太陽能電池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及太陽能電池及其制造方法，并且更具體地，涉及一種具有改進(jìn)的結(jié)構(gòu)的太陽能電池以及一種用于制造該太陽能電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著諸如石油和煤的常規(guī)能源耗盡，對代替這些能源的另選能源的興趣在增加。當(dāng)然，太陽能電池作為將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的下一代電池正吸引相當(dāng)多的關(guān)注。
[0003]這種太陽能電池通過根據(jù)設(shè)計(jì)形成各種層和電極來制造。可以根據(jù)各種層和電極的設(shè)計(jì)來確定太陽能電池的效率。應(yīng)該克服低效率，使得能夠?qū)⑻柲茈姵馗吨T實(shí)際使用。因此，應(yīng)該設(shè)計(jì)各種層和電極，使得太陽能電池效率被最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及提供一種能夠增強(qiáng)效率的太陽能電池以及一種能夠簡化制造工藝的用于制造該太陽能電池的方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的太陽能電池包括半導(dǎo)體基板、位于該半導(dǎo)體基板的一個表面上的導(dǎo)電類型區(qū)域、以及連接至該導(dǎo)電類型區(qū)域的電級。所述電極包括位于所述導(dǎo)電類型區(qū)域上的電極層以及位于該電極層上的印刷電極層。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的用于制造太陽能電池的方法包括以下步驟:在半導(dǎo)體基板的一個表面上形成導(dǎo)電類型區(qū)域并且在該導(dǎo)電類型區(qū)域上形成電極。所述電極的形成包括以下步驟:在所述導(dǎo)電類型區(qū)域的整個區(qū)域上形成金屬層；在所述電極層上形成具有圖案的印刷電極層；以及在所述導(dǎo)電類型區(qū)域與所述印刷電極層之間形成電極層。所述電極層的形成包括以下步驟:利用所述印刷電極層作為掩模來使所述金屬層圖案化。
【附圖說明】
[0007]根據(jù)結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述，將更清楚地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特征以及其它優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽能電池的截面圖；
[0009]圖2是圖1所例示的太陽能電池的部分后平面圖；
[0010]圖3a至圖3j是例示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于制造太陽能電池的方法的截面圖；
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的太陽能電池的截面圖；
[0012]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的太陽能電池的截面圖；以及
[0013]圖6a至圖6d是例示了用于制造圖5所例示的太陽能電池的方法的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)在將詳細(xì)地參照本發(fā)明的實(shí)施方式，其示例被例示在附圖中。然而，本發(fā)明可以按照許多不同的形式來具體實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)該被解釋為限于本文所闡述的本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0015]僅構(gòu)成本發(fā)明的特征的元素被例示在附圖中，并且為了描述清楚，將在本文中不描述并且從附圖中省略不是本發(fā)明的特征的其它元素。相同的附圖標(biāo)記自始至終指代相似的元素。在附圖中，為了例示的清楚和方便可以放大或減小構(gòu)成元素的厚度、面積等。本發(fā)明的實(shí)施方式不限于所例示的厚度、面積等。
[0016]還應(yīng)當(dāng)理解，貫穿本說明書，當(dāng)一個元素被稱為“包括”或“包含”另一元素時(shí)，除非上下文另外清楚地指示，否則術(shù)語“包括”或“包含”指定另一元素的存在，但是不排除其它附加的元素的存在。另外，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)諸如層、區(qū)域或板的一個元素被稱為“位于”另一元素“上”時(shí)，一個元素可以直接位于另一元素上，并且還可能存在一個或更多個中間元素。相比之下，當(dāng)諸如層、區(qū)域或板的一個元素被稱為“直接位于”另一元素“上”時(shí)，一個或更多個中間元素不存在。
[0017]在下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽能電池和用于該太陽能電池的電極。
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽能電池的截面圖，圖2是圖1所例示的太陽能電池的部分后平面圖。
[0019]參照圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的太陽能電池100包括半導(dǎo)體基板10、該半導(dǎo)體基板10的一個表面(例如，背面)上的導(dǎo)電類型區(qū)域32或?qū)щ婎愋蛥^(qū)域34(或者導(dǎo)電類型區(qū)域32和導(dǎo)電類型區(qū)域34)、以及連接至導(dǎo)電類型區(qū)域32或?qū)щ婎愋蛥^(qū)域34的電極42或電極44 (或者電極42和電極44)。電極42或電極44包括位于導(dǎo)電類型區(qū)域32或?qū)щ婎愋蛥^(qū)域34上的電極層42a以及位于該電極層42a上的印刷電極層42b。太陽能電池100還可以包括隧道層20、鈍化層24、防反射層26、絕緣層40等。將更詳細(xì)地對此進(jìn)行描述。
[0020]半導(dǎo)體基板10可以包括基區(qū)域110，該基區(qū)域110以相對較低的摻雜濃度包括第二導(dǎo)電類型摻雜劑。基區(qū)域110可以包括包含第二導(dǎo)電類型摻雜劑的晶體(單晶或多晶)硅。例如，基區(qū)域110可以是包括第二導(dǎo)電類型摻雜劑的單晶硅基板。第二導(dǎo)電類型摻雜劑可以是η型或P型。當(dāng)?shù)诙?dǎo)電類型摻雜劑是η型時(shí)，第二導(dǎo)電類型摻雜劑可以是諸如P,As,Bi,Sb等的V族元素。當(dāng)?shù)诙?dǎo)電類型摻雜劑是P型時(shí)，第二導(dǎo)電類型摻雜劑可以是諸如B、Al、Ga、In等的III族元素。例如，當(dāng)基區(qū)域110是η型時(shí)，用來與通過光電轉(zhuǎn)換形成載流子的基區(qū)域110 —起形成結(jié)(例如，其間布置有與隧道層20的ρη結(jié))的P型的第一導(dǎo)電類型區(qū)域32具有寬區(qū)域，進(jìn)而可以增加光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。另外，在這種情況下，具有寬區(qū)域的第一導(dǎo)電類型區(qū)域32有效地收集具有相對較慢的運(yùn)動速率的空穴，進(jìn)而還可以有助于光電轉(zhuǎn)換效率的改進(jìn)。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于上述示例。
[0021]另外，半導(dǎo)體基板10可以包括在其正面處的正面場區(qū)域130。正面場區(qū)域130可以具有與基區(qū)域Il0的導(dǎo)電類型相同的導(dǎo)電類型以及比基區(qū)域110高的摻雜濃度。
[0022]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，正面場區(qū)域130是通過以相對較高的摻雜濃度利用第二導(dǎo)電類型摻雜劑對半導(dǎo)體基板10進(jìn)行摻雜而形成的摻雜區(qū)域。因此，正面場區(qū)域130構(gòu)成半導(dǎo)體基板10的一部分，包括第二導(dǎo)電類型的晶體(單晶或多晶)半導(dǎo)體。例如，正面場區(qū)域130可以被形成為第二導(dǎo)電類型的單晶半導(dǎo)體基板(例如，單晶硅晶片基板)的一部分。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于上述示例。因此，正面場區(qū)域130可以通過從半導(dǎo)體基板10利用第二導(dǎo)電類型摻雜劑對單獨(dú)的半導(dǎo)體層(例如，非晶半導(dǎo)體層、微晶半導(dǎo)體層或多晶半導(dǎo)體層)進(jìn)行摻雜而形成。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，正面場區(qū)域130可以是與經(jīng)由通過與半導(dǎo)體基板10相鄰形成的層(例如，鈍化層24和/或防反射層26)的固定電荷進(jìn)行摻雜而形成的區(qū)域類似地起作用的場區(qū)域。可以利用各種其它方法形成具有各種結(jié)構(gòu)的正面場區(qū)域130。
[0023]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，可以使半導(dǎo)體基板10的正面紋理化以具有形式為角錐狀等的不平表面(或者突出部和/或凹陷部)。通過紋理化(texturing)工藝，不平部形成在半導(dǎo)體基板10的正面處，進(jìn)而其表面粗糙度增加，由此可以減小入射在半導(dǎo)體基板10的正面上的光的反射率。因此，到達(dá)由基區(qū)域110和第一導(dǎo)電類型區(qū)域32形成的ρη結(jié)的光的量可能增加，并且因此，可以使光損失最小化。
[0024]此外，半導(dǎo)體基板10的背面可以是通過鏡面拋光等形成并且具有比半導(dǎo)體基板10的正面更低的表面粗糙度的相對平滑且平坦的表面。如在本發(fā)明的實(shí)施方式中一樣，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型區(qū)域32和第二導(dǎo)電類型區(qū)域34 —起形成在半導(dǎo)體基板10的背面上時(shí)，太陽能電池100的特性可以根據(jù)半導(dǎo)體基板10的背面的特性而顯著變化。因?yàn)橥ㄟ^紋理化的不平部未形成在半導(dǎo)體基板10的背面處，所以可以增強(qiáng)鈍化特性，并且因此，可以增強(qiáng)太陽能電池100的特性。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于上述示例。在一些情況下，不平部可以通過紋理化形成在半導(dǎo)體基板10的背面處。另外，各種修改形式是可能的。
[0025]隧道層20可以形成在半導(dǎo)體基板10的背面上。隧道層20作為電子和空穴的一種勢皇(barrier)。因此，少數(shù)載流子不能夠通過隧道層20。此外，多數(shù)載流子被累積在與隧道層20相鄰的一部分處，并且然后，具有預(yù)定能量的多數(shù)載流子通過隧道層20。在這種情況下，具有預(yù)定能量的多數(shù)載流子由于隧道效應(yīng)能夠容易地且平滑地通過隧道層20。并且，隧道層20還作為用于防止導(dǎo)電類型區(qū)域32和導(dǎo)電類型區(qū)域34的參雜劑擴(kuò)散到半導(dǎo)體基板10中的擴(kuò)散勢皇。隧道層20可以包括使得多數(shù)載流子能夠穿過勢皇的各種材料，例如，氧化物、氮化物、半導(dǎo)體、導(dǎo)電聚合物等。例如，隧道層20可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、本征非晶硅、本征多晶硅等。在這方面，隧道層20可以形成在半導(dǎo)體基板10的整個背面上方。因此，能夠在沒有單獨(dú)的圖案化的情況下容易地形成隧道層20。
[0026]為了具有足夠的隧道效應(yīng)，隧道層20可以具有比絕緣層40的厚度小的厚度T。例如，隧道層20的厚度T可以是1nm或更小，例如，0.5nm至10nm(更具體地，0.5nm至5nm，例如，Inm至4nm)。當(dāng)隧道層20的厚度T超過1nm時(shí)，隧道不平滑地發(fā)生，進(jìn)而太陽能電池100可能不工作。另一方面，當(dāng)隧道層20的厚度T小于0.5nm時(shí)，可能難以形成具有期望的質(zhì)量的隧道層20。為了進(jìn)一步改進(jìn)隧道效應(yīng)，隧道層20的厚度T可以是0.5nm至5nm(更具體地，Inm至4nm)。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于上述示例，并且隧道層20的厚度T可以具有各種值。
[0027]導(dǎo)電類型區(qū)域32和導(dǎo)電類型區(qū)域34可以被布置在隧道層20上。更具體地，導(dǎo)電類型區(qū)域32和導(dǎo)電類型區(qū)域34可以包括包含第一導(dǎo)電類型摻雜劑從而具有第一導(dǎo)電類型的第一導(dǎo)電類型區(qū)域32以及包含第二導(dǎo)電類型摻雜劑從而具有第二導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型區(qū)域34。另外，勢皇區(qū)域36可以被布置在第一導(dǎo)電類型區(qū)域32與第二導(dǎo)電類型區(qū)域34之間。
[0028]第一導(dǎo)電類型區(qū)域32與基區(qū)域110 —起形成ρη結(jié)(或ρη隧道結(jié))，同時(shí)將隧道層20布置在第一導(dǎo)電類型區(qū)域32與基區(qū)域110之間，進(jìn)而構(gòu)成通過光電轉(zhuǎn)換生成載流子的發(fā)射極區(qū)域。
[0029]在這方面，第一導(dǎo)電類型區(qū)域32可以包括半導(dǎo)體(例如，硅)，該半導(dǎo)體包括與基區(qū)域110相反的第一導(dǎo)電類型摻雜劑。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，第一導(dǎo)電類型區(qū)域32獨(dú)立于半導(dǎo)體基板10形成在半導(dǎo)體基板10上(更具體地，形成在隧道層20上)。第一導(dǎo)電類型區(qū)域32可以被形成為利用第一導(dǎo)電類型摻雜劑摻雜的半導(dǎo)體層。因此，第一導(dǎo)電類型區(qū)域32可以被形成為具有與半導(dǎo)體基板10不同的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層，以便容易地形成在半導(dǎo)體基板10上。例如，可以通過利用第一導(dǎo)電類型摻雜劑對可以通過諸如沉積等的各種方法容易地制造的非晶半導(dǎo)體、微晶半導(dǎo)體或多晶半導(dǎo)體(例如，非晶硅、微晶硅或多晶硅)進(jìn)行摻雜來形成第一導(dǎo)電類型區(qū)域32。第一導(dǎo)電類型摻雜劑在形成半導(dǎo)體層時(shí)可以被包括在半導(dǎo)體層中，或者在形成半導(dǎo)體層之后可以通過諸如熱擴(kuò)散、離子注入等的各種摻雜方法被包括在半導(dǎo)體層中。
[0030]在這方面，第一導(dǎo)電類型摻雜劑可以是具有與基區(qū)域10相反的導(dǎo)電類型的任何摻雜劑。也就是說，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電