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混合太阳能电池

阅读：230发布：2021-02-27

IPRDB可以提供混合太阳能电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供了混合太阳能电池，包括：产生过量电荷载流子的吸收层；同质结接触部，其形成在吸收层的第一侧上；钝化层，其形成在吸收层的与第一侧相对的第二侧上；以及掺杂异质结接触部，其形成在吸收层的第二侧上在钝化层之上，钝化层包括一个或多个接触部开口，并且掺杂异质结接触部包括沉积在钝化层之上的掺杂异质结层，掺杂异质结层包括分别在一个或多个接触部开口内形成的一个或多个异质结突起接触部，并且钝化吸收层的表面的异质结突起接触部的表面区域与钝化吸收层的表面的整个表面区域的百分比是3％至20％。，下面是混合太阳能电池专利的具体信息内容。

权利要求

1.混合太阳能电池，其特征在于，包括：

产生过量电荷载流子的吸收层，所述过量电荷载流子具有与所述吸收层的第一侧上入射的光相反的极性；

同质结接触部，其形成在所述吸收层的所述第一侧上以提取所产生的第一极性的过量电荷载流子；

钝化层，其形成在所述吸收层的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对，并且所述钝化层呈现正极性或负极性的表面电荷以使所述吸收层的所述第二侧处于电荷载流子积累状态或电荷载流子反转状态；以及掺杂异质结接触部，其形成在所述吸收层的所述第二侧上在所述钝化层之上以提取所产生的第二极性的过量电荷载流子，所述第二极性与所述第一极性相反，并且所述掺杂异质结接触部具有与所述钝化层的所述表面电荷的所述极性相反的极性，其中所述钝化层包括一个或多个接触部开口，并且所述掺杂异质结接触部包括沉积在所述钝化层之上的掺杂异质结层，所述掺杂异质结层包括分别在所述一个或多个接触部开口内形成的一个或多个异质结突起接触部，以及其中所述异质结突起接触部的形状是点状、条纹状或网格状，并且钝化所述吸收层的表面的所述异质结突起接触部的表面区域与钝化所述吸收层的所述表面的整个表面区域的百分比是3％至20％。

2.如权利要求1所述的混合太阳能电池，其特征在于，所述同质结接触部包括：通过将掺杂剂扩散至所述吸收层的第一侧中而形成的扩散区域，以及经由丝网印刷术和随后的接触烧结而在所述扩散区域上形成的第一接触部，所述第一接触部由金属或透明导电氧化物/金属的堆叠构成。

3.如权利要求1或2所述的混合太阳能电池，其特征在于，所述钝化层由用于正表面电荷的硅氮化物或用于负表面电荷的铝氧化物构成。

4.如权利要求1或2所述的混合太阳能电池，其特征在于，所述异质结层包括由掺杂氢化非晶硅、掺杂氢化微晶硅、本征氢化非晶硅/掺杂氢化非晶硅的堆叠、本征氢化非晶硅氧化物/掺杂氢化非晶硅的堆叠、或本征氢化非晶硅氧化物/掺杂氢化微晶硅的堆叠构成的一个或多个薄膜层。

说明书全文

混合太阳能电池

技术领域

[0001] 本实用新型涉及混合太阳能电池及其制造方法，更具体地，涉及混合同质结/异质结太阳能电池(即，具有同质结和异质结接触部)。

背景技术

[0002] 图1示出传统的工业硅圆片太阳能电池100。通常，使用p型硅(Si)圆片102。通+过具有点(或线)金属接触部106的前侧全部区域扩散p/n同质结104(用于少数载流子+
收集的发射极层)，以及具有全部区域Al金属接触部110的后侧全部区域扩散p/p同质结
108(用于少数载流子收集的背表面电场(BSF)层)，从而实现过量电荷载流子分离。由硅+
氮化物(SiNx)构成的钝化层112被沉积在前侧扩散同质结104上。例如，前侧p/n扩散同+ +
质结104可以是磷扩散的晶体硅(Ph-扩散的c-Si(n))，而后侧p/p扩散同质结108可以+
是铝扩散的晶体硅(Al-扩散的c-Si(p))。前侧同质结104和后侧同质结108各自通过高温热扩散过程和高温接触烧结而形成。为了有效地收集所产生的少数载流子(电子)，将发射极(即，p/n结)104设置在太阳能电池100的前侧。

[0003] 为了提高电池效率，一般建议使用n型Si圆片。因此，能够避免在p型Cz硅中观察到的光诱导退化(由于亚稳的硼-氧复合物)，并且能够达到更高的开路电压。这是因为在c-Si中，电子捕获系数通常高于空穴捕获系数，因此n型c-Si具有更低的少数载流子复合率。按照惯例，对于前接触的太阳能电池，通常有两种提高效率的技术。图2A和图2B示出第一种技术，其涉及具有前扩散同质结和后扩散同质结两者的同质结太阳能电池200、220，该前扩散同质结和后扩散同质结具有点(或线)金属接触部204。图2A示出具有点(或线)金属接触部204的全部区域扩散同质结202，图2B示出具有点(或线)金属接触部204的局部区域扩散同质结222。图2C示出第二种技术，其涉及具有前、后全部区域沉积异质结242两者的异质结太阳能电池240，该前、后全部区域沉积异质结242具有由透明导电氧化物(TCO)组成的全部区域“金属”接触部244。

[0004] 如果使用具有金属点/线接触部204的后扩散同质结(即，传统的同质结方式)，则通常通过提供可包含大量界面电荷的电绝缘钝化层224来实现表面钝化，该界面电荷增强表面钝化(场效应钝化)。由于硅氮化物SiNx的大量界面正电荷，因此典型地使用硅氮化物SiNx。在该电绝缘钝化层224内形成小开口，以使金属接触部204形成在该小开口中。由两种类型的扩散同质结接触部，即，使用由金属点/线接触部204进行局部接触的全部区域扩散202(见图2A)，或者使用在金属点/线接触部204之下的局部区域扩散222(见图
2B)。后一种方法增加太阳能电池220的开路电压电势，这是因为在圆片中存在更少的复合有源区(recombination active regions)，但是必须以生长/沉积并构图(pattern)扩散掩膜为代价。

[0005] 如果使用具有全部区域TCO接触部244的后薄膜沉积全部区域异质结242(即，传统的异质结方式)，则通常通过提供导电薄膜异质结层来实现表面钝化。这典型地是超薄膜(<10nm)本征氢化非晶硅，a-Si:H(i)，其被薄膜(<30nm)p掺杂的或n掺杂的氢化非晶+ +硅((a-Si:H(p)或a-Si:H(n))进一步覆盖以形成太阳能电池240的发射极和背表面场(BSF)区域。为了形成全部区域接触部，薄膜透明导电氧化物(TCO)层244被施加于薄膜硅层之上。该TCO保证侧向电导率并且还作为有效的背反射器。金属接触部204形成在TCO之上以提取电流。

[0006] 然而，尽管这两种方法是成功的，但其均有缺点。例如，由于下述原因，传统的扩散同质结硅圆片太阳能电池经受比较低的开路(Voc)电势，(i)在圆片中的扩散区域，其也是增强复合的区域，以及(ii)高接触复合，这是因为金属接触部直接接触太阳能电池吸收+器。另外，存在关于硼p扩散的技术障碍。硼扩散存在若干问题，包括相对低的产量、非常高的热平衡(>1000℃)以及对管道的巨大维护要求(去除硼粉)，并且硼扩散是相对不稳定的过程。相反，薄膜沉积异质结硅圆片太阳能电池被证实实现最高Voc值。然而，特别地，TCO层需要保证良好的侧向导电率和良好的后侧反射率，这需要另外的过程(即溅射)并因此显著增加成本。此外，由于在TCO中的寄生吸收，并且需要转用的低温相容性丝网印刷糊料，因此难以在以前侧接触部为特征的异质结硅太阳能电池中实现高短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)。

[0007] 另一方面，使用标准工业过程将上述两种方法(同质结太阳能电池结构和异质结太阳能电池结构)相结合将遭遇到严重的缺陷。这是因为用于同质结接触部形成和异质结接触部形成的标准过程在原则上不是工艺相容的。标准的同质结接触部形成(使用丝网印刷术)需要高温过程步骤(在≥800℃的温度(T)下接触烧结)以保证金属网格对硅圆片的低电阻欧姆接触。相反，由于在高温度下氢开始逸出薄膜层，因此薄膜沉积异质结层不能经受高于350℃的温度，这与表面钝化的显著降低相关(导致开路电压的显著下降并因此导致太阳能电池效率下降)。因此，对标准的丝网印刷术的同质结接触部形成的高温要求需要在沉积薄膜异质结层之前完全完成扩散同质结接触部。然而，这将转而产生下述问题，即金属化的层将必须进入用于薄膜异质结层沉积的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)腔。这再次与薄膜PECVD层沉积过程的高表面钝化要求不相容，因为在PECVD过程中的金属交叉污染将破坏本征非晶硅的高品质表面钝化，该本征非晶硅常用作缓冲层以保证最高的表面钝化(再次导致开路电压的显著下降并因此导致太阳能电池效率下降)。另外，由于a-Si:H/金属接触部是不良的后侧反射器，因此使用直接接触异质结层的全部区域金属化无法省略后侧TCO接触部。因此，目前没有可用的工业上可行的混合(同质结/异质结)太阳能电池结构，该混合太阳能电池可以将异质结接触部形成的优势(即，更高的开路电压，无硼扩散)与同质结接触部形成的优势(即，无TCO接触部并因此具有更高的短路电流)相结合。

[0008] 针对这种背景，开发出本实用新型。实用新型内容

[0009] 提供了混合太阳能电池，其包括：产生过量电荷载流子的吸收层，所述过量电荷载流子具有与所述吸收层的第一侧上入射的光相反的极性；同质结接触部，其形成在所述吸收层的所述第一侧上以提取所产生的第一极性的过量电荷载流子；钝化层，其形成在所述吸收层的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对，并且所述钝化层呈现正极性或负极性的表面电荷以使所述吸收层的所述第二侧处于电荷载流子积累状态或电荷载流子反转状态；以及掺杂异质结接触部，其形成在所述吸收层的所述第二侧上在所述钝化层之上以提取所产生的第二极性的过量电荷载流子，所述第二极性与所述第一极性相反，并且所述掺杂异质结接触部具有与所述钝化层的所述表面电荷的所述极性相反的极性，其中所述钝化层包括一个或多个接触部开口，并且所述掺杂异质结接触部包括沉积在所述钝化层之上的掺杂异质结层，所述掺杂异质结层包括分别在所述一个或多个接触部开口内形成的一个或多个异质结突起接触部，以及其中所述异质结突起接触部的形状是点状、条纹状或网格状，并且钝化所述吸收层的表面的所述异质结突起接触部的表面区域与钝化所述吸收层的所述表面的整个表面区域的百分比是3％至20％。

[0010] 在所述混合太阳能电池的某些实施方案中，所述同质结接触部包括：通过将掺杂剂扩散至所述吸收层的所述第一侧中而形成的扩散区域，以及经由丝网印刷术和随后的接触烧结而在所述扩散区域上形成的第一接触部，所述第一接触部由金属或透明导电氧化物/金属的堆叠构成。

[0011] 在所述混合太阳能电池的某些实施方案中，所述钝化层由用于正表面电荷的硅氮化物或用于负表面电荷的铝氧化物构成。

[0012] 在所述混合太阳能电池的某些实施方案中，所述异质结层包括由掺杂氢化非晶硅、掺杂氢化微晶硅、本征氢化非晶硅/掺杂氢化非晶硅的堆叠、本征氢化非晶硅氧化物/掺杂氢化非晶硅的堆叠、或本征氢化非晶硅氧化物/掺杂氢化微晶硅的堆叠构成的一个或多个薄膜层。

附图说明

[0013] 根据下文的说明书，仅通过示例的方式并结合附图，本领域的技术人员会更好地理解本实用新型的实施方式并且会变得显而易见，其中，

[0014] 图1示出一个传统的同质结太阳能电池；

[0015] 图2A示出另一个传统的同质结太阳能电池；

[0016] 图2B示出又一个传统的同质结太阳能电池；

[0017] 图2C示出传统的异质结太阳能电池；

[0018] 图3A示出根据本实用新型的一个示例性实施方式的混合同质结/异质结太阳能电池；

[0019] 图3B示出根据本实用新型的另一个示例性实施方式的混合同质结/异质结太阳能电池；

[0020] 图3C示出根据本实用新型的又一个示例性实施方式的混合同质结/异质结太阳能电池；

[0021] 图4示出根据本实用新型的一个实施方式的混合同质结/异质结太阳能电池的制造方法；

[0022] 图5A至图5D示出根据本实用新型的一个实施方式的混合太阳能电池的制造方法的初期步骤；

[0023] 图5E至图5H示出能够容许金属交叉污染的方法的后续步骤；以及[0024] 图6A至图6D示出能够容许短时高温处理的方法的后续步骤。

具体实施方式

[0025] 本实用新型的实施方式尝试提供工业可行的高效混合同质结/异质结太阳能电池，在该混合太阳能电池的第一侧(例如前侧)上具有同质结接触部且相对的第二侧(例如后侧)上具有异质结接触部。在示例性实施方式中，混合太阳能电池包括在太阳能电池的前侧上的扩散同质结接触部构造，以及在太阳能电池的后侧上的薄膜沉积异质结接触部构造，从而由包括一个或多个异质结突起接触部(例如，点状接触部、条纹状或线状接触部、或网格状接触部)的异质结接触部而非由全部区域异质结接触部来实现异质结过量电荷载流子提取。

[0026] 使用根据示例性实施方式的异质结突起接触部，通过将电绝缘钝化层用于表面钝化，直接产生在太阳能电池吸收器中的电子或空穴的电荷载流子分离，这呈现大量的正电荷(例如硅氮化物，SiNx)或者表面负电荷(例如铝氧化物，AlOx)，从而使硅圆片的表面处于强反转状态或处于强积累状态。之后，通过钝化层的一个或多个局部开口以及随后通过在钝化层顶上的一个(或多个)导电薄膜异质结层的全部区域沉积，由此在一个或多个局部开口内形成异质结突起接触部，从而实现电荷载流子提取。这些薄膜异质结层的有效掺杂与钝化层的表面电荷的极性相反，以能够提取所收集的过量电荷载流子。由于没有扩散区域形成在金属接触部之下，因此使用异质结突起接触部，能够使太阳能电池由于减少的接触和体内复合(bulk recombination)而实现更高的开路电压。

[0027] 在示例性实施方式中，将用于在太阳能电池后侧的一种类型(即电子或空穴)的过量电荷载流子提取的异质结突起接触部与用于在太阳能电池前侧的另一种类型(即空穴或电子)的过量电荷载流子提取的(全部区域或局部)扩散同质结接触部相结合。这种混合太阳能电池结构产生下述优势：

[0028] (1)能够开发扩散同质结太阳能电池的高短路电势Isc。

[0029] (2)能够开发异质结太阳能电池的高开路电势Ioc。

[0030] (3)磷扩散(其是在太阳能电池工业中稳固并良好建立的过程)能够用于扩散同质结触点构造，从而保持“吸杂”的优势，同时通过使用p掺杂薄膜沉积异质结层作为替代而省略有问题的氮扩散(其是具有非常狭窄的工艺窗口的相对不稳定的过程步骤)。

[0031] (4)可以避免使用溅射的(或昂贵的)透明导电氧化物层，从而减少过程步骤的数量。

[0032] (5)能够保留在光伏电池制造商处的大部分当前使用的装置，同时仍开发将异质结用于太阳能电池接触部形成的优点(即，实现高Voc)。

[0033] 如背景技术中所描述，用于同质结接触部形成的标准过程(要求高温以便经由丝网印刷术形成金属/硅的欧姆接触部)和用于异质结触部形成的标准过程(要求低温，即温度<350℃，以便避免氢逸出并因此避免表面钝化的脱化)在原则上不是工艺相容的。用于标准丝网印刷术的同质结接触部形成的高温要求需要通过在沉积薄膜异质结层之前实施高温接触烧结(＞800℃)而完全完成扩散同质结接触部。然而，这会转而产生下述温度，即，金属化层将必须进入用于薄膜异质结层沉积的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)腔。这再次与薄膜PECVD层沉积过程的高表面钝化要求不相容，因为在PECVD过程中的金属交叉污染将破坏本征非晶硅的高品质表面钝化，该本征非晶硅常用于缓冲层以保证最高的表面钝化。

[0034] 本实用新型的实施方式尝试通过使用异质结突起接触部(例如，点状接触部、条纹状或线状接触部、或网格状接触部)而非传统的平面或全部区域异质结接触部242(如图2C所示出)来解决上述问题。这将有利地允许同质结和异质结接触部以工业可行的方式来形成，以这种方式，保证(1)传统的接触烧结所需的高温要求与异质结接触部形成所需的低温要求之间的工艺相容性(即能够容许短时高温处理)或者(2)前接触部金属化步骤与经由例如PECVD的异质结层沉积步骤之间的工艺相容性(即能够容许金属交叉污染)。

[0035] 使用异质结突起接触部代替全部区域接触部显著地降低异质结层与圆片(wafer)(即吸收器)表面的接触区域。在优选实施方式中，接触区域百分比大约是3％至20％。更优选地，如果使用微晶硅μc-Si:H作为薄膜沉积异质结层，则接触区域百分比大约是
4％至6％，或者如果使用非晶硅作为薄膜沉积异质结层，则接触区域百分比大约是10％至
15％。因此，根据示例性实施方式，当大多数的圆片后表面由具有高正表面电荷或高负表面电荷的绝缘钝化层(例如SiNx或AlOx)钝化时，可以接受圆片的略差的表面钝化品质。例如，在实施方式中，由用于电荷载流子提取的异质结突起接触部仅钝化圆片后表面的3％至
20％。

[0036] 将根据本实用新型的第一实施方式进一步描述能够容许短时高温处理的上述方法。在该方法中，用于扩散同质结接触部形成所需的高温接触烧结步骤将在薄膜异质结层的沉积后进行(由于金属沉积和接触烧结将在异质结层沉积之后实施，因此在经由例如PECVD沉积异质结层期间避免金属交叉污染)。在接触烧结过程中的高温处理将仅在与异质结层交界的部分(即，具有朝向圆片的异质结突起接触部的表面) 而不在这些部分之外降低圆片的表面钝化品质。这是因为绝缘钝化层(例如SiNx或AlOx)被配置为经受得住高温接触烧结。因此，总的来说，这将导致圆片的表面钝化是可容许地降低，因为其被限制在与异质结突起接触部的表面交界的圆片部分。在一些实施方式中，这有利地允许异质结接触部形成过程(a)省略本征非晶硅缓冲层沉积和/或(b)沉积微晶硅层而非沉积非晶硅层作为掺杂薄膜层。过程(a)和(b)两者均引起增强的表面复合(这在全部区域异质结接触部的情况下是不可接受的，但是在异质结突起接触部的情况下是可接受的)。在接触烧结所需的短时高温处理后，过程(a)和(b)两者的表面复合将具有大体相同的数量级。然而，过程(a)需要更少的过程步骤，并且过程(b)能够为掺杂薄膜层实现更高的掺杂效率，这转而导致太阳能电池的较低的串联电阻。

[0037] 将根据本实用新型的第二实施方式进一步描述能够容许金属交叉污染的上述方法。在该方法中，首先完成扩散同质结接触部形成(包括接触烧结)，以使异质结层不会面临任何有害的高温处理。相反，由于完成的金属化同质结接触部也必须进入PECVD沉积过程中，因此异质结层在PECVD沉积过程中将面临金属交叉污染。然而，通过形成异质结突起接触部，出于与上述相同的原因，能够容许这种金属交叉污染(其也导致表面钝化的降低)。也就是说，绝缘钝化层(例如SiNx或AlOx)能够保护大部分圆片免于金属交叉污染，只有圆片与异质结层交界的部分(即朝向圆片的异质结突起接触部的表面)将易受到金属交叉污染的影响。

[0038] 出于说明和清楚的目的，将参考本实用新型的一个示例性实施方式的图3A来描述混合同质结/异质结太阳能电池300。

[0039] 在该示例性实施方式中，混合太阳能电池300包括硅圆片或衬底302(即用于产生过量电荷载流子的吸收层，该过量电荷载流子具有与在该吸收层的前侧304上入射的光相反的极性)；同质结接触部306，其形成在圆片302的第一侧(例如前侧)304上，用于提取所产生的第一极性的过量电荷载流子(例如电子或空穴)；和异质结接触部308，其形成在圆片302的第二侧(例如后侧)310上，用于提取所产生的第二极性的过量电荷载流子(例如空穴或电子)。混合太阳能电池300还包括钝化层312，其形成在圆片302的后侧310上，具有一个或多个接触部开口314。钝化层312呈现正极性或负极性的表面电荷，该表面电荷使圆片302的后侧310处于电荷载流子积累状态或电荷载流子反转状态。异质结接触部308包括在钝化层312之上沉积的掺杂异质结层315，该异质结层315也填充接触部开口314。因此，掺杂异质结层315包括分别在上述一个或多个接触部开口314内形成的一个或多个异质结突起接触部316。

[0040] 圆片302可以是n型或p型晶体硅(c-Si)。如果使用n型c-Si圆片302，则太阳能电池的发射极将优选位于后侧310(后侧少数载流子收集)以能够将磷扩散用于形成扩散接触部。如果使用p型c-Si圆片302，则太阳能电池的发射极将优选位于前侧304(前侧少数载流子收集)以能够将磷扩散用于形成扩散接触部。同质结接触部306优选为如图3A所示的磷全部区域扩散同质结(从而避免有问题的硼扩散过程)，或如图3B和图3C所示的局部地铝内扩散的同质结(由于接触烧结过程已提供局部扩散区域，因此避免任何额外的扩散过程)。钝化层312是用于表面钝化的电绝缘钝化层，其呈现大量的正表面电荷或者大量的负表面电荷，从而使圆片302的后表面处于强反转状态或强积累状态。还有另一个钝化层317，其沉积在同质结接触部306上。例如，根据是否期望使圆片302的前/后表面处于强反转状态或强积累状态，后钝化层312可以由硅氮化物(SiNx)制成并且前钝化层
318可以由铝氧化物(AlOx)制成，反之亦然。

[0041] 异质结层315包括由掺杂氢化非晶硅(a-Si:H)、掺杂氢化微晶硅(μc-Si:H)、本征a-Si:H/掺杂a-Si:H的堆叠、本征氢化非晶硅氧化物(a-SiOx:H)/掺杂a-Si:H的堆叠、或本征a-SiOx:H/掺杂μc-Si:H的堆叠构成的一个或多个薄膜层。掺杂a-Si:H或μc-Si:H的极性与后钝化层312的表面电荷的极性相反，以支持电子/空穴的提取。例如，如果后钝化层312具有正表面电荷，则a-Si:H或μc-Si:H是n掺杂的(电子的提取)。

[0042] 如图3A所示，大部分的圆片302后表面由后钝化层312钝化，其例如以点状/线状/网格状方式局部地打开。这允许异质结层315在后钝化层312的接触部开口314内形成异质结突起接触部316。因此，异质结层315只有小部分/少数部分(即异质结突起接触部316朝向圆片302的表面)将与圆片302接触并暴露在上述非期望的过程条件下。例如，如上文所述，异质结层315朝向圆片302的表面区域中只有大约3％至20％的表面区域形成异质结接触部(即，圆片后表面的3％至30％被用于电荷载流子提取所需的异质结突起接触部钝化)，剩余的表面区域在后钝化层312之下并由后钝化层312保护。因此，与全部区域异质结接触部相比，在高温处理之后或在经历金属交叉污染的沉积之后，吸收层302的略差的表面钝化品质是可容许的。

[0043] 使用如图3A所示的混合太阳能电池300，扩散同质结接触部306被置于圆片302的前侧304上，由于没有前侧TCO吸收，因此有利地允许更高的短路电流(Isc)。根据示例性实施方式，进一步将前侧扩散同质结接触部306的这种高短路电流电势与后侧异质结接触部308的高开路电压电势相结合，从而实现具有高短路电势Isc和高开路电势Voc的优势的混合太阳能电池300。此外，示例性实施方式通过将磷扩散用于前侧接触部而避免有问题的硼扩散，也就是说，扩散前侧接触部将是n型(电子提取)接触部。

[0044] 图3B示出混合太阳能电池320的示意图，除了扩散同质结接触部322是局部区域扩散而非全部区域扩散之外，该混合太阳能电池320具有与图3A示出的混合太阳能电池300相同的结构。另外，由于在接触烧结期间的局部的铝内扩散用于在圆片302内形成局部区域扩散区域322，因此该示例性实施方式避免任何明确的扩散过程步骤。也就是说，扩散前侧接触部将是p型(空穴提取)接触部。在图3B中，除非另作说明，否则与图3A的混合太阳能电池300中的部件/组件相同的部件/组件由相同的附图标记表示，并可以具有相同的构造和相同的功能。

[0045] 图3C示出混合太阳能电池340的示意图，除了后侧金属化之外，该混合太阳能电池340具有与图3B示出的混合太阳能电池320相同的结构。在图3C中，后侧金属化以金属网格342的形式实现，而非如图3B所示的全部区域金属接触部319。在图3C中，除非另作说明，否则与图3B的混合太阳能电池320中的部件/组件相同的部件/组件由相同的附图标记表示，并可以具有相同的构造和相同的功能。

[0046] 将参考图4描述本实用新型的示例性实施方式的制造混合太阳能电池300、320、340的方法400。方法400包括提供产生过量电荷载流子的吸收层302的步骤402，该过量电荷载流子具有与吸收层302的第一侧(例如，前侧)上入射的光相反的极性；在吸收层
302的第一侧上形成提取所产生的第一极性的过量电荷载流子的同质结接触部306的步骤
404；在吸收层的第二侧(例如，后侧)上形成钝化层的步骤406，第二侧与第一侧相对，并且钝化层呈现正极性或负极性的表面电荷以使吸收层的第二侧处于电荷载流子积累或电荷载流子反转状态；以及在吸收层302的第二侧上在钝化层312之上形成提取所产生的第二极性的过量电荷载流子的掺杂异质结接触部308的步骤408，第二极性与第一极性相反，并且掺杂异质结接触部具有与钝化层的表面电荷的极性相反的极性。根据本示例性实施方式，形成掺杂异质结接触部308的步骤408包括在钝化层312中形成一个或多个接触部开口314，并在钝化层312之上沉积掺杂异质结层315，该掺杂异质结层315包括分别在上述一个或多个接触部开口314内形成的一个或多个异质结突起接触部316。

[0047] 出于说明和清楚的目的，根据本实用新型的示例性实施方式，参考图5A至5H和图6A至6D进一步详细描述制造混合太阳能电池300的方法400。然而，会理解方法400不限于下文描述的步骤，此外，除非另作特别说明，否则该步骤可以以与所描述的顺序不同的顺序来实现。在图5A至5H和图6A至6D中，除非另作说明，否则与图3A的混合太阳能电池
300中的部件/组件相同的部件/组件由相同的附图标记表示，并可以具有相同的构造和相同的功能。

[0048] 在本示例性实施方式中，如图5A所示，首先提供n型晶体硅圆片(c-Si)302。随后，如图5B所示，通过磷扩散而在圆片302上形成全部区域扩散同质结306。图5C示出使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)过程在扩散同质结306上沉积的前钝化层317。图5D示出在圆片302的后侧310上沉积的后钝化层312。在该示意性实施方式中，前钝化层
317是用于使圆片302的前表面处于积累状态(支持电子的提取)的SiNx，而后钝化层312是用于使圆片302的后表面处于反转状态(支持空穴的提取)的AlOx。对于后钝化层312，应理解可以使用SiNx/AlOx的堆叠并仍将其称为AlOx钝化层。

[0049] 其后，根据选择或采取第一实施方式的能够容许短时高温处理的上述过程或第二实施方式的能够容许金属交叉污染的其他上述过程来进行方法400。

[0050] 图5E至5H示出采用第二实施方式的方法的情况。在图5E中，使用丝网印刷术进行前侧金属化以在圆片302的前侧304上形成金属接触部318，之后进行高温接触烧结(大约800℃以上，持续少于1分钟)。之后，如图5F所示，通过例如激光开口在后钝化层312中形成接触部孔314。随后，为了形成异质结突起接触部316，经由PECVD在后钝化层312的全部区域上沉积p掺杂异质结层315，如图5H所示，从而用于空穴提取。在一些实施方式中，p掺杂异质结层315可以是下述形式的薄膜层，即本征a-Si:H/p掺杂a-Si:H的堆叠，或本征a-SiOx:H/p掺杂a-Si:H的堆叠，或本征a-SiOx:H/p掺杂μc-Si:H的堆叠，或只是p掺杂a-Si:H或p掺杂μc-Si:H的单层。如图5H所示，使用丝网印刷术进行后侧金属化以在圆片302的后侧310上形成金属接触部319，之后进行低温接触烧结(大约350℃或更低)。例如，后金属接触部319可以是金属或TCO/金属的堆叠。在该实施方式中，在异质结层315的沉积之前进行前侧金属化。因此，由于所形成的前侧金属接触部必须被放置在PECVD反应器之内，因此该实施方式承受在薄膜硅PECVD沉积期间在异质结突起接触部316的表面上的金属交叉污染。这是可以容许的，因为表面钝化的预期降低只限制在朝向圆片302的异质结突起接触部316的表面上，这与例如图2C示出的全部区域异质结接触部相比具有显著更小的区域。

[0051] 图6A至6D示出采用第一实施方式的方法的情况。在图6A中，通过例如激光开口在后钝化层312上形成接触部孔314。随后，为了形成异质结突起接触部316，在后钝化层408的全部区域之上沉积p掺杂异质结层315，如图6B所示。之后，如图6C所示，使用丝网印刷术进行前侧金属化以在圆片302的前侧304上形成金属接触部318，之后进行随后的高温接触烧结(大约800℃以上)。也就是说，在经由PECVD沉积异质结层315之后进行前侧金属化。在图6D中，使用丝网印刷术进行后侧金属化以形成金属接触部319，之后进行随后的低温接触烧结(大约350℃以下)。例如，后金属接触部319可以是金属或TCO/金属的堆叠。因此，该实施方式通过在前接触部金属化之前沉积异质结层315避免金属交叉污染。由接触烧结期间的高温处理造成的异质结层315的表面钝化的预期降低只限制在朝向圆片302的异质结突起接触部316的表面，所以是能够容许的，这与全部区域异质结接触部相比具有显著更小的区域。

[0052] 在第一实施方式中，前侧金属接触部318和后侧金属接触部319两者也能够在一个高温过程步骤(在大约800℃以上的温度下共烧结)中形成，从而由于该高温处理而容许异质结突起接触部朝向圆片302的区域内的异质结钝化品质的严重下降。由于在接触部的下面存在较少的复合有源区，并且如果使用异质结层则接触复合被更有效地抑制，因此该方法仍认为好于如图2A和图2B所示的传统的同质结接触部形成。

[0053] 因此，本实用新型的实施方式提供工业可行的高效混合太阳能电池，在该混合太阳能电池的一侧(例如前侧)上具有同质结接触部而在相反侧(例如后侧)上具有异质结接触部。具体地，根据本实用新型的示例性实施方式的混合太阳能电池能够将扩散同质结太阳能电池的优势(高短路电流电势)与薄膜沉积异质结太阳能电池的优势(高开路电压电势)相结合，同时允许用于前接触部形成的传统(高温)丝网印刷术。也就是说，能够保证在用于同质结接触部形成(接触烧结)的传统高温要求与用于传统异质结接触部形成的低温要求之间的工艺相容性，或者能够保证在完成前接触部金属化与薄膜PECVD异质结沉积(需要避免金属交叉污染)之间的工艺相容性。此外，优选的实施方式利用了用于形成扩散同质结的稳固的磷扩散步骤，这避免用于传统的同质结接触部形成的有问题的硼扩散步骤。这有利地增加圆片的本体寿命(bulk lifetime)(“吸杂”)。另外，优选的实施方式并非必须需要任何在形成全部区域异质结接触部中常需要的昂贵的TCO层。这是因为后钝化层能够作为有效的背反射器，以使金属层能够被直接施加在薄膜沉积异质结层上。由于硅/金属接触部是不良光学背反射器，因此如果使用全部区域异质结背接触部代替，则不属于上述情况。

[0054] 与使用传统的全部区域异质结接触部相反，由于接触部区域(在异质结突起接触部与圆片表面之间)与钝化圆片表面的整个区域的百分比仅为大约3％至20％，诸如如果将微晶硅μc-Si:H用作薄膜沉积异质结层，则该百分比是大约4％至6％，或者如果使用非晶硅a-Si:H，则该百分比是大约10％至15％，因此无需保证与异质结接触部316的完美界面钝化。如上文所述，能够容许在这些区域中的略高的界面复合，以保证上述工艺相容性。因此，还可以通过使用微晶硅μc-Si:H代替非晶硅a-Si:H实现掺杂异质结层，从而接受较差的钝化品质但取而代之的是能够实现更高的掺杂效率，以实现太阳能电池的更低的串联电阻(如果使用全部区域异质结接触部，则由于较差的钝化品质，不能使用μc-Si:H)。还可以省略在掺杂层沉积之前的薄膜本征非晶缓冲层的沉积，以使过程步骤最少(如果使用全部区域异质结接触部，则无法实现该情形)。

[0055] 根据本实用新型的实施方式的上文所述的混合太阳能电池有利地允许保留用于标准太阳能电池生产的大部分当前使用的生产装置，即，可以通过绝缘层(SiNx或AlOx)仍然应用传统的磷扩散和传统的接触烧结。这能够以工业可行的方式制造混合太阳能电池。相反，纯异质结太阳能电池(即，前异质结接触部和后异质结接触部)将基本需要包括低温金属化在内的新的试产线。在这种情况下，光伏制造商将必须替换他们的大部分现有装置。

[0056] 在原则上已经认识到，与传统的全部区域异质结接触部相比，异质结突起接触部能实现更加高的开路电势(Voc)。这是因为除了在异质结突起接触部之外，高复合有源薄膜异质结层与圆片解耦。

[0057] 本领域的技术人员应理解，在不背离所概括地描述的本实用新型的范围的情况下，可以对在具体实施方式中示出的本实用新型做出各种变形和/或修改。因此，本文的实施方式被认为在所有方面是示例性而非限制性的。

标题	发布/更新时间	阅读量
异质结太阳能电池-专利编号CN106057916B	2020-05-13	255
异质结太阳能电池-专利编号CN110797428A	2020-05-11	242
异质结太阳能电池-专利编号CN104638048B	2020-05-12	494
一种异质结太阳能电池-专利编号CN106505109B	2020-05-11	792
异质结太阳能电池-专利编号CN106057916A	2020-05-12	1094
硅异质结太阳能电池-专利编号CN105324855B	2020-05-13	839
一种异质结太阳能电池-专利编号CN106505109A	2020-05-12	880
硅异质结太阳能电池-专利编号CN105324855A	2020-05-13	578
异质结太阳能电池-专利编号CN104638048A	2020-05-11	243
异质结太阳能电池-专利编号CN208655672U	2020-05-14	325

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