具有经处理表面的光伏电池及相关应用的制作方法与工艺

具有经处理表面的光伏电池及相关应用本申请是国际申请号为PCT/US2009/053576、中国申请号为200980139221.4的发明名称为“具有经处理表面的光伏电池及相关应用”的专利申请的分案申请，原申请的国际申请日是2009年08月12日。技术领域本申请案请求对以下申请案的权益：在2008年8月15日提出申请且标题为“具有经图案化触点的太阳能电池(SOLARCELLWITHPATTERNEDCONTACTS)”的第61/089,389号美国临时申请案，其请求对于2009年8月5日提出申请且标题为“具有经图案化触点的光伏电池(PHOTOVOLTAICCELLWITHPATTERNEDCONTACTS)”的第12/535,952号美国专利申请案的优先权；在2009年8月6日提出申请且标题为“具有纹理化表面的垂直多结电池(VERTICALMULTIJUNCTIONCELLWITHTEXTUREDSURFACE)”的第12/536,982号美国专利申请案，其请求对于2008年8月14日提出申请且标题为“具有纹理化表面的垂直多结电池(VERTICALMULTIJUNCTIONCELLWITHTEXTUREDSURFACE)”的第61/088,921号美国临时申请案的优先权；在2009年8月6日提出申请且标题为“具有缓冲带的光伏电池(PHOTOVOLTAICCELLWITHBUFFERZONE)”的第12/536,987号美国专利申请案，其请求对于2008年8月14日提出申请且标题为“具有缓冲带的太阳能电池(SOLARCELLWITHBUFFERZONE)”的第61/088,936号美国临时申请案的优先权；及在2009年8月6日提出申请且标题为“经由垂直多结光伏电池的电解(ELECTROLYSISVIAVERTICALMULTI-JUNCTIONPHOTOVOLTAICCELL)”的第12/536,992号美国专利申请案，其请求对于2008年8月28日提出申请且标题为“经由垂直多结太阳能电池的电解(ELECTROLYSISVIAVERTICALMULTI-JUNCTIONSOLARCELL)”的第61/092,531号美国临时申请案的优先权。上文参考的各申请案的全文以引用方式并入本文中。

背景技术：
化石能源的有限供应及对其的增加的需求及相关联全球环境破坏已驱使全球努力使利用能源及相关技术多元化。一种此类资源为太阳能，其采用光伏(PV)技术来将光转换为电。此外，太阳能可用于热量产生(例如，在太阳能炉、蒸汽产生器等中)。太阳能技术通常实施于一系列PV电池或太阳能电池或其面板中，其接收日光且将日光转换为电，电随后可被传递到电力网中。已在太阳能面板的设计及生产中达成重大进步，其已有效地增加效率同时降低其制造成本。随着开发出效率更高的太阳能电池，电池的大小减小，从而导致采用太阳能面板来提供替代逐渐减少且高度需求的非再生源的具竞争性可再生能量的实际性增加。为此，可部署像太阳能聚集器等太阳能收集系统以将太阳能转换为可被传递到电力网的电且也收获热量。除开发太阳能聚集器技术以外，也已开始利用太阳能聚集器来开发太阳能电池。称作垂直多结VMJ太阳能电池的高强度太阳能电池技术是边缘照射且端上具有电触点的小型垂直结电池单元的整体接合的串联连接阵列。所述独特VMJ太阳能电池设计可固有地提供高压低串联电阻输出特性，从而使其理想地适于高强度光伏聚集器中的高效性能。VMJ太阳能电池的另一关键特征是其导致低制造成本的设计简单性。可根据在100到2500个太阳聚光强度的范围内在具有40个串联连接的结的实验性VMJ太阳能电池上取得的性能数据证明VMJ太阳能电池的效力，其中在25伏下输出功率密度超过400,000瓦/m2，其效率接近20％。应了解，VMJ太阳能电池中的上述性能通过低制造成本及低制造复杂性实现。相信此类方面是使得光伏聚集器系统在解决全球能量问题是显著地成本更加高效且可行所需要的切实可行技术性能及经济效率的所需助推器。此外，电池效率的任何增加(例如，输出更多瓦)会直接减小聚集器系统大小(例如，与材料账单相关联的较低成本)，从而产生较低$/瓦的光伏电力成本。应注意，较低$/瓦成本实质上与太阳能电池技术采用及市场渗透性相关，因为全球能量需求正稳定增加(不仅在新兴国家而且也在发达国家)，同时传统化石燃料成本正逐步升高。此外，存在对所有相关联问题(例如，环境污染、全球变暖及与对外来燃料供应的依赖性联系在一起的国家安全及经济危险)的广泛增加的关注。与增长的公共意识相关的这些环境、经济及安全因素正驱使对找到更加成本高效且环境友好型可再生能量解决方案的浓厚兴趣。在所有可用可再生能源中，太阳能具有以高效且持续的方式满足需求的大致最大潜力。事实上，地球每几分钟的周期接收到比人类一整年可从大致所有其它资源消耗的能量多的日光形式的能量。即使光伏电力被广泛地视为理想可再生能量技术，但其相关联成本可为采用及市场渗透性的主要障碍。在获得市场份额及采用之前，基于光伏的电力需要变得比传统电源(包括良好地发展、用于消费者中且大致成本高效的燃煤电力)具成本竞争性。此外，对低成本电力的可用性在所有全球经济体中被视为根本性的；因此可需要光伏电力系统的太瓦(例如，数千十亿瓦)。市场研究显示所安装的光伏电力系统必须降到$3/瓦的基准成本才能在大效用规模应用中在无补贴的情况下称得上具成本竞争性。由于所安装光伏系统成本当前超过$6/瓦，因此仍需要实质成本改善。在过去几十年间，尝试达成较低$/瓦的性能是光伏技术中多数研究及开发的首要目标。尽管所述行业花费数十亿美元来追求各种技术(目标是使光伏能量更加成本高效)，但现有光伏行业仍需要相当大补贴来支持销售，此可为市场发展及行业发展的不利状况的指标。当前，硅太阳能电池(其保持与20世纪60年代的最初发现及发展时大致相同)支配～93％的光伏市场。力图降低成本的现有光伏行业深深依赖于低成本废料级半导体硅的可用性来制造常规太阳能电池。应注意，此种尾料级硅(经常称作太阳能级硅)主要是从晶片生产剩下的铸锭头及尾及要求较高质量的甲级硅晶片的半导体装置制造商拒绝的不合格材料。尽管光伏销售额快速增加，在过去十年中每年增长～40％(其中2007年产量估计为3.8十亿瓦(GW)，但销售额现在受到太阳能级硅的短缺及较高价格的阻碍。尽管甲级硅可用，但其不被视为可选项，因为其使制造成本进一步增加若干倍。对于典型常规太阳能电池，超过一半制造成本是用于生产用于太阳能电池的晶片的原始半导体多晶硅。因此，典型14％效率的太阳能电池额定为0.014W/cm2且在任何额外制造之前具有高于$3/瓦(或$0.042/cm2)的硅晶片成本。因此，现有光伏行业必须提出并解决仅开始硅材料成本超过大规模应用的基准价格效用需要的事实。作为对比方面，生产在面积基础上以超过$100/cm2销售的微处理器芯片的半导体制造商能够负担与利用甲级硅晶片相关联的成本。太阳能级硅的短缺及光伏行业不能够达成重要基准成本连同开发用于太空应用的新颖更高效三结太阳能电池的出现最近已重新产生对光伏聚集器的大量兴趣。光伏聚集器的明显优点为，由于使用大面积不昂贵材料(玻璃镜面反射器或塑料透镜)来将日光聚集于面积小得多的昂贵太阳能电池上而产生的潜在成本效益，从而使用便宜材料来取代昂贵材料。设计用于1000个太阳聚光强度的光伏聚集器会将昂贵半导体硅需要显著降低～99.9％，此意指1000MW的VMJ太阳能电池使用1MW的常规太阳能电池当前所需要的相同量昂贵半导体硅是可能的。实用主义地，此被视为缓和任一硅短缺问题的实际方法。对太阳能聚集器的相当多工作多数聚焦于开发用于高强度的硅聚集器太阳能电池设计；虽然在20世纪70年代能量危机期间已做了大量卓有成效的开发工作，但当时其结果在成本效益上表现中庸而不能令人满意。进行了对最初以用于以500个太阳聚光的强度操作的聚集器系统的硅电池为目标的研究及开发；然而，当在尝试克服正在研究的太阳能电池设计中的串联电阻问题时遇到未解决的开发困难时所述目标降低到250个太阳聚光。举例来说，聚集器太阳能电池中的高串联电阻损失确实曾被视为常规VMJ太阳能电池技术已提出且已解决的主要问题。应注意，针对聚集器技术开发的相当大部分太阳能电池制造起来相当复杂及昂贵，其通过6或7个高温步骤(>1000℃)及6或7个光刻遮掩步骤。此复杂性归因于最小化基本上将这些设计中的最好设计的最大强度操作限制为不高于250个太阳聚光的串联电阻损失的设计尝试。此种复杂性及相关联成本阻碍聚集器技术及相关联太阳能电池技术的实质发展，而促进像薄膜太阳能电池技术等替代技术的发展。垂直多结VMJ太阳能电池技术大致不同于常规聚集器太阳能电池。所述VMJ太阳能电池技术相对于其它技术提供至少两个优点：(1)其不需要光刻，及(2)可采用大于1000℃的温度下的单个高温扩散步骤来形成两个结。因此，较低制造成本是理所当然的。此外，可以高强度操作VMJ太阳能电池；例如以2500个太阳聚光操作。从此种操作显而易见，串联电阻在VMJ太阳能电池设计中并不成问题；甚至在强度高于常规常识的数量级时也不成问题，即便这在经济上是不可行的。此外，2500个太阳聚光下的VMJ电池单元的电流密度通常接近70A/cm2，此为可对基于其它技术的多数太阳能电池大致有害的辐射等级。如上所述，重新对光伏聚集器的兴趣主要是由于三结太阳能电池通过III到V材料(包含镓(Ga)、磷(P)、砷化物(As)、铟(In)及锗(Ge))作出的发展。三结电池可使用20到30个串联分层于锗晶片上的不同半导体：生长于金属有机化学气相沉积(MOCVD)反应器中的经掺杂GaInP2及GaAs层，其中每一类型的半导体将具有致使其以某一色彩最有效地吸收日光的特性带隙能量。所述半导体层经精心选择以吸收接近整个太阳光谱，从而从尽可能多的日光发电。这些多结装置是到目前为止最高效的太阳能电池，其在适度太阳能聚集及实验室条件下达到40.7％效率高的记录。但由于其制造起来较昂贵，因此其需要应用于光伏聚集器中。然而，对III到V太阳能电池材料的需求及其成本正快速增加。作为实例，在12个月(12/2006到12/2007)中，纯镓的成本从约$350/Kg增加到$680/kg且锗价格大致增加到$1000到$1200/Kg。在2002年价格为$94/Kg的铟在2007年增加到接近$1000/Kg。此外，预计对铟的需求随着若干新公司在2007年开始的对薄膜CIGS(CuInGaSe)太阳能电池的大规模制造而继续增加。此外，铟是广泛用于形成用于液晶显示器及大平板监视器的铟锡氧化物形式的透明电涂层的稀有元素。实际地，这些材料似乎并非解决主要全球能量问题提供太瓦低成本电力所需要的可行长期光伏(PV)解决方案。尽管面积为0.26685cm2的III到V半导体太阳能电池可产生2.6瓦的功率(或约10W/cm2)，且已估计此种技术可最终以8到10分/kWh产生电，但大致类似于来自常规源的电的价格，可需要进一步分析来支持此种估计。然而，VMJ太阳能电池使用成本最低的半导体材料通过低成本制造在2500个太阳聚光的强度下显示超过40W/cm2的输出功率。(此输出功率超过400,000W/m2。)除基于先进材料的复杂PV技术以外，基于Si的太阳能电池技术在光伏元件及应用中保持大致支配地位。此外，如果全球需要出现，在广泛全球应用的可预知的未来中硅是将能够供应太瓦光伏电力的具有现有行业基础的唯一半导体材料。

技术实现要素：
下文呈现简化概要以提供对本文所述一些方面的基本理解。此概要并非详尽概述，也非既定识别关键/紧要元件或刻画本文所述各种方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一些概念来作为稍后呈现的更详细说明的前序。本发明提供基于半导体的光伏电池及减轻光生载子的重组损失的工艺。在一方面中，为降低重组损失，用减小金属触点与作用光伏元件之间的接触的电介质材料图案来涂覆所述作用PV元件中的扩散掺杂层。可利用各种图案，且可用一种以上电介质来涂覆所述PV元件的一个以上表面。可通过经图案化的PV元件或电池单元来产生垂直多结VMJ太阳能电池。经图案化的PV元件可增加VMJ太阳能电池的串联电阻，且图案化所述PV元件中的一个以上表面可给用于产生VMJ太阳能电池的工艺添加复杂性；此外，降低扩散掺杂层处的载子损失可增加太阳能电池的效率且因此提供超过增加的制造复杂性的PV操作优点。还提供实现基于半导体的PV电池的制作的系统。可在任一类光伏电池(例如，太阳能电池、热光伏电池或通过光子的激光源激发的电池)中利用本文所述方面或特征及相关联优点，例如降低光生载子的重组损失。另外，也可将本发明的方面实施于其它类能量转换电池(例如，β伏打电池(betavoltaiccell))中。本发明经由垂直多结VMJ光伏电池的光接收表面上的纹理化来减轻所述垂直多结VMJ光伏电池中的体重组损失。所述纹理可呈腔形凹槽(如“V”形横截面配置、“U”形横截面配置等)的形式，其中包括此种横截面配置的平面大致垂直于堆叠形成VMJ光伏电池的电池单元的方向。在一个方面中，包括大致重复横截面(例如，横截凹槽在其上延伸的方向)的平面大致垂直于堆叠所述电池单元的方向。此布置促进将折射光引导离开VMJ光伏电池的p+及n+扩散掺杂区，同时在减小的体积中产生所需载子。相应地，入射光可在包括所述横截面配置且大致垂直于堆叠所述电池单元的所述方向的平面中折射。应了解，本发明的VMJ光伏电池的纹理化在PN结的定向及/或与入射光的交互两个方面上与用于常规硅光伏电池纹理的现有技术不同。举例来说，常规硅光伏电池通常经纹理化以阻止光的穿透，使得更接近于PN结(水平定位)吸收更多较长波长以实现更好的载子电流收集，且从而减轻对太阳光谱中较长波长的差光谱响应。相比的下，此在本发明的包括垂直结且因此已经提供对太阳光谱中较长波长的增强光谱响应的VMJ光伏电池中不需要。在特定方面中，实施本发明的凹槽(例如，V凹槽)的结果是通过减小体积来减轻体重组损失-(与使用纹理化的常规太阳能表面相反，此降低反射，或致使经反射或折射的光变得更接近于结)。特定来说，所述VMJ光伏电池已展现针对短波长及长波长两者的更好的载子电流收集，其中所述短波长响应是由于消除顶表面处高度掺杂的水平结，且所述长波长响应是由于垂直结的增强的收集效率。)作为另一实例，如果替代本发明的腔形凹槽纹理，将其它纹理(例如，随机、棱锥、穹形及类似凸起配置)实施为VMJ光伏电池的一部分，那么入射光变为在所有方向上折射，从而在p+及n+扩散区中产生光吸收且因此产生降低的效率。根据相关方法，最初可通过堆叠多个电池单元来形成VMJ光伏电池，其中每一电池本身可包括堆叠在一起的多个平行半导体衬底或层。每一层可由形成PN结的杂质掺杂半导体材料构成，且进一步包括增强朝向此种PN结的少数载子移动的“内部(built–in)”静电漂移场。随后，集成多个此类电池单元以形成VMJ光伏电池。接下来，在所述VMJ光伏电池的接收光的表面上，可形成腔形凹槽(例如，经由划片锯)，其中包括所述横截面配置的平面大致垂直于堆叠形成所述VMJ光伏电池的所述电池单元的方向。相应地，入射光可在包括所述重复横截面配置且大致垂直于堆叠所述电池单元的所述方向的平面中折射(例如，从而针对给定深度供应较高吸收。)此外，可结合本发明的各种方面来实施具有反射涂层的各种后表面及侧表面。在相关方面中，本发明的凹槽表面进一步改善载子收集，同时降低体重组损失。举例来说，可垂直于所述p+nn+(或n+pp+)电池单元来定位所述V凹槽，以增加太阳光谱中较长波长的光学吸收路径且使得光吸收能够被大致局限于p+nn+电池单元的n型体区内。此外，此类V凹槽可具有经施加以改善电池中的入射光吸收的抗反射涂层。在相关方面中，本发明经由垂直多结VMJ光伏电池的光接收表面上的纹理化来减轻所述垂直多结VMJ光伏电池中的体重组损失。所述纹理可呈腔形凹槽(如“V”形横截面配置、“U”形横截面配置等)的形式，其中包括此种横截面配置的平面大致垂直于堆叠形成VMJ光伏电池的电池单元的方向。在一个方面中，包括大致重复横截面(例如，横截凹槽在其上延伸的方向)的平面大致垂直于堆叠所述电池单元的所述方向。此布置促进将折射光引导离开VMJ光伏电池的p+及n+扩散掺杂区，同时在减小的体积中产生所需载子。相应地，入射光可在包括所述横截面配置且大致垂直于堆叠所述电池单元的所述方向的平面中折射。应了解，本发明的VMJ光伏电池的纹理化在PN结的定向及/或与入射光的交互两个方面上与用于常规硅光伏电池纹理的现有技术不同。举例来说，常规硅光伏电池通常经纹理化以阻止光的穿透，使得更接近于PN结(水平定位)吸收更多较长波长以实现更好的载子电流收集，且从而减轻对太阳光谱中较长波长的差光谱响应。相比的下，此在本发明的包括垂直结且因此已经提供对太阳光谱中较长波长的增强光谱响应的VMJ光伏电池中不需要。在特定方面中，实施本发明的凹槽(例如，V凹槽)的结果是通过减小体积来减轻体重组损失-(与使用纹理化的常规太阳能表面相反，此降低反射，或致使经反射或折射的光变得更接近于结)。特定来说，所述VMJ光伏电池已展现针对短波长及长波长两者的更好的载子电流收集，其中所述短波长响应是由于消除顶表面处高度掺杂的水平结，且所述长波长响应是由于垂直结的增强的收集效率。)作为另一实例，如果替代本发明的腔形凹槽纹理，将其它纹理(例如，随机、棱锥、穹形及类似凸起配置)实施为VMJ光伏电池的一部分，那么入射光变为在所有方向上折射，从而在p+及n+扩散区中产生光吸收且因此产生降低的效率。根据相关方法，最初可通过堆叠多个电池单元来形成VMJ光伏电池，其中每一电池本身可包括堆叠在一起的多个平行半导体衬底或层。每一层可由形成PN结的杂质掺杂半导体材料构成，且进一步包括增强朝向此种PN结的少数载子移动的“内部”静电漂移场。随后，集成多个此类电池单元以形成VMJ光伏电池。接下来，在所述VMJ光伏电池的接收光的表面上，可形成腔形凹槽(例如，经由划片锯)，其中包括所述横截面配置的平面大致垂直于堆叠形成所述VMJ光伏电池的所述电池单元的方向。相应地，入射光可在包括所述重复横截面配置且大致垂直于堆叠所述电池单元的所述方向的平面中折射(例如，从而针对给定深度供应较高吸收。)此外，可结合本发明的各种方面来实施具有反射涂层的各种后表面及侧表面。在相关方面中，本发明的凹槽表面进一步改善载子收集，同时降低体重组损失。举例来说，可垂直于所述p+nn+(或n+pp+)电池单元来定位所述V凹槽，以增加太阳光谱中较长波长的光学吸收路径且使得光吸收能够被大致局限于p+nn+电池单元的n型体区内。此外，此类V凹槽可具有经施加以改善电池中的入射光吸收的抗反射涂层。在另一方面中，本发明在高电压硅垂直多结VMJ光伏电池的末端层处供应一个以上缓冲带，以提供保护所述作用层同时提供欧姆触点的障壁。此类缓冲带可呈另外堆叠于所述VMJ光伏电池的末端层上方及/或下方的非作用层布置的形式。所述VMJ光伏电池本身可包括多个电池单元，其中每一电池单元采用若干作用层(例如，三个)来形成PN结及“内部”静电漂移场(其增强朝向所述PN结的少数载子移动)。因此，可保护位于VMJ光伏电池的任何端处(且作为其电池单元的一部分)的各种作用层(例如，nn+及/或p+n结)免受有害形式的应力及/或应变(例如，在所述VMJ光伏电池的制作及/或操作期间可在所述VMJ光伏电池中诱发的热/机械压力、扭力、力矩、剪切力等)。此外，可经由具有大致低电阻率欧姆触点的材料(金属或半导体)形成所述缓冲带，使得其在操作条件下在所述光伏电池中将不会贡献任何实质串联电阻损失。举例来说，可通过采用p型掺杂的低电阻率硅晶片来形成所述缓冲带，使得当制造所述VMJ光伏电池时使用其它p型掺杂剂(例如，铝合金)时，其将减轻自动掺杂的风险(与采用可产生不期望pn结的n型晶片相比-当目标是产生大致低电阻率欧姆触点时)。应了解，可将本发明实施为任一类光伏电池(例如，太阳能电池或热光伏电池)的一部分。另外，也可将本发明的方面实施于其它类能量转换电池(例如，β伏打电池)中。在相关方面中，所述缓冲带可呈电池单元的末端层的表面上的边沿的形式，其充当此种作用层的保护边界且进一步形成所述VMJ光伏电池的框架以便于搬运及运输。同样，通过实现对所述VMJ光伏电池的牢固抓握，此种边沿形成物也便于与抗反射性涂层相关的操作(例如，当在操作期间牢固地维持所述电池(例如，通过对其的机械夹持)时可均匀地施加涂层)。此外，可在沉积期间物理地将所述缓冲带(例如，定位于所述VMJ光伏电池的端处的非作用层)定位为邻近其它缓冲带，且从而可在不破坏作用电池单元的情况下容易地移除无意地向下穿透到接触表面上的任一不期望电介质涂层材料。可由大致低电阻率且高度掺杂的硅(例如，约0.008”的厚度)来形成所述缓冲带。此种缓冲带可随后接触将VMJ光伏电池从光伏电池阵列中的另一VMJ光伏电池分割或分离的导电引线。根据再一方面，可将所述缓冲带夹于电触点与所述VMJ光伏电池的作用层之间。此外，此类缓冲带可具有大致匹配于所述作用层的热膨胀特性的热膨胀特性，从而减轻性能降格(例如，在制造时焊接或软焊引线时所导致的应力/应变的减轻)。举例来说，可采用匹配于所有作用电池单元的热膨胀系数(3x10–6/℃)的高度掺杂的低电阻率硅层。相应地，可向所述作用电池单元提供大致强的欧姆触点，其另外减轻由焊接/软焊所导致及/或来自触点材料中的不匹配热膨胀系数的应力问题。其它实例包括引入金属层，例如钨(4.5x10–6/℃)或钼(5.3x10–6/℃)，其因大致类似于活性硅(3x10–6/℃)p+nn+电池单元的热膨胀系数而被选择。可在不向高强度太阳能电池或光伏电池引入有害应力的情况下焊接或软焊施加到所述缓冲带的低电阻率硅层的外层或施加到熔合到所述作用电池单元的电极的金属层的金属化，其中此类外层用作欧姆触点；而不是与其它电池单元串联的电池单元段。可将本发明的各种方面实施为具有用于所述缓冲带的相关联晶面的定向的米勒指数(111)的晶片的一部分，其被视为比通常用于制作作用VMJ光伏电池的电池单元的(100)结晶定向硅在机械上更强且蚀刻更慢。相应地，低电阻率硅层可具有与所述作用电池单元的结晶定向不同的结晶定向，其中通过采用此种替代定向，提供具有改善的机械强度/端触点的装置。换句话说，与非作用(111)定向的末端层相比，(100)定向的电池单元的边缘通常蚀刻较快且实质上修整具有此种结晶定向的作用电池单元的角，从而产生具有用于焊接或另外连接端触点的更高机械强度的更稳定装置结构。为实现上述及相关目的，本文结合以下说明及附图描述某些说明性方面。这些方面表示可实践的各种方式，所有所述方面既定涵盖于本文中。当结合图式考虑以下详细说明时其它优点及新颖特征可变得显而易见。附图说明图1图解说明根据本发明的一方面用以形成具有凹槽表面的VMJ光伏电池的电池单元的例示性堆叠。图2图解说明根据本发明的一方面部分地形成VMJ光伏电池的特定电池单元。图3图解说明根据本发明的一方面产生具有凹槽表面的VMJ光伏电池以减轻体重组损失的相关方法。图4图解说明根据本发明的一方面作为垂直多结VMJ光伏电池的一部分的缓冲带的布置的示意性框图。图5图解说明根据本发明的一特定方面其阵列可形成VMJ光伏电池的电池单元的特定方面。图6图解说明呈位于VMJ光伏电池的任一端处的电池单元的表面上的边沿形成物形式的缓冲带的例示性横截面。图7图解说明在高电压硅垂直多结VMJ光伏电池的末端层处采用缓冲带以提供保护其作用层的障壁的相关方法。图8图解说明包括可实施具有缓冲带的VMJ的光伏(PV)电池的模块化布置的太阳能组合件的示意性横截面图。图9是根据本文所揭示的方面用于产生具有降低的载子重组损失的光伏电池的实例性方法的流程图。图10显示根据本文所述方面用于产生具有降低的载子重组损失的VMJ太阳能电池的实例性方法的流程图。具体实施方式现在参照图式来描述本发明，其中在所有图式中使用相同的参考编号来指代相同的元件。出于解释的目的，在以下说明中，列举了大量具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，可显而易见，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其它实例中，以框图形式显示众所周知的结构及装置，以促进描述本发明。在本说明、所附权利要求书或图式中，术语“或”既定意指包括性“或”而非排他性“或”。也就是说，“X采用A或B”既定意指所述自然包括性排列中的任一者，除非另有规定或从上下文中明显看出。也就是说，如果X采用A，X采用B，或X采用A及B两者，那么在上述实例中任一者的情况下均满足“X采用A或B”。此外，本说明书及附图中所用冠词“一(a)”及“一(an)”通常应解释为意指“一个以上”，除非另有规定或根据上下文明显是指单数形式。此外，相对于作为本文所述光伏电池的一部分的杂质掺杂材料的命名法，对于掺杂施体杂质，可互换使用术语“n型”及“N型”，术语“n+型”及“N+型”也如此。对于掺杂受体杂质，术语“p型”及“P型”也可互换使用，且术语“p+型”及“P+型”也如此。为清晰起见，掺杂类型还以缩写形式出现，例如，n型被标记为N，p+型被指示为P+等。多层光伏元件或电池单元被标记为一组字母，其中每一者指示所述层的掺杂类型；举例来说，p型/n型结被标记为PN，而p+型/n型/n+型结通过P+NN+指示；其它结组合的标记也遵守此注解。图1图解说明根据本发明的一方面可在侧345上实施凹槽纹理的电池单元311、313、317的布置。如前文所解释，VMJ光伏电池315本身由多个整体接合的电池单元311、313、317(1到k，k为整数)形成，其中每一电池单元本身由堆叠的衬底或层(未显示)形成。举例来说，每一电池单元311可包括堆叠在一起的多个平行半导体衬底，且由杂质掺杂的半导体材料构成，所述杂质掺杂的半导体材料形成PN结及增强朝向此种PN结的少数载子移动的“内部”静电漂移场。应了解，可将各种N+型及P型掺杂层形成物实施为所述电池单元的一部分且此类布置也归属于本发明的范围内。相应地，光接收表面345上的纹理促进折射光被引导离开p+及n+扩散掺杂区，同时产生所需载子。因此，入射光可在包括横截面配置且大致垂直于堆叠所述电池单元的所述方向(例如，垂直于向量n)的平面中折射。图2图解说明电池单元的特定方面，其阵列可形成具有本发明的纹理化凹槽化的VMJ光伏电池。电池单元400包括在大致平行的布置中堆叠在一起的层411、413、415。此类层411、413、415可进一步包括杂质掺杂的半导体材料，其中层413为一种传导率类型且层411为相反传导率类型-以在交点412处界定PN结。同样，层415可为与层413相同的传导率类型-此外通过大致较高的杂质浓度，从而产生增强朝向PN结412的少数载子移动的内部静电漂移场。可将此类电池单元整体接合在一起以形成VMJ光伏电池及根据本发明的各种方面凹槽化的表面。根据再一方面，为由多个电池400制作所述VMJ光伏电池，最初可将相同PNN+(或NPP+)结形成为到N型(或P型)硅的高电阻率(例如，高于100ohm-cm)扁平晶片(具有约0.008英寸的厚度)中约3到10μm的深度。随后，将此类PNN+晶片堆叠在一起，其中将薄铝片插入其之间，其中每一晶片的PNN+结及结晶定向可以相同方向定向。此外，可采用铝-硅共熔合金，或具有大致匹配于硅的热系数的金属，例如钼或钨。接下来，可将所述硅晶片与铝界面熔合在一起，使得可将堆叠的组合件接合在一起。也可以另外堆叠于所述VMJ光伏电池的末端层上方及/或下方的非作用层布置的形式供应具有大致低电阻率的缓冲带，从而实施保护所述作用层免受有害形式的应力及/或应变(例如，在VMJ光伏电池的制作及/或操作期间可在所述VMJ光伏电池中诱发的热/机械压力、扭力、力矩、剪切力等)的障壁。然后可将此种电池的表面凹槽化以减轻体重组损失，如前文所详细描述。应了解，也可采用其它材料，例如锗及钛。同样，也可采用铝-硅共熔合金。图3图解说明将VMJ光伏电池的接收光的表面凹槽化的相关方法500。尽管本文将所述例示性方法图解说明及描述为一系列代表各种事件及/或动作的块，但本发明并不受此类块的所图解说明的次序限制。举例来说，根据本发明，除本文所图解说明的次序以外，一些动作或事件可以不同次序及/或与其它动作或事件同时发生。此外，实施根据本发明的方法可能并不需要所有所图解说明的块、事件或动作。此外，应了解，根据本发明的例示性方法及其它方法可与本文所图解说明及描述的方法结合实施，且也可与其它未图解说明或描述的系统及设备结合实施。最初，且在510处，如前文所详细描述形成具有PN结的多个电池单元。如前文所解释，每一电池单元本身可包括堆叠在一起的多个平行半导体衬底。每一层可由形成PN结的杂质掺杂半导体材料构成，且进一步包括增强朝向此种PN结的少数载子移动的“内部”静电漂移场。随后，且在520处，集成多个此类电池单元以形成VMJ光伏电池，其中也可将缓冲带实施为对此类电池的保护(例如，在制作期间在其上诱发的应力/应变)。接下来且在530处，在所述VMJ光伏电池电池的接收光的表面上，可形成腔形凹槽(例如，经由划片锯)，其中包括横截面配置的平面大致垂直于堆叠形成所述VMJ光伏电池的所述电池单元的方向。随后且在540处，可在包括所述横截面配置(及/或平行于所述PN结)且大致垂直于堆叠所述电池单元的方向的平面中折射入射光。图4图解说明根据本发明的一方面作为垂直多结VMJ光伏电池的一部分的缓冲带的布置的示意性框图。VMJ光伏电池615本身由多个整体接合的电池单元611、617(1到n，n为整数)形成，其中每一电池单元本身由堆叠的衬底或层(未显示)形成。举例来说，每一电池单元611、617可包括堆叠在一起的多个平行半导体衬底，且由杂质掺杂的半导体材料构成，所述杂质掺杂的半导体材料形成PN结及增强朝向此种PN结的少数载子移动的“内部”静电漂移场。相应地，可保护定位于VMJ光伏电池615的任何端处(且作为其电池单元的一部分)的各种作用层(例如，nn+及/或p+n结，或pp+及/或pn+结)免受有害形式的应力及/或应变(例如，在VMJ光伏电池的制作及/或操作期间可在所述VMJ光伏电池中诱发的热/机械压力、扭力、力矩、剪切力等)。此外，可经由具有大致低电阻率的欧姆触点(例如，具有小于约0.5ohm-cm的上限的任一范围)的材料形成缓冲带610、612中的每一者，同时减轻及/或消除不期望的自动掺杂。举例来说，可通过采用p型掺杂的低电阻率晶片使用其它p型掺杂剂(例如，铝合金)来形成缓冲带610、612，以减轻自动掺杂的风险(与采用可产生不期望pn结的n型晶片相比-当期望产生大致低电阻率欧姆触点时)。图5图解说明电池单元的特定方面，其阵列可形成VMJ光伏电池。电池单元700包括在大致平行的布置中堆叠在一起的层711、713、715。此类层711、713、715可进一步包括杂质掺杂的半导体材料，其中层713为一种传导率类型且层711为相反传导率类型-以在交点712处界定PN结。同样，层715可为与层713相同的传导率类型-此外通过大致较高的杂质浓度，从而产生增强朝向PN结712的少数载子移动的内部静电漂移场。可将此类电池单元整体接合在一起以形成VMJ光伏电池，其中可定位本发明的缓冲带以保护所述VMJ光伏电池及形成其的相关联电池单元及/或层。根据再一方面，为由多个电池700制作所述VMJ光伏电池，最初可将相同PNN+(或NPP+)结形成为到N型(或P型)硅的高电阻率(例如，高于100ohm-cm)扁平晶片(具有约0.008英寸的厚度)中约3到10μm的深度。随后，将此类PNN+晶片堆叠在一起，其中薄铝层插入每一晶片之间，其中每一晶片的PNN+结及结晶定向可以相同方向定向。此外，可采用铝-硅共熔合金，或具有大致匹配于硅的热系数的金属，例如钼或钨。接下来，可将所述硅晶片与铝界面熔合在一起，使得可将堆叠的组合件接合在一起。此外，也可采用铝-硅共熔合金。应了解，可将各种N+型及P型掺杂层实施为所述电池单元的一部分且此类布置也归属于本发明的范围内。也可以另外堆叠于所述VMJ光伏电池的末端层上方及/或下方的非作用层布置的形式供应具有大致低电阻率的缓冲带，从而实施保护所述作用层免受有害形式的应力及/或应变(例如，在VMJ光伏电池的制作及/或操作期间可在所述VMJ光伏电池中诱发的热/机械压力、扭力、力矩、剪切力等)的障壁。图6图解说明呈电池单元830(840)的末端层831(841)的表面上的边沿形成物810(812)形式的缓冲带的例示性横截面，其部分形成VMJ光伏电池800。此类边沿形成物810、812充当所述电池单元的作用层的保护边界，且进一步部分地形成VMJ光伏电池800的框架以便于搬运及运输(例如，所述VMJ光伏电池的低电阻率缓冲带及边缘或端触点)。同样，通过实现对VMJ光伏电池800的牢固抓握，所述边沿形成物也便于与抗反射性涂层相关的操作(例如，当在操作期间牢固地维持所述电池(例如，通过对其的机械夹持)时可均匀地施加涂层)。此外，可在沉积工艺期间物理地将此类边沿形成物定位为邻近其它边形成物，其中可在不破坏电池单元830、840的情况下容易地移除无意地向下穿透到接触表面上的任一不期望电介质涂层材料。代表缓冲带的边沿形成物810(812)可由大致低电阻率且高度掺杂的硅(例如，约0.008”的厚度)形成，其中所述边沿形成物随后可接触将VMJ光伏电池从光伏电池阵列中的另一VMJ光伏电池分割的导电引线。此外，由于所述缓冲带的大致低电阻率，不要求所述导电引线具有与所述缓冲带的完全电接触。因此，其可为部分接触，例如点接触或一系列点接触，同时又提供良好的电接触。应了解，图6在性质上为例示性，且其它变化形式(例如，在制造时形成的到达800的表面的缓冲带810，其中810接合到作用层841)也归属于本发明的范围内。举例来说，810的形状可代表与如前文所述的缓冲带上的金属化层的部分引线接触。所述导电引线可呈电极层的形式，其通过在衬底上沉积第一导电材料而形成-且可包含钨、银、铜、钛、铬、钴、钽、锗、金、铝、镁、锰、铟、铁、镍、钯、铂、锌、其合金、铟锡氧化物、其它导电及半导电金属氧化物、氮化物及二氧化硅、多晶硅、经掺杂非晶形硅及各种金属组合物合金。此外，电极可采用其它经掺杂或未经掺杂的导电或半导电聚合物、低聚物或单片，例如PEDOT/PSS、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、其衍生物等。此外，由于一些金属可具有形成于其上的可有害地影响VMJ光伏电池的性能的氧化物层，因此非金属材料(例如，非晶形碳)也可用于电极形成。应了解，图8的边沿形成物在性质上为例示性且具有与所述作用层的表面接触范围的其它缓冲带配置(例如，矩形、圆形、横截面)也归属于本发明的范围内。此外，可将本发明的各种方面实施为具有用于所述缓冲带的相关联晶面的定向的米勒指数(111)的晶片的一部分，其被视为比通常用于制作作用VMJ电池单元的(100)结晶定向硅在机械上更强且蚀刻更慢。相应地，低电阻率硅层可具有与所述作用电池单元的结晶定向不同的结晶定向，其中通过采用此种替代定向，提供具有改善的机械强度/端触点的装置。换句话说，与非作用(111)定向的末端层相比，(100)定向的电池单元的边缘蚀刻较快且实质上修整具有此种结晶定向的作用电池单元的角，从而产生具有用于焊接或另外连接端触点的更高机械强度的更稳定装置结构。图7图解说明在高电压硅垂直多结VMJ光伏电池的末端层处采用缓冲带以提供保护其作用层的障壁的相关方法900。尽管本文将所述例示性方法图解说明及描述为一系列代表各种事件及/或动作的块，但本发明并不受此类块的所图解说明的次序限制。举例来说，根据本发明，除本文所图解说明的次序以外，一些动作或事件可以不同次序及/或与其它动作或事件同时发生。此外，实施根据本发明的方法可能并不需要所有所图解说明的块、事件或动作。此外，应了解，根据本发明的例示性方法及其它方法可与本文所图解说明及描述的方法结合实施，且也可与其它未图解说明或描述的系统及设备结合实施。最初，且在910处，如前文所详细描述形成具有PN结的多个电池单元。如前文所解释，每一电池单元本身可包括堆叠在一起的多个平行半导体衬底。每一层可由形成PN结的杂质掺杂半导体材料构成，且进一步包括增强朝向此种PN结的少数载子移动的“内部”静电漂移场。随后且在920处，集成多个此类电池单元以形成VMJ光伏电池。接下来且在930处，可实施接触所述VMJ光伏电池的末端层的缓冲带，以提供保护其作用层的障壁。此类缓冲带可呈另外堆叠于所述VMJ光伏电池的末端层上方及/或下方的非作用层布置的形式。然后可在940处将所述VMJ光伏电池实施为光伏电池的一部分。图8图解说明包括光伏(PV)电池1023、1025、1027(1到k，其中k为整数)的模块化布置1020的太阳能组合件的示意性横截面图1000。每一PV电池可采用具有根据本发明的一方面的缓冲带的多个VMJ光伏电池。通常，PV电池(也称作光伏电池)1023、1025、1027中的每一者可将光(例如，日光)转换为电能。所述PV电池的模块化布置1020可包括促进构造且提供灵活布置的标准化单元或段。在一个例示性方面中，光伏电池1023、1025、1027中的每一者可为包括多个玻璃衬底(未显示)的染料敏化太阳能电池(DSC)，其中沉积于其上的是透明导电涂层，例如氟掺杂锡氧化物层(举例来说)。此种DSC可进一步包括半导体层，例如TiO2粒子、敏化染料层、电解质及催化剂层，例如Pt-(未显示)-其可夹于所述玻璃衬底之间。举例来说，可在所述玻璃衬底的涂层上进一步沉积半导体层，且可将所述染料层作为单层吸附于所述半导体层上。因此，可通过氧化还原来形成电极及相反电极以控制其之间的电子流动。相应地，电池1023、1025、1027经历激励、氧化及还原的循环，此产生电子的流动，例如电能。举例来说，入射光1005激励染料层中的染料分子，其中光激励的染料分子随后将电子注入所述半导体层的传导带中。此可导致所述染料分子的氧化，其中所注入的电子可流过所述半导体层以形成电流。此后，所述电子在催化剂层处还原电解质，且将经氧化的染料分子反转为中性状态。可连续重复此种激励、氧化及还原的循环以提供电能。鉴于上述实例性系统及元件，参照图9到图10中的流程图可更好地了解可根据所揭示的标的物实施的实例性方法。出于解释的简单性的目的，将本文所列举的所述方法呈现及说明为一系列动作；然而，应理解及了解，所述及所请求的标的物并不受动作次序的限制，因为一些动作可以与本文所示及所述的次序不同的次序及/或与其它动作同时发生。举例来说，应理解及了解，可将本文所述的方法替代表示为一系列相互关联的状态或事件(例如，在状态图示或交互图示中)。此外，实施根据本说明书的实例性方法可能并不需要所有所图解说明的动作。另外，可联合实施本文所述实例性方法以实现一个以上特征或优点。图9是根据本文所揭示的方面用于产生具有降低的载子重组损失的VMJ太阳能电池的实例性方法2500的流程图。本实例性方法并不限于太阳能电池且其也可经实行以产生任一或大致任一光伏电池。本文所述的一个以上组件或模块可实行本实例性方法2500。在动作2510处，通过电介质涂层图案化光伏元件(例如，PV元件1910)的一组表面。通过电介质涂层图案化所述PV元件包括利用产生前文所述电介质涂层中的一者以上的任一合适技术。作为实例，图案化可通过沉积及光刻技术进行。作为另一实例，也可采用蚀刻技术来互补或补充所采用的图案化协议。可采用大致任一或任一电介质材料来涂覆所述组表面。在动作2520处，将金属触点沉积到所述PV元件的经图案化表面中的一者以上上。动作2530的替代或额外实现可包括将欧姆触点或导电触点沉积到所述PV元件的经图案化表面中的一者以上上。可将用于所述金属触点或欧姆触点的材料体现于大致任一或任一导电材料中，例如低电阻率经掺杂半导体或金属。在一方面中，所述导电材料优选地具有近乎匹配于所述PV元件的半导体材料的热系数。在另一方面中，所述导电材料具有促进经图案化及经金属化的PV元件的堆叠的接合特性。在再一方面中，电介质材料涂层的图案通过将全异表面上的金属区对准(例如，90度误定向的条带化开口产生沿堆叠方向对准的金属接触区)来确保相对表面的金属化产生具有低电阻的区。在动作2530处，堆叠一组经图案化、经金属化的光伏元件以形成VMJ太阳能电池。应了解，此类PV元件可包括如上所述受局限扩散掺杂区。在动作2540处，处理所形成的VMJ太阳能电池以促进在PV装置中的部署、优化光伏性能或其组合。此种处理可包括各种制造步骤或程序，例如切割程序、抛光程序、清洁程序、集成程序等。此类程序可至少部分针对在将所形成的VMJ太阳能电池部署于PV装置中时将特定晶面暴露到日光。在一个实例中，处理包含切割所形成的VMJ光伏电池以便将<100>晶面暴露或大致暴露到日光以建立钝化的最低表面状态。图10是根据本文所述方面用于产生具有降低的载子重组损失的太阳能电池的实例性方法2600的流程图。本实例性方法2600并不限于制造太阳能电池；实例性方法2600也可经实行以产生任一或大致任一光伏电池。本文所述的一个以上组件或模块可实行本实例性方法2600。在动作2610处，通过电介质涂层图案化光伏元件(例如，PV元件1910)的一组表面。通过电介质涂层图案化所述PV元件包括利用产生前文所述电介质涂层中的一者以上的任一合适技术。作为实例，图案化可通过沉积及光刻技术进行。作为另一实例，也可采用蚀刻技术来互补或补充所采用的图案化协议。可采用大致任一或任一电介质材料来涂覆所述组表面。在动作2620处，可利用经图案化的电介质涂层来产生所述PV元件中的受局限扩散掺杂区。可将所述经图案化的电介质涂层用作规定掺杂区的局限程度的掩模。在一方面中，所述掺杂区的局限可接近二维，其中所述掺杂大致沿一个维度延伸且沿两个全异方向受局限。掺杂区的局限也可接近三维，其中所述PV元件中的掺杂限于一组一个以上大致小于所述PV元件的大小的局部化区域。作为实例，条带化电介质材料图案在用作用于掺杂的掩模时可导致大致在两个方向上(例如，朝向名义上未经掺杂半导体材料片的中心的扩散方向及法向于所述经图案化涂层中的间距或条带的方向)受局限扩散掺杂层。扩散掺杂区的受局限区减小其体积且减轻光生载子重组损失。在动作2630处，将欧姆触点沉积到所述PV元件的经图案化表面中的一者以上上。可将用于所述欧姆触点的材料体现于大致任一或任一导电材料中，例如低电阻率经掺杂半导体或金属。在一方面中，所述导电材料近乎匹配于所述PV元件的半导体材料(例如，Si、Ge、GaAs、InAs或其它III到V半导电化合物、II到VI半导电化合物、CuGaSe、CuInSe、CuInGaSe…)的热系数且适于熔合。如前文所指示，电介质材料涂层的图案通过将全异表面上的金属化区对准(例如，90度误定向的条带化开口产生沿堆叠方向对准的金属接触区)来确保欧姆触点到相对经图案化表面上的沉积产生具有低电阻的区。在动作2640处，堆叠一组经图案化、经金属化的光伏元件以形成太阳能电池。形成所述太阳能电池的所述组光伏元件跨越M个元件，其中M是至少部分地由所述太阳能电池的目标操作电压确定的自然数。在一方面中，所述组PV元件可为同类或异类。在同类组中，所述组中的每一元件或电池单元基于相同或大致相同的前驱物，而在异类组中，每一元件基于全异的前驱物。全异前驱物可基于相同半导电化合物，例如Si、Ge、GaAs、InAs或其它III到V半导电化合物、II到VI半导电化合物、CuGaSe、CuInSe、CuInGaSe，但在掺杂类型上不同，或对于熔合的化合物来说在熔合浓度上不同。此外，此类经图案化、经金属化的PV元件包括如上所述受局限扩散掺杂区。在2650处，处理所述太阳能电池以促进在PV装置中的部署，优化光伏性能或其组合。处理可包括各种制造步骤或程序，例如切割程序、抛光程序、清洁程序、集成程序等。此类步骤可至少部分既定在将所形成的太阳能电池部署于PV装置中时将特定晶面暴露到日光。在一个实例中，处理包含切割所形成的太阳能电池以便将(100)晶面暴露或大致暴露到日光以建立钝化的最低表面状态。应了解，可处理所述太阳能电池以暴露或大致暴露其它晶面，例如(qrs)平面(例如，(311))。上文所述内容包括提供本发明的优点的系统及方法的实例。当然，不可能出于描述本发明的目的而描述各组件或方法的每一种可构想的组合，但所属领域的技术人员可认识到，所请求的标的物可具有许多其它组合及排列。此外，就本详细说明、权利要求书、附件及图式中所用术语“包括(includes)”、“具有(has)”、“拥有(possesses)”等来说，此类术语的包括方式既定类似于术语“包含(comprising)”在权利要求书中用作转折词时“包含(comprising)”被解释的那样。