用于背面接触太阳能电池的具有高吸光层的防反射涂层的制作方法
【专利说明】用于背面接触太阳能电池的具有高吸光层的防反射涂层
[0001 ] 本申请是基于申请日为2008年12月2日、申请号为200880120502.0(国际申请号为PCT/US2008/085241)、发明创造名称为“用于背面接触太阳能电池的具有高吸光层的防反射涂层”的中国专利申请的分案申请。
[0002]交叉引用
[0003]本申请要求2007年12月14日提交的美国临时申请N0.61/007,758的优先权，其全部内容通过引用整体上结合于此。
技术领域
[0004]本发明总地来说涉及太阳能电池，更具体地但并非排他地涉及太阳能电池制造工艺和结构。
【背景技术】
[0005]太阳能电池是众所周知的用于将太阳辐射转化成电能的装置。可以使用半导体处理技术在半导体基底上制造太阳能电池。太阳能电池包括P型和N型扩散区。太阳辐射在太阳能电池上的撞击产生向扩散区迀移的电子和空穴，从而在扩散区之间产生电压差。在背面接触太阳能电池中，扩散区及与其耦接的金属接触条均在太阳能电池的背面上。接触条使得外部电路能够耦接到太阳能电池并由其供电。
[0006]现有技术中背面接触太阳能电池通常是公知的。在美国专利N0.5，053，083和N0.4，927，770中公开了背面接触太阳能电池的例子，两者均通过引用整体上结合于此。图1示意性示出传统背面接触太阳能电池的另一示例。
[0007]在图1的示例中，传统背面接触太阳能电池100包括N型硅基底102。太阳能电池100的正面总地标注为120，而与正面相对的背面总地标注为121。太阳能电池的正面在正常操作期间面对太阳以收集太阳辐射。正面被形成随机的纹理以减小反射从而增加基底102中收集的太阳辐射量。在有纹理的硅表面上形成了包括热生长二氧化硅(S12)层122和氮化硅层103的多层防反射结构110。
[0008]太阳能电池100的背面包括P型扩散区105和N型扩散区106。可通过从背面扩散适当的掺杂剂来形成扩散区105和106。金属条109与P型扩散区105电连接，而金属条110与N型扩散区106电连接。金属条109和110使太阳能电池100中产生的电子能够被外部电路所用。层107提供隔离以防止电短路。
[0009]背面接触太阳能电池的性能随着S12与Si之间的界面状态密度减小而提高。因此对二氧化硅层122与基底102表面之间的界面进行设计来减小它们之间的界面状态密度。氮化硅层103还可以进一步减小Si02/Si界面状态对太阳能电池100的性能的影响。减小S12/Si界面状态密度及其对太阳能电池性能的影响的工艺也被称为“钝化”。
[0010]本发明的实施例有助于防止背面接触太阳能电池的正面钝化发生劣化。
【发明内容】
[0011]在一个实施例中，在太阳能电池的正面形成用于背面接触太阳能电池的防反射结构。该防反射结构包括钝化层、钝化层上的高吸光层、以及高吸光层上的低吸光层。钝化层可以包括在太阳能电池基底的有纹理的表面上热生长的二氧化硅，该太阳能电池基底可以是N型硅基底。高吸光层可以被配置来阻挡至少10%的UV辐射进入基底。高吸光层可以包括高k氮化硅，低吸光层可以包括低k氮化硅。
[0012]本领域技术人员在阅读完包括所附附图和权利要求的本公开之后将明了本发明的这些以及其它特征。
【附图说明】
[0013]图1示意性示出传统背面接触太阳能电池。
[0014]图2示出传统背面接触太阳能电池的正面的导带(band)的示图，其说明导致正面钝化发生劣化的机制。
[0015]图3示意性示出根据本发明一个实施例的背面接触太阳能电池。
[0016]图4示意性示出根据本发明一个实施例的背面接触太阳能电池。
[0017]图5示出作为光波长的函数的非晶硅消光系数(k)的曲线图。
[0018]图6示出作为光波长的函数的氮化硅消光系数(k)的曲线图。
[0019 ]图7示出非晶硅和氮化硅的光特性和对光强的影响的表。
[0020]图8示出用于说明当在背面接触太阳能电池的多层防反射结构中使用非晶硅时UV稳定性得到改善的曲线图。
[0021 ]图9示出非晶娃对量子效率的影响的曲线图。
[0022]图10示出根据本发明一个实施例的背面接触太阳能电池的示意性示图。
[0023]图11示出针对高k和低k氮化硅层的作为光波长的函数的消光系数的曲线图。
[0024]图12示出低k和高k氮化硅的光特性和对光强的影响的表。
[0025]图13示出说明高k氮化硅的使用对背面接触太阳能电池的效率的影响的实验结果O
[0026]图14示出说明高k氮化硅的使用对背面接触太阳能电池的UV可靠性的影响的实验结果。
[0027]图15示出在根据本发明一个实施例的太阳能电池上形成多层防反射结构的方法的流程图。
[0028]不同附图中使用的相同参考符号表示相同或相似的部件。附图未按照比例绘制。
【具体实施方式】
[0029]在本公开中，提供了许多具体细节，比如材料、工艺参数、工艺步骤和结构的例子以供彻底理解本发明的实施例。然而，本领域技术人员将会理解，可以在没有一个或多个这些具体细节的情况下实施本发明。在另外一些示例中，没有示出或描述公知的细节以避免模糊了本发明的各个方面。
[0030]不局限于理论，本发明人认为可以基于以下分析来改进当前可获得的背面接触太阳能电池。
[0031]正面有纹理的表面的钝化对于制造高效的背面接触太阳能电池而言十分重要，因为从收集的太阳辐射产生的电子和空穴密度集中在硅基底的正面。光强以及硅基底中的光生电子和空穴密度从基底正面到背面按指数下降。在正面上没有良好的钝化的情况下，大量电子和空穴将会在Si02/Si界面处重新结合，导致降低太阳能电池效率。
[0032]UV辐射会使背面接触太阳能电池的正面钝化劣化，从而降低了效率并产生可靠性问题。图2示出传统背面接触太阳能电池的正面的导带示图，其说明导致正面钝化发生劣化的机制。二氧化硅的导带与硅的导带之间的能量差是3.leV。这个能量对应于波长为400nm的光子的能量。波长比400nm短的UV辐射将会具有足够能量激励电子从硅导带到达二氧化硅导带，从而提高了 Si02/Si缺陷状态的密度。因此该过程导致电子和空穴在正面的重新结合增加，降低了太阳能电池的效率。参见？上.61"1161^311111、1?.1?.1(；[叫、1?.]\1.3￥3118011的论文“Photoinjected hot-electron damage in silicon point-contact solar cells，，，Journal of Applied Physics，vol.66，p.6110-6114，1989。
[0033]图3示意性示出根据本发明一个实施例的背面接触太阳能电池300。太阳能电池300除了使用防反射结构310而不是110以外，都与图1的太阳能电池100相同。太阳能电池100和300相同的部件之前已经参考图1作了描述。
[0034]在一个实施例中，防反射结构310包括钝化层312、形成于钝化层312上的高吸光层313、和形成于高吸光层313上的低吸光层314。在一个实施例中，钝化层312包括热生长到大约0.5nm至10nm厚的二氧化娃，低吸光层314包括通过等离子增强化学汽相沉积或反应派射法沉积到大约5nm至I OOnm厚的氮化娃。
[0035]高吸光层313如此命名的原因是其相对于低吸光层314吸收了大部分穿过它的光线。在一个实施例中，高吸光层313配置来阻挡波长为400nm或更短的光的至少10%。通