[发明专利]太阳能电池以及用于制造太阳能电池的方法

说明书

本发明涉及一种太阳能电池，其具有晶体硅内芯、至少一个n掺杂或p掺杂硅层或硅合金层（Siliziumlegierungsschicht）、以及在该至少一个硅芯表面与该至少一个n掺杂或p掺杂硅层或硅合金层之间的至少一个由硅或硅合金组成的钝化层。此外，本发明还涉及一种用于生产这类太阳能电池的方法。

太阳能电池是半导体构造元件，入射到其中的光产生电子-空穴对。通过光照射产生的电荷载体，也就是自由电子和空穴，通过在太阳能电池中形成的电场被导向外部的接触电极，并且在这些外部电极上提供给耗电器。为了在太阳能电池中形成电场，需要至少一个p掺杂或一个n掺杂半导体层。然而，在高度发展的太阳能电池中，还部分地使用其他的层，例如第二个p-或n导电层，用于在串行的太阳能电池中形成第二个p-n过渡区，或者高度掺杂的背侧层，该背侧层向背侧电极施加电场。

为了在太阳能电池中的电场内实现有效的光能转化，重要的是，在太阳能电池中产生的电荷载体在该太阳能电池内以尽可能低的概率进行复合。复合应理解为是电子和空穴的重新组合，其中丧失了在太阳能电池外部使用的、分离出的电荷载体。电荷载体的复合优选是在所谓的复合中心处进行的，这些中心例如可以是在半导体晶体中缺陷位置上或者所沉积的层的晶粒边界处的不饱和键。但是这些复合中心不仅通过减少电荷载体而降低光电流，而且它们还作为太阳能电池半导体的带隙中的缺陷位置其作用并且由此使太阳能电池的多种重要特征劣化，例如提供暗电流并且减少开路电压（V_oc）。于是例如由文件EP1460693B1和US7,030,413B2已知所谓的硅-异质结-太阳能电池，其中在一个晶体硅基片或硅芯（c-Si）与一个非晶的、与该硅芯相反掺杂的层之间的一个p-n异质过渡区中非常薄的、固有的、非晶的含氢硅中间层（a-Si:H层）能够实现对重要的太阳能电池参数的改进。这个a-Si:H层典型地借助于等离子体辅助的化学气相沉积（PECVD）或类似方法来沉积。

为了实现高开路电压以及由此实现太阳能电池的高效率，必须尽可能良好地通过该薄的固有的a-Si:H层来钝化晶体硅基片（c-Si）的晶片表面。a-Si:H层钝化c-Si表面主要是通过氢化开放的硅键位置（悬空键），这导致表面缺陷密度的降低。

为了实现更好的钝化，例如通过Hyun Jin Yang、Kwang-sun Ji、Junghoon Choi和Heon Min Lee在他们的文章“在晶体体积分化方面退火对a-Si:H/c-Si界面的表面钝化作用（Annealing effect on surface passivation of a-Si:H/c-Si interface in terms of crystalline volume fraction）”，当今应用物理（Current Applied Physics）10(2010)375-378页中提出，在n掺杂的晶体硅基片（c-Si）上沉积固有的a-Si:H层随后退火，由此进行a-Si:H层中的可移动氢的活化以及朝向该晶体基片与该非晶的层之间的界面上重排，在此，氢在晶体硅的开放的键（悬空键）上被捕获并且由此实现了晶体硅的更好的钝化。

然而太阳能电池的改进还没有结束，而是需要对太阳能电池的更多改进和效率上的提高。

因此，本发明的目的是，提供一种上述类型的太阳能电池，其特点在于增大的开路电压。另一个目的是提出一种用于生产此类太阳能电池的方法。