太阳能电池结构、光生伏打模块及对应的工艺制造技术

光生伏打模块可包含太阳能电池，所述太阳能电池沿所述电池的后侧具有相反极性的掺杂域。所述掺杂域可位于穿过介电钝化层的开口内。在一些实施例中，所述太阳能电池由薄硅箔形成。掺杂域可通过沿半导电片的后表面印刷墨水来形成。掺杂剂墨水可包含具有所要掺杂剂的纳米粒子。光生伏打模块可形成有多个具有不同大小的结构的太阳能电池以改进模块性能。所述大小可基于半导体的所估计性质来动态地确定，以使得所述模块中的所述电池的电流输出彼此更相似。所述模块相对于具有不产生匹配电流的相似的相等大小电池的模块来说可产生较高的功率。本发明专利技术描述适当的动态处理方法，其包括根据电池设计中的动态调整来提供处理调整的处理步骤。

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池结构、光生伏打模块及对应的工艺本申请是申请号为200880005281.2、申请日为2008年2月15日，专利技术名称为“太阳能电池结构、光生伏打模块及对应的工艺”的专利技术专利的分案申请。对相关申请案的交叉参考本申请案主张2007年2月16日申请的授予海斯默尔(Hieslmair)的第60/902,006号美国临时专利申请案的权益，所述申请案以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及光生伏打电池、光生伏打模块及形成这些装置的工艺。在一些实施例中，本专利技术涉及后点接触的光生伏打电池及对应模块，其可包含硅/锗半导电材料的薄膜。另外，本专利技术涉及形成后点连接的有效处理步骤。在其它实施例中，本专利技术涉及光生伏打装置的形成，其中处理参数是基于半导体性质测量来动态选择。
技术介绍
多种技术可用于形成光生伏打电池，例如太阳能电池。大多数商业光生伏打电池是基于硅的。随着非可再生能源的价格持续上涨，人们日益关注替代能源。替代能源的日益商业化依赖于每能量单位较低的成本所获得的渐增的成本有效性，这可通过能源的改进效率及/或通过材料及处理的成本降低来实现。光生伏打电池通过吸收光以形成电子-电洞对来操作。半导体材料可便利地用以吸收光，并产生电荷分离。电子及电洞以电压差分收获以直接或在用适当能量储存装置储存之后在外部电路中执行有用功。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术涉及一种太阳能电池，其包含透明前片、具有前表面及相对后表面的半导体层、从半导体层的后表面延伸的多个p掺杂岛及n掺杂岛及至少两个电互连件。半导体层固定在一位置中，其前表面朝透明前片定向。通常，一电互连件提供多个p掺杂岛之间的电连接，且另一电互连件提供多个n掺杂岛之间的电连接。在另一方面中，本专利技术涉及一种用于形成掺杂半导体结构的方法，所述方法包含将多个沉积物印刷到半导体片的表面上，其中一些沉积物包含p掺杂剂且其它沉积物包含n掺杂剂。通常，将介电覆盖物沿所述表面附着于半导体片，其中选定开口通过介电覆盖物而暴露下伏半导体表面。印刷可通过所述开口执行。在另一方面中，本专利技术涉及一种用于形成掺杂半导体结构的方法，所述方法包含将包含掺杂剂的第一层照射到半导体片的表面上，其中使介电覆盖物沿所述表面附着于半导体片，其中选定开口通过所述介电覆盖物而暴露下伏半导体表面。照射可在对应于选定窗口的位置处执行以在所照射位置处形成掺杂触点。在额外方面中，本专利技术涉及一种用于沿掺杂半导体结构选择性沉积掺杂剂的方法。所述方法包含将包含p掺杂氧化硅粒子的第一墨水及包含n掺杂氧化硅粒子的第二墨水喷墨印刷到硅衬底上。一般来说，每一墨水的氧化硅粒子具有不超过约100nm的平均初级粒子大小，且每一墨水具有约1.0到约50重量百分比氧化硅粒子的浓度。此外，本专利技术涉及一种光生伏打模块，其包含透明前片及太阳能电池，所述太阳能电池包含：沿透明前片固定的半导体层，前表面面向透明前片；粘接于半导体层的后表面的后介电层；位于穿过后介电层的开口内的掺杂域；电连接多个p掺杂域的第一电互连件及电连接多个n掺杂域的第二电互连件，其中所述电互连件延伸到所述开口中。在另一方面中，本专利技术涉及一种包含透明衬底及多个附着于透明衬底的串联连接的太阳能电池的光生伏打模块。在一些实施例中，至少两个电池的面积彼此不同，且所述电池的面积差异使得个别电池的电流输出相对于具有相等面积且具有与所述模块的特定电池相同的相应光转换效率的电池来说更良好匹配。此外，本专利技术涉及一种太阳能电池，其包含具有经配置以接收光的前表面及与前表面相对的后表面的半导体片、沿后表面定位的p掺杂剂区及n掺杂剂区，及分别提供p掺杂剂区之间及n掺杂剂区之间的电接触的两个电互连件。在一些实施例中，p掺杂剂区及n掺杂剂区并不沿后表面对称地定位。在其它方面中，本专利技术涉及一种用于将半导体片再分以用作光生伏打模块内的个别光生伏打电池的方法。所述方法可包含基于沿半导体片的测量，将半导体片切割成不相等面积的子段。测量可与在所测量位置处一定面积的半导体材料所产生的预期电流相关。另外，本专利技术涉及一种用于制造太阳能电池的方法，其包含基于对半导体层的性能测量以不对称图案沉积与半导体层相关联的掺杂剂。附图说明图1是移除了一部分衬里层以暴露模块内的一些太阳能电池的光生伏打模块的示意性侧面透视图。图2是图1的光生伏打模块的沿图1的线2-2截取的截面侧视图。图3是移除了衬里层以暴露模块内的太阳能电池的光生伏打模块的仰视图。图4是个别太阳能电池的底部透视图。图5是图5的太阳能电池的沿图4的线5-5截取的截面图。图6是移除了集电器以通过穿过钝化层钻取的孔洞暴露掺杂剂域的半导体衬底的仰视图。图7是太阳能电池的替代实施例的仰视图。图8是应用之前移除了集电器以暴露穿过钝化层的孔洞内的掺杂剂域的图7的太阳能电池的仰视图。图9是指示模块准备的主要工艺步骤的流程图。图10A是指示了动态电池选择的半导体片的仰视图。图10B是在切割电池且钻洞以用于放置掺杂剂之后，图10A的片的仰视图。图11是展示实时电池选择之后经切割电池的半导体片的仰视图。图12是指示用于太阳能电池处理的步骤的流程图，但图中所示的顺序未必是处理顺序。图13是穿过硅层上的氮化硅层钻取的实际孔洞的显微照片。图14是展示在激光钻孔以穿过钝化层形成孔洞之后的片段截面侧视图。具体实施方式有效地以后表面触点形成有效光生伏打结构以在电池的区域上有效地收获电子-电洞对。在一些实施例中，使用穿过介电层中的开口或孔洞的沉积来形成掺杂触点。本文中所述的工艺可提供形成具有后连接的太阳能电池的有效方法，其中电池在光生伏打模块内电连接。经改进的工艺适于薄半导体箔处理，但所述方法也可适于较厚的半导体层处理。一些处理改进尤其适于同时对多个电池进行模块级处理。本文中的掺杂方法尤其适于形成掺杂剂结构，所述掺杂剂结构形成用于从半导体衬底收获光电流的光生伏打触点的一部分。本文中所述的用于形成光生伏打模块的动态处理方法可提供更有效的太阳能电池及对应的光生伏打模块，对模块内相对固定量的材料来说，所述光生伏打模块产生更高的功率。确切地说，光生伏打模块可由更大的半导体材料片形成，所述片可经测量以制订片上的预期性能特征。半导体材料的预期性能性质的测量提供动态处理半导体的基础。本文中所述的掺杂方法适于掺杂剂放置的实时选择。通过检查半导体材料及实时掺杂剂沉积，个别电池大小及位置可被选择以产生相似电流以使得模块的总功率产生可得以改进。这些功率改进方法及对应处理步骤通常可用于使用一定范围的半导体材料的任何类型的太阳能电池。光生伏打模块通常包含透明前片，其在模块的使用期间暴露于太阳光。光生伏打模块内的太阳能电池(亦即，光生伏打电池)可邻近于透明前片放置，以使得穿过透明前片而透射的光可由太阳能电池中的半导体材料吸收。透明前片可提供支撑、物理保护以及针对环境污染物的保护及类似功能。光生伏打电池通常串联连接以增加模块的可用电压。光生伏打模块可包含并联连接的光生伏打电池组以及串联连接的电池组。光生伏打电池的活性材料通常为半导体。吸收光之后，可从导带收获光电流以通过与外部电路的连接执行有用功。对光生伏打电池来说，改进的性能可能与给定光通量下能量转换效率提高及/或电池制造成本降低相关。与半导体材料介接的掺杂接触区有助于收获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，其包含半导体层，所述半导体层具有：前表面、从所述前表面延伸并进入所述半导体层的第一掺杂域、后表面、在至少一部分所述后表面之上的反射涂层、沿着至少一部分所述后表面的第二掺杂域、第一电互连件以及第二电互连件；其中从所述前表面延伸的所述第一掺杂域的部分包含掺杂的硅、掺杂的锗或合金或其组合；以及其中所述第一电互连件与所述第一掺杂域接触且所述第二电互连件与所述第二掺杂域接触。

【技术特征摘要】
2007.02.16 US 60/902,0061.一种太阳能电池，其包含半导体层，所述半导体层包括硅，锗，其合金或者其组合，所述半导体层具有：前表面、沿至少一部分所述前表面进入所述半导体层的第一掺杂域、后表面、沿着至少一部分所述后表面的第二掺杂域、第一电互连件以及第二电互连件；其中所述第一掺杂域，所述第二掺杂域或二者的部分从半导体表面延伸，并且其基本上由掺杂的硅、掺杂的锗或合金或其组合组成；以及其中所述第一电互连件与所述第一掺杂域接触且所述第二电互连件与所述第二掺杂域接触，并且其中所述掺杂域是通过掺杂剂从掺杂的元素硅/锗粒子沉积物驱入而形成的。2.如权利要求1所述的太阳能电池，其进一步包含与所述前表面接触的介电层，且其中所述第一掺杂域延伸进所述介电层的窗口。3.如权利要求1所述的太阳能电池，其中在延伸进入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利·希斯梅尔，
申请(专利权)人：纳克公司，
类型：发明
国别省市：