專利名稱：背面場(chǎng)型異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法，尤其涉及一種可以通過接合異質(zhì)結(jié)太陽能電池和背面場(chǎng)太陽能電池使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率最大化的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池是太陽光發(fā)電的核心元件，所述太陽光發(fā)電將太陽光 直接轉(zhuǎn)換成電能，并且太陽能電池基本上可以被認(rèn)為是一種具有p-n結(jié)的二極管。太陽能電池將太陽光轉(zhuǎn)換成電能的過程說明如下。如果太陽光入射到太陽能電池的P-n結(jié)，則產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，并且在電場(chǎng)的作用下，電子向n層移動(dòng)，空穴向p層移動(dòng)，從而在p-n結(jié)之間產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)。按照這種方式，如果負(fù)載或系統(tǒng)連接到太陽能電池的兩端，那么電流可以流動(dòng)從而產(chǎn)生功率。一般的太陽能電池被構(gòu)造為具有分別位于太陽能電池的正面和背面的正面電極和背面電極。因?yàn)檎骐姌O設(shè)置在作為光接收表面的正面，所以光接收面積減少了正面電極的面積這么多。為了解決光接收面積減少的問題，已經(jīng)提出了背面場(chǎng)太陽能電池。背面場(chǎng)太陽能電池通過在太陽能電池的背面上提供a ( + )電極和a (_)電極使太陽能電池的正面的光接收面積最大化。如上所述，可以將太陽能電池看作具有p-n結(jié)的二極管，所述太陽能電池具有p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層的結(jié)結(jié)構(gòu)。一般而言，通過在p型基板中注入p型雜質(zhì)離子(或者，反之亦然)來形成P型半導(dǎo)體層以制成P-n結(jié)。如上所述，為了構(gòu)造太陽能電池的p-n結(jié)，其中注入有雜質(zhì)離子的半導(dǎo)體層是無法避免的。然而，通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷在移動(dòng)的同時(shí)，所述電荷可以在太陽能電池的半導(dǎo)體層中存在的間隙位置或者替代位置處收集和復(fù)合，這對(duì)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生了不良影響。為了解決這種問題，已經(jīng)提出了在P型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層之間具有本征層的所謂的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，并且可以通過使用這種太陽能電池來降低載流子的復(fù)合率。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明針對(duì)提供一種背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法，所述背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池可以通過接合異質(zhì)結(jié)太陽能電池和背面場(chǎng)太陽能電池使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率最大化。技術(shù)方案本發(fā)明的一個(gè)一般方面提供了一種背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池，所述背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池包括第一導(dǎo)電晶體硅基板，設(shè)置在所述基板的上層的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，設(shè)置在所述基板的正面上的防反射膜，設(shè)置在所述基板的背面上的本征層，在所述本征層上交替布置的第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層，以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層上的第一導(dǎo)電電極和設(shè)置在所述第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層上的第二導(dǎo)電電極。本發(fā)明另一個(gè)一般方面還提供了一種背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法，所述方法包括制備第一導(dǎo)電晶體硅基板；在所述基板的上層形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在所述基板的背面上形成本征層；在所述本征層上形成交替布置的第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層；以及在所述第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層上形成第一導(dǎo)電電極以及在所述第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電電極。第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層的形成還可以包括在所述本征層上層疊非晶硅層；通過使用暴露所述非晶硅層的第一區(qū)域的遮蔽掩模，在所述非晶硅層的所述第一區(qū)域中注入第一導(dǎo)電雜質(zhì)離子來形成第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層；通過使用暴露所述非晶硅層的第二區(qū)域的遮蔽掩模，在所述非晶硅層的所述第二區(qū)域中注入第二導(dǎo)電雜質(zhì)離子來形成第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層；以及去除在所述第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層和所述第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層之間的所述非晶硅層的沒有注入雜質(zhì)離子的部分。
所述制造方法可以進(jìn)一步包括在形成所述第一導(dǎo)電電極和所述第二導(dǎo)電電極之前在所述P型非晶半導(dǎo)體層和所述n型非晶半導(dǎo)體層上形成晶種層，并且可以通過電解電鍍或者化學(xué)電鍍的方法形成所述晶種層、所述第一導(dǎo)電電極和所述第二導(dǎo)電電極。有益效果根據(jù)本發(fā)明的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法具有如下效果。因?yàn)閍 ( + )電極和a (_)電極都設(shè)置在太陽能電池的背面上，所以可以使光接收面積最大化。此外，因?yàn)樘峁┝藳]有注入雜質(zhì)離子的本征層，所以使載流子的復(fù)合率最小化，這使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率得到改善。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的剖面圖；和圖2a至圖2e是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法的剖面圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造方法。圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的剖面圖。如圖I中所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池包括第一導(dǎo)電晶體硅基板101。第一導(dǎo)電型可以是P型或者n型，并且第二導(dǎo)電型與第一導(dǎo)電型相反。下面將基于第一導(dǎo)電型是n型、第二導(dǎo)電型是p型進(jìn)行描述。在n型基板101 (n-)的背面上設(shè)置有由沒有注入雜質(zhì)離子的非晶硅制成的本征層104，并且p型非晶半導(dǎo)體層106 (P)和n型非晶半導(dǎo)體層107 (n)交替布置在本征層104上。此外，與外部電路連接的p電極110和n電極111分別設(shè)置在p型非晶半導(dǎo)體層106和n型非晶半導(dǎo)體層107上。晶種層109可以進(jìn)一步設(shè)置在p型非晶半導(dǎo)體層106和P電極110之間以及設(shè)置在n型非晶半導(dǎo)體層107和n電極111之間。晶種層109起到減小非晶半導(dǎo)體層和電極之間的接觸電阻的作用，并且起到減小P電極110和n電極111的電阻率(specific resistance)的作用。p電極110和n電極111可以由銅(Cu)、鎳(Ni)、錫或類似物制成，并且晶種層109可以由鋁(Al)或類似物制成。在n型基板101的上部設(shè)置有n型半導(dǎo)體層103。n型半導(dǎo)體層103可以通過將n型雜質(zhì)離子注入并擴(kuò)散到基板101的上部中而形成。此外，由氮化硅膜構(gòu)成的防反射膜108形成在基板101的正面上。下面，將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法。圖2a至圖2e是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法的剖面圖。首先，如圖2a中所示，制備第一導(dǎo)電(例如n型)晶體硅基板101。然后，執(zhí)行紋理化(texturing)工藝從而在基板101的表面形成不平整度102。紋理化工藝用于使光吸收最大化，并且可以通過使用濕法蝕刻或者諸如反應(yīng)離子蝕刻這樣的干法蝕刻進(jìn)行紋理化工藝。

在完成了紋理化工藝的情形下，執(zhí)行擴(kuò)散工藝以在n型基板101上形成n型半導(dǎo)體層103(n+)。具體地，在腔室中設(shè)置硅基板101，并且在所述腔室中供應(yīng)包含n型雜質(zhì)離子的氣體(例如POCl3),從而擴(kuò)散磷(P)離子。通過這樣做，在基板101的上層形成n型半導(dǎo)體層103。除了上面的方法以外，還可以將n型雜質(zhì)離子注入到基板101的上層以形成n型半導(dǎo)體層103。在基板101上形成了 n型半導(dǎo)體層103的情形下，如圖2b中所示，在基板101的背面上層疊由非晶硅制成的本征層104。本征層104中沒有注入雜質(zhì)離子，并且所述本征層104可以通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)方法而形成。在這種情形下，在本征層104上形成p型非晶半導(dǎo)體層106(p)和n型非晶半導(dǎo)體層107 (n)。具體地說，首先，在本征層104上層疊非晶硅層105。然后，在與非晶硅層105隔開的位置處放置遮蔽掩模120，以選擇性地暴露非晶硅層105的將要形成p型非晶半導(dǎo)體層106的部分，然后在非晶硅層105的被暴露部分中注入p型雜質(zhì)離子以形成p型非晶半導(dǎo)體層106。隨后，如圖2c中所示，在與非晶硅層105隔開的位置處放置遮蔽掩模130，以暴露非晶硅層105的將要形成n型非晶半導(dǎo)體層107的部分，然后在非晶硅層105的被暴露部分中注入n型雜質(zhì)離子以形成n型非晶半導(dǎo)體層107。按照這種方式，可形成交替布置的P型非晶半導(dǎo)體層106和n型非晶半導(dǎo)體層107。最后，如果將p型非晶半導(dǎo)體層106和n型非晶半導(dǎo)體層107之間的沒有注入雜質(zhì)離子的非晶硅層105去除，那么p型非晶半導(dǎo)體層106和n型非晶半導(dǎo)體層107的形成工藝完成。在形成了 p型非晶半導(dǎo)體層106和n型非晶半導(dǎo)體層107的情形下，如圖2d中所示，在基板101的正面上形成防反射膜108。然后，在基板101的背面上形成電鍍掩模。電鍍掩模選擇性地暴露其中設(shè)置有P型非晶半導(dǎo)體層106和n型非晶半導(dǎo)體層107的區(qū)域。在這種情形下，如圖2e中所示，通過電解電鍍或者化學(xué)電鍍的方法在p型非晶半導(dǎo)體層106和n型非晶半導(dǎo)體層107上形成晶種層109。隨后，如果通過電鍍的方法在晶種層109上形成p電極110和n電極111，那么根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法完成。還可以通過物理氣相沉積的方法代替電鍍形成晶種層109和電極。換句話說，可以通過諸如濺射這樣的物理氣相沉積的方法在基板101的背面上依次層疊晶種層109的材料和電極材料，然后對(duì)所述晶種層109的材料和電極材料選擇性地圖案化以形成晶種層109、p電極110和n電極111。工業(yè)應(yīng)用因?yàn)閍 ( + )電極和a (_)電極都設(shè)置在太陽能電池的背面上，所以可以使光接收面積最大化。此外，因?yàn)樘峁┝藳]有注入雜質(zhì)離子的本征層，所以載流子 的復(fù)合率最小化，這使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率得到改善。
權(quán)利要求
1.一種背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括 第一導(dǎo)電晶體硅基板； 設(shè)置在所述基板的上層的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層； 設(shè)置在所述基板的正面上的防反射膜； 設(shè)置在所述基板的背面上的本征層； 在所述本征層上交替布置的第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層；和設(shè)置在所述第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層上的第一導(dǎo)電電極和設(shè)置在所述第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層上的第二導(dǎo)電電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池，進(jìn)一步包括分別位于所述第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層和所述第一導(dǎo)電電極之間以及所述第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層和所述第一導(dǎo)電電極之間的晶種層。
3.一種背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法，所述方法包括 制備第一導(dǎo)電晶體硅基板； 在所述基板的上層形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層； 在所述基板的背面上形成本征層； 在所述本征層上形成交替布置的第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層；和在所述第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層上形成第一導(dǎo)電電極，并且在所述第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法，其中所述形成所述第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層和所述第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層包括 在所述本征層上形成非晶硅層； 通過使用暴露所述非晶硅層的第一區(qū)域的遮蔽掩模，在所述非晶硅層的所述第一區(qū)域中注入第一導(dǎo)電雜質(zhì)離子來形成所述第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層； 通過使用暴露所述非晶硅層的第二區(qū)域的遮蔽掩模，在所述非晶硅層的所述第二區(qū)域中注入第二導(dǎo)電雜質(zhì)離子來形成第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層；和 去除在所述第一導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層和所述第二導(dǎo)電非晶半導(dǎo)體層之間的所述非晶硅層的沒有注入雜質(zhì)離子的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法，進(jìn)一步包括 在形成所述第一導(dǎo)電電極和所述第二導(dǎo)電電極之前，在所述P型非晶半導(dǎo)體層和所述n型非晶半導(dǎo)體層上形成晶種層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的背面場(chǎng)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制造方法，其中所述晶種層、所述第一導(dǎo)電電極和所述第二導(dǎo)電電極是通過電解電鍍或者化學(xué)電鍍的方法而形成的。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的背面場(chǎng)型異質(zhì)結(jié)太陽能電池包含第一導(dǎo)電型的晶體硅基板，設(shè)置在所述基板的上層中的所述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，設(shè)置在所述基板的正面上的防反射膜，設(shè)置在所述基板的背面上的本征層，在所述本征層上重復(fù)交替布置的所述第一導(dǎo)電型的非晶半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的非晶半導(dǎo)體層，以及第一導(dǎo)電型電極和第二導(dǎo)電型電極，所述第一導(dǎo)電型電極和所述第二導(dǎo)電型電極分別設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型的所述非晶半導(dǎo)體層上以及所述第二導(dǎo)電型的所述非晶半導(dǎo)體層上。
文檔編號(hào)H01L31/20GK102770973SQ201080064247
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者盧星奉, 宋錫鉉, 梁秀美 申請(qǐng)人:現(xiàn)代重工業(yè)株式會(huì)社