太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池，其具有用于光入射的正面和与该正面相反的背面，所述太阳能电池包括：第一导电类型或与该第一导电类型相反的第二导电类型的晶体半导体基板；正面钝化区域，其由至少一个钝化层和第一导电类型的至少一个导电层形成；背面钝化区域，其由至少一个钝化层和第二导电类型的至少一个导电层形成；正面接触件，其由仅一种正面导电材料和由在该正面导电材料顶部上形成的正面电接触件形成；至少一个正面光耦合层，其在太阳能电池的正面上；背面接触件，其与正面接触件相反并且由背面导电材料和该背面导电材料上形成的至少一个背面电接触件形成。本发明专利技术的目的是提供一种上述类型的太阳能电池，在其正面具有较低的光吸收和较好的防反射特性。该目的由上述类型的太阳能电池实现，其中，正面导电材料在正面电接触件之间和/或旁边的区域中比在正面电接触件下方的区域中薄。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池本专利技术涉及一种太阳能电池，该太阳能电池具有用于光入射的正面或向阳面和与正面相反的背面，所述太阳能电池包括：第一导电类型或与第一导电类型相反的第二导电类型的晶体半导体基板；正面钝化区域，该正面钝化区域由至少一个钝化层和第一导电类型的至少一个导电层形成；背面钝化区域，该背面钝化区域由至少一个钝化层和第二导电类型的至少一个导电层形成；正面接触件，该正面接触件由仅一种正面导电材料和由在正面导电材料顶部上形成的正面电接触件形成；在太阳能电池的正面上的至少一个正面光耦合层；背面接触件，该背面接触件与正面接触件相反并且由背面导电材料和在该背面导电材料上形成的至少一个背面电接触件形成。上述类型的太阳能电池例如从EP2662900A1已知。这种太阳能电池通常称为硅异质结太阳能电池。在文献EP2662900A1中描述的太阳能电池在其正面处、在n型单晶硅基板上包括i型非晶硅的本征薄膜的层堆；导电p型硅的非晶薄膜；铟锡氧化物(ITO)制成的一个薄透明导电氧化物层(TCO)；例如氮化硅制成的绝缘层；以及集电极结构，该集电极结构借助于穿过绝缘层创建的电路径电连接到TCO层。经由已知太阳能电池的透明导电氧化物层，在硅基板与非晶导电硅薄膜之间的空间电荷区域中生成的电荷载流子被收集并传递到太阳能电池的集电极结构。透明氧化物层的导电性因此是必要的。然而，在已知太阳能电池的正面处的TCO层的主要缺点是其吸收了射入光的一部分，并且不如在TCO层顶部上设置的绝缘层那样，充当太阳能电池的优异的防反射涂层。文献EP2669952A1公开了一种晶体异质结太阳能电池，其具有正面发射极和在发射极上形成的至少两个透明导电层(TCO层)的堆，以与仅具有一个正面TCO层的太阳能电池相比，提高了太阳能电池的效率。TCO层的堆由高度透明和高度导电材料的组合组成，以在一方面凭借一种TCO材料提高了电流密度，并且在另一方面凭借另一种TCO材料减小了与正面金属化的接触电阻。因此，本专利技术的目的是提供一种在其正面或向阳面具有低光吸收和更好的防反射特性的上述类型的太阳能电池。该目的由上述类型的太阳能电池实现，其中，正面导电材料在正面电接触件之间和/或旁边的区域中比在正面电接触件下方的区域中薄。与EP2669952A1的太阳能电池相比，本专利技术的太阳能电池的正面导电材料仅由一层形成，并且仅由一种材料组成。本专利技术提出了在正面电接触件之间和/或旁边的区域中，即，在正面导电材料不充当太阳能电池的正面钝化区域的导电层与正面电接触件之间的直接电“桥”的那些区域中，省略或至少部分去除正面导电材料。该结构具有的优点在于虽然在正面钝化区域与正面电接触件之间借助于其间形成的导电材料而有良好的电连接，但由于省略了导电材料，在正面电接触件之间和/或旁边的区域中的光吸收也较低。而且，在正面电接触件之间和/或旁边的区域中的导电材料的厚度越小，在这些区域中越主要地由至少一个光耦合层的材料特性来决定太阳能电池的防反射特性。例如，所述至少一个光耦合层可以是得到非常低的光反射的诸如氮化硅层的电绝缘层。在光入射侧，光耦合层还可以称为防反射层。利用本专利技术的太阳能电池对光子的寄生吸收以及反射的减少，使得光子生成的电流显著增加，因此，太阳能电池以及基于本专利技术的太阳能电池制造的太阳能电池模块的最终输出功率显著增加。而且，本专利技术允许用诸如氮化硅(SiNx)这样的的低成本电介质来代替诸如基于铟的透明导电氧化物这样的昂贵的透明导电材料。因此，凭借本专利技术，可以降低电池制造成本。在减小了正面导电材料厚度的本专利技术的太阳能电池的新电池结构中，光生载流子的侧向输送可以在没有电收集损耗的情况下被推到晶体半导体基板的基体材料中，而不是正面导电材料中，这是因为用当代标准制造的晶体半导体基板的表面复合速率非常低。因此，本专利技术的太阳能电池尤其很好地适合于以下电池，其中，当使用n型半导体基板时，诸如硼掺杂非晶硅层这样的发射极设置在硅异质结电池的背面处。在本专利技术的有利的实施方式中，正面导电材料不存在于正面电接触件之间和/或旁边的区域中，而仅位于正面电接触件下方的区域中。在该实施方式中，正面电接触件之间和/或旁边的区域中的太阳能电池的防反射特性仅由至少一个光耦合层的材料特性决定，这是因为导电材料在这些区域中被完全省略。导电材料仅直接存在于正面钝化区域的导电层与正面电接触件之间，此区域覆盖比正面电接触件之间和/或旁边的区域小得多的区域。这得到太阳能电池可以提供有几乎完美的防反射特性的效果。另外，在所述实施方式中，还可以使得光吸收在正面电接触件之间和/或旁边的区域中最小化。在本专利技术的优选实施方式中，太阳能电池的发射极在其背面处，也就是说，在太阳能电池的背阴侧处。在本专利技术的有利实施方式中，背面导电材料是仅一种材料，并且区域中具有局部增大的厚度，其中，至少一个背面光耦合层仅设置在厚度增大的这些区域之间。即，在至少一个背面电接触件包括背面电接触件的图案的本专利技术的实施方式中，背面导电材料在背面电接触件之间和/或旁边的区域中比与在背面电接触件下方的区域中薄。在本专利技术的该实施方式中，背面导电材料对太阳能电池的防反射特性的坏影响通过用至少一个背面光耦合层来代替背面导电材料的至少一部分而降低。在该实施方式中，上面参照太阳能电池的正面来描述的效果也适用于其背面。如果在本专利技术的上述实施方式的具体变型例中在该至少一个背面光耦合层下不设置背面导电材料，则可以进一步提高本专利技术的太阳能电池的防反射特性。即，在至少一个背面电接触件包括背面电接触件的图案并且至少一个背面光耦合层形成在太阳能电池的背面的本专利技术的实施方式中，背面导电材料不存在于背面电接触件之间，而仅位于背面电接触件下方的区域中。如果在本专利技术的另一个实施方式中，至少一个导电层在正面电接触件之间和/或旁边的区域中比与在正面电接触件下方的区域中薄；和/或至少一个导电层在背面电接触件之间和/或旁边的区域中比在背面电接触件之下的区域中薄；和/或至少一个导电层在面导电材料的具有局部增大的厚度的区域之间和/或旁边的区域中比在具有局部增大的厚度的所述区域下方的区域中薄，则可以实现本专利技术的太阳能电池的电流增益的进一步提高。有利地，但不是无条件地，至少一个正面光耦合层的材料和/或至少一个背面光耦合层的材料从包括SiNx、SiOx、SiOxNy、AlOx、AlNx、TiOx、MgFx、导电氧化物、含有纳米颗粒的层、或所述材料中的至少两种的组合在内的材料组的至少一种材料选择。进一步有利地，但不是无条件地，正面电接触件的材料和/或背面电接触件的材料包括至少一种导电氧化物、至少一种金属、至少一种金属合金、至少一种导电化合物或所述导电材料中的至少两种的组合。除上述优点之外，本专利技术提供选择用于在钝化区域的导电层与正面或背面接触件之间形成导电材料的更合适的材料的可能性，即，太阳能电池的金属化。例如，正面导电材料和/或背面导电材料可以是金属、金属合金或透明导电氧化物。正面导电材料和/或背面导电材料可以由物理气相沉积、化学气相沉积、喷墨技术或丝网印刷技术或由其他合适的方法来涂敷。在本专利技术的可选实施方式中，在正面电接触件和/或背面电接触件之间和/或旁边的区域中的正面导电材料和/或背面导电材料具有0到150nm之间的厚度。在本专利技术的具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池(1、1a、1b、1c)，该太阳能电池具有用于光入射的正面(11)和与所述正面(11)相反的背面(12)，所述太阳能电池(1、1a、1b、1c)包括：‑第一导电类型或与该第一导电类型相反的第二导电类型的晶体半导体基板(10)；‑正面钝化区域(20)，该正面钝化区域(20)由至少一个钝化层(2)和所述第一导电类型的至少一个导电层(3)形成；‑背面钝化区域(30)，该背面钝化区域(30)由至少一个钝化层(7)和所述第二导电类型的至少一个导电层(8)形成；‑正面接触件，该正面接触件由仅一种正面导电材料(4)和由在所述正面导电材料顶部上形成的正面电接触件(6)的图案形成；‑在所述太阳能电池(1、1a、1b、1c)的所述正面(11)上的至少一个正面光耦合层(5)；‑背面接触件，该背面接触件与所述正面接触件相反并且由背面导电材料(9)和在该背面导电材料(9)上形成的至少一个背面电接触件(14、14a、14b)形成，所述太阳能电池的特征在于，所述正面导电材料(4)在所述正面电接触件(6)之间和/或旁边的区域(4b)中比在所述正面电接触件(6)下方的区域(4a)中薄。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.01 EP 14175329.31.一种太阳能电池(1、1a、1b、1c)，该太阳能电池具有用于光入射的正面(11)和与所述正面(11)相反的背面(12)，所述太阳能电池(1、1a、1b、1c)包括：-第一导电类型或与该第一导电类型相反的第二导电类型的晶体半导体基板(10)；-正面钝化区域(20)，该正面钝化区域(20)由至少一个钝化层(2)和所述第一导电类型的至少一个导电层(3)形成；-背面钝化区域(30)，该背面钝化区域(30)由至少一个钝化层(7)和所述第二导电类型的至少一个导电层(8)形成；-正面接触件，该正面接触件由仅一种正面导电材料(4)和由在所述正面导电材料顶部上形成的正面电接触件(6)的图案形成；-在所述太阳能电池(1、1a、1b、1c)的所述正面(11)上的至少一个正面光耦合层(5)；-背面接触件，该背面接触件与所述正面接触件相反并且由背面导电材料(9)和在该背面导电材料(9)上形成的至少一个背面电接触件(14、14a、14b)形成，所述太阳能电池的特征在于，所述正面导电材料(4)在所述正面电接触件(6)之间和/或旁边的区域(4b)中比在所述正面电接触件(6)下方的区域(4a)中薄。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，所述太阳能电池的特征在于，所述正面导电材料(4)不存在于所述正面电接触件(6)之间和/或旁边的区域(4b)中，仅位于所述正面导电接触件(6)下方的所述区域(4a)中。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，所述太阳能电池的特征在于，所述太阳能电池(1、1a、1b、1c)的所述发射极在所述太阳能电池(1、1a、1b、1c)的所述背面(12)。4.根据前述权利要求中至少一项所述的太阳能电池，所述太阳能电池的特征在于，所述背面导电材料(9)是仅一种材料，并且在区域(9a)中具有局部增大的厚度，其中，至少一个背面光耦合层(13)仅设置在厚度增大的这些区域(9a)之间。5.根据权利要求4所述的太阳能电池，所述太阳能电池的特征在于，所述背面导电材料(9)不设置在所述至少一个背面光耦合层(13)下面。6.根据权利要求4或5所述的太阳能电池，所述太阳能电池的特征在于，所述至少一个背面电接触件包括背面电接触件(14a)的图案，所述背面电接触件(14a)仅设置在所述背面导电材料(9)的具有局部增大的厚度的区域(9a)上。7.根据权利要求4或5所述的太阳能电池，所述太阳能电池的特征在于，所述至少一个背面电接触件包括至...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·斯特拉姆，B·莱格拉蒂奇，J·梅克斯恩贝格，D·拉什纳尔，P·帕佩，
申请(专利权)人：梅耶博格德国股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE