[发明专利]用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池

说明书

本发明涉及用于制造太阳能电池的方法和太阳能电池。

已知太阳能电池具有半导体实体(Halbleiterkoerper)，其中在n掺 杂区段(n-dotierten Zone)和p掺杂半导体区段(p-dotierten Halbleiterzone) 之间形成pn结。通过吸收光，即通过引入半导体实体的光子 (Photonen)，在半导体实体中产生载流子对(电子空穴对)，载流子对由 形成于pn结区域的空间电荷区段(Raumladungszone)隔开并且载流子 对用于电流。在半导体实体中pn结的空间电荷区段之外产生的载流 子对以随机方向在半导体实体中扩散直到它们成功进入空间电荷区 段的区域并由那里存在的电场隔开，或直到它们通过再结合 (Rekombination)消失。

在太阳能电池的p掺杂区段中产生载流子对时，再结合速率取决 于半导体实体中少数载流子的扩散长度(Diffusionslaenge)，即依赖于 电子的扩散长度，而在太阳能电池的n掺杂区段中产生载流子对时， 再结合速率取决于空穴的扩散长度。扩散长度由存在于半导体实体的 晶体中的晶体缺陷(Kristalldefekte)的浓度来决定，这些晶体缺陷可以 作为再结合中心起作用并且由此减小扩散长度。为了降低再结合速 率，对半导体实体的半导体晶体的无缺陷性或者晶体质量提出了高的 要求，而这些必然与较高的制造成本相联系。

DE 44 16 549 A1介绍了相应太阳能电池，其中大量凹部 (Vertiefung)始于一侧延伸入太阳能电池的半导体实体中。为了实现pn 结，掺杂的区域存在于这些沟槽(Graeben)侧壁的区域，这些掺杂的区 域是互补于半导体实体的基本掺杂(Grunddotierung)来掺杂的。单个凹 部的距离小于或等于扩散长度。在该元件中减小了其中能够产生载流 子对的半导体实体单个区域到pn结的距离，这样再结合概率整体减 小。

由于必需的凹部制造，制造太阳能电池肯定是高成本。此外，半 导体实体体积的重要部分由于制造凹部而丢失，这样凹部不再有助于 产生载流子。

US 3,682,708介绍了这样的太阳能电池，其中在半导体实体的 垂直方向上存在pn结。该pn结由一定数量的相叠设置的p掺杂半导 体层和n掺杂半导体层构成，在这些层中每两个相邻层互补地相互掺 杂。n掺杂层由延伸通过p掺杂层的n掺杂区段相互连接，而p掺杂 层由延伸通过n掺杂层的p掺杂区段相互连接。用于制造太阳能电池 的方法必须淀积一定数量互补地相互掺杂的取向附生层，由此成本很 高。

DE 102 43 758 A1描述了在使用质子注入(Protonenimplantation) 且下面执行热处理步骤(Ausheilschritte)时，在n掺杂半导体实体中制 造埋藏的n掺杂场停止区段。

本发明的任务在于，提供用于制造具有减小的再结合概率的太阳 能电池的方法和具有减小的再结合概率的太阳能电池。

该任务通过根据权利要求1和14的方法及通过根据权利要求37 的太阳能电池来解决。本发明的优选实现在附属权利要求中说明。

根据本发明，用于制造太阳能电池的方法中规定，提供具有两个 相对侧和p型基本掺杂的单晶质(einkristallinen)半导体实体，并执行质 子注入，其中质子通过第一侧以以下方式注入到半导体实体中，即形 成一定数量间隔设置的缺陷区域(Defektbereiche)，这些缺陷区域始于 一侧延伸入半导体实体，并且在这些缺陷区域中存在半导体实体的晶 体缺陷和注入的质子。质子注入之后是热处理步骤，在热处理步骤中 半导体实体至少在缺陷区域的区域中被加热，并选择加热的温度和持 续时间从而由晶体缺陷和质子形成氢感生施主(wasserstoffinduzierte Donatoren)，以产生一定数量间隔设置的n掺杂半导体区段。此外， 该方法规定产生n掺杂发射极(Emitter)，n掺杂半导体区段联接到n 掺杂发射极。n掺杂发射极的产生能够在制造n掺杂半导体区段之前 或之后实现，优选地，制造该n-发射极也在之前实现。

制造缺陷区域的前提条件是选择性的质子注入，即质子注入在半 导体实体的预定区域内。这种选择能够通过利用覆盖不应该注入的区 域的掩膜来实现。备选地，存在以下可能，即采用″质子记录方法 (Photonenschreibverfahren)″，其中能够将质子束有目的的引到应该注 入区域。