太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术中已揭示了一种太阳能电池及其制造方法。根据本发明专利技术，具有沟槽的p-层或n-层帮助加强所述太阳能电池的电场且促进载流子收集，进而改进所述太阳能电池的总体效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。明确地说，所述太阳能电池已改进了总体 功率输出和总体效率。
技术介绍
太阳能电池正广泛地用于多种不同应用中。举例来说，在太空应用中，需要轻质、 低成本但高效率的太阳能电池。典型的太阳能电池包括衬底、前部电极、光电转换元件和后 部电极，其依序安置于衬底上。传入光穿过衬底和前部电极而透射到光电转换层，以PIN或 PN结结构形成的光电转换元件用以将光能转换为电能。已对太阳能电池进行了大量研究。US 4，500, 744揭示一种例如太阳能电池等光伏 装置，其包含PIN类型的非晶硅层结构。光入射在上面的ρ-层或η-层可由多个子层组成。 i-层侧上的子层具有比光入射在上面的子层的光学禁用带隙大的光学禁用带隙，使得太阳 能电池可实现改进的开路电压、短路电流密度和转换效率。然而，子层增加了 P-层与η-层 之间的距离，且因此减小了电场并降低了漂移力。这将影响载流子的收集且又限制了电池 效率。US 5，538，564揭示一种三维非晶硅/微晶硅太阳能电池，其使用深ρ_触点和 η-触点以在电池的有源材料内创建高电场。然而，US 5，538，564并没有解决ρ-触点和 η-触点与有源材料(即，i_层)之间的接触问题。P-触点和η-触点与有源材料的直接接 触造成P+和η+载流子有可能扩散到有源材料中。在有源材料中存在掺杂剂降低了有源材 料的光吸收能力，且因此降低了太阳能电池的总体功率输出和效率。此外，P-触点和η-触 点由脉冲式激光掺杂形成。相对难以控制触点的轮廓。US 6，261，862揭示一种用于产生光伏元件的工艺。在这种类型的光伏元件中，必 须很好地控制i_层的厚度。如果i_层过厚，那么电场较弱，以致影响载流子的收集且限制 电池效率。如果i_层过薄，那么光伏层不足以制作有效的太阳能电池。此外，在i_层与 P-层或i_层之间的界面处形成缓冲半导体层以避免掺杂剂扩散到i_层。类似地，所添加 的缓冲半导体层增加了 P-层与η-层之间的距离，且因此电场比以前更弱。鉴于上述内容，需要一种较高效率的太阳能电池。此需要由本专利技术提供，其中太阳 能电池将P-触点或η-触点放置于有源材料内，使得可在有源材料本身内而非在有源材料 层的顶部和底部处拾取载流子，以便贯穿有源材料产生较强的收集场。此外，触点由图案化 技术提供，使得可很好地控制触点的轮廓且可在有源材料与触点之间沉积至少一个缓冲硅 层以避免掺杂剂扩散到有源材料中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效率的太阳能电池。根据本专利技术，所述太阳能电池包含依序形成于电绝缘衬底上的至少一个第一电 极、呈PIN或NIP结构的硅层和至少一个第二电极，其中所述硅层包含ρ-层、i-层和η-层，其依序或反向形成，且位于相对于所述i_层较靠近所述电绝缘衬底的侧上的所述P-层或 所述η-层具有用所述i_层填充的多个沟槽。所述太阳能电池进一步包含形成于所述i_层 与具有所述多个沟槽的所述P-层或η-层之间的至少一个缓冲硅层。本专利技术的另一目的在于提供一种用于制造高效率太阳能电池的方法。根据本专利技术，所述制造方法包含以下步骤在电绝缘衬底上依序形成至少一个第 一电极、呈PIN或NIP结构的硅层和至少一个第二电极，其中通过形成ρ-层或η-层、使用图 案化技术在所述P-层或η-层中形成多个沟槽、在所述ρ-层或η-层上形成i-层并覆盖所 述多个沟槽且在所述i层上形成η-层或ρ-层来制作所述硅层。所述方法进一步包含以下 步骤在所述i_层与具有所述多个沟槽的所述P-层或η-层之间形成至少一个缓冲硅层。附图说明图1(a)到图1(c)说明根据本专利技术的一个实施例的用于制造太阳能电池的方法。图2展示根据本专利技术的另一实施例的太阳能电池的示意性横截面图。具体实施例方式本专利技术中已揭示了一种，其中所述太阳能电池中所使用 的光电转换的方法和原理是所属领域的一般技术人员众所周知的，且因此下文将不再进一 步描述。为了获得较好理解，下文参看图式通过实施例来详细说明本专利技术，所述实施例不 希望限制本专利技术的范围。将了解，可易于由所属领域的一般技术人员实现的任何修改或更 改属于本说明书的揭示内容的范围内。适合用于本专利技术的电绝缘衬底可为所属领域的一般技术人员已知的任何衬底。举 例来说，所述衬底由玻璃、塑料或金属构成，但不限于玻璃、塑料或金属。所属领域的一般技术人员鉴于不同类型的太阳能电池明了适合用于本专利技术的第 一电极和第二电极，且其可由任何合适材料(例如透明导电氧化物(TC0)、金属及其组合) 制成。适合用于本专利技术的透明导电氧化物的种类为此项技术中已知的，例如但不限于氧化 锡、氧化铟、氧化锌和氧化铟锡。适合用于本专利技术的金属的种类为此项技术中已知的，例如 但不限于 Al、Ag、Ti、Ni、Au、Cr、Pt、Si、Mo、W 或其合金。在本专利技术中，光入射在上面的电极称为前部电极且由透明导电氧化物制成，且相 对的电极称为后部电极且由金属或透明导电氧化物与金属的组合制成。由透明导电氧化物 制成的电极通过例如电阻-热量气相沉积、溅镀、喷镀、丝网印刷、喷射印刷和卷到卷处理 等合适方法形成，且由金属制成的电极是通过例如真空气相沉积、电子束气相沉积、溅镀、 丝网印刷、喷射印刷和卷到卷处理等合适方法形成。适合用于本专利技术的硅层的i_层包含非晶硅、非晶硅/微晶硅、晶体硅和多晶 硅，例如但不限于a-Si:H、a-Si:F、a_Si:H:F、a_SiC:H、a_SiC:F、a_SiC:H:F、a_SiGe:H、 a-SiGe:F、a-SiGe:H:F、μ c_SiH、μ c-SiGe:H, μ c_SiC:H、多晶 Si :H、多晶 Si :F 或多晶 Si:H:F(本文中“a-”意指“非晶”，且“ μ c-”意指“微晶” )。P-层和η-层可通过将价电子 控制剂掺杂到与前述构成硅层的i_层的材料相同的半导体材料中来形成。在本专利技术中，形成于i_层与ρ-层或η-层之间的缓冲硅层的数目不受限制，且4两个为优选的。适合用于本专利技术的缓冲硅层为例如但不限于a-Si:H、a-Si:F、a-Si:H:F, a_SiC:H、a_SiC:F、a_SiC:H:F、a_SiGe:H、a_SiGe:F、a_SiGe:H:F、μc_SiH、μc_SiGe:H 或 μc-SiC:H。前述相应硅层可通过例如等离子体增强型化学气相沉积、光辅助型化学气相沉 积、热化学气相沉积、离子镀和溅镀等半导体膜沉积工艺来形成。在本专利技术中，P-层或η-层中的沟槽通过常规图案化技术来形成，例如但不限于 激光划线、电子枪或光刻，且激光划线为优选的。多个沟槽的深度在从约200 A到约3000 A 的范围内，且优选在从约200 A到约1500 A的范围内。两个邻近沟槽之间的距离在从约 0. Iym到约2 μ m的范围内，且优选在从约0. 2 μ m到约1. 0 μ m的范围内。在本专利技术的实施例中，多个沟槽可将ρ-层或η-层划分为若干ρ-触点或η-触点。 触点的深度在从约200 A到约3000 A的范围内，且优选在从约200 A到约1500 A的范围内。 触点的宽度在从约0. 1 μ m到约2 μ m的范围内，且优选在从约0. 2 μ m到约1. 0 μ m的范围 内。根据本专利技术，可在i_层与较靠近太阳能电池的第二电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种太阳能电池，其包含依序形成于电绝缘衬底上的至少一个第一电极、若干呈ＰＩＮ或ＮＩＰ结构的硅层和至少一个第二电极，其中所述硅层包含ｐ－层、ｉ－层和ｎ－层，其依序或反向形成，且位于相对于所述ｉ－层较靠近所述电绝缘衬底的侧上的所述ｐ－层或所述ｎ－层具有用所述ｉ－层填充的多个沟槽。

【技术特征摘要】
2009.12.30 US 61/291,2771.一种太阳能电池，其包含依序形成于电绝缘衬底上的至少一个第一电极、若干呈 PIN或NIP结构的硅层和至少一个第二电极，其中所述硅层包含P-层、i_层和η-层，其依序或反向形成，且位于相对于所述i_层 较靠近所述电绝缘衬底的侧上的所述P-层或所述η-层具有用所述i-层填充的多个沟槽。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述多个所述沟槽的深度在从约200A到 约3000 A的范围内，且两个邻近沟槽之间的距离在从约0. 1 μ m到约2 μ m的范围内。3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述多个沟槽将所述P-层或η-层划分为 若干P-触点或η-触点。4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中所述ρ-触点或η-触点的深度在从约200A 到约3000 A的范围内，且所述P-触点或η-触点的宽度在从约0. 1 μ m到约2 μ m的范围内。5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其进一步包含形成于所述i_...

【专利技术属性】
技术研发人员：林经纬，曾华斯，
申请(专利权)人：杜邦太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：HK