本发明专利技术公开了一种薄硅太阳能电池，更具体地，太阳能电池可以由厚度约５０至５００微米的结晶硅晶片制成。太阳能电池包括具有ｐ－ｎ同质接面的第一区、可产生异质接面表面钝化的第二区，以及可产生异质接面表面钝化的第三区。非晶硅层在低于约４００摄氏度的温度下沉积于硅晶片的两侧，以减小非晶硅钝化特性损失。在大约１６５摄氏度的温度下，在两侧形成最终的透明导电氧化物层。金属触点施加于透明导电氧化物上。用于制造太阳能电池外层的低温和极薄材料层可防止薄晶片受到可能导致晶片变形的过大应力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及硅太阳能电池，更具体地说，本专利技术涉及一种可减少表面电洞与电 子再结合的晶片结构，以及一种可使引入薄硅晶片的应力更低以增强其结构完整性的方 法。
技术介绍
太阳能电池是将光能转化为电能的装置，通常也称为光电伏打电池(photovoltaic cell, PV cell)。太阳能电池可由多种半导体制造，常用的一种半导体材料是结晶硅。太阳能电池包含三个主要元件(1)半导体；(2)半导体接面；和(3)导电触 点。半导体，例如硅，可以是η-型掺杂或ρ-型掺杂。当η-型硅和ρ-型硅接合时，太 阳能电池中η-型硅和ρ-型硅接触的区域为半导体接面。半导体可吸收光，来自光的能 量可转移至硅层原子的价电子上，使得价电子逃逸其束缚状态而留下一个电洞。光生电 子和电洞由与ρ-η接面相关的电场分离。导电触点允许电流自太阳能电池流向外电路。图1所示为现有技术太阳能电池的基本元件。太阳能电池制造于硅晶片上。太 阳能电池5包含ρ-型硅基材10、η-型硅发射体20、底部导电触点40，以及顶部导电触 点50。η-型硅发射体20与顶部导电触点50相接合。ρ-型硅基材10与底部导电触点 40相接合。顶部导电触点50和底部导电触点40与负载75相接合。包含银的顶部导电触点50可使电流流入太阳能电池5。但是，因为银不透光， 所以顶部导电触点50不能覆盖太阳能电池5的整个表面。因此，顶部导电触点50具有 允许光进入太阳能电池5的网格状线。电子自顶部导电触点50流出，经过负载75，然后 通过底部导电触点40与电洞结合。底部导电触点40通常包含铝-硅共晶。底部导电触点40通常覆盖ρ-型硅10 的整个底部，以使导电率最大化。铝和硅在约750摄氏度的高温下形成合金，远高于577 摄氏度的铝_硅共晶温度。此合金化反应可在基材的底部形成高度掺杂的ρ-型区并在那 里产生强电场。此电场可帮助与ρ-η接面相关联的电场分离电子与电洞，使得顶部触点 收集电子，底部触点收集电洞。
技术实现思路
本专利技术提供了一种太阳能电池结构，其包含ρ-η同质接面和异质接面表面钝 化，以减少电子和电洞在表面上因再结合而减少，增强ρ-η同质接面的内部电场。本发 明还提供了一种适合在薄结晶硅晶片上制造太阳能电池的制造方法。根据本专利技术的一个 实施方式，若干个具有ρ-η型同质接面和异质接面表面钝化的太阳能电池串联连接，并 接合在透明封装材料和反光材料上。上述说明为概述，因此必然包括细节的简化、归纳和省略。因此，本领域的技 术人员应当理解概述仅仅是阐释性的，绝非限定性的。在下面的非限定性的详细描述中，仅由权利要求界定的本专利技术的其他方面、专利技术特征和优点将变得显而易见。 附图说明图1为现有技术太阳能电池的剖视图。 图2为太阳能电池制造方法 的一个实施方式的流程图。图3A至图3F为制造方法的各个阶段的硅晶片的一个实施方式的剖视图。图4为用于在硅晶片上形成扩散层和在所有晶片表面上形成二氧化硅薄层的熔 炉的一个实施方式。图5为包含若干个太阳能电池的太阳能电池模组。 具体实施例方式下面的详细描述中列举了大量的具体细节，以便于充分理解本专利技术。但是，可 以理解的是，没有这些具体细节，本领域的技术人员也可以实施本专利技术。此外，众所周 知的方法、程序、元件和电路并未细述，以便清晰地描述本专利技术。太阳能清洁可靠，因此是一种理想的能源。但是，迄今为止，影响太阳能进一 步利用的一个障碍在于太阳能收集系统的成本昂贵。硅晶片自身的成本约占太阳能电 池制造成本的75%，因此，理论上说，自一个硅锭切割出的晶片越多，就可以越好地节 约成本。但是，晶片越薄，成品率通常越低。而且，如果在制造过程中暴露于不均勻 的高温下，或者暴露于硅晶片上的其他层的应力下(尤其是暴露于铝-硅共晶层的应力 下)，较薄的晶片越容易发生变形。图2所示为根据本专利技术一个实施方式，由薄硅晶片制造太阳能电池的制造方法 的流程图。例如，此制造方法可用于由厚度为100至150微米(按照现有标准，此厚度 较薄)的硅晶片制造太阳能电池。但是，本专利技术并不限于薄太阳能电池，本专利技术还可以 应用于其他装置上，如光电二极管或光电探测器。在操作100中，在厚度约50至500微 米的结晶硅晶片上形成p-n同质接面。晶片可以是单晶或多晶。晶片的表面也可以进行 纹理化。例如，具有(100)晶面的结晶硅晶片可以通过各向异性蚀刻形成具有(111)晶 面的小四面金字塔阵列。此纹理化表面有助于降低反射率和在太阳能电池内部捕获光。根据本专利技术的一个实施方式，在具有ρ-型掺杂的硅晶片的一侧形成η-型扩散 层。扩散层可以在扩散炉中形成，图4示出了用于掺杂若干个硅晶片410的扩散熔炉400 的一个具体实施方式。扩散熔炉400包括晶片舟405、若干个硅晶片410，以及若干个 掺杂剂源420。掺杂剂源420具有将η-型掺杂剂(如磷、锑或砷)施加于两个表面上的 源。若干个硅晶片410和若干个掺杂剂源420可以以一定方式置于晶片舟405上，使 得第一掺杂剂源420和第二掺杂剂源420之间放置有两个硅晶片410。例如，图4所示 掺杂剂源420置于晶片舟405最左侧边槽上，第一硅晶片410与此掺杂剂源420相邻，第 一硅晶片410后是第二硅晶片410，第二硅晶片410之后又是第二掺杂剂源420。如果此 方式继续直至晶片舟405中填满掺杂剂源420和硅晶片410，每两个硅晶片410被其两侧 的各一个掺杂剂源420夹在中间。图4所示的晶片的中心间距约为3/32英寸。硅晶片 410和掺杂剂源420的放置和间距使得每个硅晶片410的一个表面层可掺入来自掺杂剂源420的杂质。一旦若干个硅晶片410和若干个掺杂剂源420置于晶片舟405上，可将熔炉的温 度设定为约700至1000摄氏度之间，以使得掺杂剂分子自各个掺杂剂源420扩散至相邻 的硅晶片410的表面。需要注意的是，将薄硅晶片加热至高于700摄氏度的高温通常是 不利的，因为硅晶片可能会产生因应力引发的弯曲。但是，在此情形下，整个晶片被加 热，而不是部分晶片或晶片表面被加热。因为跨越晶片的温度梯度被最小化，所以扩散 过程中的变形风险也降至最低。因此，制造方法的此阶段可以接受高温加热。此扩散过程也可用于具有η-型掺杂的硅晶片上。根据本专利技术的另一个实施方式，可在若干个η-型硅晶片的一侧形成ρ-型扩散层，在此实施方式中，硅晶片410经 η-型掺杂。掺杂剂源420涂覆有ρ-型掺杂剂，如硼、镓、铟或铝。随后，在扩散熔炉 400中使η-型硅晶片扩散。在相同的热循环中，但在扩散过程完成之后，可以以约3000标准立方厘米/分 钟的流量向熔炉内注入氧气，以在操作110中的各个硅晶片的两侧生长氧化物层。在约 900摄氏度的温度下经过约10至30分钟后，晶片的两侧形成厚度约5至20纳米的热氧化 物。在形成氧化物层的过程中，一些包括任何潜在受污染表面的硅晶片被消耗。在其形 成过程中，约10纳米厚的氧化物层自其初始表面消耗约4.5纳米的硅，以保证氧化物层 正下方的硅品质纯洁。随后，在操作120中，自各个硅晶片移除氧化物层。与现有方法不同，为了最 后蚀刻，无需采用湿式化学清洗方法自晶片表面移除有机和金属污染。典型的湿式化学 清洗方法实例包括含氢氧化铵或盐酸(RCA洁净级)与过氧化氢的溶液，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，包括： 包含相接合的ｐ－区和ｎ－区的结晶硅； 与结晶硅的ｐ－区相接合以钝化ｐ－区表面的第一本征非晶硅层； 与结晶硅的ｎ－区相接合以钝化ｎ－区表面的第二本征非晶硅层； 与第一本征非晶硅层相接合以加强结晶硅电场的ｐ－型非晶硅层；以及 与第二本征非晶硅层相接合以加强结晶硅电场的ｎ－型非晶硅层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔L迈耶，艾吉特罗哈吉，
申请(专利权)人：桑艾维公司，
类型：发明
国别省市：US
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