用高能隙(EG)材料钝化太阳能电池的光接收表面制造技术

本发明专利技术提供了用高能隙(Eg)材料钝化太阳能电池的光接收表面的方法以及所得的太阳能电池。在一个例子中，太阳能电池包括具有光接收表面的基板。在所述基板的所述光接收表面上设置有钝化介电层。在所述钝化介电层上方设置有III族氮化物材料层。在另一个例子中，太阳能电池包括具有光接收表面的基板。在所述基板的所述光接收表面上设置有钝化介电层。在所述钝化介电层上方设置有大的直接带隙材料层，所述大的直接带隙材料层具有至少约3.3的能隙(Eg)。在所述大的直接带隙材料层上设置有抗反射涂覆(ARC)层，所述ARC层包含不同于所述大的直接带隙材料层的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及可再生能源领域，具体地讲，涉及用高能隙(Eg)材料钝化太阳能电池的光接收表面的方法以及所得的太阳能电池。
技术介绍
光伏电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射直接转换为电能的装置。一般来讲，使用半导体加工技术在基板的表面附近形成p-n结，从而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。照射在基板表面上并进入基板内的太阳辐射在基板块体中形成电子和空穴对。电子和空穴对迁移至基板中的p掺杂区和n掺杂区，从而使掺杂区之间生成电压差。将掺杂区连接至太阳能电池上的导电区，以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。效率是太阳能电池的重要特性，因其直接与太阳能电池发电能力有关。同样，制备太阳能电池的效率直接与此类太阳能电池的成本效益有关。因此，提高太阳能电池效率的技术或提高制造太阳能电池效率的技术是普遍所需的。本专利技术的一些实施例通过提供制造太阳能电池结构的新工艺而能够获得提高的太阳能电池制造效率。本专利技术的一些实施例通过提供新型太阳能电池结构能够获得提高的太阳能电池效率，并通过消除常见的退化模式能够获得更高的稳定性。附图说明图1A至图1E示出了根据本专利技术的实施例的太阳能电池制造中的各个阶段的截面图，其中：图1A示出太阳能电池的起始基板；图1B示出在图1A的基板的光接收表面上形成钝化介电层后的结构；图1C示出在图1B的钝化介电层上形成可选的界面层后的结构；图1D示出在图1C的界面层上形成III族氮化物材料层后的结构；以及图1E示出在图1D的III族氮化物材料层上形成抗反射涂覆(ARC)层后的结构。图2为根据本专利技术的实施例的流程图，所述流程图列出了与图1A至图1E相对应的制造太阳能电池的方法中的操作。图3示出了根据本专利技术的实施例的背接触式太阳能电池的截面图，该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面上形成的发射极区，并且具有在基板的光接收表面上的包含高能隙(Eg)材料的示例性层堆叠。图4示出了根据本专利技术的实施例的背接触式太阳能电池的截面图，该背接触式太阳能电池具有在基板的背表面中形成的发射极区，并且具有在基板的光接收表面上的包含高能隙(Eg)材料的示例性层堆叠。图5是根据本专利技术的实施例展示在太阳能电池的光接收表面上具有高Eg中间层的太阳能电池的紫外线(UV)稳定性的图表。具体实施方式以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作例子、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施方式不一定应被理解为相比其他实施方式是优选的或有利的。此外，并不意图受前述
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技术介绍
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技术实现思路
或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。本说明书包括对“一个实施例”或“实施例”的提及。短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本专利技术一致的合适方式加以组合。术语。以下段落提供存在于本专利技术(包括所附权利要求书)中的术语的定义和/或语境：“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除另外的结构或步骤。“被配置为”。各种单元或部件可被描述或主张成“被配置为”执行一项或多项任务。在这样的语境下，“被配置为”用于通过指示该单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此，即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时，也可将该单元/部件说成是被配置为执行任务。详述某一单元/电路/部件“被配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援用35U.S.C.§112第六段。“第一”、“第二”等。如本文所用，这些术语用作其后的名词的标记，而并不意指任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑顺序等)。例如，提及“第一”太阳能电池并不一定意指该太阳能电池为某一序列中的第一个太阳能电池；相反，术语“第一”用于将该太阳能电池与另一个太阳能电池(例如，“第二”太阳能电池)区分开。“耦接”—以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/结构特征直接或间接连接至另一个元件/节点/结构特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械耦接。“阻止”—如本文所用，阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当部件或特征被描述为阻止某一行为、运动或条件时，它可能完全防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、表现和/或效应。因此，当部件、元件或特征被称为阻止结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上方”或“下方”之类的术语是指附图中进行参照的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”之类的术语描述部件的某些部分在一致但任意的参照系内的取向和/或位置，通过参考描述所讨论的部件的文字和相关的附图可以清楚地了解所述取向和/或位置。这样的术语可以包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。本文描述了用高能隙(Eg)材料钝化太阳能电池的光接收表面的方法及所得的太阳能电池。在下面的描述中，给出了许多具体细节，诸如具体的工艺流程操作，以便提供对本专利技术的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是可在没有这些具体细节的情况下实施本专利技术的实施例。在其他情况中，没有详细地描述熟知的制造技术，诸如平版印刷和图案化技术，以避免不必要地使本专利技术的实施例含糊不清。此外，应当理解在图中示出的各个实施例是示例性的图示并且未必按比例绘制。本文公开了太阳能电池。在一个实施例中，太阳能电池包括具有光接收表面的基板。在基板的光接收表面上设置有钝化介电层。在钝化介电层上方设置有III族氮化物材料层。在另一个实施例中，太阳能电池包括具有光接收表面的基板。在基板的光接收表面上设置有钝化介电层。在钝化介电层上方设置有大的直接带隙材料层，该大的直接带隙材料层具有至少约3.3的能隙(Eg)。在大的直接带隙材料层上设置有抗反射涂覆(ARC)层，该ARC层包含不同于大的直接带隙材料层的材料。在另一个实施例中，太阳能电池包括具有光接收表面的晶体硅基板。在晶体硅基板的光接收表面上方设置有III族氮化物材料层。在III族氮化物材料层上设置有抗反射涂覆(ARC)层。ARC层包含不同于III族氮化物材料层的材料。本文还公开了制造太阳能电池的方法。在一个实施例中，制造太阳能电池的方法包括在基板的光接收表面上形成钝化介电层。该方法还包括在钝化介电层上方形成III族氮化物材料层。该方法还包括在III族氮化物材料层上形成抗反射涂覆(ARC)层。本文描述的一个或多个实施例涉及用于实现改进的太阳能电池的前表面场(FSF)性能的方法。在一个实施例中，改进的FSF性能是通过使用高能隙(Eg)材料中间层提供改进的效率和/或可靠性来实现的。例如，一个或多个实施例涉及使用高Eg材料获得改进的光致衰退(LID)的方法。可实施高Eg的III族氮化物层，以稳定前表面衰退。在一个具体的实施例中，插入例如(但不限于)AlGaN、AlN或GaN等材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，包括：具有光接收表面的基板；设置在所述基板的所述光接收表面上的钝化介电层；和设置在所述钝化介电层上方的III族氮化物材料层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.27 US 14/317,6861.一种太阳能电池，包括：具有光接收表面的基板；设置在所述基板的所述光接收表面上的钝化介电层；和设置在所述钝化介电层上方的III族氮化物材料层。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，还包括：直接设置在所述钝化介电层和所述III族氮化物材料层之间的界面层，所述界面层包含不同于所述钝化介电层且不同于所述III族氮化物材料层的材料。3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中所述界面层是富含硅的非晶硅层，并且具有大约在30埃至50埃范围内的厚度。4.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中所述界面层是不含氧的硅基层，所述层选自富含硅的非晶硅、固有或磷掺杂的非晶硅、和多晶硅，并且其中所述硅基层具有大约在10埃至200埃范围内的厚度。5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述III族氮化物材料层设置在所述钝化介电层上。6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述III族氮化物材料层选自氮化铝(AlN)层、氮化铝镓(AlxGa1-xN，其中0<x<1)层和氮化镓(GaN)层。7.根据权利要求1所述的太阳能电池，还包括：设置在所述III族氮化物材料层上的抗反射涂覆(ARC)层，所述ARC层包含不同于所述III族氮化物材料层的材料。8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中所述ARC层是选自氧化铝(AlOx，x等于或小于1.5)层和氮氧化硅(SiOyNz，y>0，z>0)层的层，并且其中所述ARC层和所述III族氮化物材料层共同形成所述太阳能电池的双层抗反射涂层。9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中所述III族氮化物材料层具有大约在50埃至900埃范围内的厚度并具有大约2.0-2.4的折射率，并且其中所述ARC层具有大约在300埃至1500埃范围内的厚度并具有大约1.8的折射率。10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中所述III族氮化物材料层和所述ARC层共同为所述太阳能电池提供电流增强和稳定性。11.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中所述ARC层是氢化氮化硅(SiN:H)层。12.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中所述III族氮化物材料层具有大约在30埃至100埃范围内的厚度并具有大约2.0-2.4的折射率，并且其中所述SiN:H层具有大约700埃的厚度并具有大于约1.9的折射率。13.根据权利要求12所述的太阳能电池，其中所述III族氮化物材料层和所述ARC层共同为所述太阳能电池提供稳定性，而所述高带Eg材料提供钝化而对发光光谱无吸收。14.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述基板是晶体硅基板，且所述钝化介电层是二氧化硅(SiO2)层并具有大约在10埃至300埃范围内的厚度。15.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述光接收表面具有纹理化形貌，并且其中所述钝化介电层和所述III族氮化物材料层都与所述光接收表面的所述纹理化形貌适形。16.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述基板还包括与所述光接收表面相对的背表面，所述太阳能电池还包括：在所述基板的所述背表面上或上方的多个交替的N型和P型半导体区；和与所述多个交替的N型和P型半导体区电连接的导电触头结构。17.一种太阳能电池，包括：具有光接收表面的基板；设置在所述基板的所述光接收表面上的钝化介电层；设置在所述钝化介电层上方的大的直接带隙材料层，所述大的直接带隙材料层具有至少约3.3的能隙(Eg)；和设置在所述大的直接带隙材料层上的抗反射涂覆(AR...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·C·约翰逊，基兰·马克·特雷西，林承笵，哈拉·费尔南德斯·马丁，佩里纳·雅弗雷努，朱利安·佩诺，
申请(专利权)人：太阳能公司，道达尔销售服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US