用高能隙(EG)材料钝化太阳能电池的光接收表面的制作方法

文档序号:11161549
用高能隙(EG)材料钝化太阳能电池的光接收表面的制造方法与工艺

本发明的实施例涉及可再生能源领域,具体地讲,涉及用高能隙(Eg)材料钝化太阳能电池的光接收表面的方法以及所得的太阳能电池。



背景技术:

光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射直接转换为电能的装置。一般来讲,使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结,从而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板块体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区和n掺杂区,从而使掺杂区之间生成电压差。将掺杂区连接至太阳能电池上的导电区,以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。

效率是太阳能电池的重要特性,因其直接与太阳能电池发电能力有关。同样,制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此,提高太阳能电池效率的技术或提高制造太阳能电池效率的技术是普遍所需的。本发明的一些实施例通过提供制造太阳能电池结构的新工艺而能够获得提高的太阳能电池制造效率。本发明的一些实施例通过提供新型太阳能电池结构能够获得提高的太阳能电池效率,并通过消除常见的退化模式能够获得更高的稳定性。

附图说明

图1A至图1E示出了根据本发明的实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的截面图,其中:

图1A示出太阳能电池的起始基板;

图1B示出在图1A的基板的光接收表面上形成钝化介电层后的结构;

图1C示出在图1B的钝化介电层上形成可选的界面层后的结构;

图1D示出在图1C的界面层上形成III族氮化物材料层后的结构;以及

图1E示出在图1D的III族氮化物材料层上形成抗反射涂覆(ARC)层后的结构。

图2为根据本发明的实施例的流程图,所述流程图列出了与图1A至图1E相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。

图3示出了根据本发明的实施例的背接触式太阳能电池的截面图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上形成的发射极区,并且具有在基板的光接收表面上的包含高能隙(Eg)材料的示例性层堆叠。

图4示出了根据本发明的实施例的背接触式太阳能电池的截面图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面中形成的发射极区,并且具有在基板的光接收表面上的包含高能隙(Eg)材料的示例性层堆叠。

图5是根据本发明的实施例展示在太阳能电池的光接收表面上具有高Eg中间层的太阳能电池的紫外线(UV)稳定性的图表。

具体实施方式

以下具体实施方式本质上只是例证性的,并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用,词语“示例性”意指“用作例子、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施方式不一定应被理解为相比其他实施方式是优选的或有利的。此外,并不意图受前述技术领域、背景技术、

技术实现要素:
或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。

本说明书包括对“一个实施例”或“实施例”的提及。短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本发明一致的合适方式加以组合。

术语。以下段落提供存在于本发明(包括所附权利要求书)中的术语的定义和/或语境:

“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用,该术语并不排除另外的结构或步骤。

“被配置为”。各种单元或部件可被描述或主张成“被配置为”执行一项或多项任务。在这样的语境下,“被配置为”用于通过指示该单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此,即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如,未开启/激活)时,也可将该单元/部件说成是被配置为执行任务。详述某一单元/电路/部件“被配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援用35U.S.C.§112第六段。

“第一”、“第二”等。如本文所用,这些术语用作其后的名词的标记,而并不意指任何类型的顺序(例如,空间、时间和逻辑顺序等)。例如,提及“第一”太阳能电池并不一定意指该太阳能电池为某一序列中的第一个太阳能电池;相反,术语“第一”用于将该太阳能电池与另一个太阳能电池(例如,“第二”太阳能电池)区分开。

“耦接”—以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。如本文所用,除非另外明确指明,否则“耦接”意指一个元件/节点/结构特征直接或间接连接至另一个元件/节点/结构特征(或直接或间接与其连通),并且不一定是机械耦接。

“阻止”—如本文所用,阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当部件或特征被描述为阻止某一行为、运动或条件时,它可能完全防止某种结果或后果或未来的状态。另外,“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、表现和/或效应。因此,当部件、元件或特征被称为阻止结果或状态时,它不一定完全防止或消除该结果或状态。

此外,以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语,因此这些术语并非意图进行限制。例如,诸如“上部”、“下部”、“上方”或“下方”之类的术语是指附图中进行参照的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”之类的术语描述部件的某些部分在一致但任意的参照系内的取向和/或位置,通过参考描述所讨论的部件的文字和相关的附图可以清楚地了解所述取向和/或位置。这样的术语可以包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。

本文描述了用高能隙(Eg)材料钝化太阳能电池的光接收表面的方法及所得的太阳能电池。在下面的描述中,给出了许多具体细节,诸如具体的工艺流程操作,以便提供对本发明的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是可在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他情况中,没有详细地描述熟知的制造技术,诸如平版印刷和图案化技术,以避免不必要地使本发明的实施例含糊不清。此外,应当理解在图中示出的各个实施例是示例性的图示并且未必按比例绘制。

本文公开了太阳能电池。在一个实施例中,太阳能电池包括具有光接收表面的基板。在基板的光接收表面上设置有钝化介电层。在钝化介电层上方设置有III族氮化物材料层。

在另一个实施例中,太阳能电池包括具有光接收表面的基板。在基板的光接收表面上设置有钝化介电层。在钝化介电层上方设置有大的直接带隙材料层,该大的直接带隙材料层具有至少约3.3的能隙(Eg)。在大的直接带隙材料层上设置有抗反射涂覆(ARC)层,该ARC层包含不同于大的直接带隙材料层的材料。

在另一个实施例中,太阳能电池包括具有光接收表面的晶体硅基板。在晶体硅基板的光接收表面上方设置有III族氮化物材料层。在III族氮化物材料层上设置有抗反射涂覆(ARC)层。ARC层包含不同于III族氮化物材料层的材料。

本文还公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施例中,制造太阳能电池的方法包括在基板的光接收表面上形成钝化介电层。该方法还包括在钝化介电层上方形成III族氮化物材料层。该方法还包括在III族氮化物材料层上形成抗反射涂覆(ARC)层。

本文描述的一个或多个实施例涉及用于实现改进的太阳能电池的前表面场(FSF)性能的方法。在一个实施例中,改进的FSF性能是通过使用高能隙(Eg)材料中间层提供改进的效率和/或可靠性来实现的。例如,一个或多个实施例涉及使用高Eg材料获得改进的光致衰退(LID)的方法。可实施高Eg的III族氮化物层,以稳定前表面衰退。在一个具体的实施例中,插入例如(但不限于)AlGaN、AlN或GaN等材料可为所得的太阳能电池提供稳定性。可实施此类高Eg材料层,作为钝化层以及迁移或消除光致衰退和UV衰退的途径。

为说明背景,光诱导的衰退是太阳能电池的常见问题,因为高能光子降低了基板和随后层的界面的钝化水平。氧化然后钝化抗反射涂层(通常是SiN)是沉积前表面膜组的常用方法。更常见地,使用扩散工艺强化钝化,然后进行热氧化,随后用SiN层封盖。不幸的是,当暴露于光时,此类结构可发生界面衰退,例如LID,从而持续降低电池的效率和功率输出。数天内的初始衰退可较大(例如高达10%损失),显著限制模块功率输出。减少此类衰退的一个方法涉及放置UV屏蔽器以限制衰退的量。但是,该方法可减少光子产生的量,限制电池或模块的功率输出。此外,随着前表面钝化质量的提升,界面实际上会表现出对此类衰退的敏感性增加,得到对高功率模块更重要的改进的稳定性。

此外,光伏工业的趋势是降低晶片厚度,这可增加与表面钝化相关的要求。对于硅太阳能电池,应在电池设计过程中考虑的一个此类要求是晶片的表面钝化。对于作为钝化层的材料,该材料需要最小化表面重组,以允许生成的载流子到达结点并有助于太阳能电池中的光电流。二氧化硅是第一种用作太阳能电池涂层的材料,并且在其他应用中已知具有良好质量的硅钝化。但是,二氧化硅对于光伏(PV)应用可能存在缺陷。例如,二氧化硅具有低折射率(1.46),该值可能太低,以至于不能最小化太阳能电池前表面的反射。此外,高温处理带来缩短本体寿命和增加处理成本的缺点。如上所提及,一种替代材料是SiN,其被发现具有作为钝化抗反射涂层的良好性能,以及比二氧化硅更好的光学参数。

为解决上述一个或多个问题,根据本发明的一个实施例,通过在太阳能电池的光接收表面上的氧化物和封盖抗反射涂层之间插入高Eg材料实现了改进的UV稳定性。在一个此类实施例中,例如(但不限于)AlN、AlGaN或GaN等高Eg材料被用于改进此类电池的稳定性,即使在高强度紫外光条件下也是如此。此外,高Eg材料也是太阳能电池的钝化剂,因此可使用多种厚度以调整前表面结构。在太阳能电池中包含此类高Eg材料层的一个额外优点是大的直接带隙提供了对近UV、可见和IR光大多透明的材料层,并可按需调整,以阻挡特定波长范围。高透明度可允许不间断的光子生成,对常用于太阳能电池的激发频率具有零吸收或可忽略的吸收。

在一个实施例中,在太阳能电池光接收表面上的材料堆叠中实施高Eg材料层的优点可包括但不限于:(a)太阳能电池的n型Si表面的优异钝化,(b)对于太阳能电池的前表面非常好的光学性质,允许较高的Jsc,(c)UV稳定性形式的改进的长期可靠性,(d)此类结构可适用于不同的硅取向和表面,(e)使用固有高带隙层可为轻微n掺杂的Si表面提供良好的钝化水平,(f)使用n掺杂的高能隙层可提供带弯曲效应,以及(g)为需要高温处理的太阳能电池制造工艺提供热稳定性。

图1A至图1E示出了根据本发明的实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的截面图。图2为根据本发明的实施例的流程图,所述流程图列出与图1A至图1E相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。

图1A示出太阳能电池的起始基板。参见图1A,基板100具有光接收表面102和背表面104。在一个实施例中,基板100为单晶硅基板,诸如块体单晶N型或P型掺杂硅基板。然而,应当理解,基板100可以是设置在整个太阳能电池基板上的层,如多晶硅层。在一个实施例中,光接收表面102具有纹理化形貌106。在一个此类实施例中,采用基于氢氧化物的液体蚀刻剂来对基板100的前表面进行纹理化。应当认识到,纹理化表面可以是具有规则或不规则形状的表面,其用于对入射光进行散射,从而减少从太阳能电池光接收表面反射离开的光的量。

图1B示出在图1A的基板的光接收表面上形成可选的钝化介电层后的结构。参见图1B和流程图200的对应操作202,在基板100的光接收表面102上形成了钝化介电层108。在一个实施例中,光接收表面102具有纹理化形貌106,并且钝化介电层108与纹理化形貌106适形,如图1B所示。在一个实施例中,省略钝化介电层。

在一个实施例中,钝化介电层108是二氧化硅(SiO2)层。在一个此类实施例中,二氧化硅(SiO2)层具有大约在10埃至300埃范围内的厚度,在一些实施例中,小于15埃。在一个实施例中,钝化介电层108是亲水性的。在一个实施例中,钝化介电层108通过例如(但不限于)以下技术来形成:对硅基板光接收表面的一部分进行化学氧化、对二氧化硅(SiO2)进行等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、对硅基板光接收表面的一部分进行热氧化,或者在O2或O3环境中将硅基板光接收表面暴露于紫外(UV)辐射。在一个实施例中,钝化材料可为除二氧化硅之外的材料。结构可包括通过H2O或O3作为氧源使用ALD或PEALD沉积的AlOx层。在其他实施例中,例如SiON的材料层用作钝化材料。

图1C示出在图1B的钝化介电层上形成可选的界面层后的结构。参见图1C和流程图200的对应操作204,在钝化介电层108上可选地形成界面层110。在一个实施例中,如图1C所示,界面层110与纹理化形貌106适形。

在一个实施例中,界面层110是不同于上述钝化介电层、也不同于下述III族氮化物材料层的材料层。在一个此类实施例中,界面层110是富含硅的非晶硅层,例如其中含氢非常少的非晶硅层。在一个具体的此类实施例中,富含硅的非晶硅层具有大约在30埃至100埃范围内的厚度。在另一个实施例中,界面层是不含氧的硅基层,例如(但不限于)富含硅的非晶硅、固有或磷掺杂的非晶硅、和多晶硅,并且硅基层具有大约在10埃至200埃范围内的厚度。

在一个实施例中,在使用低铝(Al)和/或低热预算III族N膜作为高Eg材料层的情况下,界面层被省略。在一个实施例中,界面层用于防止在二氧化硅钝化介电层和含Al高Eg材料层之间形成Al-O键。

图1D示出在图1C的界面层上形成III族氮化物材料层后的结构。参见1D和流程图200的对应操作206,在界面层110(如果存在,如图所示)或钝化介电层108(如果不存在界面层110)上形成III族氮化物材料层112。在一个实施例中,如图1D所示,III族氮化物材料层112与纹理化形貌106适形。

在一个实施例中,随后的沉积后退火大约在350摄氏度至700摄氏度的范围内进行。该沉积后退火可提高III族氮化物材料层112的钝化水平。在一个实施例中,III族氮化物材料层112是本证层或被掺杂为N型层。

在一个实施例中,III族氮化物材料层112是以下材料层,例如(但不限于)氮化铝(AlN)层、氮化铝镓(AlxGa1-xN,其中0<x<1)层或氮化镓(GaN)层。在一个实施例中,层112是大的直接带隙材料层,其具有至少约3.3的能隙(Eg)。

在一个实施例中,III族氮化物材料层112形成为多晶层,例如(但不限于)氮化铝(AlN)多晶层、氮化铝镓(AlxGa1-xN,其中0<x<1)多晶层或氮化镓(GaN)多晶层。在一个此类实施例中,多晶层是通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)形成的。在其他实施例中,多晶层是通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、分子束外延(MBE)或物理气相沉积(PVD)形成的。

在一个实施例中,III族氮化物材料层112形成为非晶层,例如但不限于氮化铝(AlN)非晶层、氮化铝镓(AlxGa1-xN,其中0<x<1)非晶层或氮化镓(GaN)非晶层。在一个此类实施例中,非晶层是通过以下技术形成的,例如但不限于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、分子束外延(MBE)或物理气相沉积(PVD)。

图1E示出在图1D的III族氮化物材料层上形成抗反射涂覆(ARC)层后的结构。参见图1E和流程图200的对应操作208,在III族氮化物材料层112上形成抗反射涂覆(ARC)层114。在一个实施例中,如图1E所示,ARC层114与纹理化形貌106适形。

在一个实施例中,ARC层114是不同于III族氮化物材料层112的材料层。在一个实施例中,在沉积ARC层114后进行低于约600摄氏度的沉积后退火。在一个实施例中,ARC层114包含至少一些氢(H),并且可在ARC层114沉积过程中或沉积之后通过向表面输送H钝化N掺杂的Si表面。

在第一个实施例中,ARC层114是材料层,例如但不限于氧化铝(AlOx,x等于或小于1.5)层或氮氧硅(SiOyNz,y>0,z>0)层。在一个此类实施例中,ARC层114和III族氮化物材料层112共同形成最终制造的太阳能电池的双层抗反射涂层。在一个实施例中,III族氮化物材料层112具有大约在50埃至600埃范围内的厚度和大约2.4的折射率。在该实施例中,ARC层114具有大约在300埃至1000埃范围内的厚度和大约1.8的折射率。在一个此类实施例中,III族氮化物材料层112和ARC层114共同为最终制造的太阳能电池提供电流增强和稳定性。

在第二个实施例中,ARC层114是氢化氮化硅(SiN:H)层。在一个实施例中,III族氮化物材料层112具有大约在30埃至100埃范围内的厚度和大约2.0-2.4的折射率。在该实施例中,SiN:H层(ARC层114)具有大约700埃的厚度和大于约1.9的折射率。在一个此类实施例中,III族氮化物材料层112和ARC层114共同为最终制造的太阳能电池提供稳定性。

图3示出了根据本发明的实施例的背接触式太阳能电池的截面图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上形成的发射极区,并且具有在基板的光接收表面上的包含高能隙(Eg)材料的示例性层堆叠。

参见图3,太阳能电池包括具有光接收表面102的硅基板100。在硅基板100的光接收表面上设置有钝化介电层108。在钝化介电层108上可选地设置有界面层110。在界面层110(如果存在)或钝化介电层108上设置有III族氮化物材料层112。在III族氮化物材料层112上设置有抗反射涂覆(ARC)层114。照此,图3的太阳能电池光接收表面上的层叠堆与结合图1A至图1E所述的层叠堆相同或相似。

再次参见图3,在基板100的背表面上,形成了交替的P型120和N型122发射极区。在一个此类实施例中,在交替的P型120和N型122发射极区之间设置有沟道121。更具体地讲,在一个实施例中,第一多晶硅发射极区122在薄介电层124的第一部分上形成,并且掺杂有N型杂质。第二多晶硅发射极区120在薄介电层124的第二部分上形成,并且掺杂有P型杂质。在一个实施例中,隧穿介电层124是具有大约2纳米或更小的厚度的硅氧化物层。

再次参见图3,导电触头结构128/130是通过以下方式制造的:首先通过沉积和图案化绝缘层126以具有开口,然后在开口中形成一个或多个导电层。在一个实施例中,导电触头结构128/130包含金属并通过沉积、光刻和蚀刻方法形成,或作为另外一种选择通过印刷工艺或电镀工艺形成,或者作为另外一种选择通过箔粘合工艺形成。

图4示出了根据本发明的实施例的背接触式太阳能电池的截面图,该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面中形成的发射极区,并且具有在基板的光接收表面上的包含高能隙(Eg)材料的示例性层堆叠。

参见图4,太阳能电池包括具有光接收表面102的硅基板100。在硅基板100的光接收表面上设置有钝化介电层108。在钝化介电层108上可选地设置有界面层110。在界面层110(如果存在)或钝化介电层108上设置有III族氮化物材料层112。在III族氮化物材料层112上设置有抗反射涂覆(ARC)层114。照此,图4的太阳能电池光接收表面上的层叠堆与结合图1A至图1E所述的层叠堆相同或相似。

再次参见图4,在基板100的背表面内,形成交替的P型150和N型152发射极区。更具体地讲,在一个实施例中,第一发射极区152在基板100的第一部分内形成,并且掺杂有N型杂质。第二发射极区150在基板100的第二部分内形成,并且掺杂有P型杂质。

再次参见图4,导电触头结构158/160是通过以下方式制造的:首先沉积和图案化绝缘层156以具有开口,然后在开口中形成一个或多个导电层。在一个实施例中,导电触头结构158/160包含金属并通过沉积、光刻和蚀刻方法形成,或作为另外一种选择通过印刷工艺或电镀工艺形成,或者作为另外一种选择通过箔粘合工艺形成。

应当理解,光致衰退(LID)和/或紫外(UV)衰退对太阳能电池性能的长期稳定性造成长期存在的问题。由于其前表面钝化的敏感性提高,所以高效太阳能电池尤其易发生此类衰退模式。已进行努力以提高此类太阳能电池的稳定性,而不以减少钝化或太阳光谱吸收(例如Jsc损失)的形式降低性能。性能稳定性可对性能保证和产品质量区分极为重要。更具体地讲,前表面钝化可对高效太阳能电池的性能极为重要。通常,前表面钝化是通过以下方式进行的:使用扩散工艺,随后进行高温氧化,最后通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)使用抗反射涂层(ARC)封盖。由于其光学性能及其优异的钝化质量,常使用氮化硅(SiN或SiN:H)作为ARC。氮化硅层可用于向晶体硅/热氧化物(c-Si/TOX)界面提供H+。不幸的是,界面可通过长期暴露于UV光经由热电子注射穿过界面(破坏现有Si-H键)而衰退。热电子可被随后的层捕获,并被重新激发,以弹跳反复穿过界面,此过程称为界面磨损。

本文描述的一个或多个实施例解决此类LID和/或UV衰退问题。例如,图5是根据本发明的一个实施例展示在太阳能电池的光接收表面上具有高Eg中间层的太阳能电池的紫外线(UV)稳定性的图表500。参见图表500,对于太阳能电池光接收表面上的三种不同材料层堆叠进行了14天高强度紫外测试:(a)SiN/aSi:n,(b)SiN/AlGaN/aSi:n,和(c)SiN/AlGaN/富含Si。插入高Eg中间层(AlGaN)基本消除了Jo的改变。此外,所有结构的初始Jo<10fA/cm2,这是对所有示例性电池的良好初始钝化的指示。因此,在测试参数下,使用高Eg材料层基本实现了零衰退。对于光伏工业来说,这是空前的发现。

总之,虽然上文具体描述了某些材料,但一些材料可易于被其他材料取代,且其他的此类实施例仍然在本发明实施例的精神和范围内。例如,在一个实施例中,可使用不同材料的基板,诸如III-V族材料的基板,来代替硅基板。在另一个实施例中,使用聚晶或多晶硅基板。在另一个实施例中,可使用P型基板。此外,应当理解,就针对太阳能电池背表面上的发射极区具体描述了N+型和P+型掺杂的情形,所设想的其他实施例包括相反的导电类型,如分别为P+型和N+型掺杂。其他实施例涉及具有双面设计的电池。另外,虽然主要提及背接触太阳能电池布置,但应当理解,本文所述的方法也可应用于前接触太阳能电池。

因此,已经公开了用高能隙(Eg)材料钝化太阳能电池的光接收表面的方法及所得的太阳能电池。

尽管上面已经描述了具体实施例,但这些实施例并非旨在限制本发明的范围,即使是在就一具体特征仅描述了单个实施例的情况下。在本发明中所提供的特征的例子旨在为例证性的而非限制性的,除非另有说明。以上描述旨在涵盖将对得益于本公开的本领域的技术人员显而易见的那些替代形式、修改形式和等同形式。

本发明的范围包括本文所(明示或暗示)公开的任何特征或特征组合,或其任何概括,不管其是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此,可以在本申请(或对其要求优先权的申请)的审查过程期间对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地讲,参考所附权利要求书,来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征组合,来自各个独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合,而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。

在一个实施例中,太阳能电池包括具有光接收表面的基板。在基板的光接收表面上设置有钝化介电层。在钝化介电层上方设置有III族氮化物材料层。

在一个实施例中,太阳能电池还包括直接设置在钝化介电层和III族氮化物材料层之间的界面层,该界面层包含不同于钝化介电层且不同于III族氮化物材料层的材料。

在一个实施例中,界面层是富含硅的非晶硅层,并具有大约在30埃至50埃范围内的厚度。

在一个实施例中,界面层是不含氧的硅基层,该层选自富含硅的非晶硅、固有或磷掺杂的非晶硅、和多晶硅,并且硅基层具有大约在10埃至200埃范围内的厚度。

在一个实施例中,在钝化介电层上方设置有III族氮化物材料层。

在一个实施例中,III族氮化物材料层选自氮化铝(AlN)层、氮化铝镓(AlxGa1-xN,其中0<x<1)层和氮化镓(GaN)层。

在一个实施例中,太阳能电池还包括设置在III族氮化物材料层上的抗反射涂覆(ARC)层,该ARC层包含不同于III族氮化物材料层的材料。

在一个实施例中,ARC层是选自氧化铝(AlOx,x等于或小于1.5)层和氮氧硅(SiOyNz,y>0,z>0)层的层,并且ARC层和III族氮化物材料层共同形成太阳能电池的双层抗反射涂层。

在一个实施例中,III族氮化物材料层具有大约在50埃至900埃范围内的厚度并具有大约2.0-2.4的折射率,并且ARC层具有大约在300埃至1500埃范围内的厚度并具有大约1.8的折射率。

在一个实施例中,III族氮化物材料层和ARC层共同为太阳能电池提供电流增强和稳定性。

在一个实施例中,ARC层是氢化氮化硅(SiN:H)层。

在一个实施例中,III族氮化物材料层具有大约在30埃至100埃范围内的厚度并具有大约2.0-2.4的折射率,并且SiN:H层具有大约700埃的厚度并具有大于约1.9的折射率。

在一个实施例中,III族氮化物材料层和ARC层共同为太阳能电池提供稳定性,而高带Eg材料提供钝化而对发光光谱无吸收。

在一个实施例中,基板是晶体硅基板,且钝化介电层是二氧化硅(SiO2)层并具有大约在10埃至300埃范围内的厚度。

在一个实施例中,光接收表面具有纹理化形貌,并且钝化介电层和III族氮化物材料层都与光接收表面的纹理化形貌适形。

在一个实施例中,基板还包括与光接收表面相对的背表面,并且太阳能电池还包括在基板的背表面上或上方的多个交替的N型和P型半导体区,以及与多个交替的N型和P型半导体区电连接的导电触头结构。

在一个实施例中,太阳能电池包括具有光接收表面的基板。在基板的光接收表面上设置有钝化介电层。在钝化介电层上方设置有大的直接带隙材料层,该大的直接带隙材料层具有至少约3.3的能隙(Eg)。抗反射涂覆(ARC)层设置在大的直接带隙材料层上,该ARC层包含不同于大的直接带隙材料层的材料。

在一个实施例中,太阳能电池还包括直接设置在钝化介电层和大的直接带隙材料层之间的界面层,该界面层包含不同于钝化介电层且不同于大的直接带隙材料层的材料。

在一个实施例中,制造太阳能电池的方法包括在基板的光接收表面上形成钝化介电层。该方法还包括在钝化介电层上方形成III族氮化物材料层。该方法还包括在III族氮化物材料层上形成抗反射涂覆(ARC)层。

在一个实施例中,该方法还包括在钝化介电层上形成界面层,且形成III族氮化物材料层包括在界面层上形成III族氮化物材料层。

在一个实施例中,形成III族氮化物材料层包括通过选自金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)和物理气相沉积(PVD)的技术形成选自氮化铝(AlN)多晶层、氮化铝镓(AlxGa1-xN,其中0<x<1)多晶层和氮化镓(GaN)多晶层的多晶层,或者包括通过选自等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、分子束外延(MBE)和物理气相沉积(PVD)的技术形成选自氮化铝(AlN)非晶层、氮化铝镓(AlxGa1-xN,其中0<x<1)非晶层和氮化镓(GaN)非晶层的非晶层。

在一个实施例中,形成III族氮化物材料层包括通过选自金属有机化学气相沉积(MOCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、分子束外延(MBE)和物理气相沉积(PVD)的技术形成选自氮化铝(AlN)多晶层、氮化铝镓(AlxGa1-xN,其中0<x<1)多晶层和氮化镓(GaN)多晶层的多晶层,或者包括通过选自等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、分子束外延(MBE)和物理气相沉积(PVD)的技术形成选自氮化铝(AlN)非晶层、氮化铝镓(AlxGa1-xN,其中0<x<1)非晶层和氮化镓(GaN)非晶层的非晶层。

在一个实施例中,太阳能电池包括具有光接收表面的晶体硅基板。在晶体硅基板的光接收表面上方设置有III族氮化物材料层。抗反射涂覆(ARC)层设置在III族氮化物材料层上,该ARC层包含不同于III族氮化物材料层的材料。

在一个实施例中,在晶体硅基板的光接收表面上方设置有III族氮化物材料层。

在一个实施例中,太阳能电池还包括直接设置在III族氮化物材料层和晶体硅基板光接收表面之间的界面层,该界面层包含不同于III族氮化物材料层的材料。

在一个实施例中,界面层是富含硅的非晶硅层,并具有大约在30埃至50埃范围内的厚度。

在一个实施例中,界面层是不含氧的硅基层,该层选自富含硅的非晶硅、固有或磷掺杂的非晶硅、和多晶硅,并且其中硅基层具有大约在10埃至200埃范围内的厚度。

在一个实施例中,III族氮化物材料层选自氮化铝(AlN)层、氮化铝镓(AlxGa1-xN,其中0<x<1)层和氮化镓(GaN)层。

在一个实施例中,ARC层包括氮化硅层。

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