[发明专利]一种太阳能电池的制造方法及其太阳能电池

说明书

本发明涉及制造一种太阳能电池的方法，该太阳能电池包括一个半导体衬底，在其中由射入的光能产生载流子，以及导出载流子的导电接触层，其中为了制造该太阳能电池：

在至少一个半导体衬底表面构成升高部分，

在构成升高部分后，在半导体衬底表面全面地或绝大程度全面地覆盖钝化材料，

从升高部分上至少局部地去除盖在其上的钝化材料，及

至少直接地或间接地在升高部分的裸露区域上及局部地在由升高部分延伸出的侧面具有的钝化材料上设置构成导电接触的材料。

同时本发明还涉及一种太阳能电池，它包括一种半导体衬底，在其中由射入的光能产生载流子，后者能通过一个电场被分开，而然后经由导电接触层被导出，其中：

至少在一个半导体衬底表面设有具有侧面的升高部分及在其上构成传导出载流子的导电接触层。

该半导体衬底表面至少在接触层之间的区域上用构成一个钝化层的钝化材料覆盖，及

接触层设置在原先覆盖钝化层材料而后又从其上去除该钝化层材料并在必要时也去除半导体材料的升高部分的顶部区域上，并且至少局部地延伸到侧面的钝化材料上。

最后，本发明还涉及一种太阳能电池，它具有一个半导体衬底，在其中由射入的光能产生载流子，这些载流子被设置在半导体衬底一个面上的第一及第二少数或多数载流子收集接触层导出。

在光生伏打太阳能电池上产生高效率的实质前提在于：除利用合适的表面结构及接触结构得到最佳的光耦合外，主要是尽可能小的接触面积及半导体有源区域非常良好的表面钝化处理。由此短路电流以及通过降低反向饱和电流不仅是空载电压而且太阳能电池的填充系数也提高了。当今用掺杂pn结制造出的硅太阳能电池的最高实验效率(约为24％)是这样实现的：一个昂贵的光刻成的表面结构借助于热氧化硅层作高温钝化处理，在其上面再经过光刻或蚀刻形成极小的开口，用于在上面覆盖导出载流子所必须的金属接触层(M.A.Green，S.R.Wenham，J.Zhao，J.Zolper及A.W.Blakers，Proceedings21.IEEE Photovoltaic Specialists Conference第207页，1990)。在接触区域中的双向扩散对进一步减少反向饱和电流作出了贡献。然而这个复杂的制造工艺对于一种价格合理批量生产的地面太阳能电池来说仅在一定条件下才能实施。

在文献：“R.Hezel，W.Hoffman及K.Jaeger，第10届欧洲光生伏打太阳能会议的会议录，第511页，1990年于里斯本”中描述了一种凸出的MIS反型层太阳能电池，它导致能在获得高效率下降低成本。这种制造由于具有感应出的pn结可通过简单的较低温度的工艺来实现，并且由此主要对于非常薄的并且双面接收光的实施形式特别适用。为了使太阳能电池的效率进一步地提高，在其中除减少接触面外还需要明显地改善表面的钝化处理。

已经公知了，通过在约450℃时沉积一个等离子氮化硅层可提高硅表面钝化处理的质量并由此显著提高其效率(W.Bauch及R.Hezel，第19届电化学光生伏打太阳能会议的会议集，第390页，1989年于弗赖堡)。然而在这里为了要制作钝化层中的开口及确定接触网格需要二次光刻步骤，这对于大规模生产及在大太阳能电池面积情况下很难价格合理地得以实施。

由IEEE电子装置通讯第11卷第1期(1990年1月美国纽约)第6-8页(A.Cuevas等著)公知了一种点接触-聚能器太阳能电池，其中利用光刻方式构造成一种结构。该太阳能电池的表面具有多个升高部分，它们中间仅是一些升高部分被构成正面接触层的导电材料局部地覆盖。该导电材料伸延在具有V形截面局部裸露半导体的区域上以整个区域地延伸在作为钝化层有氧化物层上。该导电材料沿着升高部分的两个侧面伸延。在一定条件下经过光刻工艺步骤就使相应太阳能电池的制造十分昂贵，并且此外由于高的制造成本就不适于广泛的商业应用。

具有条状正面接触区的太阳能电池已由：1987年5月4日在美国路易斯安娜州新奥尔良市召开的第19届IEEE光生伏打专家会议的会议集第1424-1429页(D.B Bickler等著)公知了。这些接触区仅伸延在半导体衬底上沿高台面伸展的并局部覆盖了氧化物层的区域上。为了制造这种结构必须要有多个光刻工艺步骤。

不仅在前头或是刚刚描述的太阳能电池均需要一种昂贵的掩膜、调整及蚀刻技术。