[发明专利]具有硅异质结的光伏电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有硅异质结的光伏电池以及用于制造这种电池 的方法。

背景技术

不同于通过p掺杂硅晶体/n-掺杂硅晶体结来获得内建电场的常规 同质结结构，在具有硅异质结的太阳能电池(通常用“Silicon HeteroJunctionsolarcell，硅异质结太阳能电池”的首字母缩写SHJ来表 示)中，对于光伏效应来说不可缺少的内建电场是通过淀积在n掺杂 硅晶体衬底(通常记为c–Si(n))的衬底上的p或p+掺杂氢化非晶硅层 (通常记为a–Si:H(p))而产生的。

相对地，还存在具有这样的硅异质结的电池：其中硅晶体衬底为p 掺杂的，而氢化非晶硅层为n或n+掺杂的。

来自非晶硅(非晶硅可以在低温下淀积)的异质结的制造能够使 得施加于硅晶体衬底的热预算最小化，从而避免硅晶体衬底的性能变 差。

与衬底的类型相反的掺杂层形成光伏电池的发射极(l’émetteur)。

在衬底的另一表面上，与衬底相同类型的掺杂非晶或微晶硅层形 成了排斥电场(champélectriquerépulsif)。如果所述层位于衬底的背面 (即，与旨在接收太阳辐射的正面相对的面)，则用术语“背面场”(Back SurfaceField，BSF)来表示；如果所述层存在于正面，则被称为“正面 场”(FrontSurfaceField，FSF)。

该层具有驱逐衬底的少数载流子(即，如果衬底为p掺杂的则为 电子，如果衬底为n掺杂的则为空穴)的作用，从而避免与形成在与 发射极相对的电池的面上的接触(contact)复合。

电池对光子的吸收表现为电子/空穴对的产生，在通过异质结产生 的本征电场的作用下，所述电子/空穴对分离，使得光生少数载流子移 向这些载流子为多子的区域。

因此，在P型的衬底中，光生电子移向n+型的发射极，而空穴移 向p+型的排斥场层；在n型的衬底中，光生空穴移向p+型的发射极， 而电子移向n+型的排斥场层。

电接触形成在电池的正面和背面上，以便收集所述光生载流子。

为了避免界面处的复合并且增大转化效率，已知在衬底与掺杂非 晶硅的每层之间插入钝化层(例如，本征氢化非晶硅(通常记为 a–Si:H(i))层)，以从优异的a–Si:H(i)/c–Si(n或p)界面性能获益，并 且增大电池的开路电压(Voc)。

界面处的复合陷阱的低浓度由a–Si:H(i)层中的掺杂杂质的缺失而 得以解释。

图1为示出了具有异质结(其中衬底1为n型的)的光伏电池的 原理的立体视图。

虽然此处未示出，但是衬底的两面通常都进行织构，以使得反射 现象最小化。

旨在接收太阳辐射的电池的正面由标记F来表示，与正面相对的 背面由标记B来表示。

异质结由位于衬底的正面的p+型掺杂非晶硅层3形成。

在所述层3与衬底1之间插入了本征非晶硅的钝化层2。

至于衬底1的背面，覆盖有本征非晶硅的钝化层4，并且覆盖有 n+掺杂非晶硅层5。

两个掺杂非晶硅层3、5中的每个覆盖有透明导电材料层6、7。

最后，在电池的正面和背面上分别形成有电接触8、9。

Kinoshita等人的文章展示了用于提高具有异质结的光伏电池的效 率的不同解决方案[Kinoshita11]。

出于该目的，该文章的作者关注于非晶硅层和透明导电材料的优 化，关注于电接触的优化并且关注于光学限制的改进。

然而，这种电池中存在复合，这会降低电池的效率。

因此，本发明的目标在于设计一种光伏电池，其中这种复合得到 最小化或者甚至得到禁止。

发明内容

为了寻求上述缺陷的应对方法，提出了一种具有硅异质结的光伏 电池，其包括n或p型掺杂的硅晶体衬底，其中：

衬底的第一主面相继地覆盖有钝化层、p或p+型掺杂的非晶或微 晶硅层以及透明导电材料层，

-衬底的第二主面相继地覆盖有n或n+型掺杂的非晶或微晶硅层 以及透明导电材料层。