太阳能电池及其制造方法_3

文档序号:8363238阅读:来源:国知局
第二边界区域34b来形成。因此,可以进一步减小第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间的距离(更具体地,设置在第一边界区域32b与第二边界区域34b之间的阻隔区域36的尺寸)。阻隔区域36用来防止发生第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的不必要的分流等,但是当阻隔区域36具有较宽的面积时,参与光电转换的区域的面积可能减小。因此,阻隔区域36可以在第一导电类型区域32与第二导电类型区域34之间设置成具有尽可能小的宽度。如在本发明的实施方式中,当第一边界区域32b和第二边界区域34b分别形成在第一主区域32a和第二主区域34a的外侧(或周边部分)时,阻隔区域36分别可以具有减小了第一边界区域32b和第二边界区域34b的宽度的宽度,以及并且参与光电转换的第一导电类型区域32和第二导电类型区域34可以具有增加了第一边界区域32b和第二边界区域34b的面积的面积。因此,这可以有助于提高太阳能电池100的效率。
[0076]第一边界区域32b和第二边界区域34b分别可以通过在形成第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的掺杂过程中的离子注入,通过掺杂第一导电类型杂质和第二导电类型杂质来形成。在热扩散或利用单独形成的杂质层的扩散中,在热处理期间无限地(或持续地)提供第一导电类型掺杂剂或第二导电类型杂质,从而横向扩散活跃发生,因此,可能难以形成第一边界区域32b和第二边界区域34b或可能难以控制第一边界区域32b和第二边界区域34b的宽度。相比之下,离子注入是将第一导电类型杂质或第二导电类型杂质进行离子注入然后通过激活的热处理工艺将离子注入的杂质进行扩散的处理。因此,当使用离子注入时,通过控制第一导电类型杂质或第二导电类型杂质的扩散易于形成第一边界区域32b和第二边界区域34b并且易于控制其宽度。因此,根据本发明的实施方式的第一边界区域32b和第二边界区域34b可以通过离子注入来形成。下面将参照图6A至图61更加详细地对其进行说明。然而,本发明的实施方式并不限于上述的示例,并且第一边界区域32b和第二边界区域34b可以通过热扩散、利用杂质层的方法等来形成。
[0077]在本发明的实施方式中,第一边界区域32b的宽度Wl可以与第二边界区域34b的宽度W2不同。例如,第一边界区域32b的宽度Wl大于第二边界区域34b的宽度W2。这样,通过将具有与基底区域110的导电类型相反的第一导电类型的第一导电类型区域32的第一边界区域32b的宽度Wl形成为大于具有与基底区域110的导电类型相同的导电类型的第二边界区域34b的宽度W2,作为发射区域的第一导电类型区域32可以具有增加的尺寸。因此,可以通过将构成ρη结的第一导电类型区域32的尺寸最大化来提高太阳能电池100的效率。
[0078]例如,第一边界区域32b的宽度Wl可以是第二边界区域34b的宽度W2的两倍以上。当第一边界区域32b的宽度Wl可以是第二边界区域34b的宽度W2的两倍以上时,可以提高第一导电类型区域32的尺寸的增加效果和阻隔区域36的宽度的减小效果。在这方面,第二边界区域34b的宽度W2与第一边界区域32b的宽度Wl的倍数的上限没有特别限制。然而,当使第一边界区域32b的宽度Wl形成为超过第二边界区域34b的宽度W2的4倍时,在制造处理方面存在困难。因此,第一边界区域32b的宽度Wl可以是第二边界区域34b的两倍到四倍。
[0079]在这方面,当包括第一边界区域32b的第一导电类型区域32为P型并且包括第二边界区域34b的第二导电类型区域34为η型时,通过利用第一导电类型杂质和第二导电类型杂质的特性,可以在不需要进一步执行单独的制造处理或进一步使用单独的设备的情况下,将第一边界区域32b的宽度形成为大于第二边界区域34b的宽度。例如,当硼(B)被用作第一导电类型杂质并且磷(P)被用作第二导电类型杂质时,B具有小的原子尺寸和轻的重量因而具有相对较长的扩散长度,而P具有大的原子尺寸和重的重量因而具有相对较短的扩散长度。因此,第一边界区域32b可以具有大于第二边界区域34b的相对较大的宽度。然而,本发明的实施方式并不限于上述的示例。在另一实施方式中,第一边界区域32b的宽度Wl可以以不同的方式或结构大于第二边界区域34b的宽度W2。
[0080]在本发明的实施方式中,已经通过示例的方式描述了将第一导电类型区域32和第二导电类型区域34设置在半导体基板10的背面上(之间设置有隧穿层20)的情况。然而,本发明的实施方式并不限于上述的示例。在另一实施方式中,不需要形成隧穿层20,并且第一导电类型区域32和第二导电类型区域34可以形成为通过对半导体基板10掺杂掺杂剂而形成的掺杂区域。即,第一导电类型区域32和第二导电类型区域34可以形成为具有构成半导体基板10的一部分的单晶半导体结构的掺杂区域。下面将参照图4更加详细地描述该结构。可以利用各种其它方法来形成第一导电类型区域和第二导电类型区域34。
[0081]绝缘层40可以形成在第一导电类型区域区域32和第二导电类型区域34以及阻隔区域36上可以形成有绝缘层40。该绝缘层40可以防止第一导电类型区域32和第二导电类型区域34必须不能连接的电极(即,针对第一导电类型区域32为第二电极44,并且针对第二导电类型区域34为第一电极42)互相连接,并且可以使第一导电类型区域32和第二导电类型区域34钝化。绝缘层40包括露出第一导电类型区域32的第一开口 402和露出第二导电类型区域34的第二开口 404。
[0082]绝缘层40可以具有与隧穿层20相同的厚度或者比隧穿层20的厚度大的厚度。因此,可以提高绝缘和钝化特性。绝缘层40可以由各种绝缘材料(例如,氧化物、氮化物等)来形成。例如,绝缘层40可以是从包含氮化硅膜、含氢氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅薄、氧化铝膜、MgF2膜、ZnS膜、T1 2膜、CeO 2膜的组中选择的任一种膜,或者具有包括以上列出的膜中的两个或更多膜相结合的多层结构。然而,本发明的实施方式并不限于上述的示例,并且绝缘层40还可以包括各种其它的材料。
[0083]设置在半导体基板10的背面上的电极42和44包括与第一导电类型区域32电力地且物理地相连接的第一电极42和与第二导电类型区域34电力地且物理地相连接的第二电极44。
[0084]在这方面,第一电极42经由绝缘层40的第一开口 402与第一导电类型区域32连接,第二电极44经由绝缘层40的第二开口 404与第二导电类型区域34连接。第一电极42和第二电极44可以包括各种金属材料。另外,第一电极42和第二电极44互相不电连接,而是分别与第一导电类型区域32和第二导电类型区域34电连接,并且可以具有各种平面形状,所述平面形状能够收集所产生的载流子并将所收集的载流子传输到外部。然而,第一电极42和第二电极44的形状并不限于上述的示例。
[0085]在下文中,将参照图2详细地描述第一导电类型区域32和第二导电类型区域34,阻隔区域36,以及第一电极42和第二电极44的平面形状。
[0086]参照图2,在本发明的实施方式中,第一导电类型区域32和第二导电类型区域34形成得较长以具有条形形状,并且在与其纵向相交的方向上相对于彼此交替设置。阻隔区域36可以设置为将第一导电类型区域32与第二导电类型区域34分开。彼此分开的多个第一导电类型区域32可以在其第一侧的边缘上互相连接,彼此分开的多个第二导电类型区域34可以在其第二侧的边缘上互相连接。然而,本发明的实施方式并不限于上述的示例。在本发明的实施方式中,第一边界区域32b可以分别设置在第一主区域32a的相对的侧,第二边界区域34b可以分别设置在第二主区域34b的相对的侧。
[0087]在这方面,第一导电类型区域32可以具有比第二导电类型区域34宽的面积。例如,第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的面积可以通过不同地调整其宽度进行调整。S卩,第一导电类型区域32的宽度W3可以大于第二导电类型区域34的宽度W4。因此,构成发射区域的第一导电类型区域32的面积被充分形成,这使得光电转换在宽的区域中发生。在这方面,当第一导电类型区域32为P型时,第一导电类型区域32的面积被充分保证,因此可以有效收集具有相对慢的移动速率的空穴。
[0088]另外,第一电极42可以形成为具有条形形状以与第一导电类型区域32相对应,第二电极44可以形成为具有条形形状以与第二导电类型区域34相对应。第一开口 402和第二开口 404(见图1)可以形成为分别对应于第一电极42和第二电极44的总面积。因此,第一电极42和第一导电类型区域32之间的接触面积以及第二电极44和第二导电类型区域34之间的接触面积实现最大化,因此可以提高载流子收集效率。然而,本发明的实施方式并不限于上述的示例。另外,第一开口 402和第二开口 404还可以形成为分别仅将第一电极42和第二电极44的一部分与第一导电类型区域32和第二导电类型区域34相连接。例如,第一开口 402和第二开口 404可以形成为多个接触孔。第一电极42可以在其第一侧的边缘上互相连接,第二电极44可以在其第二侧的边缘上互相连接。然而,本发明的实施方式并不限于上述的示例。
[0089]参照回图1,钝化膜24和/或抗反射膜26可以设置在半导体基板10的正面上(更具体地,第一表面场区域120形成在半导体基板10的正面)。根据实施方式,仅钝化膜24可以形成在半导体基板10上,仅抗反射膜26可以形成在半导体基板10上,或者钝化膜24和抗反射膜26可以顺序设置在半导体基板10上。图1例示了钝化膜24和抗反射膜26依次形成在半导体基板10上并且半导体基板10接触钝化膜24的情况。然而,本发明的实施方式并不限于上述的示例,并且半导体基板10可以接触抗反射膜26。另外,可以进行各种变型。
[0090]钝化膜24和抗反射膜26可以基本上完全形成在半导体基板10的正面上。在这方面,这里所用的表述“完全形成”包括钝化膜24和抗反射膜26在物理方面完全形成的情况以及钝化膜24和抗反射膜26不可避免地不完全形成的情况。
[0091]钝化膜24形成在与其相接触的半导体基板10的正面上,因此使存在于半导体基板10的正面或块中的缺陷钝化。因此,少数载流子的复合场所被去除,并且因此,可以增加太阳能电池100的开路电压。抗反射膜26降低入射到半导体基板10的正面上的光的反射率。因此,可以通过降低对入射到半导体基板10的正面上的光的反射率以增加到达形成在基底区域110与第一导电类型区域32之间的界面处的ρη结的光的量。因此,可以增加太阳能电池100的短路电流Isc。这样,可以通过钝化膜24和抗反射膜26来增加太阳能电池100的开路电压和短路电流Isc,因此可以提高太阳能电池100的效率。
[0092]钝化膜24和/或抗反射膜26可以由各种材料形成。例如,钝化膜24可以是从包含氮化硅膜、含氢氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、MgF2膜、ZnS膜、T12膜、CeO 2膜的组中选择的任一种膜,或者具有包括以上列出的膜中的两个或更多膜相结合的多层结构。例如,钝化膜24可以包括氧化硅,抗反射膜26可以包括氮化硅。
[0093]当光入射到根据本发明的实施方式的太阳能电池100上时,在基底区域110与第一导电类型区域32之间形成的ρη结处通过光电转换产生电子和空穴,所产生的空穴和电子通过隧穿层20分别移动到第一导电类型区域32和第二导电类型区域34,然后分别移动到第一电极42和第二电极44。从而产生电能。
[0094]如本发明的实施方式中所述,在使第一电极42和第二电极44形成在半导体基本10的背面上而不形成在半导体基板10的正面上的背面接触结构的太阳能电池150中,可以使半导体基板10的正面的遮蔽损失最小化。因此,可以提高太阳能电池100的效率。然而,本发明的实施方式并不限于上述的示例。根据本发明的实施方式的第一电极42和第二电极44的结构可以应用于具有将第一电极42设置在半导体基板10的正面上(具体地,第二电极44设置在太阳能电池100的背面上)的电极结构的太阳能电池150。
[0095]另外,在本发明的实施方式中,第一导电类型区域32和第二导电类型区域34分别包括第一边界区域32b和第二边界区域34b,因此可以使参与光电转换的第一导电类型区域32和第二导电类型区域34的面积最大化。即,当形成阻隔区域36时,可以使阻隔区域36的宽度最小化。在这方面,可以通过将第一边界区域32b的宽度Wl形成为大于第二边界区域34b的宽度W2进一步增加作为发射区域的第一导电类型区域32的尺寸。在这方面,当第一导电类型区域32为P型且第二导电类型区域34为η型时,第一边界区域32b和第二边界34b的各自的宽
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