带有δ掺杂层的太阳能电池制造技术

一种太阳能电池，其包括基极区、背面场层和位于基极区与背面场层之间的δ掺杂层。

【技术实现步骤摘要】
带有δ掺杂层的太阳能电池
本申请涉及太阳能电池，并且特别地涉及带有δ掺杂层的太阳能电池，以及更特别地涉及在背面场区中带有δ掺杂层的太阳能电池。
技术介绍
太阳能电池通过光伏效应将太阳能转变为有用的电能。与传统的硅太阳能电池相比，现代的多结太阳能电池以明显更高的效率工作，并且具有重量轻的额外优点。因此，太阳能电池提供了适用于多种地面和空间应用的可靠、轻便和可持续的电能来源。太阳能电池通常包括具有某一能带隙（energybandgap）的半导体材料。太阳光中具有比半导体材料能带隙更大的能量的光子被半导体材料吸收，由此释放半导体材料内的电子。自由电子扩散通过半导体材料并作为电流流过电路。太阳能电池后表面的电子空穴再结合导致效率的损失。因此，太阳能电池通常配备有位于太阳能电池后表面附近的背面场层。背面场层起到阻碍少数载流子朝向后表面（也就是朝向隧道结或后电极）流动的作用。因此，背面场层通常阻止少数载流子在太阳能电池的后界面或表面处再结合或逃离太阳能电池的基极，从而钝化太阳能电池的基极后界面或表面并充当太阳能电池的少数载流子屏障。不利地，寻找用作背面场层的更高带隙材料变得愈加困难，特别是用于诸如AlGaInP太阳能电池这样的高带隙太阳能电池的背面场层。因此，本领域技术人员继续进行太阳能电池领域的研发工作。
技术实现思路
在一个实施例中，公开的太阳能电池可以包括基极区、背面场层和位于基极区与背面场层之间的δ掺杂层。在另一个实施例中，公开的太阳能电池可以包括具有前端和后端的基极区以及位于基极区的后端附近的δ掺杂层。在又一个实施例中，公开一种用于形成太阳能电池的方法。该方法可以包括以下步骤：（1）提供基底；（2）在基底上生长背面场层；（3）δ掺杂背面场层以形成δ掺杂层；（4）在δ掺杂层上方生长附加层。根据以下详细描述、附图和所附权利要求，所公开的带有δ掺杂层的太阳能电池及其形成方法的其它实施例将变得显而易见。附图说明图1是所公开的带有δ掺杂层的太阳能电池的一个实施例的横截面示意图；图2是示出可以用于形成所公开的带有δ掺杂层的太阳能电池的步骤的流程图；图3是所说明的电流-电压（“LIV”）关系的图形实例，其对比了所公开的太阳能电池（带有δ掺杂层）和背面场区中不带有δ掺杂层的太阳能电池；图4是所公开的太阳能电池（带有δ掺杂层）和用于对比的背面场区中不带有δ掺杂层的太阳能电池的开路电压的图形实例；图5A是具有单独作为背面场区的δ掺杂层的太阳能电池的带隙示意图；以及图5B是具有作为部分背面场区的δ掺杂层的太阳能电池的带隙示意图。具体实施方式参见图1，所公开的带有δ掺杂层的太阳能电池（整体标记为10）的一个实施例可以包括位于上部结构14和下部结构16之间的电池/单元（cell）12。电池12可以包括窗口19、发射极区20、本征或耗尽区22、基极区24和背面场（BSF）区26。上部结构14可以是位于电池12上方的任意结构。本领域技术人员可以理解，上部结构14的具体组成将取决于太阳能电池10的具体结构。在一种结构中，太阳能电池10可以是多结太阳能电池，并且电池12可以是该多结太阳能电池的上部子电池（subcell）。可替代地，电池12可以是太阳能电池10的唯一电池。因此，上部结构14可以包括例如抗反射涂层、盖层（例如GaAs盖）和电接触层（例如金属栅）。在另一种结构中，太阳能电池10可以是多结太阳能电池，并且上部结构14可以是该多结太阳能电池的另一个子电池。本领域技术人员可以理解，相邻的子电池可以由隧道结分离。下部结构16可以是位于电池12之下的任意结构。本领域技术人员可以理解，下部结构16的具体组成将取决于太阳能电池10的具体结构。在一种结构中，太阳能电池10可以是多结太阳能电池，并且电池12可以是该多结太阳能电池的下部子电池。可替代地，电池12可以是太阳能电池10的唯一电池。因此，下部结构16可以包括例如缓冲层和基底（例如锗基底）。在另一种结构中，太阳能电池10可以是多结太阳能电池，并且下部结构16可以是该多结太阳能电池的另一个子电池。电池12可以通过隧道结与底层电池（underlyingcell）分离。背面场区26可以包括第一背面场层28、δ掺杂层30和第二背面场层32。因此，δ掺杂层30可以位于第一背面场层28和第二背面场层32之间。可替代地，背面场区26可以包括第一背面场层28和δ掺杂层30（也就是没有第二背面场层32）。因此，δ掺杂层30可以位于基极区24和第一背面场层28之间的界面处。δ掺杂层30可以包括相对于第一和第二背面场层28、32表现为掺杂物的任意元素。因此，δ掺杂层30的组成可能取决于第一和第二背面场层28、32的组成。作为一个一般的非限制性示例，电池12可以通过以下过程形成：窗口18可以是AlInP2，发射极区20可以是GaInP2，本征区22可以是GaInP2，基极区24可以是GaInP2，第一和第二背面电场层28、32可以是AlGaAs。由于第一和第二背面场层28、32是由第13和15族元素形成的，因此δ掺杂层30可以由不同于第13和15组元素的元素（或多种元素）形成。作为一个具体的非限制性示例，电池12的第一和第二背面场层28、32可以由AlGaAs形成，而δ掺杂层30可以由第14组元素如碳、硅或锗形成。作为另一个具体的非限制性示例，电池12的第一和第二背面场层28、32可以由AlGaAs形成，而δ掺杂层30可以由碳形成。δ掺杂层30的层厚度可能取决于多种因素，包括使用的δ掺杂物的类型和在其上施加δ掺杂层30的背面场材料（例如第一背面场层28的材料）。本领域技术人员可以理解，δ掺杂物的局限性可能限制可获得的δ掺杂层30的总体层厚度。在一种表达方式中，δ掺杂层30可以具有在大约1纳米到大约100纳米的范围内的平均层厚度。在另一种表达方式中，δ掺杂层30可以具有在大约5纳米到大约50纳米的范围内的平均层厚度。在另一种表达方式中，δ掺杂层30可以具有在大约5纳米到大约25纳米的范围内的平均层厚度。在另一种表达方式中，δ掺杂层30可以具有在大约5纳米到大约15纳米的范围内的平均层厚度。在又一种表达中，δ掺杂层30可以具有大约10纳米的平均层厚度。因此，δ掺杂物可以被限制为背面场区26中的非常薄的层。δ掺杂层30中的δ掺杂物的体积浓度也可能取决于多种因素，包括使用的δ掺杂物的类型和在其上施加δ掺杂层30的基底的材料（例如第一背面场层28的材料）。在一种表达方式中，δ掺杂层30中的δ掺杂物的体积浓度可以至少约为每立方厘米1×1018个原子。在另一种表达方式中，δ掺杂层30中的δ掺杂物的体积浓度可以至少约为每立方厘米1×1019个原子。在另一种表达方式中，δ掺杂层30中的δ掺杂物的体积浓度可以至少约为每立方厘米1×1020个原子。在另一种表达方式中，δ掺杂层30中的δ掺杂物的体积浓度可以至少约为每立方厘米1×1021个原子。在又一种表达方式中，δ掺杂层30中的δ掺杂物的体积浓度可以在大约每立方厘米1×1018个原子到大约每立方厘米1×1022个原子的范围内。图2是描述用于形成所公开的带有δ掺杂层的太阳能电池的公开方法（整体标记为100）的一个具体方面的步骤的流程图。用于形成邻近太本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，其包含：基极区；背面场层；以及位于所述基极区与所述背面场层之间的δ掺杂层，其中所述δ掺杂层被设置在所述基极区与所述背面场层之间的界面处。

【技术特征摘要】
2012.02.29 US 13/407,9241.一种太阳能电池，其包含：基极区，其包括有源结，所述基极区包括第一侧面和与所述第一侧面相对的第二侧面；本征区，其与所述基极区的所述第一侧面直接接触；发射极区，其位于所述基极区的所述第一侧面上并且直接接触所述本征区使得所述本征区位于所述基极区和所述发射极区之间；δ掺杂层，其直接接触所述基极区的所述第二侧面，所述δ掺杂层包含选自碳、硅、锗、锡、铅和其组合的掺杂物，其中所述δ掺杂层具有在5纳米到15纳米的范围内的平均层厚度，其中所述δ掺杂层包含浓度至少为每立方厘米1×1019个原子的掺杂物；和背面场层，其包含AlGaAs或AlGaInP，所述背面场层直接接触与所述基极区相对的所述δ掺杂层的表面使得所述δ掺杂层被设置直接接触所述所述基极区与所述背面场层并被设置在所述所述基极区与所述背面场层之间。2.如权利要求1所述的太阳能电池，其中所述δ掺杂层包含浓度至少为每立方厘米1×1020个原子的掺杂物。3.如权利要求1所述的太阳能电池，其形成为多结太阳能电池。4.如权利要求1所述的太阳能电池，其进一步包含窗口，其中所述发射极区位于所述基极区和所述窗口之间。5.一种太阳能电池，其包含：基极区，其包括有源结，所述基极区包括第一侧面和与所述第一侧面相对的第二侧面；本征区，其与所述基极区的所述第一侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：XQ·刘，C·M·菲泽，D·C·劳，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：