太阳能电池的制作方法
专利名称：太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池。
背景技术：
目前，由于认为现有能源(如石油和煤)是会被耗尽的，因此对于代替现有能源的另选能源越来越感兴趣。在这些另选能源中，从太阳能产生电能的太阳能电池尤其受到关注。太阳能电池通常包括通过彼此不同的导电类型(如，ρ型和η型)的不同半导体形成ρ-η结的半导体、以及分别连接到半导体的电极。当光入射在太阳能电池上时，在半导体中产生多个电子-空穴对。通过光生伏打效应，这些电子-空穴对被分离成电子和空穴。因此，分离出的电子向η型半导体移动，而分离出的空穴向P型半导体移动。分别由电连接到η型半导体的电极和电连接到P型半导体的电极来收集电子和空穴。电极使用电线而互相连接，从而获得电能。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种太阳能电池包括具有粗糙表面的基板，所述粗糙表面包括多个锯齿状部分；射极区，该射极区与所述基板形成Ρ-η结；连接到所述射极区的多个第一电极；以及连接到所述基板的第二电极，其中，所述多个锯齿状部分中的每一个锯齿状部分具有等于或小于1 μ m的直径和高度，并且所述多个第一电极中的每一个第一电极具有大约20 μ m至大约80 μ m的宽度。所述多个第一电极中的每一个第一电极可以具有30 μ m至80 μ m的高度。两个相邻的第一电极之间的距离可以是1. 6mm至2. 0mm。根据该方面的太阳能电池还可以包括多个第一电极集电器，所述多个第一电极集电器连接到所述射极区，并且沿与所述多个第一电极交叉的方向延伸。所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的高度可以与所述多个第一电极中的各个第一电极的高度相等，或者大于所述多个第一电极中的各个第一电极的高度。所述多个第一电极中的各个第一电极的厚度与所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的厚度之比可以是1 1至3.3。所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器可以具有大约35μπι至 IOOym的厚度。所述多个第一电极中的各个第一电极的宽度与所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的宽度之比可以是1 16. 25至110。所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器可以具有大约1.3mm至2. 2mm 的宽度。所述射极区可以具有大约80 Ω/sq.至ΙδΟΩ/sq.的薄层电阻。
所述射极区从所述基板的所述粗糙表面起可以具有大约150nm至450nm的厚度。根据本发明的一个方面，一种太阳能电池包括具有粗糙表面的基板，所述粗糙表面包括多个锯齿状部分；射极区，该射极区与所述基板形成p-n结；连接到所述射极区的多个第一电极；以及连接到所述基板的第二电极，其中，所述多个第一电极中的至少一个第一电极形成在所述多个锯齿状部分上方，并且所述多个锯齿状部分中的设置在所述多个第一电极中的所述至少一个第一电极的截面宽度方向内的数量至少是10。
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，其被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池的立体图；图2是沿图1的II-II线剖取的剖面图；以及图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池模块的示意图。
具体实施例方式下面将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实施，而不应当被理解为局限于本文所述的实施方式。在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同标号表示相同元件。应该理解，当将诸如层、膜、区域或基板的元件称为“位于另一元件上” 时，它可以直接位于所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当将一元件称为“直接位于另一元件上”时，不存在中间元件。另外，应该理解，当将诸如层、膜、区域或基板的元件称为“完全”位于另一元件上时，它可以位于所述另一元件的整个表面上，而不可以位于所述另一元件的边缘部分上。参照附图，描述根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池。图1是根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池的立体图，而图2是沿图1的 II-II线剖取的剖面图。参照图1和图2，根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池1包括基板110 ’位于基板110的光入射到的表面(下面称为“正面”)的射极区121 ；射极区121上的防反射层130 ；位于基板110的正面上并且连接到射极区121的正面电极单元140 ；背面电极151， 其位于基板110的与该基板110的正面相对的光不入射到的表面(背面)上，并且连接到基板110 ；以及位于基板110和背面电极151之间的背面场(BSF)区域171。基板110是半导体基板，并且可以由第一导电类型的硅(例如，ρ型硅)制成，不过这不是必须的。在本实施方式中，硅是多晶硅，但是在其他实施方式中，该硅也可以是单晶硅或其他。如果基板110是P型，则可以在基板110中掺杂III族元素的杂质，例如硼(B)、 镓(Ga)和铟(In)等。另选的是，基板110可以是η型。如果基板110是η型，则可以在基板110中掺杂V族元素的杂质，例如，磷(P)、砷(As)、锑(Sb)。另选的是，基板110可以是除了硅之外的材料。射极区121是包含与基板110的第一导电类型相反的第二导电类型的杂质(如，η型杂质)的杂质区域。射极区121大致位于基板110的光入射到的整个正面。在本实施方式中，射极区121具有大约80 Ω/sq.至ΙδΟΩ/sq.的薄层电阻。在大约10 μ mX 10 μ m的单位面积中，薄层电阻的根据本实施方式的射极区121的位置变化的偏差是大约士 ΙδΩ/sq.。用于测定薄层电阻的偏差的单位面积可以变化。进一步地，射极区121具有大约150nm至450nm的厚度。但是，随着射极区121的薄层电阻增大，射极区121的杂质掺杂深度变薄。因此， 更具体地说，为了防止或减少当在形成正面电极单元140的处理期间正面电极单元140透过射极区121连接到基板110时由于薄杂质掺杂深度而产生的问题，射极区121具有大约 100 Ω/sq.的薄层电阻。对射极区121( S卩，基板110的正面)进行粗糙化，以形成作为凹凸表面的粗糙表面。尽管为了说明在图1和图2中有点夸张，但是粗糙表面如图所示地包括多个锯齿状部分。通过干刻蚀法(如，反应离子刻蚀(RIE)法)来刻蚀基板110的正面，以形成粗糙表面。各个锯齿状部分的直径(即，最大直径)和高度可以为几百纳米，例如，等于或小于 1 μ m，如大约 300nm (0· 3 μ m)至 800nm (0· 8 μ m)。由于各锯齿状部分的尺寸较小(如几百纳米)并且是亚微米尺寸，因此，从各锯齿状部分的顶点到基板110的折射率例如逐渐或突然改变。即，锯齿状部分的上部具有与空气的折射率类似的折射率，而锯齿状部分的下部具有与包含在基板110中的硅(Si)的折射率类似的折射率。因此，在各锯齿状部分中，产生通过具有连续改变的不同折射率的堆叠层而获得的层堆叠效果。由于通过层堆叠效果而使得折射率根据各锯齿状部分中的位置变化而改变，因此吸收到基板110中的光的波长也改变，从而在基板110上(中)入射(或吸收)的光的波长范围也增大。因此，通过本实施方式的粗糙表面，大约300nm至IlOOnm的波长范围中的光的反射率(例如，平均加权反射率)大约是10%或更小。因此，光的防反射效率提高，从而提高太阳能电池1的效率。本实施方式中的射极区121的薄层电阻大于根据比较例(或常规例)的射极区的薄层电阻，并且本实施方式中的射极区121的厚度(杂质掺杂深度)小于比较例的射极区的厚度。通过湿刻蚀法在形成在基板的表面上的粗糙表面上形成根据比较例的射极区，并且根据比较例的射极区具有微米尺寸(直径(dl)和/或高度(业))的多个突起。例如，比较例的射极区具有大约δΟΩ/sq.至70 Ω/sq.的薄层电阻，以及大约 300nm至500nm的厚度。因此，由于射极区121的厚度影响诸如处理温度和处理时间等的处理条件(或者， 射极区121的厚度受到诸如处理温度和处理时间等的处理条件的影响)，所以如果给定相同的处理温度，随着射极区121的厚度减小，形成射极区121所耗费的时间变短。射极区121与基板110形成p-n结。在这种情况下，基板110和射极区121之间的边界区域，即p-n结部分，也具有类似于基板110的粗糙表面的凹凸表面。在太阳能电池1的工作期间，通过由于p-n结而产生的内建电势差，由入射在半导体基板110上的光而产生的多个电子-空穴对分别分离为电子和空穴，并且分离出的电子朝向η型半导体移动，而分离出的空穴朝向P型半导体移动。因此，当基板110是P型而射极区121是η型时，分离出的空穴朝向基板110移动，而分离出的电子朝向射极区121移动。
因为射极区121与基板110形成p-n结，因此当基板110是η型时，于是射极区 121是ρ型，与上述实施方式相反，分离出的电子朝向基板110移动，而分离出的空穴朝向射极区121移动。另外，当射极区121是η型时，可以通过用V族元素杂质(如P、As、Sb等)掺杂基板110来形成射极区121，而当射极区121是P型时，可以通过用III族元素杂质(如B、 Ga、In等)掺杂基板110来形成射极区121。参照图1和图2，位于射极区121上的防反射层130优选地，但不必须地，由氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)等制成。防反射层130降低入射在基板110上的光的反射率， 并且增加对特定波长带的选择性，从而提高太阳能电池1的效率。防反射层130还执行钝化功能，以将主要位于基板110的表面部分的诸如悬空键的缺陷改变为稳定键，以减少由这些缺陷而造成的电荷消失。当防反射层130由氮化硅(SiNx)制成时，防反射层(SiNx层)130具有正电荷的电特性，并且防反射层130妨碍空穴朝向基板110的正面移动，但是将电子吸引朝向基板110 的正面，从而提高电荷(即，电子)的传输效率。在本实施方式中，防反射层130具有单层结构，但是防反射层130在其他实施方式中可以具有多层结构，如双层结构。如果需要的话，可以省略防反射层130。如图1所示，正面电极单元140包括多个正面电极141和用于正面电极的多个集电器142 (下面称为“多个正面电极集电器”)。多个正面电极141物理地并且电连接到射极区121，并且互相平行地彼此间隔开预定距离。正面电极141收集朝向射极区121移动的电荷，例如电子。在本实施方式中，各正面电极141的纵横比(厚度与宽度之比)大约是1至1. 5。 在这种情况下，各个正面电极141可以具有大约0.02mm(20 μ m)至0. 08mm(80 μ m)的宽度 (wl)，并且具有大约0. 03mm (30 μ m)至0. 08mm (80 μ m)的厚度(或高度)。在这种情况下， 在位于两个相邻正面电极集电器142之间的正面电极141的大致中间部分测量正面电极 141的厚度。进一步地，两个相邻正面电极141之间的距离(D)可以是大致1. 6mm(160 μ m) 至2. Omm(200 μ m)。在这种情况下，根据比较例的两个相邻正面电极的距离是大约2. 1至 2. 3mmο如上所述，各正面电极141的宽度小于比较例的各正面电极的宽度，但是各正面电极141的厚度大于比较例的各正面电极的厚度。例如，根据比较例的各正面电极具有大约0.08mm至0. 12mm的宽度，以及大约 0. 015mm 至 0. 025mm 的厚度。如上所述，在比较例中，粗糙表面的各突起的尺寸是微米维度，因此沿粗糙表面的形状形成基板的射极区。进一步地，由于形成射极区的处理的特性，射极区的形成在粗糙表面的各突起的顶点部分处的部分的厚度大于射极区的形成在粗糙表面的各突起的侧部或下部(或各突起之间)(即，谷部分)处的部分的厚度。因此，在比较例中，P-n结部分是具有大约相当于粗糙表面的不平坦性的凹凸表面。但是，在本实施方式中，形成在粗糙表面的各锯齿状部分具有几百纳米的尺寸 (或具有纳米维度)。因此，当将射极区121形成为与比较例的射极区类似地具有大约300nm 至500nm的厚度时，将本实施方式的射极区121形成为基板110的内部部分，在该部分以及在具有凹凸部分的部分(粗糙表面)不形成多个锯齿状部分。即，射极区从粗糙表面起具有300nm至500nm的厚度，并且p_n结部分Sl接近是几乎平面。因此，因为本实施方式的锯齿状部分的尺寸小于比较例的锯齿状部分的尺寸，所以由于存在锯齿状部分，更小程度地影响第二导电类型的杂质(如，η型杂质)向基板110中的掺杂，并且将射极层121形成为与基板110具有大致平滑的ρ-η结。因此，当通过像本实施方式中这样使用干刻蚀法来形成粗糙表面时，但如果将射极区形成为具有比较例的厚度，则Ρ-η结部分(位于基板110的深度上)和基板110的表面之间的距离远远大于比较例中的距离，并且与比较例相比，射极区的面积也进一步增大。 因此，没有到达Ρ-η结部分的短波长范围的光量增加，从而存在由于短波长范围的光而产生的电流量减少的问题。但是，由于在本实施方式中减小了射极区121的厚度，因此减小或防止了由于短波长范围的光不能到达Ρ-η结而造成的电流损失。在这种情况下，与比较例相比，由于射极区121的厚度减小，因此射极区121的薄层电阻增大，并且也通过具有几百纳米维度的锯齿状部分的尺寸来增大粗糙表面的表面面积。因此，主要沿着基板110的表面移动的电荷的移动距离和薄层电阻可能增大，从而可能出现电荷消失。但是，在本实施方式中，与比较例相比，缩短了两个相邻正面电极141之间的距离。因此，向相邻正面电极141移动的电荷的移动距离缩短，以减少或防止电荷消失。在本实施方式中，通过缩短两个相邻正面电极141之间的距离而增加正面电极 141的数量，从而减小光的入射面积。但是，由于也减小了各正面电极141的宽度，因此不会减小光的入射面积，从而防止入射在基板10上的光的损失。在这种情况下，由于增大了各正面电极141的厚度，因此防止或减小了射极区121和正面电极141之间的接触电阻的增大。此外，如图1和图2所示，在多个锯齿状部分上方形成多个第一电极141，使得所述多个锯齿状部分中的多个设置在所述多个第一电极141的截面宽度方向内。在本实施方式中，这样的锯齿状部分的数量至少是10。在多个第一电极集电器142的截面宽度方向内设置有类似或更多数量的锯齿状部分。如上所述，尽管通过各锯齿状部分的尺寸减小而增大射极区121的薄层电阻，以具有高的薄层电阻特性，但是防止或减少了由于射极区121的薄层电阻减小和基板110的表面面积变大而造成的电荷消失，并且也防止或减小了光的入射面积的缩小以及从射极区 121和正面电极141传输的电荷量的减少。当各正面电极141的宽度和厚度低于下限时，正面电极141不能正常地工作，并且当各正面电极141的宽度和厚度超过上限时，各正面电极141的宽度不必要地增大，从而减小光的入射面积并且由此浪费正面电极141的材料。具体地说，当各正面电极141的厚度超过上限时，难以形成正面电极141。多个正面电极集电器142沿与正面电极141交叉的方向延伸，并且电气地并且物理地连接到多个正面电极141以及射极区121。在这种情况下，多个正面电极集电器142位于与正面电极141相同的级层，电气地并且物理地在与各正面电极141交叉的位置连接到多个正面电极141。因此，如图1所示， 多个正面电极141中的每一个具有沿水平或垂直方向延伸的条带形状，并且多个正面电极集电器142中的每一个具有沿垂直或水平方向延伸的条带形状，从而正面电极单元140被设置为在基板110的正面具有矩阵结构。正面电极集电器142收集从正面电极141传输的电荷，例如电子。正面电极集电器142通过导电带等连接到外部装置，从而通过导电带等向外部装置输出所收集的电荷。由于各正面电极集电器142收集并且传输由连接到其的多个正面电极141收集的电荷，因此各正面电极集电器142的宽度(w2)大于各正面电极141的宽度(wl)。正面电极集电器142的宽度和两个相邻的正面电极集电器142之间的距离可以基于正面电极集电器142的数量而改变。例如，当正面电极集电器142的数量是2时，各正面电极集电器142的宽度可以是大约1. 9mm至2. 2mm,并且两个相邻的正面电极集电器142之间的距离可以大约是50mm 至55mm。当正面电极集电器142的数量是3时，各正面电极集电器142的宽度可以是大约 1.3mm至1.7mm，并且两个相邻的正面电极集电器142之间的距离可以大约是25mm至30mm。详细地说，当各正面电极141的宽度大约是0. 02mm时，各正面电极集电器142的宽度可以大约是1. 3mm至2. 2mm,并且，当各正面电极141的宽度大约是0. 08mm时，各正面电极集电器142的宽度可以大约是1. 3mm至2. 2mm。因此，正面电极141的宽度与正面电极集电器142的宽度之比可以是大约 1 16.25 至 110。在本实施方式中，与正面电极集电器142的数量无关，各正面电极集电器142的厚度等于或大于各正面电极141的厚度。例如，各正面电极集电器142的厚度可以是大约0. 035mm (35 μ m)至 1. Omm(IOOym)。更具体地，当正面电极的厚度大约是0. 03mm时，正面电极集电器142的厚度可以是0. 035mm至1. Omm,并且当正面电极的厚度大约是0. 08mm时，正面电极集电器142 的厚度可以大约是0.08mm至1.0mm。因此，正面电极141的厚度与正面电极集电器142的厚度之比可以大约是1 1至3.3。因为正面电极集电器142的宽度大于正面电极141的宽度，所以在正面电极141 和正面电极集电器142之间产生厚度差。通常，在形成正面电极单元140时，使用丝网印刷方法在基板110的防反射层130 上印刷包含Ag和1 等的糊体，以形成用于正面电极单元140的糊图案，然后在热处理中在预定温度下加热印刷有糊图案的基板110。在热处理中，通过包含在糊图案中的1 成分来刻蚀防反射层130的一部分，从而糊图案与射极区121接触，以形成接触射极区121的正面电极单元140。由于通过包含在糊图案中的1 成分来刻蚀防反射层130的部分，因此在多个第一电极集电器142的截面宽度方向和/或多个第一电极的截面宽度方向内设置了多个锯齿状部分。在这种情况下，由于正面电极141的宽度远远小于正面电极集电器142的宽度， 因此在用于形成正面电极单元140的处理(如，热处理)期间，糊图案的用于正面电极141 的一部分的厚度减小量大于糊图案的用于正面电极集电器142的一部分的厚度减小量。因此，正面电极141的厚度等于或小于正面电极集电器142的厚度。另选的是，用于形成正面电极单元140的糊体不需要包含此。在这种情况下，使用包含将代替执行1 功能的环保材料的糊体，或者通过使用形成糊图案的其他手段，来形成正面电极单元140。因此，防止或减少了环境污染。当使用包含1 的糊体形成正面电极单元140时，则正面电极单元140包括1 ，而当使用不包含1 的糊体形成正面电极单元140时，则在正面电极单元140中不会检测到 Pb。与比较例相比，由于在正面电极集电器142的厚度和宽度中仅厚度增大，因此正面电极集电器142的纵横比也增大。另选的是，包括多个正面电极141和多个正面电极集电器142的正面电极单元140 可以由从包括镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)、锡(Sn)、锌(Zn) JB ( )、钛(Ti)、金(Au)和其组合的组中选择的至少一种导电材料制成。可以使用其他导电金属材料。正面电极141和正面电极集电器142的数量仅仅是示例，因此其可以改变。由于正面电极单元140连接到射极区121，因此防反射层130主要位于第一射极区 121的不存在正面电极单元140的部分上。通过改变在防反射层130上印刷糊体的次数等，形成正面电极单元140以使其具
有一厚度和/或宽度。背面电极151基本位于基板110的整个背面上。背面电极151包含诸如铝(Al)的导电材料，并且连接到基板110。背面电极151收集移动到基板110的电荷，例如空穴，并且向外部装置输出这些电荷。另选的是，背面电极151可以由从包括Ni、Cu、Ag、Sn、Zn、In、Ti、Au和其组合的组中选择的至少一种导电材料制成。可以使用其他导电材料。位于背面电极151和基板110之间的背面场区域171是重掺杂了与基板110相同导电类型的杂质的区域，因此，在本实施方式中，背面场区域171可以是具有比基板110的杂质掺杂浓度大的杂质掺杂浓度的P+型区域。通过基板110和背面场区域171之间的杂质掺杂浓度差异而形成势垒，从而防止电荷(例如，电子)移动到基板110的背部。因此，背面场区域171防止或减少分离出的电子和空穴在基板110的背面进行重组和/或消失。太阳能电池1还可以包括位于基板110的背面上的背面电极151的多个集电器 (多个背面电极集电器)。与正面电极单元140的正面电极集电器142类似，多个背面电极集电器电连接到基板110，以收集从背面电极151传输的电荷，并且向外部装置输出这些电荷。与正面电极单元140的正面电极集电器142相对应地设置多个背面电极集电器。多个背面电极集电器可以由具有比正面电极151的导电率高的导电率的材料制成。例如，多个背面电极集电器包含至少一种导电材料，如Ag。在本实施方式中，用于形成背面电极151和背面电极集电器的糊体包含Al和/或 Ag，但是不包含此。将详细描述该结构的太阳能电池1的操作。当向太阳能电池1照射的光透过防反射层130和射极区121入射在半导体的基板 110上时，由于基于入射光的光能量而在基板110中产生多个电子-空穴对。在这种情况下，由于通过防反射层130和基板110的粗糙表面降低了入射到基板110上的光的反射损失，因此入射在基板110上的光量增加。基板110和射极区121的p-n结使得电子-空穴对分离，并且，分离出的电子朝向 η型的射极区121移动，而分离出的空穴朝向ρ型的基板110移动。朝向射极区121移动的电子主要由正面电极141收集，并且沿着正面电极集电器142移动，而朝向基板110移动的空穴由背面电极151收集。当正面电极集电器142和背面电极151连接到电线时，电流在其中流动，从而能够使用该电流来提供电力。由于减小了正面电极141的宽度，因此太阳能电池1的光入射面积增大，从而提高太阳能电池1的效率。在这种情况下，由于正面电极141的偏移厚度增大，因此正面电极 141的电线电阻不增大。尽管可以单独使用这样的太阳能电池1，但是多个太阳能电池1可以串联或并联电连接，以更有效地用来形成太阳能电池模块。接着，参照图3描述使用根据本发明示例性实施方式的太阳能电池1的太阳能电池模块。图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池模块的示意图。参照图3，根据本示例性实施方式的太阳能电池模块100包括多个太阳能电池1 ； 用于保护太阳能电池1的保护膜20a和20b ；位于太阳能电池1的光接收表面上的保护膜 20a (后面，称为“上保护膜”)上的透明部件40 ；以及设置在位于光不入射的与光接收表面相对的侧上的保护膜20b (后面，称为“下保护膜”)下的背板50。背板50防止湿气渗透到太阳能电池模块100的背面，因此保护太阳能电池1不受外部环境的伤害。这种类型的背板50可以具有多层结构，如用于防止湿气和氧气渗透的层、用于防止化学腐蚀的层、以及具有绝缘特性的层等。上保护膜20a和下保护膜20b防止由于湿气渗透而造成的金属腐蚀，并且保护太阳能电池模块100不受撞击的损坏。这种类型的上保护膜20a和下保护膜20b在层叠处理过程中与太阳能电池1整合，并且设置在太阳能电池1的上部和下部上。这些保护膜20a 和20b可以由乙烯醋酸乙烯酯(EVA)等制成。位于上保护膜20a上的透明部件40由具有高透射率和优异的防损坏特性的钢化玻璃形成。在这种情况下，钢化玻璃可以是具有低铁含量的低铁钢化玻璃。可以使透明部件40的内表面凹凸，以增加光散射效果。对于透明部件40可以使用其他材料。太阳能电池1按矩阵结构设置。在图3中，太阳能电池1具有4X4矩阵结构，但是本实施方式并不限于此，如果需要的话，可以调整沿各个行和列方向设置的太阳能电池1 的数量。太阳能电池1通过多个连接器70而串联电连接到相邻的太阳能电池1。多个连接器70包含导电材料并且是带状。通过按顺序包括以下步骤的方法来制造太阳能电池模块100 测试多个太阳能电池1 ；使用连接器70将测试后的太阳能电池1彼此电连接；从太阳能电池模块100的底部起按照所述顺序连续设置背板50、下钝化层20b、太阳能电池1、上钝化层20a、以及透明部件40 ；在真空状态中执行层叠处理，以形成部件l、20a、20b、40和50的整体；执行切边处理；测试完成后的太阳能电池模块100等。用框架来容纳通过层叠处理而整合为一个产品的太阳能电池模块100，因此保护该太阳能电池模块100不受外界环境或撞击的伤害。框架可以由防止由于外界环境而引起腐蚀或变形的材料制成，例如涂覆了绝缘材料的铝，并且可以具有能够容易地进行排水、安装和构造的结构。太阳能电池模块100还包括位于背板50下方的接线盒。接线盒最后收集在太阳能电池1中产生的电流和电压。虽然已参照多个示例性实施方式描述了实施方式，但应该理解，本领域技术人员能够设想落入本公开的原理的范围内的许多其它变型和实施方式。更具体地讲，在本公开、 附图和所附权利要求的范围内，可以对主题组合设置的组成部件和/或设置进行各种变化和修改。除了对组成部件和/或设置的各种变化和修改之外，另选用途对于本领域技术人员而言也是很明显的。本申请要求2010年5月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No. 10-2010-0044568的优先权和利益，在此通过引用并入其全部内容。
权利要求
1.一种太阳能电池，该太阳能电池包括具有粗糙表面的基板，所述粗糙表面包括多个锯齿状部分；射极区，该射极区与所述基板形成p-n结；连接到所述射极区的多个第一电极；以及连接到所述基板的第二电极，其中，所述多个锯齿状部分中的各个锯齿状部分具有等于或小于1 μ m的直径和高度， 并且所述多个第一电极中的各个第一电极具有大约20 μ m至大约80 μ m的宽度。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述多个锯齿状部分中的各个锯齿状部分的直径和高度是大约300nm至大约800nm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极具有大约30 μ m至80 μ m的高度。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极具有大约1至1.5的纵横比。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，两个相邻的第一电极之间的距离是大约 1. 6mm 至 2. Omm0
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括多个第一电极集电器，所述多个第一电极集电器连接到所述射极区，并且沿与所述多个第一电极交叉的方向延伸。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的高度等于或者大于所述多个第一电极中的各个第一电极的高度。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极的厚度与所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的厚度之比是1 1至3.3。
9.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器具有大约35 μ m至100 μ m的厚度。
10.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极的宽度与所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的宽度之比是1 16. 25至110。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器具有大约1. 3mm至2. 2mm的宽度。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述射极区具有大约80Q/Sq.至 150 Ω/sq.的薄层电阻。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述射极区从所述基板的所述粗糙表面起具有大约150nm至450nm的厚度。
14.一种太阳能电池，该太阳能电池包括具有粗糙表面的基板，所述粗糙表面包括多个锯齿状部分；射极区，该射极区与所述基板形成P-n结；连接到所述射极区的多个第一电极；以及连接到所述基板的第二电极，其中，所述多个第一电极中的至少一个第一电极形成在所述多个锯齿状部分上方，并且所述多个锯齿状部分中的设置在所述多个第一电极中的所述至少一个第一电极的截面宽度方向内的数量至少是10。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极具有大约20 μ m至大约80 μ m的宽度。
16.根据权利要求14所述的太阳能电池，其中，所述多个锯齿状部分中的各个锯齿状部分的直径和高度是大约300nm至大约800nm。
17.根据权利要求14所述的太阳能电池，其中，两个相邻的第一电极之间的距离是大约1. 6mm至大约2. 0mm。
全文摘要
本发明涉及太阳能电池。该太阳能电池包括具有粗糙表面的基板，所述粗糙表面包括多个锯齿状部分；射极区，该射极区与所述基板形成p-n结；连接到所述射极区的多个第一电极；以及连接到所述基板的第二电极，其中，所述多个锯齿状部分中的每一个锯齿状部分具有等于或小于1μm的直径和高度，并且所述多个第一电极中的每一个第一电极具有大约20μm至大约80μm的宽度。
文档编号H01L31/042GK102244116SQ201110032238
公开日2011年11月16日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年5月12日
发明者姜周完, 张大熙, 李京洙, 李基源, 河万孝, 金钟焕 申请人:Lg电子株式会社
技术领域：
本发明涉及太阳能电池。
背景技术：
目前，由于认为现有能源(如石油和煤)是会被耗尽的，因此对于代替现有能源的另选能源越来越感兴趣。在这些另选能源中，从太阳能产生电能的太阳能电池尤其受到关注。太阳能电池通常包括通过彼此不同的导电类型(如，ρ型和η型)的不同半导体形成ρ-η结的半导体、以及分别连接到半导体的电极。当光入射在太阳能电池上时，在半导体中产生多个电子-空穴对。通过光生伏打效应，这些电子-空穴对被分离成电子和空穴。因此，分离出的电子向η型半导体移动，而分离出的空穴向P型半导体移动。分别由电连接到η型半导体的电极和电连接到P型半导体的电极来收集电子和空穴。电极使用电线而互相连接，从而获得电能。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种太阳能电池包括具有粗糙表面的基板，所述粗糙表面包括多个锯齿状部分；射极区，该射极区与所述基板形成Ρ-η结；连接到所述射极区的多个第一电极；以及连接到所述基板的第二电极，其中，所述多个锯齿状部分中的每一个锯齿状部分具有等于或小于1 μ m的直径和高度，并且所述多个第一电极中的每一个第一电极具有大约20 μ m至大约80 μ m的宽度。所述多个第一电极中的每一个第一电极可以具有30 μ m至80 μ m的高度。两个相邻的第一电极之间的距离可以是1. 6mm至2. 0mm。根据该方面的太阳能电池还可以包括多个第一电极集电器，所述多个第一电极集电器连接到所述射极区，并且沿与所述多个第一电极交叉的方向延伸。所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的高度可以与所述多个第一电极中的各个第一电极的高度相等，或者大于所述多个第一电极中的各个第一电极的高度。所述多个第一电极中的各个第一电极的厚度与所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的厚度之比可以是1 1至3.3。所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器可以具有大约35μπι至 IOOym的厚度。所述多个第一电极中的各个第一电极的宽度与所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的宽度之比可以是1 16. 25至110。所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器可以具有大约1.3mm至2. 2mm 的宽度。所述射极区可以具有大约80 Ω/sq.至ΙδΟΩ/sq.的薄层电阻。
所述射极区从所述基板的所述粗糙表面起可以具有大约150nm至450nm的厚度。根据本发明的一个方面，一种太阳能电池包括具有粗糙表面的基板，所述粗糙表面包括多个锯齿状部分；射极区，该射极区与所述基板形成p-n结；连接到所述射极区的多个第一电极；以及连接到所述基板的第二电极，其中，所述多个第一电极中的至少一个第一电极形成在所述多个锯齿状部分上方，并且所述多个锯齿状部分中的设置在所述多个第一电极中的所述至少一个第一电极的截面宽度方向内的数量至少是10。
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，其被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池的立体图；图2是沿图1的II-II线剖取的剖面图；以及图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池模块的示意图。
具体实施例方式下面将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实施，而不应当被理解为局限于本文所述的实施方式。在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同标号表示相同元件。应该理解，当将诸如层、膜、区域或基板的元件称为“位于另一元件上” 时，它可以直接位于所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当将一元件称为“直接位于另一元件上”时，不存在中间元件。另外，应该理解，当将诸如层、膜、区域或基板的元件称为“完全”位于另一元件上时，它可以位于所述另一元件的整个表面上，而不可以位于所述另一元件的边缘部分上。参照附图，描述根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池。图1是根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池的立体图，而图2是沿图1的 II-II线剖取的剖面图。参照图1和图2，根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池1包括基板110 ’位于基板110的光入射到的表面(下面称为“正面”)的射极区121 ；射极区121上的防反射层130 ；位于基板110的正面上并且连接到射极区121的正面电极单元140 ；背面电极151， 其位于基板110的与该基板110的正面相对的光不入射到的表面(背面)上，并且连接到基板110 ；以及位于基板110和背面电极151之间的背面场(BSF)区域171。基板110是半导体基板，并且可以由第一导电类型的硅(例如，ρ型硅)制成，不过这不是必须的。在本实施方式中，硅是多晶硅，但是在其他实施方式中，该硅也可以是单晶硅或其他。如果基板110是P型，则可以在基板110中掺杂III族元素的杂质，例如硼(B)、 镓(Ga)和铟(In)等。另选的是，基板110可以是η型。如果基板110是η型，则可以在基板110中掺杂V族元素的杂质，例如，磷(P)、砷(As)、锑(Sb)。另选的是，基板110可以是除了硅之外的材料。射极区121是包含与基板110的第一导电类型相反的第二导电类型的杂质(如，η型杂质)的杂质区域。射极区121大致位于基板110的光入射到的整个正面。在本实施方式中，射极区121具有大约80 Ω/sq.至ΙδΟΩ/sq.的薄层电阻。在大约10 μ mX 10 μ m的单位面积中，薄层电阻的根据本实施方式的射极区121的位置变化的偏差是大约士 ΙδΩ/sq.。用于测定薄层电阻的偏差的单位面积可以变化。进一步地，射极区121具有大约150nm至450nm的厚度。但是，随着射极区121的薄层电阻增大，射极区121的杂质掺杂深度变薄。因此， 更具体地说，为了防止或减少当在形成正面电极单元140的处理期间正面电极单元140透过射极区121连接到基板110时由于薄杂质掺杂深度而产生的问题，射极区121具有大约 100 Ω/sq.的薄层电阻。对射极区121( S卩，基板110的正面)进行粗糙化，以形成作为凹凸表面的粗糙表面。尽管为了说明在图1和图2中有点夸张，但是粗糙表面如图所示地包括多个锯齿状部分。通过干刻蚀法(如，反应离子刻蚀(RIE)法)来刻蚀基板110的正面，以形成粗糙表面。各个锯齿状部分的直径(即，最大直径)和高度可以为几百纳米，例如，等于或小于 1 μ m，如大约 300nm (0· 3 μ m)至 800nm (0· 8 μ m)。由于各锯齿状部分的尺寸较小(如几百纳米)并且是亚微米尺寸，因此，从各锯齿状部分的顶点到基板110的折射率例如逐渐或突然改变。即，锯齿状部分的上部具有与空气的折射率类似的折射率，而锯齿状部分的下部具有与包含在基板110中的硅(Si)的折射率类似的折射率。因此，在各锯齿状部分中，产生通过具有连续改变的不同折射率的堆叠层而获得的层堆叠效果。由于通过层堆叠效果而使得折射率根据各锯齿状部分中的位置变化而改变，因此吸收到基板110中的光的波长也改变，从而在基板110上(中)入射(或吸收)的光的波长范围也增大。因此，通过本实施方式的粗糙表面，大约300nm至IlOOnm的波长范围中的光的反射率(例如，平均加权反射率)大约是10%或更小。因此，光的防反射效率提高，从而提高太阳能电池1的效率。本实施方式中的射极区121的薄层电阻大于根据比较例(或常规例)的射极区的薄层电阻，并且本实施方式中的射极区121的厚度(杂质掺杂深度)小于比较例的射极区的厚度。通过湿刻蚀法在形成在基板的表面上的粗糙表面上形成根据比较例的射极区，并且根据比较例的射极区具有微米尺寸(直径(dl)和/或高度(业))的多个突起。例如，比较例的射极区具有大约δΟΩ/sq.至70 Ω/sq.的薄层电阻，以及大约 300nm至500nm的厚度。因此，由于射极区121的厚度影响诸如处理温度和处理时间等的处理条件(或者， 射极区121的厚度受到诸如处理温度和处理时间等的处理条件的影响)，所以如果给定相同的处理温度，随着射极区121的厚度减小，形成射极区121所耗费的时间变短。射极区121与基板110形成p-n结。在这种情况下，基板110和射极区121之间的边界区域，即p-n结部分，也具有类似于基板110的粗糙表面的凹凸表面。在太阳能电池1的工作期间，通过由于p-n结而产生的内建电势差，由入射在半导体基板110上的光而产生的多个电子-空穴对分别分离为电子和空穴，并且分离出的电子朝向η型半导体移动，而分离出的空穴朝向P型半导体移动。因此，当基板110是P型而射极区121是η型时，分离出的空穴朝向基板110移动，而分离出的电子朝向射极区121移动。
因为射极区121与基板110形成p-n结，因此当基板110是η型时，于是射极区 121是ρ型，与上述实施方式相反，分离出的电子朝向基板110移动，而分离出的空穴朝向射极区121移动。另外，当射极区121是η型时，可以通过用V族元素杂质(如P、As、Sb等)掺杂基板110来形成射极区121，而当射极区121是P型时，可以通过用III族元素杂质(如B、 Ga、In等)掺杂基板110来形成射极区121。参照图1和图2，位于射极区121上的防反射层130优选地，但不必须地，由氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)等制成。防反射层130降低入射在基板110上的光的反射率， 并且增加对特定波长带的选择性，从而提高太阳能电池1的效率。防反射层130还执行钝化功能，以将主要位于基板110的表面部分的诸如悬空键的缺陷改变为稳定键，以减少由这些缺陷而造成的电荷消失。当防反射层130由氮化硅(SiNx)制成时，防反射层(SiNx层)130具有正电荷的电特性，并且防反射层130妨碍空穴朝向基板110的正面移动，但是将电子吸引朝向基板110 的正面，从而提高电荷(即，电子)的传输效率。在本实施方式中，防反射层130具有单层结构，但是防反射层130在其他实施方式中可以具有多层结构，如双层结构。如果需要的话，可以省略防反射层130。如图1所示，正面电极单元140包括多个正面电极141和用于正面电极的多个集电器142 (下面称为“多个正面电极集电器”)。多个正面电极141物理地并且电连接到射极区121，并且互相平行地彼此间隔开预定距离。正面电极141收集朝向射极区121移动的电荷，例如电子。在本实施方式中，各正面电极141的纵横比(厚度与宽度之比)大约是1至1. 5。 在这种情况下，各个正面电极141可以具有大约0.02mm(20 μ m)至0. 08mm(80 μ m)的宽度 (wl)，并且具有大约0. 03mm (30 μ m)至0. 08mm (80 μ m)的厚度(或高度)。在这种情况下， 在位于两个相邻正面电极集电器142之间的正面电极141的大致中间部分测量正面电极 141的厚度。进一步地，两个相邻正面电极141之间的距离(D)可以是大致1. 6mm(160 μ m) 至2. Omm(200 μ m)。在这种情况下，根据比较例的两个相邻正面电极的距离是大约2. 1至 2. 3mmο如上所述，各正面电极141的宽度小于比较例的各正面电极的宽度，但是各正面电极141的厚度大于比较例的各正面电极的厚度。例如，根据比较例的各正面电极具有大约0.08mm至0. 12mm的宽度，以及大约 0. 015mm 至 0. 025mm 的厚度。如上所述，在比较例中，粗糙表面的各突起的尺寸是微米维度，因此沿粗糙表面的形状形成基板的射极区。进一步地，由于形成射极区的处理的特性，射极区的形成在粗糙表面的各突起的顶点部分处的部分的厚度大于射极区的形成在粗糙表面的各突起的侧部或下部(或各突起之间)(即，谷部分)处的部分的厚度。因此，在比较例中，P-n结部分是具有大约相当于粗糙表面的不平坦性的凹凸表面。但是，在本实施方式中，形成在粗糙表面的各锯齿状部分具有几百纳米的尺寸 (或具有纳米维度)。因此，当将射极区121形成为与比较例的射极区类似地具有大约300nm 至500nm的厚度时，将本实施方式的射极区121形成为基板110的内部部分，在该部分以及在具有凹凸部分的部分(粗糙表面)不形成多个锯齿状部分。即，射极区从粗糙表面起具有300nm至500nm的厚度，并且p_n结部分Sl接近是几乎平面。因此，因为本实施方式的锯齿状部分的尺寸小于比较例的锯齿状部分的尺寸，所以由于存在锯齿状部分，更小程度地影响第二导电类型的杂质(如，η型杂质)向基板110中的掺杂，并且将射极层121形成为与基板110具有大致平滑的ρ-η结。因此，当通过像本实施方式中这样使用干刻蚀法来形成粗糙表面时，但如果将射极区形成为具有比较例的厚度，则Ρ-η结部分(位于基板110的深度上)和基板110的表面之间的距离远远大于比较例中的距离，并且与比较例相比，射极区的面积也进一步增大。 因此，没有到达Ρ-η结部分的短波长范围的光量增加，从而存在由于短波长范围的光而产生的电流量减少的问题。但是，由于在本实施方式中减小了射极区121的厚度，因此减小或防止了由于短波长范围的光不能到达Ρ-η结而造成的电流损失。在这种情况下，与比较例相比，由于射极区121的厚度减小，因此射极区121的薄层电阻增大，并且也通过具有几百纳米维度的锯齿状部分的尺寸来增大粗糙表面的表面面积。因此，主要沿着基板110的表面移动的电荷的移动距离和薄层电阻可能增大，从而可能出现电荷消失。但是，在本实施方式中，与比较例相比，缩短了两个相邻正面电极141之间的距离。因此，向相邻正面电极141移动的电荷的移动距离缩短，以减少或防止电荷消失。在本实施方式中，通过缩短两个相邻正面电极141之间的距离而增加正面电极 141的数量，从而减小光的入射面积。但是，由于也减小了各正面电极141的宽度，因此不会减小光的入射面积，从而防止入射在基板10上的光的损失。在这种情况下，由于增大了各正面电极141的厚度，因此防止或减小了射极区121和正面电极141之间的接触电阻的增大。此外，如图1和图2所示，在多个锯齿状部分上方形成多个第一电极141，使得所述多个锯齿状部分中的多个设置在所述多个第一电极141的截面宽度方向内。在本实施方式中，这样的锯齿状部分的数量至少是10。在多个第一电极集电器142的截面宽度方向内设置有类似或更多数量的锯齿状部分。如上所述，尽管通过各锯齿状部分的尺寸减小而增大射极区121的薄层电阻，以具有高的薄层电阻特性，但是防止或减少了由于射极区121的薄层电阻减小和基板110的表面面积变大而造成的电荷消失，并且也防止或减小了光的入射面积的缩小以及从射极区 121和正面电极141传输的电荷量的减少。当各正面电极141的宽度和厚度低于下限时，正面电极141不能正常地工作，并且当各正面电极141的宽度和厚度超过上限时，各正面电极141的宽度不必要地增大，从而减小光的入射面积并且由此浪费正面电极141的材料。具体地说，当各正面电极141的厚度超过上限时，难以形成正面电极141。多个正面电极集电器142沿与正面电极141交叉的方向延伸，并且电气地并且物理地连接到多个正面电极141以及射极区121。在这种情况下，多个正面电极集电器142位于与正面电极141相同的级层，电气地并且物理地在与各正面电极141交叉的位置连接到多个正面电极141。因此，如图1所示， 多个正面电极141中的每一个具有沿水平或垂直方向延伸的条带形状，并且多个正面电极集电器142中的每一个具有沿垂直或水平方向延伸的条带形状，从而正面电极单元140被设置为在基板110的正面具有矩阵结构。正面电极集电器142收集从正面电极141传输的电荷，例如电子。正面电极集电器142通过导电带等连接到外部装置，从而通过导电带等向外部装置输出所收集的电荷。由于各正面电极集电器142收集并且传输由连接到其的多个正面电极141收集的电荷，因此各正面电极集电器142的宽度(w2)大于各正面电极141的宽度(wl)。正面电极集电器142的宽度和两个相邻的正面电极集电器142之间的距离可以基于正面电极集电器142的数量而改变。例如，当正面电极集电器142的数量是2时，各正面电极集电器142的宽度可以是大约1. 9mm至2. 2mm,并且两个相邻的正面电极集电器142之间的距离可以大约是50mm 至55mm。当正面电极集电器142的数量是3时，各正面电极集电器142的宽度可以是大约 1.3mm至1.7mm，并且两个相邻的正面电极集电器142之间的距离可以大约是25mm至30mm。详细地说，当各正面电极141的宽度大约是0. 02mm时，各正面电极集电器142的宽度可以大约是1. 3mm至2. 2mm,并且，当各正面电极141的宽度大约是0. 08mm时，各正面电极集电器142的宽度可以大约是1. 3mm至2. 2mm。因此，正面电极141的宽度与正面电极集电器142的宽度之比可以是大约 1 16.25 至 110。在本实施方式中，与正面电极集电器142的数量无关，各正面电极集电器142的厚度等于或大于各正面电极141的厚度。例如，各正面电极集电器142的厚度可以是大约0. 035mm (35 μ m)至 1. Omm(IOOym)。更具体地，当正面电极的厚度大约是0. 03mm时，正面电极集电器142的厚度可以是0. 035mm至1. Omm,并且当正面电极的厚度大约是0. 08mm时，正面电极集电器142 的厚度可以大约是0.08mm至1.0mm。因此，正面电极141的厚度与正面电极集电器142的厚度之比可以大约是1 1至3.3。因为正面电极集电器142的宽度大于正面电极141的宽度，所以在正面电极141 和正面电极集电器142之间产生厚度差。通常，在形成正面电极单元140时，使用丝网印刷方法在基板110的防反射层130 上印刷包含Ag和1 等的糊体，以形成用于正面电极单元140的糊图案，然后在热处理中在预定温度下加热印刷有糊图案的基板110。在热处理中，通过包含在糊图案中的1 成分来刻蚀防反射层130的一部分，从而糊图案与射极区121接触，以形成接触射极区121的正面电极单元140。由于通过包含在糊图案中的1 成分来刻蚀防反射层130的部分，因此在多个第一电极集电器142的截面宽度方向和/或多个第一电极的截面宽度方向内设置了多个锯齿状部分。在这种情况下，由于正面电极141的宽度远远小于正面电极集电器142的宽度， 因此在用于形成正面电极单元140的处理(如，热处理)期间，糊图案的用于正面电极141 的一部分的厚度减小量大于糊图案的用于正面电极集电器142的一部分的厚度减小量。因此，正面电极141的厚度等于或小于正面电极集电器142的厚度。另选的是，用于形成正面电极单元140的糊体不需要包含此。在这种情况下，使用包含将代替执行1 功能的环保材料的糊体，或者通过使用形成糊图案的其他手段，来形成正面电极单元140。因此，防止或减少了环境污染。当使用包含1 的糊体形成正面电极单元140时，则正面电极单元140包括1 ，而当使用不包含1 的糊体形成正面电极单元140时，则在正面电极单元140中不会检测到 Pb。与比较例相比，由于在正面电极集电器142的厚度和宽度中仅厚度增大，因此正面电极集电器142的纵横比也增大。另选的是，包括多个正面电极141和多个正面电极集电器142的正面电极单元140 可以由从包括镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)、锡(Sn)、锌(Zn) JB ( )、钛(Ti)、金(Au)和其组合的组中选择的至少一种导电材料制成。可以使用其他导电金属材料。正面电极141和正面电极集电器142的数量仅仅是示例，因此其可以改变。由于正面电极单元140连接到射极区121，因此防反射层130主要位于第一射极区 121的不存在正面电极单元140的部分上。通过改变在防反射层130上印刷糊体的次数等，形成正面电极单元140以使其具
有一厚度和/或宽度。背面电极151基本位于基板110的整个背面上。背面电极151包含诸如铝(Al)的导电材料，并且连接到基板110。背面电极151收集移动到基板110的电荷，例如空穴，并且向外部装置输出这些电荷。另选的是，背面电极151可以由从包括Ni、Cu、Ag、Sn、Zn、In、Ti、Au和其组合的组中选择的至少一种导电材料制成。可以使用其他导电材料。位于背面电极151和基板110之间的背面场区域171是重掺杂了与基板110相同导电类型的杂质的区域，因此，在本实施方式中，背面场区域171可以是具有比基板110的杂质掺杂浓度大的杂质掺杂浓度的P+型区域。通过基板110和背面场区域171之间的杂质掺杂浓度差异而形成势垒，从而防止电荷(例如，电子)移动到基板110的背部。因此，背面场区域171防止或减少分离出的电子和空穴在基板110的背面进行重组和/或消失。太阳能电池1还可以包括位于基板110的背面上的背面电极151的多个集电器 (多个背面电极集电器)。与正面电极单元140的正面电极集电器142类似，多个背面电极集电器电连接到基板110，以收集从背面电极151传输的电荷，并且向外部装置输出这些电荷。与正面电极单元140的正面电极集电器142相对应地设置多个背面电极集电器。多个背面电极集电器可以由具有比正面电极151的导电率高的导电率的材料制成。例如，多个背面电极集电器包含至少一种导电材料，如Ag。在本实施方式中，用于形成背面电极151和背面电极集电器的糊体包含Al和/或 Ag，但是不包含此。将详细描述该结构的太阳能电池1的操作。当向太阳能电池1照射的光透过防反射层130和射极区121入射在半导体的基板 110上时，由于基于入射光的光能量而在基板110中产生多个电子-空穴对。在这种情况下，由于通过防反射层130和基板110的粗糙表面降低了入射到基板110上的光的反射损失，因此入射在基板110上的光量增加。基板110和射极区121的p-n结使得电子-空穴对分离，并且，分离出的电子朝向 η型的射极区121移动，而分离出的空穴朝向ρ型的基板110移动。朝向射极区121移动的电子主要由正面电极141收集，并且沿着正面电极集电器142移动，而朝向基板110移动的空穴由背面电极151收集。当正面电极集电器142和背面电极151连接到电线时，电流在其中流动，从而能够使用该电流来提供电力。由于减小了正面电极141的宽度，因此太阳能电池1的光入射面积增大，从而提高太阳能电池1的效率。在这种情况下，由于正面电极141的偏移厚度增大，因此正面电极 141的电线电阻不增大。尽管可以单独使用这样的太阳能电池1，但是多个太阳能电池1可以串联或并联电连接，以更有效地用来形成太阳能电池模块。接着，参照图3描述使用根据本发明示例性实施方式的太阳能电池1的太阳能电池模块。图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的太阳能电池模块的示意图。参照图3，根据本示例性实施方式的太阳能电池模块100包括多个太阳能电池1 ； 用于保护太阳能电池1的保护膜20a和20b ；位于太阳能电池1的光接收表面上的保护膜 20a (后面，称为“上保护膜”)上的透明部件40 ；以及设置在位于光不入射的与光接收表面相对的侧上的保护膜20b (后面，称为“下保护膜”)下的背板50。背板50防止湿气渗透到太阳能电池模块100的背面，因此保护太阳能电池1不受外部环境的伤害。这种类型的背板50可以具有多层结构，如用于防止湿气和氧气渗透的层、用于防止化学腐蚀的层、以及具有绝缘特性的层等。上保护膜20a和下保护膜20b防止由于湿气渗透而造成的金属腐蚀，并且保护太阳能电池模块100不受撞击的损坏。这种类型的上保护膜20a和下保护膜20b在层叠处理过程中与太阳能电池1整合，并且设置在太阳能电池1的上部和下部上。这些保护膜20a 和20b可以由乙烯醋酸乙烯酯(EVA)等制成。位于上保护膜20a上的透明部件40由具有高透射率和优异的防损坏特性的钢化玻璃形成。在这种情况下，钢化玻璃可以是具有低铁含量的低铁钢化玻璃。可以使透明部件40的内表面凹凸，以增加光散射效果。对于透明部件40可以使用其他材料。太阳能电池1按矩阵结构设置。在图3中，太阳能电池1具有4X4矩阵结构，但是本实施方式并不限于此，如果需要的话，可以调整沿各个行和列方向设置的太阳能电池1 的数量。太阳能电池1通过多个连接器70而串联电连接到相邻的太阳能电池1。多个连接器70包含导电材料并且是带状。通过按顺序包括以下步骤的方法来制造太阳能电池模块100 测试多个太阳能电池1 ；使用连接器70将测试后的太阳能电池1彼此电连接；从太阳能电池模块100的底部起按照所述顺序连续设置背板50、下钝化层20b、太阳能电池1、上钝化层20a、以及透明部件40 ；在真空状态中执行层叠处理，以形成部件l、20a、20b、40和50的整体；执行切边处理；测试完成后的太阳能电池模块100等。用框架来容纳通过层叠处理而整合为一个产品的太阳能电池模块100，因此保护该太阳能电池模块100不受外界环境或撞击的伤害。框架可以由防止由于外界环境而引起腐蚀或变形的材料制成，例如涂覆了绝缘材料的铝，并且可以具有能够容易地进行排水、安装和构造的结构。太阳能电池模块100还包括位于背板50下方的接线盒。接线盒最后收集在太阳能电池1中产生的电流和电压。虽然已参照多个示例性实施方式描述了实施方式，但应该理解，本领域技术人员能够设想落入本公开的原理的范围内的许多其它变型和实施方式。更具体地讲，在本公开、 附图和所附权利要求的范围内，可以对主题组合设置的组成部件和/或设置进行各种变化和修改。除了对组成部件和/或设置的各种变化和修改之外，另选用途对于本领域技术人员而言也是很明显的。本申请要求2010年5月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No. 10-2010-0044568的优先权和利益，在此通过引用并入其全部内容。
权利要求
1.一种太阳能电池，该太阳能电池包括具有粗糙表面的基板，所述粗糙表面包括多个锯齿状部分；射极区，该射极区与所述基板形成p-n结；连接到所述射极区的多个第一电极；以及连接到所述基板的第二电极，其中，所述多个锯齿状部分中的各个锯齿状部分具有等于或小于1 μ m的直径和高度， 并且所述多个第一电极中的各个第一电极具有大约20 μ m至大约80 μ m的宽度。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述多个锯齿状部分中的各个锯齿状部分的直径和高度是大约300nm至大约800nm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极具有大约30 μ m至80 μ m的高度。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极具有大约1至1.5的纵横比。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，两个相邻的第一电极之间的距离是大约 1. 6mm 至 2. Omm0
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括多个第一电极集电器，所述多个第一电极集电器连接到所述射极区，并且沿与所述多个第一电极交叉的方向延伸。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的高度等于或者大于所述多个第一电极中的各个第一电极的高度。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极的厚度与所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的厚度之比是1 1至3.3。
9.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器具有大约35 μ m至100 μ m的厚度。
10.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极的宽度与所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器的宽度之比是1 16. 25至110。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极集电器中的各个第一电极集电器具有大约1. 3mm至2. 2mm的宽度。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述射极区具有大约80Q/Sq.至 150 Ω/sq.的薄层电阻。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述射极区从所述基板的所述粗糙表面起具有大约150nm至450nm的厚度。
14.一种太阳能电池，该太阳能电池包括具有粗糙表面的基板，所述粗糙表面包括多个锯齿状部分；射极区，该射极区与所述基板形成P-n结；连接到所述射极区的多个第一电极；以及连接到所述基板的第二电极，其中，所述多个第一电极中的至少一个第一电极形成在所述多个锯齿状部分上方，并且所述多个锯齿状部分中的设置在所述多个第一电极中的所述至少一个第一电极的截面宽度方向内的数量至少是10。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池，其中，所述多个第一电极中的各个第一电极具有大约20 μ m至大约80 μ m的宽度。
16.根据权利要求14所述的太阳能电池，其中，所述多个锯齿状部分中的各个锯齿状部分的直径和高度是大约300nm至大约800nm。
17.根据权利要求14所述的太阳能电池，其中，两个相邻的第一电极之间的距离是大约1. 6mm至大约2. 0mm。
全文摘要
本发明涉及太阳能电池。该太阳能电池包括具有粗糙表面的基板，所述粗糙表面包括多个锯齿状部分；射极区，该射极区与所述基板形成p-n结；连接到所述射极区的多个第一电极；以及连接到所述基板的第二电极，其中，所述多个锯齿状部分中的每一个锯齿状部分具有等于或小于1μm的直径和高度，并且所述多个第一电极中的每一个第一电极具有大约20μm至大约80μm的宽度。
文档编号H01L31/042GK102244116SQ201110032238
公开日2011年11月16日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年5月12日
发明者姜周完, 张大熙, 李京洙, 李基源, 河万孝, 金钟焕 申请人:Lg电子株式会社
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