EA 032130B1 20190430

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000032130b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Солнечный элемент (1, 1а, 1b, 1с), имеющий переднюю сторону (11), принимающую свет, и заднюю сторону (12), противоположную передней стороне (11), при этом солнечный элемент (1, 1а, 1b, 1с) содержит кристаллическую полупроводниковую подложку (10) с проводимостью первого типа или второго типа, противоположного первому; пассивирующий участок (20) передней стороны, сформированный по меньшей мере одним пассивирующим слоем (2) и по меньшей мере одним электропроводным слоем (3) с проводимостью первого типа; пассивирующий участок (30) задней стороны, сформированный по меньшей мере одним пассивирующим слоем (7) и по меньшей мере одним электропроводным слоем (8) с проводимостью второго типа; контакт передней стороны, сформированный на передней стороне электропроводного слоя (3) пассивирующего участка (20) передней стороны прозрачным электропроводным оксидным материалом (4) передней стороны и паттерном электрических контактов (6) передней стороны по меньшей мере из двух контактов, сформированным поверх указанного электропроводного материала (4) передней стороны; по меньшей мере один светоприемный слой (5) передней стороны, расположенный на передней стороне (11) солнечного элемента (1, 1а, 1b, 1с); и контакт задней стороны, противолежащий контакту передней стороны и сформированный электропроводным материалом (9) задней стороны и по меньшей мере одним сформированным на ней электрическим контактом (14, 14а, 14b) задней стороны, отличающийся тем, что задняя сторона слоя из указанного материала (4) находится в непосредственном контакте с пассивирующим участком (20) передней стороны, а его передняя сторона находится в непосредственном контакте с паттерном электрических контактов (6), при этом слой в областях (4b), расположенных между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними, тоньше, чем на участках (4а), расположенных под электрическими контактами (6) передней стороны.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что электропроводный материал (4) передней стороны отсутствует в областях (4b), расположенных между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними, и нанесен только на участках (4а), находящихся под электрическими контактами (6) передней стороны.

3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что эмиттер расположен у его задней стороны (12).

4. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что электропроводный материал (9) задней стороны состоит только из одного материала и на определенных участках (9а) слой из указанного материала имеет локально увеличенную толщину, причем по меньшей мере один светоприемный слой (13) задней стороны нанесен только между указанными участками (9а) с увеличенной толщиной.

5. Элемент по п.4, отличающийся тем, что электропроводный материал (9) задней стороны отсутствует по меньшей мере под одним светоприемным слоем (13) задней стороны.

6. Элемент по п.4 или 5, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один электрический контакт задней стороны представляет собой паттерн электрических контактов (14а), выполненных только на участках (9а) слоя электропроводного материала (9) задней стороны с локально увеличенной толщиной.

7. Элемент по п.4 или 5, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один электрический контакт задней стороны представляет собой электрический контактный слой (14b) задней стороны, расположенный, по меньшей мере частично, поверх указанного по меньшей мере одного светоприемного слоя (13) задней стороны.

8. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один электропроводный слой (3) в областях (3b), расположенных между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними, тоньше, чем на участках (3a), находящихся под электрическими контактами (6) передней стороны; и/или по меньшей мере один электропроводный слой (8) в областях (8b), расположенных между электрическими контактами (14а) задней стороны и/или рядом с ними, тоньше, чем на участках (8а), находящихся под электрическими контактами (14а) задней стороны; и/или по меньшей мере один электропроводный слой (8) в областях (8b), расположенных между участками (9а) электропроводного материала (9) задней стороны, имеющими локально увеличенную толщину, и/или рядом с ними, тоньше, чем на участках (8а), находящихся под участками (9а) с локально увеличенной толщиной.

9. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что материал электрических контактов (6) передней стороны и/или материал электрических контактов (14, 14а) задней стороны содержит по меньшей мере один электропроводный оксид, по меньшей мере один металл, по меньшей мере один металлический сплав, а также по меньшей мере один компонент из группы, в которую входят электропроводный компаундный состав или комбинация по меньшей мере двух перечисленных электропроводных материалов.

10. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что материал указанного по меньшей мере одного светоприемного слоя (5) передней стороны и/или материал указанного по меньшей мере одного светоприемного слоя (13) задней стороны выбран как по меньшей мере один компонент группы материалов, в которую входят SiN _X , SiO _X , SiO _X N _Y , AlO _X , AlN _X , TiO _X , MgF _X , электропроводный оксид, слой, содержащий наночастицы, или комбинация по меньшей мере двух перечисленных материалов.

11. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что электропроводный материал (4) передней стороны и/или электропроводный материал (9) задней стороны выбран из группы материалов, в которую входят прозрачный электропроводный оксид (прозрачные электропроводные оксиды), металл (металлы), металлический сплав (металлические сплавы) или электропроводный оксид (электропроводные оксиды).

12. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что электропроводный материал (4, 4b) передней стороны и/или электропроводный материал (9, 9b) задней стороны в областях, расположенных соответственно между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними и/или между электрическими контактами (14а) задней стороны и/или рядом с ними, имеет толщину 0-150 нм.

13. Элемент по п.12, отличающийся тем, что электропроводный материал (4, 4b) передней стороны и/или электропроводный материал (9, 9b) задней стороны в областях, расположенных соответственно между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними и/или между электрическими контактами (14а) задней стороны и/или рядом с ними, имеет толщину 0-70 нм.

14. Элемент по п.12 или 13, отличающийся тем, что электропроводный материал (4, 4b) передней стороны и/или электропроводный материал (9, 9b) задней стороны в областях, расположенных соответственно между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними и/или между электрическими контактами (14а) задней стороны и/или рядом с ними, имеет толщину 0-30 нм.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что эмиттер расположен у его задней стороны (12).

Евразийское ои 032130 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. H01L 31/0747 (2012.01)
2019.04.30
(21) Номер заявки 201692520
(22) Дата подачи заявки
2015.06.30
(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ
(31) 14175329.3
(32) 2014.07.01
(33) EP
(43) 2017.06.30
(86) PCT/IB2015/054895
(87) WO 2016/001828 2016.01.07
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
МЕЙЕР БЮРГЕР (ДЖЁМАНИ) ГМБХ (DE)
(72) Изобретатель:
Штрам Бенджамин, Леградик Борис, Мейксенбергер Жером, Лашеналь Дамьен, Папе Пьер (CH)
(74) Представитель:
Хмара М.В., Пантелеев А.С., Ильмер Е.Г., Осипов К.В., Липатова И.И., Новоселова С.В., Дощечкина В.В. (RU)
(56) EP-A1-2669952
US-A1-2012318336 US-A1-2013180578 US-A1-2011139226 US-A1-2012085398
(57) Изобретение относится к фотоэлектрическому солнечному элементу, имеющему переднюю сторону, на которую может падать свет, и заднюю сторону, противоположную передней стороне. Предлагаемый солнечный элемент содержит кристаллическую полупроводниковую подложку с проводимостью первого типа или второго типа, противоположного первому; пассивирующий участок передней стороны, сформированный по меньшей мере одним пассивирующим слоем и по меньшей мере одним электропроводным слоем с проводимостью первого типа; пассивирующий участок задней стороны, сформированный по меньшей мере одним пассивирующим слоем и по меньшей мере одним электропроводным слоем с проводимостью второго типа, контакт передней стороны, сформированный только одним электропроводным материалом передней стороны и ее электрическими контактами, сформированными поверх электропроводного материала данной стороны, по меньшей мере один светоприемный слой передней стороны, расположенный на передней стороне солнечного элемента, и контакт задней стороны, противолежащий контакту передней стороны и сформированный электропроводным материалом задней стороны и по меньшей мере одним сформированным на ней электрическим контактом. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы создать солнечный элемент описанного типа, характеризующийся пониженным поглощением света и улучшенными антиотражающими свойствами у своей передней стороны. Эта задача решена посредством солнечного элемента данного типа, в котором в областях, расположенных между электрическими контактами передней стороны и/или рядом с ними, электропроводный материал тоньше, чем на участках, находящихся под этими контактами.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к фотоэлектрическому солнечному элементу (далее - солнечный элемент), имеющему переднюю ("солнечную") сторону, на которую может падать свет, и заднюю сторону, противоположную передней стороне. Солнечный элемент согласно изобретению содержит
кристаллическую полупроводниковую подложку с проводимостью первого типа или второго типа, противоположного первому;
пассивирующий участок передней стороны, сформированный по меньшей мере одним пассивирующим слоем и по меньшей мере одним электропроводным слоем с проводимостью первого типа;
пассивирующий участок задней стороны, сформированный по меньшей мере одним пассивирующим слоем и по меньшей мере одним электропроводным слоем с проводимостью второго типа;
контакт передней стороны, сформированный только одним электропроводным материалом передней стороны и ее электрическими контактами, сформированными поверх электропроводного материала данной стороны;
по меньшей мере один светоприемный слой передней стороны, расположенный на передней стороне солнечного элемента; и
контакт задней стороны, противолежащий контакту передней стороны и сформированный электропроводным материалом задней стороны и по меньшей мере одним сформированным на ней электрическим контактом.
Предшествующий уровень техники
Солнечные элементы такого типа известны, в частности, из документа ЕР 2662900 А1. Обычно их именуют кремниевыми солнечными элементами с гетеропереходом. Описанный в данном документе солнечный элемент на своей передней стороне содержит многослойное покрытие, нанесенное на монокристаллическую кремниевую подложку n-типа и состоящее из следующих компонентов:
тонкая беспримесная пленка аморфного кремния i-типа;
тонкая аморфная пленка кремния с проводимостью р-типа;
один тонкий слой прозрачного электропроводного оксида (ПЭО), конкретно оксида индия и олова
(ОИО);
изолирующий слой, например, из нитрида кремния;
структура коллекторного электрода, электрически подключенная к слою ПЭО посредством проводящей перемычки, проложенной через изолирующий слой.
В известном солнечном элементе носители заряда, сгенерированные в зоне объемного заряда, которая расположена между кремниевой подложкой и тонкой аморфной электропроводной пленкой кремния, собираются и передаются прозрачным оксидным слоем к структуре коллекторного электрода солнечного элемента. Таким образом, для этого процесса необходимым фактором является проводимость прозрачного оксидного слоя. Однако главный недостаток слоя ПЭО, расположенного у передней стороны известного солнечного элемента, заключается в том, что данный слой поглощает часть поступающего света и, в отличие от находящегося поверх него изолирующего слоя, неспособен служить для солнечного элемента эффективным антиотражающим покрытием.
В документе ЕР 2669952 А1 описан кристаллический солнечный элемент с гетеропереходом, имеющий на своей передней стороне эмиттер и многослойное покрытие, которое состоит по меньшей мере из двух прозрачных электропроводных слоев (слоев ПЭО) и сформировано на эмиттере для повышения эффективности солнечного элемента по сравнению с солнечными элементами, имеющими только один передний слой ПЭО. Данная система слоев ПЭО представляет собой комбинацию материалов, обладающих высокой прозрачностью и высокой проводимостью, чтобы посредством одного материала ПЭО повысить плотность тока, а посредством другого материала ПЭО понизить сопротивление контакта с передним металлизированным покрытием.
Сущность изобретения
Соответственно задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы создать солнечный элемент описанного типа, характеризующийся пониженным поглощением света и улучшенными антиотражающими свойствами у своей передней ("солнечной") стороны.
Эта задача решена посредством солнечного элемента описанного типа, в котором в областях, расположенных между электрическими контактами передней стороны и/или рядом с ними, электропроводный материал тоньше, чем на участках, находящихся под этими контактами. Кроме того, в отличие от солнечного элемента, описанного в ЕР 2669952 А1, в солнечном элементе по изобретению электропроводный материал передней стороны сформирован в виде только одного слоя и состоит только из одного материала.
Согласно изобретению предлагается не использовать, по меньшей мере, частично или удалить электропроводный материал передней стороны в областях, расположенных между электрическими контактами данной стороны и/или рядом с ними, т.е. в тех областях, где этот материал не выполняет функцию непосредственного электрического "мостика" между электропроводным слоем пассивирующего участка передней стороны и ее электрическими контактами. Преимущество такой структуры заключается в том, что вследствие удаления электропроводного материала в областях, расположенных между электриче
скими контактами передней стороны и/или рядом с ними, имеет место пониженное поглощение света, хотя, тем не менее, электропроводный материал, разделяющий пассивирующий участок передней стороны и ее контакты, обеспечивает хорошее электрическое соединение между этими элементами. Кроме того, чем меньше толщина электропроводного материала в данных областях, тем сильнее проявляется в них антиотражающий эффект, обеспечиваемый свойствами материала по меньшей мере одного свето-приемного слоя солнечного элемента. В частности, таким по меньшей мере одним светоприемным слоем может быть изолирующий слой, например слой нитрида кремния, характеризующийся очень низким отражением света. Соответственно светоприемный слой, расположенный со стороны падения света, может именоваться также антиотражающим слоем.
Снижение паразитного поглощения и отражения фотонов в солнечном элементе, выполненном согласно изобретению, приводит к существенному увеличению фототока и, таким образом, к повышению конечной выходной мощности как самого солнечного элемента, так и модулей на его основе. Кроме того, изобретение позволяет заменить дорогой прозрачный электропроводный материал, такой как прозрачный электропроводный оксид на основе индия, недорогим диэлектриком (недорогими диэлектриками), например нитридом кремния (SiNX). Соответственно, используя изобретение, можно уменьшить расходы на изготовление солнечного элемента.
В предлагаемой структуре солнечного элемента по изобретению, характеризующейся уменьшенной толщиной электропроводного материала передней стороны, транспорт фотогенерированных носителей в поперечном направлении может быть направлен не в электропроводный материал передней стороны, а в объемный материал кристаллической полупроводниковой подложки. Это позволяет избежать потерь носителей заряда, поскольку скорость поверхностной рекомбинации у кристаллических полупроводниковых подложек, производимых в соответствии с современными стандартами, очень низка. Поэтому солнечный элемент по изобретению очень хорошо адаптирован для вариантов, в которых эмиттер, такой как слой аморфного кремния, легированного бором, помещен у задней стороны кремниевого солнечного элемента с гетеропереходом и подложкой из полупроводника n-типа.
В предпочтительном варианте изобретения электропроводный материал передней стороны отсутствует в областях, расположенных между ее электрическими контактами и/или рядом с ними, и локализован только на участках (в областях), расположенных под данными контактами. В таком варианте антиот-ражающие характеристики солнечного элемента в областях, расположенных между электрическими контактами передней стороны и/или рядом с ними, задаются только свойствами материала по меньшей мере одного светоприемного слоя, поскольку электропроводный материал в этих местах полностью отсутствует. Он нанесен только непосредственно между электропроводным слоем пассивирующего участка передней стороны и ее электрическими контактами, но эти участки перекрывают гораздо меньшую площадь, чем области, расположенные между электрическими контактами данной стороны и/или рядом с ними. В результате этот солнечный элемент способен обеспечить фактически идеальные антиотражаю-щие свойства. В добавление к сказанному, данный вариант позволяет также свести к минимуму поглощение света в областях, расположенных между электрическими контактами передней стороны и/или рядом с ними.
В предпочтительном варианте изобретения эмиттер расположен у задней (т.е. "теневой") стороны солнечного элемента.
В предпочтительном варианте электропроводный слой задней стороны состоит только из одного материала и имеет участки с локально увеличенной толщиной, причем по меньшей мере один светопри-емный слой задней стороны расположен только между этими участками. Конкретно, в тех вариантах изобретения, в которых по меньшей мере один электрический контакт задней стороны выполнен в виде соответствующего паттерна контактов, электропроводный материал задней стороны в областях, расположенных между ее электрическими контактами и/или рядом с ними, тоньше, чем на участках, расположенных под этими контактами. В данном варианте изобретения нежелательное воздействие электропроводного материала задней стороны на антиотражающие свойства солнечного элемента уменьшается посредством замещения по меньшей мере части этого материала по меньшей мере одним светоприемным слоем этой же стороны. В данном варианте все эффекты, описанные выше по отношению к передней стороне солнечного элемента, реализуются также и у его задней стороны.
Антиотражающие свойства солнечного элемента по изобретению могут быть дополнительно усилены, если в конкретной модификации варианта, описанного выше, электропроводный материал задней стороны не нанесен по меньшей мере под одним светоприемным слоем этой стороны. Другими словами, в тех вариантах изобретения, в которых по меньшей мере один электрический контакт задней стороны выполнен в виде соответствующего паттерна контактов и на задней стороне солнечного элемента сформирован по меньшей мере один светоприемный слой задней стороны, электропроводный материал задней стороны отсутствует между электрическими контактами этой стороны и нанесен только на участках, расположенных под ними.
Дополнительно способствовать усилению тока солнечного элемента по изобретению можно, если в другом варианте изобретения
по меньшей мере один электропроводный слой в областях, расположенных между электрическими
контактами передней стороны и/или рядом с ними, выполнить более тонким, чем на участках, расположенных под этими контактами; и/или
по меньшей мере один электропроводный слой в областях, расположенных между электрическими контактами задней стороны и/или рядом с ними, выполнить более тонким, чем на участках, расположенных под этими контактами; и/или
по меньшей мере один электропроводный слой в областях, расположенных между участками электропроводного материала задней стороны, имеющими локально увеличенную толщину, и/или рядом с ними, выполнить более тонким, чем на участках, расположенных под участками, имеющими увеличенную толщину.
Желательно, но необязательно в качестве материала по меньшей мере одного светоприемного слоя передней стороны и/или задней стороны выбрать по меньшей мере один материал из группы, в которую входят SiNX, SiOX, SiOXNY, AlOX, AlNX, TiC^, MgFX, электропроводный оксид, слой, содержащий нано-частицы, или комбинацию по меньшей мере двух перечисленных материалов.
Желательно также (но также необязательно), чтобы материал электрических контактов передней стороны и/или задней стороны содержал по меньшей мере один электропроводный оксид, по меньшей мере один металл, по меньшей мере один металлический сплав, а также по меньшей мере один компонент из группы, в которую входят электропроводный компаундный состав или комбинация по меньшей мере двух указанных электропроводных материалов.
Кроме перечисленных преимуществ, изобретение предоставляет возможность выбрать более подходящий материал для формирования проводящего слоя между электропроводным слоем пассивирующего участка и контактом передней или задней стороны, т.е. для металлизации солнечного элемента. В частности, электропроводным материалом передней стороны и/или задней стороны может быть металл, металлический сплав или прозрачный электропроводный оксид. Для нанесения электропроводного материала передней стороны и/или задней стороны предусмотрена возможность использовать физическое или химическое осаждение из газовой фазы, технологию струйной или трафаретной печати, а также любой другой пригодный для этого способ.
В возможном варианте изобретения электропроводный материал передней стороны и/или задней стороны в областях, расположенных между соответствующими электрическими контактами и/или рядом с ними, имеет толщину 0-150 нм.
Согласно предпочтительному варианту изобретения электропроводный материал передней стороны и/или задней стороны в областях, расположенных между соответствующими электрическими контактами и/или рядом с ними, имеет толщину 0-70 нм.
Согласно конкретному варианту изобретения электропроводный материал передней стороны и/или задней стороны в областях, расположенных между соответствующими электрическими контактами и/или рядом с ними, имеет толщину 0-30 нм.
Перечень чертежей
Предпочтительные варианты изобретения, их конструкции и преимущества проиллюстрированы на прилагаемых чертежах.
На фиг. 1 схематично представлен вариант солнечного элемента по изобретению, выполненного с локально уменьшенной толщиной электропроводного материала на его передней стороне.
На фиг. 2 схематично представлен другой вариант солнечного элемента по изобретению, причем в данном солнечном элементе электропроводный материал передней стороны расположен только под ее электрическими контактами, толщина электропроводного материала задней стороны локально уменьшена, а паттерн электрических контактов задней стороны сформирован только на тех участках электропроводного материала данной стороны, в которых толщина не уменьшена.
На фиг. 3 схематично представлен следующий вариант солнечного элемента по изобретению, подобный солнечному элементу по фиг. 2, но имеющий слой электрического контакта задней стороны, занимающий всю заднюю поверхность солнечного элемента.
На фиг. 4 схематично представлен еще один вариант солнечного элемента по изобретению, причем в данном солнечном элементе электропроводный материал как передней, так и задней сторон расположен только под их электрическими контактами.
На фиг. 5 схематично представлен другой вариант солнечного элемента по изобретению, причем в данном солнечном элементе в областях, расположенных между электрическими контактами передней стороны и задней и/или рядом с ними, толщина электропроводного слоя пассивирующего участка передней стороны и задней стороны соответственно уменьшена по сравнению с областями (участками), находящимися под электрическими контактами передней стороны и задней стороны соответственно.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг. 1 схематично представлен солнечный элемент 1, выполненный согласно варианту изобретения и имеющий переднюю сторону 11, на которую может падать свет, и противоположную ей заднюю сторону 12.
Солнечный элемент 1 содержит полупроводниковую подложку 10 с проводимостью первого типа. В данном варианте подложка 10 выполнена из кристаллического кремния n-типа, однако в других (не
представленных) вариантах изобретения для подложки 10 может быть выбрана проводимость второго типа, по своим свойствам противоположного первому.
На поверхности полупроводниковой подложки 10, обращенной к передней стороне 11 солнечного элемента, сформирован передний пассивирующий участок 20. В данном варианте участок 20 имеет пассивирующий слой 2 и электропроводный слой 3 с проводимостью первого типа. В других (не представленных) вариантах изобретения количество слоев пассивирующего участка 20 передней стороны может быть больше двух. Например, данный участок может содержать более одного пассивирующего слоя 2 и/или более одного электропроводного слоя 3. В варианте по фиг. 1 пассивирующий слой 2 и электропроводный слой 3 представляют собой соответственно слой кремния с собственной проводимостью и слой аморфного кремния n-типа.
На передней поверхности электропроводного слоя 3 сформирован контакт передней стороны солнечного элемента 1, в данном варианте содержащий электропроводный материал 4, который состоит только из одного слоя, и паттерн электрических контактов 6 передней стороны, сформированный поверх материала 4. Электрические контакты 6 передней стороны предназначены для экстракции фотогенериро-ванного электрического тока через внешнее соединение, не изображенное на чертеже, и в данном варианте изобретения выполнены из серебра. В других вариантах они могут состоять из другого материала, также обладающего очень высокой проводимостью, такого как гальванически осажденная медь.
В солнечном элементе по фиг. 1 электропроводный материал 4 передней стороны представляет собой слой прозрачного электропроводного оксида (ПЭО), такого как оксид индия и олова (ОИО). В других (не представленных) вариантах функцию материала 4 может выполнять также другой электропроводный материал, у которого прозрачность гораздо меньше, чем у слоя ОИО, например металл или недорогой ПЭО. Для нанесения электропроводного материала 4 передней стороны предусмотрена возможность использовать различные методы, например физическое или химическое осаждение из газовой фазы, способ струйной печати или технологию трафаретной печати. В рамках изобретения данная возможность обеспечивается тем, что в областях 4b, расположенных между электрическими контактами 6 передней стороны и/или рядом с ними, толщина ее электропроводного материала 4 уменьшена по сравнению с участками (областями) 4а, находящимися непосредственно под контактами 6. Другими словами, на участках 4а, находящихся под контактами 6, слой материала 4 толще, чем в областях 4b, прилегающих к участкам 4а. В данном контексте термин "рядом" относится к области одного и того же электропроводного материала 4 передней стороны, расположенной по горизонтальной оси солнечного элемента 1 непосредственно справа и/или слева от соответствующей другой области при условии, что структура солнечного элемента 1 ориентирована так, как это схематично показано на фиг. 1.
Несмотря на различную толщину областей 4а и 4b, электропроводный материал 4 передней стороны в них один и тот же. Он сформирован в виде слоя в ходе одной операции, причем предусмотрена возможность сформировать слой 4 сразу структурированным или выполнить это структурирование после формирования слоя. Конкретно, различную толщину электропроводного материала 4 передней стороны можно обеспечить в результате его гомогенного осаждения, предусмотрев последующий процесс травления, например, жидким реактивом и используя для этого поверх электрических контактов 6 передней стороны маскирующий материал, такой как воск или расплав полимера. Если области 4а, 4b материала 4 сформированы посредством способа струйной печати, после образования слоя проводить стадию травления необязательно. В порядке альтернативы предусмотрена также возможность осаждения материала 4 через маску.
На поверхность электропроводного материала 4 передней стороны в областях, расположенных между электрическими контактами данной стороны и/или рядом с ними, нанесен светоприемный слой 5. В других (непредставленных) вариантах изобретения количество таких слоев 5 может быть больше одного. В приведенном примере материалом слоя 5 является нитрид кремния, но в других вариантах изобретения предусмотрена возможность использовать в этом качестве также SiOX, SiOXNY, AlOX, AlNX, TiOX, MgFX, электропроводный оксид, слой, содержащий наночастицы, или комбинацию по меньшей мере двух перечисленных материалов, включая в их число также и SiNX.
На поверхности полупроводниковой подложки 10, обращенной к задней стороне 12 солнечного элемента 1, сформирован задний пассивирующий участок 30. В данном варианте участок 30 имеет пассивирующий слой 7 и электропроводный слой 8 с проводимостью второго типа. Таким образом, в солнечном элементе 1, представленном на фиг. 1, эмиттер и соответственно р-n переход сформированы на задней стороне 12 солнечного элемента. В других (непредставленных) вариантах изобретения количество слоев пассивирующего участка 30 задней стороны может быть больше двух: например, данный участок может содержать больше одного пассивирующего слоя 7 и/или больше одного электропроводного слоя 8. В варианте по фиг. 1 пассивирующий слой 7 и электропроводный слой 8 представляют собой соответственно слой кремния с собственной проводимостью и слой аморфного кремния р-типа.
На задней поверхности электропроводного слоя 8 сформирован контакт задней стороны солнечного элемента 1, в данном варианте изобретения содержащий электропроводный материал 9 и электрический контакт 14 задней стороны, сформированный в виде непрерывного слоя, нанесенного поверх электропроводного материала 9. Электропроводный материал 9 задней стороны может представлять собой слой
прозрачного проводника, такой как слой ОИО, но можно также использовать другой электропроводный материал, у которого прозрачность меньше, чем у слоя ОИО, например металл или недорогой ПЭО. Для нанесения электропроводного материала 9 на задней стороне предусмотрена возможность использовать различные методы, например физическое осаждение из газовой фазы, способ струйной печати или технологию трафаретной печати.
На фиг. 2 схематично представлен солнечный элемент 1а, выполненный согласно другому варианту изобретения. На этом, а также на следующих чертежах для обозначения одних и тех же или подобных деталей используются одинаковые обозначения. Описание тех деталей, которые уже обсуждались выше со ссылками на вариант, представленный на фиг. 1, может быть использовано также и для соответствующих деталей изобретения в других его вариантах, проиллюстрированных на рассматриваемых далее чертежах.
По сравнению с солнечным элементом 1 по фиг. 1 в солнечном элементе 1а по фиг. 2 электропроводный материал 4 передней стороны отсутствует в областях 4b, расположенных между электрическими контактами 6 передней стороны и рядом с ними, и нанесен только на участках 4а, находящихся под контактами 6.
Кроме того, вместо непрерывного слоя 14 электрического контакта задней стороны, использованного в солнечном элементе 1, солнечный элемент 1а на своей задней стороне 12 снабжен паттерном электрических контактов 14а.
У солнечного элемента 1а электропроводный материал 9 задней стороны в областях 9b, расположенных между электрическими контактами 14а и/или рядом с ними, выполнен более тонким, чем на участках 9а, расположенных под этими контактами.
Между электрическими контактами 14а на заднюю сторону поверхности электропроводного материала 9 задней стороны солнечного элемента 1а нанесен светоприемный слой 13. В других (непредставленных) вариантах изобретения количество таких слоев 13 может быть больше одного. В приведенном примере материалом слоя 13 является нитрид кремния, но в других вариантах изобретения предусмотрена возможность использовать в этом качестве также SiOX, SiOXNY, AlOX, AlNX, TiOX, MgFX, электропроводный оксид, слой, содержащий наночастицы, или комбинацию по меньшей мере двух перечисленных материалов, включая также и SiNX.
Следующий вариант изобретения представлен на фиг. 3, где изображен солнечный элемент 1b, подобный солнечному элементу 1а по фиг. 2, за исключением того, что солнечный элемент 1b по фиг. 3 содержит контактный слой 14b, по меньшей мере, частично покрывающий его заднюю поверхность. Конкретно, электрический контакт 14b нанесен между локально утолщенными участками 9а электропроводного материала 9 задней стороны, а также поверх светоприемного слоя 13 задней стороны. В результате в данном варианте обеспечивается улучшенная отражательная способность задней стороны 12 солнечного элемента 1b, что, в свою очередь, повышает эффективность данного солнечного элемента.
На фиг. 4 схематично представлен солнечный элемент, выполненный согласно следующему варианту изобретения и обозначенный как 1с.
В солнечном элементе 1с электропроводный материал 4 передней стороны отсутствует в областях 4b, расположенных между электрическими контактами 6 передней стороны и рядом с ними (см. фиг. 1). Он нанесен только на участках 4а, находящихся под электрическими контактами 6 данной стороны. Аналогичным образом, электропроводный материал 9 задней стороны отсутствует в областях 9b, расположенных между электрическими контактами 14а задней стороны и рядом с ними (см. фиг. 3) и нанесен только на участках 9а, находящихся под электрическими контактами 14а данной стороны.
На фиг. 5 схематично представлен солнечный элемент, выполненный согласно еще одному варианту изобретения и обозначенный как 1d.
Как и в солнечном элементе 1с по фиг. 4, в данном варианте электропроводный материал 4 отсутствует в областях 4b передней стороны, расположенных между электрическими контактами 6 передней стороны и рядом с ними, и нанесен только на участках 4а, находящихся под контактами 6. Аналогичным образом, электропроводный материал 9 отсутствует в областях 9b задней стороны, расположенных между электрическими контактами 14а задней стороны и рядом с ними и нанесен только на участках 9а, находящихся под контактами 14а.
Кроме того, электропроводный слой 3 на передней стороне 11 солнечного элемента 1d в областях 3b, расположенных между электрическими контактами 6 передней стороны и рядом с ними, выполнен более тонким, чем на участках 3a, находящихся под контактами 6. В добавление к этому по меньшей мере один электропроводный слой 8 на задней стороне 12 солнечного элемента 1d в областях 8b, расположенных между электрическими контактами 14а задней стороны и рядом с ними, выполнен более тонким, чем на участках 8а, находящихся под контактами 14а.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Солнечный элемент (1, 1а, 1b, 1с), имеющий переднюю сторону (11), принимающую свет, и заднюю сторону (12), противоположную передней стороне (11), при этом солнечный элемент (1, 1а, 1b, 1с) содержит
кристаллическую полупроводниковую подложку (10) с проводимостью первого типа или второго типа, противоположного первому;
пассивирующий участок (20) передней стороны, сформированный по меньшей мере одним пассивирующим слоем (2) и по меньшей мере одним электропроводным слоем (3) с проводимостью первого типа;
пассивирующий участок (30) задней стороны, сформированный по меньшей мере одним пассивирующим слоем (7) и по меньшей мере одним электропроводным слоем (8) с проводимостью второго типа;
контакт передней стороны, сформированный на передней стороне электропроводного слоя (3) пассивирующего участка (20) передней стороны прозрачным электропроводным оксидным материалом (4) передней стороны и паттерном электрических контактов (6) передней стороны по меньшей мере из двух контактов, сформированным поверх указанного электропроводного материала (4) передней стороны;
по меньшей мере один светоприемный слой (5) передней стороны, расположенный на передней стороне (11) солнечного элемента (1, 1а, 1b, 1с); и
контакт задней стороны, противолежащий контакту передней стороны и сформированный электропроводным материалом (9) задней стороны и по меньшей мере одним сформированным на ней электрическим контактом (14, 14а, 14b) задней стороны,
отличающийся тем, что задняя сторона слоя из указанного материала (4) находится в непосредственном контакте с пассивирующим участком (20) передней стороны, а его передняя сторона находится в непосредственном контакте с паттерном электрических контактов (6),
при этом слой в областях (4b), расположенных между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними, тоньше, чем на участках (4а), расположенных под электрическими контактами (6) передней стороны.
2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что электропроводный материал (4) передней стороны отсутствует в областях (4b), расположенных между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними, и нанесен только на участках (4а), находящихся под электрическими контактами (6) передней стороны.
3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что эмиттер расположен у его задней стороны (12).
4. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что электропроводный материал (9) задней стороны состоит только из одного материала и на определенных участках (9а) слой из указанного материала имеет локально увеличенную толщину, причем по меньшей мере один светоприем-ный слой (13) задней стороны нанесен только между указанными участками (9а) с увеличенной толщиной.
5. Элемент по п.4, отличающийся тем, что электропроводный материал (9) задней стороны отсутствует по меньшей мере под одним светоприемным слоем (13) задней стороны.
6. Элемент по п.4 или 5, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один электрический контакт задней стороны представляет собой паттерн электрических контактов (14а), выполненных только на участках (9а) слоя электропроводного материала (9) задней стороны с локально увеличенной толщиной.
7. Элемент по п.4 или 5, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один электрический контакт задней стороны представляет собой электрический контактный слой (14b) задней стороны, расположенный, по меньшей мере частично, поверх указанного по меньшей мере одного светоприемного слоя (13) задней стороны.
8. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что
по меньшей мере один электропроводный слой (3) в областях (3b), расположенных между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними, тоньше, чем на участках (3a), находящихся под электрическими контактами (6) передней стороны; и/или
по меньшей мере один электропроводный слой (8) в областях (8b), расположенных между электрическими контактами (14а) задней стороны и/или рядом с ними, тоньше, чем на участках (8а), находящихся под электрическими контактами (14а) задней стороны; и/или
по меньшей мере один электропроводный слой (8) в областях (8b), расположенных между участками (9а) электропроводного материала (9) задней стороны, имеющими локально увеличенную толщину, и/или рядом с ними, тоньше, чем на участках (8а), находящихся под участками (9а) с локально увеличенной толщиной.
9. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что материал электрических контактов (6) передней стороны и/или материал электрических контактов (14, 14а) задней стороны со
9.
держит по меньшей мере один электропроводный оксид, по меньшей мере один металл, по меньшей мере один металлический сплав, а также по меньшей мере один компонент из группы, в которую входят электропроводный компаундный состав или комбинация по меньшей мере двух перечисленных электропроводных материалов.
10. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что материал указанного по меньшей мере одного светоприемного слоя (5) передней стороны и/или материал указанного по меньшей мере одного светоприемного слоя (13) задней стороны выбран как по меньшей мере один компонент группы материалов, в которую входят SiNX, SiOX, SiOXNY, AlOX, AlNX, TiOX, MgFX, электропроводный оксид, слой, содержащий наночастицы, или комбинация по меньшей мере двух перечисленных материалов.
11. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что электропроводный материал (4) передней стороны и/или электропроводный материал (9) задней стороны выбран из группы материалов, в которую входят прозрачный электропроводный оксид (прозрачные электропроводные оксиды), металл (металлы), металлический сплав (металлические сплавы) или электропроводный оксид (электропроводные оксиды).
12. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что электропроводный материал (4, 4b) передней стороны и/или электропроводный материал (9, 9b) задней стороны в областях, расположенных соответственно между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними и/или между электрическими контактами (14а) задней стороны и/или рядом с ними, имеет толщину
0-150 нм.
13. Элемент по п.12, отличающийся тем, что электропроводный материал (4, 4b) передней стороны и/или электропроводный материал (9, 9b) задней стороны в областях, расположенных соответственно между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними и/или между электрическими контактами (14а) задней стороны и/или рядом с ними, имеет толщину 0-70 нм.
14. Элемент по п.12 или 13, отличающийся тем, что электропроводный материал (4, 4b) передней стороны и/или электропроводный материал (9, 9b) задней стороны в областях, расположенных соответственно между электрическими контактами (6) передней стороны и/или рядом с ними и/или между электрическими контактами (14а) задней стороны и/или рядом с ними, имеет толщину 0-30 нм.
13.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
032130
- 1 -
032130
- 1 -
032130
- 4 -
032130
- 8 -