[发明专利]晶体太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有p-掺杂的硅基材的晶体太阳能电池，该基材前侧含有n-掺杂的区域。本发明还涉及一种制备具有p-掺杂的硅基材和至少一个抗反射层的晶体太阳能电池的方法，该基材前侧含有n-掺杂的区域。

pn二极管中n-和p-掺杂的区域产生空间电荷区，其中电子从n层迁移到p层，而空穴从p层迁移到n层。如果对位于n-和p-掺杂层上的金属电极施加电压，那么当负极的电压为负的时候，有高电流流动。当极性反转，有显著较低的电流流动。

Si pn二极管的特殊设计是其中前侧的一部分带有至少部分透明的层的太阳能电池或光电探测器，所述部分透明的层通常具有降低反射的作用。光透过此层进入硅并且其中部分在此被吸收。过量的电子和空穴在此过程中被释放。过量的电子在空间电荷区的电场中从p-掺杂的区域迁移到n掺杂的区域并最终迁移到n-掺杂区域的上的金属接触点，过量的空穴从n掺杂的区域迁移进入p-掺杂的区域并最终迁移到p-掺杂区域上的金属接触点。如果在正负电极之间施加负荷，则电流流动。

很多太阳能电池通常通过金属连接器串联连接并在由多个绝缘层组成的太阳能模块中层压以保护它们不受天气影响。问题是，由于太阳能电池的串联连接和多个模块的串联连接形成一个系统，经常出现几百伏的系统电压。这在太阳能电池和地电势之间产生强电场，该电场导致不希望的位移电流电流和漏泄电流。因此，电荷会永久性地沉积在太阳能电池表面并从而显著降低其效率。即使在照明或在黑暗中长期储存的情况下也会在表面上积累电荷。

由于具有n型基础掺杂和p-掺杂前侧的两面接触的硅太阳能电池前侧的电荷，开路电压降低和较小程度的短路电流降低是已知的(J. Zhao, J. Schmidt, A. Wang, G. Zhang, B. S. Richards, and M. A. Green, “Performance instability in n-type PERT silicon solar cells,” Proceedings of the 3rd World Conference on Photovoltaic Solar Energy Conversion, 2003)。开路电压和短路电流在照明和在黑暗中长期储存的情况下强烈地降低。前侧上的氮化硅和/或氧化硅中的正电荷积累由于降低的原因得以识别。它们导致硅表面消耗并从而导致用于少数电荷载体的表面重组速率增加。因此，其特征在于并联电阻和因此的填充系数没有受到不利影响。

在具有n型基础掺杂、n掺杂前侧和p-掺杂背侧的两面接触的硅太阳能电池的情况下也观察到了由于前侧上电荷的原因引起的开路电压和短路电流的降低(J. Zhao, aaQ)。在照明和在黑暗中长期储存的情况下由于前侧上的氮化硅和/或氧化硅中负电荷的积累，它们也会强烈地降低。在此情况下，负电荷导致n掺杂的硅表面消耗并因此再次导致表面重组速率增加。在此情况下其特征也在于并联电阻和因此的填充系数没有受到不利影响。