高效太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效太阳能电池。更具体地，提供了一种包括第一导电型半导体基板、在第一导电型半导体基板上形成且具有与该基板导电型相反导电型的第二导电型半导体层、在其间界面上的ｐ－ｎ结、与第一导电型半导体基板的至少一部分接触的后电极、与第二导电型半导体层的至少一部分接触的前电极及在第一导电型半导体基板的后表面和／或第二导电型半导体层的前表面上顺序形成的氮氧化硅钝化层和氮化硅减反射层的太阳能电池及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高效太阳能电池。更具体地，本专利技术涉及一种太阳能电池，该太阳 能电池经在与第一导电型半导体基板形成p-n结且具有与第一导电型半导体基板导电型 相反导电型的第二导电型半导体层上顺序形成氮氧化硅钝化层和氮化硅减反射层，通过由 钝化层和减反射层组成的双反射膜结构最小化吸收光的反射率，同时通过钝化层有效地防 止在半导体表面发生的载流子复合(carrier recombination)而能够改进光电转换效率。 此外，本专利技术提供了一种制备太阳能电池的方法，该方法能够通过原位连续形成双反射膜 结构的批量生产能力而降低生产成本。
技术介绍
近年来，随着对环境问题和能源耗尽问题的持续关注，太阳能电池作为一种可选 择的应用大量能量来源的能源已引起了注意，并且其不具有与环境污染有关的问题并且具 有高能效。太阳能电池可分为采用太阳的热量产生必要的蒸汽能量以使涡轮旋转的太阳能 热电池和利用半导体的性质将光子转换成电能的光电太阳能电池。特别地，已经积极进 行了大量的关于光电太阳能电池的研究，在这些光电太阳能电池中，通过光的吸收产生的 P-型半导体的电子和η-型半导体的空穴转换成电能。因为依靠吸收光的量确定产生的电子和空穴的数量和控制生成的电流的量，所以 制备光电太阳能电池需考虑的重要因素是降低吸收光的反射率。因此，为了降低光的反射 率，采用减反射层，或者采用在形成的电极端子时使入射光屏蔽区域最小化的方法。特别 地，已经积极地进行了各种尝试和努力以开发能够达到高减反射率的减反射层。在各种太 阳能电池中，占据太阳能电池市场的大部分且包括单晶、多晶薄膜(single-crystalline， poly-or multi-crystalline thin films)的晶体硅太阳能电池有遭受减反射层的成分扩 散至硅的可能性，因此广泛地采用在减反射层和硅层之间具有单独的钝化层的双反射膜结 构。例如，美国专利号4927770公开了一种采用氮化硅减反射层降低吸收光的反射率 和通过在氮化硅和硅半导体层之间形成氧化硅钝化层而钝化硅半导体层的表面的方法。但 是，因为关于钝化层和减反射层的沉积，通过化学气相沉积(CVD)沉积氧化硅，而通过等离 子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积氮化硅，所以这种技术具有工艺不连续性的缺点。此外，韩国专利公开号2003-0079265公开了一种通过采用由作为钝化层的非晶 硅薄膜和作为减反射层的氮化硅组成的双反射膜结构而以非晶硅薄膜钝化硅半导体层的技术。但是，因为该技术采用了非晶硅薄膜，所以很难获得期望程度的减反射效率。另外， 根据该韩国专利，在低于450°C的低温下必须进行烘干工艺，并且因此在电极的形成中不能 使用丝网印刷法，于是导致需要如激光设备的昂贵设备。也就是说，该方法有例如复杂的制 备工艺和明显提高的生产成本的各种问题，因此将其应用于实际中是困难的。同时，美国专利号6518200公开了一种制备在基板上形成由氮氧化硅和氮化硅组 成的层的复合微电子层的方法，在所述基板中形成有太阳能电池、传感器图像阵列、显示图 像阵列或类似物。但是，该专利涉及一种将氮氧化硅和氮化硅用作用于电流收集的介电材 料的技术并且因此如下所述，该专利与采用氮氧化硅和氮化硅作为太阳能电池的钝化层和 减反射层的本专利技术明显不同。
技术实现思路
因此，本专利技术用于解决上述问题及其它要解决的技术问题。也就是说，针对上述问题作出了本专利技术，并且本专利技术的一个目的是提供一种具有 通过由氮氧化硅钝化层和氮化硅减反射层组成的双反射膜结构进一步最小化吸收光的反 射率同时通过钝化层有效地防止在半导体表面发生的载流子复合而能够改进光电转换效 率的结构的太阳能电池。本专利技术的另一个目的是提供一种通过原位工艺连续形成双反射膜结构而能够达 到低成本的批量生产能力的太阳能电池。本专利技术的另一个目的是提供一种制备上述太阳能电池的方法。 附图说明根据下列详细描述和附图，将更清楚地理解本专利技术的上述和其它目的、特征和其 它优点，其中图1为根据本专利技术的一个实施方式的由半导体基板、钝化层和减反射层组成的太 阳能电池的示意图。具体实施例方式在下文中，将更详细描述本专利技术。根据本专利技术的一个方面，通过提供包括第一导电型半导体基板、在第一导电型半 导体基板上形成且具有与该基板导电型相反导电型的第二导电型半导体层、在其间界面上 的p-n结、与第一导电型半导体基板的至少一部分接触的后电极、与第二导电型半导体层 的至少一部分接触的前电极及在第一导电型半导体基板的后表面和/或第二导电型半导 体层的前表面上顺序形成的氮氧化硅钝化层和氮化硅减反射层的太阳能电池可实现上述 和其它的目的。因此，根据本专利技术的太阳能电池具有在第二导电型半导体层和氮化硅减反射层之 间包含氮氧化硅钝化层的结构并且因此钝化层和减反射层一起形成了双反射膜结构，该双 反射膜结构因此能够通过最小化吸收光的反射率，同时通过钝化层有效地防止在半导体表 面发生的载流子复合而进一步改进太阳能电池效率。优选地，在第二导电型半导体层的前表面上形成钝化层和减反射层。在一个优选的实施方式中，在第二导电型半导体层上形成厚度为1 40nm的钝化层，并且将在钝化层 上形成的减反射层制备成具有1. 9 2. 3的折射率。第一导电型半导体基板为掺杂如硼⑶、镓(Ga)、铟(In)等周期表第III族元素 的ρ-型硅基板。第二导电型半导体层为掺杂如磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等周期表第V族元 素的η-型发射层。第一导电型半导体基板和第二导电型半导体层彼此接触而形成ρ-η结。图1示意性示出根据本专利技术的一个实施方式的太阳能电池的构造，该示意图仅为 了便于容易理解而不应该解释为限制本专利技术的范围。参照图1，具有与基板导电型相反导电型的第二导电型半导体层12形成于第一导 电型半导体基板11上，并且因此在其间界面上形成ρ-η结13。氮氧化硅钝化层14形成于 第二导电型半导体层12上，并且氮化硅减反射层15形成于钝化层14上。后电极21与第一导电型半导体基板11形成电相连。然而，前电极22与第二导电 型半导体层12相连，并且穿过钝化层14和减反射层15而从减反射层15的顶端向上突出。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种制备太阳能电池的方法，该方法包括(a)在第一导电型半导体基板上形成具有与基板导电型相反导电型的第二导电型 半导体层，从而在其间界面上形成Ρ-η结；(b)在第二导电型半导体层上形成氮氧化硅钝化层；(c)在所述钝化层上形成氮化硅减反射层；(d)在第一导电型半导体基板的后表面上形成电极；和(e)在所述减反射层上形成与第二导电型半导体层连接的电极。在下文中，将逐步地具体描述根据本专利技术的太阳能电池的制备。在步骤(a)中，作为ρ-型硅基板的第一导电型半导体基板掺杂了如B、Ga、In等的 第III族元素，作为η-型发射层的第二导电型半导体层掺杂了如P、As、Sb等的第V族元 素，并且可通过本
已知的常规方法(例如高温扩散)于其间形成Ρ-η结。在步骤(b)和(c)中，例如通过系列等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法，可连 续进行在第二导电型半导体层上形成钝化层和在钝化层上形成减反射层。因此，由于相应 制备工艺的简化而能够降低太阳能电池的制备成本。在步骤(d)中，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备太阳能电池的方法，该方法包括：形成半导体层以在基板和该半导体层之间的界面上形成ｐ－ｎ结，所述基板具有第一导电型，且所述半导体层具有与该第一导电型相反的第二导电型；在所述半导体层上形成ＳｉＯｘＮｙ钝化层；在所述钝化层上形成氮化硅减反射层；形成与半导体基板连接的第一电极；和形成通过所述减反射层和钝化层与所述半导体层连接的第二电极，其中，钝化层的形成和减反射层的形成是经原位连续形成的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴铉定，
申请(专利权)人：LG电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]