太陽能電池及制造這種太陽能電池的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池。此外，本發明涉及用于制造這種太陽能電池的方法。
【背景技術】
[0002]在本領域中具有背面接觸件的太陽能電池已經為公眾所知。在這種太陽能電池中接觸件層幾乎完全布置在太陽能電池基板的背面。按照這種方式，可以收集輻射能量的、太陽能電池的前側的區域可以最大化。
[0003]在背面，接觸結構用于收集完全來自電池的背面的光生電荷載流子。
[0004]這種接觸結構可以包括交錯的P型和η型異質結構接合部(異質結)。
[0005]這種類型的太陽能電池例如從US 2008/0061293為公眾所知，其中US2008/0061293公開了具有異質結和楔形夾層結構的半導體裝置。這種半導體裝置包括在晶體形半導體基板的至少一個表面上的、摻雜有第一導電類型的至少一個第一非晶半導體區域。半導體基板包括在相同的至少一個表面上的、摻雜有第二導電類型的至少一個第二非晶半導體區域，第二導電類型與第一導電類型不同。第一非晶半導體區域和第二非晶半導體區域形成交錯結構，第一非晶半導體區域通過與半導體基板接觸的至少一個電介質區域而與第二非晶半導體區域絕緣。
[0006]這種半導體裝置的缺點是電介質區域不收集光生載流子。另外，電介質區域需要很好地使表面鈍化。此外，這種圖案化的電介質區域的制造需要附加的工序，這樣增加了太陽能電池的成本。
[0007]此外，如果半導體層包括非晶硅，則鈍化的電介質層的沉積通常會限于在半導體層的沉積之前，這是因為大部分鈍化的電介質的沉積是在相對高的基板溫度下執行的，而這會劣化由非晶硅層產生的鈍化。這種沉積順序表示必須在半導體層將沉積的表面部分上去除電介質，這增加了表面損傷或污染的附加風險，從而增加太陽能電池質量的損失。
[0008]WO 2012/014960Α1公開了用于背面接觸式太陽能電池的制造的方法，其中第二半導體層形成為覆蓋第一機理表面。位于絕緣層上的第二半導體層的一部分通過使用第一蝕刻劑的蝕刻而被部分地去除，第一蝕刻劑的蝕刻速率對于第二半導體層比對于絕緣層要高些。絕緣層的一部分通過使用第二蝕刻劑從上述第二半導體層蝕刻而被去除，第二蝕刻劑的蝕刻速度對于絕緣層比對于第二半導體層要高些，從而暴露第一半導體區域。此外，WO2012/014960公開“位于絕緣層之下的半導體層用作η-型非晶半導體層。隨后ρ-側電極大體上完全形成在P-型非晶半導體層上。因此，作為少數載流子的空穴可容易地收集到P-側電極。”
[0009]本發明的目的在于提供克服現有技術的缺點的太陽能電池及制造這種太陽能電池的方法。
【發明內容】
[0010]該目的通過這樣一種太陽能電池實現，該太陽能電池包括半導體基板，半導體基板具有用于接收輻射的前側表面、和后側表面，后側表面在基板的第一區域部分設置有第一接合結構以及在基板的第二區域部分設置有第二接合結構；第二區域部分接近于第一區域部分；
[0011]第一接合結構包括覆蓋第一區域部分的第一導電類型半導體層；
[0012]第二接合結構包括覆蓋第二區域部分的第二導電類型半導體層；
[0013]第二接合結構的第二導電類型半導體層與第一接合結構的第一導電類型半導體層部分地重疊，
[0014]第二導電類型半導體層的重疊部分位于第一導電類型半導體層的一部分之上，同時在第二導電類型半導體層的重疊部分與第一導電類型半導體層的一部分之間由第一電介質層隔離，以及
[0015]位于第二導電類型半導體層的重疊部分之下的、第一導電類型半導體層的一部分與基板的半導體表面直接接觸，
[0016]其中位于第二區域部分的第二導電類型半導體層接近于位于第一區域部分的第一導電類型半導體層、鄰近第一和第二導電類型半導體層的重疊部分。
[0017]在本文中直接接觸指的是，第一導電類型半導體層的一部分的表面位于半導體的基板表面上，且在兩者之間沒有電絕緣層。
[0018]在本文中接近或直接接近指的是，第二區域部分鄰近或最近地靠近或毗連于第一區域部分，而在這兩個區域部分之間沒有中間介電材料。
[0019]有利地，本發明提供:由于直接接近而最大化用于光生電荷載流子的收集區域，在第一和第二接合結構之間不存在間隙。此外，通過僅允許第一和第二導電類型半導體層位于基板的半導體上，并且去除基板上位于在第一和第二接合區域之間的第一電介質層，可以獲得較好的鈍化，這樣減少重組效應并提高太陽能電池的效率。此外，如果半導體層包括非晶硅，則鈍化的電介質層的沉積通常會限于在半導體層的沉積之前，這是因為大部分鈍化的電介質的沉積在相對高的基板溫度下執行，而這會劣化借助于非晶硅層的鈍化作用。這種沉積順序表示必須在半導體層將沉積的表面部分上去除電介質，這增加了表面損傷或污染的附加風險，從而增加太陽能電池質量的損失。本發明不需要使用表面鈍化的電介質，因此在電介質層的材料和沉積溫度的選擇方面提供了更大的靈活性。
[0020]本發明在第一和第二區域部分的限定方面提供很有用的制造公差。雖然根據本發明使用任何可行的、高的圖案限定精度可以制造太陽能電池，但是本發明也允許使用例如低于10微米的圖案限定精度或甚至更差的精度來制造太陽能電池。相比之下，對于現有技術的太陽能電池制造技術來說，這樣低的精度會容易導致電池效率的損失，例如這是因為導致并聯或增加串聯電阻或致使基板區域未鈍化。
[0021]本發明允許，除了使用半導體層大體上完全覆蓋表面之外，電介質層可在蝕刻期間用作掩膜層或停止層以用于圖案限定以及用于隔離。此雙重功能降低成本并且節省處理步驟。
[0022]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中第一接合結構包括第一隧道結層，第一隧道結層布置在第一導電類型半導體層和基板之間，和/或其中第二接合結構包括第二隧道結層，第二隧道結層布置在第二導電類型半導體層和基板之間。
[0023]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中第一接合結構和第二接合結構中的至少一個包括外延硅層，第一導電類型半導體層是外延硅層和/或第二導電類型半導體是外延娃層。
[0024]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中第一導電類型半導體層和基板表面的重疊部分的交界處沒有電介質層。
[0025]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中第一導電類型是P-型，第一導電類型半導體層包括P-型摻雜的非晶氫化硅(p+a-S1:H)，以及第一電介質層包括氫化氮化石圭(SiNx: H) ο
[0026]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中第一接合結構包括附加的第一導電層或在第一導電類型半導體層的頂部上的層堆。
[0027]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中附加的第一導電層是金屬層，或者層堆包括導電氧化層和非晶半導體層，非晶半導體層布置在導電氧化層和第一導電類型半導體層的堆疊的頂部上。
[0028]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中第二接合結構包括附加的第二導電層或在第二導電類型半導體層的頂部上的層堆。
[0029]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中附加的第二導電層是金屬層，或者層堆包括導電氧化層和非晶半導體層，非晶半導體層布置在導電氧化層和第二導電類型半導體層的堆疊的頂部上。
[0030]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中第一導電類型半導體層的材料包括本征非晶硅層或隧道結層、以及摻雜層；摻雜層是從包括第一類型摻雜的非晶硅、第一類型摻雜的硅-碳混合物、第一類型摻雜的硅-鍺合金、第一類型摻雜的外延生長的晶體硅、第一類型摻雜的多晶硅的組中選擇的一個。
[0031]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中第二導電類型半導體層的材料是從包括第二類型摻雜的非晶硅、第二類型摻雜的硅-碳混合物、第二類型摻雜的硅-鍺合金、第二類型摻雜的外延生長的晶體硅、第二類型摻雜的多晶硅以及另外的半導體的組中選擇的一個。
[0032]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中第一電介質層的材料是從包括氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅、介電有機化合物、介電金屬氧化物或介電金屬氮化物的組中選擇的一個。
[0033]在一方面，本發明涉及上述的太陽能電池，其中第一接合結構包括第一隧道結層，第一隧道結層布置在第一導電類型半導體層和基板之間