[发明专利]混合型发射极全背接触式太阳能电池

说明书

与联邦政府资助的研究或开发有关的声明

本文描述的发明得到美国政府支持，在美国能源部授予的编号DE-FC36-07GO17043的合同下完成。美国政府可拥有本发明的某些权利。

技术领域

本文中所述主题的实施例整体涉及太阳能电池。更具体地讲，所述主题的实施例涉及太阳能电池制造方法和结构。

背景技术

太阳能电池是为人们所熟知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。太阳能电池具有在正常工作期间面向太阳以收集太阳辐射的正面，以及与正面相对的背面。在全背接触式太阳能电池中，所有金属触点和相应的发射极均形成在太阳能电池的背面上。外部电路(如，负载)可连接到将由太阳能电池供电的金属触点。

为了节省有商业价值的可再生能源，需要以低成本制造太阳能电池。本发明的实施例涉及混合型发射极设计，该设计在保持效率的同时简化太阳能电池的制造。

发明内容

在一个实施例中，全背接触式太阳能电池具有混合型发射极设计。太阳能电池可具有形成在单晶硅基板的背侧表面上的薄介质层。该薄介质层可包含直接形成于单晶硅基板的背侧表面上的二氧化硅。太阳能电池的一个发射极可包含形成在薄介质层上的掺杂多晶硅。太阳能电池的另一个发射极可形成在单晶硅基板中并包含掺杂单晶硅。太阳能电池包括接触孔，其允许金属触点连接到相应的发射极。

所属领域的技术人员在阅读本公开内容的全文时将易于明了本发明的这些特征和其他特征，本公开内容包括附图和权利要求书。

附图说明

结合以下附图考虑时，可通过参考具体实施方式和权利要求得到对主题的更完整理解，其中在所有这些附图中，相似标号指代类似元件。附图未按比例绘制。

图1-图12为示意性地说明根据本发明实施例的制造太阳能电池的方法的截面图。

图13示出了根据本发明实施例的制造太阳能电池的方法流程图。

具体实施方式

在本发明中，提供了许多具体的细节，例如设备、工艺步骤和结构的例子，以提供对本发明实施例的全面理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，可在不具有这些具体细节中的一个或多个具体细节的情况下实践本发明。在其他示例中，不显示或描述众所周知的细节以避免混淆本发明的方面。

图1-图12为示意性地说明根据本发明实施例的制造太阳能电池的方法的截面图。图1-图12未按比例绘制。

图1中，在单晶硅基板101上形成薄介质层102。基板101可包括长寿命N型单晶硅晶片。在一个实施例中，薄介质层102包含直接形成在单晶硅基板101的背侧表面131上的二氧化硅。背侧表面131与单晶硅基板101的正侧表面132相对。正侧表面132在太阳能电池的正面上，其也称为“向阳面”，因为它在正常工作期间面向太阳。背侧表面131在太阳能电池的背面上。因为发射极和相应的金属触点片全部在太阳能电池的背面上形成，故制造中的太阳能电池为全背接触式太阳能电池。

薄介质层102可提供隧穿功能，例如作为隧道氧化物。在一个实施例中，薄介质层102包含直接热生长在背侧表面131上以至小于或等于40埃的厚度(例如，介于5至40埃之间，优选地为20埃的厚度)的二氧化硅。

图2中，在薄介质层102上形成多个掺杂多晶硅发射极103。为了清楚地举例说明，仅在图中示出一个多晶硅发射极103。多晶硅发射极103可在沉积期间掺杂或在沉积之后掺杂。在图2的例子中，多晶硅发射极103掺杂有P型掺杂物，诸如硼。可以理解，多晶硅发射极103还可掺杂有N型掺杂物，这适当地改变了对其他发射极和/或单晶硅基板101的掺杂。在图2的例子中，可例如采用湿法刻蚀或干法刻蚀将薄介质层102中不在多晶硅发射极103下方的部分移除。

从下文将更明显地看出，制造中的太阳能电池仅具有一种极性(在该例子中为P型)的多晶硅发射极；极性相反的发射极为单晶硅发射极。这有利地允许多晶硅发射极103在原位掺杂。

可通过如图9所示在薄介质层102上形成一层多晶硅层201而形成多晶硅发射极103。该多晶硅层201可通过沉积工艺(例如，通过低压化学气相沉积法(LPCVD))形成，其厚度例如为约1000埃至5000埃。随后是如图10所示的图案化步骤，诸如掩模和蚀刻，用于将多晶硅层201图案化。在图10的例子中，在将薄介质层102图案化期间，薄介质层102呈现出图案。图案化的多晶硅层201充当多晶硅发射极103。该多晶硅层201可在图案化步骤之前或之后掺杂。