電介質鈍化的金屬絕緣體光伏太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本發明描述一種光伏太陽能電池，根據一個實例實施方案，所述光伏太陽能電池包括半導體光吸收層和電介質堆疊，所述電介質堆疊在所述光吸收層的正側或所述光吸收層的背側中的至少一者上。所述電介質堆疊包括足夠薄以使電荷載流子隧穿跨越的隧穿電介質層，和與覆蓋電介質是不同材料的覆蓋電介質層。所述太陽能電池還包括與所述覆蓋電介質物理地接觸的導電觸點。所述導電觸點和所述覆蓋電介質一同具有以下各項中的任一項：適合于選擇性地收集電子的與所述光吸收層的導帶緊密地匹配的功函數，或適合于選擇性地收集空穴的與所述光吸收層的價帶緊密地匹配的功函數。
【專利說明】
電介質鈍化的金屬絕緣體光伏太陽能電池
[0001 ] 背景1.
技術領域
[0002]本描述一般來說涉及太陽能電池，且明確地說涉及太陽能電池中的電介質層。
[0003]2.相關技術的描述
[0004]在現有太陽能電池中，經常通過將歐姆金屬觸點放置成與半導體的重摻雜(例如，約2xl019至5xl02()個摻雜原子/cm3)區域進行物理接觸(以用于基極和發射極連接)來使電荷載流子與半導體光吸收層分離(光生電子與空穴的分離)并從半導體光吸收層提取電荷載流子。相對重摻雜區域可以具有兩個目的。它們希望是不良載流子類型的反射體，而且它們用以減小選定載流子類型的電接觸電阻，選定載流子類型本可能(在沒有用于歐姆金屬觸點的重摻雜區域的情況下)將因為金屬與輕摻雜半導體直接接觸而形成高電阻肖特基接觸。然而，在一些情況下，重摻雜并非不良載流子的完美反射體，而且可能引起用表面復合速度(SRV)來量化的某個復合量，從而導致太陽能電池的某種程度的效率損耗。盡管可優化接觸和摻雜的形狀和放置，但完全減輕使用這種類型的金屬接觸結構引起的復合可能具有高度挑戰性。
[0005]—種現有的太陽能電池包括用以吸收太陽光的相對輕摻雜硅層。輕摻雜硅層可以在正側制絨以更有效地捕獲太陽光。所述硅層可由鈍化和抗反射電介質層組成，所述電介質層在一個例子中可以是氮化硅層或二氧化硅層和氮化硅層的組合。在正面鈍化的情況下，用摻雜物以薄層對硅層摻雜，所述摻雜物具有與用以形成發射極的摻雜物的其余部分相反的摻雜極性。另外，在正側，可按某個間隔圖案化這個電介質層以接近硅并與硅接觸。在接觸開口中，通常重摻雜了硅并且沉積了金屬蓋層，諸如銀。在一個例子中，吸收體層的背側可以是鈍化電介質，鈍化電介質也按某個間隔或島狀物中斷且被圖案化以進行接觸。背面觸點(基極觸點)中的摻雜在極性上將不同于電池正面(發射極觸點)的摻雜極性，而且上覆金屬也可不同，諸如鋁而不是銀。另一種現有的太陽能電池結構(通常制成雙面太陽能電池)使用本征(原生的，沒有額外摻雜)非晶硅(a-Si)光吸收層在電池的正面和背面提供鈍化(且因此減少復合)4+摻雜的a-Si發射極觸點和氧化銦錫(ITO)(其為透明導電氧化物)層沉積在正側，且η+摻雜的a-Si基極觸點再加上ITO層沉積在背側。盡管裝置可能是高效的，但它具有若干缺點，包括相對復雜度和制造成本。首先，a-Si強烈地吸收光，因此這個鈍化層必須保持非常薄，通常小于10至15nm。然而，這與實現良好鈍化的某個最小a-Si厚度的要求相沖突，從而因為a-Si的吸收而以某種程度的Jsc損耗告終。第二個缺點是即使摻雜的a-Si也不是很導電(特別是在橫向薄層電導極其差的情況下)。因此，在一些情況下，必須沉積另一種導電材料來實現電荷載流子的足夠的橫向傳導性。這些層(ΙΤ0是一個實例)經常是昂貴的，而且用以沉積這些層的工具(例如，等離子體濺射)是昂貴的制造工具。除了成本之外，制造這種太陽能電池可能需要大量昂貴的工藝步驟，包括等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)和物理氣相沉積(PVD)工藝的組合，這進一步抬高太陽能電池的每瓦成本。
[0006]附圖簡述
[0007]圖1示出根據一個實施方案的正面接觸式太陽能電池的輪廓。
[0008]圖2A示出根據一個實施方案的正面接觸式太陽能電池。
[0009]圖2B示出根據一個實施方案的雙面正面接觸式太陽能電池。
[0010]圖3A示出根據一個實施方案的正面接觸式太陽能電池的半導體能帶圖。
[0011]圖3B示出根據一個實施方案的在零施加電壓下的正面接觸式太陽能電池的半導體能帶圖。
[0012]圖4示出根據一個實施方案的隨氧化鋁(Al2O3)厚度而變的表面復合速度(SRV)。
[0013]圖5示出根據一個實施方案的以晶片開始的用于制造正面接觸式太陽能電池的基本工藝。
[0014]圖6示出根據一個實施方案的以外延生長工藝開始的用于制造正面接觸式太陽能電池的工藝。
[0015]圖7示出根據一個實施方案的包括介電背板片的太陽能電池。
[0016]附圖僅出于說明的目的而示出本發明的實施方案。本領域技術人員將易于從以下論述認識到，可在不脫離本文中描述的本發明的原理的情況下采用本文中說明的結構和方法的替代實施方案。
[0017]詳細描述
[0018]1.太陽能電池的概述和益處
[0019]常規的和廣泛使用的太陽能電池經常使用發射極結構以將空穴吸引至P型極性且使用基極結構以將電子吸引至η型極性。“發射極結構”和“基極結構”可以是使用一系列處理步驟實現的復合結構，所述步驟需要制造較高摻雜區域，圖案化，并實現差異性摻雜-一種復雜的制造工藝。除了復雜性之外，這些一般結構可能因為若干理由而并非最佳電氣執行者。首先，觸點下方的摻雜可能因為載流子排斥的相對低效性而必然伴有顯著的少數載流子損耗，所述摻雜主要可以起到減小多數載流子的接觸電阻并增大少數載流子的接觸排斥的作用。第二，這些結構需要使晶片的溫度升高，這又具有損害晶片的本體壽命的風險。因此，這種廣泛使用的載流子分離和收集方法的缺點是:它是復雜的，需要若干工藝步驟，而且未必顯現最高性能。
[0020]本文中詳述的結構和方法提供可用較大電效率和較少工藝復雜度實現載流子分離的解決方案。可以使用沉積的電介質和或半絕緣材料以及具有適當且合適的電性質的金屬層來實現以下目標:將空穴吸引至一個外部極性同時排斥這個極性的電子，以及將電子吸引至另一極性同時排斥這個極性的空穴。它們的電性質用以產生驅動力以使電子和空穴向其優選的外部端子行進。也可以選擇電性質以確保在每一端子處存在不期望的載流子類型的有效的且非復合性排斥。
[0021]而且盡管本文中詳述的實施方案論述了用所建議的電介質/金屬結構取代常規的正面接觸式太陽能電池的發射極和基極結構兩者，但本文中提供的革新不應看作限于這些材料/結構組，而且不排除根據公開的主題的其它種類的結構和材料的可能性，例如:
[0022]當僅取代發射極或僅取代基極結構而將另一極性維持為與普遍的常規結構類似時，此后稱“混合”結構。舉例來說，發射極結構是常規的電池結構，而在正面接觸式太陽能電池背面的基極被電介質/金屬組合取代，電介質/金屬組合允許電子(N型襯底)高效地穿過電介質到達背面的基極觸點。在這些結構中，Voc可能未必由金屬功函數的差指示，金屬功函數是在基極和發射極結構兩者都被電介質半絕緣/金屬結構取代時的驅動力。
[0023]當太陽能電池是背面接觸式太陽能電池且發射極和基極兩者都在太陽能電池背面時。這里，有利的實施方案是具有在基極與發射極之間持續共享的普通電介質，同時被不同地圖案化的金屬形成使載流子分離的驅動力和高Voc。然而，在替代實施方案中，不排除在基極和發射極使用不同電介質以及不同金屬。
[0024]可根據電介質和金屬的電性質，諸如一般來說是帶隙和功函數(本文中詳細描述的準則和參數)來結構化和選擇電介質金屬系統。另外，電介質系統本身，以及在一些情況下，金屬層本身可以是單層或多層結構。本文中描述的電介質堆疊和金屬的兩個特定實例是:
[0025]用于電子選擇和空穴排斥的具有Al或鈦金屬的A1203/Ti0x(n型襯底的基極)，和用于空穴選擇和電子排斥的具有Ni金屬的A1203/Ni0x(發射極)。
[0026]用于電子選擇/空穴排斥的具有鋁的5102(〈1.511111)/&-51，和用于空穴選擇/電子排斥的具有鋁的A12o3/a-Si(n型襯底的發射極)。
[0027]描述一種太陽能電池，其使用位于光吸收半導體層的正側和/或背側與基極和/或發射極觸點之間的鈍化電介質(稱作電介質堆疊)和/或半絕緣體層，基極和/或發射極觸點傳導由入射光產生的電流以使之離開太陽能電池。在一個實施方案中，基極和發射極觸點是具有不同功函數的不同金屬(或其它導電材料)。光吸收層是本征(沒有故意引入的外部摻雜)材料，諸如本征晶體硅，或具有某種相對輕的摻雜(例如，大約IxlO14至IxlO15個摻雜原子/cm3))。裝置的…^隨基極與發射極觸點金屬的功函數之間的差而變化。還描述了用于制造太陽能電池的方法。
[0028]在上述實施方案中，存在多種不同的可能的實施方案。舉例來說，可將太陽能電池實現為正面接觸式太陽能電池或背面接觸式太陽能電池(即，基極和發射極觸點兩者都在與光接收正側相反的背側)。為了制造太陽能電池，光吸收層可以使用半導體(諸如CZ硅)晶片作為開始點，或它可以外延地生長(諸如外延硅)。用于電介質堆疊的電介質可以不同，只要其產生上文所介紹和下文進一步介紹的特征。所使用的電介質的實例可以包括但不限于Al203、Si02、Ti0x和N1x(其中T1x和N1x兩者中的氧X的量可以不同)。用于觸點的金屬的實例可以包括但不限于六1、11^1/11、附和?1以及其各種合金。
[0029 ]本文中所提供的太陽能電池的革新還可顯著地減少制造高效太陽能電池所需的工藝步驟的數目-因而導致制造成本降低同時提供相對高的轉換效率。消除的步驟可以包括產生摻雜物源層所需的步驟，驅動摻雜物進入的高溫退火步驟，和與圖案化鈍化以產生觸點相關的步驟。因此，太陽能電池可以用極少制造步驟產生，例如如本文中所描述。這允許生產一種太陽能電池，其可以花費大約5至10分每瓦來制作(不包括開始的半導體晶片的成本，其中當前晶體硅太陽能電池轉換工藝成本是大約15分每瓦)。本文中所描述的工藝也可以用相對于現有工藝來說比較便宜的設備來制造太陽能電池。舉例來說，可以省略的制造工具有高溫爐、圖案化設備，諸如平版印刷(或絲網印刷)和蝕刻、絲網印刷或激光燒蝕圖案化。這可減少制作用于制造根據此工藝制作的太陽能電池的設施所需的制造設備和設施的資金花費金額。由于當前的太陽能電池市場嚴重受資金約束，因此這代表著巨大的突破。
[0030]太陽能電池也可以具有較高效率(例如，對于單結太陽能電池在超過20%直至約26%或甚至更高的范圍內，這取決于半導體材料)，這是因為晶片的少數載流子壽命因為省略了高溫步驟而保持為其原來的較高值。如上文所介紹，用于制作太陽能電池的工藝不必包括任何高溫加熱步驟。由于較高溫度的處理步驟可使光吸收半導體層(例如，Si)的質量和少數載流子壽命因為諸如氧沉淀和表面雜質的驅動(這兩個因素可減少硅吸收體的本體壽命)等現象降級，因此加熱步驟通常表示實現期望的太陽能電池效率的必要折衷。具體地說，加熱步驟允許將其它層附著至光吸收層，光吸收層執行各種功能，諸如用于建立強電連接以用于從半導體吸收體去除分離的電荷載流子(空穴和電子)。然而，由于所描述的新穎工藝和結構不必包括任何高溫步驟，因此這個折衷是不必要的且因此太陽能電池少數載流子壽命得以延長，而且本征半導體壽命連同光吸收層的高效率得以維持。
[0031]太陽能電池操作的方式也可增加太陽能電池的效率和壽命。舉例來說，在基極和發射極觸點位于光吸收層的任一側的正面接觸式實施方案中，在操作期間因為吸收體半導體襯底的摻雜而跨越光吸收層建立電場。
[0032 ]所述太陽能電池與現有的常規太陽能電池相比還能夠實現較高開路電壓或Voc ο在現有的常規太陽能電池中，最大Voc可受不同地摻雜的本體半導體的功函數的差限制。因為少數載流子壽命(MCL)損耗與摻雜增加之間存在折衷，所以將基極材料適中地保持于低摻雜(例如，約5xl014至IxlO16個摻雜原子/cm3)。這導致最大Vqc小于硅的帶隙差，硅的帶隙差通常在0.8電子伏特(eV)而不是1.12eV的范圍內。
[0033]I1.正面接觸式太陽能電池
[0034]圖1示出根據一個實施方案的正面接觸式太陽能電池的輪廓。圖1中所示的太陽能電池是正面至背面太陽能電池。此處示出為晶體硅(Si)襯底的光吸收半導體層130具有比較少的摻雜(例如，〈lxlO15個摻雜原子/cm3)或沒有額外摻雜(例如，它是本征類型半導體而沒有故意的非本征摻雜)。
[0035]光吸收半導體層具有覆蓋正表面的正側電介質層(或薄膜)120，和覆蓋背表面的背側電介質層覆蓋140。總起來說，正側層稱作正面電介質堆疊120(或電介質堆疊正面)，且背側層稱作背面電介質堆疊140(或電介質堆疊背面)。
[0036]正面電介質堆疊120有效地使半導體層的正側鈍化，而且具有導帶或價帶，所述導帶或價帶對正面觸點110(金屬正面)具有低電阻(提供電荷載流子選擇性)。在一個實施方案中，正面電介質堆疊包括至少兩個電介質層(圖1未示出):物理地接觸光吸收層的正側的隧穿電介質層，和物理地接觸正面觸點金屬的覆蓋電介質層。正面電介質堆疊還可在那兩層之間包括一個或多個介入電介質層。
[0037]背面電介質堆疊140使背側鈍化，且具有價帶或導帶(與正面電介質堆疊120相反)，所述價帶或導帶對背面觸點150(金屬背面)具有低電阻，因此提供載流子收集選擇性。在一個實施方案中，背面電介質包括至少兩個電介質層(圖1未示出):物理地接觸光吸收層的背側的隧穿電介質層，和物理地接觸背面觸點金屬的覆蓋電介質層。背面電介質堆疊還可在那兩層之間包括一個或多個介入電介質層。
[0038]正面電介質堆疊120和背面電介質堆疊140分別接受電子和空穴(或選擇電子和空穴)(或相反)。
[0039]正面導電觸點110和背面導電觸點150分別放置在正面電介質堆疊120和背面電介質堆疊140上。在圖1的實例中，正面觸點110是圖案化的且背面觸點150是毯覆的(至少覆蓋背面電介質堆疊140的大部分表面)，然而，背面觸點150可替代地為圖案化的。
[0040]正面電介質120和背面電介質140的特定結構，以及用以制作正面觸點110和背面觸點150的材料可隨實現方式而變化。以下小節闡述用于制作高效太陽能電池的參數，以及解決這些參數中的每一者的特定實例。
[0041 ]提供以下參數作為根據公開的主題的革新方面的結構、材料和制造選擇的描述性準則。這些參數可集體地、部分地或結合其它太陽能電池考慮而使用，這取決于期望的太陽能電池的特性。
[0042]I1.A.正面電介質堆疊參數
[0043]I)鈍化:正面電介質堆疊層需要提供極好的鈍化。在一個實施方案中，具有足夠鈍化的正面電介質堆疊具有例如低于20cm/s的SRV(對應于高質量的表面鈍化，從而導致非常低的復合損耗)。
[0044]2)接觸電阻:在一個實施方案中，正面電介質堆疊對電子具有低接觸電阻(對電子的載流子選擇性)。這個比接觸電阻值的范圍可從大約I毫歐姆-cm2至約100毫歐姆-cm2，其中為了實現較高太陽能電池效率，較低的比接觸電阻率值是優選的。
[0045]3)空穴排斥:正面覆蓋電介質是選擇性地排斥空穴(來自價帶的正電荷)的勢皇。在這個配置中，如果接受電子(來自導帶的負電荷)的正面電介質堆疊與允許空穴但排斥電子的背面相比具有負偏壓，那么太陽能電池產生電力。
[0046]重要的是，在替代實施方案中，鈍化堆疊可顛倒，其中正面電介質堆疊允許空穴并排斥電子，且背面電介質堆疊允許電子并有效地排斥空穴。然而，在這種情形中，電池的偏壓需要反向，使得正面具有正偏壓且背面具有負偏壓。
[0047]4)覆蓋電介質的導帶與光吸收層的導帶之間的低勢皇高度:這確保可以易于將電子從光吸收層輸送穿過電介質并進入覆蓋電介質中。另外，正面電介質堆疊材料(和其相應厚度)與正面觸點共同產生電子的功函數，所述功函數接近Si的導帶。這允許太陽能電池的正側具有大的Voc而且也允許良好的接觸電阻。對空穴的高勢皇連同良好的鈍化質量允許有效地從正表面排斥空穴。
[0048]5)透明度:正面電介質堆疊的材料在太陽光的有用光譜中可以是高度透明的，而且不應吸收與太陽能電池相關的波長(例如，對于晶體娃太陽能電池是350至1150nm)。
[0049]6)覆蓋電介質的橫向電導率:正面覆蓋(頂部)電介質應盡可能導電以確保電流良好的橫向傳導。電導率可通過在正面覆蓋電介質之上添加透明導電氧化物(TCO)ITO來增強。
[0050]7)抗反射涂層(ARC):在一些情況下，正面覆蓋電介質可以充當抗反射涂層(ARC)，從而消除對單獨ARC的需要。替代地，可添加ARC。ITO或不同的TCO層也可充當ARC。
[0051 ] I1.B.背面電介質堆疊參數
[0052]8)接觸電阻:背面電介質堆疊對空穴可以具有低輸送阻力(對空穴或正電荷的載流子選擇性)，以防止在背面觸點處丟失至串聯電阻的那些分離的和收集的空穴。
[0053]9)電子排斥:背面覆蓋電介質可以是勢皇，其非常有效地排斥電子以致不會損耗Jsc(太陽能電池的短路電流密度)。
[0054]10)光吸收層的價帶與覆蓋電介質的價帶之間的低勢皇高度:這確保空穴可易于從光吸收層隧穿通過隧穿電介質并進入覆蓋電介質中。另外，背面電介質堆疊材料(和其相應厚度)以及為背面觸點選擇的金屬應導致背面金屬觸點的費米能級接近覆蓋電介質和光吸收層的價帶。這允許太陽能電池的背側具有大的開路電壓Vqc和良好的接觸電阻。較大的Voc值也導致太陽能電池的功率溫度系數的絕對值較小，這對于增強太陽能電池的能量產生是高度期望的。
[0055]11)透明度:如果太陽能電池旨在為雙面的，那么電介質堆疊材料和背面觸點應為透明的。如果太陽能電池并不旨在為雙面的(即，對于單面太陽能電池)，背側的透明度并不有利或沒有必要。
[0056]12)背面覆蓋電介質/半絕緣體的電導率:如果太陽能電池旨在為雙面的，那么背面覆蓋電介質應盡可能導電以確保電流良好的橫向傳導以及最小的寄生歐姆損耗。電導率可通過在背面覆蓋電介質之上添加TCO(諸如ΙΤ0)來增強。如果太陽能電池并不旨在為雙面的(即，單面太陽能電池)，那么相對于雙面實施方案可降低對背面覆蓋電介質的電導率要求，因為背面觸點可以是相對薄的毯覆式金屬層(即，基本上施加在整個背面覆蓋電介質上方)，因而允許具有觸點的額外表面區域減輕背面覆蓋電介質的電導率的減小。
[0057]在太陽能電池的替代實施方案中，多級電介質堆疊可以使得與吸收體接觸的層不必包括隧穿層，而是包括具有頻帶偏移的層，所述層是導電的以實現電荷載流子選擇性。
[0058]I1.C.實例正面接觸式太陽能電池
[0059 ]圖2A和圖2B中示出兩個實例正面接觸式太陽能電池。圖2A示出根據一個實施方案的包括毯覆式背面觸點的正面接觸式太陽能電池。圖2B示出根據一個實施方案的包括圖案化背面觸點的雙面正面接觸式太陽能電池。
[0060]在圖2A和圖2B的實例中，光吸收層由本征或輕摻雜(例如:約IxlO14個摻雜原子/cm3)晶體硅制成。在這個實例中，太陽能電池在正面電介質堆疊220中包括兩層:由氧化鋁(Al2O3)制成的隧穿電介質層220b和由氧化鈦(T1x)制成的覆蓋電介質層220a。正面觸點210是在覆蓋電介質之上的圖案化金屬觸點，而且在這個實施方案中通過吸收電子而充當基極觸點。正面觸點可由Al、Ti或其組合制成，Al、Ti或其組合具有接近晶體硅的導帶的功函數。太陽能電池在背面電介質堆疊240中包括兩層:由Al2O3制成的隧穿電介質層240b和由N1x制成的覆蓋電介質層240a。背面觸點250是毯覆式(圖2A)金屬觸點250a，或雙面正面接觸式太陽能電池中的圖案化(圖2B)金屬觸點250b。
[0061 ]在這些實例太陽能電池中的任一者的一個特定實施方案中，正面Al2O3層220b在約O至2.5納米(nm)之間，正面T1x層220a在約I至40nm之間，背面AI2O3層240b在約O至2.5nm之間，且背面N1x層240a在約I至1nm之間。
[0062]重要的是，電介質的若干其它實例可以用以提供上述性質。一個特定實例包括對于電子選擇性觸點(在正側)可以使用薄的Si02(〈1.5nm)與a-Si的組合，而對于空穴選擇性觸點可以使用薄的Al2O3與a-Si。夾層式電介質的其它選擇包括已知提供良好的鈍化并允許載流子隧穿通過其的材料，包括諸如HfO2等電介質。
[0063]盡管不是必要的，但圖2A和圖2B的實例太陽能電池可以包括上文所介紹的所有特征I至13。以下兩節進一步詳細描述這些實例太陽能電池可如何包括這些特征。
[0064]I1.C.1實例正面接觸性質
[0065]關于正側鈍化(I),Al2O3本身是用于η型摻雜、P型摻雜和本征(原生)半導體(諸如Si)的極好的鈍化。使用Al2O3可以實現小于10cm/s的SRV Jl2O3本身是電介質，且因此其阻隔電子的傳導。如果Al2O3層足夠薄(例如，小于約2nm，且在一些情況下厚度〈lnm)，那么它允許電子隧穿通過。然而，在這些厚度下，Al2O3可能開始失去其鈍化質量。圖4示出根據一個實施方案的這個概念，其示出隨Al2O3厚度而變的SRV。
[0066]覆蓋電介質解決正面和背面電介質堆疊兩者中的薄的Al2O3層的這個鈍化問題。對于正面電介質堆疊，覆蓋電介質層可以是T1xc3T1x改進甚至薄的Α?2θ3(例如，厚度小于2nm)中的Al2O3鈍化。圖4也示出這個概念，其示出盡管Al2O3層較薄(例如，Inm)，但在5nm的T1x作為覆蓋電介質的情況下，SRV仍可從大于60至100cm/ s減小至大約20cm/s。
[0067]作為可能的額外益處，如果使T1x為非化學計量的和缺氧的，那么可使T1x更具導電性。舉例來說，可通過在T1x(吸鈦氧)上添加一層Ti或通過在減少的氮氫混合氣氛退火(FGA)環境中將T1xAl2O3堆疊退火至大于大約400°C的溫度來使T1x的電阻率低至大約1x10—2Q-Cm J1x中的氧空位充當摻雜物以使其更具導電性。
[0068]關于正面接觸電阻(2)，相對于僅使金屬與光吸收層直接物理接觸，在Al2O3之上的薄的T1x層(例如，I至2nm)可顯著改進接觸電阻。舉例來說，在一個實施方案中，Al或Ti用作正面觸點(或具有接近光吸收層的導帶的真空功函數的其它金屬)和Ti分別具有4.15eV和4.3eV的真空功函數。與這些金屬與Si直接接觸時0.65eV的勢皇高度相比，這些金屬對于T1x將具有僅僅大約0.15eV的勢皇高度。這可基本上減小接觸電阻。電流可通過電場輔助隧穿或通過電場輔助熱電子發射來攜載。
[0069]為了獲得最低接觸電阻，選擇T1x層的特定厚度是優化問題。T1x層制得越厚，Al或Ti的費米能級將越接近T1x的電中性能級(CNL)(下文進一步描述)，作為一般原理電中性能級會產生更多隧穿電流。然而，較厚的T1x也可使隧穿更困難。Al2O3層的厚度也是因素，它不影響接觸電阻，但需要載流子隧穿通過。因此，在確定隧穿電流時可以考慮T1x和Al2O3的組合厚度。在一個實施方案中，因此選擇T1x厚度以將給定太陽能電池布局的接觸電阻減到最小。
[0070]關于正面空穴排斥(3) ,Al2O3和T1x兩者因為S1、Ti0x和Al2O3的相應價帶之間的頻帶不連續性而對空穴都呈現高能勢皇高度。
[0071]關于從覆蓋電介質的導帶至光吸收層的導帶的低勢皇高度(4)，在直接附著至正面和背面觸點的本征半導體中，Voc可由正面觸點與背面觸點的費米能級功函數的差指示。因此，為了獲得大的VQC，使正面觸點費米能級盡可能接近半導體的導帶且使背面金屬費米能級盡可能接近半導體的價帶可以是有利的。
[0072]當金屬與諸如晶體硅等半導體直接接觸時，金屬的功函數因為表面偶極子的存在而固定于Si的大約中間能隙，也稱作電中性能級(CNL)。添加薄的電介質(諸如T1x)將金屬功函數從Si的CNL釋放為電介質的CNL。就這方面來說，T1x具有若干優點:I)其導帶幾乎與Si的導帶對準，2)Ti0x的CNL接近Si的導帶，從而導致對Si的肖特基勢皇非常低，3)Ti0x可制成為導電的(如上文所介紹)。在一個實施方案中，2nm的T1x可足以將Al或Ti觸點的費米能級釋放為T1x的CNL。因此，T1x可作用良好以形成低勢皇高度。
[0073]關于正面電介質堆疊的透明度(5)，Ti0x和Al2O3在光吸收硅層的所關注波長(例如，350至1150nm)內是光學上透明的。
[0074]關于正面覆蓋電介質的橫向電導率(6)，為了制作具有某組性質的太陽能電池，正面覆蓋電介質需要具有閾值電平的電導率。這個閾值取決于正面觸點的線之間的橫向間隔。金屬線越精細地圖案化，正面觸點金屬“柵格”的橫向間隔越小，同時仍維持太陽能電池的總的正表面覆蓋的相同百分比覆蓋(和因此維持相同的光排斥)。
[0075]為了改進橫向電導率，可以如上文所介紹通過添加Ti或通過退火來使T1x缺氧。然而，關于添加Ti并使T1x/Ti層過厚的折衷是可能使電荷載流子從Si朝金屬觸點的隧穿更困難(增大隧穿阻力)。另外，如果T1x/Ti層的厚度大于40nm，那么T1x可能不再能充當良好的ARC。
[0076]關于正面ARC(7)，大約40nm的T1x可充當極好的ARC層。在T1x下面存在薄的Al2O3可能不會影響光學ARC性質，因為其光學厚度遠小于正被吸收的光的波長(例如，350nm至1150nm)。如果期望較薄的T1x層，那么T1x厚度可減小至大約40nm以下且可在T1x和金屬觸點之上添加單獨的ARC。
[0077]在另一實施方案中，如果發現T1x層沒有足夠的電導率，那么可在T1x層之上沉積單獨的TCO層(諸如ΙΤ0) O這將提供橫向電導率。在這種情形中，可通過改變T1x和TCO組合的厚度來優化ARC性質。舉例來說，一個組合可將T1x層保持為薄的并提供約SOnm的ITO以獲得良好的橫向電導率和ARC性質。
[0078]I1.C.2實例背面接觸性質
[0079]關于背側鈍化(8)，如上文所描述，Al2O3本身對于晶體硅上的鈍化是極好的。N1x和Al2O3也可良好地合作以改進鈍化。上文對于Al2O3和T1x的組合鈍化的描述同樣適用于Al2O3和N1x的組合鈍化，不同之處在于N1x層的厚度。在一個實施方案中，鈍化是通過使N1x的厚度在大約I至1nm之間實現的。
[0080]關于電阻(9)，相對于僅使金屬與光吸收層直接物理接觸，在Al2O3之上的薄的N1x層(例如，大約I至2nm)可顯著改進接觸電阻。舉例來說，在一個實例實施方案中，Ni用作背面金屬觸點(或Ni +、Pt，或具有接近Si的價帶的真空功函數的另一金屬)。附具有?5.1eVeV的真空功函數。因此，Ni對N1x將具有極小至可忽略的勢皇。這可基本上減小接觸電阻。電流通過電場輔助隧穿或通過電場輔助熱電子發射來攜載。與上文所描述的Ti0x/A1203的情況類似，為了獲得最低接觸電阻和最佳鈍化，選擇Ni0x/A1203堆疊層的特定厚度是優化問題。
[0081 ] 關于背面電子排斥(10) ,Al2O3和N1x兩者因為N1x與Si的相應導帶之間的頻帶不連續性而對電子都呈現高能勢皇高度。
[0082]關于從覆蓋電介質的價帶至光吸收層的價帶的低勢皇高度(11)，如上文所描述，為了獲得大的VQC，背面金屬費米能級盡可能接近覆蓋電介質的價帶可以是有利的。N1x的情況如此。另外，N1x具有極好的性質，即其價帶與Si的價帶大致對齊，從而對空穴提供極小勢皇。在背面電介質堆疊具有極大的SRV的實施方案中，可以使用除了N1x之外的不同材料，其與硅的價帶的帶隙也較小，且對電子的排斥勢皇也較高。
[0083]關于性質(4)和(II)一起，圖3A和圖3B是實例正面接觸式太陽能電池的能帶圖。圖3A示出根據一個實施方案的在平帶電壓(開路條件)下的實例正面接觸式太陽能電池的能帶圖。圖3B示出根據一個實施方案的在零施加電壓(短路條件)下的實例正面接觸式太陽能電池的能帶圖。圖3A和圖3B示出正面電介質堆疊可如何允許電子容易地隧穿通過Al2O3進入T1x的導帶，并接著容易地躍迀至Al或Ti正面觸點中。圖3A和圖3B進一步示出空穴可類似地隧穿/躍迀跨越至正面觸點的困難程度。圖3A和圖3B進一步示出背面電介質堆疊可如何允許空穴容易地隧穿通過Al2O3進入N1x的價帶中，并接著容易地躍迀至Ni背面觸點中。圖3和圖3B進一步示出電子可類似地隧穿/躍迀跨越至正面觸點的困難程度。
[0084]關于背面電介質堆疊的透明度(12)，Ni0x和Al2O3是透明的，而且這個實例的太陽能電池適合用作雙面太陽能電池。
[0085]關于背面覆蓋電介質的橫向電導率(13)，如上文，如果太陽能電池并不旨在為雙面的(即，為單面太陽能電池)，那么背面觸點(例如，Ni)毯覆層提供足夠的電導率。如果旨在雙面太陽能電池，那么可通過添加一層ITO來增強電導率。
[0086]I1.D.實例正面接觸式太陽能電池的替代實施方案
[0087]盡管已將光吸收層(在這個實例中是Si)描述為具有極少或沒有摻雜，但在另一實施方案中，光吸收層包括基本摻雜量，同時如上文所描述在太陽能電池的正面和背面仍包括相同的電介質堆疊和金屬。光吸收層可以制成為η型或P型。用于制造太陽能電池的工藝流程可相同，但在添加電介質堆疊之前有一個或多個額外摻雜步驟。然而，太陽能電池的功能與本征或輕摻雜的光吸收層相比可稍有不同，這是因為缺乏內建電場輔助載流子輸送。值得注意的是，太陽能電池將具有不同的串聯電阻。
[0088]在相同或替代實施方案中，對于η型基極，太陽能電池的背側可以包括歐姆接觸和常規的擴散發射極，從而使其成為鈍化的正面接觸式太陽能電池中的后發射極。可以通過將重局部P+摻雜(例如，IxlO2t3個摻雜原子/cm3)添加至半導體吸收體層，和通過使用合適的金屬(諸如Al)制作發射極觸點來進行局部歐姆接觸。另外，可通過使輕P-摻雜(例如，IxlO19個摻雜原子/cm3)在太陽能電池的小于Ium的背側中擴散來在背側上制作發射極。后側仍用電介質鈍化覆蓋，電介質鈍化不是限制性的且可選自SiNx或SiNx/A103組合等多種選項。可通過零星地和局部地對電介質開口來制作局部觸點。在這個實施方案中，如上文所描述的正面電介質堆疊和Al和/或Ti金屬觸點仍可充當電子收集極(基極)。
[0089]在與先前實施方案類似的另一實施方案中，由A1203/T10X或Si02/a_Si組成的基極堆疊可用具有η+摻雜(對于η型硅)局部觸點的常規基極取代，而發射極堆疊仍包括上文所描述的結構(AL203/Ni0x或A1203/A-Si)。因此，使發射極在正面或背面的兩種可能性都存在。而且對于任一配置應確保正側的透明度。
[0090]II1.用晶片進行正面接觸式太陽能電池的制造
[0091]圖5示出根據一個實施方案的以晶片開始的用于制造正面接觸式太陽能電池的基本工藝。圖=6所示的制造工藝集中于基極堆疊由A1203/Ti0x制成且發射極堆疊具有A1203/Ni0x的實施方案，而且僅應解釋為代表性實例而不是結構限制。在適當時也可參考其它結構。在圖5的實例中，光吸收層的開始點是材料晶片，諸如單晶Si(例如，直拉(CZ)Si)或多晶Si(mc-Si) 的摻雜物類型可以不同(例如，η型或P型，或接近本征晶體硅)。
[0092]用標準濕化學法對向陽側(太陽能電池的光接收側)執行610鋸損傷去除(SDR)并用標準的堿性制絨化學法執行單側制絨。SDR 610將晶片厚度減小至大致期望的硅厚度并去除任何鋸損傷以提供良好的本體少數載流子壽命。也可使用其它用于減小晶片厚度的技術，諸如機械式表面研磨、化學硅蝕刻、使用質子注入進行的解理、激光分裂，或應力誘發的解理。接著清潔晶片，從而去除表面晶片上任何剩余的切割用漿液以及晶片的頂部幾μπι。
[0093]在光吸收層的正側(向陽側)添加620兩個不同的電介質層以形成正面電介質堆疊。添加的第一層是隧穿電介質，例如Α1203。添加的第二層是覆蓋電介質，例如T1x。這些層可以使用多種技術來添加620。舉例來說，可在高容量的太陽能級反應器可用的情況下使用原子層沉積(ALD)。也可以使用等離子體ALD或等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)。在在正面電介質堆疊包括兩層以上的其它實施方案中，可以按照從離光吸收層最近到最遠的順序添加這些額外層。
[0094]在光吸收層的背側(非向陽側)添加630兩個不同的材料層以形成背面電介質堆疊。類似于第一正面層，第一背面層是隧穿電介質，例如A1203。第一背面層通常可由與用于第一正面層相同的材料制成，但這不是絕對必要的。如上文所介紹，第二背面層是由與第二正面層不同的材料(例如，N1x)制成的覆蓋電介質。用以添加620正面層的相同技術也可用以添加630背面層。
[0095]作為結構組的替代實例，正面層(η型硅的基極)可以是熱生長的Si02(例如，厚度〈
1.5nm，使用短干式氧化)和沉積的PECVD a_Si，而背側電介質堆疊可以是A1203+PECVD a-Si。舉例來說，這個結構可以如下形成:使用背對背晶片進行單側熱氧化生長或從晶片的非向陽側去除氧化物，隨后在兩側進行A1203沉積和PECVD a_Si沉積。
[0096]可以對光吸收層和附著的正面和背面電介質堆疊退火640以確保第一薄膜的鈍化被激活且具有良好的質量。在一個實現方式中，在減少的氮氫混合氣氛中在大約400°C下執行退火持續大約10至30分鐘，但也可使用其它環境氣體(諸如Ns)。取決于覆蓋電介質中所使用的材料，退火也可具有增大第二薄膜中的一者或兩者的電導率的效應。舉例來說，如果第二正面薄膜由T1x制成，那么退火可使T1x變得缺氧，因而增大其電導率，尤其是在減少的氮氫混合氣氛環境中執行時。
[0097]分別將正面和背面電觸點添加650、660至正面和背面薄膜上。用于觸點的材料可以不同，實例包括金屬，諸如六1、11、11加上41、(:11^8、附，或另一合適材料。觸點也可由其它導電材料(諸如ΙΤ0)制成。正面和背面金屬觸點由不同材料制成，以便與如上文所描述的覆蓋電介質的導帶或價帶更兼容。舉例來說，如果正面覆蓋電介質由T1x制成，那么正面觸點也可由Ti或Ti加上另一金屬制成。類似地，如果背面覆蓋電介質由N1x制成，那么背面觸點可由Ni或Ni加上另一金屬制成。
[0098]觸點可以使用多種技術來添加，包括絲網印刷非熔塊低固化溫度膏、噴墨印刷、濺射/蒸發空白材料層加上后續圖案化、PVD沉積在一些情況下加上圖案化。如果太陽能電池將為雙面太陽能電池(即，在正側和背側兩者上捕獲入射光)，那么也可將Ni噴墨至正面和背面薄膜上，隨后噴墨另一材料以將觸點加厚并降低電阻率。
[0099]在第二薄膜中的一者的橫向電導率不足的情況下(例如，在T1x用作第二薄膜的一些情況下)，可在退火步驟之前或之后在第二薄膜之上濺射氧化銦錫(ITO) JTO是導電的且因此增大電導率，而且也是透明的且因此不會顯著影響太陽能電池的產出。
[0100]也可在太陽能電池的正側和背側添加抗反射涂層(ARC)JRC可由諸如SiN等材料制成。
[0101]在背面觸點的橫向電導率起初不夠高的非雙面實現方式中，可以添加額外層和工藝步驟以改進其橫向電導率。舉例來說，可以將介電背板片(例如，芳綸纖維和樹脂)層壓至背側觸點上，且接著可以將第二層金屬化(例如，材料片，諸如Al箔)添加至背板片上。背面觸點與第二層金屬化可以通過背板片中的通孔電連接。替代地，可以將導電背板片層壓至背面觸點上。可以在添加背板片和/或第二層金屬化之前、之后或之前和之后都執行退火步驟640。
[0102]在這個工藝的另一方案中，可以替代地在金屬化650、660之后(或在任何后續金屬化工藝之后)而不是金屬化650、660之前執行退火步驟640。這在以下情況下可以是有利的:如果例如退火減小步驟650和660和任何后續金屬化工藝中所添加的金屬觸點或太陽能電池的其它組件之間，和/或金屬觸點與電介質堆疊之間的電阻的話。
[0103]IV.使用外延生長的光吸收體的正面接觸式太陽能電池
[0104]圖6示出根據一個實施方案的用于制造正面接觸式太陽能電池的工藝，其中光吸收層是外延生長的。在圖6的實例中，光吸收層借助可再使用的硅模板而生長，硅模板諸如在表面具有多孔半導體層705的晶體半導體晶片，其實例包括CZ S1、mc-Si或另一半導體。多孔半導體(諸如晶體硅晶片上的多孔硅)用作外延種子層和剝離釋放層。如果晶片先前已用以生長另一光吸收層，那么在再使用晶片以在形成于半導體晶片上的多孔半導體層上使用外延生長來產生太陽能電池的額外半導體層之前重新調節和清潔晶片。
[0105]在晶體娃晶片表面上形成710多孔娃外延種子和釋放層。在一個實例中，種子和釋放層是具有不同孔隙度的不同層。將生長硅的種子層可以具有相對低的孔隙度，這有利于低缺陷硅的生長。與模板接觸的釋放層可以具有相對高的孔隙度，從而便于在硅的生長完成時進行按需剝離分離。接著在層外部生長或化學氣相沉積薄的外延硅層。這個外延生長層變成光吸收層。在一個實現方式中，生長的外延娃層厚度通常在大約Iym與80μηι之間。
[0106]一旦已生長光吸收層710，光吸收層的不面向模板的暴露表面是光吸收層的背側。在將光吸收層從模板釋放之前，可處理太陽能電池的背側。類似于上文所描述的步驟630，處理太陽能電池的背側包括添加715兩個或多個材料層以形成背面電介質堆疊。類似于上文所描述的步驟660，在背面電介質堆疊上添加720背面金屬觸點。取決于實現方式，可將導電或介電背板片層壓725在背面觸點(例如，半固化片)上。盡管圖5中未示出，但添加背板片與上文圖5描述的章節中介紹的步驟相同。
[0107]使用充當沿著多孔層釋放太陽能電池的剝離分離工藝的機械釋放(或替代地沿著多孔層釋放太陽能電池的濕化學蝕刻釋放)使太陽能電池與模板分離730。處理接著可在太陽能電池的正側開始。處理正側可以包括使用涉及氫氧化鉀或氫氧化鈉的標準堿性化學法對光吸收層的正側制絨735。背板(諸如薄的半固化片)可耐化學腐蝕且與濕式制絨化學法兼容。
[0108]類似于上文所描述的步驟620，添加735兩個或多個材料層以形成正面電介質堆疊。類似于晶片實現方式，在光吸收層的正側添加的覆蓋電介質不同于在光吸收層的背側添加的覆蓋電介質。
[0109]類似于上文所描述的步驟650，添加745正面觸點。
[0110]也可取決于其它步驟中所使用的材料而執行額外步驟。如果將介電背板片層壓725在背面觸點上，那么對背板片鉆孔750以形成通孔，從而接近背板片下面的背面觸點。可以在背板片上添加755第二層金屬化并使其與背面觸點互連。如果背板片由導電材料制成，那么可以跳過步驟750和755。
[0111]盡管圖6未示出，但也可在上述步驟中的任一者之間執行一次或多次退火。退火可以引起多種效應，諸如激活鈍化層、形成較強的電連接，和其它益處。
[0112]圖7示出根據圖6所示工藝的一個可能實例使用外延生長的太陽能電池形成的太陽能電池的一個可能實例，所述太陽能電池還包括通過通孔880與背面金屬觸點250a(例如，Ni或Ni加另一金屬)互連的介電背板片860(諸如層壓片/半固化片)和第二層金屬化870。盡管未示出，但正表面可被制絨且可具有ARC涂層。
[0113]在另一實施方案中，可以使用與上文展示的類似概念制作背面接觸式太陽能電池。在涉及基極電介質堆疊A1203/Ti0x和發射極堆疊A1203/Ni0x的特定實施方案中，可以使用多種技術(諸如PECVD、ALD、APCVD等)來沉積共同的A1203電介質層。厚度控制和均勻性是重要的，從而使ALD為合適的選擇。這之后使圖案化的N1x/Ni堆疊與圖案化的T1x/Ti(或AL)以指交叉方式交替以完成背面接觸式太陽能電池。
[0114]IV.額外考慮
[0115]在閱讀本公開后，本領域技術人員將通過本文中公開的原理了解額外替代結構和功能設計。因此，盡管已說明和描述特定實施方案和應用，但應理解，公開的實施方案不限于本文中公開的精確構造和組件。在不脫離所附權利要求書中定義的精神和范圍的情況下，可對本文中公開的方法和設備的布置、操作和細節做出對于本領域技術人員來說將顯而易見的各種修改、改變和變化。
【主權項】
1.一種光伏太陽能電池，其包括: 半導體光吸收層； 電介質堆疊，其在所述光吸收層的正側或所述光吸收層的背側，所述電介質堆疊包括:隧穿電介質層，其與所述光吸收層物理地接觸，隧穿電介質足夠薄以使電荷載流子隧穿跨越； 覆蓋電介質層，其與所述隧穿電介質層物理地接觸，所述隧穿電介質與覆蓋電介質是不同材料；以及 導電觸點，其與所述覆蓋電介質物理地接觸，所述導電觸點和所述覆蓋電介質一同具有以下各項中的任一項: 適合于選擇性地收集電子的與所述光吸收層的導帶緊密地匹配的功函數，或 適合于選擇性地收集空穴的與所述光吸收層的價帶緊密地匹配的功函數。2.如權利要求1所述的光伏太陽能電池， 其中所述電介質堆疊是在所述光吸收層的所述光接收正側的正面電介質堆疊； 其中所述正面電介質堆疊的所述覆蓋電介質和所述導電觸點包括針對電子的與所述光吸收層的所述導帶緊密地匹配的所述功函數;且其中所述光伏太陽能電池進一步包括: 在所述光吸收層的所述背側的背面電介質堆疊，所述背面電介質堆疊包括多層介電材料；以及 背面導電觸點，其與所述背面電介質堆疊物理地接觸，所述背面導電觸點與所述背面電介質堆疊一同具有適合于空穴的與所述光吸收層的所述價帶緊密地匹配的所述功函數。3.如權利要求2所述的太陽能電池，其中所述背面電介質堆疊包括: 背面隧穿電介質層，其與所述光吸收層物理地接觸，背面隧穿電介質足夠薄以使電荷載流子隧穿跨越;以及 背面覆蓋電介質層，其與所述背面隧穿電介質層物理地接觸，所述背面隧穿電介質與背面覆蓋電介質和正面隧穿電介質是不同材料。4.如權利要求1所述的光伏太陽能電池， 其中所述光吸收層的與附著至所述電介質堆疊的一側相反的一側包括摻雜區域;且其中所述光伏太陽能電池進一步包括附著至所述光吸收層的所述摻雜側的第二導電觸點，所述光吸收層的所述摻雜側與所述第二導電觸點形成歐姆接觸。5.如權利要求4所述的光伏太陽能電池，其中所述摻雜是p+摻雜，且所述第二導電觸點是金屬，諸如鋁、鈦或其合金。6.如權利要求4所述的光伏太陽能電池，其中所述摻雜是η-摻雜，且所述第二導電觸點是金屬，諸如鋁、鈦或其合金。7.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其中所述隧穿電介質由Al203制成。8.如權利要求7所述的光伏太陽能電池，其中所述隧穿電介質厚度在大約O與2.5納米(nm)之間ο9.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其中所述覆蓋電介質由T1x制成。10.如權利要求9所述的光伏太陽能電池，其中所述覆蓋電介質厚度在大約I與40nm之間。11.如權利要求9所述的光伏太陽能電池，其中所述導電觸點包括鈦和鋁金屬中的至少一者O12.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其中所述覆蓋電介質由N1x制成。13.如權利要求12所述的光伏太陽能電池，其中所述覆蓋電介質厚度在大約I與1nm之間。14.如權利要求12所述的光伏太陽能電池，其中所述導電觸點包括鎳(Ni)或鉑(Pt)中的至少一者。15.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其中所述光吸收層是由以下各項組成的群組中的至少一者:本征半導體，和摻雜半導體，電荷載流子的摻雜密度不超過大約IxlO15個摻雜原子/cm3 ο16.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其中所述隧穿電介質層至少在大約350至1150nm的波長范圍內是透明的。17.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其中所述覆蓋電介質層至少在大約350至1150nm的波長范圍內是透明的。18.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其在所述覆蓋電介質層與所述導電觸點之間進一步包括透明導電層。19.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其中所述透明導電層是氧化銦錫(ΙΤ0)。20.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其中所述導電觸點被圖案化以僅覆蓋所述覆蓋電介質的一部分。21.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其中所述導電觸點覆蓋所述覆蓋電介質的大部分。22.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其進一步包括附著至所述導電觸點的導電背板。23.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其進一步包括: 介電背板，其附著至所述導電觸點，所述介電背板包括多個通孔；以及 第二層導電觸點，其附著至所述介電背板且通過所述通孔電連接至所述導電觸點。24.如權利要求1所述的光伏太陽能電池，其中所述第二層觸點是鋁箔片。25.—種用于制造正面接觸式光伏太陽能電池的方法，其包括: 制備半導體光吸收層； 添加正面隧穿電介質層，所述正面隧穿電介質層與所述光吸收層物理地接觸； 添加正面覆蓋電介質層，所述正面覆蓋電介質層與所述正面隧穿電介質層物理地接觸，正面隧穿電介質與正面覆蓋電介質是不同材料； 添加背面隧穿電介質層，所述背面隧穿電介質層與所述光吸收層物理地接觸，背面隧穿電介質； 添加背面覆蓋電介質層，所述背面覆蓋電介質層與所述背面隧穿電介質層物理地接觸，所述背面隧穿電介質與背面覆蓋電介質是不同材料;以及 添加正面導電觸點，所述正面導電觸點與所述正面覆蓋電介質物理地接觸，所述正面導電觸點與所述正面覆蓋電介質一同具有適合于選擇性地收集電子的與所述光吸收層的導帶緊密地匹配的功函數； 添加背面導電觸點，所述背面導電觸點與所述背面覆蓋電介質物理地接觸，所述背面導電觸點與所述背面覆蓋電介質一同具有適合于選擇性地收集空穴的與所述光吸收層的價帶緊密地匹配的功函數。26.一種光伏太陽能電池，其包括: 半導體光吸收層； 正面隧穿電介質層，其與所述光吸收層物理地接觸； 正面覆蓋電介質層，其與所述正面隧穿電介質層物理地接觸，正面隧穿電介質與正面覆蓋電介質是不同材料； 正面導電觸點，其與所述正面覆蓋電介質物理地接觸，所述正面導電觸點與所述正面覆蓋電介質一同具有適合于選擇性地收集電子的與所述光吸收層的導帶緊密地匹配的功函數； 背面隧穿電介質層，其與所述光吸收層物理地接觸； 背面覆蓋電介質層，其與所述背面隧穿電介質層物理地接觸，背面覆蓋電介質與背面隧穿電介質和所述正面覆蓋電介質是不同材料;以及 背面導電觸點，其與所述背面覆蓋電介質物理地接觸，所述背面導電觸點與所述背面覆蓋電介質一同具有適合于選擇性地收集空穴的與所述光吸收層的價帶緊密地匹配的功函數。27.一種光伏太陽能電池，其包括: 晶體娃層； 正面Al2O3層，其與所述晶體硅層的正側物理地接觸； T1x層，其與所述正面Al2O3層物理地接觸； 正面金屬觸點，其與所述T1x層物理地接觸，所述正面金屬觸點包括鋁、鈦或其組合； 背面Al2O3層，其與所述晶體硅層的背側物理地接觸； N1x層，其與所述背面Al2O3層物理地接觸；以及 背面金屬觸點，其與所述N1x層物理地接觸，所述背面金屬觸點包括鎳、鉑或其組合。
【文檔編號】H01L31/0224GK105900248SQ201480072655
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月11日
【發明人】P·卡普爾, H·德沙哲, M·伊斯拉姆, M·M·莫斯勒希
【申請人】索萊克賽爾公司