JP2023086063A - 太陽電池及び光起電力モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】不動態化接触太陽電池の光電変換効率を改善する。【解決手段】太陽電池は、基板と、基板の表面上に位置されたトンネル誘電体層およびドープされた導電層であり、トンネリング誘電体層は、ドープされた導電層と基板との間に位置され、ドーピング元素のタイプはＮ型またはＰ型である。ドープされた導電層は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域を有し、第１高濃度ドープされた領域は第１方向に沿って延在し、第１高濃度ドープされた領域におけるドーピング濃度は、第１高濃度ドープされた領域以外のドーピング濃度より大きいことと、ドープされた導電層の基板から離れた表面に位置された不動態化層と、間隔を置いて配置された複数の電極であり、電極が第２方向に沿って延在し、電極が不動態化層を貫通してドープされた導電層と接触し、且つ少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域が同じ電極と接触することとを含む。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、太陽電池の技術分野に関し、特に太陽電池および光起電力モジュールに関する。
太陽電池の性能（例えば、光電変換効率）に影響を与える理由には、光損失及び電気損失を含む。光損失には、電池前表面の反射損失、接触グリッド線のシャドウ損失、及び長波非吸収損失などを含み、電気損失には、半導体表面と本体の光生成キャリア再結合、半導体と金属グリッド線との接触抵抗、および金属と半導体との接触抵抗などの損失を含む。
太陽電池の電気損失を低減するために、電池の表面にトンネル酸化物層不動態化金属接触構造を形成する。トンネル酸化物層不動態化金属接触構造は、極薄のトンネル誘電体層とドープされた導電層で構成され、良好な表面不動態化を提供することにより、金属接触再結合電流を低減し、電池の開回路電圧と短絡電流を改善する。トンネル酸化物層不動態化金属接触構造は太陽電池の性能を改善することができるが、このような太陽電池の性能に影響を与える多くの要因がまだあり、効率的な不動態化接触太陽電池の開発は非常に重要である。
本発明の実施形態は、不動態化接触太陽電池の光電変換効率を改善するのに有利である太陽電池および光起電力モジュールを提供する。
本発明の実施形態は、一方では、太陽電池を提供し、基板と、基板の表面上に位置されたトンネル誘電体層およびドープされた導電層であり、トンネリング誘電体層は、ドープされた導電層と基板との間に位置され、ドープされた導電層はドーピング元素を有し、ドーピング元素のタイプはＮ型またはＰ型であり、ドープされた導電層は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域を有し、第１高濃度ドープされた領域は第１方向に沿って延在し、第１高濃度ドープされた領域におけるドーピング濃度は、ドープされた導電層における第１高濃度ドープされた領域以外のドーピング濃度より大きいことと、ドープされた導電層の基板から離れた表面に位置された不動態化層と、間隔を置いて配置された複数の電極であり、電極が第２方向に沿って延在し、電極が不動態化層を貫通してドープされた導電層と接触し、且つ少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域が同じ電極と接触することとを含む。
また、基板の表面と垂直になる方向において、第１高濃度ドープされた領域の深さは、第１高濃度ドープされた領域以外のドープされた導電層の厚さ以下である。
また、第１高濃度ドープされた領域の深さとドープされた導電層の厚さとの比は、８０％～１００％の範囲である。
また、基板は第２高濃度ドープされた領域を有し、第２高濃度ドープされた領域におけるドーピング濃度は、基板における第２高濃度ドープされた領域以外のドーピング濃度より大きく、第１高濃度ドープされた領域と第２高濃度ドープされた領域とは整列し、且つドーピング元素のタイプが同じである。
また、第２高濃度ドープされた領域のドーピング濃度は、第１高濃度ドープされた領域のドーピング濃度以下である。
また、第１高濃度ドープされた領域のドーピングイオン濃度は、２Ｅ＋２０ｃｍ－３～２Ｅ＋２１ｃｍ－３である。
また、基板の表面と垂直になる方向において、第２高濃度ドープされた領域の深さは、０．００１μｍ～１μｍの範囲である。
また、トンネル誘電体層は、トンネル誘電体層の厚さを貫通する第３高濃度ドープされた領域を有し、第３高濃度ドープされた領域の一端は第１高濃度ドープされた領域と接触し、第３高濃度ドープされた領域の他端は第２高濃度ドープされた領域と接触し、且つ第１高濃度ドープされた領域、第２高濃度ドープされた領域および第３高濃度ドープされた領域はドーピングイオンのタイプが同じであり、且つお互いに真向かう。
また、複数の第１高濃度ドープされた領域の配置方向に沿って、第１高濃度ドープされた領域の幅は、第２高濃度ドープされた領域の幅より小さく、第１高濃度ドープされた領域の幅は、第３高濃度ドープされた領域の幅以下である。
また、第１高濃度ドープされた領域の総表面積とドープされた導電層の表面積との比は、１％～２０％の範囲である。
また、複数の第１高濃度ドープされた領域の配置方向に沿って、第１高濃度ドープされた領域の幅は２０μｍ～１００μｍである。
また、複数の第１高濃度ドープされた領域の配置方向に沿って、隣接する第１高濃度ドープされた領域の間の間隔は、０．８ｍｍ～４ｍｍの範囲である
また、ドープされた導電層の材料は、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、または微結晶シリコンのうちの少なくとも１つを含む。
また、基板は、互いに対向して配置された第１表面と第２表面を有し、トンネル誘電体層とドープされた導電層は、基板の第１表面側および／または第２表面側に位置される。
また、基板におけるドーピング元素のタイプは、ドープされた導電層におけるドーピング元素のタイプと同じである。
相応的に、他方では、本発明の別の実施形態は、光起電モジュールを提供し、複数の上記のいずれか１つの太陽電池を接続することによって形成された電池ストリングと、電池ストリングの表面を覆うために使用されるカプセル化フィルムと、電池ストリングから離れたカプセル化フィルムの表面を覆うために使用されるカバープレートとを含む。
本発明の実施形態によって提供された技術考案は、少なくとも以下の利点を有する。
本発明の実施形態によって提供された太陽電池の技術考案において、ドープされた導電層は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域を有し、第１高濃度ドープされた領域におけるドーピング濃度は、ドープされた導電層における第１高濃度ドープされた領域以外のドーピング濃度より大きく、複数の電極が間隔を置いて配置され、少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域が同じ電極と接触し、このように、ドープされた導電層は、第１高濃度ドープされた領域と、第１高濃度ドープされた領域以外の領域と分割し、すなわち、第１高濃度ドープされた領域のドーピング濃度およびドーピング深さを適当に設置することができ、且つ第１高濃度ドープされた領域以外のドープされた導電層のドーピング濃度および厚さに影響を与えなく、ドープされた導電層のシート抵抗およびドープされた導電層の光吸収を低減することに有利であり、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。ドープされた導電層は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域を有し、第１高濃度ドープされた領域のドーピングイオン濃度は、ドープされた導電層における第１高濃度ドープされた領域以外のドーピングイオン濃度より大きく、第１高濃度ドープされた領域の多数キャリアの数は、第１高濃度ドープされた領域以外の多数キャリアより多く、電流の伝送能力を増加させ、それにより太陽電池の直列抵抗を減少し、光電変換効率を向上させることに有利である。少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域が同じ電極と接触し、高いドーピング濃度の第１高濃度ドープされた領域と電極との間に良好なオーミック接触が形成され、高いドーピング濃度の第１高濃度ドープされた領域と電極との間の接触抵抗は、第１高濃度ドープされた領域以外のドープされた導電層と電極との間の接触抵抗より低く、電流の伝導効果はより良く、光電変換効率を向上させることに有利である。
１つ又は複数の実施例を対応する添付図面の図によって例示的に説明する。これらの例示的な説明は実施例を限定するものではなく、特に説明しない限り、添付図面の図は比例的制限を構成しない。
図１は、本発明の実施形態によって提供された太陽電池の構造の概略図である。 図２は、本発明の実施形態によって提供された太陽電池の部分構造の概略図である。 図３は、本発明の実施形態によって提供された太陽電池の別の部分構造の概略図である。 図４は、本発明の実施形態によって提供された太陽電池のＥＣＶドーピング曲線の図である。 図５は、本発明の別の実施形態によって提供された太陽電池の構造の概略図である。 図６は、本発明の別の実施形態によって提供された太陽電池の構造の概略図である。 図７は、本発明の別の実施形態によって提供された太陽電池の構造の概略図である。 図８－１６は、本発明の実施形態によって提供された太陽電池の製造方法における各ステップに対応する構造の概略図である。
背景技術から、現在の不動態化接触太陽電池の光電変換効率を最適化して改善する必要があることがわかる。
このために、本発明の実施形態は、太陽電池及び製造方法、光起電力モジュールを提供し、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域が太陽電池のドープされた導電層に形成され、第１高濃度ドープされた領域が第１方向に沿って延在し、第１高濃度ドープされた領域におけるドーピング濃度は、ドープされた導電層における第１高濃度ドープされた領域以外のドーピング濃度より大きく、少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域は同じ電極と接触するので、ドープされた導電層におけるドーピング濃度は、電流の伝送能力を改善することができ、ドープされた導電層のシート抵抗を減らすことができ、開回路電圧を下げるのに有利であり、それによって光電変換効率を改善することができる。第１高濃度ドープされた領域におけるドーピング濃度は、ドープされた導電層における第１高濃度ドープされた領域以外のドーピング濃度より大きく、少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域が同じ電極と接触し、第１高濃度ドープされた領域のドープされた導電層と電極との間に良好なオーミック接触が形成され、これにより、ドープされた導電層と電極との間の接触抵抗を減らすことができ、太陽電池の光電変換効率を改善するのに有利である。同時に、電極間の距離を伸ばすことができ、電極材料の使用量を減らすことで製造コストを節約し、太陽電池の光受容表面積を増やして、光電変換効率を向上させることができる。
以下、本発明の様々な実施形態を、添付の図面と併せて以下に詳細に説明する。しかしながら、当業者は、本発明の各実施形態において、読者が本発明をよりよく理解するために多くの技術的詳細が提案されていることを理解することができる。しかしながら、これらの技術的詳細および以下の実施形態に基づく様々な変更および修正がなくても、本発明で主張される技術考案を実現することができる。
図１～４を参照し、図１は本発明の一つの実施形態によって提供された太陽電池の構造の概略図であり、図２は本発明の一つの実施形態によって提供された太陽電池の部分構造の概略図であり、図３は本発明の一つの実施形態によって提供された太陽電池の別の部分構造の概略図であり、図４は本発明の一つの実施形態によって提供された太陽電池のＥＣＶドーピング曲線の図である。
本発明の実施形態は、一方では、太陽電池を提供し、図２に示すように、基板１００と、基板１００の表面上に位置されたトンネル誘電体層１４０およびドープされた導電層１５０であり、トンネル誘電体層１４０は、ドープされた導電層１５０と基板１００との間に位置され、ドープされた導電層１５０にはドーピング元素が含まれ、ドーピング元素のタイプは、Ｎ型またはＰ型であり、ドープされた導電層１５０は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域１５１を有し、第１高濃度ドープされた領域１５１は第１方向に沿って延在し、第１高濃度ドープされた領域１５１におけるドーピング濃度は、ドープされた導電層１５０における第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドーピング濃度より大きいことと、基板１００から離れたドープされた導電層１５０の表面に位置された不動態化層１６０と、間隔を置いて配置された複数の電極１７０であり、電極１７０は第２方向に沿って延在し、且つ各電極１７０は、不動態化層１６０を貫通してドープされた導電層１５０と接触し、且つ少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域１５１が同じ電極１７０と接触することとを含む。
いくつかの実施形態において、太陽電池は、トンネル酸化物不動態化接触電池（Ｔｕｎｎｅｌ Ｏｘｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ、ＴＯＰＣｏｎ）であり、両面トンネル酸化物不動態化接触電池または片面トンネル酸化物不動態化接触電池を含む。
基板１００は、入射光子を吸収して光生成キャリアを生成する領域である。いくつかの実施形態において、基板１００はシリコン基板１００であり、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、または微結晶シリコンのうちの１つまたは複数を含んでもよく、他の実施形態において、基板１００の材料は、炭化シリコン、有機物材料または多成分化合物であってもよい。多成分化合物には、ペロブスカイト、ガリウムヒ素、テルル化カドミウム、銅インジウムセレンなどの材料を含むことができるが、これらに限定されない。例示的に、本発明における基板１００は、単結晶シリコン基板である。
いくつかの実施形態において、基板１００は、互いに対向して設置された第１表面１０１と第２表面１０２を有し、基板１００の第１表面１０１は前表面と呼ばれ、基板１００の第２表面１０２は背表面と呼ばれる。さらに、片面電池の場合、基板１００の第１表面１０１は、光受容面であり、基板１００の第２表面１０２は、バックライト面であり、両面電池の場合、第１表面１０１と第２表面１０２は、両方とも入射光を吸収するための光受容面とすることができる。
いくつかの実施形態において、基板１００はドーピング元素を有し、ドーピング元素のタイプはＮ型またはＰ型であり、Ｎ型元素は、リン（Ｐ）元素、ビスマス（Ｂｉ）元素、アンチモン（Ｓｂ）元素またはヒ素（Ａｓ）元素などのＶ族元素であってもよく、Ｐ型元素は、ホウ素（Ｂ）元素、アルミニウム（Ａｌ）元素、ガリウム（Ｇａ）元素、またはインジウム（Ｉｎ）元素などのＩＩＩ族元素であってもよい。例えば、基板１００がＰ型基板である場合、その内部のドーピング元素のタイプはＰ型である。別の例として、基板１００がＮ型基板である場合、その内部のドーピング元素のタイプはＮ型である。
いくつかの実施形態において、基板１００内のドーピング元素のタイプとドープされた導電層１５０内のドーピング元素のタイプとは同じであってもよく、例えば、基板１００内のドーピング元素のタイプはＮ型であり、ドープされた導電層１５０のドーピング元素のタイプはＮ型である。
いくつかの実施形態において、太陽電池は、基板１００の第１表面１０１の側に位置されたエミッター１１０を含む。基板１００とエミッター１１０とは、ＰＮ接合を形成し、例えば、基板１００は、Ｎ型ドーピング元素を有し、エミッター１１０は、Ｐ型ドーピング元素を有する。他の実施形態において、エミッター１１０は、基板１００の一部として、または言い換えれば、基板１００の延長として見なされることができる。さらに、エミッター１１０の表面は、エミッター１１０の表面が光に対しての反射を低減し、光の吸収利用率を増加させ、太陽電池の変換効率を改善するために、ピラミッドスエードとして設置することができる。
いくつかの実施形態において、トンネル誘電体層１４０とドープされた導電層１５０は、基板１００の第２表面１０２側に位置される。トンネル誘電体層１４０は、化学的な不動態化によって基板１００とドープされた導電層１５０との間の界面状態密度を低減し、少数キャリアと空洞の再結合を低減し、Ｊｏ負荷電流を低減することに有利である。トンネル誘電体層１４０は、多数キャリアを、ドープされた導電層１５０にトンネリングさせ、次に、多数キャリアは、ドープされた導電層１５０内で横方向に輸送され、電極１７０によって収集され、それによって、電極１７０とドープされた導電層１５０との接触再結合電流を大幅に低減し、太陽電池の開回路電圧と短絡電流を改善する。
いくつかの実施形態において、トンネル誘電体層１４０の材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、固有アモルファスシリコン、固有多結晶シリコンなどのトンネリング効果を有する誘電体材料を含むが、これらに限定されない。トンネル誘電体層１４０の厚さは、０．５ｎｍ～２ｎｍであり、選択できるように、トンネル誘電体層１４０の厚さは、０．５ｎｍ～１．５ｎｍであり、さらに、トンネル誘電体層１４０の厚さは、０．５ｎｍ～１．２ｎｍである。
ドープされた導電層１５０のドーピング濃度および深さは、太陽電池の光電変換効率に影響を与え、ドープされた導電層１５０のドーピング濃度および深さが適切な範囲である場合、ドープされた導電層１５０と電極１７０が良好なオーミック接触を形成することが保証され、多数キャリアを効果的に輸送させることができ、すなわち、太陽電池はより高い変換効率を有すると同時に、基板１００の表面での再結合損失が小さく、およびトンネル誘電体層１４０の界面不動態化効果が保証され、それによって太陽電池の変換効率を改善する。
不純物濃度分布を検出する方法には、拡張抵抗法、静電容量-電圧法（Ｃ－Ｖ）、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）、微分ホール法、電気化学的静電容量－電圧法（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－Ｖｏｌｔａｇｅ、ＥＣＶ）などが含まれる。いくつかの実施形態において、ドープされた導電層１５０のドーピング濃度および深さの範囲を検出することは、電気化学的静電容量－電圧法である。図４に示すように、本発明の太陽電池におけるドープされた導電層１５０のドーピング濃度と深さとの間の関係は、図４におけるドープされた導電層１５０のＥＣＶドーピング曲線に一致し、ドープされた導電層１５０のＥＣＶドーピング曲線は、第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層１５０のＥＣＶドーピング曲線と、第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０のＥＣＶドーピング曲線とを含む。本発明は、ドープされた導電層１５０の特定のドーピング濃度および特定のドーピング深さを制限せず、図４におけるドープされた導電層１５０のＥＣＶドーピング曲線を満たす必要があるだけである。
ドープされた導電層１５０の材料は、多結晶半導体、アモルファス半導体、または微結晶半導体のうちの少なくとも１つであってもよい。好ましくは、ドープされた導電層の材料は、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、または微結晶シリコンのうちの少なくとも１つを含む。ドープされた導電層１５０の厚さは、４０ｎｍ～１５０ｎｍの範囲であり、選択できるように、ドープされた導電層１５０の厚さは、６０ｎｍ～９０ｎｍの範囲であり、ドープされた導電層１５０の厚さ範囲は、小さいドープされた導電層１５０の光損失、及びよりよいトンネル誘電体層１４０の界面不動態化効果を保証し、それによって電池効率を向上させることができる。例示的に、本発明におけるドープされた導電層１５０の材料は多結晶シリコンであり、ドープされた導電層１５０の厚さは８０ｎｍである。
第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層１５０のドーピング濃度と深さとの間の関係は、図４における第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層１５０のＥＣＶドーピング曲線に一致し、本発明は第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層１５０の特定のドーピング濃度および特定のドーピング深さに制限せず、図４における第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層のＥＣＶドーピング曲線を満たす必要があるだけである。同様に、第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０のドーピング濃度と深さとの間の関係は、図４における第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０のＥＣＶドーピング曲線と一致する。
図１～３を参照し続けると、いくつかの実施形態において、第１高濃度ドープされた領域１５１の総表面積とドープされた導電層１５０の表面積との比は、１％～２０％の範囲であり、選択できるように、基板１００上の第１高濃度ドープされた領域１５１の正射影の総面積と、基板１００上のドープされた導電層１５０の正射影の面積との比は、１％～２０％の範囲であり、具体的には５％、３％、１０％、１５％、または２０％であってもよく、この比の範囲は、第１高濃度ドープされた領域１５１の面積が大きすぎて、太陽電池の過度の光吸収を回避することができ、太陽電池の光電変換効率を改善するのに有利であり、同時に、この比の範囲は、第１高濃度ドープされた領域１５１の面積が小さすぎて、第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層のシート抵抗が大きく、且つ電極１７０との接触面積が小さいことを回避することができ、ドープされた導電層１５０と電極１７０との接触抵抗の抵抗値を低減することに有利であるので、電流の伝導性および太陽電池の光電変換効率を改善する。
いくつかの実施形態において、第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層１５０が基板１００から離れた上面は、第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０の上面と同一平面上にある。他の実施形態において、第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層１５０が基板１００から離れた上面は、第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０の上面より低く、高さの差は、第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０の厚さの２０％未満であることができる。
いくつかの実施形態において、複数の第１高濃度ドープされた領域１５１の配置方向に沿って、第１高濃度ドープされた領域１５１の幅は２０μｍ～１００μｍであり、具体的には、２０μｍ、４０μｍ、５８μｍ、８２μｍ、または１００μｍであってもよい。複数の第１高濃度ドープされた領域１５１の配置方向に沿って、隣接する第１高濃度ドープされた領域１５１の間の距離は、０．８ｍｍ～４ｍｍの範囲であり、具体的には、０．８ｍｍ、１．５ｍｍ、２．８ｍｍ、３．６ｍｍ、または４ｍｍであってもよい。第１高濃度ドープされた領域１５１の幅および隣接する第１高濃度ドープされた領域１５１の間の距離範囲は、基板１００上のすべての第１高濃度ドープされた領域１５１の正射影の総面積と基板１００上のドープされた導電層１５０の正射影の面積との比が１％～２０％の範囲であることをさらに特定することができる。
いくつかの実施形態において、異なる電極１７０の下方に位置された各第１高濃度ドープされた領域１５１は、等間隔で設置され、その結果、各第１高濃度ドープされた領域１５１の電流収集は比較的均一である。選択できるように、同じ電極１７０の下方に位置された各第１高濃度ドープされた領域１５１は、等間隔に設置され、その結果、各第１高濃度ドープされた領域１５１の電流収集はより均一になる。
いくつかの実施形態において、第１高濃度ドープされた領域１５１のドーピング濃度は、２Ｅ＋２０ｃｍ－３～１Ｅ＋２２ｃｍ－３である。第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０のドーピングイオン濃度は１Ｅ＋２０ｃｍ－３～２Ｅ＋２０ｃｍ－３であり、第１高濃度ドープされた領域１５１のドーピングイオン濃度は２Ｅ＋２０ｃｍ－３～２Ｅ＋２１ｃｍ－３である。
理解できるように、ドーピング元素のドーピングとは、一定の量および一定種類の不純物または元素を結晶に組み込み、電気活性元素および非電気活性元素を含み、一般的に「ドーピング濃度」で漠然と表され、本発明の実施形態におけるドーピングイオン濃度とは、電気活性不純物濃度（イオン化状態）を指すため、ドーピング濃度はドーピングイオン濃度より高い。
図２に示すように、いくつかの実施形態において、基板１００の表面１０２と垂直になる方向において、第１高濃度ドープされた領域１５１の深さは、第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０の厚さ以下である。
いくつかの実施形態において、第１高濃度ドープされた領域１５１の深さとドープされた導電層１５０の厚さとの比は、５０％～１００％の範囲であり、好ましくは、第１高濃度ドープされた領域１５１の深さとドープされた導電層１５０の厚さとの比は、８０％～１００％の範囲であり、具体的には、８０％、８８％、９２％、または１００％であってもよい。
なお、前述（図２）は、第１高濃度ドープされた領域１５１がドープされた導電層１５０の厚さを貫通しないことを例とすることに留意されたい。本発明の実施形態は、ドープされた導電層１５０の厚さを貫通する第１高濃度ドープされた領域１５１を形成してもよく、すなわち、第１高濃度ドープされた領域１５１の深さとドープされた導電層１５０の厚さとの比は１００％であり、具体的には、以下で図３と併せて具体的に説明する。
図３に示すように、基板１００は、第２高濃度ドープされた領域１０３を有し、第２高濃度ドープされた領域１０３におけるドーピング濃度は、基板１００における第２高濃度ドープされた領域１０３以外のドーピング濃度より大きく、第１高濃度ドープされた領域１５１と第２高濃度ドープされた領域１０３とは整列し、且つドーピング元素のタイプが同じである。
基板１００は、第２高濃度ドープされた領域１０３を有し、且つ基板１００は、第２高濃度ドープされた領域１０３の表面から露出し、第２高濃度ドープされた領域１０３におけるドーピング濃度は、基板１００における第２高濃度ドープされた領域１０３以外のドーピング濃度より大きく、キャリアの輸送効率の改善に有利であり、開回路電圧および電流の伝送効率の改善に有利であるので、太陽電池の光電変換効率を改善するのに有利である。
いくつかの実施形態において、基板１００の第２表面１０２と垂直になる方向において、第２高濃度ドープされた領域１０３の深さは、０．００１μｍ～１μｍの範囲であり、具体的には、０．００５μｍ、０．０２μｍ、０．０９μｍ、０．４μｍまたは０．９μｍであってもよい。第２高濃度ドープされた領域１０３の深さ範囲は、第２高濃度ドープされた領域１０３の高ドーピングによって引き起こされるトンネル効果を回避することができ、すなわち、第２高濃度ドープされた領域１０３のドーピング元素は、基板１００とエミッター１１０と接触する表面またはエミッター１１０の内部に拡散しなく、太陽電池の開回路電圧を増加させることができ、太陽電池の光電変換効率を改善することに有利である。
いくつかの実施形態において、複数の第１高濃度ドープされた領域１５１の配置方向に沿って、第１高濃度ドープされた領域１５１の幅は、第２高濃度ドープされた領域１０３の幅より小さい。第２高濃度ドープされた領域１０３におけるドーピング濃度は、第１高濃度ドープされた領域１５１におけるドーピング濃度と等しく、第２高濃度ドープされた領域１０３におけるドーピング濃度は、１Ｅ＋２０ｃｍ－３～１Ｅ＋２２ｃｍ－３である。第２高濃度ドープされた領域１０３におけるドーピングイオン濃度は、１Ｅ＋２０ｃｍ－３～２Ｅ＋２０ｃｍ－３である。他の実施形態において、第２高濃度ドープされた領域１０３におけるドーピング濃度は、第１高濃度ドープされた領域１５１におけるドーピング濃度より小さい。
いくつかの実施形態において、トンネル誘電体層１４０は、トンネル誘電体層１４０の厚さを貫通する第３高濃度ドープされた領域１４１を有し、第３高濃度ドープされた領域１４１は、第１高濃度ドープされた領域１５１および第２高濃度ドープされた領域１０３と接触し、且つ第１高濃度ドープされた領域１５１、第２高濃度ドープされた領域１０３、および第３高濃度ドープされた領域１４１は整列され、かつドーピング元素のタイプが同じであり、このように、トンネル誘電体層１４０と基板１００、トンネル誘電体層１４０とドープされた導電層１５０との間の再結合損失を減少することができ、キャリアの輸送効率を改善することに有利であり、開回路電圧および電流の伝送効率を改善することに有利であるので、太陽電池の光電変換効率を改善することに有利である。好ましくは、第３高濃度ドープされた領域１４１の一端は、第１高濃度ドープされた領域１５１と接触し、第３高濃度ドープされた領域１４１の他端は、第２高濃度ドープされた領域１０３と接触する。
いくつかの実施形態において、複数の第１高濃度ドープされた領域１５１の配置方向に沿って、第２高濃度ドープされた領域１０３の幅は、第３高濃度ドープされた領域１４１の幅より小さく、第１高濃度ドープされた領域１５１の幅は、第３高濃度ドープされた領域１４１の幅と等しい。他の実施形態において、第２高濃度ドープされた領域１０３の幅は、第３高濃度ドープされた領域１４１の幅と等しく、第１高濃度ドープされた領域１５１の幅は、第３高濃度ドープされた領域１４１の幅より小さい。さらに他の実施形態において、第１高濃度ドープされた領域１５１の幅、第３高濃度ドープされた領域１４１の幅、および第２高濃度ドープされた領域１０３の幅は徐々に増加する。一例において、第１高濃度ドープされた領域１５１の幅は５０μｍであり、第３高濃度ドープされた領域１４１の幅は６０μｍであり、第２高濃度ドープされた領域１０３の幅は７０μｍである。
いくつかの実施形態において、第３高濃度ドープされた領域１４１におけるドーピング濃度は、６Ｅ＋１９ｃｍ－３～２Ｅ＋２０ｃｍ－３である。第３高濃度ドープされた領域１４１のドーピングイオン濃度は、６Ｅ＋１９ｃｍ－３～１Ｅ＋２０ｃｍ－３である。第３高濃度ドープされた領域１４１におけるドーピング濃度、第２高濃度ドープされた領域１０３におけるドーピング濃度、および第１高濃度ドープされた領域１５１におけるドーピング濃度は同じであってもよい。他の実施形態において、第１高濃度ドープされた領域１５１におけるドーピング濃度、第３高濃度ドープされた領域１４１におけるドーピング濃度、および第２高濃度ドープされた領域１０３におけるドーピング濃度は、段階的に減少し、例えば、第１高濃度ドープされた領域１５１におけるドーピング濃度は４Ｅ＋２０ｃｍ－３であり、第３高濃度ドープ領域１４１におけるドーピング濃度は３Ｅ＋２０ｃｍ－３であり、第２高濃度ドープされた領域１０３におけるドーピング濃度は２Ｅ＋２０ｃｍ－３である。
理解できるように、第１高濃度ドープされた領域１５１のドーピング濃度は、第１高濃度ドープされた領域１５１のどこでも同じであってもよく、または、第１高濃度ドープされた領域１５１が第２高濃度ドープされた領域１０３へ向かう方向において、段階的分布または勾配分布であってもよく、電極に近いほど、ドーピング濃度が高くなる。第２高濃度ドープされた領域１０３のドーピング濃度は、第２高濃度ドープされた領域１０３のどこでも同じであり、また、第１高濃度ドープされた領域１５１が第２高濃度ドープされた領域１０３へ向かう方向において、段階的分布または勾配分布であってもよく、第１高濃度ドープされた領域１５１に近いほど、ドーピング濃度は高くなる。第３高濃度ドープされた領域１４１のドーピング濃度は、第３高濃度ドープされた領域１４１のどこでも同じであり、また、第１高濃度ドープされた領域１５１が第２高濃度ドープされた領域１０３へ向かう方向において、段階的分布または勾配分布であってもよく、第１高濃度ドープされた領域１５１に近いほど、ドーピング濃度は高くなる。
図２に示された太陽電池の第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層１５０のドーピング濃度は、図３に示された太陽電池の第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層１５０のドーピング濃度と同じであっても異なっていてもよいが、太陽電池の第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層１５０のドーピング濃度は２Ｅ＋２０ｃｍ－３～１Ｅ＋２２ｃｍ－３の範囲である。
同様に、第１高濃度ドープされた領域１５１の幅および長さ、ならびに隣接する第１高濃度ドープされた領域１５１の間の距離範囲は、異なる構造要件に従って設定することができるが、第１高濃度ドープされた領域１５１の総表面積とドープされた導電層１５０の表面積との比は１％～２０％の範囲であることを満たす必要がある。
図１～図３を参照し続けると、不動態化層１６０は、電極１７０と基板１００との接触によって生成された金属領域の再結合を低減させ、それによって電池効率を改善することができる。不動態化層１６０は、単層構造または積層構造であってもよく、不動態化層１６０の材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸窒化シリコン炭素、酸化チタン、酸化ハフニウム、または酸化アルミニウムなどの材料のうちの一つまたは複数であってもよい。
電極１７０は、太陽電池のグリッド線であり、太陽電池の電流を収集および集約するために使用される。電極１７０は、バーンスルースラリーから焼結することによって形成する。電極１７０とドープされた導電層１５０との接触は、ローカル接触または完全接触であってもよい。電極１７０の材料は、アルミニウム、銀、金、ニッケル、モリブデン、または銅のうちの１つまたは複数であってもよい。いくつかの実施形態において、前記ドープされた導電層１５０が前記基板１００の背表面に位置される場合、電極１７０は、下部電極または背面電極である。場合によっては、前記電極１７０は、メイングリッド線またはバスバーと区別するために、細いグリッド線または指形のグリッド線を指す。
少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域１５１が同じ電極１７０と接触するために、第１方向と第２方向は交差することができ、第１方向と第２方向との角度は、０°～９０°であってもよく、好ましくは、第１方向と第２方向との角度は９０°であってもよく、すなわち、第１高濃度ドープされた領域１５１の伸長方向は、電極１７０の伸長方向と垂直になって正交する。
いくつかの実施形態において、図１を参照し続けると、太陽電池は、基板１００から離れたエミッター１１０の表面に位置され、フロント不動態化層と見なされる第１不動態化層１２０と、間隔を置いて設置され、第２方向に沿って延在し、且つ第１不動態化層１２０を貫通してエミッター１１０と接触する複数の電極１３０とを含む。
いくつかの実施形態において、第１不動態化層１２０は、単層構造または積層構造であってもよく、第１不動態化層１２０の材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸窒化シリコン炭素、酸化チタン、酸化ハフニウムまたは酸化アルミニウムなどの材料のうちの一つ又は複数であってもよい。
電極１３０は、バーンスルースラリーから焼結することによって形成することができる。電極１３０とエミッター１１０との接触は、ローカル接触または完全接触であってもよい。電極１３０の材料は、アルミニウム、銀、ニッケル、金、モリブデン、または銅のうちの１つまたは複数であってもよい。いくつかの実施形態において、電極１３０は、上部電極または正面電極である。場合によっては、電極１３０は、メイングリッド線またはバスバーと区別するために、細いグリッド線または指形のグリッド線を指す。
本発明の実施形態によって提供された太陽電池の技術考案において、ドープされた導電層１５０は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域１５１を有し、第１高濃度ドープされた領域１５１におけるドーピングイオン濃度は、ドープされた導電層１５０における第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドーピングイオン濃度より大きく、複数の電極１７０が間隔を置いて配置され、少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域１５１が同じ電極１７０と接触し、このように、ドープされた導電層１５０は、第１高濃度ドープされた領域１５１と、第１高濃度ドープされた領域１５１以外の領域と分割し、すなわち、第１高濃度ドープされた領域１５１のドーピング濃度およびドーピング深さを適当に設置することができ、且つ第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０のドーピング濃度および厚さに影響を与えなく、ドープされた導電層１５０のシート抵抗およびドープされた導電層１５０の光吸収を低減することに有利であり、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。ドープされた導電層１５０は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域１５１を有し、第１高濃度ドープされた領域１５１のドーピングイオン濃度は、ドープされた導電層１５０における第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドーピングイオン濃度より大きく、第１高濃度ドープされた領域１５１の多数キャリアの数は、第１高濃度ドープされた領域１５１以外の多数キャリアより多く、電流の伝送能力を増加させ、それにより太陽電池の直列抵抗を減少し、光電変換効率を向上させることに有利である。少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域１５１が同じ電極１７０と接触し、高いドーピング濃度の第１高濃度ドープされた領域１５１と電極１７０との間に良好なオーミック接触が形成され、高いドーピング濃度の第１高濃度ドープされた領域１５１と電極１７０との間の接触抵抗は、第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０と電極１７０との間の接触抵抗より低く、電流の伝導効果はより良く、光電変換効率を向上させることに有利である。
図５は、本発明の別の実施形態によって提供された太陽電池の構造の概略図である。図５に示された太陽電池は、図１～図３に示された太陽電池の一部の構造および組成が同じであり、主な相違点は、トンネル誘電体層とドープされた導電層が基板の第１表面（前表面とも呼ばれる）に位置されるという点にある。図１～図３に示された実施形態における説明と同じまたは類似の内容または要素の詳細は繰り返されず、上記の説明とは異なる説明のみが詳細に説明する。本発明の別の実施形態によって提供された太陽電池は、図５と併せて以下で詳細に説明する。
図５に示すように、太陽電池は、互いに対向する第１表面２０１（前表面２０１とも呼ばれる）および第２表面２０２（背表面２０２とも呼ばれる）を有する基板２００と、基板２００の第１表面２０１側に設置されたトンネル誘電体層２４０およびドープされた導電層２５０であり、トンネル誘電体層２４０は、ドープされた導電層２５０と基板２００との間に位置されることと、基板２００から離れたドープされた導電層２５０の表面に位置され、フロント不動態化層と見なされる不動態化層２６０と、間隔を置いて配置された複数の電極２７０（第１電極２７０とも呼ばれる）であり、電極２７０は、第２方向に沿って延在し、各電極２７０は、不動態化層２６０を貫通し、且つドープされた導電層２５０と接触することと、基板２００の第２表面２０２側に位置された第２不動態化層２０７および電極２０８（また、第２電極２０８とも呼ばれる）であり、電極２０８は、第２不動態化層２０７を貫通し、且つ基板２００と接触し、第２不動態化層２０７は、ビハインド不動態化層と見なされることとを含む。
理解できるように、図５に示された太陽電池は、逆接合太陽電池であってもよく、すなわち、前記電池のＰＮ接合が電池の背面を形成する。前記ドープされた導電層２５０におけるドーピング元素と、前記基板２００におけるドーピング元素のタイプとは同じであり、例えば、基板２００はＮ型基板であり、ドープされた導電層２５０にはＮ型元素がドープされ、または、基板２００はＰ型基板であり、ドープされた導電層２５０にはＰ型元素がドープされる。第２表面２０２に近い基板２００の内部は、基板２００のドーピング元素のタイプと反対であるエミッター領域が形成される。
理解できるように、前記ドープされた導電層２５０と前述ドープされた導電層１５０（図１～３を参照する）は、同じまたは類似の部品であり、すなわち、本発明の他の実施形態において、ドープされた導電層２５０は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域を有する。同様に、基板２００は、第２高濃度ドープされた領域を有してもよい。トンネル誘電体層２４０は、第３高濃度ドープされた領域を有してもよい。
いくつかの実施形態において、第２不動態化層２０７は、単層構造または積層構造であってもよく、第２不動態化層２０７の材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化ケイ素、酸窒化シリコン炭素、酸化チタン、酸化ハフニウムまたは酸化アルミニウムなどの材料のうちの一つ又は複数であってもよい。
電極２０８は、バーンスルースラリーから焼結することによって形成することができる。電極２０８と基板２００との接触は、ローカル接触または完全接触であってもよい。電極２０８の材料は、アルミニウム、銀、ニッケル、金、モリブデン、または銅のうちの１つまたは複数であってもよい。
いくつかの実施形態において、電極２７０は上部電極または前面電極であり、電極２０８は下部電極または背面電極である。
図５に示された太陽電池の場合、トンネル誘電体層２４０およびドープされた導電層２５０は、基板２００の第１表面２０１に位置され、且つドープされた導電層２５０は、第１高濃度ドープされた領域を有し、ドープされた導電層２５０のシート抵抗およびドープされた導電層２５０の光吸収を減少することができ、太陽電池の光電変換効率を改善することができる。同時に、２つの第１高濃度ドープされた領域は、同じ電極２７０と接触し、良好なオーミック接触を形成することができ、電流の伝導効果がよりよく、光電変換効率を改善することに有利である。また、トンネル誘電体層２４０およびドープされた導電層２５０は、基板２００の第１表面２０１に位置され、基板２００の第１表面２０１上のキャリアおよび空洞の再結合の可能性を低減することができ、電極２７０と基板２００との直接接触によって金属再結合も減少することができ、光電変換効率を改善することに有利である。
前記（図１または図５に示された太陽電池）は、基板の単一表面（第１表面または第２表面）にトンネル誘電体層および高濃度ドープされた領域を備えたドープされた導電層が設置された例であり、本発明の他の実施形態は、基板の両面（第１表面および第２表面）にトンネル誘電体層およびドープされた導電層を設置し、すなわち、太陽電池は、両面トンネル酸化物層不動態化接触電池である。図１～図５の実施形態での説明と同じまたは類似の内容または部品の詳細は繰り返されず、上記の説明とは異なる説明のみが詳細に説明する。詳細な説明は、図６および図７と併せて以下のように説明する。
図６は、本発明の別の実施形態によって提供された太陽電池の概略構造図である。図６に示すように、太陽電池は、互いに対向する第１表面３０１および第２表面３０２を有する基板３００と、基板３００の第１表面３０１側に位置されたトンネル誘電体層３４０（第１トンネル層３４０とも呼ばれる）およびドープされた導電層３５０（第１導電層３５０とも呼ばれる）であり、トンネル誘電体層３４０は、ドープされた導電層３５０と基板３００との間に位置されることと、基板３００から離れたドープされた導電層３５０の表面に位置され、フロント不動態化層と見なされる不動態化層３６０と、間隔を置いて配置された複数の電極３７０であり、電極３７０は第２方向に延在し、各電極３７０は不動態化層３６０を貫通し、且つドープされた導電層３５０と接触し、電極３７０は、上部電極または前面電極であることと、基板３００の第２表面３０２の側に順次に積み重ねられた第１トンネル誘電体層３８１、第１ドープされた導電層３８２、第３不動態化層３８３、および電極３８４であり、電極３８４は、第３不動態化層３８３を貫通し、且つ第１ドープされた導電層３８２と接触し、第３不動態化層３８３は、ビハインド不動態化層と見なされ、電極３８４は、下部電極または背面電極であることとを含む。
いくつかの実施形態において、ドープされた導電層３５０のドーピング元素のタイプは、基板３００のドーピング元素のタイプと同じであり、第１ドープされた導電層３８２のドーピング元素のタイプは、基板３００のドーピング元素のタイプと反対である。一例において、基板３００はＮ型ドーピング元素を有し、ドープされた導電層３５０はＮ型ドーピング元素を有し、第１ドープされた導電層３８２はＰ型ドーピング元素を有する。別の例において、基板３００はＰ型ドーピング元素を有し、ドープされた導電層３５０はＰ型ドーピング元素を有し、第１ドープされた導電層３８２はＮ型ドーピング元素を有する。
理解できるように、図６に示された太陽電池は、逆接合太陽電池であってもよい。
前記ドープされた導電層３５０と図１～３に記載のドープされた導電層１５０とは同じまたは類似の部品であり、前記ドープされた導電層３５０は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域を有してもよい。同様に、基板３００は、第２高濃度ドープされた領域を有してもよい。トンネル誘電体層３４０は、第３高濃度ドープされた領域を有してもよい。
いくつかの実施形態において、第１トンネル誘電体層３８１の材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、固有アモルファスシリコン、および固有多結晶シリコンのうちのいずれか１つであってもよい。第１トンネル誘電体層３８１の厚さは０．５ｎｍ～２ｎｍであってもよく、選択できるように、第１トンネル誘電体層３８１の厚さは０．５ｎｍ～１．５ｎｍであり、さらに、第１トンネル誘電体層３８１の厚さは０．５ｎｍ～１．２ｎｍである。第１ドープされた導電層３８２の材料は、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、または微結晶シリコンのうちの少なくとも１つを含む。第１ドープされた導電層３８２の厚さは、４０ｎｍ～１５０ｎｍの範囲であり、選択できるように、第１ドープされた導電層３８２の厚さは、６０ｎｍ～９０ｎｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、第３不動態化層３８３は、単層構造または積層構造であってもよく、第３不動態化層３８３の材料は、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸窒化シリコン炭素、酸化チタン、酸化ハフニウム、または酸化アルミニウムなどの材料のうちの１つまたは複数であってもよい。
電極３８４は、バーンスルースラリーから焼結することによって形成することができる。電極３８４と第１ドープされた導電層３８１との接触は、ローカル接触または完全接触であってもよい。電極３８４の材料は、アルミニウム、銀、ニッケル、金、モリブデン、または銅のうちの１つまたは複数であってもよい。
図６に示された太陽電池の場合、トンネル誘電体層３４０およびドープされた導電層３５０は、基板３００の第１表面３０１に位置され、基板３００の第１表面３０１のキャリアおよび空洞の再結合の可能性を低減することができ、電極３７０と基板３００との直接接触による金属再結合も低減することができ、光電変換効率を改善することに有利であり、ドープされた導電層３５０は、第１高濃度ドープされた領域を有し、ドープされた導電層３５０のシート抵抗およびドープされた導電層３５０の光吸収を減少し、太陽電池の光電変換効率を改善することができる。同時に、２つの第１高濃度ドープされた領域は、同じ電極３７０と接触し、良好なオーミック接触を形成し、電流の伝導効果がよりよく、光電変換効率を改善することに有利である。さらに、基板３００の第２表面３０２側に順次に積み重ねられた第１トンネル誘電体層３８１、第１ドープされた導電層３８２、第３不動態化３８３、および電極３８４であり、電極３８４は、第３不動態化層３８３を貫通し、且つ第１ドープされた導電層３８２と接触し、すなわち、太陽電池は両面トンネル酸化物層不動態化接触電池であり、基板３００の第１表面３０１および第２表面３０２は両方とも光受容面であり、つまり、光生成キャリアを収集するための表面積を増やし、太陽電池の光電変換効率を向上させることに有利である。
図７は、本発明の別の実施形態によって提供された太陽電池の概略構造図である。図７が提供された太陽電池は、前述の実施形態（図６）より提供された太陽電池の一部の構造および組成が同じであり、前述の実施形態の説明と同じまたは類似の内容または部品の詳細は繰り返されず、上記説明と異なる部分のみを詳細的に説明する。
図７を参照すると、太陽電池は、互いに対向された第１表面４０１および第２表面４０２を有する基板４００と、基板４００の第１表面４０１側に順次に積み重ねられた第１トンネル誘電体層４８１、第１ドープされた導電層４８２、第３不動態化層４８３および電極４８４であり、電極４８４は第３不動態化層４８３を貫通し、且つ第１ドープされた導電層４８２と接触し、第３不動態化層４８３はフロント不動態化層と見なされ、電極４８４は、上部電極または前面電極であることと、基板４００の第２表面４０２側に位置されたトンネル誘電体層４４０（第２トンネル層４４０とも呼ばれる）およびドープされた導電層４５０（第２導電層４５０とも呼ばれる）であり、トンネル誘電体層４４０は、ドープされた導電層４５０と基板４００との間に位置されることと、基板４００から離れたドープされた導電層４５０の表面に位置され、ビハインド不動態化層と見なされる不動態化層４６０と、間隔を置いて配置された複数の電極４７０であり、電極４７０は第２方向に沿って延在し、各電極４７０は不動態化層４６０を貫通し、且つドープされた導電層４５０と接触し、電極４７０は下部電極または背面電極であることとを含む。
前記ドープされた導電層４５０と図１～３に記載のドープされた導電層１５０とは、同じまたは類似の部品であり、前記ドープされた導電層４５０は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域を有してもよい。同様に、基板４００は、第２高濃度ドープされた領域を有してもよい。トンネル誘電体層４４０は、第３高濃度ドープされた領域を有してもよい。
いくつかの実施形態において、ドープされた導電層４５０のドーピング元素のタイプは、基板４００内のドーピング元素のタイプと同じであり、第１ドープされた導電層４８２のドーピング元素のタイプは、基板４００内のドーピング元素のタイプと反対である。一例において、基板４００はＮ型ドーピング元素を有し、ドープされた導電層４５０はＮ型ドーピング元素を有し、第１ドープされた導電層４８２はＰ型ドーピング元素を有する。別の例において、基板４００はＰ型ドーピング元素を有し、ドープされた導電層４５０はＰ型ドーピング元素を有し、第１ドープされた導電層４８２はＮ型ドーピング元素を有する。
理解できるように、図７に示された太陽電池は、正接合太陽電池であってもよい。
相応的に、一方で、本発明の実施形態は、受け取った光エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用される光起電力モジュールを提供する。光起電力モジュールは、複数の上記（図１～図７）のいずれか１項の太陽電池を接続することによって形成された電池ストリングと、電池ストリングの表面を覆うために使用されるカプセル化フィルムと、カプセル化フィルムの電池ストリングから離れた表面を覆うために使用されるカバープレートとを含む
カプセル化フィルムは、ＥＶＡまたはＰＯＥなどの有機カプセル化フィルムであってもよく、カプセル化フィルムは、密封のために電池ストリングの表面を覆い、カバープレートは、ガラスカバープレートまたはプラスチックカバープレートなどであってもよく、カバープレートは、電池ストリングから離れたカプセル化層の表面を覆う。いくつかの実施形態において、入射光の利用率を高めるために、カバープレートに光トラップ構造が設置される。光起電力モジュールは、より高い集電容量とより低いキャリアの再結合率を持ち、より高い光電変換効率を実現することができる。
相応的に、本発明の実施態様は、前述の実施形態（図１～図７）が提供された太陽電池を製造するために使用される太陽電池の製造方法を提供する。前述の実施形態での説明と同じまたは類似の内容または部品の詳細は繰り返されず、上記の説明とは異なる説明のみが詳細に説明される。例示的に、本発明の実施形態は、図１～３に示されるような太陽電池を製造するための太陽電池の製造方法を提供する。
図４、図８～図１６を参照すると、図８～図１６は、本発明の実施形態によって提供された太陽電池の製造方法における各ステップに対応する概略構造図である。ここで、図１１～図１４は、部分的な構造概略図であり、太陽電池の基板の第２表面の側の構造のみを示す。
図８を参照すると、基板１００が提供され、基板１００は、互いに対向して設置された第１表面１０１と第２表面１０２を有する。
図９を参照すると、エミッター１１０が形成され、エミッター１１０は、基板１００の第１表面１０１側に位置される。
図１０～１３を参考すると、トンネル誘電体層１４０およびドープされた導電層１５０が形成され、ドープされた導電層１５０は、基板１００の第２表面１０２側に位置され、トンネル誘電体層１４０は、ドープされた導電層１５０と基板１００との間に位置され、ドープされた導電層１５０は、ドーピング元素を有し、ドーピング元素のタイプは、Ｎ型またはＰ型であり、ドープされた導電層１５０は、間隔を置いて設置された複数の第１高濃度ドープされた領域１５１を有し、第１高濃度ドープされた領域１５１は第１方向に沿って延在し、且つドープされた導電層１５０は、基板１００から離れた第１高濃度ドープされた領域１５１の表面から露出し、第１高濃度ドープされた領域１５１におけるドーピング濃度は、ドープされた導電層１５０における第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドーピング濃度より大きい。
いくつかの実施形態において、低圧化学蒸着（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＬＰＣＶＤ）またはプラズマ化学気相成長法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）のうちの一つ又は複数によってトンネル誘電体層１４０が形成される。
以下、ドープされた導電層１５０を形成するステップを、図１１～図１４を参照して詳細に説明する。
図１１を参照すると、初期ドープされた導電層１０４が形成され、初期ドープされた導電層１０４は、トンネル誘電体層１４０の基板１００から離れた側に位置され、且つ初期ドープされた導電層１５０は、ドーピング元素を有する。
いくつかの実施形態において、ＬＰＣＶＤによって本質ドープされた導電層が形成された後、拡散またはイオン注入によってドープされ、初期ドープされた導電層１０４が形成され、本質ドープされた導電層は、本質多結晶シリコン層であってもよい。他の実施形態において、ＰＥＣＶＤによって初期導電性フィルムが堆積・ドープされて、次いでアニールされて初期ドープされた導電層１０４が形成され、初期導電性フィルムの材料は、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンであってもよい。初期ドープされた導電層１０４の材料は、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、または微結晶シリコンであってもよい。例示的に、本発明における初期ドープされた導電層１０４の材料は、多結晶シリコンである。
いくつかの実施形態において、初期ドープされた導電層１０４のドーピング濃度と深さとの間の関係は、図４におけるドープされた導電層のＥＣＶドーピング曲線に一致し、ドープされた導電層のＥＣＶドーピング曲線は、第１高濃度ドープされた領域のドープされた導電層のＥＣＶドーピング曲線と、第１高濃度ドープされた領域以外のドープされた導電層のＥＣＶドーピング曲線とを含む。本発明は、初期ドープされた導電層１０４の特定のドーピング濃度および特定のドーピング深さを制限せず、図４におけるドープされた導電層のＥＣＶドーピング曲線を満たす必要があるだけである。
いくつかの実施形態において、初期ドープされた導電層１０４のドーピング元素のタイプは、基板１００のドーピング元素のタイプと同じであってもよく、例えば、基板１００のドーピング元素のタイプは、Ｎ型であり、初期ドープされた導電層１０４のドーピング元素のタイプはＮ型である。
いくつかの実施形態において、初期ドープされた導電層１０４の厚さは、４０ｎｍ～１５０ｎｍの範囲であり、選択できるように、初期ドープされた導電層１０４の厚さは、６０ｎｍ～９０ｎｍの範囲であり、初期ドープされた導電層１０４の厚さ範囲は、後続いて形成されたドープされた導電層の光損失が小さく、およびトンネル誘電体層１４０の界面不動態化効果がより良好であることを保証することができ、それによって電池の効率を改善する。初期ドープされた導電層１０４の厚さは、４０ｎｍ～１５０ｎｍであることを含むが、これらに限定されなく、当業者が知られている他の厚さであってもよい。
図１１と図１２を参考すると、第１高濃度ドープされた領域１５１を形成するために、初期ドープされた導電層１０４の一部の領域に対してドーピング処理を行って、一部の領域のドーピング元素の濃度を増加させる。残りの初期ドープされた導電層１０４は、ドープされた導電層１５０として機能する。
理解できるように、ドーピング処理におけるドーピングとは、電気活性不純物や非電気活性不純物を含み、一定量・種類の不純物や元素を結晶に取り込むことを指し、一般に「ドーピング濃度」で漠然と表現し、本発明の実施形態におけるドーピングイオン濃度は、電気活性不純物濃度（イオン化状態）を指し、したがって、ドーピング濃度は、ドーピングイオン濃度より大きい。
具体的には、図１１を参照すると、初期ドープされた導電層１０４の表面上にドーピング源層１０５が形成され、ドーピング源層１０５は、ドーピング元素を含む。
いくつかの実施形態において、ドーピング源層１０５は、初期ドープされた導電層１０４の表面全体に位置される。ドーピング源層１０５の材料は、ホスホシリケートガラス（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ、ＰＳＧ）またはボロホスホシリケートガラス（Ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ、ＢＰＳＧ）を含むが、これらに限定されない。
図１２を参照すると、拡散プロセスを行い、一部の領域のドーピング源層１０５（図１０を参照する）内のドーパントイオンが初期ドープされた導電層１０４に拡散されることで、第１高濃度ドープされた領域１５１が形成され、ドーピング源層１０５を除去する。
いくつかの実施形態において、ローカルレーザー技術によって拡散処理を行う。ウェットエッチングによってドーピング源層１０５を完全に除去し、残留ホスホシリケートガラスの存在によってシリコンウェーハの表面を空気中で湿らせて電流を減少させ、電力を減衰させることを回避し、後続きにドープされた導電層１５０で形成された不動態化層の脱落を回避することができ、太陽電池の光電変換効率を改善することに有利である。ウェットエッチング液は、ＨＮＯ３とＨＦの混合液である。他の実施形態において、熱拡散プロセスまたはイオン注入プロセスによって拡散処理を行うことができる。
なお、前述（図１１～１２）は、ドーピング源層１０５が初期ドープされた導電層１０４の表面全体に位置されることを例とし、本発明の実施形態は、間隔を置いて分布する複数のドーピング源層が形成されてもよい。具体的には、以下を図１３と併せて具体的に説明する。
図１３を参照すると、複数のサブドーピング源層１０６が、初期半導体層１５０の表面上に間隔を置いて形成され、且つ各サブドーピング源層１０６は、第１方向に沿って延在する。
いくつかの実施形態において、サブドーピング源層１０６の総表面積と初期ドープされた導電層１０４の面積との比は、１％～２０％の範囲であり、具体的には、基板１００におけるすべてのサブドーピング源層１０６の正射影の総面積と、基板１００における初期ドープされた導電層１０４の正射影の面積との比は、１％～２０％の範囲であり、具体的には５％、３％、１０％、１５％、または２０％であり、この比の範囲は、その後に形成された第１高濃度ドープされた領域の面積が大きすぎるため、太陽電池の過度の光吸収を回避することができ、太陽電池の光電変換効率を改善することに有利であり、同時に、第１高濃度ドープされた領域の面積が小さすぎるため、第１高濃度ドープされた領域の初期ドープされた導電層１０４のシート抵抗が大きくなることを回避することができ、且つその後に形成された電極との接触面積が小さい場合、ドープされた導電層とその後に形成された電極との接触抵抗の抵抗値を低減することに有利であり、それによって電流の伝導率および太陽電池の光電変換効率を向上させる。
いくつかの実施形態において、その後に形成されて電極の下方に位置された異なるサブドーピング源層１０６は、等間隔で配置され、その結果、その後に形成された各第１高濃度ドープされた領域の電流収集は比較的均一である。好ましくは、その後に形成された電極の下方に位置された同じサブドーピング源層１０６は、等間隔で配置され、その結果、各第１高濃度ドープされた領域の電流収集はより均一になる。
いくつかの実施形態において、複数のサブドーピング源層１０６の配置方向に沿って、サブドーピング源層１０６の幅は２０μｍ～１００μｍであり、具体的には、２０μｍ、４０μｍ、５８μｍ、８２μｍ、または１００μｍである。複数のサブドーピング源層１０６の配置方向に沿って、隣接するサブドーピング源層１０６の間の距離は、０．８ｍｍ～４ｍｍの範囲であり、具体的には、０．８ｍｍ、１．５ｍｍ、２．８ｍｍ、３．６ｍｍ、または４ｍｍである。サブドーピング源層１０６の幅と隣接するブドーピング源層１０６との間の間隔距離は、その後に形成された第１高濃度ドープされた領域の総表面積とドープされた導電層の表面積との比が１％～２０％の範囲であることをさらに確実にすることができる。
いくつかの実施形態において、サブドーピング源層１０６の材料は、ホスホシリケートガラスまたはボロホスホシリケートガラスを含むが、これに限定されない。
図１１を参照し続けると、拡散プロセスを行い、サブドーピング源層１０６（図１３を参照）のドーピング元素が初期ドープされた導電層１０４に拡散されることで、第１高濃度ドープされた領域１５１が形成される。サブドーピング源層１０６を除去する。
理解できるように、ドーピング処理を行い、基板１００から離れた初期ドープされた導電層１０４の上面をある程度で排除し、すなわち、第１高濃度ドープされた領域１５１のドープされた導電層１５０が基板１００から離れた上面は、第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０の上面より低く、高さ差は、第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０の厚みの２０％より小さい。選択できるように、第１高濃度ドープされた領域１５１の基板１００から離れた上面は、第１高濃度ドープされた領域１５１以外のドープされた導電層１５０の上面と同一平面である。
他の実施形態において、図１４を参照して、拡散プロセスを行い、一部の領域のドーピング源層１０５（図１１を参照する）内のドーピング元素を初期ドープされた導電層１０４に拡散させることで、第１高濃度ドープされた導電層１５１を形成し、また、ドーピング源層１０５内のドーピング元素をトンネル誘電体層１４０および部分的な厚さの基板１００に拡散させることで、基板１００内に第１高濃度ドープされた導電層１５１と真向かう第２高濃度ドープされた領域１０３を形成し、トンネル誘電体層１４０内に、第１高濃度ドープされた領域１５１と真向う第３高濃度ドープされた領域１４１を形成し、ドーピング源層１０５を除去する。
いくつかの実施形態において、第１高濃度ドープされた領域１５１は、ドープされた導電層１５０の厚さを貫通し、すなわち、第１高濃度ドープされた領域１５１の深さとドープされた導電層１５０の厚さとの比は１００％である。
なお、図１２に示された太陽電池の第１高濃度ドープされた領域１５１のドーピング濃度と、図１４に示された太陽電池の第１高濃度ドープされた領域１５１のドーピング濃度とは、同じであっても異なっていてもよく、ただし、太陽電池の第１高濃度ドープされた領域１５１のドーピング範囲は２Ｅ＋２０ｃｍ－３～１Ｅ＋２２ｃｍ－３である。
同様に、第１高濃度ドープされた領域１５１の幅および長さ、ならびに隣接する第１高濃度ドープされた領域１５１の間の距離は、異なる構造要件に従って設定することができるが、第１高濃度ドープされた領域１５１の総表面積とドープされた導電層１５０の表面積との比は１％～２０％の範囲であることを満たす必要がある。
５３２ｎｍのレーザー波長を有するナノ秒レーザーまたはドーピングを実現できる他のレーザーを使用して、図１２および１４の太陽電池を形成し、、且つ図１２および図１４の太陽電池を形成するための拡散処理のプロセスパラメーターが異なってもよい。いくつかの実施形態において、図１２に示された太陽電池を形成するためのプロセスパラメーターは、レーザー出力が５Ｗ～４０Ｗで、レーザー周波数が５０ＫＨｚ～２５０ＫＨｚであることを含み、図１４に示された太陽電池を形成するためのプロセスパラメーターは、レーザー出力が４０Ｗ～１００Ｗで、レーザー周波数は２５０ＫＨｚ～４５０ＫＨｚであることを含む。
図１５を参照すると、不動態化層１６０が形成され、不動態化層１６０は、基板１００から離れたドープされた導電層１５０の表面に位置される。
図１５を参照し続けると、第１不動態化層１２０が形成され、第１不動態化層１２０は、基板１００から離れたエミッター１１０の表面に位置される。
図１６を参照すると、間隔を置いて配置された複数の電極１７０が形成され、電極１７０が第２方向に沿って延在し、各電極１７０は不動態化層１６０を貫通し、且つドープされた導電層１５０と接触し、且つ少なくとも２つの第１高濃度ドープされた領域１５１は同じ電極１７０と接触する。
図１６を参照し続けると、間隔を置いて配置された複数の電極１３０が形成され、電極１３０は第２方向に沿って延在し、且つ各電極１３０は第１不動態化層１２０を貫通し、且つエミッター１１０と接触する。
他の実施形態において、太陽電池の製造方法によって、図５に示すような太陽電池を形成することができ、互いに対向する第１表面２０１および第２表面２０２を有する基板２００と、第１表面１０１の側に順次に積み重ねられたトンネル誘電体層２４０、ドープされた導電層２５０、不動態化層２６０、および間隔を置いて配置された複数の電極２７０であり、電極２７０は不動態化層２６０を貫通し、且つドープされた導電層２５０と接触することと、第２表面２０２の側に順次に形成された第２不動態化層２０７および電極２０８であり、電極２０８は、第２不動態化層２０７を貫通し、且つ基板２００と接触することとを含む。
理解できるように、第２不動態化層２０７を形成するためのプロセスステップは、前述の実施形態における第１不動態化層１２０（図１５を参照する）を形成するためのプロセスステップと同じまたは類似であり、ここでは繰り返されない。同様に、電極２０８を形成するためのプロセスステップは、前述の実施形態における電極１３０（図１６を参照する）を形成するためのプロセスステップと同じまたは類似である。
さらに、他の実施形態において、太陽電池の製造方法は、図６に示すような太陽電池を形成することができ、互いに対向する第１表面３０１および第２表面３０２を有する基板３００と、第１表面３０１の側に順次に積み重ねられて形成されたトンネル誘電体層３４０、ドープされた導電層３５０、不動態化層３６０、および間隔を置いて配置された複数の電極３７０であり、電極３７０は不動態化層３６０を通過し、且つドープされた導電層３５０と接触することと、第２表面３０２の側に順次に積み重ねられて形成された第１トンネル誘電体層３８１、第１ドープされた導電層３８２、第３不動態化層３８３、および電極３８４であり、電極３８４は第３不動態化層３８３を貫通し、且つ第１ドープされた導電層３８２と接触することとを含む。
理解できるように、第１トンネル誘電体層３８１を形成するためのプロセスステップは、前述の実施形態におけるトンネル誘電体層１４０（図１０を参照する）を形成するためのプロセスステップと同じまたは類似であり、ここで繰り返されない。同様に、第１ドープされた導電層３８２を形成するためのプロセスステップは、前述の実施形態におけるドープされた導電層１５０（図１０を参照する）を形成するためのプロセスステップと同じまたは類似である。第３不動態化層３８３を形成するためのプロセスステップは、前述の実施形態における不動態化層１６０（図１５を参照する）を形成するためのプロセスステップと同じまたは類似である。電極３８４を形成するためのプロセスステップは、前述の実施形態における電極１７０（図１５を参照する）を形成するためのプロセスステップと同じまたは類似である。
さらに、他の実施形態において、太陽電池の製造方法は、図７に示すような太陽電池を形成することができ、互いに対向する第１表面４０１および第２表面４０２を有する基板４００と、第１表面４０１の側に順次に積み重ねられて形成された第１トンネル誘電体層４８１、第１ドープされた導電層４８２、第３不動態化層４８３、および電極４８４であり、電極４８４は第３不動態化層４８３を貫通し、且つ第１ドープされた導電層４８４と接触することと、第２表面４０２の側に順次に積み重ねられて形成されたトンネル誘電体層４４０、ドープされた導電層４５０、不動態化層４６０、および間隔を置いて配置された複数の電極４７０であり、電極４７０は不動態化層４６０を貫通し、且つドープされた導電層４５０と接触することとを含む。
当業者が理解できるように。上記の各実施例は、本発明を実現するための具体的な実施例であるが、実際の応用において、形式及び細部で種々の変更を行うことができ、本発明の精神及び範囲から逸脱することない。当業者が本発明の精神及び範囲から逸脱しない範囲で、独自の変更および修正を行うことができ、したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって定義される範囲に従うものとする。

Claims (17)

  1. 太陽電池であって、
    基板と、
    前記基板の表面上に位置されたトンネル誘電体層およびドープされた導電層であり、前記トンネリング誘電体層は、前記ドープされた導電層と前記基板との間に位置され、前記ドープされた導電層はドーピング元素を有し、前記ドーピング元素のタイプはＮ型またはＰ型であり、前記ドープされた導電層は、間隔を置いて配置された複数の第１高濃度ドープされた領域を有し、前記第１高濃度ドープされた領域は第１方向に沿って延在し、前記第１高濃度ドープされた領域におけるドーピング濃度は、前記ドープされた導電層における前記第１高濃度ドープされた領域以外のドーピング濃度より大きいことと、
    前記ドープされた導電層の基板から離れた表面に位置された不動態化層と、
    間隔を置いて配置された複数の電極であり、前記電極が第２方向に沿って延在し、前記電極が前記不動態化層を貫通して前記ドープされた導電層と接触し、且つ少なくとも２つの前記第１高濃度ドープされた領域が同じ前記電極と接触することとを含むことを特徴とする太陽電池。
  2. 前記基板の表面と垂直になる方向において、前記第１高濃度ドープされた領域の深さは、前記第１高濃度ドープされた領域以外の前記ドープされた導電層の厚さ以下であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記第１高濃度ドープされた領域の深さと前記ドープされた導電層の厚さとの比は、８０％～１００％の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
  4. 前記ドープされた導電層の厚さは４０ｎｍ～１５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は３に記載の太陽電池。
  5. 前記基板は第２高濃度ドープされた領域を有し、前記第２高濃度ドープされた領域におけるドーピング濃度は、前記基板における前記第２高濃度ドープされた領域以外のドーピング濃度より大きく、前記第１高濃度ドープされた領域と前記第２高濃度ドープされた領域とは整列し、且つドーピング元素のタイプが同じであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  6. 前記第２高濃度ドープされた領域のドーピング濃度は、前記第１高濃度ドープされた領域のドーピング濃度以下であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
  7. 前記第１高濃度ドープされた領域のドーピング濃度は、２Ｅ＋２０ｃｍ－３～１Ｅ＋２２ｃｍ－３であることを特徴とする請求項１又は６に記載の太陽電池。
  8. 前記基板の表面と垂直になる方向において、前記第２高濃度ドープされた領域の深さは０．００１μｍ～１μｍの範囲であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
  9. 前記トンネル誘電体層は、前記トンネル誘電体層の厚さを貫通する第３高濃度ドープされた領域を有し、前記第３高濃度ドープされた領域は前記第１高濃度ドープされた領域および前記第２高濃度ドープされた領域とそれぞれに接触し、且つ前記第１高濃度ドープされた領域、前記第２高濃度ドープされた領域および前記第３高濃度ドープされた領域は整列して、且つドーピング元素のタイプが同じであることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
  10. 複数の前記第１高濃度ドープされた領域の配置方向に沿って、前記第１高濃度ドープされた領域の幅は、前記第２高濃度ドープされた領域の幅より小さく、前記第１高濃度ドープされた領域の幅は、前記第３高濃度ドープされた領域の幅以下であることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池。
  11. 前記第１高濃度ドープされた領域の総表面積と前記ドープされた導電層の表面積との比は、１％～２０％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  12. 複数の前記第１高濃度ドープされた領域の配置方向に沿って、前記第１高濃度ドープされた領域の幅は２０μｍ～１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  13. 複数の前記第１高濃度ドープされた領域の配置方向に沿って、隣接する前記第１高濃度ドープされた領域の間の間隔は、０．８ｍｍ～４ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  14. 前記ドープされた導電層の材料は、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、または微結晶シリコンのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  15. 前記基板は、互いに対向して配置された第１表面と第２表面を有し、前記トンネル誘電体層と前記ドープされた導電層は、前記基板の第１表面側および／または第２表面側に位置されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
  16. 前記基板におけるドーピング元素のタイプは、前記ドープされた導電層におけるドーピング元素のタイプと同じであることを特徴とする請求項１～１５のいずれかの１項に記載の太陽電池。
  17. 光起電モジュールであって、
    請求項１～１６のいずれかの１項に記載の太陽電池を接続することによって形成された電池ストリングと、
    前記電池ストリングの表面を覆うために使用されるカプセル化フィルムと、
    前記カプセル化フィルムの前記電池ストリングから離れた表面を覆うために使用されるカバープレートとを含むことを特徴とする光起電モジュール。

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