本发明专利技术的实施例涉及形成太阳能电池器件以降低复合损失的方法和通过所述方法制得的太阳能电池器件，例如背接触太阳能电池，诸如发射极缠绕穿通(EWT)太阳能电池。所述方法包括在形成于基板背表面上的电荷补偿区域中设置一定量的杂质，和在至少一部分电荷补偿区域上方形成背表面钝化层，其中设置在所述电荷补偿区域中的所述杂质的量经选择以补偿形成在背表面钝化层中的电荷量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及形成太阳能电池器件的方法和工艺以及通过这种方法和工艺制成的太阳能电池器件。特别是，本专利技术涉及用于降低太阳能电池器件中复合损失的方法和工艺以及具有降低的复合损失的太阳能电池器件。
技术介绍
通过降低复合损失提高了太阳能电池效率。复合损失涉及半导体中电子和空穴之间的反应。复合可因多种物理复合机制产生，诸如辐射、俄歇(Auger)和深能级(通常公知为Swckley-Read-Hall)复合。太阳能电池的体内复合损失与太阳能电池的表面复合损失单独地发生。通常，由于提高了材料质量和将器件制得更薄，因此太阳能电池的表面复合相对更为重要。对于使用薄基板以降低成本的硅太阳能电池尤其是这样。在硅表面上的介电层可用于降低复合损失。由于介电层使与复合有关的缺陷状态成为电性无源或者“钝化”的，因此这种介电层被认为“钝化”了表面。钝化层可包括热生长的SiO2、各种无机化合物的沉积层或者半导体材料的沉积层(例如a-Si :H的各种合金)。图1示意性描述了现有技术中公知的硅太阳能电池的截面图。由结晶硅基板110 制造硅太阳能电池100。基板110包括基极区101、发射极区102、p-n结区103、介电前表面钝化层104、介电背表面钝化层115、前电接触107和背电接触108。p-n结区103被设置在太阳能电池的基极区101和发射极区102之间，并且是当入射光子照射太阳能电池100时产生电子空穴对的区域。钝化层104可用作太阳能电池100的抗反射涂层(ARC)以及发射极区102表面105的钝化层。钝化层115可用作太阳能电池100的反射涂层以及基板110 背表面106的钝化层。当光线落到太阳能电池上时，来自入射光子的能量在p-n结区103的两侧上产生电子空穴对。在典型的η型发射极区102和ρ型基极区101中，电子跨过p-n结扩散到较低能级，而空穴在相反方向上扩散，从而在发射极上产生负电荷，在基极中产生相应的正电荷积累(build-up)。当在发射极和基极之间制作电路时，电流将流动且通过太阳能电池100 产生电力。太阳能电池100将入射能量转换成电能的效率受到多种因素影响，所述因素包括太阳能电池100中的电子和空穴的复合率以及被太阳能电池100的背侧层反射并回到基板110的光线的比率。当太阳能电池100中以相反方向移动的电子和空穴彼此结合时发生复合。每当太阳能电池100中的电子空穴对复合，就消除了电荷载流子，从而降低了太阳能电池100的效率。复合会发生在基板Iio的体硅中或者发生在基板110的任一表面105、106上。钝化层 104的一项功能是最小化上面形成了钝化层104的发射极区102或者基极区101的表面处的载流子复合。太阳能电池表面的全面钝化通过降低表面复合极大地提高了太阳能电池的效率。硅中的表面复合已为人所熟知。例如见Prog, h Photovoltaics，vol.8， pp. 473-487 (2000), Armin Aberle 的"Surface passivation of crystalline siliconsolarcells :a review”。存在两种主要的通常会降低表面复合的物理机制。在第一种机制中，降低与复合有关的状态的密度。在第二种机制中，表面处的固定电荷降低一种电荷载流子的密度以降低净复合率。“固定电荷”指的是在正常操作条件下被充电的界面附近的电介质中的缺陷。所述电荷倾向于具有硅上电介质的化学性质，且难以大范围地调整。热生长氧化物倾向于具有小的正电荷(< IO11CnT2)。通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积的氮化硅通常具有大的正固定电荷(> IO12CnT2)，而通过原子层沉积来沉积的氧化铝具有负固定电荷。由于正电荷排斥少数电荷载流子(带正电荷的空穴)，因此正固定电荷用于钝化η型表面。对于具有负固定电荷的电介质来讲是相反情况；即，由于负电荷排斥电子， 因此这些材料用于钝化P型表面。控制固定电荷对于背接触硅太阳能电池特别重要。背接触太阳能电池在太阳能电池的背面上具有正和负极性接触。在也必须被钝化以降低复合损失的两个区域之间必须有良好的电隔离。作为实例，图2示出了使用发射极缠绕穿通结构(EWT)的背接触电池200 的示意性图示。在EWT电池200中通过激光钻孔212自前表面202至背表面203缠绕发射极 218。正极性接触和栅格(“P金属”)220通过介电扩散阻挡214与背表面上的η+扩散 218分离。介电扩散阻挡214和ρ型硅210之间的界面质量影响了 η+扩散218和ρ金属接触220之间的电隔离；即，如果在界面处存在足够的正固定电荷，则所述太阳能电池分流 (shunt)以“反型”表面。“反型”会在表面电荷足以引起所述界面改变电荷导电极性时发生。因此，需要一种降低太阳能电池器件中的复合损失并防止太阳能电池中区域反型的改进方法。
技术实现思路
本专利技术大体提供了形成太阳能电池器件的方法和工艺。在一个实施例中，所述方法包括在形成于基板背表面上的电荷补偿区域中设置一定量的杂质，和在至少一部分电荷补偿区域上方形成背表面钝化层，其中设置在所述电荷补偿区域中的所述杂质的量经选择以补偿形成在背表面钝化层中的电荷量。在另一实施例中，一种形成太阳能电池器件的方法，包括在掺杂有第一掺杂元素的基板中形成通孔阵列，其中所述通孔阵列形成在所述基板的前表面和背表面之间；在一部分背表面上形成电荷补偿区域，其中所述电荷补偿区域掺杂有掺杂类型与所述第一掺杂元素相同的第三掺杂元素；在所述电荷补偿区域上形成介电钝化层；在至少一部分前表面上、所述通孔阵列中的通孔的表面上和至少一部分背表面上形成掺杂区域，其中所述掺杂区域掺杂有掺杂类型与所述第一掺杂元素相反的第二掺杂元素；和在背表面上沉积第一栅格线，且所述第一栅格线沿着所述背表面距离所述通孔阵列一定距离，其中所述第一栅格线横贯所述介电钝化层，并电连接到掺杂有所述第一掺杂元素的基板。在另一实施例中，一种太阳能电池器件，包括基板，所述基板包括掺杂有第一掺杂元素的半导体材料，所述基板包括前表面和与所述前表面相对的背表面；掺杂区域，所述掺杂区域形成在所述前表面上和所述基板中，其中所述掺杂区域掺杂有掺杂类型与所述第一掺杂元素相反的第二掺杂元素；电荷补偿区域，所述电荷补偿区域形成在所述背表面上，其中所述电荷补偿区域掺杂有掺杂类型与所述第一掺杂元素相同的第三掺杂元素；背表面钝化层，所述背表面钝化层形成在所述电荷补偿区域上；背接触层，所述背接触层包括形成在所述背表面钝化层上的导电材料；和背侧接触，所述背侧接触横贯所述背表面钝化层以电耦合所述背接触层和所述半导体材料。在另一实施例中，一种太阳能电池器件，包括基板，所述基板具有形成在基板的前表面和背表面之间的通孔阵列，其中所述基板掺杂有第一掺杂元素；电荷补偿区域，所述电荷补偿区域形成在部分背表面上，其中所述电荷补偿区域掺杂有掺杂类型与所述第一掺杂元素相同的第三掺杂元素；介电钝化层，所述介电钝化层形成在至少一部分电荷补偿区域上；和掺杂区域，所述掺杂区域形成在至少一部分前表面、所述通孔阵列中的通孔的表面和与所述电荷补偿区域相邻的至少一部分背表面上，其中所述掺杂区域掺杂有掺杂类型与所述第一掺杂元素相反的第二掺杂元素。附本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：詹姆斯·M·吉，普拉巴特·库马尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：
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