[发明专利]通过局部激光辅助转变太阳能电池中的功能膜得到的局部金属接触

说明书

相关申请信息

本申请要求于2009年4月22日提交的并且指定的申请号为61/171,491的题为“Localized Metal Contacts By Localized Laser Assisted Reduction Of Metal-Ions In Functional Films，And Solar Cell Applications Thereof”的美国临时申请的权利；并且与于2009年4月21日提交的并且指定的申请号为61/171,194的题为“High-Efficiency Solar Cell Structures and Methods of Manufacture”的美国临时申请有关；还与备案号为3304.001AWO并且指定的申请号为PCT/US2010/031869的题为“High-Efficiency Solar Cell Structures and Methods of Manufacture”的共同提交的国际专利申请有关。这些申请均全文在此援引加入。本发明的所有方面可与任何上述申请的公开组合使用。

技术领域

本发明涉及太阳能电池。更具体地，本发明涉及改进的太阳能电池金属化接触，以及它们的生产方法。

背景技术

在典型的太阳能电池中，太阳辐射照射太阳能电池的至少一个表面(通常称为正面)。为了实现入射光子向电能的高能量转换效率，在硅片基底内有效吸收光子是很重要的。在一些电池结构(以下进一步描述)中，这是通过在除了硅片本身外的所有层内对光子的低(寄生)光学吸收光子来实现的。为简洁起见，本文中没有特意描述硅片的几何形状(通常在晶片表面上形成表面纹理如角锥形或者对平面施加其它修改)的影响，因为已知所述表面可具有有益于改进太阳能电池效率的任何形状的纹理。

层和它们组成的选择在太阳能电池制造中具有重要作用。典型地，层数和各层相关的加工步骤(预清洁、半导体膜沉积、图形蚀刻、预清洁、金属沉积和金属图形蚀刻等)导致电池复杂性和相应的制造成本。金属化是太阳能电池的一个特别重要的特征，并且制造和配置太阳能电池经济上要求高，这要求严格控制生产成本并且尽可能地优化。

发明内容

本发明提供太阳能电池结构和其制造方法，其提供的益处是降低常由金属电极过度的表面覆盖导致的对太阳能电池的遮蔽，金属栅极的高导电性，以及使在例如电池受照射的正面或电池的任何其它面上的金属接触下的载流子复合最小化。公开的技术能够使用还包括整体电接触在内的多功能层，以及减少材料和所需加工步骤的数量的制备技术，由此降低太阳能电池生产成本。

本发明通过利用激光能量直接撞击在例如一个沉积的介质绝缘膜上选择性地转换该膜的导电状态以在没有多个沉积和图形化步骤的情况下形成太阳能电池电接触和互连，由此满足降低复杂性和相应的生产成本和加工步骤的要求。

就此而言，在一个方面，本发明涉及太阳能电池，其包括为所述太阳能电池提供至少一种功能的上层(例如透明介电膜、抗反射膜、钝化等)；其中所述上层包含可利用选择性激光照射冲击被转化成导电接触的材料。所得的电接触通过介电绝缘体为该太阳能电池的上层之下的至少一个区域提供例如导电通路。其后，可在选择性形成的导电接触之上形成金属镀层。

在一个实施例中，所述材料包含金属氮化物复合材料，并且在例如含有气态氧的氧化性环境中冲击式激光照射选择性地氧化所述氮化物，致使所述材料由介电绝缘体转化成导电接触。

在另一个实施例中，所述材料包含金属碳化物复合材料，并且在例如含有气态氧的氧化性环境中冲击式激光辐射选择性地改变所述金属碳化物复合材料的氧化态，致使所述材料由介电绝缘体转化成导电接触。

在另一个实施例中，所述材料包含金属离子，并且在例如含有气态氢或氢气和氮气的混合物或甲醇或乙醇的还原性环境中激光辐射还原金属，导致形成电接触。

所述上层可在包含掺杂半导体材料的下层掺杂区之上形成，其中所述上层中的掺杂剂是与所述掺杂半导体材料相同的掺杂剂类型。激光辐射使上层掺杂剂扩散到下层掺杂区中，其中薄膜介电层的转变区与下层掺杂区形成电接触。作为实例，铝在扩散到硅基底中时形成P型掺杂剂。

这里公开的结构、方法及通过这些方法制得的产品，以及所有相关的技术构成本发明的组成部分。

此外，通过本发明的技术实现其它特征和优点。本发明的其它实施方案和方面在本文中详述，并且视为要求保护的发明的组成部分。

附图说明