[发明专利]结晶太阳能电池以及用于制造这种太阳能电池的方法

说明书

本发明涉及一种单面或双面结晶太阳能电池，在其正面第一表面钝化层全表面地直接设置在半导体界面上并且在其上方在第一横向区域中设置第一光学非透明导电材料作为正面触点并且仅在第二横向区域中设置第一光学透明导电材料。第一光学透明导电材料在此与正面触点并且与半导体材料的第一区域导电连接。根据本发明的方法规定：在施加第一光学非透明导电材料之后才施加第一光学透明导电材料，从而避免正面触点的烧穿。特别有利的是，直接在于太阳能电池正面上沉积第一抗反射层之前借助PECVD并且在相同的设备中且不中断真空地施加第一光学透明导电材料作为掺杂金属氧化物。

技术领域

本发明涉及一种由半导体材料制成的在正面在电触点之间具有透明导电层的结晶太阳能电池以及制造这种太阳能电池的方法。

背景技术

传统的硅太阳能电池包括单晶或多晶半导体材料的两个相反掺杂区域。在此通过加入掺杂剂到半导体材料中或者通过施加由相同半导体材料制成的层到半导体材料的第一层上且第二层具有与第一层的掺杂相反的掺杂，在这两个区域之间形成直接pn结。这种太阳能电池也称为同质电池，其与由不同半导体材料制成或者在n层和p层之间还具有本征层(pin结)的异质电池不同。在此半导体的另一种结构、如非晶态而不是晶态已经被理解为不同的半导体材料。太阳能电池的相反掺杂区域是电接触的，在许多太阳能电池中触点设置在半导体材料的相对置表面上、即太阳能电池的正面和背面上。为了改善太阳能电池的性能，半导体材料的表面通常用介电层钝化，在此太阳能电池正面、即面向光源一侧上的这种钝化层是透明的并且常常也具有抗反射效果或通过抗反射层补充。

至少在太阳能电池的正面上仅局部地构造电触点，以便通过光学非透明导电材料、大多为金属仅轻微地阻碍光射入半导体材料中。为此将导电材料沉积在钝化层上并且随后通过使导电材料扩散穿过钝化层到半导体材料(烧穿，durchfeuern)来形成电触点。在此在导电材料和半导体材料之间产生直接接触。烧穿在超过560℃至600℃的温度范围内实现。

太阳能电池的背面在一些类型的太阳能电池(如PERC电池、钝化发射极背面接触)中仅局部地接触，而背面的剩余横向区段则保持设有介电钝化层。在一些太阳能电池(TOPCon电池、隧道氧化物钝化接触)中整个背面设有钝化层并且通过使载流子穿过该层实现电接触。这些措施用于降低在导电材料(金属)和半导体材料之间的接触表面上的载流子复合。

为了最小化半导体材料表面上的界面态的数量和影响，太阳能电池的发射极、即两个半导体区域之一掺杂较轻，但由此该区域的导电率降低。在高掺杂的发射极中表面电阻介于50到100Ω(Ω/sq)的范围内，而轻掺杂的发射极则具有100到200Ω(Ω/sq)范围内的表面电阻。解决该问题的一种方法是仅对直接在电触点正下方的发射极的小的横向区段进行较强掺杂，使得该区段具有约60Ω(Ω/sq)的表面电阻。

在US2010/0012179A1中描述的另一种方法在于：在半导体材料上全表面地沉积导电光学透明材料、如透明导电氧化物(TCO)，接着是抗反射层，在该抗反射层上沉积金属并且随后进行烧穿使金属穿过抗反射层。所获得的结构的特征在于，太阳能电池正面上的半导体材料全表面地与导电光学透明材料接触，该材料又与金属触点导电连接。

但烧穿导致层堆叠的强热负荷，由此不仅会导致半导体材料中的不希望的影响而且会导致导电光学透明材料的劣化，由此最终又限制了半导体材料的电接触和太阳能电池性能的改善。此外，烧穿步骤与高成本和高时耗相关。另外，已经观察到金属在导电光学透明材料上的附着性问题，其导致长期稳定性的降低并最终导致太阳能电池的失效。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种太阳能电池以及一种用于制造这种太阳能电池的方法，它们可减少现有技术的缺点并且尤其是可改善太阳能电池的性能并降低制造成本。

所述任务通过一种结晶太阳能电池和一种用于制造这种太阳能电池的方法来解决。