具有浮动正面发射极区的交指型背面接点光伏电池的制作方法
【专利摘要】一种具有第一导电类型的半导体基板的光伏电池，半导体基板的背面上具有第一图案的基极表面区域及发射极表面区域，该基极表面区域及该发射极表面区域被分别耦合至第一及第二输出端子。正面上的具有第二图案的第一其它表面区域及第二其它表面区域相对于第一及第二输出端子是电气浮动的。该第一其它表面区域及该第二其它表面区域分别具有第一导电类型及第二导电类型。当从沿与该第一表面垂直的方向的投影看时，该第一其它表面区域及该第二其它表面区域分别至少部分地与发射极区及基极区重叠。
【专利说明】具有浮动正面发射极区的交指型背面接点光伏电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光伏电池及一种制造此电池的方法。
【背景技术】
[0002]一种交指型背面接点光伏电池在该光伏电池的同一表面(惯称作背面)上具有基极区及发射极区。如同本身是已知的，一光伏电池的运行是以一半导体基板中的自由电荷载子的光诱导激发为基础。基极区及发射极区是分别从半导体基板收集多数及少数电荷载子的导电类型相反的区域。
[0003]可以区分两种不同的基本光伏电池设计:基极区及发射极区设置在半导体基板的相对表面上的设计，及基极区及发射极区设置在基板的同一表面(背面)上的交指型设计。在交指型设计中，基极区及发射极区的接点通常也设置在背面上。接点可分别通过背面的对边上的宽汇流条连接以及基极区及发射极区上分别连接至相应汇流条的平行导电带集合来实现。在相对表面设计中，基极区及发射极区的接点可以分别与基极区及发射极区在同一表面上，或它们两者可在同一表面上，使用贯穿基板的通孔将基极区或发射极区耦合至另一表面上的接触垫。
[0004]当使用基极区及发射极区在同一表面上的交指型设计时，相对表面(称作正面)可被具有一与半导体基板不同的掺杂水平的区域覆盖。在具有交指型背面设计的许多已知的光伏电池中，正面覆盖有一电气浮动表面场区，该电气浮动表面场区与半导体基板的导电类型相同且具有提高的掺杂水平，如同背面上的基极区。这种表面场区减少正面处的复合，因为它降低了正面处的少数电荷载子密度。
[0005]由F.Granek 在 2009 年所发表的题为 “high-efficiency back-contactback-junction silicon solar cells (高效背面接触背面结娃太阳能电池)”的论文的第160页上的图9-1 (b)揭露一种正面覆盖有与半导体基板极性类型相反的掺杂区的光伏电池。这是作为一种钝化方案提出的，该方案减少了复合，因为它降低来自基板的多数电荷载子在正面的密度。Granek(第145页)提到，正面上的浮动发射极层具有抽取(pumping)效应，其中横向距离发射极较远的光生的少数载子被注入浮动发射极，它们在此成为多数载子。这些载子在浮动发射极中的横向流动被增强。接下来，这些载子被再注入基极，且垂直地扩散到p-n结。因此，浮动发射极的抽取效应降低背面接点背面结中的电遮掩损失。然而，该文献并未揭露效率增益，且甚至在低光强度下有损失。由F.Granek所发表的论文的图9.6(第167页)显示，外部量子效率(EQE)随着光强度的降低而降低。这归因于电荷载子从前发射极层进入下方基板的漏电流，这些电荷载子在此是与多数电荷载子复合的少数电荷载子。此类型的损失主要在覆盖在基极区上的区域中发生。
[0006]交指型设计的优势在于它们通过正面上的连接结构来避免半导体基板的光学遮掩问题。然而，交指型设计受到一种称为电遮掩的效应的损害。在半导体基板中与基极区相邻处产生的的少数电荷载子在可被收集之前必须向发射极区横向移动。随着与发射极区的距离增加，这些电荷载子将越来越可能复合，而非到达发射极区，这导致净有用输出功率损失。此问题通过将基极区的宽度减至最小值来解决。然而，减小特征宽度会使制造工艺更加复杂。
【发明内容】
[0007]目的之一在于提供一种具有交指型基极区及发射极区的光伏电池，其中较宽的基极区可被使用，且降低了由于电遮掩引起的损失。
[0008]提供一种具有浮动正面发射极区的交指型背面接点光伏电池。提供如权利要求1所述的光伏电池。在本文中，由导电类型相反的区域组合而成的图案被设置在半导体基板的正面和背面上(依本文所用，“半导体基板上的区域”兼指这些区域是在半导体基板的表面附近的半导体基板部分的实施例以及这些区域是涂覆在表面上的一层或多层的部分的实施例)。这些区域的导电类型可通过掺杂和/或通过诱生一反转层的外场产生结构来生成，就如同反转层可在一场效应晶体管中的一栅极下面生成。外场产生结构可包含例如一带电层。
[0009]背面上的导电类型相反的区域被用作基极区及发射极区或反之亦然，这些区域被电气连接至光伏电池之输出端子。正面上的导电类型相反的区域是电气浮动区域，即除了经由基板的材料之外未电气连接至输出端子的区域。当以沿与背面垂直的方向的投影来看时，正面上具有发射极区导电类型的区域至少部分地与背面上的基极区重叠。以此方式，正面上具有发射极导电类型的这些区域提供从基极区上的区域朝向发射极区的横向电流路径。来自基极区上的半导体基板本体、沿此路径横向移动的少数电荷载子是具有发射极导电类型的正面区域中的多数电荷载子，这降低了复合损失。在一实施例中，具有基极导电类型的正面区域相对半导体基板可能具有提高的掺杂水平。
[0010]在一实施例中，在正面上具有发射极导电类型的至少一表面区域上的一电气浮动导线，横向延伸至表面区域的一边缘。以此方式，另一横向电流路径被提供，它进一步降低了复合损失。
[0011]在正面具有纹理高度变化的实施例中，一氧化铝层被设置在纹理结构上。这降低了复合损失，其中具有发射极导电类型的表面区域可能会由于纹理而被刺穿。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1不出一光伏电池的不意截面；
[0013]图1a不出一光伏电池的不意截面；
[0014]图2示出背面的局部的示意俯视图；
[0015]图3示出正面的局部的示意俯视图；
[0016]图4示出制造方法的流程图；
[0017]图5、6示出一纹理正面的侧视图；
[0018]图7示出正面的一实施例的俯视图。
【具体实施方式】
[0019]图1不出一光伏电池的不意截面,该光伏电池包含一半导体基板10,该半导体基板10具有第一表面及第二表面11a、Ilb,在第一表面Ila上的基极区12及发射极区14,分别在基极区12及发射极区14上的第一导线及第二导线16a、16b，以及在第二表面Ilb上的导电类型彼此相反的其他区域18a、b。
[0020]半导体基板10可由硅制成，例如，硅被掺杂成具有第一导电类型(η型或P型)且具有在0.01-1000微米范围内，且更佳地是1-200微米的厚度D，这形成第一表面Ila与第二表面Ilb之间的距离。半导体基板10的第一表面Ila及第二表面Ilb将被分别称作背面及正面，因为后者在操作期将面向太阳，或其他光能源，而前者将背对太阳或其他光能源。第一表面Ila及第二表面Ilb可以是彼此平行的平坦表面。
[0021]图2，一光伏电池的背面的局部的示意俯视图，示出基极区12及发射极区14以及第一导线16a及第二导线16b。图1之示意截面是沿基极区12及发射极区14的宽度方向W示出的。基极区12及发射极区14可能具有细长形，在宽度方向W上的宽度远小于与在横贯宽度方向W的长度方向上的长度(形式上，在一边上的点的宽度方向是从该点通过该区域到一对边上与该点最近的点的方向)。基极区12在宽度方向上的宽度值可以在0.1-4000微米的范围内，例如，较佳地是0.5到4毫米，它们的长度值至少为50毫米，依电池大小而定。发射极区14在宽度方向上的宽度值可以在0.1-4000微米的范围内，例如，较佳地是
0.5到4毫米，例如与基极区12相同，它们的长度值至少为50毫米，依电池大小而定。
[0022]基极区12具有第一导电类型，即与半导体基板10的导电类型相同。基极区12可以是相较于半导体基板10具有提高的第一导电类型掺杂水平的表面场层区域。发射极区14具有与第一导电类型相反的第二导电类型，例如，若半导体基板具有η型导电性，则发射极区为P型，使得一半导体结存在于半导体基板10与发射极区14之间的界面处。基极区12可能具有在例如0.1纳米-100微米范围内的厚度，或具有小于例如基板10之厚度的10%的厚度。发射极区14可能具有在例如0.1纳米-100微米范围内的厚度，或具有小于例如基板10之厚度的10%的厚度。基极区12及发射极区14可能是半导体基板10邻近其表面的部分，在局部上加入掺杂，或它们可由表面半导体基板10上的掺杂层形成，或由半导体基板10的局部与半导体基板10上的一层或多层的组合形成。
[0023]第一导线16a及第二导线16b分别与基极区12及发射极区14电接触。第一导线16a及第二导线16b例如可以是印刷的导体材料的烧结颗粒的导线。第一导线16a及第二导线16b具有一细长(线)形，最长方向横贯基极区12及发射极区14的宽度方向。图1示出第一导线16a及第二导线16b在横贯第一导线16a及第二导线16b长度的虚拟平面中的截面。
[0024]图3不出一光伏电池的正面的局部的不意俯视图，不出第一其它区域18a及第二其它区域18b。第一其它区域18a及第二其它区域18b以图案化方式提供，使得两者皆未覆盖整个正面。第一其它区域18a具有第一导电类型，即与半导体基板10相同的导电类型，例如，若半导体基板10为η型，则第一其它区域18a也为η型。第二其它区域18b具有第二导电类型，即与背面上的发射极区14相同的导电类型，例如，若半导体基板10为η型，则第二其它区域18b为P型。
[0025]在所示实施例中，第一其它区域18a及第二其它区域18b分别与背面上的发射极区14及基极区12具有相同的布局。第一其它区域18a位于面对发射极区14之处，即它们的轮廓线的投影在与正面和背面垂直的方向上重合。第二其它区域18b面对基极区12，即它们的轮廓线的投影在与正面和背面垂直的方向上重合。其它区域18a、18b可以是半导体基板10邻近其表面、带有局部加入掺杂的部分，或它们可由表面半导体基板10上的掺杂层，或半导体基板10的局部与半导体基板10上的一层或多层的组合形成。在所示实施例中，若不计经由半导体基板10的理论耦合，则没有导线电耦合至其它区域18a、18b。
[0026]尽管图未示，但是光伏电池可包含其他层，诸如介电层等。第一导线及第二导线16a、16b例如可通过此介电层被耦合至基极区12及发射极区14。
[0027]图2及3示出没有汇流条的范例。汇流条是背面上的相对较宽的导线，背面上的多个宽度较小的导线与之连接。由于在正面上使用其它区域而能够使用较宽的基极区，一较宽的汇流条可成为非必要的。然而，应了解的是，汇流条仍可被使用。在此情况下，当一汇流条被设置在背面的基极区上时，可在覆盖于汇流条上的正面上使用一对应宽度的第二其它区域。
[0028]尽管这些图示出细长矩形条形基极区及发射极区的一范例，但是应了解的是，其他形状的区域可被使用。在一范例中，在发射极区内呈岛状物形式的基极区可被使用，且在正面上具有第二导电类型的第二其它表面区域的对应岛状物。这可以降低第二其它表面区域的总使用面积，从而可增加效率。因为第二其它表面区域使得可以使用较宽的基极区而没有大的效率损失，基极区岛状物可易于通过额外的导体连接。
[0029]在操作中，一种可移动的电荷载子(电子或空穴)在半导体基板10中占多数(在η型基板中，电子是多数电荷载子，且在P型基板中，空穴为主要电荷载子)。在发射极区14及第二其它区域18b中，另一种电荷载子占多数。一方面，在半导体基板10与发射极区14之间的半导体结，另一方面，在半导体基板10与第二其它区域18b之间的半导体结，空间电荷分布产生跨过这些结的电场。这些电场限制扩散的多数电荷载流子通过结。这些电场具有在没有输出电流通过光伏电池的端子时使通过结的净电流为零的效应。当从光伏电池得到输出电流时，跨过半导体基板10与发射极区14之间的结的电场增大，使得净电流增加。进入半导体基板10的光激发可移动的电子-空穴对。多数电荷载子流动至基极区12，且少数电荷载子流动至发射极区14，它们在此被电场吸引。在半导体基板10中邻近基极区12处(即沿垂直于背面的方向在背面上的投影位于基极区12投影内的位置)被激发的少数电荷载子在可到达发射极区14之前必须(在平行于背面的方向上)被横向传输。
[0030]第二其它区域18b操作为降低此横向传输期间的复合损失。来自半导体基板10的到达第二其它区域18b的少数电荷载子(例如，就一 η型半导体基板而言，为空穴)将通过电场被拉入这些第二其它区域18b。这在半导体基板10中产生少数电荷载子密度梯度。此密度梯度复又导致已经在半导体基板10中邻近基极区12处被激发的少数电荷载子的净扩散流。原则上，这将导致电荷在第二其它区域18b中累积，直到所产生电场的效应(第二其它区域18b的电势的改变)平衡净流为止。一类似的效应发生在发射极区14，只是此时，建立的电场较小，因为第二导线16b以光伏电池输出功率的方式将电荷从发射极区14移除。
[0031]第二其它区域18b在正面上延伸到覆盖在背面区域上的基极区12的位置处上。第二其它区域18b的边缘覆盖在发射极区14的边缘上。较佳地是，第二其它区域18b由覆盖在基极区12上的位置稍延伸超出边缘到达覆盖在发射极区14之上的位置。(较佳地是，重叠面积在发射极面积的O到40%之间，且更佳地是，在0-20%之间)。第二导电类型的第二其它区域18b可能具有使钝化减少的效应。通过避免使用延伸在整个发射极区14上，且较佳地是不超过50%的第二其它区域18b部分，可实现由于基极区域上的复合减少而产生的增益，同时避免发射极区域14上方表面钝化减少。在一实施例中，第二其它区域18b甚至未延伸至覆盖在边缘发射极区14上的位置，而是在覆盖在基极区12上的区域内终止，稍未达到发射极区14的边缘，因此第二其它区域18b具有接近发射极区14但不在它们之上的位置。
[0032]在第二其它区域18b与发射极区14彼此接近，即接近它们的边缘的情况下(不论它们是否与发射极区14重叠)，这些区域的多数电荷载子(半导体基板10的少数电荷载子)从第二其它区域18b跨越到发射极区14。基本上，在这些区域彼此接近的情况下，第二其它区域18b、半导体基板10及发射极区14作为一双极晶体管结构，第二其它区域18b形成此晶体管的集极，发射极区14形成此晶体管的发射极，且基板10的相邻部分形成基极。在第二其它区域18b的边缘，来自第二其它区域18b的电荷载子如同集极发射极电流流至发射极区14。此时，因为结邻近第二其它区域18b且发射极区14邻近半导体基板10，横跨结的电场不同于距边缘较远处的场。边缘处的电场不能平衡第二其它区域18b的多数电荷载子(就P型第二其它区域18b及η型基板10而言，为空穴)流动至半导体基板10的净扩散流。在半导体基板中，这些电荷载子有一向附近的发射极区14的净扩散流，它们在发射极区14被横跨结的电场吸入。
[0033]第二其它区域18b靠近边缘的多数电荷载子净流动导致一净横向电流通过第二其它区域18b。因此，对于少数电荷载子形成从半导体基板10到第二其它区域18b的电流路径，接着横向通过第二其它区域18b到第二其它区域18b的边缘，并由此经由基板10到发射极区14。在第二其它区域18b中，这些电荷载子形成多数电荷载子，因此它们在横向流动几乎没有或没有由于复合产生的损失。相较于通过半导体基板10的横向少数电荷载流子,此电流路径中由于复合产生的损失较少,并且光伏电池的净输出功率增加。
[0034]具体而言，当第二其它区域18b被使用时，基极区12的宽度可以增加，并且由于电遮掩产生的损失不如未使用第二其它区域18b时大。因此可以使用较宽的基极区12。这使得使用不太复杂的方法步骤来实现基极区12成为可能。基极区可以宽于基极区与外部连接之间电流的基极接点的宽度。这使得可以在基极区上的导线16a上提供接点，以用于将来自光伏电池的电流供应给外部输出或提供给其他光伏电池，而无需进一步措施来防止基极接点到发射极区14之间短路。
[0035]尽管已经以举例方式描述了其中从沿垂直于背面的方向的投影看，第二其它区域18b与基极区12的轮廓线重合的光伏电池，但是应了解的是，此重合并不是绝对必要的。例如，可使用(从该投影看时)延伸到基极区12的轮廓线外的第二其它区域18b。例如，可使用具有在发射极区域宽度的1-40%但较佳地是1-20%范围内的重叠的延伸。延伸可增加光伏电池的净输出功率，因为它提供一较宽区域，第二其它区域18b的多数电荷载子可穿越该区域到发射极区14，且因此有较低的电流密度与电场累积。然而，如上文所指出的，第二其它区域18b与发射极区之间的重叠也导致对第二其它区域18b充电的需求增加。因此，较佳地是，重叠例如局限于小于发射极区14的10%。在另一范例中，基极区12可延伸到第二其它区域18b的轮廓线外(从该投影看时)，例如，最多0.2毫米。这具有的效果是使得第二其它区域18b中的多数电荷载子将必需穿越第二其它区域18b通过半导体基板10的一较长的距离到发射极区14，在此它们形成暴露于一较大复合风险的少数电荷载子。然而，只要第二其它区域18b减少总路径长度，如同相较于未提供第二其它区域18b的情况的少数电荷载子，复合损失可以降低。
[0036]第一其它区域18a主要用于通过降低正面的少数电荷载子密度来减少正面的复合。如果正面的复合水平在没有此一正面场下是可接受的，或如果正面以另一种方式被钝化，则可忽略第一其它区域18a的提高掺杂，因此第一其它区域18a将会具有与半导体基板10相同的掺杂密度。然而，当无需钝化时，提高掺杂的第一其它区域18a可被加入，因为它们可贡献与第二其它区域18b的效应有关的效应。第一其它区域18a中的提高掺杂具有使一部分的横向多数电荷载流子集中在第一其它区域18a中的效应，这降低了由于扩散到发射极区14中或半导体基板10中而产生的复合。
[0037]尽管在先前实施例中，第二其它区域18b通过第二导电类型的掺杂层来实现，但是应指出的是，一图案化外场产生结构可被替代使用来产生反转层。
[0038]通过一外场结构来产生反转层从而形成场效应晶体管是众所周知的，其中在半导体主体的表面上的栅极用以产生一电场，该电场驱离来自表面层的多数电荷载子并吸引少数电荷载子，使得基板本体的少数电荷载子在表面层中成为多数电荷载子。一预充电浮动栅(例如，嵌入到由EPROMS中之浮动栅晶体管已知的介电层中)可被用在光伏电池中半导体基板的表面上。光学透明的材料可用于浮动栅。可替代地，一永久极化层可被使用，例如，一铁电层。较佳地是，若想要的是负电荷(在一 η型基板上，为了产生正电荷载子形成主要电荷载子的反转层)，则使用自然收集净电荷的材料(诸如氧化铝或氧化铪)制作外场产生结构，若想要的是正电荷，则使用氮化硅或氧化硅来制作外场产生结构。
[0039]图1a示出图案化外场产生结构在正面上第二其它区域18b所在位置的一实施例。图案化外场产生结构包含图案化表面区域300及带电层302。半导体基板10中的图案化表面区域300具有第一导电类型的、相较于半导体基板本体提高的掺杂密度。图案化表面区域300位于半导体基板10上第一表面区域所处位置。带电层302覆盖正面上第一及第二表面区域所处位置。若想要的是负电荷(在一 η型基板上，为了产生正电荷载子形成多数电荷载子的反转层)，可由自然收集净电荷的材料(诸如氧化铝或氧化铪)制作带电层302，若想要的是正电荷，则可由氮化硅或氧化硅来制作带电层302。
[0040]图案化外场产生结构用以在基板10表面产生反转层。在图案化表面区域300外部的位置，由带电层302所产生的场通过驱离多数载子并吸引少数载子产生反转，建立一少数载子通道。在图案化表面区域300内的位置，提高掺杂防止反转。将要认识到的是，可选择带电层302的掺杂密度与电荷密度的组合以确保此效应。应了解的是，图1a仅示出一图案化外场产生结构的一范例。在其他范例中，可使用图案化带电层，例如其在选择性地在基极区12之上的正面上具有带电区域以排斥多数电荷载子。在此情况下，一具有提高掺杂的图案化或非图案化层可被使用。
[0041]尽管图案化外场产生结构被示出为第二导电类型的掺杂表面区域的替换物，但是应了解的是，这两者可被合并。这可用以提高第二导电类型的电荷载子的密度，或克服局部缺陷。
[0042]应了解的是，一类似但电荷符号相反的图案化带电层可用以在正面上产生基极区，以代替通过掺杂产生基极区。而且，在背面上，一图案化带电层或多个图案化带电层可被使用来代替掺杂层或作为掺杂层的补充。
[0043]光伏电池可使用一种从制造具有交指型背面设计的太阳能电池的制造方法衍生的方法来制造，添加的步骤为在正面上产生具有一图案的第一其它区域18a及第二其它区域 18b。
[0044]图4示出一种制造光伏电池的方法的流程图。该方法包含产生图案化掺杂层的步骤。实现的方法是已知的，且因此将不做详细描述。图案化掺杂层例如可通过如下方式来产生:首先例如通过植入及/或通过扩散来自表面的一源的掺杂物材料掺杂一表面层，且继后在不需要的地方选择性地移除掺杂层，例如，通过在表面上沉积一图案化掩膜层，使不需要掺杂层之处的表面是暴露的，且随后蚀刻暴露的表面。作为另一范例，一图案化掩膜层可被提供，使得暴露区域可被首先提供，且图案化掺杂可被施加，在未暴露表面之处，该施加被掩膜层阻挡。在其他实施例中，一掺杂层可以以一种图案化方式，或在该层随后以一种图案化方式被移除的过程中，被沉积在基板表面上。应强调的是，仅以举例的方式描述了一种可能的方法。
[0045]在图中的示范性方法中，经第一导电类型(例如η型)的均匀掺杂的基板(晶圆)被提供。该基板可经受各种不同的预备加工步骤。
[0046]在第一步骤41中，与第一导电类型相反的第二导电类型(例如，P型)掺杂材料在基板正面处，例如通过植入及活化，或通过涂敷一暂时源层并致使掺杂物从源层扩散出去，被添加到表面层。
[0047]在第二到第四步骤42-44中，一掺杂层图案在背面上产生。在第二步骤42中，第二导电类型的掺杂材料被添加到在基板的面对正面的背面处的表面层。在第三步骤43中，第一图案化掩膜层被设置在背面上，暴露背面上基极区12所在位置。这可通过，例如丝网印刷或通过光刻技术来完成。在第四步骤44中，从暴露的基极区蚀刻出具有第二导电性掺杂的层，且随后第一导电类型(例如，η型)的掺杂材料被添加到暴露区域中。此后，第一掩膜层被移除。
[0048]在第五到第四步骤42-44中，一掺杂层图案在背面上产生。在第五步骤45中，第二图案化掩膜层被设置在正面上，暴露正面上第一其它区域18a所在位置。在第六步骤46中，第一导电类型(例如，η型)的掺杂材料被添加到暴露区域中，添加的密度将使在这些区域中的表面层的净导电类型在比基板10中表面层之下高的净第一导电类型掺杂密度下变成第一导电类型(例如，η型，若基板10为η型)随后，第二掩膜层被移除。
[0049]在第七步骤47中，第一导线16a及第二导线16b被施加于背面上的基极区及发射极区。这可包含首先在背面上产生一介电层，在此介电层上第一导线16a及第二导线16b的预期位置印刷导体材料糊，及烘烤电池以烧结糊料并产生穿过介电层的连接。
[0050]随后，由第七步骤47所代表的其他加工步骤被执行以完成电池。如上所述，许多替代物是可能的。例如，可在原始基板上沉积掺杂层，而非将掺杂物添加到原始基板的表面层。作为另一范例，掺杂材料可以以一种图案化方式等来移除，而非将掺杂物以一种图案化方式添加到图案的未掩膜区域。
[0051]在一实施例中，可采取措施来避免或最小化前及/或背面的固有导电性的区域的宽度，或最小化它们的效应。这可通过在正面的第一其它区域18a与第二其它区域18b之间提供障壁，例如作为具有原始掺杂密度的半导体基板局部的形式的障壁来完成。这可通过以下方式来实现:蚀刻掉一种导电类型层并在该导电类型层已被蚀刻掉的位置施加另一种导电类型层，或者，在提高第一导电类型掺杂被添加的区域与第二导电类型掺杂被添加的区域之间留出间隔区域的沉积。
[0052]在其中在正面上使用图案化外场产生结构的实施例中，方法可包含如下步骤:在半导体基板10表面上覆盖位置(背面上的现用或未来的发射极区)产生与半导体基板10的导电类型相同的具有一图案的提高掺杂区域。随后，一带电层沉积在正面上。用以产生具有一图案的提高掺杂区域的方法本身是已知的。
[0053]在一实施例中，例如通过优先沿预定晶面蚀刻的各向异性蚀刻技术，可在正面产生表面纹理。因此，可获得一角锥形结构。
[0054]图5不出一具有表面纹理的光伏电池的实施例中正面的不意侧视图。该表面纹理可具有在例如1-20微米的范围内的平均峰谷高度差，也就是说，从纹理谷底到背面之间的距离及从相邻峰到背面之间的距离的平均差在此范围内。第二其它区域18b可具有在
0.1-10微米的范围内的厚度，该厚度可能小于平均峰谷高度差。
[0055]在此电池中，第二其它区域18b依据纹理表面的斜率而倾斜。在谷底，这可能会导致未充分掺杂的局部区域产生第二导电类型的导电性，或第二导电类型的掺杂密度可能至少在谷底局部性较低。也就是说，空穴产生在由第二其它区域18b实现的浮动发射极层。在此情况下，第二其它区域18b的多数电荷载子的横向电流可能会受阻碍。这可能降低效率增益。
[0056]图6示出一实施例，其中半导体基板具有η型导电性，且其中该效应已通过在纹理化步骤及产生第二其它区域18b之后在正面上沉积氧化铝的第一层60而减少。氧化铝层在第二其它区域18b上提供固定的负电荷。这具有的效应是从表面驱离移动电子，且吸引移动空穴，使得空穴在表面、甚至是在第二其它区域18b的P掺杂层可被穿孔的位置，诸如在纹理凹谷中，为多数电荷载子。此外，氧化铝层提高横向导电性。
[0057]此外，氮氧化硅的第二层产生在正面上、第一其它区域18a之上(此第二层可选择性地在这些区域之上，或在整个正面之上产生)。
[0058]图7示出一光伏电池实施例的正面的一俯视图，其中导线70(仅标记一个)已被附加耦合至第二其它区域18b，其在宽度方向上延伸，或至少不与宽度方向垂直。导线70为第二其它区域18b的多数电荷载子提供与第二其它区域18b平行的的一个电流路径。随着与第二其它区域18b的边缘间的距离增加，此降低穿过半导体基板10与第二其它区域18b之间的结形成的电场形成。因此，沿第二其它区域18b的一较高的横向电流是可能的。在导线70从第二其它区域18b的边缘垂直延伸时，此效应被优化，但是改进随着偏离垂直延伸仅逐渐降低。例如，若导线70与第二其它区域18b的边缘之间的角度在45到135之间，则实现该效应的至少70%。导线70的宽度及这些线之间的距离可被选择成使得正面的仅一小部分正面将被导线70覆盖。因此，可以使用非光学透明的导线而无大的入射光损失。或者，一图案化透明导体层(TCO)可使用在第二其它区域上。在此情况下，无需使用单独的导线。
[0059]任何一个导线70将已经减少由于针对横向电流的电阻的损耗，但是当第二其它区域18b上的逐个导线70之间距离变得小于从第二其它区域18b的中心轴到其边缘的距离时，增加的导线70的额外贡献降低。任一宽度的导线70将已降低由于横向电流的电阻的损耗，但是当一旦宽度足以提供导线70 —小于连续导线70之间的第二其它区域18b的电阻时，增加宽度的进一步贡献减小。[0060]如上所述，一光伏电池被提供，其具有一半导体基板，基极区及发射极区在其背面上，且具有导电类型与发射极区相同的一电气浮动区域的图案，但位于正面上。浮动区域可被称作浮动发射极区。从电流仅可通过半导体基板本体材料(无介层孔)流入及流出这些区域的意义上来说，它们是电气浮动的。背面上的发射极区及前面上的浮动发射极区具有与半导体基板本体相反的一导电类型。电气浮动发射极区为电荷载子的横向电流提供一电流通道，而不是这些电荷载子在电气浮动发射极区的边缘形成半导体基板本体中的少数电荷载子，此一电流跨越至背面上的发射极区。这可以使用较宽基极区，使由于电遮掩的效率损失较少且在为浮动发射极区充电期间损失有限。
[0061]浮动发射极区可通过以相较于本体具有相反导电类型的掺杂来实现，掺杂位置在半导体基板的一表面层或此基板上的一表面层中。选择地，或除此之外，浮动发射极区可通过正面上的一图案化外场产生层来实现。在一实施例中，未被浮动发射极区覆盖的正面的一部分可以是正面场区，具有与半导体基板本体相同类型的提高导电性。
【权利要求】
1.一种光伏电池，其包含: 第一及第二输出端子； 具有第一导电类型的半导体基板，具有彼此相对的第一及第二表面； 在该第一表面上的具有第一图案的基极表面区域及发射极表面区域，该基极表面区域及发射极表面区域被分别耦合至第一及第二输出端子，该基极表面区域及该发射极表面区域分别具有第一导电类型及与该第一导电类型相反的第二导电类型； 在该第二表面上的具有第二图案的第一其它表面区域及第二其它表面区域，相对于该第一输出端子及该第二输出端子电气浮动，该第一其它表面区域及该第二其它表面区域分别具有第一导电类型及第二导电类型，当从沿与该第一表面垂直的方向的投影看时，该第一其它表面区域及该第二其它表面区域分别至少部分地与发射极区及基极区重叠。
2.如权利要求1所述的光伏电池，包含:在该半导体基板的第二表面之上或之中的具有第二导电类型净掺杂的图案化半导体层，该图案化半导体层形成所述第二其它表面区域。
3.如前述权利要求中任一项所述的光伏电池，包含:该第二表面上与第二其它表面区域重叠的位置处的图案化外场产生结构，其具有致使在该第二表面处的导电类型反转的场极性。
4.如权利要求3项所述的光伏电池，其中，该图案化外场产生结构包含一带电层。
5.如权利要求4项所述的光伏电池，其中，该半导体基板具有η型导电性且该带电层是氧化铝或氧化铪层，或该半导体基板具有P型导电性且该带电层是氮化硅或氧化硅层。
6.如前述权利要求中任一项所述的光伏电池，其中，当从沿与该第一表面垂直的方向的投影看时，所述第二其它表面区域`与基极区完全重叠。
7.如权利要求6项所述的光伏电池，其中，当从沿与该第一表面垂直的方向的投影看时，所述第二其它表面区域延伸超出所述基极区的边缘，到达与所述发射极区重叠的位置。
8.如权利要求6或7项所述的光伏电池，其中，如果所述第二其它表面区域与所述发射极区有重叠，则具有小于发射极区的面积的10%的重叠区域。
9.如前述权利要求中任一项所述的光伏电池，其中，所述基极区在它们的最窄方向上各具有至少为0.5毫米的宽度。
10.如前述权利要求中任一项所述的光伏电池，包含:所述第二其它表面区域中的至少一个上的电气浮动导线，该电气浮动导线横向延伸至该第二其它表面区域的一边缘。
11.如前述权利要求中任一项所述的光伏电池，其中，该第二表面具有纹理高度变化，以及在第二表面上所述第二其它表面区域中的纹理结构上的外场产生层。
12.如前述权利要求中任一项所述的光伏电池，其中，所述第一其它表面区域相对于所述半导体基板具有提高的第一导电类型的净掺杂。
13.一种制造光伏电池的方法，该方法包含以下步骤: 提供一半导体基板，该半导体基板具有彼此相对的第一及第二表面，该半导体基板具有第一导电类型； 在该第一表面上产生第一图案的基极表面区域及发射极表面区域，该基极表面区域及该发射极表面区域分别具有第一导电类型及与该第一导电类型相反的第二导电类型； 在该第二表面上产生第二图案的第一其它表面区域及第二其它表面区域，该第一其它表面区域及该第二其它表面区域分别具有第一导电类型及第二导电类型，当从沿与该第一表面垂直的方向的投影看时，该第一其它表面区域及第二其它表面区域分别至少部分地与所述发射极区及所述基极区重叠； 分别在所述基极区及发射极区上施加第一导线及导线； 产生分别与第一导线及第二导线电连接的第一及第二接点区域，使第一及第二其它表面区域至少在完成的光伏电池中相对于该第一及第二接点区域是电气浮动的。
14.如权利要求13项所述的方法，包含:在所述第二其它表面区域中的至少一个上施加电气浮动导线，该电气浮动导线横向延伸至该第二其它表面区域的一边缘。
15.如权利要求13或14项所述的方法，包含:对该第二表面进行纹理化处理，在经纹理化的第二表面上产生所述第二其它表面区域，在至少所述第二其它表面区域上施加一具有固定的第一导电性电荷的外场产生区域。
16.一种制造光伏电池的方法，该方法包含以下步骤: 提供一半导体基板，该半导体基板具有彼此相对的第一及第二表面，该半导体基板具有第一导电类型； 在该第一表面上产生第一图案的基极表面区域及发射极表面区域，该基极表面区域及该发射极表面区域分别具有第一导电类型及与该第一导电类型相反的第二导电类型； 在该第二表面上产生第二图案的具有固定的第一导电类型电荷的外场产生区域，当从沿与该第一表面垂直的方向的投影看时，所述外场产生区域至少部分地与所述基极区重叠，使该第二表面上的第一其它表面区域未被所述外场产生区域覆盖，所述第一其它表面区域具有第一导电类型；` 分别在所述基极区及发射极区上施加第一导线及导线； 产生分别与第一导线及第二导线电连接的第一及第二接点区域。
【文档编号】H01L31/0352GK103890961SQ201280050602
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2011年9月2日
【发明者】伊尔卡伊·赛萨尔 申请人:荷兰能源研究中心基金会