專利名稱：太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方式涉及太陽能電池。
背景技術(shù)：
近來，由于認(rèn)為現(xiàn)有能源(如石油和煤)是會被耗盡的，因此對于代替現(xiàn)有能源的另選能源越來越感興趣。在這些另選能源中，由于作為用于從太陽能產(chǎn)生電能的電池，太陽能電池能夠從充足來源汲取能量并且不會造成環(huán)境污染，因此太陽能電池尤其受到關(guān)注。太陽能電池通常包括各自由半導(dǎo)體形成的基板和射極層、以及分別在基板和射極層上形成的電極。形成基板和射極層的半導(dǎo)體具有不同的導(dǎo)電類型，諸如P型和η型。在基板和射極層之間的界面處形成ρ-η結(jié)。當(dāng)光入射在太陽能電池上時，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生多個電子-空穴對。電子-空穴對通過光伏效應(yīng)而分離為電子和空穴。因而，分離出的電子移動到η型半導(dǎo)體(如，射極層)， 并且分離出的空穴移動到P型半導(dǎo)體(如，基板)，電子和空穴接著分別由電連接到射極層和基板的電極收集。使用電線將電極彼此連接，由此獲得電能。電連接到射極層和基板的多個電極收集移動到射極層和基板的電子和空穴，并允許電子和空穴移動到連接到外部的負(fù)載。但是，在該情況下，因為電極形成在基板的光入射表面上的射極層以及基板的非入射表面上，所以光的入射面積減少。因此，太陽能電池的效率降低。因此，已經(jīng)開發(fā)了其中收集電子和空穴的全部電極都位于基板背面的背接觸太陽能電池，以增加光的入射面積。

發(fā)明內(nèi)容
對問題的解決方案在一個方面中，存在一種太陽能電池，該太陽能電池包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板；在所述半導(dǎo)體基板上的與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層， 該第一半導(dǎo)體層包括晶體塊；所述半導(dǎo)體基板上的第一電極，該第一電極電連接到所述半導(dǎo)體基板；以及所述半導(dǎo)體基板上的第二電極，該第二電極電連接到所述第一半導(dǎo)體層。所述第一半導(dǎo)體層可以具有等于或小于大約10%的結(jié)晶度。所述太陽能電池還可以包括在所述半導(dǎo)體基板上的所述第一導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層。所述第二半導(dǎo)體層可以包括晶體塊。所述第二半導(dǎo)體層可以具有等于或小于大約 30%的結(jié)晶度。所述太陽能電池還可以包括所述半導(dǎo)體基板上的本征半導(dǎo)體層。所述本征半導(dǎo)體層可以包括晶體塊。所述本征半導(dǎo)體層可以具有等于或小于大約10%的結(jié)晶度。所述半導(dǎo)體基板和所述第一半導(dǎo)體層可以形成異質(zhì)結(jié)。在另一方面，存在一種太陽能電池，該太陽能電池包括第一導(dǎo)電類型的基板；所述基板上的與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的射極層，所述射極層包括晶體塊；電連接到所述射極層的第一電極；以及所述基板上的第二電極，所述第二電極電連接到所述基板，其中，所述基板和所述射極層形成異質(zhì)結(jié)，其中，所述射極層具有等于或小于大約 10%的結(jié)晶度。所述基板可以由單晶硅或多晶硅形成，并且所述射極層可以由非晶硅形成。所述太陽能電池還可以包括位于所述基板和所述第二電極之間的背面場層。所述背面場層可以包括晶體塊。所述背面場層可以具有比所述射極層的結(jié)晶度大的結(jié)晶度。所述背面場層的結(jié)晶度可以等于或小于大約30%。所述太陽能電池還可以包括位于所述基板上的至少一個鈍化層。所述至少一個鈍化層可以包括晶體塊。所述至少一個鈍化層可以具有等于或小于大約10%的結(jié)晶度。所述至少一個鈍化層可以包括位于所述基板的正面上的正面鈍化層和位于所述基板的背面上的背面鈍化層。所述射極層和所述背面場層可以位于所述基板的背面上。所述背面鈍化層可以在所述射極層和所述背面場層之間位于所述基板上。所述射極層可以位于所述基板的正面上，并且所述背面場層可以位于所述基板的背面上。所述背面鈍化層可以位于所述基板和所述背面場層之間。所述太陽能電池還可以包括位于所述射極層上的透明導(dǎo)電層、以及位于所述背面場層和所述第二電極之間的導(dǎo)電層。在另一方面，存在一種太陽能電池，該太陽能電池包括第一導(dǎo)電類型的晶態(tài) (non-amorphous)半導(dǎo)體基板；所述晶態(tài)半導(dǎo)體基板上的至少第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包括晶態(tài)的至少一部分和非晶態(tài)的另一部分；所述半導(dǎo)體基板上的第一電極；以及所述半導(dǎo)體基板上的第二電極。


附圖被包括進來以提供對本發(fā)明的進一步的理解，并被并入且構(gòu)成本說明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施方式，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的太陽能電池的部分立體圖；圖2是沿圖1的線II-II截取的截面圖；圖3是測量當(dāng)使用由單晶硅形成的基板作為種子層在正面鈍化層上生長晶體塊時、載流子壽命與由非晶硅形成的正面鈍化層的結(jié)晶度的關(guān)系的曲線圖；圖4是測量當(dāng)使用由單晶硅形成的基板作為種子層在射極層上生長晶體塊時、載流子壽命與由非晶硅形成的射極層的結(jié)晶度的關(guān)系的曲線圖；圖5是測量當(dāng)使用由單晶硅形成的基板作為種子層在背面場(BSF)層上生長晶體塊時、載流子壽命與由非晶硅形成的BSF層的結(jié)晶度的關(guān)系的曲線圖；圖6至圖10分別是根據(jù)本發(fā)明實施方式的太陽能電池的其他示例的截面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的太陽能電池的部分立體圖；和圖12是沿圖11的線XII-XII截取的截面圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將參考附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施方式。但是，本發(fā)明可以實現(xiàn)為許多不同形式，并且不應(yīng)該解釋為僅限于這里闡述的實施方式。在附圖中，為了清楚起見，夸大了層、膜、板、區(qū)域等的厚度。在全部說明中將使用相似標(biāo)號來表示相似元件。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)將諸如層、膜、區(qū)域或基板的元件稱為“位于另一元件上”時，它可以直接位于所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接位于”另一元件上時，不存在中間元件。現(xiàn)在將詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施方式，其示例示出在附圖中。首先，將參照圖1和圖2，描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的太陽能電池的示例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的太陽能電池的示例的部分立體圖。圖2是沿圖1 的線II-II截取的截面圖。如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的太陽能電池1包括基板110 ；位于基板110的光入射的正面上的正面鈍化層191 ；在正面鈍化層191上的防反射層130 ；在基板110的與基板110的正面相反的沒有光入射的背面上的多個射極層120 ；與多個射極層 120間隔開地位于基板110的背面上的多個背面場(BSF)層172 ；位于基板110的背面上的在多個射極層120和多個BSF層172之間的背面鈍化層192 ；在多個射極層120上的多個第一電極141 ；和在多個BSF層172上的多個第二電極142?；?10是由第一導(dǎo)電類型硅(例如η型硅，但是這不是必須的)形成的半導(dǎo)體基板?；?10中使用的硅是諸如單晶硅和多晶硅的晶體硅。如果基板110是η型，基板 110可以包含諸如磷(P)、砷(As)和銻(Sb)的V族元素的雜質(zhì)。另選地，基板110可以是 P型的，并且/或者由硅以外的其他材料形成。如果基板110是ρ型的，基板110可以包含諸如硼(B)、鎵(Ga)和銦(In)的III族元素的雜質(zhì)?；?10的正面可以粗糙化，以形成對應(yīng)于不平坦表面或具有不平坦特性的粗糙
表面。
在基板110的粗糙表面上的正面鈍化層191將在基板110的表面周圍存在的類似懸掛鍵的缺陷轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的鍵，以減少由缺陷導(dǎo)致的移動到基板110的載流子(如，空穴) 的再結(jié)合和/或消失。正面鈍化層191由非晶硅形成并且是本征區(qū)域。正面鈍化層191包括多個晶體塊181，各個晶體塊包括多晶體。各個晶體塊181是通過使用基板110的晶體硅作為種子晶體在正面鈍化層191上執(zhí)行外延生長而獲得的多晶硅。大多數(shù)晶體塊181形成在正面鈍化層191與基板110毗鄰的一部分中。在本發(fā)明的實施方式中，作為非晶硅層的正面鈍化層191包括晶態(tài)的區(qū)域或部分。這樣的晶態(tài)區(qū)域或部分可以分布在正面鈍化層191與基板110毗鄰的部分中，晶態(tài)區(qū)域或部分可以稱為晶體塊181。在正面鈍化層191中可以存在一個或更多個晶體塊181，并且晶體塊181可以形成晶體子層，或者晶體子層可以包含晶體塊181。在本發(fā)明的實施方式中，可以通過晶體塊181結(jié)合在一起成為連續(xù)層，而形成晶體子層，但這不是必需的。在其他實施方式中，晶體塊181可以斷續(xù)地分布在正面鈍化層191與基板110毗鄰的部分中。晶體塊181收集朝向正面鈍化層191移動的電子，由于導(dǎo)致載流子的損失。
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當(dāng)基于由單晶硅形成的基板在由非晶硅形成的鈍化層上生長了作為多晶硅的晶體塊時，參照圖3來描述載流子壽命和鈍化層結(jié)晶度之間的關(guān)系。在實施方式中，結(jié)晶度表示在使用基板110作為種子層而生長的多晶硅的量基于在基板110上形成的層(如，正面鈍化層191)的總量的百分比。圖3是測量當(dāng)使用由單晶硅形成的基板作為種子層在正面鈍化層上生長晶體塊時、載流子壽命與由非晶硅形成的正面鈍化層的結(jié)晶度的關(guān)系的曲線圖。如圖3所示，隨著正面鈍化層191的結(jié)晶度增加(即，隨著在正面鈍化層191上生長的多晶硅的量增加)，載流子(例如，空穴)的壽命Teff減少。換言之，隨著生長的多晶硅的量增加，由于生長的多晶硅而消失的載流子的量增加。但是，當(dāng)正面鈍化層191的結(jié)晶度等于或小于大約10%時，在基板110中用作少數(shù)載流子的電荷(或空穴)的壽命Teff保持在基準(zhǔn)時間(例如，等于或大于大約1ms)。換言之，電荷的壽命Teff大大地增加。在該情況下，根據(jù)開路電壓Voc的大小來確定基準(zhǔn)時間。當(dāng)少數(shù)載流子的壽命等于或大于大約Ims時，獲得能夠制造高效太陽能電池的開路電壓。結(jié)果，當(dāng)少數(shù)載流子的壽命等于或大于大約Ims時，可以制造高效的太陽能電池。關(guān)于作為基準(zhǔn)時間的少數(shù)載流子的壽命"Teff，在本發(fā)明的實施方式中，這樣的基準(zhǔn)時間不需要等于或大于大約1ms。少數(shù)載流子的壽命TefT可以等于或大于大約0. Ims ( g卩，100 μ s)，并且可以等于或大于0. 2ms (即，200 μ s)。從圖3可以理解，當(dāng)由非晶硅形成的正面鈍化層191的結(jié)晶度等于或大于大約 10%時，由于生長的多晶硅而消失的載流子的量增加，所以載流子壽命減少。因此，在實施方式中，通過使得正面鈍化層191的結(jié)晶度等于或小于大約10%，由于生長的多晶硅而消失的載流子的量減少，并且因而減少或防止載流子壽命的縮短。結(jié)果， 隨著正面鈍化層191的結(jié)晶度接近大約0%，外延生長的多晶硅的非晶化加速。因此，消失的載流子的量減少，提高了太陽能電池1的效率。再參照圖1和圖2，在正面鈍化層191上的防反射層130例如由氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)形成。防反射層130減少了入射在太陽能電池1上的光的反射率并增加預(yù)定波長帶的選擇性。因此，太陽能電池1的效率得到提高。在實施方式中，防反射層130具有單層結(jié)構(gòu)。但是防反射層130可以具有多層結(jié)構(gòu)，諸如雙層結(jié)構(gòu)，并且，如有必要，可以省略防反射層130。在基板110的背面上的多個射極層120由與基板110的第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型(如，P型)的半導(dǎo)體形成，并且射極層120的半導(dǎo)體(如，非晶硅)不同于基板 110。因而，除了 ρ-η結(jié)之外，射極層120和基板110還形成異質(zhì)結(jié)。如圖1所示，多個射極層120大致彼此平行地定位，彼此間隔開，并在預(yù)定的方向上延伸。如果射極層120是ρ型的，射極層120可以包含諸如硼(B)、鎵(( )、和銦(In)的 III族元素的雜質(zhì)。相反，如果射極層120是η型的，射極層120可以包含諸如磷(P)、砷 (As)、和銻(Sb)的V族元素的雜質(zhì)。與正面鈍化層191類似，各個射極層120包括多個晶體塊182，各個晶體塊182包括多晶體。如上所述，各個晶體塊182是通過使用由晶體硅形成的基板110作為種子晶體在各個射極層120上外延生長多晶硅而形成的。大多數(shù)晶體塊182形成在各個射極層120與基板110毗鄰的一部分中。在本發(fā)明的實施方式中，作為非晶硅層的射極層120包括晶態(tài)的區(qū)域或部分。這樣的晶態(tài)區(qū)域或部分可以分布在射極層120的與基板110毗鄰的部分中，晶態(tài)區(qū)域或部分可以被稱為晶體塊182。在射極層120中可以存在一個或更多個晶體塊182，并且晶體塊 182可以形成晶體子層，或者晶體子層可以包含晶體塊182。在本發(fā)明的實施方式中，可以通過晶體塊182結(jié)合在一起成為連續(xù)層，而形成晶體子層，但這不是必需的。在其他實施方式中，晶體塊182可以斷續(xù)地分布在射極層120與基板110毗鄰的部分中。當(dāng)使用由單晶硅形成的基板110作為種子層在由非晶硅形成的射極層120上生長晶體塊時，參照圖4來描述載流子壽命和射極層120的結(jié)晶度之間的關(guān)系。圖4是測量當(dāng)使用由單晶硅形成的基板作為種子層在射極層上生長晶體塊時、載流子壽命與由非晶硅形成的射極層的結(jié)晶度的關(guān)系的曲線圖。如圖4所示，當(dāng)射極層120具有等于或小于大約10%的結(jié)晶度時，載流子壽命 Teff等于或大于對應(yīng)于基準(zhǔn)時間的大約O.aiis。當(dāng)射極層120的結(jié)晶度大于大約10%時， 載流子壽命iTeff等于或小于大約0. 2ms 0從圖4可以理解，當(dāng)由非晶硅形成的射極層120的結(jié)晶度等于或小于大約10%時， 載流子壽命等于或大于能夠制造具有高效率的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的基準(zhǔn)時間。因此，在實施方式中，各個射極層120具有等于或小于大約10%的結(jié)晶度，以減少由于生長的晶體塊182導(dǎo)致的載流子消失。再參照圖1和圖2，在基板110的背面上的多個BSF層172與多個射極層120分離，并在與射極層120相同的方向上彼此大致平行地延伸。因而，多個射極層120和多個 BSF層172交替地位于基板110的背面上。BSF層172由非晶硅形成，并且是比基板110更重地?fù)诫s有與基板110相同的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的區(qū)域(如，η+型區(qū)域)。因為在基板110和BSF層172的雜質(zhì)摻雜濃度之間的差所導(dǎo)致的勢壘，所以減少或防止了移動到基板110的背面的空穴移動到第二電極142。因此，在第二電極142的周圍減少了電子和空穴的再結(jié)合和/或消失。因為在由晶體硅形成的基板110上的BSF層172是由非晶硅形成的，所以各個BSF 層172包括多個晶體塊183，各個晶體塊183包括多晶體。如上所述，各個晶體塊183通過使用基板110作為種子層在各個BSF層172上外延生長多晶硅而形成。在本發(fā)明的實施方式中，作為非晶硅層的BSF層172包括晶態(tài)的區(qū)域或部分。這樣的晶態(tài)區(qū)域或部分可以分布在BSF層172與基板110毗鄰的部分中，晶態(tài)區(qū)域或部分可以稱為晶體塊183。在BSF層172中可以存在一個或更多個晶體塊183，并且晶體塊183可以形成晶體子層，或者晶體子層可以包含晶體塊183。在本發(fā)明的實施方式中，可以通過晶體塊183結(jié)合在一起成為連續(xù)層，而形成晶體子層，但這不是必需的。在其他實施方式中， 晶體塊183可以斷續(xù)地分布在BSF層172與基板110毗鄰的部分中。當(dāng)基于由單晶硅形成的基板110在由非晶硅形成的BSF層172上生長了晶體塊時，參照圖5來描述載流子壽命和BSF層172的結(jié)晶度之間的關(guān)系。圖5是測量當(dāng)使用由單晶硅形成的基板作為種子層在BSF層上生長晶體塊時、載流子壽命與由非晶硅形成的BSF層的結(jié)晶度的關(guān)系的曲線圖。如圖5所示，當(dāng)BSF層172具有等于或小于大約30 %的結(jié)晶度時，載流子壽命TefT 等于或大于對應(yīng)于基準(zhǔn)時間的大約0. Ims0當(dāng)BSF層172的結(jié)晶度大于大約30%時，載流子壽命TefT等于或小于大約0. Ims0因此，在實施方式中，各個BSF層172具有等于或小于大約30%的結(jié)晶度，以減少由于生長的晶體塊183而導(dǎo)致的載流子消失。與基板110相同導(dǎo)電類型的BSF層172的結(jié)晶度大于與基板110的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的射極層120的結(jié)晶度。原因如下。在實施方式中，與基板110相同導(dǎo)電類型(即，η型)的BSF層172包含作為摻雜劑的V族元素。因為釋放V族元素的一個電子以使得V元素與基板110的毗鄰BSF層172 的硅組合，所以在BSF層172的表面中存在的原子的固定電荷具有正(+)值。結(jié)果，因為 BSF層172的固定電荷與用作基板110中的少數(shù)載流子的空穴同樣具有正值，所以空穴向 BSF層172的移動因為電斥力而被干擾。相反，與基板110的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的射極層120包含作為摻雜劑的III 族元素。因為III族元素獲得一個電子以使得III族元素與基板110的鄰近射極層120的硅組合，所以在射極層120的表面中存在的原子的固定電荷具有負(fù)(_)值。結(jié)果，因為射極層120的固定電荷與空穴的正⑴值相反地具有負(fù)㈠值，所以空穴朝向射極層120的移動被加速。因為上述原因，當(dāng)與基板110相同的導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料位于基板110上時由于外延生長的多晶硅而消失的少數(shù)載流子的量小于當(dāng)與基板110的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料位于基板110上時由于外延生長的多晶硅而消失的少數(shù)載流子的量。因此，與基板110相同的導(dǎo)電類型的BSF層172的結(jié)晶度可以大于與基板110的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的射極層120的結(jié)晶度。由于基板110和射極層120形成的ρ-η結(jié)而產(chǎn)生的內(nèi)建電勢差使得由于入射在基板110上的光所產(chǎn)生的多個電子-空穴對分離為電子和空穴。接著，分離出的電子移動到 η型半導(dǎo)體，并且分離出的空穴移動到ρ型半導(dǎo)體。因而，當(dāng)基板110是η型半導(dǎo)體并且射極層120是ρ型半導(dǎo)體時，分離出的空穴移動到射極層120，并且分離出的電子移動到BSF 層172，BSF層172的雜質(zhì)摻雜濃度大于基板110的雜質(zhì)摻雜濃度。因為各個射極層120與基板110 —起形成ρ-η結(jié)，所以不同于上述實施方式，如果基板110是P型的，則射極層120可以是η型的。在該情況下，分離出的電子移動到射極層 120，并且分離出的空穴移動到BSF層172。按照與正面鈍化層191相同的方式，在多個射極層120和多個BSF層172之間的背面鈍化層192由諸如非晶硅的非導(dǎo)電材料形成。背面鈍化層192將在基板110的表面周圍存在的類似懸掛鍵的缺陷轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定鍵，以減少由該缺陷而導(dǎo)致的移動到基板110的背面的載流子(如，電子)的再結(jié)合和/或消失，并防止第一電極141和第二電極142之間的電干擾。背面鈍化層192包括多個外延生長的晶體塊184，這些晶體塊184大多數(shù)按照與正面鈍化層191相同的方式形成在背面鈍化層192與基板110毗鄰的一部分中。因此，關(guān)于正面鈍化層191的晶體子層的討論也適用于背面鈍化層192。
因為晶體塊184按照與晶體塊181相同的方式具有與圖3相同的載流子壽命特征，所以背面鈍化層192具有等于或小于大約10%的結(jié)晶度。分別在多個射極層120上的多個第一電極141沿射極層120延伸并且電連接到射極層120。各個第一電極141收集移動到相應(yīng)射極層120的載流子(如，空穴)。分別在多個BSF層172上的多個第二電極142沿BSF層172延伸并且電連接到 BSF層172。各個第二電極142收集移動到相應(yīng)BSF層172的載流子(如，電子)。第一電極141和第二電極142可以由從包括鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、鋁(Al)、錫 (Sn)、鋅(Zn)、銦(In)、鈦(Ti)、金(Au)以及它們的組合的組中選擇的至少一種導(dǎo)電材料形成?？梢允褂闷渌麑?dǎo)電材料。在根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有上述結(jié)構(gòu)的太陽能電池1中，多個第一電極141和多個第二電極142位于基板110的沒有光入射的背面上，并且基板110和多個射極層120 由不同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體形成。下面描述太陽能電池1的操作。當(dāng)照射到太陽能電池1的光按順序通過防反射層130和正面鈍化層191并接著入射在基板110上時，由于基于入射光的光能，在基板110中產(chǎn)生多個電子-空穴對。在該情況下，因為基板110的正面是粗糙表面，所以減少了基板110的正面中的光反射率。此外， 因為在粗糙表面上執(zhí)行光入射操作和光反射操作二者，所以光的吸收率增加。因此，提高了太陽能電池1的效率。另外，因為通過防反射層130減少了入射在基板110上的光的反射損耗，所以入射在基板110上的光的量進一步增加。電子-空穴對由基板110和射極層120的p-n結(jié)分離。接著分離出的空穴移動到 P型的射極層120，并且分離出的電子移動到η型的BSF層172。空穴和電子由第一電極141 和第二電極142收集。當(dāng)使用電線(未示出)將第一電極141連接到第二電極142時，電流在其中流動，由此能使用電流來產(chǎn)生電力。在實施方式中，因為通過控制與基板110毗鄰的各個組件191、120、172和192的結(jié)晶度來減少由于晶體塊181至184導(dǎo)致的載流子的損失，所以提高了太陽能電池1的效率。另外，在本發(fā)明的實施方式中，當(dāng)基板110是η型時，η型的BSF層172的結(jié)晶度大于ρ 型的射極層120的結(jié)晶度。因此，具有與基板的導(dǎo)電類型相同的導(dǎo)電類型的層的結(jié)晶度可以大于具有與基板的導(dǎo)電類型不同的導(dǎo)電類型的層的結(jié)晶度。下面，參照圖6至圖10，描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的太陽能電池的其他示例。圖6至圖10分別是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的太陽能電池的其他示例截面圖。將圖6至圖10中示出的太陽能電池11至15在與圖1和圖2中示出的太陽能電池1進行比較，除了背面鈍化層的形成位置和背面鈍化層的結(jié)晶度、多個射極層和多個BSF 層之外，太陽能電池11至15具有與太陽能電池1相同的結(jié)構(gòu)。由此，與圖1和圖2相比， 執(zhí)行相同操作的元件用相同的標(biāo)號來表示，并且省略其詳細(xì)描述。另外，省略各個太陽能電池11至15的部分立體圖。在圖6示出的太陽能電池11中，背面鈍化層1921是由非晶硅形成的本征區(qū)域并位于基板110的整個背面上。多個射極層120和多個BSF層172彼此間隔開并位于背面鈍化層上。背面鈍化層1921具有不會妨礙電荷移動到射極層120和BSF層172的移動的厚度。如上面參照圖1和圖2所描述的，背面鈍化層1921將在基板110的表面周圍存在的缺陷轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定鍵，以減少由缺陷導(dǎo)致的移動到基板110的背面的電荷的再結(jié)合和/或消失。此時，由于背面鈍化層1921位于基板110的整個背面上，所以大大地減少電荷的再結(jié)合和/或消失的量，并且防止或減少了第一電極141和第二電極142之間的電流泄漏現(xiàn)象。背面鈍化層1921包括多個晶體塊1811，這些晶體塊1811是外延生長的，并且具有等于或小于大約10%的結(jié)晶度，類似于在圖1和圖2中示出的背面鈍化層192。在圖7示出的太陽能電池12中，背面鈍化層1922位于多個射極層120和基板110 之間，但是在多個BSF層172和基板110之間并且在基板110的暴露部分上沒有背面鈍化層1922。類似于圖6，背面鈍化層1922具有不會妨礙電荷移動到射極層120的移動的厚度。 由此，減少了在射極層120和基板110之間的界面上的電荷的再結(jié)合和/或消失的量，從而增加了移動到各個射極層120的電荷的量。背面鈍化層1922和BSF層172包括生長為多晶體的多個晶體塊181 和1812b。 此時，如參照圖1和圖2描述的，背面鈍化層1922的結(jié)晶度等于或小于大約10%，并且BSF 層142的結(jié)晶度等于或小于大約30%。在圖8示出的太陽能電池13中，不同于圖7示出的太陽能電池12，背面鈍化層 1923位于多個BSF層172和基板110之間。背面鈍化層1923也具有不會妨礙電荷移動到 BSF層170的移動的厚度。由此，減少了在BSF層172和基板110之間的界面上的電荷的再結(jié)合和/或消失的量，從而增加移動到各個BSF層172的電荷的量。背面鈍化層1923和射極層120具有生長為多晶體的晶體塊1813a和1813b。此時，如參照圖1和圖2描述的，各個射極層120具有等于或小于大約10%的結(jié)晶度。但是， 由于BSF層172位于背面鈍化層1923上、并且基于圖5所述各個BSF層172具有比正面鈍化層191和各個射極層120的結(jié)晶度大的結(jié)晶度，所以在BSF層172下面的背面鈍化層 1923具有等于或小于大約30%的結(jié)晶度。在分別在圖9和圖10示出的太陽能電池14和15中，背面鈍化層19M和1925存在于基板110和多個射極層120之間以及在基板110和多個BSF層172之間。背面鈍化層 1924和1925也具有不會妨礙電荷分別移動到射極層120和BSF層170的移動的厚度。因此，減少了在射極層120和基板110之間以及在BSF層172和基板110之間的界面上的電荷的再結(jié)合和/或消失的量，從而增加了移動到射極層120和BSF層172中的每一個層的電荷的量。圖9和圖10的背面鈍化層1擬4和1925分別具有生長為多晶體的多個晶體塊 1814、181 和1815b，但背面鈍化層19M和1925彼此具有不同的結(jié)晶度。S卩，在圖9中，位于射極層120下面的背面鈍化層19M和位于BSF層172下面的背面鈍化層1擬4具有彼此相同的結(jié)晶度，并且例如具有等于或小于大約10%的結(jié)晶度。在該情況下，背面鈍化層1擬4形成在基板110的整個背面上，并且對其進行刻蝕以去除背面鈍化層1擬4的一些部分。射極層120和BSF層172形成在背面鈍化層1擬4的剩余部分上。由于在射極層120和BSF層172下面的背面鈍化層1擬4是同時形成的，所以背面鈍化層19M具有相同的結(jié)晶度。但是，在圖10中示出的太陽能電池15中，在射極層120下面的背面鈍化層192 和在BSF層172下面的背面鈍化層192 具有彼此不同的結(jié)晶度。
例如，在射極層120下面的背面鈍化層192 具有等于或小于大約10%的結(jié)晶度， 并且在BSF層172下面的背面鈍化層192 具有等于或小于大約30%的結(jié)晶度。此時，背面鈍化層192 和背面鈍化層192 是分開地形成的，然后分別在背面鈍化層192 和192 上形成射極層120和BSF層172。由此，背面鈍化層1925a由于其上的射極層120的影響， 具有大約10%或更小的結(jié)晶度，背面鈍化層192 由于其上的BSF層172的影響，具有大約 30%或更小的結(jié)晶度。因此，因為通過控制背面鈍化層1921至1925中的每一個的結(jié)晶度而減少了由于晶體塊1811、1812a、1812b、1813a、1814、181 、和1815b而導(dǎo)致的載流子的損失，所以提高了太陽能電池11至15的效率。下面參照圖11和圖12描述根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的太陽能電池。圖11是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的太陽能電池的部分立體圖。圖12是沿圖11 的線XII-XII截取的截面圖。在下面的說明中，與圖1和圖2中示出的結(jié)構(gòu)元件具有相同的功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件用相同的標(biāo)號來表示，并且進一步的描述可以簡要地進行或可以完全省略。如圖11和圖12所示，太陽能電池Ia包括由晶體硅形成的基板110 ；位于基板 110的正面上的正面鈍化層191 ；在正面鈍化層191上的射極層120a ；在射極層120a上的透明導(dǎo)電層161 ；在透明導(dǎo)電層161上的多個第一電極141a ；位于透明導(dǎo)電層161上并在與正面電極141a交叉的方向上延伸的至少一個電極集流器1411 ；在基板110的背面上的背面鈍化層19 ；在背面鈍化層19 上的背面場(BSF)層17 ；在BSF層17 上的導(dǎo)電層 162 ；以及在導(dǎo)電層162上的第二電極14加。在圖6和圖7中示出的太陽能電池Ia中，與在圖1和圖2中示出的太陽能電池1 相比，電連接到基板Iio并由非晶硅形成的射極層120a形成在基板110的大致整個正面 (即，太陽能電池Ia的光入射表面)上。此外，射極層120a定位為與基板110的背面上的第二電極14 相對，基板110插入在射極層120a和第二電極14 之間。因此，第二電極 14 形成在基板110的大致整個背面上，并且基板110和第二電極14 之間的BSF層17 也形成在基板110的大致整個背面上。在太陽能電池Ia中，不同于在圖1和圖2中示出的太陽能電池1，因為對基板110 的正面和背面進行粗糙化，所以用于去除基板110的背面上的粗糙化圖案的單獨處理是不必要的。此外，背面鈍化層19 形成在基板110的大致整個背面上，即在基板110和BSF 層17 之間。因而，移動到基板110的背面的載流子穿過背面鈍化層19 而移動到BSF 層17加。背面鈍化層19 的厚度可以小于在圖1和圖2中示出的背面鈍化層192的厚度， 從而讓載流子容易移動。例如，背面鈍化層19 的厚度可以是大約1 μ m至10 μ m。如上所述，不同于在圖1和圖2中示出的太陽能電池1，在圖6和圖7中示出的太陽能電池Ia還包括直接位于射極層120上的透明導(dǎo)電層161、以及在BSF層17 和第二電極14 之間的導(dǎo)電層162。因此，多個第一電極141a位于透明導(dǎo)電層161的一部分上，以通過透明導(dǎo)電層161電連到射極層120，并且第二電極14 通過導(dǎo)電層162電連接到基板 110。透明導(dǎo)電層161是基于氧化物層的導(dǎo)電層，并收集移動到射極層120的載流子(如空穴)，以向第一電極141a傳輸載流子。另外，透明導(dǎo)電層161可以用作防反射層。對于上述操作，透明導(dǎo)電層161需要具有能夠透射大部分入射光的高透光率、和讓載流子能夠良好流動的高導(dǎo)電率。因而，透明導(dǎo)電層161可以由從包括銦錫氧化物(ΙΤ0)、錫族氧化物(如SnO2) ,AgO^ZnO-Ga2O3 (Al2O3)、氟錫氧化物(FTO)、以及它們的組合的組中選擇的材料形成?？梢允褂闷渌牧?。所述至少一個電極集流器1411位于與第一電極141a相同的層面，并電連接到第一電極141a。所述至少一個電極集流器1411收集從第一電極141a接收的載流子以將載流子輸出到外部裝置。在該實施方式中，導(dǎo)電層161、第一電極141a和電極集流器1411形成正面電極部分或第一電極部分。導(dǎo)電層162增加由硅形成的BSF層17 和由包含金屬成分的導(dǎo)電材料形成的第二電極14 之間的粘合力，以增加從BSF層17 向第二電極14 的載流子傳輸速率。此外，導(dǎo)電層162將穿過基板110的光再次從基板110反射，以提高太陽能電池Ia的效率。導(dǎo)電層162可以由諸如ITO和ZnO的透明導(dǎo)電材料形成?？梢允褂闷渌牧?。在該實施方式中，導(dǎo)電層162和第二電極14 形成背面電極部分或第二電極部分。各自與由晶體硅形成的基板110毗鄰的由非晶硅形成的射極層120a和背面鈍化層19 包括外延生長的晶體塊185和186，晶體塊185和186各自分別按照與圖1至圖5 相同的方式包括多晶體。按照與晶體塊181和184相同的方式，射極層120a和背面鈍化層19 中的每一個的結(jié)晶度等于或小于大約10%。因此，減少了由于晶體塊185和186導(dǎo)致的載流子的損失，因而提高了太陽能電池Ia的效率。除了上述類型的太陽能電池之外，本發(fā)明的實施方式可以應(yīng)用于其他類型的太陽能電池。例如，本發(fā)明的實施方式可以應(yīng)用于薄膜太陽能電池，在薄膜太陽能電池中基板由諸如玻璃的透明材料形成，并且在基板上形成有作為薄膜的半導(dǎo)體材料。本發(fā)明的實施方式包括具有以下部件的實施方式晶態(tài)的基板；在晶態(tài)的基板上的第一本征半導(dǎo)體；在晶態(tài)的基板的與第一本征非晶半導(dǎo)體相反的一側(cè)上的第二本征半導(dǎo)體。第一本征半導(dǎo)體和第二本征半導(dǎo)體的一個或二者包含晶體塊，或者包含晶態(tài)的至少一部分和非晶態(tài)的另一部分。第一本征半導(dǎo)體和第二本征半導(dǎo)體中的一個或二者的結(jié)晶度可以等于或小于30%。射極層或BSF層可以在第一本征半導(dǎo)體和第二本征半導(dǎo)體之一上形成，或者在各自的第一本征半導(dǎo)體和第二本征半導(dǎo)體上形成。第一本征半導(dǎo)體和第二本征半導(dǎo)體中的一個或二者的結(jié)晶度基于其上是形成射極層還是BSF層而改變。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實施方式的太陽能電池中，當(dāng)使用晶體硅作為種子層在非晶硅中生長晶體塊時，通過將非晶硅的結(jié)晶度控制為最優(yōu)值，將由于晶體塊導(dǎo)致的載流子的損失最小化。因此，提高了太陽能電池的效率。在本發(fā)明的實施方式中，對于電極、基板表面或其他而提到的正面或背面不是限制性的。例如，這樣的描述是為了方便說明，因為正面或背面容易理解為電極、基板表面或其他中的第一或第二示例。盡管結(jié)合目前被認(rèn)為是實用的示例實施方式描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于公開的實施方式，而是相反，旨在覆蓋在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)包括的各種修改和等效結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，該太陽能電池包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板；包括晶體部分的第一非晶半導(dǎo)體層；所述半導(dǎo)體基板上的第一電極部分；以及所述半導(dǎo)體基板上的第二電極部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述非晶半導(dǎo)體層包括具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電性的第一半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其中，所述非晶半導(dǎo)體層的結(jié)晶度等于或小于大約10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述非晶半導(dǎo)體層包括位于所述第一半導(dǎo)體層和所述半導(dǎo)體基板之間的第一本征半導(dǎo)體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池，其中，所述第一本征半導(dǎo)體層包括晶體子層，所述晶體子層包括所述晶體部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括位于所述半導(dǎo)體基板上的所述第一導(dǎo)電類型的第二非晶半導(dǎo)體層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括位于所述第二非晶半導(dǎo)體層和所述半導(dǎo)體基板之間的本征半導(dǎo)體層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池，其中，所述第二非晶半導(dǎo)體層的結(jié)晶度等于或小于大約30%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池，其中，所述本征半導(dǎo)體層包括晶體子層，所述晶體子層包括所述晶體部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池，其中，所述第二非晶半導(dǎo)體層形成在所述半導(dǎo)體基板的背側(cè)上，所述半導(dǎo)體基板的背側(cè)與所述半導(dǎo)體基板的光入射側(cè)相反。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池，其中，所述第二電極部分形成在所述第二非晶半導(dǎo)體層上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽能電池，其中，所述第二電極部分包括透明電極和金屬電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述半導(dǎo)體基板由單晶硅或多晶硅形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述第一非晶半導(dǎo)體層由非晶硅形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述第一非晶半導(dǎo)體層形成在所述半導(dǎo)體基板的光入射側(cè)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽能電池，其中，所述第一電極部分形成在所述第一非晶半導(dǎo)體層上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能電池，其中，所述第一電極部分包括透明電極和金屬電極。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述第一非晶半導(dǎo)體層形成在所述半導(dǎo)體基板的背側(cè)上，所述半導(dǎo)體基板的背側(cè)與所述半導(dǎo)體基板的光入射側(cè)相反。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括位于所述半導(dǎo)體基板的所述光入射側(cè)上的第二非晶半導(dǎo)體層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的太陽能電池，其中，所述第二非晶半導(dǎo)體層是本征半導(dǎo)體層。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括位于所述第二非晶半導(dǎo)體層上的防反射層。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的太陽能電池，其中，所述第一電極部分形成在所述第一非晶半導(dǎo)體層上。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的太陽能電池，其中，所述第一電極部分包括透明電極和金屬電極。
24.—種太陽能電池，該太陽能電池包括 第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板；非晶硅的第一鈍化層，該第一鈍化層包括晶體部分，位于所述半導(dǎo)體基板上； 所述第一鈍化層上的非晶硅的射極層； 所述射極層上的第一電極部分；以及所述半導(dǎo)體基板上的第二電極部分。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括背面場層，所述背面場層包括晶體部分，位于所述半導(dǎo)體基板上。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的太陽能電池，其中，所述背面場層的結(jié)晶度大于所述射極層的結(jié)晶度。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的太陽能電池，其中，所述背面場層的結(jié)晶度等于或小于大約 30%。
28.根據(jù)權(quán)利要求M所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括位于所述半導(dǎo)體基板上的第二鈍化層和背面場層，所述第二鈍化層包括晶體部分。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的太陽能電池，其中，所述背面場層或所述第二鈍化層的結(jié)晶度大于所述射極層的結(jié)晶度。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的太陽能電池，其中，所述背面場層或所述第二鈍化層的結(jié)晶度等于或小于大約30%。
31.根據(jù)權(quán)利要求M所述的太陽能電池，其中，所述第一鈍化層的結(jié)晶度等于或小于大約10%。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的太陽能電池，其中，所述射極層和所述背面場層位于所述半導(dǎo)體基板的背面上。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的太陽能電池，其中，所述射極層位于所述半導(dǎo)體基板的正面上，并且所述背面場層位于所述半導(dǎo)體基板的背面上。
34.根據(jù)權(quán)利要求M所述的太陽能電池，所述第一電極部分和所述第二電極部分中的至少一個包括透明導(dǎo)電層和金屬電極。
35.一種太陽能電池，該太陽能電池包括 第一導(dǎo)電類型的晶態(tài)半導(dǎo)體基板；所述晶態(tài)半導(dǎo)體基板上的至少第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包括晶態(tài)的至少一部分和非晶態(tài)的另一部分；所述半導(dǎo)體基板上的第一電極；以及所述半導(dǎo)體基板上的第二電極。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的太陽能電池，其中，所述第一半導(dǎo)體層是本征的。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的太陽能電池，其中，所述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶度等于或小于大約10%。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括位于所述第一半導(dǎo)體層上的具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的另一半導(dǎo)體層，其中，所述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶度等于或小于大約10%。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括位于所述第一半導(dǎo)體層上的具有所述第一導(dǎo)電類型的另一半導(dǎo)體層，其中，所述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶度等于或小于大約30%。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括位于所述第一半導(dǎo)體層上的具有所述第一導(dǎo)電類型的一個半導(dǎo)體層、以及位于所述第一半導(dǎo)體層上的具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的另一半導(dǎo)體層，其中，所述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶度等于或小于大約10%。
41.根據(jù)權(quán)利要求35所述的太陽能電池，其中，所述第一半導(dǎo)體層是與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的太陽能電池，其中，所述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶度等于或小于大約10%。
43.根據(jù)權(quán)利要求35所述的太陽能電池，其中，所述第一半導(dǎo)體是所述第一導(dǎo)電類型。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的太陽能電池，其中，所述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶度等于或小于大約30%。
全文摘要
示出一種太陽能電池。該太陽能電池包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板；包括晶體部分的第一非晶半導(dǎo)體層；所述半導(dǎo)體基板上的第一電極部分；和所述半導(dǎo)體基板上的第二電極部分。
文檔編號H01L31/042GK102292828SQ201080005253
公開日2011年12月21日 申請日期2010年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者崔正薰, 李憲民, 梁賢真, 池光善 申請人:Lg電子株式會社