r>[0057]在另一个方面，本发明涉及一种太阳能电池。在一个实施方案中，太阳能电池包括 半导体基板(例如，硅晶片)和根据本文所述的任何实施方案的导电浆料组合物。
[0058]在另一个方面，本发明涉及一种通过以下方法制备的太阳能电池，该方法包括:将 根据本文所述的任何实施方案的导电浆料组合物施加到半导体基板(诸如硅晶片)并对该 半导体基板进行烧制。
[0059] 硅晶片
[0060] 根据本发明的优选晶片在太阳能电池的诸多区域中具有能够以高效率吸收光以 产生电子-空穴对且以高效率跨过边界，优选跨过p-n结边界分离空穴和电子的区域。根据 本发明的优选晶片是包含由前部掺杂层和背部掺杂层构成的单一整体的晶片。
[0061] 优选地，晶片由适当掺杂的四价元素、二元化合物、三元化合物或合金组成。在该 情形中，优选的四价元素为硅、Ge或Sn，优选为硅。优选的二元化合物为两种或更多种四价 元素的组合、第III族元素与第V族元素的二元化合物、第II族元素与第VI族元素的二元化 合物或第IV族元素与第VI族元素的二元化合物。优选的四价元素的组合为选自硅、Ge、Sn或 C的两种或更多种元素的组合，优选为SiC。优选的第III族元素与第V族元素的二元化合物 为GaAs。根据本发明的一个优选的实施方案，晶片为硅。明确地提及硅的前述说明也适用于 本文所述的其它晶片组合物。
[0062] p-n结边界位于晶片的前部掺杂层与背部掺杂层汇合的地方。在η型太阳能电池 中，背部掺杂层掺杂有提供电子的η型掺杂剂而前部掺杂层掺杂有接受电子或提供空穴的ρ 型掺杂剂。在Ρ型太阳能电池中，背部掺杂层掺杂有Ρ型掺杂剂而前部掺杂层掺杂有η型掺杂 剂。根据本发明的一个优选的实施方案，具有P-n结边界的晶片通过以下方式制备:首先提 供经掺杂的硅基板，接着将相反类型的掺杂层施加到该基板的一面上。
[0063]经掺杂的硅基板是本领域中熟知的。经掺杂的硅基板可通过本领域中已知的且被 认为适用于本发明的任何方法制备。根据本发明的优选硅基板来源为单晶硅、多晶硅、非晶 形硅和升级冶金级硅，最优选为单晶硅或多晶硅。掺杂以形成经掺杂的硅基板可在硅基板 的制备过程中通过添加掺杂剂而同时地进行，或其可在后续步骤中进行。可通过例如气体 扩散外延法在制备硅基板之后进行掺杂。经掺杂的硅基板也可容易地商购获得。根据一个 实施方案，硅基板的初始掺杂可通过将掺杂剂添加到硅混合物中而与其形成同时地进行。 根据另一个实施方案，前部掺杂层和高度掺杂的背部层(若存在的话)的施加可通过气相外 延法进行。该气相外延法优选在约500°C至约900°C，更优选约600°C至约800°C且最优选约 650°C至约750°C的温度范围内，在约2kPa至约lOOkPa，优选约10至约80kPa，最优选约30至 约70kPa范围内的压力下进行。
[0064]本领域中已知的是，硅基板可表现出多种形状、表面纹理和大小。基板的形状可包 括例如长方体、盘状、晶片和不规则多边形。根据本发明的一个优选的实施方案，晶片为具 有类似(优选相等）的两个尺寸且第三个尺寸明显小于另外两个尺寸的长方体。第三个尺寸 可为前两个尺寸的至少1/100。
[0065] 另外，本领域中已知多种表面类型。根据本发明，具有粗糙表面的硅基板是优选 的。评估基板粗糙度的一种方式是评价基板的次表面的表面粗糙度参数，该次表面比基板 的总表面积小，优选小于总表面积的约百分之一，且其基本上为平坦的。表面粗糙度参数的 值通过以下两者之间的比率给出：次表面的面积，与通过使该次表面映射到平坦平面上所 形成的理论表面的面积，该平坦平面通过使均方位移最小而与该次表面最佳拟合。较高的 表面粗糙度参数值表示更粗糙、更不规则的表面而较低的表面粗糙度参数值表示更光滑、 更平坦的表面。根据本发明，硅基板的表面粗糙度优选地被调节成在多种因素之间产生最 佳平衡，这些因素包括但不限于光吸收和与表面的粘附力。
[0066] 硅基板的两个较大的尺寸可经改变以适合所得太阳能电池所需的应用。根据本发 明，娃晶片的厚度优选为约0.01-0.5mm，更优选为约0.01-0.3mm且最优选为约0.01-0.2mm。 一些晶片具有0.01mm的最小厚度。
[0067] 根据本发明，前部掺杂层优选比背部掺杂层薄。还优选的是，前部掺杂层的厚度在 约0· 1至约ΙΟμπι的范围内，优选在约0· 1至约5μηι的范围内且最优选在约0· 1至约2μηι的范围 内。
[0068] 高度掺杂的层可施加到硅基板的背面位于背部掺杂层与任何另外的层之间。这种 高度掺杂层与背部掺杂层具有相同的掺杂类型，且这种层通常用a+表示(将η+型层施加到η 型背部掺杂层且将Ρ+型层施加到Ρ型背部掺杂层）。该高度掺杂的背部层起到有助于金属化 且改善导电性的作用。根据本发明，高度掺杂的背部层(若存在的话)的厚度优选在约1至约 100μπι的范围内，优选在约1至约50μηι的范围内且最优选在约1至约15μηι的范围内。
[0069] 掺杂剂
[0070]优选的掺杂剂是当添加到硅晶片中时通过将电子或空穴引入能带结构中而形成 ρ-η结边界的掺杂剂。根据本发明，优选的是，这些掺杂剂的种类和浓度经特定地选择以调 谐ρ-η结的能带结构特征且根据需要设定光吸收和导电性特征。根据本发明的优选ρ型掺杂 剂是将空穴添加到硅晶片能带结构中的掺杂剂。本领域中已知的且被认为适于本发明的情 形中的所有掺杂剂均可用作P型掺杂剂。根据本发明的优选P型掺杂剂为三价元素，特别是 周期表第13族的元素。在该情形中，优选的周期表第13族元素包括但不限于B、Al、Ga、In、Tl 或其中至少两种的组合，其中B是尤其优选的。
[0071] 根据本发明的优选η型掺杂剂是将电子添加到硅晶片能带结构中的掺杂剂。本领 域中已知的且被认为适于本发明的情形中的所有掺杂剂均可用作η型掺杂剂。根据本发明 的优选η型掺杂剂为周期表第15族的元素。在该情形中，优选的周期表第15族元素包括Ν、Ρ、 As、Sb、Bi或其中至少两种的组合，其中Ρ是尤其优选的。
[0072] 如上所述，p-n结的各种掺杂水平可经改变以调谐所得太阳能电池的所需性质。 [0073]根据某些实施方案，半导体基板（即，硅晶片）表现出高于约60 Ω/□，诸如高于约 65 Ω /□、70 Ω /□、90 Ω /□或95 Ω /□的薄层电阻。
[0074] 太阳能电池结构
[0075] 通过可由根据本发明的方法获得的太阳能电池将有助于实现至少一个上述目的。 根据本发明的优选太阳能电池是就入射光总能量转变成电能输出的比例而言具有高效率 的太阳能电池，以及轻质且耐久的太阳能电池。在最低限度上，太阳能电池包括：（i)前电 极、（ii)前部掺杂层、（iii)p-n结边界、（iv)背部掺杂层和(v)焊盘。太阳能电池也可包括用 于化学/机械保护的另外的层。
[0076] 抗反射层
[0077] 根据本发明，可在将电极施加到太阳能电池的正面之前，施加抗反射层作为外层。 根据本发明的优选抗反射层是使正面反射的入射光的比例降低且使穿过正面以被晶片吸 收的入射光的比例增加的抗反射层。产生有利的吸收/反射比，易于被导电浆料蚀刻，另外 耐烧制导电浆料时所需的温度，且不会使电极界面附近的电子与空穴复合增加的抗反射层 是优选的。本领域中已知的且被认为适于本发明的情形中的所有抗反射层均可使用。根据 本发明的优选抗反射层为31队、310 2^1203、1102或其中至少两种的混合物和/或其中至少两 层的组合。根据一个优选的实施方案，抗反射层为SiN x，特别是在使用硅晶片的情况下。 [0078]抗反射层的厚度应适合适当光的波长。根据本发明的一个优选的实施方案，抗反 射层的厚度在约20至约300nm的范围内，更优选在约40至约200nm的范围内且最优选在约60 至约90nm的范围内。
[0079] 钝化层
[0080] 根据本发明，可将一个或多个钝化层施加到硅晶片的正面和/或背面作为外层。钝 化层可在形成前电极之前，或在施加抗反射层(若存在该抗反射层)之前施加。优选的钝化 层是使电极界面附近的电子/空穴复合率降低的钝化层。本领域中已知的且被认为适于本 发明的情形中的任何钝化层均可使用。根据本发明的优选钝化层为氮化硅、二氧化硅和二 氧化钛。根据一个最优选的实施方案，使用氮化硅。钝化层的厚度优选在约O.lnm至约2μπι的 范围内，更优选在约l〇nm至约Ιμπι的范围内且最优选在约30nm至约200nm的范围内。
[0081]另外的保护层
[0082] 除了上述直接促成太阳能电池的主要功能的层外，也可添加用于机械和化学保护 的另外层。
[0083] 电池可经封装以提供化学保护。封装是本领域中熟知的且适于本发明的任何封装 均可使用。根据一个优选的实施方案，若存在这种封装，则使用透明聚合物(通常称为透明 热塑性树脂)作为封装材料。在该情形中，优选的透明聚合物为硅橡胶和聚乙烯-乙酸乙烯 酯(PVA)〇
[0084] 也可将透明玻璃板添加到太阳能电池的前部以对电池的正面提供机械保护。透明 玻璃板是本领域中熟知的且适于本发明的情形中的任何透明玻璃板均可使用。
[0085] 可将背面保护材料添加到太阳能电池的背面以提供机械保护。背面保护材料是本 领域中熟知的且被认为适于本发明的情形中的任何背面保护材料均可使用。根据本发明的 优选背面保护材料为具有良好机械特性和耐候性的材料。根据本发明的优选背面保护材料 为具有一层聚氟乙烯的聚对苯二甲酸乙二醇酯。根据本发明，背面保护材料优选存在于封 装层之下(在背面保护层和封装均存在的情况下）。
[0086] 可将框架材料添加到太阳能电池的外部以提供机械支撑。框架材料是本领域中熟 知的且被认为适于本发明的情形中的任何框架材料均可使用。根据本发明的优选框架材料 为铝。
[0087] 制备太阳能电池的方法
[0088]太阳能电池可通过将导电浆料组合物施加到在半导体基板(诸如硅晶片）正面上 的抗反射涂层(诸如氮化硅、氧化硅、氧化钛或氧化铝)上来制备。接着将本发明的背面导电 浆料施加到太阳能电池的背面上以形成焊盘。导电浆料可以按本