上述類(lèi)型的太陽(yáng)能電池例如從EP 2 662 900 A1已知。這種太陽(yáng)能電池通常稱(chēng)為硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。在文獻(xiàn)EP 2 662 900 A1中描述的太陽(yáng)能電池在其正面處、在n型單晶硅基板上包括i型非晶硅的本征薄膜的層堆；導(dǎo)電p型硅的非晶薄膜；銦錫氧化物(ITO)制成的一個(gè)薄透明導(dǎo)電氧化物層(TCO)；例如氮化硅制成的絕緣層；以及集電極結(jié)構(gòu)，該集電極結(jié)構(gòu)借助于穿過(guò)絕緣層創(chuàng)建的電路徑電連接到TCO層。經(jīng)由已知太陽(yáng)能電池的透明導(dǎo)電氧化物層，在硅基板與非晶導(dǎo)電硅薄膜之間的空間電荷區(qū)域中生成的電荷載流子被收集并傳遞到太陽(yáng)能電池的集電極結(jié)構(gòu)。透明氧化物層的導(dǎo)電性因此是必要的。然而，在已知太陽(yáng)能電池的正面處的TCO層的主要缺點(diǎn)是其吸收了射入光的一部分，并且不如在TCO層頂部上設(shè)置的絕緣層那樣，充當(dāng)太陽(yáng)能電池的優(yōu)異的防反射涂層。

文獻(xiàn)EP2 669 952 A1公開(kāi)了一種晶體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，其具有正面發(fā)射極和在發(fā)射極上形成的至少兩個(gè)透明導(dǎo)電層(TCO層)的堆，以與僅具有一個(gè)正面TCO層的太陽(yáng)能電池相比，提高了太陽(yáng)能電池的效率。TCO層的堆由高度透明和高度導(dǎo)電材料的組合組成，以在一方面憑借一種TCO材料提高了電流密度，并且在另一方面憑借另一種TCO材料減小了與正面金屬化的接觸電阻。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種在其正面或向陽(yáng)面具有低光吸收和更好的防反射特性的上述類(lèi)型的太陽(yáng)能電池。

該目的由上述類(lèi)型的太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)，其中，正面導(dǎo)電材料在正面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中比在正面電接觸件下方的區(qū)域中薄。與EP 2 669 952 A1的太陽(yáng)能電池相比，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的正面導(dǎo)電材料僅由一層形成，并且僅由一種材料組成。

本發(fā)明提出了在正面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中，即，在正面導(dǎo)電材料不充當(dāng)太陽(yáng)能電池的正面鈍化區(qū)域的導(dǎo)電層與正面電接觸件之間的直接電“橋”的那些區(qū)域中，省略或至少部分去除正面導(dǎo)電材料。該結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點(diǎn)在于雖然在正面鈍化區(qū)域與正面電接觸件之間借助于其間形成的導(dǎo)電材料而有良好的電連接，但由于省略了導(dǎo)電材料，在正面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中的光吸收也較低。而且，在正面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中的導(dǎo)電材料的厚度越小，在這些區(qū)域中越主要地由至少一個(gè)光耦合層的材料特性來(lái)決定太陽(yáng)能電池的防反射特性。例如，所述至少一個(gè)光耦合層可以是得到非常低的光反射的諸如氮化硅層的電絕緣層。在光入射側(cè)，光耦合層還可以稱(chēng)為防反射層。

利用本發(fā)明的太陽(yáng)能電池對(duì)光子的寄生吸收以及反射的減少，使得光子生成的電流顯著增加，因此，太陽(yáng)能電池以及基于本發(fā)明的太陽(yáng)能電池制造的太陽(yáng)能電池模塊的最終輸出功率顯著增加。而且，本發(fā)明允許用諸如氮化硅(SiN_x)這樣的的低成本電介質(zhì)來(lái)代替諸如基于銦的透明導(dǎo)電氧化物這樣的昂貴的透明導(dǎo)電材料。因此，憑借本發(fā)明，可以降低電池制造成本。

在減小了正面導(dǎo)電材料厚度的本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的新電池結(jié)構(gòu)中，光生載流子的側(cè)向輸送可以在沒(méi)有電收集損耗的情況下被推到晶體半導(dǎo)體基板的基體材料中，而不是正面導(dǎo)電材料中，這是因?yàn)橛卯?dāng)代標(biāo)準(zhǔn)制造的晶體半導(dǎo)體基板的表面復(fù)合速率非常低。因此，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池尤其很好地適合于以下電池，其中，當(dāng)使用n型半導(dǎo)體基板時(shí)，諸如硼摻雜非晶硅層這樣的發(fā)射極設(shè)置在硅異質(zhì)結(jié)電池的背面處。

在本發(fā)明的有利的實(shí)施方式中，正面導(dǎo)電材料不存在于正面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中，而僅位于正面電接觸件下方的區(qū)域中。在該實(shí)施方式中，正面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中的太陽(yáng)能電池的防反射特性?xún)H由至少一個(gè)光耦合層的材料特性決定，這是因?yàn)閷?dǎo)電材料在這些區(qū)域中被完全省略。導(dǎo)電材料僅直接存在于正面鈍化區(qū)域的導(dǎo)電層與正面電接觸件之間，此區(qū)域覆蓋比正面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域小得多的區(qū)域。這得到太陽(yáng)能電池可以提供有幾乎完美的防反射特性的效果。另外，在所述實(shí)施方式中，還可以使得光吸收在正面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中最小化。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池的發(fā)射極在其背面處，也就是說(shuō)，在太陽(yáng)能電池的背陰側(cè)處。

在本發(fā)明的有利實(shí)施方式中，背面導(dǎo)電材料是僅一種材料，并且區(qū)域中具有局部增大的厚度，其中，至少一個(gè)背面光耦合層僅設(shè)置在厚度增大的這些區(qū)域之間。即，在至少一個(gè)背面電接觸件包括背面電接觸件的圖案的本發(fā)明的實(shí)施方式中，背面導(dǎo)電材料在背面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中比與在背面電接觸件下方的區(qū)域中薄。在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，背面導(dǎo)電材料對(duì)太陽(yáng)能電池的防反射特性的壞影響通過(guò)用至少一個(gè)背面光耦合層來(lái)代替背面導(dǎo)電材料的至少一部分而降低。在該實(shí)施方式中，上面參照太陽(yáng)能電池的正面來(lái)描述的效果也適用于其背面。

如果在本發(fā)明的上述實(shí)施方式的具體變型例中在該至少一個(gè)背面光耦合層下不設(shè)置背面導(dǎo)電材料，則可以進(jìn)一步提高本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的防反射特性。即，在至少一個(gè)背面電接觸件包括背面電接觸件的圖案并且至少一個(gè)背面光耦合層形成在太陽(yáng)能電池的背面的本發(fā)明的實(shí)施方式中，背面導(dǎo)電材料不存在于背面電接觸件之間，而僅位于背面電接觸件下方的區(qū)域中。

如果在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，至少一個(gè)導(dǎo)電層在正面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中比與在正面電接觸件下方的區(qū)域中?。缓?或至少一個(gè)導(dǎo)電層在背面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中比在背面電接觸件之下的區(qū)域中??；和/或至少一個(gè)導(dǎo)電層在面導(dǎo)電材料的具有局部增大的厚度的區(qū)域之間和/或旁邊的區(qū)域中比在具有局部增大的厚度的所述區(qū)域下方的區(qū)域中薄，則可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的電流增益的進(jìn)一步提高。

有利地，但不是無(wú)條件地，至少一個(gè)正面光耦合層的材料和/或至少一個(gè)背面光耦合層的材料從包括SiN_x、SiO_x、SiO_xN_y、AlO_x、AlN_x、TiO_x、MgF_x、導(dǎo)電氧化物、含有納米顆粒的層、或所述材料中的至少兩種的組合在內(nèi)的材料組的至少一種材料選擇。

進(jìn)一步有利地，但不是無(wú)條件地，正面電接觸件的材料和/或背面電接觸件的材料包括至少一種導(dǎo)電氧化物、至少一種金屬、至少一種金屬合金、至少一種導(dǎo)電化合物或所述導(dǎo)電材料中的至少兩種的組合。

除上述優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明提供選擇用于在鈍化區(qū)域的導(dǎo)電層與正面或背面接觸件之間形成導(dǎo)電材料的更合適的材料的可能性，即，太陽(yáng)能電池的金屬化。例如，正面導(dǎo)電材料和/或背面導(dǎo)電材料可以是金屬、金屬合金或透明導(dǎo)電氧化物。正面導(dǎo)電材料和/或背面導(dǎo)電材料可以由物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、噴墨技術(shù)或絲網(wǎng)印刷技術(shù)或由其他合適的方法來(lái)涂敷。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，在正面電接觸件和/或背面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中的正面導(dǎo)電材料和/或背面導(dǎo)電材料具有0到150nm之間的厚度。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，在正面電接觸件和/或背面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中的正面導(dǎo)電材料和/或背面導(dǎo)電材料具有0到70nm之間的厚度。

在本發(fā)明的特殊實(shí)施方式中，在正面電接觸件和/或背面電接觸件之間和/或旁邊的區(qū)域中的正面導(dǎo)電材料和/或背面導(dǎo)電材料具有0到30nm之間的厚度。

附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式、它們的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中

圖1示意性地示出了本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的實(shí)施方式，太陽(yáng)能電池的正面導(dǎo)電材料具有局部減小的厚度；

圖2示意性地示出了本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的又一個(gè)實(shí)施方式，其中，正面導(dǎo)電材料僅位于正面電接觸件下方，并且其中，背面導(dǎo)電材料具有局部減小的厚度，并且其中，背面電接觸件圖案僅設(shè)置在厚度不減小的背面導(dǎo)電材料的區(qū)域上；

圖3示意性地示出了本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的下一個(gè)實(shí)施方式，其類(lèi)似于圖2的太陽(yáng)能電池，但具有在太陽(yáng)能電池的整個(gè)背面上延伸的背面電接觸件層；

圖4示意性地示出了本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的又一個(gè)實(shí)施方式，其中，正面導(dǎo)電材料僅位于正面電接觸件下方并且背面導(dǎo)電材料僅位于背面電接觸件下方；以及

圖5示意性地示出了本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的另一個(gè)實(shí)施方式，其中，與分別在正面電接觸件和背面電接觸件下方的區(qū)域相比，正面鈍化區(qū)域的導(dǎo)電層的厚度以及背面鈍化區(qū)域的導(dǎo)電層的厚度分別在正面電接觸件和背面電接觸件之間和旁邊的區(qū)域中減小。

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池1。太陽(yáng)能電池1具有用于光入射的正面11和與正面11相反的背面12。

太陽(yáng)能電池1包括第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體基板10。在所示的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體基板10具有晶體n型硅。在本發(fā)明的其他未示出的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體基板10也可以具有與第一導(dǎo)電類(lèi)型相反的第二導(dǎo)電類(lèi)型。

在半導(dǎo)體基板10的指向正面11的一側(cè)，形成有正面鈍化區(qū)域20。在所示的實(shí)施方式中，正面鈍化區(qū)域20包括鈍化層2和第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電層3。在本發(fā)明的其他未示出的實(shí)施方式中，正面鈍化區(qū)域20可以由超過(guò)兩層組成，諸如超過(guò)一個(gè)鈍化層2和/或超過(guò)一個(gè)導(dǎo)電層3。在所示的實(shí)施方式中，鈍化層2是本征硅層，并且導(dǎo)電層3是n型非晶硅層。

在導(dǎo)電層3的正面表面，形成有太陽(yáng)能電池1的正面接觸件。在所示的實(shí)施方式中，正面接觸件包括僅由一層形成的正面導(dǎo)電材料4、和形成在該正面導(dǎo)電材料4頂部上的正面電接觸件6的圖案。正面電接觸件6被設(shè)計(jì)為將光生電流提取到未示出的太陽(yáng)能電池互連件。在所示的實(shí)施方式中，正面電接觸件6由銀形成。在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，正面電接觸件6還可以具有導(dǎo)電性非常好的其他材料，諸如電沉積銅。

在圖1的太陽(yáng)能電池1中，正面導(dǎo)電材料4是透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層，諸如銦錫氧化物(ITO)層。在本發(fā)明的其他未示出的實(shí)施方式中，正面導(dǎo)電材料4還可以具有其他導(dǎo)電材料，其具有比ITO層的透明度低得多的透明度，諸如金屬或低成本TCO。正面導(dǎo)電材料4可以用不同方法來(lái)涂敷，例如，通過(guò)物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、噴墨方法或絲網(wǎng)印刷技術(shù)。本發(fā)明中這是可能的，因?yàn)榕c正面電接觸件6正下方的區(qū)域4a相比，減小了正面電接觸件6之間和/或旁邊的區(qū)域4b中的正面導(dǎo)電材料4的厚度。即，在位于正面電接觸件6下方的區(qū)域4a中，正面導(dǎo)電材料4比在該區(qū)域4a旁邊的區(qū)域4b中厚。在該背景下，如果太陽(yáng)能電池1的結(jié)構(gòu)被認(rèn)為如圖1中示意性示出的那樣，則措辭“旁邊”意味著相同正面導(dǎo)電材料4的區(qū)域位于太陽(yáng)能電池1的水平延伸中的對(duì)應(yīng)其他區(qū)域的左側(cè)和/或右側(cè)。

雖然區(qū)域4a、4b具有不同厚度，但正面導(dǎo)電材料4的材料是一種并且在區(qū)域4a、4b中相同。區(qū)域4a、4b的材料在一個(gè)層形成步驟中形成，其中，層4可以以結(jié)構(gòu)化方式形成或可以在層形成之后來(lái)結(jié)構(gòu)化。具體地，正面導(dǎo)電材料4的不同厚度可以是以下的結(jié)果：正面導(dǎo)電材料4的同質(zhì)沉積，隨后在正面電接觸件6上方使用諸如蠟或熱熔膠這樣的掩模材料進(jìn)行諸如濕化學(xué)蝕刻處理這樣的蝕刻處理之后。如果正面導(dǎo)電材料4的區(qū)域4a、4b用噴墨方法形成，則可以免去層形成之后的蝕刻步驟。另選地，還可以借助掩模來(lái)沉積正面導(dǎo)電材料4。

正面導(dǎo)電材料4的表面在正面電接觸件之間和旁邊的區(qū)域中由正面光耦合層5覆蓋。在本發(fā)明的其他未示出的實(shí)施方式中，還可以使用超過(guò)一個(gè)正面光耦合層5。在所示的示例中，正面光耦合層5由氮化硅制成。在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，正面光耦合層5也可以由SiO_x、SiO_xN_y、AlO_x、AlN_x、TiO_x、MgF_x、導(dǎo)電氧化物、含有納米顆粒的層、或上述材料(包括SiN_x)中的至少兩種的組合制成。

在半導(dǎo)體基板10指向太陽(yáng)能電池1的背面12的一側(cè)，形成有背面鈍化區(qū)域30。在所示的實(shí)施方式中，背面鈍化區(qū)域30包括鈍化層7和第二導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電層8。因此，圖1所示的太陽(yáng)能電池1的發(fā)射極(也就是p-n結(jié))位于太陽(yáng)能電池1的背面12。在本發(fā)明的其他未示出的實(shí)施方式中，正面鈍化區(qū)域30可以由超過(guò)兩層組成，諸如超過(guò)一個(gè)鈍化層7和/或超過(guò)一個(gè)導(dǎo)電層8。在所示的實(shí)施方式中，鈍化層7是本征硅層，并且導(dǎo)電層8是p型非晶硅層。

在導(dǎo)電層8的背面表面，形成有太陽(yáng)能電池1的背面接觸件。在所示的實(shí)施方式中，背面接觸件包括背面導(dǎo)電材料9和背面電接觸件14，背面電接觸件14在所示的實(shí)施方式中形成為背面導(dǎo)電材料9頂部上的連續(xù)層。背面導(dǎo)電材料9可以是諸如ITO層這樣的透明導(dǎo)電材料，還可以由具有比ITO層的透明度低的透明度的其他導(dǎo)電材料制成，諸如金屬或低成本TCO。背面導(dǎo)電材料9可以用不同方法來(lái)涂敷，例如，通過(guò)物理氣相沉積、噴墨方法或絲網(wǎng)印刷技術(shù)。

圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池1a。在圖2以及在以下附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于表示本發(fā)明的相同或類(lèi)似細(xì)節(jié)。上面已經(jīng)參照?qǐng)D1所示的實(shí)施方式描述的這些細(xì)節(jié)的描述還可以應(yīng)用于以下附圖中所示的本發(fā)明的其他實(shí)施方式中的本發(fā)明的對(duì)應(yīng)細(xì)節(jié)。

與圖1的太陽(yáng)能電池1相比，在圖2的太陽(yáng)能電池1a中，正面導(dǎo)電材料4不存在于正面電接觸件6之間和旁邊的區(qū)域4b中，而僅位于正面導(dǎo)電接觸件6下方的區(qū)域4a中。

而且，太陽(yáng)能電池1a包括在其背面12的背面電接觸件14a的圖案，而不是太陽(yáng)能電池1的連續(xù)背面電接觸層14。

太陽(yáng)能電池1a的背面導(dǎo)電材料9在背面電接觸件14a之間和旁邊的區(qū)域9b中比背面電接觸件14a下方的區(qū)域9a中薄。

太陽(yáng)能電池1a的背面導(dǎo)電材料9的背面表面在背面電接觸件14a之間由背面光耦合層13覆蓋。在本發(fā)明的其他未示出的實(shí)施方式中，還可以使用超過(guò)一個(gè)背面光耦合層13。在所示的示例中，背面光耦合層13由氮化硅制成。在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，背面光耦合層13也可以由SiO_x、SiO_xN_y、AlO_x、AlN_x、TiO_x、MgF_x、導(dǎo)電氧化物、含有納米顆粒的層、或上述材料(包括SiNx)中的至少兩種的組合制成。

本發(fā)明的另一個(gè)變型例在圖3中展示，示出了類(lèi)似于圖2的太陽(yáng)能電池1a的太陽(yáng)能電池1b。與太陽(yáng)能電池1a相比，圖3的太陽(yáng)能電池1b包括至少部分在太陽(yáng)能電池1b的背面上延伸的背面接觸層14b。即，背面電接觸件14b還涂敷在背面導(dǎo)電材料9的局部較厚區(qū)域9a之間，并且還在背面光耦合層13上延伸。這在本發(fā)明的該變型例中提高了在太陽(yáng)能電池1b的背面12處的反射率，將因此提高太陽(yáng)能電池1b的效率。

圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池1c。

在太陽(yáng)能電池1c中，正面導(dǎo)電材料4不存在于正面電接觸件6之間和旁邊的區(qū)域4b中，而僅位于正面電接觸件6下方的區(qū)域4a中。同樣地，背面導(dǎo)電材料9不存在于背面電接觸件14a之間和旁邊的區(qū)域中，而僅位于背面電接觸件14a下方的區(qū)域9a中。

圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池1d。

如同圖4的太陽(yáng)能電池1c，在太陽(yáng)能電池1d中，正面導(dǎo)電材料4不存在于正面電接觸件6之間和旁邊的區(qū)域4b中，而僅位于正面電接觸件6下方的區(qū)域4a中。同樣地，背面導(dǎo)電材料9不存在于背面電接觸件14a之間和旁邊的區(qū)域9b中，而僅位于背面電接觸件14a下方的區(qū)域9a中。

而且，太陽(yáng)能電池1d的正面11上的導(dǎo)電層3在正面電接觸件6之間和旁邊的區(qū)域3b中比在正面電接觸件6下方的區(qū)域3a中薄。另外，太陽(yáng)能電池1d的背面12上的至少一個(gè)導(dǎo)電層8在背面電接觸件14a之間和旁邊的區(qū)域8b中比在背面電接觸件14a下方的區(qū)域8a中薄。