太阳能电池的制作方法

专利名称：太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新的光伏电池，在这里有时也称为太阳能电池。
更具体而言，本发明涉及如下的新的光伏电池在将光能，特别是将
太阳能转换为电能方面效率高并且这样的电池在背表面上具有电接触。本发明还是用于制造该电池的方法。
背景技术：
光伏电池最重要的方面之一是其将阳光转换为电流的效率。本领域需要效率高且还容易制造的光伏电池或太阳能电池。本发明提供了这样的太阳能电池及其制造方法。
虽然光伏电池可以由各种半导体材料制造，但是通常使用硅，因为硅容易以合理的成本获得，并且它具有用于制造光伏电池的电学性质、物理性质以及化学性质的适当的平衡。在使用硅作为选择的半导体材料来制造光伏电池的典型过程中，硅掺杂有正导电性类型或负导电性类型的掺杂剂，形成为单晶硅的锭，或铸成本领域称为多晶硅的块或"砖"，并且通过在该领域内已知的各种切或锯方法来将这些锭或块切成薄衬底，也被称为晶片。这些晶片用于制造光伏电池。然而，这些不是仅有的用于获得适于制造光伏电池的半导体晶片的方法。
按照惯例，以及如在此使用的，正导电性类型通常被指定为"p"
或"p型"，并且负导电性类型被指定为"n "或"n型"。因此，"p"以及"n"是相反的导电性类型。当晶片形成为光伏电池时要面对入射光的晶片表面在此称为前面或前表面，并且晶片的与前面相反的表面在此被称为背面或背表面。
在使用例如p型硅晶片制备光伏电池的典型和一般工艺中，晶片暴露于适当的惨杂剂以在晶片的前或光接收表面上形成发射极层和p-n结。 一般地，通过使用本领域中通常采用的诸如化学淀积或物理淀积的技术首先在p型晶片的前表面上淀积n掺杂剂，并且在该淀积之后，将例如磷的n掺杂剂驱入到硅晶片的前表面中以进一步将n掺杂剂扩散到晶片表面中来形成n型层或发射极层。这个"驱入"步骤通常通过将晶片暴露于高温来完成。由此，p-n结形成在n型层与p型硅晶片衬底之间的边界区域处。在进行磷或其他掺杂以形成发射极层之前，晶片表面可以被织构。
为了利用通过将p-n结暴露于光能而产生的电势，光伏电池通常被提供有在晶片前面上的导电的前电接触以及在晶片背面上的导电的背部电接触。这样的接触通常由一个或多个高度导电的金属制成，并且因此，通常是不透明的。因为前接触位于光伏电池的面对太阳或其他的光能源的侧上，所以通常期望前接触占据电池前表面的尽可能最小量的面积，而仍然俘获由入射光与电池相互作用而产生的电荷。即使前接触被施加成于使由接触所覆盖或遮蔽的电池前表面的面积最小，前接触仍然减少了其他用于产生电能的光伏电池的表面面积的量。
因此，该技术领域需要具有高效率的、能够使用大规模生产方法进行制造的光伏电池，并且优选地，为了增加效率，在晶片的前侧或前表面上不具有电接触，由此最大化用于将光转换为电流的电池前表面的可用面积。本发明提供这样的光伏电池。本发明的光伏电池能够用于通过将光伏电池暴露于太阳而有效率地产生电能
发明内容
在一个方面中，本发明是包括半导体晶片的光伏电池，所述光伏 电池包括前光接收表面和相反的背表面、在至少背表面上的钝化层、
在钝化层上方的导电类型与晶片相反的掺杂层、感应反型(induced inversion)层、在掺杂层上方的电介质层、以及在至少背表面上的延伸 至少穿过电介质层的一个或多个局部化的发射极接触和一个或多个局 部化的基极接触。优选地，局部化的发射极接触以及局部化的基极接 触都位于光伏电池的背表面上。局部化的发射极接触以及局部化的基 极接触是适当地激光烧灼的接触。
在另一方面中，本发明是包括半导体晶片的中性表面光伏电池， 所述光伏电池包括前光接收表面以及相反的背表面、在至少背表面上 的中性钝化层、在钝化层上方的电介质层、以及在至少背表面上的延 伸至少穿过电介质层的一个或多个局部化的发射极接触和一个或多个 局部化的基极接触。优选地，局部化的发射极接触以及局部化的基极 接触都位于光伏电池的背表面。局部化发射极接触以及局部化基极接 触是适当地激光烧灼的接触。对于中性表面，我们的意思是电池不具 有故意的感应反型层，并且优选地，电池不具有反型层。
本发明还是用于制造这样的光伏电池的方法。


图1是示出硅晶片中的感应反型层如何弯曲晶片表面附近的导带 和价带从而使得费米能级更靠近导带的能带图。
图2是根据本发明实施例的具有感应反型层的光伏电池的部分的 横截面图。
图3是根据本发明实施例的具有中性表面的光伏电池的部分的横 截面图。
图4是根据本发明实施例的光伏电池的背表面的图，其示出具有 相互交叉手指的背接触。
具体实施例方式
下面是对本发明实施例的描述，但是这些实施例不被理解为限制本发明的范围。
在用于制备光伏电池的本发明的方法中使用的半导体晶片优选地包括硅，并且通常为薄、平的形式。如果需要，硅可以包括诸如一种或多种半导体材料的一种或多种添加材料，例如锗。对于P型晶片，虽然其他p型掺杂剂，例如铝、镓或铟也可以满足作为P型掺杂剂的要求，但是硼广泛地用作p型掺杂剂。硼是优选的p型掺杂剂。这样掺杂剂的组合也是合适的。因而，用于P型晶片的掺杂剂可以包括例如硼、铝、镓或铟中的一种或多种，并且优选地，p型掺杂剂包括硼。
如果使用n型硅晶片，则n型掺杂剂可以是例如磷、砷、锑或铋中的
一种或多种。合适的晶片通常通过切或锯诸如单晶硅的锭的硅锭以形
成单晶晶片，诸如所谓的Czochralski (直拉)(Cz)硅晶片来获得。合适的晶片能够通过如美国专利申请公布No.2007/0169684 Al和美国专利申请公布No.2007/0169685 Al中所述切或锯硅锭来获得，例如，在上述美国专利申请公布中硅被称为单晶硅、铸造单晶硅、近单晶硅以及几何多晶硅。合适的晶片还能够通过切或锯铸造多晶硅的块来制造。还能够使用诸如边缘限定硅膜生长技术(EFG)或类似技术的工艺从熔融的硅直拉硅晶片。虽然晶片可以是任何形状，但是晶片通常是圆形、方形或准方形形状。"准方形"表示通常具有圆角的主要为方形形状的晶片。在本发明的光伏电池中使用的晶片是适当薄的。例如，本发明中使用的晶片可以是约10微米厚至约300微米厚。例如，它们可以是约10微米直到200微米厚。它们可以是约10微米至30微米厚。如果是圆形，则晶片可以具有约100至180毫米的直径，例如102至178毫米。如果是方形或准方形，它们可以具有约IOO毫米至约150毫米的宽度，且具有直径为约127至约178毫米的圆角。在本发明工艺中使用的晶片以及由此通过本发明的工艺所制作的光伏电池可以例如具有约100至约250平方厘米的表面面积。在本发明的工艺中使用的掺杂晶片可以具有约0.1至约20 ohm.cm的电阻率，典型地为约0.5至
95.0 ohm.cm的电阻率。
在本发明的光伏电池中使用的晶片优选地具有大于晶片厚度(t)的扩散长度(L)。例如，L与t的比率适当地大于1。该比率可以例如大于约1.1，或大于约2。该比率可以达到约3或以上。扩散长度是少数载流子(诸如p型材料中的电子)能够在与多数载流子(p型材料中的空穴)复合之前扩散的平均长度。L通过关系^ =("力1/2而与少数载流子寿命T有关，其中D是扩散长度。扩散长度可以通过诸如光子束感应电流技术或表面光电压技术的许多技术来测量。参见例如，由A.Fahrenbruch和R. Bube发表于Academic Press, 1983， pp.90 — 102上的用于描述可以如何测量扩散长度的"Fundamentals of Solar Cells"，其内容通过引用结合于此。
虽然在此使用的术语晶片包括通过所述方法获得的晶片，特别是通过锯或切单晶或多晶硅的锭或块获得的晶片，但是应该理解的是术语晶片还可以包括用于通过本发明的工艺制备光伏电池的任何其他合适的半导体衬底或层。通过从锭锯或切晶片所产生的任何损伤可以通过在升高的温度下在氢氧化钠(NaOH)中蚀刻晶片来去除；例如，在约80°C下水中40wt%NaOH的溶液。例如，通过使用标准RCA清洗，随后浸入在稀释氢氟酸(HF)，例如水中约5%wt%HF中，来清洗晶片。
晶片的前表面优选地被织构。织构通常通过增加光吸收来增加最终的光伏电池的效率。例如，能够使用化学蚀刻、等离子体蚀刻、激光或机械抓划(scribing)适当地织构晶片。如果使用单晶晶片，则可以通过在例如约70°C至约9(fC的升高温度下在诸如氢氧化钠的碱性水溶液中处理晶片约10至约120分钟来蚀刻晶片，以形成各向异性的织构的表面。水溶液可以包括酒精，诸如异丙醇。可以通过使用有斜面的切片刀或线条织构轮来织构多晶晶片。在优选的工艺中，使用氢氟酸、硝酸(HN03)和水的溶液来织构多晶晶片。Hauser、 Melnyk、Fath、 Narayanan、 Roberts和Bruton在他们在五月11-18日，在日本的 Osaka的"3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion"会 议中的论文，"A Simplified Process for Isotropic Texturing of MC國Si"
中描述了这样的织构工艺，其全部内容通过引用结合于此。织构的镜 片通常随后被清洗，例如，通过浸入氢氟酸，然后中间浸入盐酸，并 且最后在去离子化水中冲洗，然后干燥来进行清洗。取决于晶片的厚 度和采用的光捕获几何条件(geometry)，可以或可以不对晶片的背表 面进行织构。
在织构晶片之前，晶片可以经受磷和/或铝吸气(gettering)。例 如，吸气可以通过在晶片的一面或两面上借助于例如磷扩散来形成重 掺杂的n型层(n+层)来完成。例如这可以通过在900。C至1000。C下 将晶片暴露到诸如POCl3的气体30分钟来完成。这样的吸气将增加晶 片的扩散长度。在重掺杂的n型层形成之后，可以通过例如使用诸如 HF和HN03或其混合物的酸或者诸如NaOH的强碱的蚀刻来移除它们。 本发明的一个实施例会涉及在晶片的前面形成重掺杂的n型层以吸气 杂质，然后随后如上所述在织构蚀刻前表面期间将其移除。
I.感应反型层背接触光伏电池
在一方面中，本发明是包括感应反型层的背接触光伏电池。该电 池包括钝化的、更适合地，良好钝化的硅晶片表面，并且还优选地包 括与优选地烧灼穿过电介质层的局部化的接触结合的感应发射极，在 此也称为感应反型层。对于局部化，我们的意思是接触不占据光伏电 池的全部背表面，并且优选地，所有的局部化的接触的总面积只是光 伏电池背表面的总面积的很小百分比，诸如不大于光伏电池背表面的 总面积的约5%，或不大于光伏电池背表面的总面积的约3%或2%。
优选地清洗可以是p型或n型的硅晶片，并且可以对前表面进行 织构。然后，用一个或多个优选地薄的钝化层，例如，最多约30纳米 (nm)厚，例如约4至约30纳米厚的非晶硅层(a-Si:H)，来涂覆至少晶片的背表面、或晶片的前表面和背表面、或晶片的所有表面。钝
化层可以是10nm厚。钝化层还可以是未掺杂的，或所谓的诸如包括变 化的量的碳、氮和氧的a-SiNxCyOz:H的a-Si:H合金的本征层。可以有 一层或多层这样的层，以形成其中单层或所有层的总厚度为约4到约 30nm的钝化层。x、 y和z的值可以是如下所述它们均从约0变化到 小于约0.66。然而，在氮和氧的情况下，组成可以接近化学计量，从 而代替其为a-Si:H，其在添加N的情况下，更接近氮化硅的组成，或 在添加0的情况下，更接近二氧化硅的组成。通过等离子体增强化学 气相淀积(PECVD)淀积的具有或没有添加的C、 N或0的a-Si:H层， 还通常包含5-20化％的氢。氨可以用作合适的氮源。低分子量的碳氢 化合物，最适合地甲垸，是合适的碳源。氧气是合适的氧源，但是其 他含氧气体，诸如C02或N20也可以用作氧源。能够通过诸如，例如 在硅烷气氛中通过PECVD的任何适合的方法来施加该a-Si:H层。最适 当地，通过在氢气中含有约10%硅垸的气氛中的PECVD来施加a-Si:H 层，并且最适当的是在诸如例如约10(TC至约250'C的低温度下，来施 加a-Si:H层。
在不打算被操作的理论束缚的情况下，添加该钝化层以钝化硅晶
片表面附近的缺陷。在施加该钝化层之后，对于涂覆的硅晶片表面，
晶片硅表面复合速度应该^100cm/s，例如，《40cm/s，并且优选地，
SlOcm/s。在硅晶片表面处的表面复合速度(S)由如下方法确定使
用诸如光导衰减测量晶片的有效寿命(^)(用由Semilab制造的
WT-2000晶片测试仪，使用微波光导衰减技术可以测量有效寿命)，
并且还确定用于制备晶片的硅的本体寿命76 ，然后使用表达式 1/T《^l/^+2S/『来确定s，其中w是样品厚度。可以通过测量具有非
常好的钝化的表面从而^#=^的类似硅晶片的有效寿命，来确定本体寿 命。在测量寿命之前，可以通过例如在室温下将晶片浸没在水中含10 %氟化氢(HF)的溶液中几分钟，对硅表面进行极好地钝化。对于具 有铝背表面场接触的硅表面，S通常〉1000cm/s。在添加一个或多个钝化层之后，具有与晶片的导电类型相反的导 电类型的掺杂的一个或多个优选为薄层的掺杂层，被施加到晶片的至 少背表面。掺杂层可以被施加到晶片的背表面和前表面，并且能够被 施加到晶片的所有表面。优选地为重惨杂的这样的掺杂层是例如具有
与晶片相反的导电类型的约IO至约30nm厚。如果晶片是p型，则诸 如a-Si:H层的掺杂层可以掺杂有，例如，磷、砷、锑或铋中的一种或 多种。如果晶片是n型，该层可以掺杂有，例如，硼、铝、镓或铟中 的一种或多种。掺杂层也可以是诸如用于在p型晶片中生成反型层的 掺磷a-SiCy:H和用于在n型晶片中生成反型层的掺硼a- SiCy:H的合金。 例如，诸如磷的掺杂剂的浓度可以为约0.1至约1.0原子％ (at.%)。 掺杂层还可以是掺杂的合金a-SiNxCyOz:H，其中x可以处于约0至约 0.2的范围中，并且y和z可以处于约0至约0.05的范围中。例如，可 以以诸如通过PECVD的任何适当方式来施加掺杂层。在不打算被操作 理论约束的情况下，由掺杂层盖住的钝化层在硅晶片中感应反型层或 感应发射极。钝化层和掺杂层可以淀积在晶片的所有表面上，g卩，晶 片的前、后和边缘。优选地，反型层邻近晶片的所有表面。此外，在 不打算被操作的理论约束的情况下，在晶片的整个表面上生成的反型 层会使可能在操作具有根据本发明实施例制作的光伏电池的光伏模块 中发生的任何极化和带电效应最小化。当在表面附近感应充足的电荷 时，在硅中产生反型层，从而块体中的少数载流子在表面附近变为多 数载流子。在p型硅的情况下，其中空穴是多数载流子并且费米能级 接近价带，可以通过硅表面附近设置包含固定的正电荷的层或通过在 硅晶片的表面附近设置例如n+的掺杂磷的硅层，来感应反型层。图1 示出对于如下情况的能带图，其中未掺杂的a-Si:H的本征层淀积在p 型晶体硅上，然后a-Si:H的磷掺杂(n+)层淀积在本征a-Si:H层上。 在这种情况下，掺杂磷的a-Si:H层将在p型晶体硅的表面附近感应包 含负电荷(过剩电子)的反型层。因而，如图1中所示，导带和价带 (分别为Ec和Ev)将弯曲，从而处于平衡的费米能级(EF)将更接近 表面附近的导带。在另一示例中，通过PECVD淀积的氮化硅中的通常 具有约2X 1012(^1—2的电荷密度的固定正电荷，将在P型晶片表面附近感应带负电的层或反型层，这导致表面附近的导带移动得更靠近费米 能级。然而，期望感应强的反型层，因此，优选的实施例会采用重掺
杂层，诸如a-Si:H的重掺杂层或包含例如碳的a-Si:H合金。例如，在 P型晶片的情况下，掺杂层可以是下述a-Si:H层或a- SiCy:H层(y>0)， 即为30nm厚，并且包括约0.5至约2.0 at.%n型掺杂剂，诸如1.0 at. %的诸如磷的n型掺杂剂，并且在n型晶片中，掺杂层可以是下述 a-Si:H层或a-SiCy:H层(y是>0)，即30nm厚，并且包括0.5至约2.0at.% 的p型掺杂剂，诸如约1.0&1.%的诸如硼的？型掺杂剂。对于"强的" 反型层，我们的意思是，优选地，其中感应电荷的量引起晶片表面变 为简并或诸如接近金属的导电性的非常导电的反型层。
在另一实施例中，钝化层和掺杂层可以由一个或多个轻掺杂层来 取代。例如，a-Si:H的轻掺杂层。在P型晶片的情况下，该层可以是 a-Si:H，并且该层可以是约10至约50nm厚，并且该层可以包含约0.01 至约0.3 at.X的n型掺杂剂，诸如磷、砷、锑或铋中的一种或多种。 例如，30nm厚并且包含约0.1 at.X的磷的a-Si:H层。在n型晶片的情 况下，该层可以是a-Si:H，并且该层可以是约10至约50nm厚，并且 该层可以包含约0.01至约0.3 at.X的p型掺杂剂，诸如硼、铝、镓或 铟种的一种或多种。例如，30nm厚并且包含约0.1 at.X的硼的a-Si:H 层。在这种情况下，轻掺杂的a-Si:H层与硅形成异质结，并且与之前 一样，掺杂层在硅晶片中感应反型层。
然后， 一层或多层电介质材料，诸如氮化硅层，例如淀积在晶片 的前面上，更优选地，淀积在晶片的正面和背面上，并且最优选地， 淀积在晶片的所有表面上。如果通过PECVD进行淀积，则氮化硅可以 是a-SiNx:H，其中x适当地是约0.4至约0.57。电介质层可以最厚约90nm 厚，例如，约70至约90nm厚。电介质也可以是其他材料，诸如通过 例如PECVD淀积并且包括变化的量的碳、氮和氧的a-SiNxCyOz:H。 x、 y和z的值可以均从约0变化到小于约0.66。可以选择a-SiNxCyOz:H中 的碳、氮和氧的相对量，以最小化电介质层中的光吸收并且优化耦合到硅晶片的光。在优选的情况下，选择在前面上的电介质层及其厚度， 以最小化电介质层中的光吸收并且优化耦合到硅晶片的光，并且选择 背面上的电介质层的类型及其厚度，以增强返回到硅晶片中的弱吸收 的辐射的反射。在这两种情况下，前表面上的电介质层的组成可以被 使得逐渐变化，以优化光捕获。逐渐变化意味着电介质的组成，例如 晶片的前表面上的电介质中的碳和/或氮的浓度通过从最靠近前面的电 介质层的部分到最靠近掺杂层的电介质层的部分减少而改变。因而， 前表面上的逐渐变化的层的介电常数将从外表面到样品的掺杂层减 少，以便减少前表面处的反射。在背表面处，可以淀积具有不同介电 常数的电介质材料的交替层,-以优化返回到硅晶片中的弱吸收的辐射
的反射。例如，其中x是约0.4至约0.57的SiNx:H层可以淀积在掺杂 层上，然后覆盖有其中z是约0.5至约0.66的a-SiOz:H层，并且选择 层的厚度以最小化反射。在大多数情况下，将选择电池前面上的电介 质层的电介质以及厚度，以当密封在光伏模块中时，最小化层中的光 吸收并且最小化从电池的反射。
根据本发明实施例的光伏电池优选地仅在晶片的背表面上具有局 部化的电接触。这些局部化的接触延伸穿过至少该电介质层，并且优 选地，穿过掺杂层和钝化层(或轻掺杂的更厚的层，如果该层用于代 替钝化层和掺杂层的组合)并且进入到硅晶片中。在本发明的一个实 施例中，诸如可以形成局部化的n+接触的金属或非金属，或包含诸如 As、 Bi、 P或Sb中的一种或多种的n型掺杂剂的桨或墨水的材料；以 及诸如可以形成局部化的p+接触的金属或非金属或包含诸如Al、 B、 Ga或In中的一种或多种的p型掺杂剂的浆或墨水的材料被施加在晶片 上的预选择的图案中，以形成局部化的接触。本发明的优势之一在于 这些局部化的基极接触和发射极接触可以如将在下面更详细地描述的 那样通过在已经施加了钝化层、掺杂层(或轻掺杂的更厚的层，如果 该层用于代替钝化层和掺杂层的组合)和电介质层之后对晶片的背表 面进行处理，而容易地形成在晶片上。优选地通过局部地，即以仅在 需要的地方施加材料而不是例如覆盖晶片的整个表面的方式施加材料来形成图案。图案优选地被选择为最终局部化的接触能够被容易地电 连接，以形成两个分离的光伏电池电接触，其中一个是用于光伏电池 的正电接触并且另一个是负电接触，如在下面更详细地描述的。材料 能够以一系列分离的点或短线或以诸如连续线的一些其他图案施加到 晶片的背表面上的电介质层上。 一系列分离的点是优选的。 一个这样 的优选的预选择图案是优选地仅在背部电介质层上的相互交叉的手指 图案，其中相互交叉的手指图案的第一部分是包括用于p+局部化的接 触的p型材料的材料，并且相互交叉的手指图案的另一个，第二部分
是包括用n+局部化的接触的n型材料的材料。对于相互交叉的手指图
案，我们的意思是其中第一组优选地平行的行或"手指"的材料被施 加在第二组这样的"手指"之间的图案。材料可以被施加为一系列隔 离的"点"或短线或其他的图案以形成每个手指。 一系列分离的点是 优选的。这样的相互交叉的手指图案可以通过以交替的方式将一只手 的手指放在另一个手的手指之间，但是与另一只手的手指分离来表现。 一只手及其手指将形成一个接触，并且另一只手形成另一个接触。点 或线的相互交叉的手指图案将覆盖有相互交叉的图案的导电手指，以 收集光生电流。
激光、其他辐射源或热源或其他适当的方法能够用于烧灼p型以
及n型材料穿过电介质、穿过掺杂层以及穿过钝化层，对硅晶片形成 p+以及n+局部化的接触。激光烧灼可以使用例如Nd-YAG激光器来完 成。例如，激光器可以是调Q的Nd-YAG激光器，其具有例如约10 至约200纳秒的脉冲持续时间。如果p型和n型材料沉淀为分离的点 或分离的短线，然后如上所述地烧灼，如此形成的局部化的发射极接 触和基极接触也将在晶片上彼此分开。
在另一实施例中，通过诸如快速热处理的热处理来形成局部化的 p+和n+接触，但是在这种情况下，钝化层、掺杂层和电介质层应该能 耐受热处理，例如，钝化层和掺杂层可以包括a-SiCy:H合金，其中y 可以处于从约0至约0.2的范围中。例如，组分可以是75 at.y。的Si、
1615at.。/。的C和10at.。/。的H。在这种情况下，晶片表面上的层可以首先 如上所述地以预选择图案通过例如蚀刻穿过电介质层、掺杂层和钝化 层(或者轻掺杂的更厚层，如果该层用于替换钝化层和掺杂层的组合) 而开口，从而用于形成接触的p型和n型材料可以被放置为在那些开 口区域中与硅晶片接触。诸如以分离的圆孔或者短线形状或其他适合 的形状的开口区域还可以使用激光烧蚀来形成。可替选地，如果含有 掺杂剂的材料可以被热烧灼穿过电介质层、掺杂层和钝化层(或者轻 掺杂的较厚层，如果该层用于替换钝化层和掺杂层的组合)并且在电 介质层、掺杂层和钝化层之下的硅层上或硅层中，则含有掺杂剂的材 料可以如上所述地以预选择图案局部地施加在电介质层的顶部。快速 热处理可以如下地完成，即至少在其中要形成期望的p+或n+局部化的 接触的区域中对硅在例如约700°C至约1000°C的温度下加热诸如5秒 至2分钟的短的时间段。
用于形成局部化的接触的含有掺杂剂的材料可以是通过诸如气相 淀积的一种或多种方法所淀积的用于p+接触的诸如Al、 Ga或In以及 用于n+接触的Sb、 As或Bi的金属，或者它们可以例如是用于n+接触 的诸如Sn-Sb、 Sn-Bi或用于p+接触的Sn-In、 Al-Si的合金。用于形成 局部化的接触的含有掺杂剂的材料可以是包括诸如能够形成n+接触的 SbN或AsP中的一种或多种或者能够形成p+接触的B2Si或A旧2中的 一种或多种的化合物或包含例如能够形成p+接触的B、 Al、 Ga或In中 的一种或多种或能够形成n+接触的P、 As、 Sb、 Bi中的一种或多种的 有机金属化合物的墨水或浆。该局部化的接触的数目以及局部化的接 触的间隔和形状优选地被选择为获得最佳的光伏电池性能。
可以在光伏电池操作期间在反型层中收集的少数载流子可以泄漏 到基极接触，S卩，p型晶片中的p+局部化的接触和n型晶片中的n+局 部化的接触。这样的泄漏减少将光能转换为电能中的光伏电池的效率。 这些基极接触是对于晶片的允许收集多数载流子的欧姆接触。能够通 过例如将基极接触与反型层电隔离来防止或最小化该泄漏或分流。可以通过例如将在基极接触的至少一部分与反型层之间添加绝缘层，优 选地在基极接触的全部与反型层之间添加绝缘层，来完成该电隔离。
绝缘层优选地为电介质层，诸如Si02、本征a-Si:H或SiNxCyOz:H中的 一种或多种，其中x、 y和z的值可以被使得均从0变化到小于0.66。 如果基极接触例如是"点"接触，诸如通过激光烧灼或热烧灼用于形 成穿过电介质层、掺杂层和钝化层的接触的材料的点或短线制成的接 触，则电隔离可以通过围绕基极接触形成诸如上述电介质材料中的一 种或多种的电绝缘材料的环或圈来完成。这样的隔离环或圈可以通过 以例如墨水或浆的形式在将形成基极接触的区域中的电介质层上方淀 积选择的电介质材料的层或区域来制成。然后，使用例如激光，能够 烧灼或熔化电介质材料，穿过至少电介质层和掺杂层。可以烧灼或熔 化电介质材料， 一直穿过例如氮化硅的电介质层、掺杂层和钝化层到 达晶片以及甚至进入到硅晶片中一定程度。然后，用于形成基极接触 的材料可以淀积在同一区域上，然后如上所述，使用激光烧灼穿过电 介质层，并从而形成基极接触，所述基极接触具有围绕用于形成该基 极接触的材料的电介质材料的环或圈，从而在隔离环或圈附近的硅晶 片中没有感应出任何显著的反型层。这样的隔离环还可以通过快速热 处理步骤来形成，其中用于形成隔离环的电介质材料是例如熔化穿过 至少电介质层和掺杂层的玻璃釉浆或墨水，从而在隔离环附近的硅中 没有形成任何显著的反型层。基极接触的至少一部分，并且优选地， 基极接触的全部具有将基极接触与反型层电隔离的绝缘层。
包括导电材料或在随后的热处理或其他处理之后变成导电的材料 的诸如上述相互交叉的手指图案的预选择图案，被淀积在局部化的发 射极接触上方以及在局部化的基极接触上方，以分离地电连接每组接 触，从而能够从操作的光伏电池收集电流。
例如，预选择的导电图案可以包括银、铝或其他合适的金属，并 且银、铝或其他合适的金属可以通过一种或多种淀积方法施加到晶片。 例如，可以通过施加包含铝的桨或喷墨打印包含银的墨水来施加该图案。烧灼或其他热处理这样的浆会使其转化成稳定的导电接触。
在一个实施例中，使用p型晶片，例如，基极和发射极局部化的 接触、隔离环和电连接局部化的接触的例如相互交叉的手指图案的导 电图案，能够使用多头的喷墨打印机来形成。在这样的实施例中，一
个头打印例如点或其他合适形状的含有诸如锑的n型接触材料的墨水，
另一个头打印包含诸如铝的P型接触材料的相互分散阵列的点，另一 个头打印用于围绕P型点(对于p型晶片)形成隔离的环的材料的环， 并且另一个头在p型点(或其他合适的形状)以及相关的隔离环上方 打印具有诸如手指图案的第一图案的导电材料的图案，诸如含有银的
浆或墨水的相互交叉的指，以及在n型点(或其他合适的图案)上方
具有与第一图案电分离的诸如手指图案的第二图案的导电材料的图
案，诸如含有银的浆或墨的相互交叉的手指。然后，使用激光来烧灼n +接触，并且同时烧灼p+接触和用于形成隔离环的材料，以分别形成具 有隔离环的局部化的基极接触和局部化的发射极接触。在另一实施例 中，再次使用p型晶片作为示例，多头喷墨打印机中的一个打印头可 以首先将隔离环材料打印到电介质层上，另一个头在隔离环材料上方 打印诸如含有铝的墨水的p型材料的第一图案，例如，手指图案，另 一头打印诸如含有Sb的墨水的n型材料的与第一图案相分离的第二图 案，例如手指图案，然后另一个头在p型和n型材料的图案上方以相 互交叉的手指图案打印诸如含有Ag的墨水的导电材料。然后，使用激 光，以在包含n型材料的图案的选择区域中形成n+局部化的接触，并 且另一激光束用于在隔离环材料的中心区域中形成p+局部化的接触， 并且熔化隔离环材料至少进入到如上所述的电介质层和掺杂层中。可 替选地，还如上所述，局部化的接触可以通过快速热处理来形成，但 是优选地，在这种情况下，用于快速热处理的条件应该被选择成使得 用于形成电连接局部化的接触的导电图案的材料不烧灼穿过电介质 层。
在激光烧灼接触的情况下，热退火步骤可以用于优化光伏电池的性能。该退火可以例如通过将电池加热到约300°C至约450°C持续约5 至约60分钟来完成，例如在约350°C下持续约30分钟。可以通过例 如在约700°C至约1000°C下持续约5秒至约2分钟的快速热处理来退 火，例如在约700QC下持续约1分钟。在这两种情况下，选择的钝化 层和电介质层必需能够耐受这样的退火步骤。
II.中性表面背接触光伏电池
在另一方面，本发明是在此被称为中性表面背接触光伏电池的光 伏电池。即，在局部化的接触附近能够引起分流或电流泄漏的晶片表 面附近不存在故意感应的电荷或能带弯曲。
为了形成中性表面背接触光伏电池，不包含固定电荷或没有显著 固定电荷的钝化层被施加到晶片，诸如a-Si:H层。钝化层可以被施加 在晶片的背表面上、晶片的背表面和前表面上或施加到晶片的所有表 面上。晶片可以是p型或n型。这样的中性钝化层可以是如上所述的 用于感应反型层的钝化层；然而，对于本发明的这个方面，钝化层或 钝化层的组合，诸如a-Si:H层，可以比用于感应反型层电池的钝化层 更厚。例如，这样的中性钝化层或这样层的组合可以最厚约100nm厚； 例如约4至lOOnm厚。在晶片的背表面上的中性钝化层应该足够厚以 提供将在晶片的背部上的导电材料的图案与形成局部化的接触的那些 区域外部的硅晶片的电介质隔离。而且，中性钝化层应该足够厚以极 大地减小或消除晶片的表面处的反型层或积累层的形成。在没有打算 被操作理论约束的情况下，认为a-Si:H钝化层如果制作得足够厚，则 可以提供足够的相反极性的电荷以补偿在a-Si:H层上方淀积的任何电 介质层中的电荷。下面将更详细地描述这样的电介质层的淀积。例如， 通过PECVD淀积的SiNx:H通常具有约2 x 1012 cm—2的正电荷密度， 而Si02通常具有约1()Ucm々的正电荷密度。因而，薄a-Si:H钝化层， 例如，约5至约50nm厚的层，可以与Si02电介质层结合使用，以防 止显著的反型层形成在p型硅晶片中，而厚得多的钝化a-Si:H层，例 如约30至约100nm厚，将需要与SiNx:H电介质层一起使用，以防止显著的反型层形成在p型硅晶片中。a-Si:H层的厚度将取决于a-Si:H 的导电率，其由诸如衬底温度、残留杂质和其他变量的淀积条件来确 定。在中性表面背接触光伏电池的另一实施中，本征a-Si:H的层可以 用作钝化层和电介质层这两者，并且在这种情况下，a-Si:H的厚度可以 是约40至约100nm厚。
薄掺杂层还可以用在中性表面背接触光伏电池的钝化层上方，诸 如优选地掺杂的a-Si:H层上方，以保证硅晶片中的中性表面条件，从 而没有显著的反型层或积累层。掺杂剂可以是诸如硼、铝、镓、铟的p 型掺杂剂中的一种或多种，或者是诸如磷、砷、锑和铟的n型掺杂剂 中的一种或多种。可以通过使用例如表面光电压测量确定零带弯曲条 件，来确定掺杂剂的量。光电压的幅值取决于带弯曲量，并且光电压 的极性取决于带弯曲的方向。当带弯曲接近零时，光电压接近零。例 如在包含固定正电荷的层，诸如SiNx:H的层，位于p型晶片的表面附 近，从而少数载流子，即，p型晶片中的电子或n型晶片中的空穴在表 面附近是主要的，且导带和价带弯曲使得费米能级接近导带时，反型 层能够出现。 一个或多个薄层，例如约4至约20nm厚的轻掺杂有例如 硼、铝、镓或铟的p型掺杂剂中的一种或多种，能够用于补偿或消除 可能存在于电介质层中的固定正电荷。该层可以是a-Si:H。例如，对于 具有约2 x 1012 cm—2的固定正电荷密度的SiNx:H的电介质层，可以使 用掺杂有硼的a-Si:H薄层来保证没有反型层或积累层出现在硅晶片中。 取决于掺杂层的厚度和电介质层中的正电荷量，薄的掺杂层可以包含， 例如，约0.001 at.n/。的诸如硼的p型掺杂剂至约0.1 at.。/。的p型掺杂剂。 如果使用了这样的惨杂层，则这样的掺杂层优选地在厚度、掺杂类型 和掺杂浓度方面进行优化，以保证硅晶片的表面附近的导带和价带处 于零或基本为零。相反地，如果电介质层应该包含固定负电荷，则一 个或多个薄层，例如，在约0.001 at.。/。的n型掺杂剂至约0.1 at,/。的n 型掺杂剂的掺杂水平下，约4至约20nm厚的轻n惨杂的n型掺杂剂， 诸如磷、砷、锑或铋中的一种或多种，优选地被施加在钝化层上方。 优选地，n掺杂层的厚度将取决于掺杂水平和电介质层中的固定负电荷，并且优选地选择为保证在硅晶片表面没有或基本没有电荷。
在钝化层上方， 一层或多层电介质材料被施加到晶片，并且如果 存在，则在中性表面背接触光伏电池的薄掺杂层上方。 一个或多个电 介质层可以被施加到晶片的背表面、晶片的背表面和前表面或施加到 晶片的所有表面。这样的电介质层可以如上所述地用于感应反型层电 池的电介质层，但是可以例如通过在使得在电介质中没有或基本没有 固定电荷的条件下淀积电介质来优化，从而在硅中没有显著的导带或 价带弯曲或感应电荷出现。不具有显著带弯曲的中性表面可以通常利
用在清洗得很好的硅晶片上淀积本征a-Si:H来获得。如上所述，SiNx:H 通常具有约2 x 1012 cm々的正电荷密度，而Si02通常具有约1011 cm—2 的正电荷密度。还如上所述，通过使用适当的掺杂层可以消除或补偿 电介质层中的任何电荷。
可以以如上述用于感应反型层电池一样的方式来施加用于中性表 面背接触光伏电池的局部化的接触。如上述对感应反型层电池的描述， 这样的局部化的接触优选地在晶片的背面上淀积上述层之后，形成在 用于中性表面背接触光伏电池的晶片上。因而，用于中性表面背接触 光伏电池的基极接触和发射极接触延伸穿过电介质层，并且优选地穿 过钝化层(以及薄掺杂层，如果使用的话)。
如上对于感应反型层电池所描述的，隔离环对于中性表面背接触 光伏电池来说是可选的。然而，如果使用，则它们能够如对于感应反 型层电池所描述的那样形成。
由导电材料形成的电连接中性表面背接触光伏电池上的发射极局 部化的接触以及电连接中性表面背接触光伏电池上的局部化的基极接 触的电接触，可以如对于感应反型层电池所描述的那样施加到光伏电 池的背表面。该图案可以例如是相互交叉的手指或一些其他合适的图 案的形式。如果激光烧灼被用于形成局部化的接触，则会需要如上述
22对于感应反型层电池所描述的热退火步骤来优化光伏电池的性能。
现在将参考图2和图3来描述本发明的光伏电池的某些实施例。 然而，应该理解的是这些实施例不是本发明的仅有的实施例。
图2示出根据本发明实施例的背接触光伏电池1的感应反型层的
部分的横截面图。图2示出适于制造太阳能电池的类型的p型硅晶片5。
这样的晶片对本领域技术人员来说是公知的。然而，应该理解的是这
样的晶片还可以是n型。
图2示出在晶片5上淀积的由非晶硅(a-Si:H)制备的本征钝化层 10。可以例如通过诸如等离子体增强化学气相淀积(PECVD)的任何 合适方法在晶片5上淀积该层。该层可以是约4至约30nm厚，并且如 图2中所示，该层可以被施加在晶片5的所有表面上。
在淀积本征钝化层之后，施加具有与晶片的掺杂相反的掺杂的惨 杂层15。因为图2中的硅晶片5是p型，所以如图2中所示的掺杂层 15是n型。在这个示例中，掺杂层15可以是掺杂的a-Si:H，例如掺杂 有磷的a-Si:H。掺杂层15的厚度可以为约10至约30nm，并且诸如磷 的掺杂剂浓度例如可以为约0.1至约1.0 at.%。掺杂层15还可以是 a-Si:H与碳、氮和/或氧的合金。掺杂层15可以例如通过诸如PECVD 的任何方便的方法来淀积。如图2中所示，这样的掺杂层可以淀积在 晶片的所有表面上。
在淀积掺杂层15之后，淀积电介质材料层20。该层可以是例如 SiNx:H层，例如约70至约90nm厚的层，并且其中x的值可以是约0.4 至约0.57 at.%。该层可以通过PECVD来淀积。
图2示出如硅晶片的内部周边周围的虚线所绘出的反型层25。如 上所述，反型层包含高浓度的感应电荷；例如，在p型晶片的情况下，反型层中的感应电荷由电子组成。在表面附近的过剩电荷可以被描述 为局部弯曲的导带和价带，从而费米能级接近导带，因而产生感应结。
在n型晶片的情况下，反型层可以通过淀积例如a-Si:H的薄钝化 层，然后淀积例如掺杂有诸如硼的p型掺杂剂的a-Si:H层来生成。该 掺杂层的厚度可以是约10至约30nm，并且诸如硼的掺杂剂浓度例如 可以是约0.1至约1.0 at.%。该掺杂层还可以是Si:H与碳、氮和/或氧 的合金。该掺杂层可以例如通过诸如PECVD的任何方便的方法来淀 积。
在接下来的步骤中，局部化的发射极接触35和局部化的基极接触 40形成在晶片的背侧上，即，形成在与将是完成的光伏电池的前光接 收侧的侧相反的晶片的侧上。箭头30描述出碰撞在背接触光伏电池1 的感应反型层的光接收侧上的光。
可以例如通过首先利用例如一种或多种淀积或镀的方法淀积金属 或通过淀积包含例如铝的掺杂剂的导电材料以形成局部的p+接触来形 成局部化的接触。导电材料可以是浆，或者更优选地为墨水。金属或 导电材料优选地被施加为分离的点、分离的短线或者诸如连续线的其 他合适的形状。随后对淀积的金属或导电材料进行处理，从而包含掺 杂剂的金属或导电材料穿过电介质层、掺杂层、钝化层且进入局部化 的区域中的硅晶片中。这可以例如通过利用激光器或诸如离子束或电 子束的其他合适的加热源烧灼包含掺杂剂的金属或导电材料来完成。 如果使用激光器，则其可以是调Q的Nd-YAG激光器，其具有例如约 10至约200纳米的脉冲持续时间。在这个过程中，包含掺杂剂的金属 或导电材料通过例如激光束来局部加热，并且具有掺杂剂的被加热的， 优选地熔融的金属或导电材料穿过下面的层，并且形成与硅晶片的基 极接触40和发射极接触35。对于p型晶片，用于形成基极接触的金属 或导电材料可以如上所述的一样，并且适合地为铝或含铝的材料。如 果晶片是p型，则可以使用诸如锑或铋的金属或者诸如包含诸如磷、锑或铋的掺杂剂的金属来制备发射极接触。在图2中，基极接触40可
以由铝来制成，并且发射极接触35可以由锑来制成。
在局部化的发射极接触35的情况下，接触还可以通过烧灼金属穿 过电介质层进入掺杂层中，但是在这种情况下，本征a-Si:H层优选地 为薄的，例如，约4至10nm厚，从而少数载流子可以从硅晶片移动到 掺杂层中。
以这种方式制成的接触被称为点接触。然而，它们不需要为点的 形状。它们可以是诸如椭圆的任何形状，或者具有诸如线形状的线性 形状。
在一个优选方法中，通过将包含金属的材料以墨水的形式以期望 的图案淀积在晶片的表面上来制备局部化的基极和发射极接触。该图 案可以是分开的线、点或其他合适的形状或图案。在被烧灼之前通过 例如加热可以将墨干燥以形成接触。
在一个这样的方法中，在晶片的背表面上以分开的点的图案的形 式淀积墨水。 一组分开的点包括用于形成发射极接触的材料，并且另 一组点包括用于形成基极接触的材料。然后用激光束对点进行处理， 以烧灼金属穿过点之下的层并且进入到硅晶片中以形成接触。
优选的是，电绝缘或隔离基极接触40的外部与反型层25。这样 的绝缘可以通过包括围绕基极接触40的外部的隔离环45来实现。在 图2中示出这样的隔离环45。可以通过以下步骤来形成这样的隔离环-用例如激光器，通过机械方法或通过掩蔽和蚀刻层而在钝化层、掺杂 层和电介质层中开孔，然后用诸如二氧化硅的合适的电介质材料填充 孔。用于形成基极接触40的包含掺杂剂的金属或导电材料可以淀积在 具有其中包含的电介质材料的孔上方，并且然后例如通过使用激光器 或其他合适的方法烧灼包含掺杂剂的金属或导电材料穿过电介质层，并且电介质材料将形成围绕接触的环或圈45，由此将其与反型层25隔 离。可替选地，隔离环可以通过如下步骤来形成首先淀积用于形成 隔离环的电介质材料，然后淀积用于形成基极接触的材料。然后，在 一个烧灼步骤中，例如使用激光器，烧灼基极接触材料，穿过电介质 材料以及穿过钝化层、掺杂层和电介质层，以形成与硅晶片的基极接
触，并且具有围绕接触的绝缘电介质材料45的环或圈，例如如图2中所示。
在制造本发明的光伏电池的优选方法中，用于形成接触的包含金 属的材料以墨水的形式淀积在晶片上，并且其中使用打印机来完成淀 积，并且优选的地使用喷墨打印机或气溶胶喷射打印机来完成淀积， 并且更可优选的是使用由计算机控制的喷墨打印机，从而打印墨水的 特定图案可以由计算机来编程和控制。
一组局部化的基极接触彼此电连接，并且一组局部化的发射极接 触彼此电连接，从而通过将光伏电池暴露到光而产生的电流可以被收 集。这可以例如通过在基极接触上方以第一图案且与基极接触电接触 地施加诸如银的导电金属的层并且在发射极接触上方以第二图案且与 发射极接触电接触地施加诸如银的导电金属的层来实现，其中第一图 案和第二图案没有被电连接。可以通过诸如作为气相的金属的淀积的
一种或多种淀积方法或电化学地使用适当的掩模或使用适当掩模的丝 网印刷来施加这样的图案。优选地，优选使用如上所述的喷墨打印机
或气溶胶喷射打印机来将图案淀积为墨水。图2示出在发射极接触35 上方的图案60的横截面以及在基极接触40上方的图案50的横截面。 一个优选的图案是如图4所示的相互交叉的手指图案，其中光伏电池1 的背表面具有与基极接触40相接触的一组手指50和与发射极接触35 相接触的另一组相互交叉的手指60、以及电分离手指50和60的间隔 70。在另一个实施例中，用于形成基极接触和发射极接触的包含掺杂 剂的墨水以诸如分离的点的预选择图案的期望的图案被淀积。如上所 述，在形成基极接触的区域中，可以首先淀积电介质材料，以提供隔
26离环的形成。此后，可以通过例如喷墨打印合适图案，诸如相互交叉 的手指图案，将诸如包含银的墨水的导电材料层施加在打印了用于发 射极接触和基极接触的图案的区域上方， 一组手指覆盖和连接用于基 极接触的点，并且另一组手指覆盖和连接用于发射极接触的点。然后， 如上所述，通过激光烧灼其中点被打印以形成与晶片的基极接触和发 射极接触的手指的区域来形成接触。
作为最后的步骤，通过例如将晶片加热到约350°C的温度持续15 至60分钟，或者通过快速热处理，例如，约700。C持续1分钟，可以
对晶片进行退火。
图3示出根据本发明实施例的中性表面背接触光伏电池1的横截 面。图3示出p型硅晶片5。该晶片还可以是n型。如图2中所示，图 3中的箭头30描绘了碰撞在中性表面背接触光伏电池1的前光接收侧 上的光。
图3还示出由a-Si:H制成的本征钝化层15。相对于用于感应反型 层背接触光伏电池的图2，该钝化层可以如上所述地淀积。钝化层可以 是约4至约100nm厚，并且如图3中所示，钝化层可以仅施加在晶片 的背表面上，但是也可以在晶片的前表面上。
如图3中所示，电介质材料层20淀积在晶片上。该层可以是例如 SiNx:H层，例如约70至约卯nm厚的层。值x可以处于约0.4至约0.57 的范围中。相对于用于感应反型层背接触光伏电池的图2，这样的层能 够如上所述地施加。这样的层可以用作该层的前表面上的抗反射涂覆， 并且用作该层的背表面上的电介质层。如图3中所示的晶片5的前表 面上的层20和后表面上的层20可以分开地淀积或者同时淀积。如果 电介质层被分开地淀积，则优选的是在前表面上淀积SiNx:H，以用作 抗反射层以及在后表面上淀积a-SiOz:H，以优化弱吸收的红外光返回到 电池中的反射，其中值x可以是约0.4至约0.57，值z可以是约0.5至约0.66。
在接下来的步骤中，发射极接触35和基极接触40形成在晶片的 背侧上。可以如上述对于感应反型层背接触光伏电池所描述的那样形 成这些接触。
一组局部化的发射极接触彼此电连接，并且一组局部化的基极接 触彼此电连接，从而通过将光伏电池暴露到光所生成的电流可以被收 集。这可以例如通过上述使用图案50和60施加导电材料的相互交叉 图案的方法来完成，如图3和图4中所示。
作为最后的步骤，通过例如将晶片加热到约350°C的温度持续15 至60分钟，或者通过快速热处理，例如，在约700°C下持续约1分钟， 来对晶片进行退火。
仅仅阐述了本发明的某些实施例，并且根据上面的描述，可替选 的实施例和各种修改对于本领域人员而言是明显的。这些或其他选择
被认为是等效物并且在本发明的精神和范围内。
2007年3月16日递交的美国临时专利申请60/895,217的全部内 容通过引用结合于此。
权利要求
1.一种光伏电池，包括半导体晶片，其包括前光接收表面和相反的背表面；在至少所述背表面上的钝化层；在所述钝化层上方的导电类型与所述晶片相反的掺杂层；感应反型层；在所述掺杂层上方的电介质层；以及在至少所述背表面上的延伸至少穿过所述电介质层的一个或多个局部化的发射极接触以及一个或多个局部化的基极接触。
2. 根据权利要求l所述的光伏电池，其中，所述一个或多个局部化的发射极接触以及所述一个或多个局部化 的基极接触全部在所述光伏电池的背侧上。
3. 根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述一个或多个局部化的发射极接触以及所述一个或多个局部化 的基极接触是激光烧灼的接触。
4. 根据权利要求l所述的光伏电池，其中，所述基极接触的至少一部分包括将所述基极接触与所述反型层电 隔离的绝缘层。
5. 根据权利要求1所述的光伏电池，其中， 所述半导体晶片包括p型硅。
6. 根据权利要求l所述的光伏电池，其中， 所述半导体晶片包括n型硅。
7. 根据权利要求1所述的光伏电池，其中所述局部化的基极接触的至少一部分延伸穿过所述电介质层、所 述掺杂层和所述钝化层。
8. —种光伏电池，包括半导体晶片，其包括前光接收表面和相反的背表面； 在至少所述背表面上的钝化层；在所述钝化层上方的导电类型与所述晶片相反的掺杂层； 在所述掺杂层上方的电介质层；以及在至少所述背表面上的延伸至少穿过所述电介质层的一个或多个 局部化的发射极接触以及一个或多个局部化的基极接触。
9. 一种中性表面光伏电池，包括 半导体晶片，其包括前光接收表面和相反的背表面； 在至少所述背表面上的中性钝化层； 在所述钝化层上方的电介质层；以及在至少所述背表面上的延伸至少穿过所述电介质层的一个或多个 局部化的发射极接触以及一个或多个局部化的基极接触。
10. 根据权利要求9所述的光伏电池，其中，所述局部化的发射极接触和所述局部化的基极接触全部都在所述 光伏电池的背表面上。
11. 根据权利要求9所述的光伏电池，其中，所述一个或多个局部化的发射极接触和一个或多个局部化的基极 接触是激光烧灼的接触。
12. 根据权利要求9所述的光伏电池，其中， 所述中性钝化层是a-Si:H，并且最厚约100nm厚。
13. 根据权利要求12所述的光伏电池，其中，所述a-Si:H是至少约40nm厚。
14. 一种制造包括半导体晶片的光伏电池的方法，所述半导体晶 片包括硅前表面和背表面，所述方法包括a) 在所述晶片的前表面和背表面上淀积钝化层；b) 在所述晶片的至少背表面上和所述钝化层上方淀积导电类型 与所述晶片相反的掺杂层；c) 在至少所述掺杂层上方淀积电介质层；以及d) 在所述晶片的至少背表面上形成局部化的基极和发射极接触， 并且延伸至少穿过所述电介质层。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述基极接触还包括围绕所述基极的至少一部分的绝缘材料层。
16. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述光伏电池包括感应反型层以及将所述基极接触与所述反型 层电绝缘的绝缘材料。
17. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述局部化的基极接触和所述局部化的发射极接触以相互交叉的 手指图案形成在所述光伏电池的背表面上。
18. 根据权利要求14所述的方法，其中，导电材料的第一图案淀 积在背表面上电连接所述基极接触，并且导电材料的第二图案淀积在 背表面上电连接所述发射极接触。
19. 根据权利要求14所述的方法，其中， 所述基极接触和所述发射极接触是激光烧灼的接触。
20. —种用于包括具有半导体晶片的光伏电池的方法，所述半导体晶片包括硅前表面和背表面，所述方法包括a) 在所述晶片的至少背表面上淀积钝化层；b) 在所述晶片的至少背表面上以及在所述钝化层上方淀积电介 质层；C)在所述晶片的至少背表面上形成局部化的基极和发射极接触， 延伸至少穿过所述电介质层。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中， 所述电介质层在所述晶片的前表面和背表面上。
22. 根据权利要求20所述的方法，其中， 所述钝化层包括a-Si:H，并且约4至约100nm厚。
23. 根据权利要求20所述的方法，其中， 所述钝化层和所述电介质层组合为至少约40nm厚的一个层。
24. 根据权利要求20所述的方法，其中， 所述钝化层和所述电介质层包括a-Si:H。
25. 根据权利要求20所述的方法，其中，薄掺杂层淀积在所述钝化层上方，并且位于所述钝化层与所述电 介质层之间。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中， 所述薄掺杂层包括掺杂的a-Si:H，并且约4至约20nm厚。
全文摘要
一种光伏电池，包括半导体晶片，其包括前光接收表面和相反的背表面；在至少所述背表面上的钝化层；在所述钝化层上方的导电类型与所述晶片相反的掺杂层；感应反型层；在所述掺杂层上方的电介质层；以及在至少所述背表面上的延伸至少穿过所述电介质层的一个或多个局部化的发射极接触以及一个或多个局部化的基极接触。以及，一种中性表面光伏电池，包括半导体晶片，其包括前光接收表面和相反的背表面；在至少所述背表面上的中性钝化层；在所述钝化层上方的电介质层；以及在至少所述背表面上的延伸至少穿过所述电介质层的一个或多个局部化的发射极接触以及一个或多个局部化的基极接触。
文档编号H01L31/062GK101689580SQ200880014262
公开日2010年3月31日 申请日期2008年3月14日 优先权日2007年3月16日
发明者大卫·E·卡尔森, 默里·S·贝内特 申请人:Bp北美公司