专利名称：双面太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明的实施方式针对的是一种双面太阳能电池。
背景技术：
本申请要求2011年3月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No. 10-2011-0028041的优选权，其全部内容以引用的方式并入本文。
太阳能电池利用光伏效应将光转换为电力。太阳能电池包括形成了 PN结的基板和发射极部分。光入射在基板表面上以生成电流。在通用太阳能电池中，仅通过各太阳能电池的一个表面接收光，从而表现出较低的光伏效率。需要一种通过基板的两个相背表面接收光的双面太阳能电池。
发明内容
根据本发明的一种实施方式，提供了一种双面太阳能电池，该双面太阳能电池包括基板；多个第一电极，它们沿着第一方向设置在所述基板的第一表面上；多个第一集流器，它们沿着与所述第一方向交叉的第二方向设置在所述第一表面上，其中，所述多个第一集流器以电气方式和物理方式连接到所述多个第一电极；多个第二电极，它们沿着所述第一方向设置在所述基板的第二表面上；以及多个第二集流器，它们沿着所述第二方向设置在所述第二表面上，所述多个第二集流器以电气方式和物理方式连接到所述多个第二电极，其中，所述多个第二电极中的至少一个第二电极位于与所述多个第一电极中的至少一个第一电极的基准线不同的基准线上。太阳能电池使用入射在所述基板的第一表面和第二表面上的光生成电流。因此，相较于仅通过一个表面接收光的太阳能电池，此太阳能电池的效率被进一步提高。此外,在入射在第一表面上并从第二表面出射的光束中，一些光束被第二电极反射，进一步提闻了太阳能电池的效率。所述第二电极的数量等于或多于所述第一电极的数量。在所述第一电极的数量等于所述第二电极的数量的情况下，所述多个第一电极中的两个相邻第一电极彼此之间隔开第一间距P1，并且所述多个第二电极中的两个相邻第二电极彼此之间隔开第二间距P2，其中，所述第一间距Pl与所述第二间距P2相同。在所述第二电极的数量大于所述第一电极的数量的情况下，所述多个第一电极中的两个相邻第一电极彼此之间隔开第一间距P1，并且所述多个第二电极中的两个相邻第二电极彼此之间隔开第二间距P2，其中，所述第二间距P2小于所述第一间距P1。根据实施方式，所述第一间距Pl与所述第二间距P2的比率η满足式0. I < η< 1，其中 η = Ρ2/Ρ1)。考虑光接收表面的面积，所述第一间距Pl大于所述第二间距Ρ2，并且考虑串联电阻，所述第二间距P2小于所述第一间距P1。这样提高了太阳能电池的效率。所述多个第一电极中的各个第一电极具有小于60um的行宽和大于IOum的厚度。所述多个第二电极中的各个第二电极具有与所述多个第一电极中的各个第一电极相似的行宽和厚度。例如，所述多个第二电极中的各个第二电极具有小于70um的行宽和大于IOum
的厚度。上述结构可以减少电荷的复合损耗，从面进一步提高了太阳能电池的效率。所述基板为第一导电类型，其中，在所述第一 表面上设置发射极部，其中，所述发射极部为与所述第一导电类型相反的第二导电类型。所述多个第一电极和所述多个第一集流器接触所述发射极部。因此，被吸引到发射极部的电荷(例如，电子或空穴)被直接转移到所述多个第一电极和所述多个第一集流器，从而促进了电流流动。在所述发射极部的表面上没有设置所述多个第一电极和所述多个第一集流器的部分处设置第一绝缘膜。所述第一绝缘膜可以执行防反射功能和钝化功能二者。在所述第二表面上设置电场部，其中，所述电场部为第一导电类型，并且具有比所述基板的杂质浓度高的杂质浓度。在所述电场部的表面上没有设置所述多个第二电极和所述多个第二集流器的部分处设置第二绝缘膜。第二绝缘膜可以执行防反射功能和钝化功能二者。 所述多个第二电极和所述多个第二集流器接触所述电场部。
图I是例示了根据本发明的一种实施方式的太阳能电池的一部分的截面图。图2描绘了图I中所示的根据本发明的一种实施方式的太阳能电池的第一表面和第二表面的平面图。图3是例示了根据本发明的另一种实施方式的太阳能电池的一部分的截面图。图4描绘了图3中所示的根据本发明的另一种实施方式的太阳能电池的第一表面和第二表面的平面图。图5是例示了取决于第一间距与第二间距的比率的图3中所示的太阳能电池的效率的图表。
具体实施例方式来参考附图更详细地描述本发明的实施方式，其在整个说明书和附图中可以使用同样的附图标记表示同样的或类似的元件。可以理解的是，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称为仅位于另一元件“上”时，它可以是直接位于另一元件上或者也可以存在居间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”时，则不存在居间元件。图I是例示了根据本发明的一种实施方式的太阳能电池的一部分的截面图。图2描绘了图I中所不的根据本发明的一种实施方式的太阳能电池的第一表面和第二表面的平面图。太阳能电池包括具有彼此相背的第一表面和第二表面的基板110。太阳能电池还包括第一表面上的发射极部120、第一绝缘层130、多个第一电极140和多个第一集流器150 ;以及第二表面上的背表面场(“BSF”)部160、第二绝缘层170、多个第二电极180和多个第二集流器190。发射极部120设置在基板110的第一表面上。第一绝缘层130设置在发射极部120上。多个第一电极140设置在发射极部120的没有设置第一绝缘层130或第一电极140穿透了第一绝缘层1 30的部分上。第一集流器150以物理方式和电气方式连接到第一电极140。在本发明的实施方式中,第一集流器150与第一电极140交叉(或相交)。第二绝缘层170设置在BSF部160上。多个第二电极180设置在BSF部160的没有设置第二绝缘层170或第二电极180穿透了第二绝缘层170的部分上。第二集流器190以物理方式和电气方式连接到第二电极180。在本发明的实施方式中，第二集流器190与第二电极180交叉(或相交)。基板110由诸如具有第一导电类型(例如，η导电类型)的硅晶片之类的半导体形成。硅晶片可以包括单晶硅、多晶硅或非晶硅。具有η导电类型的基板110包含V簇元素杂质，例如磷⑵、砷(As)或锑(Sb)。根据本发明的另一种实施方式，基板110可以具有P导电类型并且/或者可以包括除硅外的半导体材料。在基板110为P导电类型的情况下，基板110可以包含III簇元素杂质，例如，硼(B)、镓(Ga)或铟(In)。基板110具有带纹理表面。具体而言，基板110的第一表面和第二表面每一个均被实现为带纹理表面。发射极部120包含具有与基板110的第一导电类型相反的第二导电类型的杂质。例如，发射极部120为P导电类型，并在基板110为η导电类型时与基板110形成PN结。由于PN结引起的固有电势差，因此，由入射光产生的电子-空穴对被分成电子和空穴，并且电子和空穴分别向太阳能电池的η型电极和P型电极移动。例如，如果基板110为η导电类型，并且发射极部120为ρ导电类型，则电子和空穴分别被吸引到基板110和发射极部120。因此，基板110的电子和发射极部120的空穴成为多数载流子。可以通过利用诸如B、Ga或In之类的III簇元素的杂质对基板110进行掺杂来形成P导电类型发射极部120。在基板110为P导电类型并且发射极部120为η导电类型的情况下，空穴被吸引到基板110，而电子被吸引到发射极部120。可以通过利用诸如P、As或Sb之类的V簇元素的杂质对基板110进行掺杂来形成η导电类型发射极部120。可以由氮化硅(SiNx:H)膜、氧化硅(SiOx:H)膜和氧化铝(AlOx)膜中的至少一种来形成第一绝缘层130。第一绝缘层130可以具有防反射功能和钝化功能二者。提到氢(H)意思是膜被氢化或被注入氢。第一绝缘层130包括露出发射极部120的多个部分的多个开口。多个第一电极140形成于发射极部120的暴露出的部分处，以接触发射极部120。将多个第一电极140每一个均形成为具有大于IOum的第一厚度Tl和小于60um的第一行宽Wl。虽然图I中厚度Tl被表示为第一电极140的顶面和发射极部120的凸出部分之间的距离，由于与第一电极140的厚度相比，发射极部120的凸出部分和凹陷部分之间的距离不大，因此厚度Tl也可以表示为(或者是指)第一电极140的顶面和发射极部120的凹陷部分之间的距离。形成具有该行宽和厚度的第一电极140可以使第一表面的光入射面积最大化,并且可以减少由电荷(例如，空穴和电子)的复合造成的损耗。可以通过使用导电膏的印刷工艺或通过电镀工艺来形成第一电极140。导电膏可以包含从由Al、Ni、Cu、Ag、Sn、Zn、In、Ti、Au构成的组及它们的组合中选择的至少一种导电材料。 当通过电镀工艺形成时，第一电极140可以包括种子层、扩散阻挡层和导电层。种子层可以由包含镍的材料(例如，包括Ni2Si、NiSi或NiSi2的镍硅化物)形成。由于在构成导电层的材料通过种子层扩散到硅界面时造成扩散，在种子层上形成的扩散阻挡层防止或减少了结劣化(junction degradation)的发生。导电层形成在扩散阻挡层上。导电层包括至少一种导电材料，例如，Ni、Cu、Ag、Al、Sn、Zn、In、Ti、Au或它们的组合。然而，本发明的实施方式并不限于此，而是还可以使用其它导电金属。在导电层包括铜层的情况下，还可以在铜层上形成锡层，以防止铜层的氧化并且便于条带的焊接。第一电极140穿过开口接触发射极部120，使得第一电极140以物理方式和电气方式连接到发射极部120。如图2所示，多个第一电极140沿着第一方向(Y-Y')形成。定义为两个相邻第一电极之间的距离的第一间距表示为“P1”。第一电极140收集发射极部120处的电荷，例如空穴。在通过沿着与第一方向(Y-Y')交叉的第二方向(X-X')的开口曝露的发射极部120的表面上形成至少两个第一集流器150。第一集流器150以物理方式和电气方式连接到第一电极140。第一集流器150接触发射极部120。因此，第一集流器150收集吸引到发射极部120的电荷并向外部装置输出这些电荷。根据实施方式，第一集流器150可以像第一电极140 —样通过电镀，或通过印刷、干燥和烧制包含导电材料的导电膏形成。位于基板110的第二表面上的第二电极180收集向基板110移动的电荷(例如，电子)，并向外部装置输出这些电荷。如图2中所示，第二电极180沿着与第一电极140相同的方向(即，沿着第一方向(J-V ))形成，并形成第二电极180，以便具有与第一电极140数量相同的数量。作为两个相邻第二电极180之间的距离的第二间距P2与第一间距Pl相等。如图I中所示，第二电极180置位于与第一电极140不同的线上。短语“第二电极180置位于与第一电极140不同的线上”指的是第一电极140沿着宽度方向上的中线CLl与第二电极180沿着宽度方向上的中线CL2不一致。在本发明的实施方式中，不同的线可以指基准线，由此该基准线可以是中线，但不是必需的。即，基准线可以是基于第一电极140和、第二电极180的任何共同特征的线，例如，第一电极140和第二电极180各自的一个侧面。根据一种实施方式，第二电极180的中线CL2与第一电极140的中线CLl间隔开
预定距离G。各第二电极180具有与第一电极140的第一行宽Wl相似的第二行宽W2，例如，小于70um的行宽，和大于IOum的第二厚度T2。形成具有如上所述行宽与厚度的第二电极180可以使少数载流子的电阻最小化，并且可以减少由电荷的复合造成的损耗。在基板110的第二表面上形成在以物理方式和电气方式连接到第二电极180的至 少两个第二集流器190。沿着与第二电极180交叉的方向，S卩，第二方向(X-X')形成第二集流器190。第二电极180和第二集流器190可以分别由与第一电极140和第一集流器150相同的材料形成。接触第二电极180和第二集流器190并且在以物理方式和电气方式连接到第二电极180和第二集流器190的BSF部160形成于基板110的整个(或全部)表面上。BSF部160形成为具有用与基板110相同的导电类型但比基板110的浓度更高的浓度的杂质掺杂的有区域，例如，η+区域。BSF部160基于BSF部160和基板110之间杂质浓度的不同而形成势垒，干扰载流子(例如，空穴)向基板110的后表面的移动。因此，电子和空穴不太可能在基板110表面附近复合而消失。第二绝缘层170被设置在BSF部160的没有第二电极180和第二集流器190的后表面上。第二绝缘层170可以由氮化硅(SiNx = H)膜、氧化硅(SiOx = H)膜和氧化铝(AlOx)膜中的至少一种形成。第二绝缘层170可以具有防反射功能和钝化功能。提到氢(H)意思是膜被氢化或被注入氢。这样配置的太阳能电池可以用作双面太阳能电池。现在来描述太阳能电池的操作。由于通过发射极部120和BSF部160入射到基板110的光，在太阳能电池中生成电子-空穴对。由于基板110的第一表面和第二表面被形成为带纹理表面，因此在第一表面和第二表面处减少了由反射导致的光的泄漏，并且在带纹理表面发生光的入射和反射，使得光限制在太阳能电池内部。因此，光吸收增加了，从而提高了太阳能电池的效率。此外，第一绝缘层130和第二绝缘层170减少了由于基板110的反射造成的入射光泄漏导致的损耗，从而提高了进入基板110的光量。电子-空穴对在由入射光生成时通过基板110和发射极部120的PN结彼此分离，从而电子被吸引到η导电类型的基板110，而空穴被吸引到ρ导电类型的发射极部120。之后，电子通过BSF部160从基板110移向第二电极180和第二集流器190，而空穴从发射极部120移向第一电极140和第一集流器150。因此，当第一集流器150通过导线(例如，内部连线)连接到第二集流器190时，则电流流过该导线。由于第二电极180位于与第一电极140不同的线上，因此入射在第一表面上并透过基板Iio和第二表面传到外部的一些光束由第二电极180反射并再次进入基板110。同样，在入射在第二表面上的光束中，透过基板110并离开第一表面的一些光束由第一电极140反射并再次进入基板110。因此，对光电转换有贡献的光量增加，从而提高了太阳能电池的效率。图3是例示了根据本发明的另一种实施方式的太阳能电池的一部分的截面图。图4描绘了图3中所不的根据本发明的另一种实施方式的太阳能电池的第一表面和第二表面的平面图。图5是例示了取决于第一间距与第二间距的比率的图3中所示的太阳能电池的效率的图表。 根据本发明的该实施方式的太阳能电池的基本结构与结合图I和图2描述的太阳能电池相同或大体相同，其中相同的附图标记可以用于表示与结合图I和图2描述的相同或大体相同的元件。基板110、发射极部120、第一绝缘层130、第一电极140、第一集流器150、BSF部160和第二绝缘层170与结合图I和图2所描述的相同或大体相同。本实施方式与结合图I和图2描述的实施方式的不同之处在于第二电极180的数量大于第一电极140的数量。形成第二电极180，使得两个相邻的第二电极180彼此之间隔开第二间距P2，并且形成第一电极140，使得两个相邻的第一电极140彼此之间隔开第一间距P1，其中，第二间距P2小于第一间距P1。第二电极180设置在与第一电极140不同的线上。考虑到光接收表面的面积，则第一间距Pl大于第二间距P2，而考虑到串联电阻，则第二间距P2小于第一间距Pl。与结合图I和图2描述的实施方式相比，在本实施方式中，存在可以将透过基板110的光反射回基板110的大量第二电极180，这进一步提高了太阳能电池的效率。在本发明的图I和图2的实施方式中，第一电极140和第二电极180没有对齐。在本发明的图3和图4的实施方式中，第一电极140都可以不与任何第二电极180对齐,或者至少第一电极140中的一些可以与第二电极180中的一些对齐。此外，在本发明的多种实施方式中，可以没有第一集流器150与第二集流器190对齐,可以有一些第一集流器150与第二集流器190对齐，或者可以是全部第一集流器150与第二集流器190对齐。图5例示了取决于第一间距Pl和第二间距P2的比率n( S卩，n = Ρ2/Ρ1)的效率变化，其中，水平轴指的是比率η，而垂直轴指的是效率(％ )。 参照图5，可以看出，太阳能电池在第一间距PI和第二间距Ρ2的比率η大于O. I并小于I时具有最大效率，即，当比率η满足下式时0. I < η < 1，具有最大效率。 尽管已经参考本发明的多个示例性实施方式对本发明的实施方式进行了描述，应当理解的是，本领域的技术人员可以想出落入本公开的原理范围内的多个其他修改例和实施方式。更具体地说，可以在本公开、附图及所附权利要求的范围内对本主题组合装置的组成部件和/装置进行各种变换和修改。除对组成部件和/或装置的变换和修改外，替代性使用对本领域的技术人员也是明显的。
权利要求
1.一种双面太阳能电池，该双面太阳能电池包括 基板； 多个第一电极，它们沿着第一方向设置在所述基板的第一表面上； 多个第一集流器，它们沿着与所述第一方向交叉的第二方向设置在所述第一表面上，其中，所述多个第一集流器以电气方式和物理方式连接到所述多个第一电极； 多个第二电极，它们沿着所述第一方向设置在所述基板的第二表面上；以及 多个第二集流器，它们沿着所述第二方向设置在所述第二表面上，所述多个第二集流器以电气方式和物理方式连接到所述多个第二电极， 其中，所述多个第二电极的数量大于所述多个第一电极的数量。
2.根据权利要求I所述的双面太阳能电池，其中，所述多个第二电极中的至少ー个第ニ电极位干与所述多个第一电极中的至少ー个第一电极的基准线不同的基准线上。
3.根据权利要求I所述的双面太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的两个相邻第ー电极彼此之间隔开第一间距P1，并且所述多个第二电极中的两个相邻第二电极彼此之间隔开第二间距P2，并且 其中，所述第二间距P2小于所述第一间距Pl。
4.根据权利要求3所述的双面太阳能电池，其中，所述第一间距Pl和所述第二间距P2的比率η满足式O. I < η < 1，其中，η = Ρ2/Ρ1。
5.根据权利要求I所述的双面太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极具有小于60um的行宽和大于IOum的厚度。
6.根据权利要求I所述的双面太阳能电池，其中，所述多个第二电极中的各个第二电极具有小于70um的行宽和大于IOum的厚度。
7.根据权利要求I所述的双面太阳能电池，该双面太阳能电池还包括设置在所述第一表面上的发射极部， 其中，所述基板为第一导电类型，并且 其中，所述发射极部为与所述第一导电类型相反的第二导电类型。
8.根据权利要求7所述的双面太阳能电池，其中，所述多个第一电极和所述多个第一集流器接触所述发射极部。
9.根据权利要求7所述的双面太阳能电池，该双面太阳能电池还包括在所述发射极部的表面上没有设置所述多个第一电极和所述多个第一集流器的部分处设置的第一绝缘膜。
10.根据权利要求I所述的双面太阳能电池，该双面太阳能电池还包括设置在所述第ニ表面上的具有所述第一导电类型的电场部，其中，所述电场部的杂质浓度高于所述基板的杂质浓度。
11.根据权利要求10所述的双面太阳能电池，该双面太阳能电池还包括在所述电场部的表面上没有设置所述多个第二电极和所述多个第二集流器的部分处设置的第二绝缘膜。
12.根据权利要求10所述的双面太阳能电池，其中，所述多个第二电极和所述多个第ニ集流器接触所述电场部。
全文摘要
提供了一种双面太阳能电池，该双面太阳能电池包括基板；多个第一电极，它们沿着第一方向设置在所述基板的第一表面上；多个第一集流器，它们沿着与所述第一方向交叉的第二方向设置在所述第一表面上，其中，所述多个第一集流器以电气方式和物理方式连接到所述多个第一电极；多个第二电极，它们沿着所述第一方向设置在所述基板的第二表面上；以及多个第二集流器，它们沿着所述第二方向设置在所述第二表面上，所述多个第二集流器以电气方式和物理方式连接到所述多个第二电极，其中，所述多个第二电极的数量大于所述多个第一电极的数量。
文档编号H01L31/0224GK102738255SQ20121006329
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月12日 优先权日2011年3月29日
发明者崔荣嫮, 张在元 申请人:Lg电子株式会社