[发明专利]太阳能电池

说明书

本发明涉及一种太阳能电池，该太阳能电池具有用于光入射的正面或向阳面和与正面相反的背面，所述太阳能电池包括：第一导电类型或与第一导电类型相反的第二导电类型的晶体半导体基板；正面钝化区域，该正面钝化区域由至少一个钝化层和第一导电类型的至少一个导电层形成；背面钝化区域，该背面钝化区域由至少一个钝化层和第二导电类型的至少一个导电层形成；正面接触件，该正面接触件由仅一种正面导电材料和由在正面导电材料顶部上形成的正面电接触件形成；在太阳能电池的正面上的至少一个正面光耦合层；背面接触件，该背面接触件与正面接触件相反并且由背面导电材料和在该背面导电材料上形成的至少一个背面电接触件形成。

上述类型的太阳能电池例如从EP 2 662 900 A1已知。这种太阳能电池通常称为硅异质结太阳能电池。在文献EP 2 662 900 A1中描述的太阳能电池在其正面处、在n型单晶硅基板上包括i型非晶硅的本征薄膜的层堆；导电p型硅的非晶薄膜；铟锡氧化物(ITO)制成的一个薄透明导电氧化物层(TCO)；例如氮化硅制成的绝缘层；以及集电极结构，该集电极结构借助于穿过绝缘层创建的电路径电连接到TCO层。经由已知太阳能电池的透明导电氧化物层，在硅基板与非晶导电硅薄膜之间的空间电荷区域中生成的电荷载流子被收集并传递到太阳能电池的集电极结构。透明氧化物层的导电性因此是必要的。然而，在已知太阳能电池的正面处的TCO层的主要缺点是其吸收了射入光的一部分，并且不如在TCO层顶部上设置的绝缘层那样，充当太阳能电池的优异的防反射涂层。

文献EP2 669 952 A1公开了一种晶体异质结太阳能电池，其具有正面发射极和在发射极上形成的至少两个透明导电层(TCO层)的堆，以与仅具有一个正面TCO层的太阳能电池相比，提高了太阳能电池的效率。TCO层的堆由高度透明和高度导电材料的组合组成，以在一方面凭借一种TCO材料提高了电流密度，并且在另一方面凭借另一种TCO材料减小了与正面金属化的接触电阻。

因此，本发明的目的是提供一种在其正面或向阳面具有低光吸收和更好的防反射特性的上述类型的太阳能电池。

该目的由上述类型的太阳能电池实现，其中，正面导电材料在正面电接触件之间和/或旁边的区域中比在正面电接触件下方的区域中薄。与EP 2 669 952 A1的太阳能电池相比，本发明的太阳能电池的正面导电材料仅由一层形成，并且仅由一种材料组成。

本发明提出了在正面电接触件之间和/或旁边的区域中，即，在正面导电材料不充当太阳能电池的正面钝化区域的导电层与正面电接触件之间的直接电“桥”的那些区域中，省略或至少部分去除正面导电材料。该结构具有的优点在于虽然在正面钝化区域与正面电接触件之间借助于其间形成的导电材料而有良好的电连接，但由于省略了导电材料，在正面电接触件之间和/或旁边的区域中的光吸收也较低。而且，在正面电接触件之间和/或旁边的区域中的导电材料的厚度越小，在这些区域中越主要地由至少一个光耦合层的材料特性来决定太阳能电池的防反射特性。例如，所述至少一个光耦合层可以是得到非常低的光反射的诸如氮化硅层的电绝缘层。在光入射侧，光耦合层还可以称为防反射层。

利用本发明的太阳能电池对光子的寄生吸收以及反射的减少，使得光子生成的电流显著增加，因此，太阳能电池以及基于本发明的太阳能电池制造的太阳能电池模块的最终输出功率显著增加。而且，本发明允许用诸如氮化硅(SiN_x)这样的的低成本电介质来代替诸如基于铟的透明导电氧化物这样的昂贵的透明导电材料。因此，凭借本发明，可以降低电池制造成本。

在减小了正面导电材料厚度的本发明的太阳能电池的新电池结构中，光生载流子的侧向输送可以在没有电收集损耗的情况下被推到晶体半导体基板的基体材料中，而不是正面导电材料中，这是因为用当代标准制造的晶体半导体基板的表面复合速率非常低。因此，本发明的太阳能电池尤其很好地适合于以下电池，其中，当使用n型半导体基板时，诸如硼掺杂非晶硅层这样的发射极设置在硅异质结电池的背面处。