太阳能电池及制造这种太阳能电池的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池。此外，本发明涉及用于制造这种太阳能电池的方法。
【背景技术】
[0002]在本领域中具有背面接触件的太阳能电池已经为公众所知。在这种太阳能电池中接触件层几乎完全布置在太阳能电池基板的背面。按照这种方式，可以收集辐射能量的、太阳能电池的前侧的区域可以最大化。
[0003]在背面，接触结构用于收集完全来自电池的背面的光生电荷载流子。
[0004]这种接触结构可以包括交错的P型和η型异质结构接合部(异质结)。
[0005]这种类型的太阳能电池例如从US 2008/0061293为公众所知，其中US2008/0061293公开了具有异质结和楔形夹层结构的半导体装置。这种半导体装置包括在晶体形半导体基板的至少一个表面上的、掺杂有第一导电类型的至少一个第一非晶半导体区域。半导体基板包括在相同的至少一个表面上的、掺杂有第二导电类型的至少一个第二非晶半导体区域，第二导电类型与第一导电类型不同。第一非晶半导体区域和第二非晶半导体区域形成交错结构，第一非晶半导体区域通过与半导体基板接触的至少一个电介质区域而与第二非晶半导体区域绝缘。
[0006]这种半导体装置的缺点是电介质区域不收集光生载流子。另外，电介质区域需要很好地使表面钝化。此外，这种图案化的电介质区域的制造需要附加的工序，这样增加了太阳能电池的成本。
[0007]此外，如果半导体层包括非晶硅，则钝化的电介质层的沉积通常会限于在半导体层的沉积之前，这是因为大部分钝化的电介质的沉积是在相对高的基板温度下执行的，而这会劣化由非晶硅层产生的钝化。这种沉积顺序表示必须在半导体层将沉积的表面部分上去除电介质，这增加了表面损伤或污染的附加风险，从而增加太阳能电池质量的损失。
[0008]WO 2012/014960Α1公开了用于背面接触式太阳能电池的制造的方法，其中第二半导体层形成为覆盖第一机理表面。位于绝缘层上的第二半导体层的一部分通过使用第一蚀刻剂的蚀刻而被部分地去除，第一蚀刻剂的蚀刻速率对于第二半导体层比对于绝缘层要高些。绝缘层的一部分通过使用第二蚀刻剂从上述第二半导体层蚀刻而被去除，第二蚀刻剂的蚀刻速度对于绝缘层比对于第二半导体层要高些，从而暴露第一半导体区域。此外，WO2012/014960公开“位于绝缘层之下的半导体层用作η-型非晶半导体层。随后ρ-侧电极大体上完全形成在P-型非晶半导体层上。因此，作为少数载流子的空穴可容易地收集到P-侧电极。”
[0009]本发明的目的在于提供克服现有技术的缺点的太阳能电池及制造这种太阳能电池的方法。
【发明内容】
[0010]该目的通过这样一种太阳能电池实现，该太阳能电池包括半导体基板，半导体基板具有用于接收辐射的前侧表面、和后侧表面，后侧表面在基板的第一区域部分设置有第一接合结构以及在基板的第二区域部分设置有第二接合结构；第二区域部分接近于第一区域部分；
[0011]第一接合结构包括覆盖第一区域部分的第一导电类型半导体层；
[0012]第二接合结构包括覆盖第二区域部分的第二导电类型半导体层；
[0013]第二接合结构的第二导电类型半导体层与第一接合结构的第一导电类型半导体层部分地重叠，
[0014]第二导电类型半导体层的重叠部分位于第一导电类型半导体层的一部分之上，同时在第二导电类型半导体层的重叠部分与第一导电类型半导体层的一部分之间由第一电介质层隔离，以及
[0015]位于第二导电类型半导体层的重叠部分之下的、第一导电类型半导体层的一部分与基板的半导体表面直接接触，
[0016]其中位于第二区域部分的第二导电类型半导体层接近于位于第一区域部分的第一导电类型半导体层、邻近第一和第二导电类型半导体层的重叠部分。
[0017]在本文中直接接触指的是，第一导电类型半导体层的一部分的表面位于半导体的基板表面上，且在两者之间没有电绝缘层。
[0018]在本文中接近或直接接近指的是，第二区域部分邻近或最近地靠近或毗连于第一区域部分，而在这两个区域部分之间没有中间介电材料。
[0019]有利地，本发明提供:由于直接接近而最大化用于光生电荷载流子的收集区域，在第一和第二接合结构之间不存在间隙。此外，通过仅允许第一和第二导电类型半导体层位于基板的半导体上，并且去除基板上位于在第一和第二接合区域之间的第一电介质层，可以获得较好的钝化，这样减少重组效应并提高太阳能电池的效率。此外，如果半导体层包括非晶硅，则钝化的电介质层的沉积通常会限于在半导体层的沉积之前，这是因为大部分钝化的电介质的沉积在相对高的基板温度下执行，而这会劣化借助于非晶硅层的钝化作用。这种沉积顺序表示必须在半导体层将沉积的表面部分上去除电介质，这增加了表面损伤或污染的附加风险，从而增加太阳能电池质量的损失。本发明不需要使用表面钝化的电介质，因此在电介质层的材料和沉积温度的选择方面提供了更大的灵活性。
[0020]本发明在第一和第二区域部分的限定方面提供很有用的制造公差。虽然根据本发明使用任何可行的、高的图案限定精度可以制造太阳能电池，但是本发明也允许使用例如低于10微米的图案限定精度或甚至更差的精度来制造太阳能电池。相比之下，对于现有技术的太阳能电池制造技术来说，这样低的精度会容易导致电池效率的损失，例如这是因为导致并联或增加串联电阻或致使基板区域未钝化。
[0021]本发明允许，除了使用半导体层大体上完全覆盖表面之外，电介质层可在蚀刻期间用作掩膜层或停止层以用于图案限定以及用于隔离。此双重功能降低成本并且节省处理步骤。
[0022]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中第一接合结构包括第一隧道结层，第一隧道结层布置在第一导电类型半导体层和基板之间，和/或其中第二接合结构包括第二隧道结层，第二隧道结层布置在第二导电类型半导体层和基板之间。
[0023]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中第一接合结构和第二接合结构中的至少一个包括外延硅层，第一导电类型半导体层是外延硅层和/或第二导电类型半导体是外延娃层。
[0024]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中第一导电类型半导体层和基板表面的重叠部分的交界处没有电介质层。
[0025]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中第一导电类型是P-型，第一导电类型半导体层包括P-型掺杂的非晶氢化硅(p+a-S1:H)，以及第一电介质层包括氢化氮化石圭(SiNx: H) ο
[0026]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中第一接合结构包括附加的第一导电层或在第一导电类型半导体层的顶部上的层堆。
[0027]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中附加的第一导电层是金属层，或者层堆包括导电氧化层和非晶半导体层，非晶半导体层布置在导电氧化层和第一导电类型半导体层的堆叠的顶部上。
[0028]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中第二接合结构包括附加的第二导电层或在第二导电类型半导体层的顶部上的层堆。
[0029]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中附加的第二导电层是金属层，或者层堆包括导电氧化层和非晶半导体层，非晶半导体层布置在导电氧化层和第二导电类型半导体层的堆叠的顶部上。
[0030]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中第一导电类型半导体层的材料包括本征非晶硅层或隧道结层、以及掺杂层；掺杂层是从包括第一类型掺杂的非晶硅、第一类型掺杂的硅-碳混合物、第一类型掺杂的硅-锗合金、第一类型掺杂的外延生长的晶体硅、第一类型掺杂的多晶硅的组中选择的一个。
[0031]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中第二导电类型半导体层的材料是从包括第二类型掺杂的非晶硅、第二类型掺杂的硅-碳混合物、第二类型掺杂的硅-锗合金、第二类型掺杂的外延生长的晶体硅、第二类型掺杂的多晶硅以及另外的半导体的组中选择的一个。
[0032]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中第一电介质层的材料是从包括氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅、介电有机化合物、介电金属氧化物或介电金属氮化物的组中选择的一个。
[0033]在一方面，本发明涉及上述的太阳能电池，其中第一接合结构包括第一隧道结层，第一隧道结层布置在第一导电类型半导体层和基板之间