristallin dopé de type N, le silicium amorphe dopé de type N et le carbure de silicium. Dans certains modes de réalisation, la couche conductrice dopée 160 peut être formée au moyen d'un procédé de déposition. A titre d'exemple, du polysilicium intrinsèque peut être déposé sur la surface de la couche d'effet tunnel 150 à distance du substrat de type N 100 pour former une couche de polysilicium, et des ions phosphore peuvent être dopés à la manière d'une implantation ionique et d'une diffusion de source pour former une couche de polysilicium dopé de type N. La couche de polysilicium dopé de type N sert de couche conductrice dopée 160.
En référence à la , dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre la formation d'une première couche de passivation 170 sur une surface de la couche conductrice dopée 160 à distance du substrat de type N 100. Dans certains modes de réalisation, le matériau de la première couche de passivation 170 peut être un ou plusieurs parmi le fluorure de magnésium, l'oxyde de silicium, l'oxyde d'aluminium, l'oxynitrure de silicium, le nitrure de silicium et l'oxyde de titane. Dans certains modes de réalisation, la première couche de passivation 170 peut être une structure monocouche. Dans certains autres modes de réalisation, la première couche de passivation 170 peut être une structure multicouche. A titre d'exemple, dans certains modes de réalisation, la première couche de passivation 170 peut être formée au moyen d'un procédé PECVD.
Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre la formation d'une deuxième électrode métallique 180 pénétrant dans la première couche de passivation 170 pour former une connexion électrique avec la couche conductrice dopée 160. A titre d'exemple, le procédé pour former la deuxième électrode métallique 180 peut être identique au procédé pour former la première électrode métallique 140, et le matériau de la première électrode métallique 140 peut être identique au matériau de la deuxième électrode métallique 180.
Dans le procédé de production d'une cellule solaire tel que fourni par les modes de réalisation ci–dessus, au moins un bord de chaque première structure pyramidale formée 1 a une déformation irrégulière, et une sous–structure sphérique ou quasi–sphérique 14 est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales 1, si bien que les premières structures pyramidales 1 ont des micro–défauts, et des changements dans les cristaux de silicium sont formés dans la première partie 11 de l'émetteur de type P. En outre, les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2 sont droits, en d'autres termes il n'y a pas de déformation dans les bords de chaque deuxième structure pyramidale 2. En raison des micro–défauts des premières structures pyramidales 1, la résistance de couche de la première partie 11 est bien inférieure à la résistance de couche de la deuxième partie 12, ce qui améliore ainsi grandement le contact ohmique de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10. Par ailleurs, la concentration de dopage de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est maintenue faible, si bien que la génération de centres de recombinaison dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être réduite, le bon effet de passivation de l'émetteur de type P 10 peut être maintenu, et la génération de recombinaisons Auger peut être réduite. De cette façon, la performance de conversion photoélectrique de la cellule solaire peut être améliorée.
L'exemple comparatif montre une cellule solaire comprenant : un substrat ; un émetteur formé sur une première surface du substrat, l'émetteur comprenant une première partie 11 (voir la ) et une deuxième partie 12 (voir la ), une surface supérieure de la première partie 11 comprenant une troisième structure pyramidale dont les bords sont droits, et la surface supérieure de la deuxième partie 12 comprenant une quatrième structure pyramidale dont les bords sont droits. La concentration de dopage de la première partie 11 est supérieure à la concentration de dopage de la deuxième partie 12, et la résistance de couche de la première partie 11 est inférieure à la résistance de couche de la deuxième partie 12.
En comparaison avec la structure de la cellule solaire selon des modes de réalisation de la présente divulgation telle que présentée sur la , la différence entre la structure de la cellule solaire selon l'exemple comparatif et celle selon les modes de réalisation de la présente divulgation réside en ce que, dans l'exemple comparatif, les bords de la troisième structure pyramidale sur la surface supérieure de la première partie sont droits. Sur la base d'une expérience comparative, les paramètres selon les modes de réalisation de la présente divulgation et ceux selon l'exemple comparatif sont comparés de la façon indiquée dans le Tableau 1 :
Tension en circuit ouvert Uoc (V) | Densité de courant de court–circuit Jsc (mA/cm2) | Facteur de remplissage FF (%) | Rendement de conversion Eff (%) | |
Modes de réalisation de la présente divulgation | 0,720 | 41,81 | 83,3 | 25,07 |
Exemple comparatif | 0,713 | 41,62 | 83,2 | 24,69 |
On peut voir d'après le Tableau 1 qu'en comparaison avec l'exemple comparatif, chacun parmi la tension en circuit ouvert, la densité de courant de court–circuit, le facteur de remplissage et le rendement de conversion de la cellule solaire selon des modes de réalisation de la présente divulgation sont plus élevés, si bien que la cellule solaire selon des modes de réalisation de la présente divulgation a une meilleure performance de conversion. On peut voir qu'en raison des micro–défauts des premières structures pyramidales 1, la résistance de couche de la première partie 11 (voir la ) est fortement réduite, ce qui améliore ainsi grandement le contact ohmique de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 (voir la ). Par ailleurs, la concentration de dopage de la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 est relativement faible, si bien que la génération de centres de recombinaison dans la première partie 11 de l'émetteur de type P 10 peut être réduite, un bon effet de passivation de l'émetteur de type P 10 peut être maintenu, et la génération de recombinaisons Auger peut être réduite. De cette façon, la performance de conversion photoélectrique de la cellule solaire peut être améliorée.
Bien que la présente divulgation soit divulguée ci–dessus avec des modes de réalisation illustratifs, ceux–ci ne sont pas utilisés pour limiter les revendications. Tout homme du métier peut apporter des changements et modifications possibles sans s'écarter du concept de la présente divulgation. La portée de protection de la présente divulgation sera assujettie à la portée définie par les revendications.
Les personnes ayant une connaissance ordinaire de la technique comprendront que les modes de réalisation ci–dessus sont des mises en application illustratives pour la réalisation de la présente divulgation. Par conséquent, la portée de protection de brevet de la présente divulgation sera toujours sujette à la portée limitée par les revendications annexées.
Claims (10)
- Cellule solaire, caractérisée en ce qu'elle comprend :
un substrat de type N (100) ;
un émetteur de type P (10) formé sur une première surface du substrat de type N (100) ; et
une couche d'effet tunnel (150) et une couche conductrice dopée (160) formées en séquence sur une deuxième surface du substrat de type N (100) dans une direction s'éloignant du substrat de type N (100) ;
dans laquelle l'émetteur de type P (10) comprend une première partie (11) et une deuxième partie (12), la première partie (11) a des premières structures pyramidales (1) formées sur une surface supérieure de la première partie (11), et la deuxième partie (12) a des deuxièmes structures pyramidales (2) formées sur une surface supérieure de la deuxième partie (12) ;
dans laquelle une surface de transition (13) est formée respectivement sur au moins un bord de chaque première structure pyramidale (1), la surface de transition (13) est jointe à deux surfaces inclinées adjacentes de chaque première structure pyramidale (1), et la surface de transition (13) est concave ou convexe par rapport au centre de chaque première structure pyramidale (1) ;
dans laquelle une sous–structure (14) est formée sur chacune des surfaces supérieures d'au moins une partie des premières structures pyramidales (1), et la forme de la sous–structure (14) est sphérique ou quasi–sphérique ;
dans laquelle les bords de chaque deuxième structure pyramidale (2) sont droits ; et
dans laquelle la résistance de couche de la première partie (11) est située dans la plage allant de 10 ohms/carré à 500 ohms/carré, la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie (11) est située dans la plage allant de 1 x 1017atomes/cm3 à 8 x 1019atomes/cm3 ; la résistance de couche de la deuxième partie (2) est située dans la plage allant de 100 ohms/carré à 1000 ohms/carré, et la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie (2) est située dans la plage allant de 1 x 1016atomes/cm3 à 5 x 1019atomes/cm3. - Cellule solaire selon la revendication 1, dans laquelle un élément de dopage dans la première partie de l'émetteur de type P est du même type de conductivité qu'un élément de dopage dans la deuxième partie de l'émetteur de type P, et l'élément de dopage dans la première partie et l'élément de dopage dans la deuxième partie sont chacun un élément trivalent ; et
dans laquelle l'élément de dopage dans la première partie et l'élément de dopage dans la deuxième partie comprennent chacun du bore ou du gallium. - Cellule solaire selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la résistance de feuille de la première partie est inférieure à la résistance de feuille de la deuxième partie.
- Cellule solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie n'est pas inférieure à la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie.
- Cellule solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la profondeur de jonction de la première partie n'est pas inférieure à la profondeur de jonction de la deuxième partie.
- Cellule solaire selon la revendication 5, dans laquelle le rapport de la profondeur de jonction de la première partie à la profondeur de jonction de la deuxième partie n'est pas inférieur à 2 ; et
dans laquelle la profondeur de jonction de la première partie est située dans la plage allant de 0,2 µm à 10 µm, et la profondeur de jonction de la deuxième partie est située dans la plage allant de 0,05 µm à 5 µm. - Cellule solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la différence entre la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la première partie et la concentration de dopage au niveau d'une surface inférieure de la première partie est située dans la plage allant de 8 x 1019atomes/cm3 à 1 x 1017atomes/cm3 ; ou
la différence entre la concentration de dopage au niveau de la surface supérieure de la deuxième partie et la concentration de dopage au niveau d'une surface inférieure de la deuxième partie est située dans la plage allant de 5 x 1019atomes/cm3 à 1 x 1016atomes/cm3. - Cellule solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle au moins une partie d'au moins une surface inclinée de chaque première structure pyramidale est concave ou convexe par rapport au centre de chaque première structure pyramidale.
- Cellule solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre une première électrode métallique, dans laquelle la première électrode métallique est formée sur la première surface du substrat de type N, et est électriquement connectée à la première partie de l'émetteur de type P ; et
dans laquelle la largeur de la première électrode métallique est inférieure ou égale à la largeur de la première partie de l'émetteur de type P. - Module photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend :
au moins une chaîne de cellules formée par connexion d'une pluralité de cellules solaires (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 ;
au moins une couche d'encapsulation (102) configurée pour couvrir une surface de la au moins une chaîne de cellules ; et
au moins une plaque de couverture (103) configurée pour couvrir une surface de la au moins une couche d'encapsulation à l'opposé de la au moins une chaîne de cellules.
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