TW201409727A - 異質觸點太陽能電池及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種異質觸點太陽能電池，在其正面中設置有太陽光線的入口，帶有一由第一傳導類型的晶體半導體材料組成的吸收物；一設置在該異質觸點太陽能電池正面的、比該吸收物更高的、摻雜的、第一傳導類型的非晶半導體層；一在該第一傳導類型的摻雜的非晶半導體層的正面設置的、導電的、透明的正面傳導層；一位於該異質觸點太陽能電池正面上、具有彼此間隔開的多個觸點結構之正面接觸部；一在該異質觸點太陽能電池背面設置的、與該第一傳導類型相反的第二傳導類型的發射物；以及一在該異質觸點太陽能電池的背面上安排的背面接觸部。本發明還涉及一種用於製造此類異質觸點太陽能電池之方法。本發明目的係，提供一種異質觸點太陽能電池概念以及用於製造此類太陽能電池的技術，藉由它們可以消除由發射物導致的、在該異質觸點太陽能電池中的吸收損失並且進一步採用標準技術來製造異質觸點太陽能電池。這個目的一方面係藉由一異質觸點太陽能電池並且另一方面係藉由一種上述類別的方法來實現的，其中，背面接觸部具有一在該異質觸點太陽能電池背面的面積上延伸的背面接觸層；並且該正面傳導層具有在7×10-4至50×10-4 Ωcm的範圍內，較佳的是高於11×10-4 Ωcm，較佳的是高於14×10-4 Ωcm的比電阻。

Description

異質觸點太陽能電池及其製造方法
本發明涉及一種異質觸點太陽能電池，在其正面中設置有太陽光線的入口，帶有一由第一傳導類型的晶體半導體材料組成的吸收物；一設置在該異質觸點太陽能電池正面、比該吸收物摻雜程度更高的、第一傳導類型的非晶半導體層；一在該第一傳導類型的摻雜的非晶半導體層的正面設置的、導電的、透明的正面傳導層；一位於該異質觸點太陽能電池的正面上、具有彼此間隔開的多個觸點結構的正面接觸部；一在該異質觸點太陽能電池背面設置的、與該第一傳導類型相反的第二傳導類型的發射物；以及一在該異質觸點太陽能電池的背面上安排的背面接觸部。本發明還涉及一種用於製造異質觸點太陽能電池之方法，在其正面中設置有太陽光線的入口，其中提供一帶有由第一傳導類型的晶體半導體材料組成的吸收物；在該異質觸點太陽能電池正面沈積一比該吸收物摻雜程度更高的、第一傳導類型的非晶半導體層；在該第一傳導類型的摻雜的非晶半導體層的正面沈積一導電的、透明的正面傳導層；在該異質觸點太陽能電池的正面上生產一具有彼此間隔開的 多個觸點結構的正面接觸部；在該異質觸點太陽能電池背面沈積一與該第一傳導類型相反的第二傳導類型的發射物；並且在該異質觸點太陽能電池的背面上生產一背面接觸部。
標準異質觸點太陽能電池具有如下的結構：在朝向光的一側安排有一由晶態的n摻雜矽製成的中央吸收物，一由非晶態的p摻雜矽製成的發射物，以及在指狀的正面觸點下方的一透明的傳導氧化物層(TCO-層)。藉由設置在吸收物的朝向光的正面上的發射物吸收了射線，該等射線無法再達到吸收物。在異質觸點太陽能電池的背向光的背面，在吸收物上設置有一非晶態的n+摻雜的矽層，用於形成反射少數載子的表面場(“背表面場”，BSF)，在該表面場上存在一全面的背面接觸部。
為了在具有常規層結構幾何形狀的異質觸點太陽能電池中減小由發射物導致的在吸收物的朝向光的正面上的損失，在先前技術中已知不同的設置。該等設置之一係，將發射物安排於吸收物的背向光的側面。在文件US 7,199,395 B2中條帶式地形成了在背面設置的發射物，並且用相反摻雜的非晶條帶包裹，同時形成交叉指形結構。不同地摻雜的區域藉由歐姆式接觸結構來接觸太陽能電池的背向光的背面。因為不僅發射物結構而且還有背表面場結構都安排在太陽能電池的背面，並且必須在那裡進行接 觸，所以與此相關的技術係非常高成本的。此外，在此類太陽能電池中，在朝向光的太陽能電池正面上設置有一額外鈍化層，該鈍化層用於在形成所謂的FSF(“正表面場”)的情況下減小產生光的載子在太陽能電池正面上的重結合。
另一個用於減小由安排在正面的發射物所導致的損失之設置在文件WO 2006/111138 A1中提出。與迄今為止已知的異質觸點太陽能電池相比，在該文件中描述的異質觸點太陽能電池具有逆向的層結構幾何形狀並且由此具有逆向的異質觸點。其中，非晶態的發射物安排在背向光的吸收物背面上。因為入射光之強度在吸收物之後被大幅度減少，所以發射物幾乎不能再吸收光線，由此將吸收損失保持較低。在所提出的異質觸點太陽能電池中，在吸收物的正面僅存在一單一的介電、透明的抗反射層，其同時用作電作用的鈍化層，並且在此藉由懸鍵的飽和以及背散射少數載子的表面場(“正表面場”，FSF)的形成，借助於在鈍化層中存在的電荷，在吸收物上避免了載子重結合。所描述的異質觸點太陽能電池因此在正面不需要高摻雜矽-FSF-層。
因此，在這種異質觸點太陽能電池形式中，發射物並不像文件US 7,199,395 B2中那樣設置為非晶態的條帶狀的發射物，而是設置為非晶態的、在整個晶片背面形成的發射物層，該發射物層可以簡單地製造並且容易進行接觸。作為另外的優點，在文件WO 2006/111138 A1中提出， 藉由透明的抗反射層與發射物的分離，能夠將它們的層厚度彼此獨立地進行優化。於是在該吸收物的背向光的背面上該發射物可以形成得比在朝向光的正面上更厚，以便產生穩定的空間電荷區域並且由此改進在發射物與吸收物之間的介面處的電子性能。作為特別有利的用於形成抗反射層的材料，在文件WO 2006/111138 A1中提出氮化矽。
在已知的異質觸點太陽能電池的背面上設置的另一歐姆式接觸結構大面積地形成在該發射物上。其中，在文件WO 2006/111138 A1中明確解釋，不再需要透明傳導氧化物層(TCO)作為電極即可接觸該發射物。其電流匯出的功能藉由直接的全面金屬化而實現。
在已知的異質觸點太陽能電池中，在吸收物種產生的以及在晶態的吸收物與非晶態的發射物之間的異質觸點處在空間電荷區域中分離的載子藉由在太陽能電池正面設置的精細的觸點柵格以及在太陽能電池背面設置的大面積的接觸結構而匯出。
在文件EP 1 696 492 A1中描述了一種用於將異質觸點太陽能電池邊緣絕緣的方法。其中，除其他之外，實施了一具有背面發射物安排的電池構型。在所描述的實施方式中，在該發射物上設置有一透明背面電極，在其上進而設置有在該太陽能電池背面的、彼此間隔開的、由傳導糊劑形成的收集電極。關於這種異質觸點太陽能電池的工作方式在文件EP 1 696 492 A1中詳細描述，n型吸收物和n型-a-Si：H層一起收集電子可能比p型發射物收集由入射 光在吸收物中產生的電洞更有效。然而，這從物理的角度是不可忽略的，因為在n型摻雜一側對電子的收集效率與在p型摻雜一側對電洞的收集效率不同可能會導致構造元件的充電，這與中性規則相衝突。此外，在文件EP 1 696 492 A1中強調，藉由顯著更好的電子收集，對異質觸點太陽能電池的n型一側的金屬化可能變薄，由此可能使用更窄的匯流排和較少的指形件數量。於是可能藉由更少的遮擋(Abschattung)來實現更高的電流。
上述具有背面安排的發射物的異質觸點太陽能電池相對於標準異質觸點太陽能電池具有以下優點：進入太陽能電池的光能能夠以顯著更高的效率轉化為電能，因為在此沒有出現由發射物導致的吸收損失。此外，例如可以將在文件WO 2006/111138 A1中描述的異質觸點太陽能電池用相對簡單的技術來替代。然而這種技術與用於生產異質觸點太陽能電池的技術明顯不同，使得現存的設備概念必須被改變、或者必須不再使用某個單獨的處理模組並進而安裝另一新模組。
因此本發明目的係，提供一異質觸點太陽能電池概念以及用於製造此類太陽能電池的技術，藉由它們可以消除由發射物導致的、在該異質觸點太陽能電池中的吸收損失並且進一步採用標準技術來製造異質觸點太陽能電池。
這個目的一方面係藉由一上述類型的異質觸點太陽能 電池來實現的，其中，背面接觸部具有一在該異質觸點太陽能電池的背面的面積上延伸的背面接觸層；並且該正面傳導層具有在7×10-4至50×10-4Ωcm的範圍內，較佳的是高於11×10-4Ωcm，較佳的是高於14×10-4Ωcm的比電阻。
由此，為了製造本發明異質觸點太陽能電池，可以採用與用於製造非逆向的標準異質觸點太陽能電池相同的步驟順序，雖然在本發明的異質觸點太陽能電池中，發射物位於背面、在吸收物之後。藉由位於太陽能電池背面的發射物，在本發明的異質觸點太陽能電池中沒有產生由發射物造成的吸收損失。此外，在本發明的異質觸點太陽能電池中，發射物全面地設置，由此該發射物能夠全面地接觸該異質觸點太陽能電池的背面並且由此能夠實現相對簡單的發射物製造和發射物接觸技術。
在本發明異質觸點太陽能電池的一較佳的變體中，在發射物與背面接觸部之間設置一導電的、透明的背面傳導層，該背面傳導層具有在7×10-4至50×10-4Ωcm的範圍內，較佳的是高於11×10-4Ωcm，較佳的是高於14×10-4Ωcm的比電阻。
於是，在本發明異質觸點太陽能電池中，正面傳導層、以及在適當時還有背面傳導層係由具有相對較高的比電阻的常規TCO層形成的。因為在本發明異質觸點太陽能電池中藉由正面傳導層收集多數載子，所以正面傳導層(正面TCO層)的傳導能力受到吸收物(基底)的傳導能力的支援。藉由吸收物的橫向傳導能力，可以使多數載子流藉 由電池的橫截面被引導直到位於正面上的接觸結構(接觸指形件)，使得對正面傳導層的導電能力不需要設定較高的要求。對應地，可以形成具有高透明度的正面傳導層(正面TCO層)，而沒有不利地影響太陽能電池的串聯電阻。藉由優化正面傳導層的透明度，可以改進本發明異質觸點太陽能電池的短路電流密度值JSC。因為TCO層的透明度與此類層的傳導能力成反比，由於正面傳導層的傳導能力藉由吸收物傳導能力的支持而能夠保持為較小，所以本發明異質觸點太陽能電池的正面傳導層在根據本發明提出的電阻範圍內形成為具有高的光學透明度。
在本發明中，於是可以藉由將發射物安排在太陽能電池背面，來將一高歐姆的TCO層(正面傳導層)設置在太陽能電池的正面上，而沒有由於該太陽能電池提高的串聯電阻而損害該太陽能電池的填充因數(FF)。一此類的高歐姆TCO層在標準的異質觸點太陽能電池中可能會導致較大的填充因數損失。因為在本發明太陽能電池的正面處的層序列的串聯電阻係由正面傳導層(正面的TCO層)的電阻和吸收物的電阻組成的，並且因為吸收物的傳導能力例如可以藉由使用低歐姆晶片或者所使用的電池的高注入水準而設定為非常高，所以總體上的結果係在本發明異質觸點太陽能電池的正面處很小的串聯電阻。
在本發明異質觸點太陽能電池中，可以將吸收物良好的傳導能力進一步用於以下效用：具有正面發射物的標準太陽能電池(不僅能夠形成為具有擴散發射物還具有異質 觸點)總是具有如下的串聯電阻部分，該串聯電阻部分在具有擴散的正面發射物的標準太陽能電池的情況下受到發射物的傳導能力的顯著影響，而在異質觸點太陽能電池的情況下受到正面TCO層的傳導能力的顯著影響。其中，在這種標準太陽能電池中，與由在太陽能電池正面的該等層很小的傳導能力(也就是說，在具有擴散發射物的標準太陽能電池中是發射物的傳導能力，或者在具有正面發射物的標準異質觸點太陽能電池中是TCO層的傳導能力)產生的、對串聯電阻的貢獻相比，吸收物以及太陽能電池背面對串聯電阻的貢獻是很小的。在已知的標準太陽能電池中，必須考慮到這種串聯電阻損失，因為它不能顯著地降低。與此相反，在本發明的異質觸點太陽能電池中，吸收物的傳導能力支援正面傳導層(正面的TCO層)的傳導能力。取決於用於形成吸收物的基底的傳導能力(它可以很容易地提高)，太陽能電池正面的傳導能力對串聯電阻的上述貢獻可以大幅度地降低，該正面的傳導能力在本發明異質觸點太陽能電池中是由正面TCO層(正面傳導層)的傳導能力和吸收物的傳導能力共同決定。由此，本發明的異質觸點太陽能電池能夠借助於一簡單的平面式技術來形成，其中尤其不需要在形成交叉指區域的情況下在太陽能電池背面實現任何結構化作用，如由文件US 7,199,395 B2或文件DE 100 45 249 A1已知的。
在本發明異質觸點太陽能電池背面上，在適當時設置於那裡的TCO層(背面傳導層)原則上還可以形成為具有相 對小的導電性，因為太陽能電池背面係全面地藉由設置在那裡的背面接觸層(例如一金屬層)進行電接觸。對應地，在本發明所設置的電阻區域之內的背面傳導層同樣可以形成為具有一提高的透明度，據此尤其減小了在太陽能電池背面的IR(紅外)損失。
根據本發明異質觸點太陽能電池的一較佳實施方式，正面傳導層和背面傳導層具有相同比光學和電學特性。由此能夠由相同的材料、較佳的是在使用相同工藝的情況下，來生產正面傳導層和背面傳導層。於是可以將相同的沈積設備用於製造正面傳導層和背面傳導層，該設備可以是相對簡單地形成的，因為在異質觸點太陽能電池的這個選項中並不需要分別地設定正面和背面傳導層的光學和電學特性。
特別有利的是，正面傳導層和背面傳導層具有相同的摻雜程度並且由此具有相同的比電阻。這樣有可能在同一沈積工藝中在使用相同的材料和相同的摻雜程度的情況下來製造正面傳導層和背面傳導層。由此保證了本發明異質觸點太陽能電池的特別有效率的製造。此外，可以按同樣的方式，有目的地共同設定該正面傳導層和背面傳導層的透明度和電學特性，並且由此優化這兩個層的層特性。
在本發明異質觸點太陽能電池的另一變體中，正面傳導層和背面傳導層還可以是不同地摻雜的。據此可以不同地設定該正面和背面傳導層的光學和電學特性。
較佳的是，該正面傳導層和背面傳導層具有在550 nm到1200nm的波長範圍內超過85%的透射率。在此類透明的正面和背面傳導層中，可以實現本發明的異質觸點太陽能電池的高效率，因為據此一方面可以優化短路電流密度，並且另一方面可以減小在太陽能電池背面上的紅外光學損失。
在本發明的一具體實施變體中，異質觸點太陽能電池的背面傳導層在紅外光譜區域中具有比正面傳導層更大的透射率。據此減小了在太陽能電池背面上的紅外光學損失，同時能夠將正面傳導層提供為具有優化的光學和電學特性。
根據本發明異質觸點太陽能電池的另一選項，正面傳導層和背面傳導層包括至少一個銦-錫氧化物層(ITO層)。ITO層具有非常好的透明度，同時具有較高的導電性，並且因此是非常適合的，以便提供具有高效率的異質觸點太陽能電池。
在本發明另一變體中，異質觸點太陽能電池的正面傳導層和背面傳導層包括至少一個用鋁摻雜的鋅氧化物層(ZnO：Al層)。當該層的傳導能力滿足異質觸點太陽能電池時，ZnO：Al係比ITO更廉價的，然而具有更小的透明度。因為，如上所述，在本發明異質觸點太陽能電池中正面和背面傳導層的傳導能力絕對小於常規異質觸點太陽能電池的TCO層，所以可以將ZnO層的摻雜程度設定得較小並由此實現較高的透明度。由此使用以鋁摻雜的鋅氧化物層用於形成正面和背面傳導層可以是有益的。
當根據本發明異質觸點太陽能電池的正面傳導層和背面傳導層包括至少一個銦氧化物層(IO層)時，也是有益的。IO層還可以形成為具有傳導能力與透明度的良好比例。
在本發明異質觸點太陽能電池的一較佳實施方式中，第一傳導類型的、也就是吸收物和設置在吸收物正面上的摻雜的非晶態半導體層的傳導類型，藉由n摻雜來形成，並且第二傳導類型、也就是發射物層的傳導類型，藉由p摻雜來形成。雖然理論上也可能將吸收物進行p型摻雜，並且將發射物進行n摻雜，但是上述的異質觸點太陽能電池變體是特別有效的，因為矽制的n傳導吸收物具有非常好的傳輸特性以及高載子壽命。在n傳導吸收物中多數載子係電子，該等多數載子因此可以有利地藉由吸收物傳導到正面接觸部。
根據本發明異質觸點太陽能電池的一較佳設計，在吸收物與在正面設置的摻雜的非晶態半導體層之間和/或在吸收物與發射物之間設置一非晶態的、固有的(也就是未摻雜的)半導體層。固有的半導體層典型地是非常薄的，也就是形成有少數幾個奈米的層厚度。藉由一或多個額外地設置的、固有的半導體層，改進了在相應的層之間介面特徵並且降低了效率損失，因為在該等固有的層中僅存在最小的缺陷，在該等缺陷處所產生的載子可以發生重結合。
例如，該非晶態的固有的半導體層係一含氫的非晶態 矽層。
有益的是，該非晶態的摻雜的半導體層和/或該發射物層係含氫的矽層或者SiOx層，其中x2。其中該非晶態的摻雜的半導體層和發射物對應於彼此相反的摻雜。
特別有利的是，在本發明異質觸點太陽能電池中，該發射物形成為未結構化的，也就是一連續的層。由此可以特別容易地製造該發射物並且後續地進行接觸。
本發明目的還是藉由一種用於製造根據上述類型的異質觸點太陽能電池的方法來實現的，其中，選擇如下的材料來沈積該正面傳導層，使得該層具有的比電阻在7×10-4至50×10-4Ωcm的範圍內，較佳的是高於11×10-4Ωcm，較佳的是高於14×10-4Ωcm；並且該背面接觸部沈積為一在異質觸點太陽能電池的背面的面積上延伸的背面接觸層。
此外，在本發明方法的一較佳實施方式中，在該發射物與該背面接觸部之間設置有一導電的、透明的背面傳導層，選擇如下材料用於沈積該背面傳導層，使得這個層的比電阻在從7×10-4到50×10-4Ωcm範圍內，較佳的是高於11×10-4Ωcm，較佳的是高於14×10-4Ωcm。
在此，非常特別有利的是，該正面傳導層和背面傳導層同時地在相同沈積室中生產。
因此在本發明方法中，使用製造異質觸點太陽能電池之標準工藝，然而不同之處在於，借助本發明的方法，製造了一種逆向異質觸點太陽能電池，其中該發射物安排在 異質觸點太陽能電池的背面上，也就是安排在背向光一側。在此，與WO 2006/111138 A1中所描述的技術不同的是，在異質觸點太陽能電池結構的正面以及背面上形成導電的透明的層，也就是典型的TCO層。描述為正面或背面傳導層的TCO層具有相對高的比電阻。然而這在本發明中沒有產生缺點，因為吸收物擁有較高的傳導能力，使得在太陽能電池正面上的正面傳導層的較小的傳導能力由此能夠得以補償。在太陽能電池的背面上，背面傳導層的相對較大的比電阻也不是關鍵的，因為這藉由在該異質觸點太陽能電池的背面的整個面積上延伸的背面接觸層來補償。
藉由在本發明方法中將發射物安排在異質觸點太陽能電池的背面、在吸收物之後，不存在由發射物造成的吸收損失並且能夠提供具有高效率的太陽能電池。因為取消了太陽能電池正面的發射物，所以對位於該太陽能電池正面上(也就是說在吸收物上)的層不再有層電阻方面的高要求，如在具有非逆向結構的標準異質觸點太陽能電池中所要求的。於是，對於該正面傳導層，可以完全使用在相同透明度下具有較差傳導能力、但例如具有較小材料成本之材料。因為此外在太陽能電池背面上可以形成有具有相對較小的導電性的背面傳導層，所以這個層可以具有更高的透明度，尤其在紅外範圍內。由此能夠減小在太陽能電池背面上的紅外損失。
因此本發明方法可以在使用已經存在的、優化過的太 陽能電池製造設備和太陽能電池製造工藝步驟的情況下實施，其中仍然製造如下的異質觸點太陽能電池：由於其逆向結構，該電池相對于傳統異質觸點太陽能電池具有提高的效率。在此，該發射物可以按簡單的方式，例如作為未結構化之層，設置在太陽能電池背面上並且在那裡，同樣按簡單的方式，借助於在異質觸點太陽能電池的背面的面積上延伸的背面接觸層來進行接觸。
在本發明方法的一特別有利的實施例中，將由相同材料製成的靶用於沈積正面傳導層並且用於沈積背面傳導層。於是可以在一設備中在一單一的工藝中生產正面以及背面傳導層。由此可以實現用於製造異質觸點太陽能電池的特別低的生產成本。以此方式形成了具有同樣或非常相似的光學和電學特性的正面和背面傳導層；當電池概念還可以在該等條件下實現最高的效率時，這係很大的優點。
在本發明方法另一變體中，還可能有益的是，用由不同材料製成和/或具有不同摻雜劑濃度的靶來沈積正面傳導層和背面傳導層。在此情況下，正面傳導層之特性以及背面傳導層之特性可以針對性地設定，以便能夠製造對特定應用優化的異質觸點太陽能電池。
該等靶能夠例如選自銦-錫氧化物、選自用鋁摻雜的鋅氧化物和/或選自銦氧化物。然而，此外也存在多種另外的合適材料，以便製造正面傳導層和背面傳導層。然而，上述TCO材料的突出之處在于其有利的光學和電學特性，其中尤其是用鋁摻雜的鋅氧化物與相對較低的成本相 關。
在本發明之方法的另一實施方式中，在沈積正面傳導層和沈積背面傳導層時在沈積室中使用的O2流、或者用於摻雜該等層的O2濃度，是相同的。由此該等TCO層(正面和背面傳導層)的摻雜在所形成的異質觸點太陽能電池的正面和背面係相同或非常相似的。由此可以在沈積正面和背面傳導層時在一單一的腔室中不使用氣體分離而僅使用一單一的氧氣供應，由此能夠將設備和工藝成本保持得較低。在此，正面傳導層和背面傳導層在相同的氣體條件下沈積並且於是形成為具有相同或非常相似的電學和光學特性。後者在製造根據先前技術的異質觸點太陽能電池時是更加不利的，因為人們希望在那裡將太陽能電池正面處的TCO層形成為盡可能導電，並且因此在太陽能電池背面處還生產一傳導TCO層，由此進而在太陽能電池背面出現紅外損失。因為在本發明方法中可以將TCO層在太陽能電池正面處、也就是透明的正面傳導層處，製作為傳導能力更低並且為此更透明，由於吸收物的傳導能力支持該透明的正面傳導層的傳導能力，所以在本發明方法中，在太陽能電池背面處、也就是背面傳導層處的TCO層可形成為更透明的，由此能夠減小太陽能電池背面處的紅外損失。
1‧‧‧吸收物
2‧‧‧非晶態半導體層
3‧‧‧非晶態半導體層
4‧‧‧正面傳導層
5‧‧‧接觸結構
6‧‧‧非晶態半導體層
7‧‧‧發射物
8‧‧‧背面傳導層
9‧‧‧背面接觸層
10‧‧‧異質觸點太陽能電池
11‧‧‧異質觸點太陽能電池的正面
12‧‧‧異質觸點太陽能電池的背面
13‧‧‧太陽光線入口
本發明之較佳實施方式、其結構、功能以及有點將在 下面借助附圖來說明，附圖中：圖1以穿過本發明異質觸點太陽能電池的橫截面示意性展示了其一可能構造；並且圖2示意性展示了用於製造本發明異質觸點太陽能電池的一可能工藝流程，對應于本發明之方法。
圖1示意性展示了本發明之異質觸點太陽能電池10的一實施方式，為穿過其層序列之橫截面。
異質觸點太陽能電池10具有一正面11，在該正面中設置有一太陽光線入口13。異質觸點太陽能電池10的與正面11對置的一側係背面12。
異質觸點太陽能電池10具有一基底或吸收物1。在所示的實施例中，吸收物1係n摻雜的並且由晶態的矽組成。在另一未展示的本發明實施方式中，吸收物1還可以由另一半導體材料組成。較佳的是，這種材料係單晶的，然而也可以是聚晶的、多晶的或微晶的。另外，在本發明的其他變體中，吸收物1可以是p摻雜的。在此，在選擇相應使用的摻雜物(Dotanten)時可以存在不同的可能性。例如在圖1所示的吸收物1中可以用磷進行n摻雜。
在圖1所示的實施例中，在吸收物1的正面的表面上，設置有一非晶態的固有的(也就是未摻雜的)半導體層2。半導體層2在所示的實施例中是一非晶態的、固有的、富含氫的矽層，然而在本發明的其他實施方式中依據所使 用的吸收材料也可以是由其他適合的非晶態的、固有的半導體材料形成。
在其他未展示的本發明實施方式中，還可以放棄該非晶態的固有的半導體層2。
在圖1的實施例中，在非晶態的、固有的半導體層2上設置有一n+摻雜非晶態半導體層3。也就是說，摻雜的非晶態的半導體層3具有比吸收物1更高的摻雜程度。在圖1中所示的實施例中，摻雜的非晶態的半導體層3由具有n型摻雜的(例如磷摻雜的)、富含氫的非晶態矽(a-Si：H)組成。在其他未展示的本發明實施方式中，依據對吸收物1材料之選擇，還可以將其他適合的半導體材料和/或其他適合的摻雜物用於該摻雜的非晶態的半導體層3。
在該摻雜的、多晶的半導體層3上方，在異質觸點太陽能電池10的正面11上設置有一透明的正面傳導層4。透明的正面傳導層4係一TCO(透明傳導氧化物)層。在圖1所示實施例中，透明正面傳導層4由用鋁摻雜的氧化鋅組成，然而在其他未展示的本發明實施方式中也可以例如是由銦-錫氧化物層或還可以是銦氧化物層組成。
透明的正面傳導層4具有在7×10-4到50×10-4Ωcm範圍內層電阻。正面傳導層之層厚度係對入射到異質觸點太陽能電池10的光線λ/4n進行優化，其中n係正面傳導層4之折射率。在所示的實施例中，透明的正面傳導層4之層厚度係在70與120nm之間。
另外，在異質觸點太陽能電池10的正面11上，在透 明正面傳導層4上，設置有一具有多個彼此間隔開的接觸結構5的正面接觸部。接觸結構5在專業領域中通常也被稱為接觸指形件。接觸結構5例如可以由銀形成。然而理論上也可以考慮其他的傳導良好的材料，如金屬，用於形成該等接觸結構5。
在吸收物1背側表面上，在圖1的異質觸點太陽能電池10中，設置有一薄的、固有的(也就是未摻雜的)、非晶態的半導體層6。該固有的非晶態的半導體層6具有與上述固有的非晶態層2相同或相似的特性，因此在這個位置上參考上面的相對於固有的非晶態半導體層2的實施方式，該實施方式也適用於固有的、非晶態的半導體層6。在其他未展示的本發明實施方式中，還可以取消該固有的非晶態的半導體層6。
在固有的非晶態半導體層6上設置有一發射物7。發射物7在圖1的例子中由p+摻雜的非晶態矽組成。在所示的實施例中，發射物7由具有p型摻雜的富含氫的非晶態矽(a-Si：H)組成。從入射到異質觸點太陽能電池10的太陽光線13的角度看，發射物7位於吸收物1之後。於是實際上可以使發射物7不吸收任何進入到吸收物1中的光。對應地，還可能將發射物7形成為具有適當厚度，而如在標準異質觸點太陽能電池情況下，僅在有限情況下可能將發射物形成在正面，以便將發射物的吸收損失保持得較低。此外，發射物7可以設置有相對高的摻雜程度，使得它具有有利的導電性。後者在標準異質觸點太陽能電池中也 是不可能的，因為提高的摻雜程度導致較差的透明度，這進而不利地影響太陽能電池正面，但是在本發明中對於發射物7而言是沒有顯著問題的，因為它位於異質觸點太陽能電池10的背向光一側、在吸收物1之後。發射物7在圖1的例子中設置為在吸收物1上的一連續的層。
在異質觸點太陽能電池10中，在吸收物7的背表面上設置有一背面傳導層8。背面傳導層8係一TCO層，也就是說它係一導電的、透明的氧化物層。在圖1的實施例中，背面傳導層8由用鋁摻雜的鋅氧化物組成。在其他未展示的實施方式中，本發明還可以採用銦-錫氧化物層(ITO層)、銦氧化物層或其他適合的TCO層來形成背面傳導層8。
背面傳導層8尤其在紅外區域中具有高透明度。較佳的是上述正面傳導層4和背面傳導層8的透射率係在550nm到1200nm的波長範圍內超過85%。
背面傳導層8設置為在發射物層7上的未結構化的層。它用作電極來收集在空間電荷區域中在吸收物1與發射物7之間產生並且分離的載子。該等載子從背面傳導層8進一步傳導到設置在背面傳導層8上、在異質觸點太陽能電池10的背面12處的背面接觸部。異質觸點太陽能電池10的背面接觸部在圖1的實施例中由一在背面傳導層8的整個面積上延伸的背面接觸層9組成。背面接觸層9例如可以由銀形成。然而理論上還有其他的導電非常好的材料(例如不同的金屬)適合用於形成背面接觸層9。
在其他未展示的本發明實施方式中，還可以取消背面傳導層8，並且因此將背面接觸層9直接形成在發射物7上。在這種情況下，其中取消了在太陽能電池背面的、作為背面傳導層8的上述TCO層，那麼就需要全面的金屬化，也就是說在太陽能電池背面處全面地沈積背面接觸層9。然而，如上所述，當一背面傳導層8設置在發射物7與背面接觸層9之間時，有可能將背面接觸層9形成為全面的金屬化物或還可以形成為具有指形件的結構，如在太陽能電池正面上的接觸結構5。
圖2示意性展示了用於實施本發明的製造異質觸點太陽能電池10之方法的一可能處理流程，例如像在圖1中示意性示出的。
在圖2的工藝流程中，首先在步驟201製備吸收物1。如上詳述地，吸收物1係一適合的半導體基底，其在圖2的實施例中例如是n摻雜的矽基底。
在步驟202中，除其他之外，進行吸收物1的表面製備，由此將吸收物1表面制絨。制絨用於提高在所形成的異質觸點太陽能電池10中的光吸收率，其方式為降低其反射。制絨之後在多個步驟中進行純化。
藉由後續的工藝步驟203，在吸收物1的正面上沈積一固有的非晶態層2，該層處於薄的、富含氫的、非晶態的、固有的矽層的形式。
然後在步驟204中將摻雜的、非晶態的半導體層3沈積在固有的非晶態的層2上。摻雜的非晶態的半導體層3 在所示實施例中是n+摻雜的。
在工藝步驟205中，在吸收物1的背面上沈積一固有的、非晶態的半導體層6，該層處於富含氫的、非晶態的、固有的矽層的形式。在工藝步驟206中，在固有的、非晶態的半導體層6上沈積由p+摻雜的、富含氫的、非晶態的矽組成的發射物7。
在其他同樣適合的本發明方法之方法選項中，可以將上述用於沈積該等固有的和摻雜的非晶態半導體層2、3、6和7的步驟順序以其他順序進行。於是可以例如首先在吸收物1的背面沈積該固有的非晶態半導體層6，並在其上沈積發射物7，而隨後在吸收物1的正面上沈積該固有的非晶態半導體層2，並在其上沈積該n+摻雜的非晶態半導體層3。
於是在一唯一的工藝步驟207中，在使用PVD(物理氣相沈積)工藝的情況下沈積正面傳導層4(TCO正面)和背面傳導層8(TCO背面)。在這個示例性的實施方式中，兩個層4和8在同一處理室中沈積，腔室中具有唯一的O2濃度，這對正面處以及背面處的TCO層的摻雜產生同樣的影響，其結果係這兩個層4和8具有相同或非常相似的光學和電學特性。
背面接觸部的形成藉由在工藝步驟208中，在使用PVD工藝或篩網印刷或其他金屬沈積工藝(例如鍍層等)的情況下，將背面接觸層9沈積在背面傳導層8上。正面接觸部在步驟209中藉由接觸部結構的絲網印刷或其他金屬 沈積工藝(例如鍍層等)進行。
如從上述步驟中可以看出的，該等步驟在理論上也完全可以用於製造標準異質觸點太陽能電池。因此，在理論上不需要將工藝步驟和所屬的設備相對於標準異質觸點太陽能電池工藝流程進行改變即可製造本發明的異質觸點太陽能電池10。僅需要採取簡單的工藝參數匹配。然而，藉由上述技術產生了一逆向的異質觸點太陽能電池結構(背異質結)，其中不存在由發射物造成的異質觸點太陽能電池的吸收損失，並且因此可製造的異質觸點太陽能電池10的效率係非常高的。由於本發明技術流程和由其可生產的異質觸點太陽能電池10的該等優點，可以放棄使用不同的、雖然效率更高但更昂貴的材料，例如用於使成本最低。於是可以例如不用成本相對密集的ITO層來製造透明的正面傳導層4或透明的背面傳導層8，而是返回到廉價的材料，例如用鋁摻雜的鋅氧化物。
藉由本發明採用的背異質結太陽能電池概念，在形成特別有利的電特性的同時，該發射物7在其層厚度和/或其摻雜程度方面可以被優化，例如最大的開路電壓(VOC)。後者在標準異質觸點太陽能電池中是不能實現的，因為在此在發射物的層厚度上總是必須在開路電壓(VOC)與短路電流密度(JSC)之間找到折中。
本發明的太陽能電池製造技術還使得例如能夠拋光異質觸點太陽能電池10的背面12。在這種情況下，相對於背面鈍化，背面拋光的優點比在常規異質觸點太陽能電池 中更大，因為發射物位於拋光後的背面上：作為更好的鈍化的特徵，在發射物上更小的表面積比在與發射物對置的表面場上的更小的表面積更有利。
1‧‧‧吸收物
2‧‧‧非晶態半導體層
3‧‧‧非晶態半導體層
4‧‧‧正面傳導層
5‧‧‧接觸結構
6‧‧‧非晶態半導體層
7‧‧‧發射物
8‧‧‧背面傳導層
9‧‧‧背面接觸層
10‧‧‧異質觸點太陽能電池
11‧‧‧異質觸點太陽能電池的正面
12‧‧‧異質觸點太陽能電池的背面
13‧‧‧太陽光線入口

Claims (23)

  1. 一種異質觸點太陽能電池(10)，在其正面(11)中設置有太陽光線(13)的一入口，帶有一由第一傳導類型的晶體半導體材料組成的吸收物(1)；一設置在該異質觸點太陽能電池(10)正面、比該吸收物(1)更高的、摻雜的、第一傳導類型之非晶半導體層(3)；一在該第一傳導類型的摻雜的非晶半導體層(3)的正面設置的、導電的、透明的正面覆蓋層；一位於該異質觸點太陽能電池(10)的正面(11)上、具有彼此間隔開的多個觸點結構(5)的正面接觸部；一在該異質觸點太陽能電池(10)背面設置的、與該第一傳導類型相反的第二傳導類型的發射物(7)；以及一在該異質觸點太陽能電池(10)的背面上安排的背面接觸部(12)，其中該正面覆蓋層係一導電、透明的正面傳導層(4)，該正面傳導層設置在該正面的、摻雜的、非晶態半導體層(3)與該正面接觸部之間，其特徵在於，該背面接觸部具有一在該異質觸點太陽能電池(10)的背面(12)的面積上延伸的背面接觸層(9)；並且該正面傳導層(4)具有在7×10-4至50×10-4Ωcm的範圍內、較佳的是高於11×10-4Ωcm，較佳的是高於14×10-4Ωcm的比電阻。
  2. 如申請專利範圍第1所述的異質觸點太陽能電池，其中，在該發射物(7)與該背面接觸部之間設置有一導 電的、透明的背面傳導層(8)，該背面傳導層具有在從7×10-4到50×10-4Ωcm範圍內，較佳的是高於11×10-4Ωcm，較佳的是高於14×10-4Ωcm的比電阻。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該正面傳導層(4)和該背面傳導層(8)具有相同的比光學和電學特徵。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該正面傳導層(4)和該背面傳導層(8)具有相同的摻雜程度並且因此具有相同的比電阻。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該正面傳導層(4)和該背面傳導層(8)係不同地摻雜的。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該正面傳導層(4)和該背面傳導層(8)在550nm到1200nm的波長範圍內具有超過85%的透射率。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該背面傳導層(8)在紅外光譜區域中具有大於該正面傳導層(4)的透射率。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該正面傳導層(4)和/或該背面傳導層(8)包括至少一個銦-錫氧化物層。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該正面傳導層(4)和/或該背面傳導層(8)包括至少一個用鋁摻雜的鋅氧化物層。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該正面傳導層(4)和/或該背面傳導層(8)包括至少一個銦氧化物層。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該第一傳導類型係藉由n摻雜形成的，並且該第二傳導類型係藉由p摻雜形成。
  12. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，在該吸收物(1)與該設置在正面的、摻雜的、非晶態的半導體層(3)之間和/或在該吸收物(1)與該發射物(7)之間設置有一非晶態的固有的半導體層(2，6)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該非晶態的固有的半導體層(2，6)係一含氫非晶態的矽層。
  14. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該非晶態的、摻雜的半導體層(3)和/或該發射物(7)係含氫矽層或者SiOx層，其中x2。
  15. 如申請專利範圍第1或2項所述之異質觸點太陽能電池，其中，該發射物(7)係未結構化的。
  16. 一種用於製造異質觸點太陽能電池(10)之方法，在該異質觸點太陽能電池正面(11)中設置有一太陽光線入口(13)，其中提供一由第一傳導類型的晶態的半導體材料製成的吸收物(1)，在該異質觸點太陽能電池(10)的正面沈積一比該吸收 物(1)摻雜程度更高的、非晶態的、第一傳導類型的半導體層(3)，在該摻雜的、非晶態的、第一傳導類型的半導體層(3)的正面沈積一導電的、透明的正面傳導層(4)，在該異質觸點太陽能電池(10)的正面(11)生產一具有多個彼此間隔開的接觸結構(5)的正面接觸部，在該異質觸點太陽能電池(10)的背面沈積一與第一傳導類型不同的第二傳導類型的發射物(7)，並且在該異質觸點太陽能電池(10)的背面(12)上生產一背面接觸部，其特徵在於，選擇如下的材料用於沈積該正面傳導層(4)：使得這個層之比電阻處於7×10-4到50×10-4Ωcm範圍內，較佳的是高於11×10-4Ωcm，較佳的是高於14×10-4Ωcm；並且該背面接觸部作為一在該異質觸點太陽能電池(10)的背面(12)的面積上延伸之背面接觸層(9)而沈積。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中，在該發射物(7)與該背面接觸部之間設置有一導電的、透明的背面傳導層(8)，選擇如下材料用於沈積該背面傳導層(8)，使得這個層的比電阻在從7×10-4到50×10-4Ωcm範圍內，較佳的是高於11×10-4Ωcm，較佳的是高於14×10-4Ωcm。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中，該正面傳導層(4)和該背面傳導層(8)係同時在同一沈積室中生產。
  19. 如申請專利範圍第17或18項所述之方法，其中，使用由相同材料製成的靶來沈積該正面傳導層(4)以及沈積該背面傳導層(8)。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中，使用由不同材料製成的靶和/或帶有不同摻雜劑濃度的靶來沈積該正面傳導層(4)和該背面傳導層(8)。
  21. 如申請專利範圍第17或18項所述之方法，其中，該等靶選自銦-錫氧化物、用鋁摻雜的鋅氧化物和/或銦氧化物。
  22. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中，在該沈積室中沈積該正面傳導層(4)以及該背面傳導層(8)時，使用相同O2濃度來摻雜該等層。
  23. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中，採用一背面拋光之吸收物(1)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109314150A (zh) * 2016-04-18 2019-02-05 洛桑联邦理工学院 太阳能光伏组件

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2817539T3 (es) * 2016-03-23 2021-04-07 Panasonic Ip Man Co Ltd Célula solar, módulo de célula solar y procedimiento de fabricación de célula solar
CN107833929A (zh) * 2017-10-13 2018-03-23 浙江昱辉阳光能源江苏有限公司 一种单面制绒的硅异质结电池及制造方法
DE102019123758A1 (de) 2019-09-05 2021-03-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellgetriebe zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine
DE102019123785A1 (de) * 2019-09-05 2021-03-11 Meyer Burger (Germany) Gmbh Rückseitenemitter-Solarzellenstruktur mit einem Heteroübergang sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung derselben
CN114447123B (zh) * 2020-11-02 2024-05-14 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 异质结太阳能电池及光伏组件

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2891600B2 (ja) * 1992-12-25 1999-05-17 三洋電機株式会社 ヘテロ接合デバイスの製造方法
JPH0878659A (ja) * 1994-09-02 1996-03-22 Sanyo Electric Co Ltd 半導体デバイス及びその製造方法
DE10045249A1 (de) 2000-09-13 2002-04-04 Siemens Ag Photovoltaisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen des Bauelements
JP2002299658A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子
JP2003282905A (ja) * 2002-03-26 2003-10-03 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池及びその製造方法
JP4194379B2 (ja) * 2003-01-22 2008-12-10 三洋電機株式会社 光起電力装置
JP4093892B2 (ja) * 2003-03-25 2008-06-04 三洋電機株式会社 光起電力装置の製造方法
CN100431177C (zh) 2003-09-24 2008-11-05 三洋电机株式会社 光生伏打元件及其制造方法
JP4169671B2 (ja) * 2003-09-24 2008-10-22 三洋電機株式会社 光起電力素子の製造方法
ATE553501T1 (de) 2005-02-25 2012-04-15 Sanyo Electric Co Photovoltaische zelle
JP4502845B2 (ja) * 2005-02-25 2010-07-14 三洋電機株式会社 光起電力素子
DE102005019225B4 (de) * 2005-04-20 2009-12-31 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Heterokontaktsolarzelle mit invertierter Schichtstrukturgeometrie
JP4711851B2 (ja) * 2006-02-24 2011-06-29 三洋電機株式会社 光起電力装置
US8637761B2 (en) * 2008-09-16 2014-01-28 Silevo, Inc. Solar cells fabricated by using CVD epitaxial Si films on metallurgical-grade Si wafers
KR100993511B1 (ko) * 2008-11-19 2010-11-12 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
CN101997040B (zh) * 2009-08-13 2012-12-12 杜邦太阳能有限公司 用于制造具有带有纹理表面的透明传导氧化物层的多层结构的工艺和借此制成的结构
DE102010020175A1 (de) * 2010-05-11 2011-11-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Halbleiterbauteil mit defektreicher Schicht zur optimalen Kontaktierung von Emittern sowie Verfahren zu dessen Herstellung
JP2012080080A (ja) * 2010-09-07 2012-04-19 Tokyo Electron Ltd 縦型熱処理装置及びその制御方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109314150A (zh) * 2016-04-18 2019-02-05 洛桑联邦理工学院 太阳能光伏组件
CN109314150B (zh) * 2016-04-18 2022-05-24 洛桑联邦理工学院 包括光吸收硅层的太阳电池及其制造方法

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