專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型結(jié)構(gòu)的硅太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型結(jié)構(gòu)的硅太陽(yáng)能電池。
傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池，是在p型的襯底上，利用擴(kuò)散技術(shù)，生成一層n型材料。這一層n材料和p型的襯底形成一個(gè)與表面垂直的p-n結(jié)。然后利用適當(dāng)?shù)慕饘賮丫€(xiàn)，構(gòu)成引線(xiàn)和電極，組成太陽(yáng)能電池。
本實(shí)用新型提出的硅太陽(yáng)能電池，由硅襯底、n型材料、金屬電極引線(xiàn)構(gòu)成，其中n+區(qū)與p+區(qū)設(shè)計(jì)成梳狀交叉結(jié)構(gòu)形式，將傳統(tǒng)的太陽(yáng)電池中，p區(qū)被n+區(qū)全覆蓋的結(jié)構(gòu)，更改為p區(qū)被n+區(qū)部分覆蓋的結(jié)構(gòu)。n+的電極自表面引出，p+的電極可自表面和背面同時(shí)引出。梳條的數(shù)目由太陽(yáng)能電池的面積決定。其結(jié)構(gòu)如

圖1所示。
在此梳狀結(jié)構(gòu)中，由n+區(qū)與襯底構(gòu)成一個(gè)縱向的p-n結(jié)。此外，在硅片表面的橫向，在n+區(qū)與p+區(qū)之間有一個(gè)p-區(qū)(襯底)，形成了一個(gè)n+-p--p+的結(jié)構(gòu)。顯然，在n+區(qū)與p-區(qū)中存在著一個(gè)橫向結(jié)，在這個(gè)橫向結(jié)的結(jié)區(qū)內(nèi)有一個(gè)電場(chǎng)。該區(qū)域內(nèi)的少子在此電場(chǎng)作用下，將會(huì)被迅速掃入n+區(qū)，而不產(chǎn)生任何的復(fù)合。此外，只要p-區(qū)的寬度足夠窄，那么產(chǎn)生于該區(qū)域的少數(shù)載流子，絕大部分將被掃入n區(qū)，而不被復(fù)合。這種新型的結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池，具有較高的效率。
為了提高太陽(yáng)能電池的效率，p+區(qū)與n+區(qū)梳條的寬度，一般設(shè)計(jì)得比p-更窄一些。一般前者寬度為后者寬度的2/3-1/3之間較好。一個(gè)典型的數(shù)據(jù)是，p+區(qū)梳條與n+區(qū)梳條的寬度為3微米，p-區(qū)的寬度為6微米。
實(shí)驗(yàn)表明，如果在同一襯底片上，制作二個(gè)面積相同的太陽(yáng)能電池，一個(gè)采用傳統(tǒng)的n區(qū)全覆蓋結(jié)構(gòu)，另一個(gè)采用這里提出的新結(jié)構(gòu)。在同樣強(qiáng)度的光照下，后者的光電流較前者明顯增大。
本結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池具有以下特點(diǎn)1、與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的襯底為n+區(qū)全覆蓋的太陽(yáng)能電池相比，它具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
2、由于縱向p-n結(jié)的結(jié)區(qū)面積大幅度地減少，降低了因p-n結(jié)漏電或損壞導(dǎo)致太陽(yáng)能電池失效的可能性。有利于提高產(chǎn)品成品率，是一種極具實(shí)用價(jià)值的新型結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池。
3、它基本上沿用了傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池的工藝。沒(méi)有增加復(fù)雜的或高難度的工藝。
4、與常用的襯底為n+全覆蓋的太陽(yáng)能電池相比，這種太陽(yáng)能電池應(yīng)用于航天器時(shí)，降低了它因p-n結(jié)在太空中為高能粒子撞擊引起電池失效的可能性。是一種適合于航天器應(yīng)用的太陽(yáng)能電池。
5、這種太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)，不僅適用于硅太陽(yáng)能電池，原則上也適用于由其它半導(dǎo)體材料制作的太陽(yáng)能電池。
圖中標(biāo)號(hào)1為n+區(qū)，2為p+區(qū)，3為p-區(qū)。
太陽(yáng)能電池及其制作工藝舉例如下如圖1所示，設(shè)計(jì)p+區(qū)梳條和n+區(qū)梳條的寬度為3微米，p-區(qū)的寬度為6微米。
1、用電阻率為20Ω-cm左右的Si(100)單晶片作襯底片，採(cǎi)用常規(guī)的硅片請(qǐng)洗方法請(qǐng)洗硅片。
2、采用熱氧化法，生長(zhǎng)一層厚度為500nm左右的氧化層。
3、用光刻技術(shù)刻蝕出如圖一中的p+區(qū)的梳條。并腐蝕去硅片背面的氧化層。
4、作硼擴(kuò)散，在硅片的背面和圖一中p+區(qū)梳條內(nèi)形成p+區(qū)。p+區(qū)的雜質(zhì)濃度為5×1018cm-3。(在作p+擴(kuò)散的再分布時(shí)，同時(shí)在硅片表面生長(zhǎng)氧化層，以掩蔽p+區(qū))。
5、用光刻法刻蝕出圖一中的n+梳條。
6、用磷擴(kuò)散法，在n+梳條狀區(qū)域內(nèi)作磷擴(kuò)散，形成n+區(qū)。n+區(qū)的雜質(zhì)濃度為1×1019cm-3(在作磷擴(kuò)散的再分布時(shí)，同時(shí)作氧化，使n+區(qū)為氧化硅層所覆蓋和掩蔽)。
7、用光刻技術(shù)開(kāi)出制作電極的窗口。
8、采用真空蒸發(fā)技術(shù)，在硅片表面和背面先后蒸發(fā)上鋁膜。其厚度不低于3微米。
9、用光刻技術(shù)制作引線(xiàn)與電極。
10、低溫沉積技術(shù)沉積鈍化膜。
11、用光刻腐蝕法制作壓焊點(diǎn)。
12、在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行合金化。即得所需新型結(jié)構(gòu)硅太陽(yáng)能電池。
權(quán)利要求1.一種硅太陽(yáng)能電池，由硅襯底、n型材料和金屬電極引線(xiàn)構(gòu)成，其特征在于n+區(qū)和p+區(qū)成梳狀交叉結(jié)構(gòu)形式，使p區(qū)被n+區(qū)部分覆蓋；n+區(qū)的電極自表面引出，p+區(qū)的電極自表面和背面同時(shí)引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽(yáng)能電池，其特征在于由n+區(qū)與襯底構(gòu)成一個(gè)縱向的p-n結(jié)；在硅片表面的橫向，在n+區(qū)與p+區(qū)之間有一個(gè)p-區(qū)，構(gòu)成一個(gè)n+-p-p+的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽(yáng)能電池，其特征在于p+區(qū)與n+區(qū)梳條寬度為p-區(qū)寬度的2/3-1/3。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為一種新型結(jié)構(gòu)的硅太陽(yáng)能電池，由硅襯底、n型材料和金屬電極引線(xiàn)構(gòu)成，其中，n
文檔編號(hào)H01L31/0352GK2585419SQ02288229
公開(kāi)日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者張翔九, 胡際璜 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)