選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的制作方法

專利名稱：選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種太陽(yáng)能電池，更具體地講，涉及一種選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
近來(lái)，由于認(rèn)為現(xiàn)有能源(如石油和煤)是會(huì)被耗盡的，因此對(duì)于代替現(xiàn)有能源的另選能源越來(lái)越感興趣。在這些另選能源中，從太陽(yáng)能產(chǎn)生電能的太陽(yáng)能電池尤其受到關(guān)注。太陽(yáng)能電池通常包括分別由不同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體(例如，ρ型和η型半導(dǎo)體)形成的基板和發(fā)射極層。在本例中，發(fā)射極層位于基板的光接收表面，在基板和發(fā)射極層之間的界面處形成有ρ-η結(jié)。電連接到發(fā)射極層的第一電極和第一集流體位于發(fā)射極層上，并且電連接到基板的第二電極位于基板的與光接收表面相對(duì)的表面上。當(dāng)光入射到具有上述結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池上時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)的電子由于光電效應(yīng)而變?yōu)樽杂呻娮?以下，稱為“電子”)。另外，基于Ρ-η結(jié)的原理，電子和空穴分別移動(dòng)到η型半導(dǎo)體(例如，發(fā)射極層)和P型半導(dǎo)體(例如，基板)。移動(dòng)到發(fā)射極層的電子和移動(dòng)到基板的空穴分別由連接到發(fā)射極層的第一電極和第一集流體以及連接到基板的第二電極收集。具有上述結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池的效率受到用于對(duì)發(fā)射極層進(jìn)行摻雜的雜質(zhì)的濃度影響。例如，當(dāng)發(fā)射極層摻雜了低濃度的雜質(zhì)時(shí)(即，當(dāng)發(fā)射極層是輕摻雜區(qū)域時(shí))，減少了電子和空穴的復(fù)合。因此，短路電流密度和開路電壓可能增大。然而，由于接觸電阻的增大而導(dǎo)致填充因子減小。另外，當(dāng)發(fā)射極層摻雜了高濃度的雜質(zhì)時(shí)(即，當(dāng)發(fā)射極層是重?fù)诫s區(qū)域時(shí))，接觸電阻可能減小并且填充因子可能增大。然而，短路電流密度和開路電壓減小。因此，最近已開發(fā)了既能夠獲得輕摻雜區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)又能夠獲得重?fù)诫s區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)的太陽(yáng)能電池，例如選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池。選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池具有這樣的結(jié)構(gòu)其中，發(fā)射極層包括第一發(fā)射極部分 (即，輕摻雜區(qū)域)和第二發(fā)射極部分(即，重?fù)诫s區(qū)域)，第一電極和第一集流體位于第二發(fā)射極部分上。因?yàn)橛捎谶x擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)而使得發(fā)射極層的整個(gè)區(qū)域具有均勻的雜質(zhì)濃度，所以選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池具有高于常規(guī)太陽(yáng)能電池的效率。然而，在選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池中，如果第一電極和第一集流體并未形成在第二發(fā)射極部分的正確位置，則并聯(lián)電阻增大并且填充因子由此減小。因此，不能有效地提高選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的效率。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，提供了一種選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，該選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池
5包括第一導(dǎo)電類型的基板；第二導(dǎo)電類型的發(fā)射極層，其位于所述基板的光接收表面上； 以及多個(gè)第一電極，其位于所述發(fā)射極層上，并且電連接到所述發(fā)射極層，其中，所述發(fā)射極層包括具有第一雜質(zhì)濃度的第一發(fā)射極部分、和具有高于所述第一雜質(zhì)濃度的第二雜質(zhì)濃度的第二發(fā)射極部分，所述第二發(fā)射極部分包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域直接接觸所述多個(gè)第一電極中的至少一個(gè)第一電極并與所述多個(gè)第一電極中的所述至少一個(gè)第一電極交疊，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域周圍并且不與所述多個(gè)第一電極中的所述至少一個(gè)第一電極交疊，并且，所述第二區(qū)域的線寬度等于或小于所述多個(gè)第一電極中的每一個(gè)第一電極的線寬度的大約八倍。各個(gè)第一電極的線寬度基本等于所述第一區(qū)域的線寬度。所述第二發(fā)射極部分的厚度大于所述第一發(fā)射極部分的厚度。所述第一發(fā)射極部分的上表面或下表面與所述第二發(fā)射極部分的上表面或下表面位于同一平面上。所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域的一側(cè)或兩側(cè)。當(dāng)所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域的兩側(cè)時(shí)，所述第二區(qū)域的兩個(gè)部分的線寬度可以彼此相同或彼此不同。所述第二區(qū)域的線寬度等于或大于各個(gè)第一電極的線寬度。所述第二區(qū)域的線寬度等于或小于各個(gè)第一電極的線寬度的大約四倍。各個(gè)第一電極的線寬度大約為40 μ m到 100 μ m0所述選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池還包括至少一個(gè)第一集流體，其沿與所述多個(gè)第一電極交叉的方向位于所述發(fā)射極層上，并且電連接到所述發(fā)射極層。所述第二發(fā)射極部分還包括第三區(qū)域和第四區(qū)域，所述第三區(qū)域直接接觸所述至少一個(gè)第一集流體，并且與所述至少一個(gè)第一集流體交疊，所述第四區(qū)域位于所述第三區(qū)域周圍，并且不與所述至少
一個(gè)第一集流體交疊。所述第三區(qū)域的線寬度和第四區(qū)域的線寬度的總和是所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度的1. 01到1. 4倍。所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度基本等于所述第三區(qū)域的線寬度。所述第四區(qū)域位于所述第三區(qū)域的一側(cè)或兩側(cè)。當(dāng)所述第四區(qū)域位于所述第三區(qū)域的兩側(cè)時(shí)，所述第四區(qū)域的兩個(gè)部分的線寬度可以彼此相同或彼此不同。所述第四區(qū)域的線寬度是所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度的0. 01到0. 4倍。


附圖被包括進(jìn)來(lái)以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，其被并入且構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，并與說(shuō)明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的局部立體圖；圖2是沿圖1的線II-II獲得的局部剖面圖；圖3是沿圖1的線III-III獲得的局部剖面圖；圖4是表示第二區(qū)域的線寬度和轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系的曲線圖；圖5是表示第二區(qū)域的線寬度和填充因子之間的關(guān)系的曲線圖6是表示第二區(qū)域的線寬度和短路電流密度之間的關(guān)系的曲線圖；圖7是表示第二區(qū)域的線寬度和轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系的曲線圖；圖8表示根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的選擇性發(fā)射極層的形成方法；圖9是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的變型例的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的局部剖面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的局部立體圖；圖11是沿圖10的線X-X獲得的局部剖面圖；圖12是沿圖10的線XI-XI獲得的局部剖面圖；圖13表示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的選擇性發(fā)射極層的形成方法；以及圖14是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的變型例的太陽(yáng)能電池的局部剖面圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖更全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。然而，本發(fā)明可以以很多不同形式實(shí)現(xiàn)并且不應(yīng)被理解為局限于這里闡述的實(shí)施方式。在附圖中，為了清楚起見(jiàn)，放大了層、膜、板、區(qū)域等的厚度。在整個(gè)說(shuō)明書中，相同標(biāo)號(hào)表示相同元件。應(yīng)該理解，當(dāng)將諸如層、膜、區(qū)域或基板的元件稱為“位于另一元件上” 時(shí)，它可以直接位于所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。相反，當(dāng)將一元件稱為“直接位于另一元件上”時(shí)，不存在中間元件。另外，應(yīng)該理解，當(dāng)將諸如層、膜、區(qū)域或基板的元件稱為“完全”位于另一元件上時(shí)，它可以位于所述另一元件的整個(gè)表面上，而不可以位于所述另一元件的邊緣部分上?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其示例示出在附圖中。圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的局部立體圖。圖2是沿圖 1的線II-II獲得的局部剖面圖。圖3是沿圖1的線III-III獲得的局部剖面圖。如圖1至3中所示，根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池包括基板110 ；選擇性發(fā)射極層120，位于基板110的一個(gè)表面上；防反射層130，位于選擇性發(fā)射極層120上；多個(gè)第一電極140，電連接到選擇性發(fā)射極層120 ；至少一個(gè)第一集流體150，電連接到選擇性發(fā)射極層120 ；第二電極160，位于基板110的另一表面上并電連接到基板110 ；和背面場(chǎng)層170，位于基板110和第二電極160之間。雖然沒(méi)有要求，但在本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式中，基板110是由第一導(dǎo)電類型的硅(例如，P型硅)形成的半導(dǎo)體基板。硅的示例包括單晶硅、多晶硅和非晶硅。當(dāng)基板 110為P型時(shí)，基板110包含III族元素的雜質(zhì)，如硼(B)、鎵(Ga)和銦(In)。另選的是，基板110可以為η型并且/或者由除硅以外的材料形成。如果基板110為η型，則基板110 可以包含V族元素的雜質(zhì)，如磷(P)、砷(As)和銻(Sb)。選擇性發(fā)射極層120是摻雜了與基板110的第一導(dǎo)電類型(即，ρ型雜質(zhì))相反的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)(例如，η型雜質(zhì))的部分。選擇性發(fā)射極層120形成于光入射表面，即基板110的與光接收表面對(duì)應(yīng)的前表面。選擇性發(fā)射極層120包括分別具有不同雜
7質(zhì)濃度的第一發(fā)射極部分122和第二發(fā)射極部分124。在本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式中，第二發(fā)射極部分124的雜質(zhì)濃度高于第一發(fā)射極部分122的雜質(zhì)濃度。另外，第二發(fā)射極部分124的雜質(zhì)摻雜厚度大于第一發(fā)射極部分122的雜質(zhì)摻雜厚度。因此，第二發(fā)射極部分124的厚度大于第一發(fā)射極部分122的厚度，第一發(fā)射極部分122的下表面和第二發(fā)射極部分124的下表面位于同一平面上。可以使用回蝕工藝來(lái)形成具有上述結(jié)構(gòu)的選擇性發(fā)射極層120。如上所述，因?yàn)榈诙l(fā)射極部分124的雜質(zhì)摻雜厚度大于第一發(fā)射極部分122的雜質(zhì)摻雜厚度，所以第二發(fā)射極部分1 的表面電阻小于第一發(fā)射極部分122的表面電阻。具有上述結(jié)構(gòu)的選擇性發(fā)射極層120和基板110形成p-n結(jié)。通過(guò)選擇性發(fā)射極層120和基板110之間的p-n結(jié)，將由入射到基板110上的光而產(chǎn)生的多個(gè)電子空穴對(duì)分離成電子和空穴。然后，分離的電子移動(dòng)到η型半導(dǎo)體，分離的空穴移動(dòng)到ρ型半導(dǎo)體。因此，當(dāng)基板110是ρ型半導(dǎo)體并且選擇性發(fā)射極層120是η型半導(dǎo)體時(shí)，分離的空穴移動(dòng)到基板110并且分離的電子移動(dòng)到選擇性發(fā)射極層120。相反，當(dāng)基板110是η型半導(dǎo)體并且選擇性發(fā)射極層120是ρ型半導(dǎo)體時(shí)，分離的電子移動(dòng)到基板110并且分離的空穴移動(dòng)到選擇性發(fā)射極層120。當(dāng)選擇性發(fā)射極層120為η型時(shí)，選擇性發(fā)射極層120可以通過(guò)使用V族元素(如 P、As和Sb)摻雜基板110來(lái)形成。相反，當(dāng)選擇性發(fā)射極層120為ρ型時(shí)，選擇性發(fā)射極層120可以通過(guò)使用III族元素(如B、fei和In)摻雜基板110來(lái)形成。在本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式中，選擇性發(fā)射極層120的第二發(fā)射極部分IM 包括第一區(qū)域IMa、第二區(qū)域124b、第三區(qū)域12 和第四區(qū)域124d。第一區(qū)域12 和第二區(qū)域124b位于第一電極140下方，第三區(qū)域12 和第四區(qū)域124d位于第一集流體150 下方。第一區(qū)域12 直接與第一電極140接觸，因此第一區(qū)域12 是第一電極140和第二發(fā)射極部分1 之間的交疊區(qū)域。第三區(qū)域12 直接與第一集流體150接觸，因此第三區(qū)域12 是第一集流體150和第二發(fā)射極部分IM之間的交疊區(qū)域。第二區(qū)域124b位于第一區(qū)域12 周圍并且不與第一電極140交疊。第四區(qū)域124d位于第三區(qū)域12 周圍并且不與第一集流體150交疊。因此，第一電極140位于第二發(fā)射極部分124的第一區(qū)域12 上并且直接與第一區(qū)域12 接觸，第一集流體150位于第二發(fā)射極部分124的第三區(qū)域12 上并且直接與第三區(qū)域12 接觸。第一電極140和所述至少一個(gè)第一集流體150可以由從包括鎳(Ni)、銅(Cu)、銀 (Ag)、鋁(Al)、錫(Sn)、鋅(Zn) JB ( )、鈦(Ti)、金(Au)及其組合的一組材料中選擇的至少一種導(dǎo)電金屬材料形成?？梢允褂闷渌牧?。各個(gè)第一電極140收集移動(dòng)到選擇性發(fā)射極層120的載流子(例如電子)并把載流子傳送到希望的位置。所述至少一個(gè)第一集流體150收集沿第一電極140移動(dòng)的載流子并把載流子輸出到外部。第一集流體150的線寬度Wl大于第一電極140的線寬度W2，從而提高了移動(dòng)載流子(例如，電子)的收集效率。在本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式中，第一集流體150的線寬度Wl大約為ΙΟΟΟμπι到3000 μ m，優(yōu)選地大約為1500 μ m ；第一電極140的線寬度W2大約為40 μ m到300 μ m,優(yōu)選地大約為40 μ m至Ij 100 μ m。
在本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式中，第一區(qū)域12 的線寬度基本上等于第一電極140的線寬度W2，并且第二區(qū)域124b的線寬度W3大約為第一電極140的線寬度W2的一倍到八倍。第二區(qū)域124b可以等分地位于第一區(qū)域12 的兩側(cè)，由此第二區(qū)域124b的兩個(gè)部分都具有相同的線寬度W3/2。另選的是，分開地位于第一區(qū)域12 的兩側(cè)的第二區(qū)域124b的兩個(gè)部分可以具有不同的線寬度。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，第二區(qū)域124b的多個(gè)部分從相對(duì)側(cè)包圍第一區(qū)域12如。圖4是表示根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的第二區(qū)域124b的線寬度W3和轉(zhuǎn)換效率Eff之間的關(guān)系的曲線圖。圖4中顯示的曲線圖是當(dāng)?shù)谝浑姌O140的線寬度W2為100 μ m時(shí)測(cè)量到的模擬結(jié)果。如圖4中所示，轉(zhuǎn)換效率Eff幾乎不變并且保持在預(yù)定水平(例如，17. 8% )，直到第二區(qū)域124b的線寬度W3達(dá)到第一電極140的線寬度W2的大約八倍。當(dāng)?shù)诙^(qū)域124b 的線寬度W3超過(guò)第一電極140的線寬度W2的八倍時(shí)，轉(zhuǎn)換效率Eff逐漸降低。因此，優(yōu)選地，第二區(qū)域124b的線寬度W3等于或小于第一電極140的線寬度W2的大約八倍。另外，如圖4中所示，當(dāng)?shù)诙^(qū)域124b的線寬度W3為零時(shí)，轉(zhuǎn)換效率Eff保持在所述預(yù)定水平。然而，第二區(qū)域124b的線寬度W3為零的事實(shí)表示第二發(fā)射極部分124的線寬度(即，W2+W3)等于第一電極140的線寬度W2。在這種情況下，大量生產(chǎn)其中第一電極140和第二發(fā)射極部分IM在正確位置對(duì)齊的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池是非常困難的。因此，優(yōu)選地，第二區(qū)域124b的線寬度W3大約為第一電極140的線寬度W2的一倍到八倍，從而在很好地保持選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)的同時(shí)將轉(zhuǎn)換效率Eff保持在預(yù)定水平。圖5至7是更具體地描述圖4的仿真結(jié)果的曲線圖。更具體地講，圖5是表示選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的第二區(qū)域124b的線寬度W3和填充因子FF之間的關(guān)系的仿真結(jié)果，圖6是表示選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的第二區(qū)域124b的線寬度W3和短路電流密度JSC 之間的關(guān)系的仿真結(jié)果，圖7是表示第二區(qū)域124b的線寬度W3和選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率EfT之間的關(guān)系的仿真結(jié)果。如圖5至7中所示，當(dāng)?shù)谝浑姌O140的線寬度W2為100 μ m并且第二區(qū)域124b的線寬度W3為100 μ m到400 μ m時(shí)，填充因子FF的影響和短路電流密度JSC的影響彼此互補(bǔ)。因此，選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的整體轉(zhuǎn)換效率Eff保持在均勻水平。因此，當(dāng)?shù)诙^(qū)域124b的線寬度W3大約為第一電極140的線寬度W2的一倍到四倍時(shí)，由于第一發(fā)射極部分122的尺寸減小，所以短路電流密度JSC減小，但填充因子FF增大。因此，可以有效地防止或減小第二發(fā)射極部分IM和第一電極140之間的失準(zhǔn)，而不會(huì)降低選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的整體轉(zhuǎn)換效率Eff。如圖3中所示，第三區(qū)域12 的線寬度基本上等于第一集流體150的線寬度W1。 第四區(qū)域124d可以按照與第二區(qū)域124b相同的方式等分地位于第三區(qū)域12 的兩側(cè)，由此第四區(qū)域124d的兩個(gè)部分都具有相同的線寬度W4/2。另選的是，分開地位于第三區(qū)域 12 的兩側(cè)的第四區(qū)域124d的兩個(gè)部分可以具有不同的線寬度。在本發(fā)明的實(shí)施方式中， 第四區(qū)域124d的多個(gè)部分從相對(duì)側(cè)包圍第三區(qū)域12如。第四區(qū)域124d的線寬度W4可以基本上等于第二區(qū)域124b的線寬度W3。在本例中，當(dāng)?shù)谝患黧w150的線寬度Wl設(shè)置為1000 μ m并且第一電極140的線寬度W2設(shè)置為
940 μ m到100 μ m時(shí)，第二區(qū)域124b的線寬度W3和第四區(qū)域124d的線寬度W4各自為40 μ m 到400 μ m。在本例中，因?yàn)榈谌齾^(qū)域12 的線寬度Wl和第四區(qū)域124d的線寬度W4的總和 (W1+W4)為1040 μ m至Ij 1400 μ m，所以總和(W1+W4)是第一集流體150的線寬度Wl的1.04 倍到1. 4倍，并且第四區(qū)域124d的線寬度W4是第一集流體150的線寬度Wl的0. 04倍到
0.4 倍。另外，當(dāng)?shù)谝患黧w150的線寬度Wl設(shè)置為3000 μ m并且第一電極140的線寬度 W2設(shè)置為40 μ m到100 μ m時(shí)，第二區(qū)域124b的線寬度W3和第四區(qū)域124d的線寬度W4各自為40 μ m到400 μ m。在本例中，因?yàn)榈谌齾^(qū)域12 的線寬度Wl和第四區(qū)域124d的線寬度W4的總和(W1+W4)為3040 μ m到3400 μ m，所以總和(W1+W4)是第一集流體150的線寬度Wl的1. 01倍到1. 13倍，并且第四區(qū)域124d的線寬度W4是第一集流體150的線寬度 Wl的0. 01倍到0. 13倍。因此，第三區(qū)域12 的線寬度Wl和第四區(qū)域124d的線寬度W4的總和(W1+W4) 是第一集流體150的線寬度Wl的1. 01倍到1. 4倍，并且第四區(qū)域124d的線寬度W4是第一集流體150的線寬度Wl的0. 01倍到0. 4倍。因?yàn)榫哂猩鲜鼋Y(jié)構(gòu)的第二發(fā)射極部分IM 直接與位于第二發(fā)射極部分1 上的第一電極140和第一集流體150接觸，所以第二發(fā)射極部分IM可以用作能夠減小選擇性發(fā)射極層120與第一電極140和第一集流體150之間的接觸電阻的歐姆接觸部件。防反射層130位于選擇性發(fā)射極層120上(第一電極140和第一集流體150不在防反射層130上)，由氮化硅(SiNx)和/或二氧化硅(SiO2)形成。防反射層130減小入射到選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池上的光的反射率，并增加對(duì)預(yù)定波長(zhǎng)段的選擇性，由此增加選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的效率。防反射層130可以具有大約70nm到SOnm的厚度。如果愿意，可以省略防反射層130。第二電極160完全位于基板110的與前表面相反的背面上，并電連接到基板110。 第二電極160收集移動(dòng)到基板110的載流子(例如，空穴)。第二電極160可以由從包括鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、鋁(Al)、錫(Sn)、鋅(Zn) JB ( )、鈦(Ti)、金(Au)及其組合的一組材料中選擇的至少一種導(dǎo)電金屬材料形成?？梢允褂闷渌牧?。第二電極160和基板110之間的背面場(chǎng)層170是比基板110更重地?fù)诫s了與基板 110相同的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的區(qū)域(例如，P+型區(qū)域)。通過(guò)由基板110和背面場(chǎng)層170的雜質(zhì)摻雜濃度之間的差異導(dǎo)致的勢(shì)壘，防止或減少載流子(例如，電子)向基板110的背面的移動(dòng)。因此，防止或減少了電子和空穴在基板110的背面周圍的復(fù)合和/或消失。以下描述具有上述結(jié)構(gòu)的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的操作。當(dāng)照射到選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的光透過(guò)防反射層130和選擇性發(fā)射極層120入射到基板110上時(shí)，基于入射光的光能在基板110中產(chǎn)生多個(gè)電子空穴對(duì)。另外，因?yàn)橥ㄟ^(guò)防反射層130減少了入射到基板110上的光的反射損失，所以入射到基板110上的光的量增加。通過(guò)光電效應(yīng)將電子空穴對(duì)分離成電子和空穴，分離的電子移動(dòng)到η型選擇性發(fā)射極層120，分離的空穴移動(dòng)到ρ型基板110。移動(dòng)到η型選擇性發(fā)射極層120的電子由與第二發(fā)射極部分1 接觸的第一電極140收集，沿第一電極140傳送，并由第一集流體150 收集。移動(dòng)到P型基板110的空穴由第二電極160收集，隨后由第二集流體收集。以下參照?qǐng)D8描述根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的選擇性發(fā)射極層120的形成方法。如以上所討論，在本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式中，使用回蝕工藝形成選擇性發(fā)射極層120。更具體地講，如圖8中所示，執(zhí)行擴(kuò)散處理以在基板110的整個(gè)表面上形成重?fù)诫s區(qū)域210。然后在形成第二發(fā)射極部分124的位置形成止蝕掩模220。在這種情況下，在形成第一電極140的位置形成的止蝕掩模220具有與第一區(qū)域12 的線寬度W2和第二區(qū)域 124b的線寬度W3的總和(W2+W3)對(duì)應(yīng)的線寬度。另外，在形成第一集流體150的位置形成的止蝕掩模220具有與第三區(qū)域12 的線寬度Wl和第四區(qū)域124d的線寬度W4的總和 (W1+W4)對(duì)應(yīng)的線寬度?？梢赃m當(dāng)設(shè)置止蝕掩模220的線寬度，以使得第二區(qū)域124b的線寬度W3大約為第一區(qū)域12 的線寬度W2的一倍到八倍，優(yōu)選為一倍到四倍。隨后，使用止蝕掩模220執(zhí)行刻蝕處理，以將在形成第一發(fā)射極部分122的位置形成的重?fù)诫s區(qū)域210部分地去除預(yù)定厚度。因此，形成第一發(fā)射極部分122和第二發(fā)射極部分124。然后執(zhí)行清洗處理，以去除止蝕掩模220。圖9是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的變型例的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的局部剖面圖。圖9中示出的變型例基本上與本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式相同，不同之處在于第一電極140的一端和第一區(qū)域12 的一端位于同一條線上，由此第二區(qū)域124b位于第一區(qū)域12 的一側(cè)，或者，雖然未示出，但第一集流體150的一端和第三區(qū)域12 的一端位于同一條線上，由此第四區(qū)域124d位于第三區(qū)域12 的一側(cè)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，第一電極140的一端和第一區(qū)域12 的一端可以并非精確地位于同一條線上，而是可以偏移較小的量，例如偏移小于第二區(qū)域124b的線寬度的距離。類似地，第一集流體150 的一端和第三區(qū)域12 的一端可以并非精確地位于同一條線上，而是可以偏移較小的量， 例如偏移小于第四區(qū)域124d的線寬度的距離。以下參照?qǐng)D10至12描述根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池。由于除了選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)之外，根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)基本上與根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)相同，所以可以簡(jiǎn)要進(jìn)行進(jìn)一步描述或者可以完全省略進(jìn)一步描述。在根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的選擇性發(fā)射極層120中，第二發(fā)射極部分 124的雜質(zhì)摻雜厚度大于第一發(fā)射極部分122的雜質(zhì)摻雜厚度。因此，第一發(fā)射極部分122 的上表面和第二發(fā)射極部分124的上表面位于同一平面上。如上所述，因?yàn)榈诙l(fā)射極部分124的雜質(zhì)摻雜厚度大于第一發(fā)射極部分122的雜質(zhì)摻雜厚度，所以第二發(fā)射極部分1 的表面電阻小于第一發(fā)射極部分122的表面電阻。具有上述結(jié)構(gòu)的選擇性發(fā)射極層120可以使用激光摻雜處理、激光構(gòu)圖和激光摻雜處理、或者利用防擴(kuò)散層的處理來(lái)形成。以下參照?qǐng)D13描述以上處理中的使用防擴(kuò)散層的處理。首先，執(zhí)行擴(kuò)散處理，以在基板110的整個(gè)表面上形成輕摻雜區(qū)域310。在基板110 的前表面上形成防擴(kuò)散層320，然后對(duì)防擴(kuò)散層320進(jìn)行構(gòu)圖以形成掩模圖案330。在這種情況下，掩模圖案330在形成第二發(fā)射極部分IM的位置具有孔圖案332?？梢允褂眉す饣蚩涛g膏來(lái)形成孔圖案332。在形成第一電極140的位置形成的孔圖案332具有與第一區(qū)域12 的線寬度W2
11和第二區(qū)域124b的線寬度W3的總和(W2+W3)對(duì)應(yīng)的線寬度。另外，在形成第一集流體150 的位置形成的孔圖案332具有與第三區(qū)域12如的線寬度Wl和第四區(qū)域124d的線寬度W4 的總和(W1+W4)對(duì)應(yīng)的線寬度?？梢赃m當(dāng)設(shè)置孔圖案332的線寬度，以使得第二區(qū)域124b 的線寬度W3大約為第一區(qū)域12 的線寬度W2的一倍到四倍。隨后，再次執(zhí)行擴(kuò)散處理，通過(guò)孔圖案332將雜質(zhì)注入到輕摻雜區(qū)域310，以形成比第一發(fā)射極部分122厚的第二發(fā)射極部分124。然后執(zhí)行清洗處理以去除掩模圖案330。使用防擴(kuò)散層形成選擇性發(fā)射極層120的方法可以包括這樣的方法在形成掩模圖案之后形成重?fù)诫s區(qū)域，并且在去除掩模圖案之后形成輕摻雜區(qū)域；或者，使用防擴(kuò)散層形成選擇性發(fā)射極層120的方法可以包括這樣的方法除了以上處理之外，通過(guò)調(diào)整掩模圖案的厚度將掩模圖案用作半反射半透射(transflective)層，并且執(zhí)行一次擴(kuò)散處理以在孔圖案的形成區(qū)域中形成第一區(qū)域和第二區(qū)域。另外，當(dāng)使用激光摻雜處理形成選擇性發(fā)射極層時(shí)，可以在基板的整個(gè)表面上形成輕摻雜區(qū)域，然后可以將激光照射到輕摻雜區(qū)域的一部分，以形成激光照射部分作為第二發(fā)射極部分。另外，當(dāng)使用激光構(gòu)圖和激光摻雜處理形成選擇性發(fā)射極層時(shí)，可以將輕摻雜區(qū)域形成在基板的整個(gè)表面上，可以將防反射層形成在基板的前表面上，并且可以通過(guò)調(diào)整激光條件來(lái)同時(shí)執(zhí)行防反射層的構(gòu)圖和第二反射部分的形成。圖14是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的變型例的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池的局部剖面圖。圖14中示出的變型例基本上與本發(fā)明的第二示例性實(shí)施方式相同，不同之處在于第一電極140的一端和第一區(qū)域12 的一端在同一條線上，由此第二區(qū)域124b位于第一區(qū)域12 的一側(cè)，或者，第一集流體150的一端和第三區(qū)域12 的一端在同一條線上，由此第四區(qū)域124d位于第三區(qū)域12 的一側(cè)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，第二發(fā)射極部分124的厚度大于第一發(fā)射極部分 122的厚度，第一發(fā)射極部分122的下表面和第二發(fā)射極部分124的下表面位于不同的平面上，并且第一發(fā)射極部分122的上表面和第二發(fā)射極部分IM的上表面位于不同平面上。 在這種情況下，另外，第一發(fā)射極部分122的所有上表面都可以在同一平面上，第一發(fā)射極部分122的所有下表面都可以在同一平面上，第二發(fā)射極部分124的所有上表面都可以在同一平面上，第二發(fā)射極部分124的所有下表面都可以在同一平面上。雖然已參照多個(gè)示出的實(shí)施方式描述了實(shí)施方式，但應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)想落入本公開的原理的范圍內(nèi)的許多其它變型和實(shí)施方式。更具體地講，在本公開、 附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題的組合設(shè)置的組成部件和/或配置進(jìn)行各種變化和修改。除了對(duì)組成部件和/或配置的各種變化和修改之外，另選用途對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是很明顯的。本申請(qǐng)要求于2010年4月2日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng) No. 10-2010-0030250的優(yōu)先權(quán)和利益，在此通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，該選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池包括第一導(dǎo)電類型的基板；第二導(dǎo)電類型的發(fā)射極層，其位于所述基板的光接收表面上；以及多個(gè)第一電極，其位于所述發(fā)射極層上，并且電連接到所述發(fā)射極層，其中，所述發(fā)射極層包括具有第一雜質(zhì)濃度的第一發(fā)射極部分、和具有高于所述第一雜質(zhì)濃度的第二雜質(zhì)濃度的第二發(fā)射極部分，所述第二發(fā)射極部分包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域直接接觸所述多個(gè)第一電極中的至少一個(gè)第一電極并與所述多個(gè)第一電極中的所述至少一個(gè)第一電極交疊，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域周圍并且不與所述多個(gè)第一電極中的所述至少一個(gè)第一電極交疊，并且所述第二區(qū)域的線寬度等于或小于所述多個(gè)第一電極中的每一個(gè)第一電極的線寬度的大約八倍。
2.如權(quán)利要求1所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，各個(gè)第一電極的線寬度基本等于所述第一區(qū)域的線寬度。
3.如權(quán)利要求2所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第二發(fā)射極部分的厚度大于所述第一發(fā)射極部分的厚度。
4.如權(quán)利要求3所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第一發(fā)射極部分的上表面和所述第二發(fā)射極部分的上表面位于同一平面上。
5.如權(quán)利要求3所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第一發(fā)射極部分的下表面和所述第二發(fā)射極部分的下表面位于同一平面上。
6.如權(quán)利要求2所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域的一側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第二區(qū)域的線寬度等于或大于各個(gè)第一電極的線寬度。
8.如權(quán)利要求7所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第二區(qū)域的線寬度等于或小于各個(gè)第一電極的線寬度的大約四倍。
9.如權(quán)利要求6所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，各個(gè)第一電極的線寬度為大約 40 μ m 至Ij 100 μ m。
10.如權(quán)利要求6所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，該選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池還包括至少一個(gè)第一集流體，其沿與所述多個(gè)第一電極交叉的方向位于所述發(fā)射極層上，并且電連接到所述發(fā)射極層，其中，所述第二發(fā)射極部分還包括第三區(qū)域和第四區(qū)域，所述第三區(qū)域直接接觸所述至少一個(gè)第一集流體，并且與所述至少一個(gè)第一集流體交疊，所述第四區(qū)域位于所述第三區(qū)域周圍，并且不與所述至少一個(gè)第一集流體交疊。
11.如權(quán)利要求10所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第三區(qū)域的線寬度和所述第四區(qū)域的線寬度的總和是所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度的1. 01到1. 4倍。
12.如權(quán)利要求10所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度基本等于所述第三區(qū)域的線寬度。
13.如權(quán)利要求12所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域位于所述第三區(qū)域的一側(cè)。
14.如權(quán)利要求13所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的線寬度是所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度的0. 01到0. 4倍。
15.如權(quán)利要求13所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的線寬度基本等于所述第二區(qū)域的線寬度。
16.如權(quán)利要求12所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的兩個(gè)部分分別位于所述第三區(qū)域的兩側(cè)。
17.如權(quán)利要求16所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的分別位于所述第三區(qū)域的兩側(cè)的所述兩個(gè)部分具有基本相同的線寬度，或者各自具有不同的線寬度。
18.如權(quán)利要求16所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的分別位于所述第三區(qū)域的兩側(cè)的所述兩個(gè)部分的線寬度的總和是所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度的0.01到0.4倍。
19.如權(quán)利要求16所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的分別位于所述第三區(qū)域的兩側(cè)的所述兩個(gè)部分的線寬度的總和基本等于所述第二區(qū)域的線寬度。
20.如權(quán)利要求2所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第二區(qū)域的兩個(gè)部分分別位于所述第一區(qū)域的兩側(cè)。
21.如權(quán)利要求20所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第二區(qū)域的分別位于所述第一區(qū)域的兩側(cè)的所述兩個(gè)部分的線寬度的總和等于或大于各個(gè)第一電極的線寬度。
22.如權(quán)利要求21所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第二區(qū)域的所述兩個(gè)部分的線寬度的總和等于或小于各個(gè)第一電極的線寬度的大約四倍。
23.如權(quán)利要求20所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，各個(gè)第一電極的線寬度大約為 40 μ m 至Ij 100 μ m。
24.如權(quán)利要求20所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第二區(qū)域的分別位于所述第一區(qū)域的兩側(cè)的所述兩個(gè)部分具有基本相同的線寬度，或者各自具有不同的線寬度。
25.如權(quán)利要求20所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，該選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池還包括至少一個(gè)第一集流體，其沿與所述多個(gè)第一電極交叉的方向位于所述發(fā)射極層上，并且電連接到所述發(fā)射極層，其中，所述第二發(fā)射極部分還包括第三區(qū)域和第四區(qū)域，所述第三區(qū)域直接接觸所述至少一個(gè)第一集流體，并且與所述至少一個(gè)第一集流體交疊，所述第四區(qū)域位于所述第三區(qū)域周圍，并且不與所述至少一個(gè)第一集流體交疊。
26.如權(quán)利要求25所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第三區(qū)域的線寬度和所述第四區(qū)域的線寬度的總和是所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度的1. 01到1. 4倍。
27.如權(quán)利要求25所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度基本等于所述第三區(qū)域的線寬度。
28.如權(quán)利要求27所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域位于所述第三區(qū)域的一側(cè)。
29.如權(quán)利要求觀所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的線寬度是所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度的0. 01到0. 4倍。
30.如權(quán)利要求觀所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的線寬度基本等于所述第二區(qū)域的線寬度。
31.如權(quán)利要求27所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的兩個(gè)部分分別位于所述第三區(qū)域的兩側(cè)。
32.如權(quán)利要求31所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的分別位于所述第三區(qū)域的兩側(cè)的所述兩個(gè)部分具有基本相同的線寬度，或者各自具有不同的寬度。
33.如權(quán)利要求31所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的分別位于所述第三區(qū)域的兩側(cè)的所述兩個(gè)部分的線寬度的總和是所述至少一個(gè)第一集流體的線寬度的0.01到0.4倍。
34.如權(quán)利要求31所述的選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池，其中，所述第四區(qū)域的分別位于所述第三區(qū)域的兩側(cè)的所述兩個(gè)部分的線寬度的總和基本等于所述第二區(qū)域的分別位于所述第一區(qū)域的兩側(cè)的所述兩個(gè)部分的線寬度的總和。
全文摘要
本發(fā)明涉及選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池。選擇性發(fā)射極太陽(yáng)能電池包括第一導(dǎo)電類型的基板；第二導(dǎo)電類型的發(fā)射極層，其位于基板的光接收表面上；以及多個(gè)第一電極，其位于發(fā)射極層上，并且電連接到發(fā)射極層。發(fā)射極層包括具有第一雜質(zhì)濃度的第一發(fā)射極部分、和具有高于第一雜質(zhì)濃度的第二雜質(zhì)濃度的第二發(fā)射極部分。第二發(fā)射極部分包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域直接接觸所述多個(gè)第一電極中的至少一個(gè)第一電極并與所述多個(gè)第一電極中的所述至少一個(gè)第一電極交疊，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域周圍并且不與所述多個(gè)第一電極中的所述至少一個(gè)第一電極交疊。第二區(qū)域的線寬度等于或小于所述多個(gè)第一電極中的每一個(gè)第一電極的線寬度的大約八倍。
文檔編號(hào)H01L31/042GK102214709SQ201010519088
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者安俊勇, 河廷珉, 金振鎬 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社