專利名稱：晶體太陽(yáng)能電池、用于制備晶體太陽(yáng)能電池的方法以及用于制備太陽(yáng)能電池模組的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體太陽(yáng)能電池，其具有正面η型摻雜區(qū)和背面P型摻雜區(qū)、正面觸點(diǎn)、背面觸點(diǎn)和至少一個(gè)由SiN制成的或包含SiN的正面第一層，如抗反射層。本發(fā)明還涉及一種制備晶體太陽(yáng)能電池的方法，所述晶體太陽(yáng)能電池具有正面η型摻雜區(qū)、背面ρ型摻雜區(qū)、正面觸點(diǎn)和背面觸點(diǎn)以及至少一個(gè)由SiN制成的或包含SiN的作為第一層的正面層，如抗反射層。本發(fā)明的主題還有用于制備包含接線的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模組的方法，所述太陽(yáng)能電池分別具有正面η型摻雜區(qū)、背面P型摻雜區(qū)、正面觸點(diǎn)、背面觸點(diǎn)、至少一個(gè)由SiN制成的或包含SiN的正面層，以及在所述至少一個(gè)由SiN制成的或包含SiN的正面層與所述η型摻雜區(qū)之間的由選自SiN、SiOx, Al2Ox> SiOxNy:Hz、a_Si :H、TiOx的組的至少一種材料制成的層，其中，所述太陽(yáng)能電池在正面被光學(xué)上透明的塑料灌封材料覆蓋，在所述灌封材料之上布置有電絕緣的、光學(xué)上透明的玻璃或塑料的蓋件，所述太陽(yáng)能電池在背面被塑料灌封材料覆蓋，并且由此形成的單元基本上被優(yōu)選為環(huán)繞式的金屬框架包圍。
背景技術(shù)：
pn 二極管中的η型摻雜區(qū)和ρ型摻雜區(qū)產(chǎn)生空間電荷區(qū)，其中，電子從η型層遷移至P型層，P型層空穴遷移至η型層。當(dāng)將電壓加到處在η型摻雜層和P型摻雜層上的金屬電極上時(shí)，在負(fù)電極上的電壓為負(fù)的情況下，產(chǎn)生高電流。在極性逆反的情況下產(chǎn)生明顯更小的電流。硅pn 二極管的特別實(shí)施方式是太陽(yáng)能電池或光電探測(cè)器，其中，一部分正面設(shè)有至少部分透明的層，所述層大多具有減少反射的作用。光通過所述層進(jìn)入硅，光在那里被部分地吸收。在此，過剩電子和過剩空穴被釋放。過剩電子在空間電荷區(qū)的電場(chǎng)中從P型摻雜區(qū)遷移至η型摻雜區(qū)，并且最終遷移至η型摻雜區(qū)的金屬觸點(diǎn)，過剩空穴從η型摻雜區(qū)遷移至P型摻雜區(qū)，并且最終遷移至P型摻雜區(qū)的金屬觸點(diǎn)。當(dāng)在正電極與負(fù)電極之間被施加電壓時(shí)，產(chǎn)生電流。一般來講，多個(gè)太陽(yáng)能電池借助于金屬連接器串聯(lián)連接，并且被層壓在由多個(gè)絕緣層組成的太陽(yáng)能模組中，從而保護(hù)其不受氣候影響。問題是，通過太陽(yáng)能電池的串聯(lián)和多個(gè)模組的串聯(lián)而產(chǎn)生通常來講系統(tǒng)電壓為數(shù)百伏的系統(tǒng)。在太陽(yáng)能電池與地電位之間獲得了高電場(chǎng)，該高電場(chǎng)導(dǎo)致不期望的位移電流和泄漏電流。因此，電荷會(huì)持續(xù)積累在太陽(yáng)能電池表面，這會(huì)大大降低太陽(yáng)能電池的效率。在曝光下或在黑暗中長(zhǎng)期儲(chǔ)存的情況下，也會(huì)導(dǎo)致電荷富集于表面。已知的是基于具有η型基本摻雜(Grunddotierung)和ρ型摻雜正面的雙側(cè)接觸連接式硅太陽(yáng)能電池的正面的電荷而導(dǎo)致空轉(zhuǎn)電壓的降級(jí)以及短路電流的輕度降級(jí)(J. Zhao，J. Schmidt，A. Wang, G. Zhang，B. S. Richards and M. A. Green，“Performance instability in η-type PERT Silicon solar cells，，，Proceedings of the 3rd World Conference on Photo-voltaic Solar Energy Conversion，2003)?？辙D(zhuǎn)電壓禾口短路電、流在曝光下和在黑暗中長(zhǎng)期儲(chǔ)存時(shí)發(fā)生劇烈降級(jí)。所述降級(jí)的原因被認(rèn)為是氮化硅和/或氧化硅中的正電荷富集于正面。所述正電荷導(dǎo)致硅表面的貧化(Verarmimg)并因此導(dǎo)致少數(shù)載流子的表面復(fù)合速度升高。特征在于由此并不對(duì)并聯(lián)電阻和填充系數(shù)產(chǎn)生不利影響。在具有η型基本摻雜、η型摻雜正面和ρ型摻雜背面的雙側(cè)接觸連接式硅太陽(yáng)能電池的情況下，也觀察到由于正面上的電荷而導(dǎo)致空轉(zhuǎn)電壓和短路電流的降級(jí)(J. aiao，上述引文中)。由于氮化硅和/或氧化硅中的負(fù)電荷富集于正面，所述空轉(zhuǎn)電壓和短路電流在曝光下和黑暗中長(zhǎng)期儲(chǔ)存時(shí)同樣劇烈降級(jí)。在這種情況下，負(fù)電荷導(dǎo)致η型摻雜硅表面的貧化，并且因此又導(dǎo)致表面復(fù)合速度的升高。在這種情況下，特征也在于并不對(duì)并聯(lián)電阻和填充系數(shù)產(chǎn)生不利影響。對(duì)于包含具有η型基本摻雜、η型摻雜正面和基板背面上的局部ρ型摻雜區(qū)和η型摻雜區(qū)的背面觸點(diǎn)式太陽(yáng)能電池的模組，已知由于電荷而導(dǎo)致降級(jí)(參見 R. Swanson, M. Cudzinovic, D. DeCeuster, V. Desai，J. Jiirgens, N. Kaminar, W. Mulligan， L.Rodrigues-Barbosa, D. Rose，D.Smith，A.Terao and K. Wilson,“The surface polarization effect in high-efficiency silicon solar cells (高效率太陽(yáng)會(huì)邑電池中的表面極化效應(yīng))”，Proceedings of the 15 International Photo-voltaic Science &Engineering Conference,第 410 頁(yè)，2005 ；Hans Oppermann, ‘‘SolarzelIe (太陽(yáng)能電池)，，，專利申請(qǐng) WO 2007/022955 以及 Philippe WeIter,"Zu gute Zellen(關(guān)于優(yōu)良的電池)”，Photon (光電子)，102頁(yè)，2006，4月)。所述模組具有相對(duì)于大地的高正電位，因此， 負(fù)電荷遷移至太陽(yáng)能電池的未安設(shè)觸點(diǎn)的正面上。由于模組復(fù)合體很小的導(dǎo)電能力，即使切斷系統(tǒng)電壓之后，所述負(fù)電荷仍能長(zhǎng)時(shí)間保留在所述正面上。由此，正面上的表面復(fù)合速度升高，并且因此空轉(zhuǎn)電壓和短路電流降低。令人感興趣地也報(bào)告了填充系數(shù)的降低。當(dāng)系統(tǒng)的正極接地時(shí)，即當(dāng)從一開始僅允許負(fù)的系統(tǒng)電壓時(shí)，不出現(xiàn)降級(jí)。顯然地，所述太陽(yáng)能電池類型的正面上的正電荷不導(dǎo)致降級(jí)。當(dāng)由于正面上的負(fù)電荷導(dǎo)致已經(jīng)發(fā)生降級(jí)時(shí)， 可通過在黑暗中或過夜使系統(tǒng)電壓極性逆反，即通過施加相對(duì)于大地高的負(fù)電位，而使降級(jí)暫時(shí)減弱(恢復(fù)通過補(bǔ)償電壓來進(jìn)行)。在此，負(fù)電荷從太陽(yáng)能電池表面流走。然而次日由于高的正系統(tǒng)電壓而再次導(dǎo)致降級(jí)，因此必須每夜重新進(jìn)行恢復(fù)。此外，在R. Swanson，上述引文中，為了防止電荷積聚于太陽(yáng)能電池的正面上，在所述太陽(yáng)能電池中，所有pn結(jié)和金屬觸點(diǎn)存在于基板背面上，提出在正面上的抗反射層上施加有導(dǎo)電覆層，并且將所述覆層與太陽(yáng)能電池的正極或負(fù)極在背面上導(dǎo)電連接。相對(duì)于上文介紹的太陽(yáng)能電池類型，具有ρ型基本摻雜和η型摻雜正面的雙側(cè)接觸連接式硅太陽(yáng)能電池對(duì)于正面上的表面復(fù)合速度的變化明顯更不敏感。因此在曝光下或在黑暗中長(zhǎng)期儲(chǔ)存時(shí)僅發(fā)現(xiàn)空轉(zhuǎn)電壓的少量降級(jí)(J. aiao，上述引文中)。在 Ines Rutschmann,"Noch nicht ausgelernt(尚未出徒)，，,Photon，第 122 頁(yè)， 2008 年 1 月禾口 Ines Rutschmann, "Polarisation uberwunden (克月艮極化)，，，Photon,第 IM頁(yè)，2008年8月中，介紹了如下的具有雙側(cè)接觸連接式硅太陽(yáng)能電池的模組，所述硅太陽(yáng)能電池具有P型基本摻雜和η型摻雜正面，所述模組在高的負(fù)系統(tǒng)電壓的作用之后具有低并聯(lián)電阻并因此也具有低填充系數(shù)。這是發(fā)射極與基極之間相互作用的標(biāo)志，并且因此基本上不同于上文介紹的對(duì)表面復(fù)合速度的作用。通過在升高的溫度和高濕度下的處理， 使得降級(jí)的模組部分恢復(fù)其效能。在高的正系統(tǒng)電壓下未發(fā)現(xiàn)降級(jí)，并且已經(jīng)降級(jí)的模組可通過在黑暗中施加相對(duì)于大地高的正電位而暫時(shí)恢復(fù)，即在這種情況下，借助補(bǔ)償電壓的恢復(fù)也是可行的，但是伴隨有極性逆反，就像上文介紹的模組那樣，其包含具有η型基本摻雜、η型摻雜正面和基板背面上的局部ρ型摻雜區(qū)和η型摻雜區(qū)的背面觸點(diǎn)式太陽(yáng)能電池。在高的負(fù)系統(tǒng)電壓下再次出現(xiàn)降級(jí)，從而在這種情況下也必須定期重復(fù)通過補(bǔ)償電壓恢復(fù)。此外據(jù)報(bào)道，模組在高的負(fù)系統(tǒng)電壓下的降級(jí)通過所應(yīng)用的正面金屬化方法(特殊的轉(zhuǎn)印法)而引發(fā)(8.1 肚叱11111￡11111，上述引文中)。由US-A-4，343，962公知如下的太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池由η型摻雜正面區(qū)和ρ 型摻雜背面區(qū)、正面觸點(diǎn)、背面觸點(diǎn)和至少一個(gè)第一正面層構(gòu)成，所述太陽(yáng)能電池由氧化硅制成，并且可用作抗反射層。所述抗反射層也可包含氮化物。在US-A-4，144，094中，介紹了具有抗反射表層的太陽(yáng)能電池，所述抗反射表層由具有缺陷的氮化硅制成。由US-B-7，554，031公知的是如下的背面觸點(diǎn)式太陽(yáng)能電池，其具有η型基本摻雜。為了在由相應(yīng)太陽(yáng)能電池組裝的太陽(yáng)能模組中避免有害的極化，對(duì)太陽(yáng)能電池模組的一區(qū)域預(yù)力口電壓(vorspannen)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于如下任務(wù)，即，以如下方式改進(jìn)晶體太陽(yáng)能電池、用于制備晶體太陽(yáng)能電池的方法以及用于制備開頭所述類型的太陽(yáng)能電池模組的方法，從而使得特別是具有 P型基本摻雜、η型摻雜正面和由氮化硅制成的抗反射層的雙側(cè)接觸連接式硅太陽(yáng)能電池由于高的負(fù)系統(tǒng)電壓或正面上的正電荷而導(dǎo)致的并聯(lián)電阻的降級(jí)進(jìn)而還有填充系數(shù)的降級(jí)有所減輕。為了解決所述任務(wù)，本發(fā)明主要設(shè)置如下的晶體太陽(yáng)能電池，其特征在于，在第一層與η型摻雜區(qū)之間布置有由選自SiN、SiOx, Al2Ox> SiOxNy:Hz、a_Si :H、TiOx的組的至少一種材料制成的或包含這樣的材料的第二層，并且對(duì)所述第二層加以摻雜，以形成缺陷。所述由SiN制成的或包含SiN的第二層應(yīng)包含1至2. 2的硅-氮比例以及高于 10%的氫原子濃度。為了達(dá)到更好的穩(wěn)定性，提出在所述第一層的制備之后在所述第一層中導(dǎo)入正載流子和/或負(fù)載流子。所述載流子的單位面積電荷密度優(yōu)選為〉1 · 1012/cm2。特別地，在所述太陽(yáng)能電池的制備之后，應(yīng)當(dāng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)將負(fù)電壓Un施加到太陽(yáng)能電池上。本發(fā)明的長(zhǎng)處還在于，在所述太陽(yáng)能電池的制備之后，將正電荷施加到太陽(yáng)能電池上。只要所述第二層由SiN制成或包含SiN的話，該第二層就應(yīng)具有η彡2，特別是在 2. 1與3.0之間的折射率η。優(yōu)選的是，所述第二層應(yīng)構(gòu)成有Inm ^ D1 ^ 50nm的厚度D10令人驚訝地表明，當(dāng)將缺陷引入太陽(yáng)能電池的正面氮化硅層中或引入存在于正面氮化硅層與η型摻雜區(qū)之間的氮化硅層中時(shí)，并聯(lián)電阻的降級(jí)被大大地防止或至少大大地減少。所述缺陷特別通過用選自P、N、Sb、Bi、C、0、B、Al、Ga、In、Tl、Cu、V、W、Fe、Cr的組的元素?fù)诫s而產(chǎn)生。還可設(shè)置由優(yōu)選SiOx、Al2Ox、SiOxNy:Hz、a-Si、a_Si:H或TiOx的其他材料制成的層來代替氮化硅層。在所述第二層中，缺陷可通過用選自P、N、Sb、Bi、C、0、B、Al、Ga」n、Tl、Cu、V、W、
Fe、Cr的組的至少一種元素?fù)诫s而產(chǎn)生。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述層由SiOx制成，SiOx借助在含氧氣氛中以波長(zhǎng)λ < 400nm的紫外線照射硅基板而產(chǎn)生。在另一實(shí)施方式中，所述層由SiOx制成，SiOx在300 與1000°C之間范圍內(nèi)的溫度下在含氧氣氛中產(chǎn)生。與氮化硅層直接沉積在η型摻雜正面上的其他太陽(yáng)能電池相比，通過所述額外的層，在高的負(fù)系統(tǒng)電壓下或在太陽(yáng)能電池正面上，在施加正電荷之后，大大地減少了低并聯(lián)電阻的構(gòu)成。此外，本發(fā)明以一種用于制備晶體太陽(yáng)能電池的方法見長(zhǎng)，所述晶體太陽(yáng)能電池具有正面η型摻雜區(qū)、背面ρ型摻雜區(qū)、正面觸點(diǎn)和背面觸點(diǎn)以及作為第一層的至少一個(gè)由 SiN制成的或包含SiN的正面層(如抗反射層)，長(zhǎng)處在于，在所述第一層與所述η型摻雜區(qū)之間布置有由選自SiN、SiOx, Al2Ox> SiOxNy:Hz、a-Si :H、TiOx的組的至少一種材料制成的或包含這樣的材料的第二層，在制備所述太陽(yáng)能電池之后，要么將負(fù)電壓Un加到所述太陽(yáng)能電池上，要么將正載流子和/或負(fù)載流子引入所述第一層中。此外，所述第二層應(yīng)當(dāng)以優(yōu)選選自P、N、Sb、Bi、C、0、B、Al、Ga、In、Tl、Cu、V、W、Fe、Cr的組的元素加以摻雜，用以形成缺陷。因此，所述任務(wù)的另一解決方案設(shè)置如下太陽(yáng)能電池(如上介紹)在硅基板與氮化硅層之間配設(shè)有額外的層，并且附加地將正電荷引入到太陽(yáng)能電池上。在此，太陽(yáng)能電池優(yōu)選處在10°c至600°C范圍內(nèi)的溫度下。所述任務(wù)的解決方案還設(shè)置如下太陽(yáng)能電池(如上介紹)在硅基板與氮化硅層之間配設(shè)有額外的層，并在層壓到太陽(yáng)能電池復(fù)合體的模塊中之后，暫時(shí)施加相對(duì)于大地高的負(fù)電壓。在此，模組應(yīng)當(dāng)處在10°c至220°C范圍內(nèi)的溫度下。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，憑借繼續(xù)將正電荷施加到太陽(yáng)能電池上或憑借繼續(xù)將相對(duì)于大地高的負(fù)電壓施加到模組上，使得太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模組的并聯(lián)電阻首先降低，然后再次升高幾乎達(dá)到起始值，并且因此，使得降級(jí)實(shí)際上完全恢復(fù)。即使不再向太陽(yáng)能電池上施加額外的正電荷或不再向模組中的太陽(yáng)能電池復(fù)合體施加相對(duì)于大地的負(fù)電壓，并聯(lián)電阻仍持續(xù)保持于所述高值。高溫加快所述持續(xù)恢復(fù)的過程。特別應(yīng)在50°C與200°C之間，優(yōu)選在80°C的溫度下，將負(fù)電壓施加到太陽(yáng)能電池上，和/或?qū)⒄姾珊?或負(fù)電荷引入第一層中。根據(jù)本發(fā)明的方法基本上不同于暫時(shí)的恢復(fù)，暫時(shí)的恢復(fù)對(duì)于在硅基板與氮化硅層之間不具有額外層的太陽(yáng)能電池來說公知的，并且在施加正電壓時(shí)被觀察到。本發(fā)明任務(wù)的另一解決方案提案設(shè)置如下向具有ρ型基本摻雜、η型摻雜正面和由氮化硅制成的抗反射層的雙側(cè)接觸連接式硅太陽(yáng)能電池上，將光學(xué)上透明的導(dǎo)電覆層施加到正面上。由此，在沒有其他額外措施的情況下，將抗反射層和正面金屬觸點(diǎn)相互導(dǎo)電連接。因?yàn)檎娼饘儆|點(diǎn)又與η型摻雜正面導(dǎo)電連接，抗反射層在高的系統(tǒng)電壓下也保持無電場(chǎng)，并且因此不將電荷弓I入抗反射層中。
用于制備開頭所述類型的太陽(yáng)能電池模組的方法的長(zhǎng)處在于，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，框架針對(duì)所述太陽(yáng)能電池模組的至少一個(gè)接頭被施加高的正電壓。在此，特別設(shè)置如下在所述框架與所述至少一個(gè)電觸點(diǎn)之間施加100V與20000V之間的正電壓，其中，所述正電壓優(yōu)選在0. 5秒彡、^ 1200分鐘的時(shí)間、內(nèi)施加。用于制備太陽(yáng)能電池模組的備選解決方案設(shè)置如下在時(shí)間t2內(nèi)，將導(dǎo)電液體、導(dǎo)電塑料膜或?qū)щ娊饘俨┘拥教?yáng)能電池模組上，并且在導(dǎo)電液體、導(dǎo)電塑料膜或?qū)щ娊饘俨厢槍?duì)太陽(yáng)能電池模組的至少一個(gè)電觸點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間t3內(nèi)施加高的正電壓。在此，應(yīng)在所述導(dǎo)電液體或塑料膜或金屬箔與所述至少一個(gè)電觸點(diǎn)之間施加100V與20000V之間的正電壓。特別設(shè)置如下所述液體或塑料膜或金屬箔在0. 5秒< t2 ( 1200分鐘的時(shí)間t2 內(nèi)布置于太陽(yáng)能電池模組上，或所述正電壓在0. 5秒< t3 ( 1200分鐘的時(shí)間t3內(nèi)施加。本發(fā)明還涉及包括接線的晶體ρ型太陽(yáng)能電池或η型太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模組，所述太陽(yáng)能電池分別包含正面η型摻雜區(qū)或ρ型摻雜區(qū)；背面ρ型摻雜區(qū)或η型摻雜區(qū)；正面觸點(diǎn)；背面觸點(diǎn)；至少一個(gè)由SiN制成或包含SiN的正面層，其中，所述太陽(yáng)能電池在正面被光學(xué)上透明的塑料灌封材料覆蓋，在所述灌封材料之上布置有電絕緣的、光學(xué)上透明的玻璃或塑料的蓋件，所述太陽(yáng)能電池在背面被塑料灌封材料覆蓋，并且這樣形成的單元被環(huán)繞式的金屬框架所包圍，并且長(zhǎng)處在于，在所述正面塑料灌封材料與所述蓋件之間布置有導(dǎo)電的而且光學(xué)上至少部分透明的層，所述層與太陽(yáng)能電池模組的電觸點(diǎn)之一導(dǎo)電連接?；诒景l(fā)明的教導(dǎo)，可至少減少或持續(xù)避免至ρη結(jié)的并聯(lián)電阻的降級(jí)，使得太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池模組的效率不會(huì)不允許地下降。在此，根據(jù)解決提案，為使首先降低的并聯(lián)電阻持續(xù)恢復(fù)，只要裝入不由氮化硅制成而優(yōu)選由選自SiOx、Al2Ox、SiOxNy:Hz、a-Si:H、 TiOxW組的至少一種材料制成的中間層的話，那么在太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能電池模組的至少一個(gè)接頭與大地之間施加直流電壓，具體而言，對(duì)于具有P型摻雜基板和η型摻雜正面的ρ 型摻雜晶體硅太陽(yáng)能電池，施加負(fù)電壓。具有缺陷的氮化硅層-當(dāng)其為中間層時(shí)，其為如抗反射層的正面氮化硅層時(shí)-不允許相關(guān)的電壓施加。還可向正面氮化硅層中引入特別是負(fù)載流子，來代替電壓施加，負(fù)載流子的引入起到相同作用。為了能夠引入負(fù)載流子，優(yōu)選通過電暈放電將正電荷施加到太陽(yáng)能電池的上側(cè)上。在這種情況下，并聯(lián)電阻在首先降低之后也開始持續(xù)恢復(fù)。向氮化硅層中引入載流子的過程這樣進(jìn)行通過施加來自氮化硅的正載流子，使負(fù)載流子到達(dá)氮化硅層中并保留在那里，從而隨后可從太陽(yáng)能電池的上側(cè)除去正電荷。當(dāng)太陽(yáng)能電池在其上側(cè)或太陽(yáng)能電池模組優(yōu)選在灌封各個(gè)太陽(yáng)能電池的絕緣層 (如EVA)之上被以導(dǎo)電的、光學(xué)上至少部分透明的層覆蓋時(shí)，其中，所述層在直接涂加到太陽(yáng)能電池上時(shí)與優(yōu)選條狀或點(diǎn)狀的正面觸點(diǎn)相連接，或者在施加到絕緣層上時(shí)，選擇性地與正面觸點(diǎn)或背面觸點(diǎn)連接，那么也無需引入載流子或施加高電壓。因此，根據(jù)一獨(dú)立解決提案，本發(fā)明還涉及如下的晶體太陽(yáng)能電池，其具有正面η 型摻雜區(qū)、背面P型摻雜區(qū)、正面觸點(diǎn)、背面觸點(diǎn)和至少一個(gè)由SiN制成或包含SiN的正面第一層(如抗反射層)，其長(zhǎng)處在于，在所述第一層上或分布于所述第一層之上的絕緣層上，布置有導(dǎo)電的而且光學(xué)上至少部分透明的第三層，所述第三層當(dāng)布置于所述第一層上時(shí)與所述正面觸點(diǎn)導(dǎo)電連接，當(dāng)布置于所述絕緣層上時(shí)與所述正面觸點(diǎn)或背面觸點(diǎn)導(dǎo)電連接。


本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征并不僅從權(quán)利要求書、由權(quán)利要求書獲悉的單獨(dú)的和/或組合的特征來獲得，還從對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的如下說明及附圖來獲得。其中圖1示出在高的負(fù)系統(tǒng)電壓下具有改善穩(wěn)定性的硅太陽(yáng)能電池的第一實(shí)施方式，圖2示出在高的負(fù)系統(tǒng)電壓下具有改善穩(wěn)定性的硅太陽(yáng)能電池的測(cè)得的并聯(lián)電阻與以正電荷充電的時(shí)間的函數(shù)，圖3示出在高的負(fù)系統(tǒng)電壓下具有改善穩(wěn)定性的硅太陽(yáng)能電池的另一實(shí)施方式， 以及圖4示出在高的系統(tǒng)電壓下具有改善穩(wěn)定性的太陽(yáng)能模組的實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式在優(yōu)選實(shí)施例的如下說明中，假設(shè)太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能電池模組的結(jié)構(gòu)和功能充分公知，特別是在P型基本摻雜(grimddotiert)晶體硅太陽(yáng)能電池和由這樣的太陽(yáng)能電池制造的模組方面。此外應(yīng)注意，本發(fā)明也涵蓋如根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的在正面具有多個(gè)氮化硅層的太陽(yáng)能電池。就此而言，術(shù)語正面氮化硅層被理解為一個(gè)或多個(gè)正面氮化硅層的同義詞。此夕卜，給定的尺寸基本上僅理解為是示例性的，而并未由此限制本發(fā)明的教導(dǎo)。圖1中僅原理性示出晶體硅太陽(yáng)能電池10。晶體硅太陽(yáng)能電池10具有例如 180 μ m厚的呈硅片形式的ρ型基本摻雜基板12，p型基本摻雜基板12在前側(cè)、即在正面被整面n+摻雜。相應(yīng)區(qū)用14標(biāo)明。基板12在背面p+_擴(kuò)散(區(qū)或?qū)?6)。在正面，還存在條狀或點(diǎn)狀正面觸點(diǎn)18、20。太陽(yáng)能電池的正面具有由氮化硅制成的抗反射層22，抗反射層 22例如可具有1. 9的折射率。在背面上布置有整面的背面觸點(diǎn)24。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，在所述正面或第一氮化硅層22與所述η+擴(kuò)散區(qū) 14之間布置有被稱作第二層的另一氮化硅層沈，另一氮化硅層沈具有例如2. 3的折射率和25nm的厚度。通過在抗反射層22與η+區(qū)14之間施加中間層，即第二層沈，可避免或大大地減少至ρη結(jié)(其存在于層12、14之間)的并聯(lián)電阻的降級(jí)。中間層沈通過摻雜而具有缺陷或缺陷區(qū)。作為摻質(zhì)可優(yōu)選考慮選自P、N、Sb、Bi、C、0、B、Al、Ga、In、Tl、Cu、V、W、Fe、Cr的
組的元素。必須避免并聯(lián)電阻的降級(jí)，這是因?yàn)楫?dāng)并聯(lián)電阻過度降低時(shí)ρη結(jié)中產(chǎn)生短路，使得太陽(yáng)能電池不再能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。代替由氮化硅制成的中間層沈地，為了避免由于高的系統(tǒng)電壓和太陽(yáng)能電池或由相應(yīng)太陽(yáng)能電池組成的模組的正面上的電荷而導(dǎo)致的并聯(lián)電阻的降級(jí)，可插入由如 3土0!￡、4120!￡、510具:泡、￡1^:!1和/或110!￡的其他材料制成的層。在這種情況下，在太陽(yáng)能電池的制備之后或?qū)⑾鄳?yīng)太陽(yáng)能電池連接成模組之后，在太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能電池模組的觸點(diǎn)之一上，即在正極或負(fù)極或兩個(gè)觸點(diǎn)上，施加相對(duì)于大地高的負(fù)直流電壓。作為用于該層的摻質(zhì)，可特別考慮選自P、N、Sb、Bi、C、0、B、Al、Ga、In、Tl、Cu、V、W、Fe、Cr的組的元素。備選地，可在太陽(yáng)能電池上，具體而言在其正面上，例如通過電暈放電施加正電荷。由此，向相應(yīng)中間層中特別引入源自η+層的負(fù)電荷，從而同樣地避免或減少相應(yīng)的降級(jí)。這通過圖2闡明。圖2表明了根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池至ρη結(jié)的并聯(lián)電阻隨時(shí)間的變化曲線，其中，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在正面氮化硅層22(如上所述，其可由多個(gè)層組成)與 η+區(qū)14(其也被稱作層)之間布置有由SiOx制成的中間層。在此，測(cè)量在晶體硅太陽(yáng)能電池中進(jìn)行，其中，氮化硅層22的折射率η為η = 2. 1，該層厚度為80nm。所述中間層具有約 2nm的厚度并由η+層通過用波長(zhǎng)< 300nm的紫外線而產(chǎn)生。然后通過電暈放電在相應(yīng)太陽(yáng)能電池的正面上施加正電荷。根據(jù)圖2測(cè)量并聯(lián)電阻。發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電阻首先降低之后在約15 分鐘之后發(fā)生持續(xù)恢復(fù)。圖3包括太陽(yáng)能電池100的另一實(shí)施方式。在正面氮化硅層22上施加光學(xué)上透明的導(dǎo)電層觀來代替中間層26，所述導(dǎo)電層觀可由氧化銦錫或氧化鋅制成。在此，所述層觀覆蓋抗反射層22并也可在正面觸點(diǎn)18、20之上延伸。在該實(shí)施例中，正面觸點(diǎn)18、20被露置。不依賴于此地，存在層觀與正面觸點(diǎn)18、20之間的導(dǎo)電連接。通過相關(guān)措施同樣可避免或大大地減少并聯(lián)電阻的降級(jí)。上述類型的根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池可接線成太陽(yáng)能電池模組，從而使其在高的系統(tǒng)電壓下達(dá)到改善的穩(wěn)定性。圖4中描繪了具有太陽(yáng)能電池10的相應(yīng)模組30的概要圖。太陽(yáng)能電池110在正面和背面以已知方式被例如由乙烯醋酸乙烯酯(EVA)制成的透明塑料層包圍并灌封于其中。相應(yīng)的層以附圖標(biāo)記32、34標(biāo)明。此外，在背面沿著EVA 層34延伸的是例如可由聚氟乙烯(TEDLAR)制成的背面箔36。在正面，EVA層32被玻璃板 36覆蓋。如此形成的單元被接地的金屬框架包圍。根據(jù)本發(fā)明，在正面的EVA層32與玻璃片38之間布置有可由氧化銦錫或氧化鋅制成的透明導(dǎo)電層40。然后，相應(yīng)的層38與模組的其中一極連接，即與正極或負(fù)極連接。 相關(guān)的布置方案也提供根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，如與圖3相關(guān)地闡釋的優(yōu)點(diǎn)。也可將太陽(yáng)能電池10、100等代替太陽(yáng)能電池110接線成模組，太陽(yáng)能電池10、100 等相應(yīng)于對(duì)根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的如上闡釋來進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.晶體太陽(yáng)能電池，所述晶體太陽(yáng)能電池具有正面η型摻雜區(qū)和背面ρ型摻雜區(qū)、正面觸點(diǎn)、背面觸點(diǎn)以及至少一個(gè)由SiN制成的或包含SiN的正面第一層，如抗反射層，其特征在于，在所述第一層與所述η型摻雜區(qū)之間布置有由選自SiN、SiOx, Al2Ox> SiOxNy:Hz、 a-Si:H、TiOx的組的至少一種材料制成的或包含這樣的材料的第二層，并對(duì)所述第二層加以摻雜，用以形成缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述由SiN制成的或包含SiN的第二層具有η ^ 2，特別是2. 1 < η < 3. 0的折射率η。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述由SiN制成的或包含SiN 的第二層包含1至2. 2的硅-氮比例和高于10%的氫原子濃度。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，在制備所述第一層之后，將正載流子和/或負(fù)載流子置入所述第一層中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述載流子的單位面積電荷密度為> 1 · 1012/cm2。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，在制備所述太陽(yáng)能電池之后，在預(yù)定時(shí)間上，將負(fù)電壓Un施加到所述所述太陽(yáng)能電池上。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，在制備所述太陽(yáng)能電池之后，將正電荷施加到所述太陽(yáng)能電池上。
8.特別是根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，在所述第一層上或在分布于所述第一層之上的絕緣層上，布置有導(dǎo)電的而且光學(xué)上至少部分透明的第三層，所述第三層當(dāng)布置于所述第一層上時(shí)與所述正面觸點(diǎn)導(dǎo)電連接，當(dāng)布置于所述絕緣層上時(shí)與所述正面觸點(diǎn)或背面觸點(diǎn)導(dǎo)電連接。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述第二層具有 Inm ^ D2 ^ 50nm 的厚度 D2。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述第二層為由η 型摻雜區(qū)構(gòu)成的SiOx層。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述第二層被以選自 P、N、Sb、Bi、C、0、B、Al、Ga、In、Tl、Cu、V、W、Fe、Cr 的組的至少一種元素?fù)诫s。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述第三層由氧化銦錫或氧化鋅制成或包含氧化銦錫或氧化鋅。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，當(dāng)形成由SiN之外的其他材料制成的第二層時(shí)，所述第一層具有折射率η > 2. 0。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，在構(gòu)造由SiN制成或包含SiN的第二層時(shí)，所述第一層的折射率小于所述第二層的折射率。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池具有負(fù)的系統(tǒng)電壓。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池為 P型基本摻雜的硅太陽(yáng)能電池。
17.用于制備晶體太陽(yáng)能電池的方法，所述晶體太陽(yáng)能電池具有正面η型摻雜區(qū)、背面P型摻雜區(qū)、正面觸點(diǎn)和背面觸點(diǎn)以及至少一個(gè)由SiN制成的或包含SiN的正面層作為第一層，如抗反射層，其特征在于，在所述第一層與所述η型摻雜區(qū)之間布置有由選自SiOx、 A120x、SiOxNy:Hz, a_Si:H、TiOx的組的至少一種材料制成的或包含所述材料的第二層，并且對(duì)所述第二層加以摻雜，用以形成缺陷，在制備所述太陽(yáng)能電池之后，要么將負(fù)電壓Un施加到所述太陽(yáng)能電池上，要么將正載流子和/或負(fù)載流子引入到所述第一層中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二層被以選自P、N、Sb、Bi、C、0、 B、Al、Ga、In、Tl、Cu、V、W、Fe、Cr的組的至少一種元素加以摻雜。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，將載流子通過向所述太陽(yáng)能電池的正面上施加正電荷而引入到所述第一層中。
20.根據(jù)權(quán)利要求17或19所述的方法，其特征在于，將正電荷通過電暈放電而施加到所述太陽(yáng)能電池的正面上。
21.根據(jù)權(quán)利要求17、19或20所述的方法，其特征在于，在50°C與200°C之間，優(yōu)選為 80°C的溫度，將負(fù)電壓加到所述太陽(yáng)能電池上，和/或?qū)⒄姾珊?或負(fù)電荷引入到所述第一層中。
22.根據(jù)至少權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，在含氧氣氛中，在 150°C彡T ( 1000°C的溫度T，由所述η型摻雜區(qū)構(gòu)成作為所述第二層的SiOx層。
23.根據(jù)至少權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，在含臭氧的氣氛中或通過應(yīng)用含臭氧的液體，由所述η型摻雜區(qū)構(gòu)成呈SiOx層的形式的所述第二層。
24.根據(jù)至少權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述SiOx層在10_5巴與0.5巴之間的壓力下構(gòu)成。
25.根據(jù)至少權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二層，特別是所述SiOx層以 Inm ^ D3 ^ 50nm的厚度D2構(gòu)成。
26.根據(jù)至少權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，呈SiOx層的形式的所述第二層在含氧氣氛中借助λ < 400nm波長(zhǎng)λ的紫外線由所述η型摻雜區(qū)構(gòu)成。
27.根據(jù)至少權(quán)利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述正電荷在 IO0C^ T2彡600°C的溫度T2被施加。
28.用于制備包含接線的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模組的方法，所述太陽(yáng)能電池分別具有正面η型摻雜區(qū)、背面ρ型摻雜區(qū)、正面觸點(diǎn)、背面觸點(diǎn)、至少一個(gè)由SiN制成的或包含 SiN的正面層、以及在所述至少一個(gè)由SiN制成的或包含SiN的正面層與所述η型摻雜區(qū)之間的由選自SiN、SiOx, A120x、SiOxNy:Hz, a_Si:H、TiOx的組的至少一種材料制成的層，所述太陽(yáng)能電池特別是指根據(jù)權(quán)利要求1至16中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述太陽(yáng)能電池在正面被光學(xué)上透明的由塑料制成的灌封材料覆蓋，在所述灌封材料之上布置有電絕緣的、光學(xué)上透明的由玻璃或塑料制成的蓋件，所述太陽(yáng)能電池在背面被由塑料制成的灌封材料覆蓋，并且這樣形成的單元被優(yōu)選為環(huán)繞式的金屬框架包圍，其特征在于，在預(yù)定時(shí)間上，針對(duì)所述太陽(yáng)能電池模組的至少一個(gè)接頭在所述框架上施加高的正電壓。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其特征在于，針對(duì)至少一個(gè)電觸點(diǎn)在所述框架上施加100V與20000V之間的正電壓。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或四所述的方法，其特征在于，所述正電壓在0.5秒<、(1200 分鐘的時(shí)間、上施加。
31.用于制備包括接線的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模組的方法，所述太陽(yáng)能電池分別具有正面η型摻雜區(qū)、背面ρ型摻雜區(qū)、正面觸點(diǎn)、背面觸點(diǎn)、至少一個(gè)由SiN制成的或包含 SiN的正面層、以及在所述至少一個(gè)由SiN制成的或包含SiN的正面層與所述η型摻雜區(qū)之間的由選自SiN、SiOx, A120x、SiOxNy:Hz, a_Si:H、TiOx的組的至少一種材料制成的層，所述太陽(yáng)能電池特別是指根據(jù)權(quán)利要求1至16中至少一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述太陽(yáng)能電池在正面被光學(xué)上透明的由塑料制成的灌封材料覆蓋，在所述灌封材料之上布置有電絕緣的、光學(xué)上透明的由玻璃或塑料制成的蓋件，并且所述太陽(yáng)能電池在背面被由塑料制成的灌封材料覆蓋，其特征在于，在時(shí)間t2上，將選自液體、塑料膜、金屬箔的導(dǎo)電介質(zhì)施加到所述太陽(yáng)能電池模組上，并且在預(yù)定時(shí)間、上，針對(duì)所述太陽(yáng)能電池模組的至少一個(gè)電觸點(diǎn)將高的正電壓施加到所述導(dǎo)電介質(zhì)上。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，將100V與20000V之間的正電壓針對(duì)至少一個(gè)電觸點(diǎn)施加到所述導(dǎo)電介質(zhì)上。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的方法，其特征在于，所述正電壓在0.5秒< t3 ^ 1200 分鐘的時(shí)間t3上施加。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電介質(zhì)在0.5秒< t2 ^ 1200分鐘的時(shí)間t2上被布置在所述太陽(yáng)能電池模組上。
35.根據(jù)權(quán)利要求31至34中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述高的正電壓在10°C 至220°C范圍內(nèi)的溫度施加。
36.太陽(yáng)能電池模組，所述太陽(yáng)能電池模組包括接線的晶體ρ型太陽(yáng)能電池或η型太陽(yáng)能電池，所述太陽(yáng)能電池分別具有正面η型摻雜區(qū)或P型摻雜區(qū)、背面P型摻雜區(qū)或η型摻雜區(qū)、正面觸點(diǎn)、背面觸點(diǎn)、至少一個(gè)由SiN制成的或包含SiN的正面層，其中，所述太陽(yáng)能電池在正面被光學(xué)上透明的由塑料制成的灌封材料覆蓋，在所述灌封材料之上布置有電絕緣的、光學(xué)上透明的由玻璃或塑料制成的蓋件，并且所述太陽(yáng)能電池在背面被由塑料制成的灌封材料覆蓋，其特征在于，在所述正面塑料灌封材料與所述蓋件之間布置有導(dǎo)電的而且光學(xué)上至少部分透明的層，所述層與所述太陽(yáng)能電池模組的電觸點(diǎn)之一導(dǎo)電連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶體太陽(yáng)能電池(10)，其具有正面n型摻雜區(qū)(14)和背面p型摻雜區(qū)(16)、正面觸點(diǎn)(18、20)、背面觸點(diǎn)(24)和至少一個(gè)由SiN制成的正面第一層(22)。為了減少并聯(lián)電阻的降級(jí)，而提出在所述第一層與所述n型摻雜區(qū)之間布置有由選自SiN、SiOx、Al2Ox、SiOxNy:Hz、a-Si:H、TiOx的組的至少一種材料制成的或包含這樣的材料的第二層(26)，并且對(duì)所述第二層(26)加以摻雜，用以形成缺陷。
文檔編號(hào)H01L31/02GK102498573SQ201080041646
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者赫寧·納格爾 申請(qǐng)人:肖特太陽(yáng)能控股公司