非晶或多晶碳化硅:磷摻雜的碳化硅、氮摻雜的碳化硅；
?η-型非晶或多晶硅:磷摻雜的非晶硅、氮摻雜的非晶硅；
?η-型非晶或多晶類金剛石碳:氮摻雜的類金剛石碳。
任何上述實(shí)例可以包括氧和氫(η-摻雜的SiCxOyHz;n-摻雜的SiNxOyHz)。
149:背面金屬。
圖15是太陽能電池150的局部橫截面圖，其具有η-或ρ-型晶片、包括某些正面層的改進(jìn)的P-型正面、和η-型背面?？梢愿鶕?jù)此處所述的任何其它結(jié)構(gòu)來完成后面的表面結(jié)構(gòu)(為了方便起見被省略)。
這個結(jié)構(gòu)尤其對材料組合有好處，在這個材料組合中在例如上述公開的結(jié)構(gòu)的正表面上的層xx3和xx4具有不可接受的高吸收性。在電池150中，通過僅在觸點(diǎn)下設(shè)置層153和154，它們的光學(xué)性質(zhì)(折射率、吸收性)對于電池效率而言不是重要的。僅僅通過流向觸點(diǎn)151的縱向載流子流發(fā)生電阻損失。層152、154b和155b也不必屏蔽觸點(diǎn)，因此它們可以最佳化透射率和表面鈍化。如果它們提供了橫向?qū)щ娐?，這將有助于電流流到觸點(diǎn)并且還可以將接觸結(jié)構(gòu)設(shè)置成彼此距離很遠(yuǎn)。這減少了光學(xué)屏蔽損失。這個結(jié)構(gòu)與背面結(jié)工作最好，因?yàn)槭∪チ藢?52、154b和155b的橫向?qū)щ娐室蟆Ｊ纠噪姵?50的層包括下列:
151:正面金屬電極。
152:抗反射薄膜，其折射率為1.4<n<3 ;厚度〈llOnm。實(shí)例包括氮化硅、碳化硅、氧化娃、氧化鈦。
153:電鈍化導(dǎo)電薄膜，其厚度〈11011111;比電阻為池0〈1000011111 cm。實(shí)例包括:
?P-型非晶或多晶碳化硅:硼摻雜的碳化硅、鋁摻雜的碳化硅、鎵摻雜的碳化硅；
?P-型非晶或多晶硅:硼摻雜的硅、鋁摻雜的硅、鎵摻雜的硅；
?P-型非晶或多晶類金剛石碳:硼摻雜的類金剛石碳、鋁摻雜的類金剛石碳。
任何上述實(shí)例可以包括氧和氫(P-摻雜的SiCxOyHz;p-摻雜的SiNxOyHz)。
154:電鈍化界面層；其厚度〈lOnm;由于厚度小，所以沒有導(dǎo)電率的要求；由于厚度小，所以沒有吸收限制。實(shí)例包括氧化硅、氮化硅、本征非晶硅、本征多晶硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化磷、氮化鈦。
154b:電鈍化界面層；其厚度〈lOnm。實(shí)例包括氧化硅、氮化硅、本征非晶硅、本征多晶硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化磷、氮化鈦、碳化硅。
155: η-型或ρ-型晶體硅晶片；其厚度為w〈300um，η-型晶片的基極電阻為0.50hmcm<rho<200hm cm，ρ-型晶片的基極電阻為 0.1Ohm cm<rho<100hm cmD
155b:磷擴(kuò)散的硅層(任選存在)，薄層電阻>700hm/sq。
上述結(jié)構(gòu)不是互相排斥的，并且根據(jù)本發(fā)明，一個結(jié)構(gòu)的任何特征可以應(yīng)用于任何其它的結(jié)構(gòu)。
示例性電池結(jié)構(gòu)-替換的電極結(jié)構(gòu):
圖16是太陽能電池160的局部橫截面圖，該太陽能電池160具有埋入電極的玻璃或其它透明膜，其被壓制或粘合到電池上。這個替換結(jié)構(gòu)應(yīng)用于任何上述結(jié)構(gòu)，并且其可以包括η-或ρ-型正面、η-或ρ-型晶片、和ρ-或η-型背面。作為直接沉積在電池上的金屬電極的替換物，將金屬電極161和169埋入玻璃或其它層壓薄膜161a和169a中。當(dāng)在壓力下將該玻璃或?qū)訅罕∧褐苹虔B合時，埋入的電極分別在外層162和168的頂上接觸。這具有的好處是金屬不需要直接沉積在電池自身上，從而消除了可以導(dǎo)致電池彎曲的典型薄膜應(yīng)力源。當(dāng)處理非常大面積的晶片如薄膜硅板和/或非常薄的晶片時，這尤其是有用的。在許多上述實(shí)施方案中，金屬電極在接觸電池之前不需要穿過下面的層。而且，可以使用各種導(dǎo)電材料來提高金屬電極161和169與外層162和168的表面之間的導(dǎo)電率。這些導(dǎo)電材料可以包括，但是不限于，各向異性導(dǎo)電膜(ACF)、導(dǎo)電環(huán)氧樹脂、或類彈簧接觸探頭。示例性電池160的層包括以下(其可以由任何上述材料形成，為簡單起見此處省略):
161a:帶有埋入的金屬電極的玻璃板或透明膜。
161:正面金屬電極。
162:透明導(dǎo)電薄膜。
163:電鈍化導(dǎo)電薄膜。
164:電鈍化界面層。 165:n-型或p-型晶體娃晶片；其厚度為w < 300um。
166:電鈍化界面層。
167:電鈍化導(dǎo)電薄膜。
168:透明導(dǎo)電薄膜。
169:背面金屬電極。
169a:帶有埋入的金屬電極的玻璃板或透明膜。
圖17是太陽能電池170的局部橫截面圖，該太陽能電池具有埋入電極的玻璃或其它透明膜并且在其背面具有局部電極179，所述玻璃或其它透明膜被壓制或粘合到電池上。由于在背面上的局部電極結(jié)構(gòu)，在晶片175內(nèi)可以吸收從太陽能電池后面碰撞的光子并且在這個雙面結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生電子-空穴對。這可以改善在戶外工作狀態(tài)下的太陽能電池的效率，其中可以以低的輔助模件制造和安裝成本使用反射率。
這個替換結(jié)構(gòu)應(yīng)用于任何上述結(jié)構(gòu)，并且其可以包括η-或ρ-型正面、η-或ρ-型晶片、和P-或η-型背面。作為直接沉積在電池上的金屬電極的替換物，將金屬電極171和179埋入玻璃或其它層壓薄膜171a和179a中。當(dāng)在壓力下將玻璃或?qū)訅罕∧褐苹虔B合時，埋入的電極分別在外層172和178的頂面上接觸。這具有的好處是金屬不需要直接沉積在電池自身上，從而消除了可以導(dǎo)致電池彎曲的典型薄膜應(yīng)力源。當(dāng)處理極大面積晶片如薄膜硅板和/或極薄晶片時，這尤其是有用的。在許多上述實(shí)施方案中，金屬電極在接觸電池之前不需要穿過下面的層。而且，可以使用各種導(dǎo)電材料來提高金屬電極171和179與外層172和178的表面之間的導(dǎo)電率。這些導(dǎo)電材料可以包括，但是不限于，各向異性導(dǎo)電膜(ACF)、導(dǎo)電環(huán)氧樹脂、或類彈簧接觸探頭。示例性電池170的層包括以下(其可以由任何上述材料形成，為簡單起見此處省略):
171a:帶有埋入的金屬電極的玻璃板或透明膜。
171:正面金屬電極。
172:透明導(dǎo)電薄膜。
173:電鈍化導(dǎo)電薄膜。
174:電鈍化界面層。
175:n-型或ρ-型晶體硅晶片；其厚度為w < 300um。
176:電鈍化界面層。
177:電鈍化導(dǎo)電薄膜。
178:透明和電薄膜。
179:背面金屬電極。
179a:帶有埋入的金屬電極的玻璃板或透明膜。
上述結(jié)構(gòu)不是互相排斥的，并且根據(jù)本發(fā)明，一個結(jié)構(gòu)的任何特征可以應(yīng)用于任何其它的結(jié)構(gòu)。
制造方法:
以下生產(chǎn)流程是生產(chǎn)此處所公開的結(jié)構(gòu)的方法；但是在不脫離本發(fā)明范圍的情況下其它的方法是可能的。最初，獲得沒有表面損傷的入射晶片，其可以在幾何形狀上進(jìn)行構(gòu)造或改變，且具有清潔表面。如上所述，為了簡化起見，在這些圖中沒有畫出層表面的幾何表面形狀(例如，可以在層表面上形成表面結(jié)構(gòu)如金字塔、或其它表面結(jié)構(gòu))，然而，應(yīng)該理解，可以以任何對改進(jìn)太陽能電池效率有好處的形狀來構(gòu)造幾何形狀和/或表面，并且這些形狀和/或表面屬于本發(fā)明的范圍。
隨后的加工步驟可以如下(使用符號如“xx4”或任何其它類似的符合表示任何上述圖1-18的結(jié)構(gòu)以“4”或“4a”如4、14、134、4&、14&、134&、等結(jié)束的相似層):
?界面鈍化層xx4和χχ6的沉積或生長；
?層χχ3和χχ7的沉積；
?熱處理；
?任選的層xx2和xx8的沉積(為在背面上提供良好的內(nèi)部鏡面，可能包括低反射率層--折射率基本上小于3.0，小于2.6，小于2.0，小于1.5);和
?金屬化。
在上述任何結(jié)構(gòu)中，這些層(例如，xx2、xx3、xx4、xx6、xx7和xx8)是導(dǎo)電的，即，可以將金屬化直接放置在外層上。(在典型的高效率太陽能電池中，情況不是這樣的，因?yàn)橥ǔＪ褂靡彩请娊^緣體的材料來實(shí)現(xiàn)表面鈍化。)這允許創(chuàng)新的金屬化方案，例如，可以將太陽能電池層壓成在玻璃中或在疊片中已經(jīng)埋入電極的組件。此外，還可以施加導(dǎo)電片以便機(jī)械加強(qiáng)電池。金屬化的另一個方法可以包括沉積金屬細(xì)線。由于表面的導(dǎo)電率，減少了對金屬糊劑的需要，因?yàn)樗鼈冎苯优c外層接觸，不需要腐蝕通過絕緣層以接觸太陽能電池。另一個例子是在導(dǎo)電表面上直接蒸發(fā)或?yàn)R射金屬。
可以用諸如PECVD、APCVD, LPCVD, PVD、電鍍等方法沉積或生長如上所述的太陽能電池結(jié)構(gòu)內(nèi)的大多數(shù)層。對于一些層或?qū)拥慕M合，可以使用生產(chǎn)這些層和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新方法。例如，可以使用熱氧化或等離子沉積或等離子輔助的氧化來形成界面鈍化層。
例如，為了用成本有效的生產(chǎn)方法實(shí)現(xiàn)效率很高的太陽能電池，有利的是僅在一側(cè)上沉積不同性能的薄膜。雖然這個可能難以實(shí)現(xiàn)，(例如，對于例如LPCVD沉積的多晶硅的標(biāo)準(zhǔn)管式爐沉積)，但是在晶片的一側(cè)上可以進(jìn)行PECVD沉積，而在另一側(cè)上沒有沉積。PECVD設(shè)備在工業(yè)規(guī)模上是可利用的，但是其僅可以在能夠沉積非晶或微晶硅層的溫度狀況下工作。在所述的電池結(jié)構(gòu)中，可以通過熱處理將非晶硅層轉(zhuǎn)化成多晶硅層。這還適用于非晶碳化硅等等的摻雜非晶硅層或化合物。這個結(jié)晶化不利地影響了硅/非晶硅界面層(如果其在電池結(jié)構(gòu)中存在的話)的鈍化性質(zhì)。然而，從結(jié)晶的多晶硅層開始，層xx4和XX6緩沖了晶片表面。因此，在熱處理之后該界面仍然是鈍化的，而且在熱處理溫度下層體系是穩(wěn)定的。
根據(jù)本發(fā)明，在結(jié)晶過程中改變了層的許多性質(zhì):激活了供體或受體，增加了光透射、從該層中擴(kuò)散出氫。熱處理可以激活化合物中的摻雜原子，使摻雜原子擴(kuò)散到襯底晶片以提供高-低結(jié)或p-n結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，在高溫?zé)崽幚碇?，層xx4和xx6的良好鈍化會持續(xù)和/或改善。在沉積后鈍化可能是足夠的，但是高溫?zé)崽幚砜梢愿纳扑奶匦?。因?yàn)閷拥慕M成，該鈍化是溫度穩(wěn)定的(從500°C、或600°C、或700°C到1100°C或更高)。因此，500°C以上的熱處理構(gòu)成本發(fā)明的一個方面。該結(jié)構(gòu)的其它可能好處可以包括:熱處理可能不改變硅襯底的結(jié)晶性，至少在界面處的結(jié)晶性，因?yàn)榈谝唤缑鎸邮欠蔷12，和/或因?yàn)閷?dǎo)電層是SiC。因此預(yù)期本發(fā)明的另一個方面是提供熱處理，而不改變硅襯底的結(jié)晶度，和/或界面鈍化層在熱處理期間用作再結(jié)晶的緩沖層。 如果正確地選擇層的組成，