混合串联太阳能电池

权利要求书： 1.串联太阳能电池，包括顶部太阳能电池和底部太阳能电池；所述顶部太阳能电池和所述底部太阳能电池各自具有相应的前表面和后表面；所述相应的前表面均适于在使用期间面向辐射源；所述顶部太阳能电池布置成使其后表面覆盖所述底部太阳能电池的前表面；

所述顶部太阳能电池包括光伏吸收层，所述光伏吸收层的带隙大于晶体硅的带隙；

所述底部太阳能电池包括晶体硅衬底；

在所述底部太阳能电池的所述前表面上，布置有钝化层堆栈，所述钝化层堆栈包括薄介电质膜和多晶硅的辅助层，所述薄介电质膜与所述晶体硅衬底接合且布置在所述晶体硅衬底的前表面与所述辅助层之间。

2.根据权利要求1所述的串联太阳能电池，其中，所述辅助层包括本征多晶硅。

3.根据权利要求1所述的串联太阳能电池，其中，所述辅助层包括掺杂有第一导电类型或第二导电类型的杂质的多晶硅。

4.根据前述权利要求1?3中任一项所述的串联太阳能电池，其中，所述辅助层对于红外辐射是透明的。

5.根据权利要求1所述的串联太阳能电池，其中，所述薄介电质膜具有在0.5nm与5nm之间的厚度。

6.根据权利要求1所述的串联太阳能电池，其中，所述薄介电质膜是厚度在1nm与

2.5nm之间的氧化硅或氮氧化硅层。

7.根据权利要求1所述的串联太阳能电池，其中，所述多晶硅具有在5nm至500nm范围内的厚度。

8.根据权利要求6或7所述的串联太阳能电池，其中，所述多晶硅的掺杂水平高于1×

19 ?3

10 cm 。

9.根据权利要求1所述的串联太阳能电池，其中，所述顶部太阳能电池包括金属有机卤化钙钛矿层作为光伏吸收层。

10.根据权利要求1所述的串联太阳能电池，其中，所述顶部太阳能电池包括CdTe层作为光伏吸收层。

11.根据权利要求1所述的串联太阳能电池，其中，所述底部太阳能电池的前表面被纹理化，并且所形成的纹理的至少一些尖锐特征被圆化成或平滑成具有大于25nm至1000nm的增大的曲率半径。

12.根据权利要求11所述的串联太阳能电池，其中，经过纹理化处理的所述前表面包括具有中间山谷的锥形形状，所述山谷圆化成具有选自25nm?1000nm范围内的曲率半径。

13.根据权利要求1所述的串联太阳能电池，其中，

所述顶部太阳能电池包括：

薄膜光伏层结构，包括上载流子提取层、下载流子提取层和光伏吸收层，所述光伏吸收层布置在所述上载流子提取层与所述下载流子提取层之间，以及至少第一接触层，所述第一接触层布置成与所述上载流子提取层接触；

所述底部太阳能电池包括：

基础导电类型的硅衬底，在所述硅衬底的后表面至少具有第一接触端子。

14.根据权利要求13所述的串联太阳能电池，其中，所述顶部太阳能电池包括第二接触层，所述第二接触层位于所述薄膜光伏层结构下方，与所述下载流子提取层接触；所述第一接触层具有第一极性，以及所述第二接触层具有与所述第一极性相反的第二极性；

所述底部太阳能电池包括第二接触端子，所述第二接触端子的极性与所述第一接触端子的极性相反，以及所述第二接触端子与所述辅助层接触，并且所述第二接触层与所述第二接触端子电连接。

15.根据权利要求14所述的串联太阳能电池，其中，所述下载流子提取层和所述第二接触层中之一与所述辅助层和所述第二接触端子中之一重合。

16.根据权利要求15所述的串联太阳能电池，其中，所述串联太阳能电池包括第三接触层，所述第三接触层位于所述底部太阳能电池与所述顶部太阳能电池之间，所述第三接触层与所述下载流子提取层接触，并与晶体硅电池上的所述辅助层接触，其中，所述下载流子提取层的极性与所述辅助层的极性相反。

17.根据权利要求15所述的串联太阳能电池，其中，所述下载流子提取层和下接触层中的之一与所述辅助层和所述第二接触端子中的之一直接接触。

18.根据权利要求15所述的串联太阳能电池，其中，在作为选择性载流子提取层的所述辅助层与所述顶部太阳能电池的后表面处的所述下载流子提取层之间布置有复合层，所述复合层与所述辅助层和所述下载流子提取层均电接触，以及所述顶部太阳能电池的所述第一接触层具有第一极性，以及所述第一接触端子具有与所述第一极性相反的第二极性。

19.根据权利要求13所述的串联太阳能电池，其中，作为选择性载流子提取层的所述辅助层与所述顶部太阳能电池的后表面处的所述下载流子提取层电接触，以及所述顶部太阳能电池的所述第一接触层具有第一极性，以及所述第一接触端子具有与所述第一极性相反的第二极性。

20.根据权利要求1所述的串联太阳能电池，其中，所述薄介电质膜为二氧化硅层或氮氧化硅层。

21.用于制造串联太阳能电池的方法，包括：

提供具有前表面和后表面的底部太阳能电池；

提供具有前表面和后表面的顶部太阳能电池；

将所述顶部太阳能电池布置成使其后表面位于所述底部太阳能电池的前表面上或邻近所述底部太阳能电池的前表面，使得所述顶部太阳能电池和所述底部太阳能电池两者的前表面在使用期间均面向辐射源；

其中，所述顶部太阳能电池包括光伏吸收层，所述光伏吸收层的带隙大于晶体硅的带隙，所述底部太阳能电池包括晶体硅衬底；

在所述底部太阳能电池的前表面上，所述晶体硅衬底布置有钝化层堆栈，所述钝化层堆栈包括薄介电质膜和辅助层，所述薄介电质膜与所述晶体硅衬底接合且布置在所述晶体硅衬底的前表面与所述辅助层之间；所述辅助层由多晶硅制成。

22.根据权利要求21所述的方法，包括：

所述顶部太阳能电池在其后表面包括第二接触层，所述第二接触层与光伏层结构的下提取层接触，第一接触层具有第一极性，以及所述第二接触层具有与所述第一极性相反的第二极性；

所述底部太阳能电池包括第二接触端子，所述第二接触端子的极性与第一接触端子的极性相反。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述方法包括：在所述底部太阳能电池的所述辅助层与所述顶部太阳能电池的后表面之间布置绝缘层。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二接触层与所述第二接触端子电接触。

25.根据权利要求21所述的方法，包括：

在所述底部太阳能电池的所述辅助层与所述顶部太阳能电池的下载流子提取层之间布置第三接触层；

所述第三接触层与所述辅助层和所述下载流子提取层均电接触，所述辅助层和所述下载流子提取层具有相同的极性。

26.根据权利要求21所述的方法，包括：

在所述底部太阳能电池的所述辅助层与所述顶部太阳能电池的下载流子提取层之间布置复合层。

27.太阳能面板，包括根据前述权利要求1?20中任一项或根据前述权利要求21?26中任一项制造的至少一个串联太阳能电池。

说明书： 混合串联太阳能电池技术领域[0001] 本发明涉及串联太阳能电池。此外，本发明涉及用于制造这种串联太阳能电池的方法。本发明还涉及包括至少一个这种串联太阳能电池的太阳能面板。背景技术[0002] 已知串联太阳能电池由具有非晶硅(a?Si)异质结的晶体硅底部电池和较高带隙(bandgap)的顶部太阳能电池组成。虽然底部太阳能电池由于a?Si异质结提供了高的开路电压(oc)，这有利于串联性能，但是这种底部太阳能电池设计具有许多缺点。这些缺点为例如：i)非晶硅异质结的低横向导电性，需要使用透明导电氧化物(TCO)电极，这些电极(除非使用诸如氢或钨掺杂的InOx、氧化铟的昂贵材料)具有大的IR吸收；ii)非晶硅钝化的低热鲁棒性，这意味着产生的电池不能经常地焊接以进行互连，并且在2端子串联结构的情况下，顶部电池的处理也受到热限制；iii)制造具有非晶硅异质结的、互相交叉的背接触形式的电池需要复杂工艺和高成本。[0003] 本发明的目的是克服或减轻现有技术的缺点。发明内容[0004] 该目的通过包括顶部太阳能电池和底部太阳能电池的串联太阳能电池来实现；顶部太阳能电池和底部太阳能电池各自具有相应的前表面和后表面；相应的前表面均适于在使用期间面向辐射源；顶部太阳能电池布置成其后表面与底部太阳能电池的前表面邻近(即，堆叠在上面或覆盖在上面)；顶部太阳能电池包括光伏吸收层，该光伏吸收层的带隙大于晶体硅的带隙；底部太阳能电池包括晶体硅衬底；其中，在晶体硅衬底的前表面的区域的至少一部分上设置钝化层堆栈，钝化层堆栈包括诸如薄氧化物(“隧道氧化物”)膜的薄介电质和选择性载流子提取材料或多晶硅的辅助层，薄介电质膜布置在硅衬底与辅助层之间。[0005] 有利地，由于与现有技术的非晶异质结层相比，钝化层堆栈中的材料可选择为热稳定结构，因此本发明提供了底部太阳能电池的改善的热鲁棒性，以及比将非晶硅异质结电池作为串联太阳能电池中的底部太阳能电池相对更低的生产成本。这种高的热鲁棒性可允许使用相对高温的制造过程，诸如标准的烧穿金属化等。[0006] 此外，使用具有诸如隧道氧化物的薄钝化介电质和辅助层的组合的钝化层堆栈，可提供相当低的电荷载流子复合(recombination)率，这导致更高的oc和FF值，以及更高的串联太阳能电池性能。当辅助层从硅衬底提供选择性载流子提取(也描述为选择性载流子收集)时尤其如此，在这种情况下，钝化层堆栈被称为钝化式接触或钝化接触。当辅助层是本征的(非故意掺杂的，至多轻掺杂的)多晶硅层时，串联太阳能电池的增强也尤其如此，这不会导致钝化接触但是提供优异的钝化。[0007] 此外，现有技术应用TCO电极来补偿非晶异质结中的低横向导电性可以省略，因为辅助层的选择性载流子提取材料(诸如，厚度至少为几十纳米的高掺杂多晶硅)可提供横向导电性。[0008] 在目前的科学理解中，争议的是良好的载流子选择性需要良好的界面钝化(衬底与载流子集电层堆栈之间的界面)，例如，通过薄氧化硅。在这种意义上，薄介电质可被视为选择性载流子收集结构的一部分，并且在没有薄介电质的情况下，辅助层本身并不一定具有非常的载流子选择性。然而，薄氧化硅本身不会产生对电子或空穴的选择性。必须通过设置在薄氧化硅上的材料来产生该选择性。因此，文中当提到选择性载流子提取材料或收集材料时，意指设置在薄氧化硅或薄介电质膜上的材料或层，以引起选择性载流子收集性质。同样在目前的科学理解中，薄介电质表现出至少三种功能：i)钝化与硅衬底的界面，以减少载流子复合；ii)减少少数电荷载流子从硅衬底到选择性载流子提取材料的传输(其中，少数被定义为与选择性载流子提取材料的极性或类型相反的极性或类型)；以及iii)多数电荷载流子的传输，其足以不超过底部太阳能电池的小电阻损耗。

[0009] 产生良好性能的薄介电质是例如氧化硅(例如，二氧化硅)和氮氧化硅。其他可能的薄介电质是例如氧化铝或氧化铪。典型的氧化硅或氮氧化物的厚度在0.5nm和5nm之间，优选约1nm?2nm。厚度大于约1.5nm的薄氧化物可实现良好钝化和多数电荷载流子的充分传输以及少数电荷载流子的足够低的传输所需的功能，这取决于过程条件，诸如在薄氧化膜中形成例如针孔的退火过程。[0010] 宽带隙顶部电池通常由吸收层(例如：金属有机卤化钙钛矿、诸如铜锌锡硫化物的锌矿石、诸如铜铟镓硒的硫族化物、薄膜硅、有机吸收层(有机光伏电池、OP、染料敏化太阳能电池、DSSC)、III?化合物半导体、CdTe、包含量子点的层等)、合适的半透明电极和可能的辅助层(如窗口层)组成，以在例如硫族化物或CdS/CdTe结，和/或电荷选择性层通常在OP和金属有机卤化钙钛矿太阳能电池中应用的情况下形成p?n异质结。[0011] 选择性电荷传输层可由不同材料(例如，具有不同的掺杂水平或化学上不同的化合物)的堆栈组成。理想地，这些辅助层是光学上高度透明的，并且具有适用于电荷注入和电荷传输的电子特性。电极和电荷传输层通常位于吸收层的任一侧，然而，在背接触式电池的情况下，它们可位于吸收层的一侧上(参见例如U.Bach2016)。已知的示例是单个电荷选择层足以实现良好的工作器件(GraetzelScience，2014年4月)。[0012] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，薄介电质层和辅助层的堆栈一起形成到底部电池的选择性载流子收集接触。[0013] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，辅助层包括多晶硅。通常，厚度在5nm?500nm范围内的多晶硅膜在光谱的可见光范围内具有相对高的吸收，但是在红外范围内是透明的，这允许将多晶硅用作为串联太阳能电池的底部太阳能电池的前层。因此，在串联太阳能电池结构中的集成是从硅太阳能电池获得最高性能的解决方案，其具有多晶硅钝化前接触件或多晶硅钝化前层堆栈，否则(即，作为独立的单结使用)将具有很差的性能。此外，在单独使用具有多晶硅钝化接触件的晶体硅电池时，多晶硅钝化接触件仅施加到背侧，并且需要额外的过程步骤来例如在前侧上提供高质量的扩散结，以及需要光刻技术来提供与前侧上非常小的接触区域的接触，从而获得高性能。根据本发明的一方面，有利地，多晶硅可施加至硅晶片的前侧和后侧二者，并且例如前侧和后侧多晶硅可掺杂有相反的极性，例如通过在一侧印刷硼掺杂剂源以及在另一侧注入磷掺杂剂，然后进行退火，从而产生用于底部电池的、简单且低成本的电池过程顺序，并且还产生高性能的串联电池及模块。

[0014] 多晶硅为本征多晶硅(意味着低掺杂或非有意掺杂，例如掺杂剂浓度<1018cm?3)，或多晶硅掺杂有第一导电类型或第二导电类型的杂质，第二导电类型与第一导电类型相19 ?3

反。在多晶硅掺杂到足够高水平(通常为10 cm 或更高)的情况下，钝化层堆栈还形成到底部电池的选择性载流子收集接触(钝化接触)。

[0015] 多晶硅厚度可以在5nm?500nm的范围内，其中，10nm?200nm是更优的。对于所谓的烧穿接触，优选100nm或更厚是的，以避免穿透多晶硅层的接触金属对薄介电质的损坏。[0016] 可替代地，辅助层包括产生选择性载流子收集特性的金属氧化物。这种金属氧化物选自包括以下群组：用于空穴接触的氧化钼、氧化镍、氧化钨、氧化钒、掺杂铝的氧化锌；或用于电子接触的氧化钛、氧化钽、氧化铟锡。在这种情况下，钝化层堆栈还形成到底部电池的选择性载流子收集接触。可替代地，辅助层可包括n型或p型有机半导体材料，例如PEDOT:PSS、PCBM、螺旋OMeTAD等，产生选择性载流子收集性质。

[0017] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，底部太阳能电池的前表面被纹理化，并且所形成的纹理的至少一些尖锐特征进行了圆化或平滑，具有大于约25nm至约1000nm的增大的曲率半径。

[0018] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，经纹理化处理的前表面包括具有中间山谷的锥形形状，所述山谷圆化成具有选自25nm?1000nm范围内的曲率半径。[0019] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，顶部太阳能电池包括薄膜光伏层结构，该薄膜光伏层结构包括上载流子提取层、下载流子提取层和光伏吸收层，光伏吸收层布置在上载流子提取层与下载流子提取层之间，并且至少包括布置成与上提取层接触的第一接触层；底部太阳能电池包括基础导电类型的硅衬底，在其后表面至少具有第一接触端子。[0020] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，顶部太阳能电池包括在光伏层结构下方的、与下载流子提取层接触的第二接触层；第一接触层具有第一极性，以及第二接触层具有与第一极性相反的第二极性；底部太阳能电池包括第二接触端子，第二接触端子的极性与第一接触端子的极性相反，并且第二接触端子与辅助层接触，且第二接触层与第二接触端子电连接。[0021] 根据第二接触端子和辅助层的相应极性，可构造两端子(2T)或三端子(3T)串联太阳能电池。[0022] 如果在底部太阳能电池的钝化层堆栈和第二接触端子与顶部太阳能电池的后表面之间布置绝缘层或通常的绝缘空间，则可构造四端子(4T)串联太阳能电池。[0023] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，下载流子提取层和第二接触层中的一个与辅助层和第二接触端子中的一个重合。[0024] 可选地，如果重合层也可从其他电池的光伏层中提取载流子，则顶部太阳能电池中的下提取层和底部太阳能电池中的辅助层可以重合。[0025] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，该串联太阳能电池包括位于底部太阳能电池与顶部太阳能电池之间的第三接触层，第三接触层与下载流子提取层接触并与晶体硅电池上的辅助层接触，其中，下载流子提取层的极性与辅助层的极性相反。[0026] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，下载流子提取层和下接触层中的一个与辅助层和第二接触端子中的一个直接接触。[0027] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，在作为选择性载流子提取层的辅助层与顶部太阳能电池的后表面处的下载流子提取层之间布置有复合层，该复合层与辅助层和下载流子提取层均电接触，以及顶部太阳能电池的第一接触层具有第一极性，且第一接触端子具有与第一极性相反的第二极性。[0028] 以这种方式，可构造两端子(2T)串联太阳能电池，其中，复合层提供来自下提取层的电荷载流子与来自辅助层的电荷载流子的有效复合。如果下提取层与辅助层之间的界面提供有效的复合，则复合层为可选的。[0029] 根据一方面，本发明提供如上所述的串联太阳能电池，其中，作为选择性载流子提取层的辅助层与顶部太阳能电池的后表面处的下提取层电接触，并且顶部太阳能电池的第一接触层具有第一极性，且第一接触端子具有与第一极性相反的第二极性。[0030] 根据一方面，本发明提供用于制造串联太阳能电池的方法，该方法包括：[0031] 提供具有前表面和后表面的底部太阳能电池；[0032] 提供具有前表面和后表面的顶部太阳能电池；[0033] 将顶部太阳能电池布置成使其后表面位于底部太阳能电池的前表面上，使得顶部太阳能电池和底部太阳能电池两者的前表面在使用期间面向辐射源；[0034] 其中，顶部太阳能电池包括光伏吸收层，光伏吸收层的带隙大于晶体硅的带隙，[0035] 底部太阳能电池包括晶体硅衬底；[0036] 在底部太阳能电池的前表面上，晶体硅衬底包括钝化层堆栈，该钝化层堆栈包括薄介电质膜和辅助层，薄介电质膜布置在硅衬底与辅助层之间；辅助层由选择性载流子提取材料或多晶硅制成。[0037] 有利的实施方式由从属权利要求进一步限定。附图说明[0038] 下面将参照附图更详细地解释本发明，附图中示出了本发明的说明性实施方式。[0039] 图1示出根据本发明的实施方式的四端子串联太阳能电池的示意性截面；[0040] 图2示出根据本发明的实施方式的四端子串联太阳能电池的示意性截面；[0041] 图3示出根据本发明的实施方式的四端子串联太阳能电池的示意性截面；[0042] 图4示出根据本发明的实施方式的两端子串联太阳能电池的示意性截面；[0043] 图5示出根据本发明的实施方式的两端子串联太阳能电池的示意性截面；以及[0044] 图6示出根据本发明的实施方式的两端子串联太阳能电池的示意性截面。具体实施方式[0045] 根据本发明，串联太阳能电池包括顶部太阳能电池(或顶部光伏器件)和底部太阳能电池(或底部光伏器件)的堆栈，其中，顶部太阳能电池布置在底部太阳能电池的顶部上。顶部太阳能电池和底部太阳能电池进行堆叠，使得顶部太阳能电池的后表面堆叠在底部太阳能电池的前表面上。

[0046] 前表面是指相应太阳能电池的、在使用期间基本上面向辐射源(太阳)的的表面。后表面是指相应太阳能电池的、在太阳能电池的使用期间背离辐射源的表面。

[0047] 顶部太阳能电池光伏材料和底部太阳能电池光伏材料的带隙配置成使得顶部太阳能电池对于具有将被底部太阳能电池吸收的波长的辐射基本上透明。顶部太阳能电池可例如基于金属有机卤化钙钛矿光伏材料吸收层、Cd?Te光伏材料吸收层、或CZTS(铜锌锡硫化物)光伏材料吸收层，其吸收在光谱的可见光范围内(波长：400nm?700nm)的辐射，以及对于红外辐射是相对透明的，并且底部太阳能电池可以是基于晶体硅的太阳能电池，其在该配置中主要利用光谱的红外部分(波长：700?1100nm)的辐射。[0048] 在这种布置的顶部可包括具有更宽带隙的附加太阳能电池，或在这种布置下面可包括具有更小带隙的附加太阳能电池，以形成本领域已知的、具有2个以上吸收层或结的串联电池。[0049] 图1示出根据本发明的实施方式的串联太阳能电池的截面。[0050] 串联太阳能电池1包括顶部太阳能电池10和底部太阳能电池30。[0051] 顶部太阳能电池10堆叠在底部太阳能电池的顶部上，其中，顶部太阳能电池的后表面RT面向底部太阳能电池的前表面FB。[0052] 顶部太阳能电池10为宽带隙太阳能电池，其对于红外的光基本上是透明的。顶部太阳能电池的带隙需要比晶体硅的带隙更宽。对于4端子配置，允许约1.35e至2.9e，以及对于2端子配置，约为1.35e至1.9e，理论上，使用晶体硅底部电池能够达到35％的性能。[0053] 在顶部太阳能电池10的顶部，布置有第一接触层18(即，在顶部太阳能电池的前表面FT侧上)。此外，在顶部太阳能电池上布置有第二接触层20(例如，在顶部太阳能电池10的后表面RT侧)。第一接触层18和第二接触层20具有不同的极性，并形成串联太阳能电池的第一端子和第二端子。[0054] 在顶部太阳能电池10的前表面FT上布置有覆板22。这种覆板可以是设置有纹理化表面和/或防反射涂层(未示出)的玻璃层。[0055] 底部太阳能电池30是基于基础导电类型的晶体硅衬底32，在其后表面RB处至少具有下接触端子34。下接触端子和衬底之间可以是在制造硅太阳能电池的领域中已知的特征，诸如，防反射涂层、例如通过扩散或沉积形成的、在衬底的后表面处的掺杂层等。[0056] 在底部太阳能电池30的前表面FB上，晶体硅衬底32设置有钝化层堆栈36。该钝化层堆栈包括薄介电质膜38(例如，隧道氧化膜)和辅助层40。薄介电质膜38布置在晶体硅衬底32与辅助层40之间。[0057] 底部太阳能电池30可以是前后接触的太阳能电池，在底部太阳能电池的前表面FB上设置有一种极性的上接触端子，如虚线轮廓42示意性所示，以及后表面RB上的极性相反的下接触端子。在这种情况下，钝化层堆栈是钝化接触，从衬底选择性地提取一种类型的载流子。层40可例如是掺杂的多晶硅层。可替代地，底部太阳能电池30可以是背接触型太阳能电池，其具有布置在底部太阳能电池的后表面RB上的不同极性的接触端子。这种背接触太阳能电池可以是金属包覆(MWT)的太阳能电池或互相交叉的背接触式(IBC)太阳能电池。如果它为IBC电池，则辅助层40可以是本征的或几乎本征的(非有意掺杂的)多晶硅层，通过该多晶硅层，钝化层堆栈提供优异的钝化，但是不从衬底提取载流子。[0058] 底部太阳能电池的接触端子34、接触端子42形成串联太阳能电池1的第三端子和第四端子。[0059] 在顶部太阳能电池10的后表面RT上，可设置间隔层或间隔层堆栈24。间隔层24在顶部太阳能电池10的后表面RT与底部太阳能电池30的前表面FB之间形成中间层。[0060] 间隔层24将顶部太阳能电池10联接至底部太阳能电池30。间隔层24可基于封装材料。间隔层24(封装材料)将顶部太阳能电池10与底部太阳能电池30机械地且光学地连接。[0061] 如上所述，辅助层40可例如为多晶硅层，本征的或掺杂的，以形成钝化接触，或者可以是透明的导电金属氧化物，以形成钝化接触。[0062] 根据本发明，辅助层40允许未被顶部太阳能电池10吸收的红外辐射(或任何辐射)传输至底部太阳能电池30，即，辅助层40对于红外范围内的辐射是透明的。如上所述，诸如隧道氧化物38的薄介电质和选择性载流子提取材料的辅助层40的组合提供了相当低的电荷载流子复合率，这导致底部太阳能电池的oc和FF值更高。此外，在光谱的红外范围内的透明度允许晶体硅底部太阳能电池中红外辐射的吸收。[0063] 在实施方式中，晶体硅衬底32为n型，辅助层40为p型掺杂的多晶硅。[0064] 图2示出根据本发明另一实施方式的四端子串联太阳能电池的示意性截面。[0065] 在图2中，具有与如图1中所示的相同附图标记的实体涉及相应或相似的实体。[0066] 图2的实施方式示出了串联太阳能电池2，其包括如上所述的顶部太阳能电池10和底部太阳能电池130。[0067] 顶部太阳能电池10为宽带隙太阳能电池，例如，顶部太阳能电池包括光伏吸收层12，该光伏吸收层12夹置在用于第一极性的载流子(例如，电子)的上载流子提取层14与用于第二极性的载流子(例如，空穴)的下载流子提取层16之间，第二极性与第一极性相反。

[0068] 在实施方式中，光伏吸收层12为甲基铵?铅?三碘化钙钛矿层，上载流子提取层14是用于提取电子的层，该上载流子提取层14包括TiO2，以及用于提取空穴的下载流子提取层16是螺旋OMeTAD([2，2'，7，7'?四(N，N?二对?甲氧基苯基?胺)9，9'?螺二芴])层。[0069] 本领域中已知其他的电子和空穴提取层，如钙钛矿组合物的变型(例如，用溴取代一些碘)，以改变带隙或其他性质。顶部接触层是透明导电氧化物层(例如，氧化铟锡)。类似地，下接触层是透明导电氧化物层(例如，氧化铟锡)。针对ITO的、允许更高透射率的替代接触层(诸如，氢氧化铟)，在本领域中是已知的。[0070] 其他薄膜太阳能电池也是可能的，例如本领域已知的半透明CdTe太阳能电池，其中，顶部接触层是CTO/ZTO；顶部载流子提取层由CdS窗口层代替，该CdS窗口层与CdTe一起形成p?n结；底部载流子提取层可以省略，并且底部接触层例如为ZnTe:Cu或者选自用于CdTe的其他合适的半透明背接触层。顶部太阳能电池的结构可以进行局部修改以实现单片互连，即太阳能电池条的串联电路，如本领域中已知的，从而增大输出电压并减小电阻损耗。[0071] 底部太阳能电池130类似于图1的、基于硅的底部太阳能电池30，并且包括前表面FB上的上接触端子42和后表面RB上的下接触端子34。[0072] 此外，晶体硅衬底32的前表面FB和后表面RB设置有纹理T1、纹理T2。[0073] 在该实施方式中，经纹理化处理的前表面FB包括钝化层堆栈36，该钝化层堆栈36是选择性载流子收集层堆栈(钝化接触)，由辅助层40和诸如隧道氧化物膜的薄介电质38组成。辅助层40被防反射(ARC)涂层覆盖，该涂层还向隧道氧化物/硅界面提供氢，诸如，通过等离子体增强化学气相沉积(PECD)沉积的富氢氮化硅(SiNx:H)。上接触端子42通过ARC涂层连接至辅助层40。上接触端子42与辅助层40的这种连接可以是本领域已知的所称的厚膜金属浆料的烧穿连接。[0074] 底部太阳能电池130的经纹理化处理的后表面RB包括由第二薄隧道氧化物膜138和后表面辅助层140组成的第二钝化层堆栈136。后表面辅助层140被SiNx:H第二防反射涂层覆盖，该涂层具有与前侧防反射涂层类似的功能。下接触端子34通过第二防反射涂层连接至后表面辅助层140。[0075] 前表面FB上的辅助层40可以是第一导电类型(例如，n型)的掺杂多晶硅层。后表面RB上的辅助层140具有与第一导电类型相反的第二导电类型，例如，p型掺杂的多晶硅层。掺19 ?3 20 ?3

杂水平至少为1×10 cm ，或优选地更高，例如约1?3×10 cm 。多晶硅的厚度优选在10nm?

300nm之间。如果使用烧穿接触，则厚度优选为至少100nm，以避免金属烧穿接触损坏钝化薄氧化物。将p型多晶硅层放置在后侧以及n型多晶硅层放置在前侧是有利的，因为n型多晶硅更容易掺杂至高浓度并具有更高的载流子迁移性。由于意外地发现，对于给定的多晶硅层，当它放置在硅太阳能电池的后部时，光学自由载流子吸收(FCA)比其位于硅太阳能电池前部时更大，将更高掺杂的n型多晶硅放置在前部会减小FCA。还由于较低的载流子迁移性，更有利的是将p型多晶硅放置在后部，在后部可能有更密集的金属化栅格，而没有遮蔽损耗。

[0076] 多晶硅在前部和后部(如果在后部上使用)上的厚度不一定相同，但是如果多晶硅例如通过低压化学气相沉积(LPCD)均匀地沉积在两侧，则它可以基本上相同，这减少了过程复杂性。例如，前侧和后侧多晶硅可通过例如在一侧上印刷硼掺杂剂源以及在另一侧上注入磷掺杂剂进行掺杂，然后进行退火，从而产生用于底部电池的简单且低成本的电池工艺顺序，以及还产生高性能的串联电池及模块。[0077] 根据实施方式，前表面FB和/或后表面RB上的纹理可在纹理化处理之后进行圆化。这种圆化或平滑意味着纹理的至少一些尖锐特征(特别是在锥形纹理的情况下在纹理锥之间的山谷)获得增大的曲率半径，例如，从仅几纳米(约25nm)增大到约100nm至约200nm，或甚至更大，例如高达1000nm。

[0078] 圆化可通本领域已知的蚀刻方法进行。[0079] 图3示出根据本发明的实施方式的四端子串联太阳能电池的示意性截面。[0080] 在该实施方式的四端子串联太阳能电池2a中，底部太阳能电池132的前部类似于图2的、基于硅的底部太阳能电池130的前部，并且包括在前表面FB上的上接触端子42。[0081] 此外，晶体硅衬底132的前表面FB设置有纹理T1。[0082] 在该实施方式中，经纹理化处理的前表面FB包括钝化层堆栈36，该钝化层堆栈36是选择性载流子收集层堆栈(钝化接触)，12由辅助层40和诸如隧道氧化物膜的薄介电质38组成。[0083] 辅助层40被防反射(ARC)涂层覆盖，该涂层还向隧道氧化物区域提供氢，诸如通过等离子体增强化学气相沉积(PECD)沉积的富氢氮化硅(SiNx:H)。上接触端子42通过ARC涂层连接至辅助层40。[0084] 上接触端子42与辅助层40的这种连接可以是本领域中已知的所称的厚膜金属浆料的烧穿连接。[0085] 底部太阳能电池的后表面RB设置为所谓的PERC(钝化发射体和后部电池)或双面PERC电池的后表面。这意味着，该后表面按如下设置：将后表面平滑或抛光到一定程度，并且包括第二钝化层堆栈，该第二钝化层堆栈由如在PERC太阳能电池中使用的介电质层或介电质层堆栈134组成，例如，氧化铝和氮化硅的堆栈(氧化铝位于衬底与氮化硅之间)，或氧化硅和氮化硅的堆栈(氧化硅位于衬底与氮化硅之间)。金属层138或金属层堆栈施加在介电质堆栈134的顶部上(介电质堆栈位于金属层与衬底之间)，局部穿透介电质层堆栈，并形成穿透介电质层堆栈的、掺杂铝硅的局部背表面场136。金属层可设置在基本上整个后表面上或局部地设置，以产生双面底部电池。在图3中，金属层显示为局部地设置。[0086] 例如，可如下产生该实施方式。在纹理化处理之后，可将多晶硅膜和薄氧化物至少施加至前侧。然后，如有需要，至少在前侧上，可例如通过在高温下在气态POCb环境中的扩散对多晶硅进行掺杂。它也可例如通过注入和退火进行掺杂。如果有多晶硅沉积在后部上，则可从后部移除多晶硅，并且可通过单侧蚀刻使后部平滑或抛光。在进一步的处理中，提供如现有技术中已知的用于PERC太阳能电池处理的涂层和金属化。[0087] 可替代地，在替代实施方式中，底部太阳能电池132的后表面RB设置有纹理，或进行抛光，或处于它们之间的程度。后表面包括由薄介电质层和多晶硅层组成的第二钝化层堆栈，该第二钝化层堆栈可类似于前侧(例如，在类似厚度或类似组成的意义上类似)，但是基本上未掺杂。金属层或金属层堆栈施加在后层堆栈的顶部上(后层堆栈位于金属层与衬底之间)，局部穿透后层堆栈，并形成穿透后层堆栈的、掺杂铝硅的局部背表面场。金属层可设置在基本上整个后表面上或局部地设置，以产生双面底部电池。[0088] 例如，可如下产生该实施方式。在纹理化和可选的后抛光之后，将氧化物和基本上本征的多晶硅施加至前表面和后表面。然后，仅在前侧掺杂多晶硅，例如通过注入和退火，或通过在前部印刷掺杂剂浆料并退火，或通过本领域已知的用于局部掺杂的其他方法。如有需要，后部可设置有抵靠前侧掺杂剂的扩散阻挡层。在进一步的处理中，提供涂层和金属化。在后部多晶硅上施加富氢氮化硅或其他富氢涂层是有利的，以增强其表面钝化。如已知的PERC电池或双面PERC电池，可提供后部上的金属化，例如，首先在后部的层堆栈中设置孔，随后设置金属层，以及随后提供诸如所谓的烧制中的高温。[0089] 根据实施方式，前表面FB上的纹理可在纹理化之后进行圆化。这种圆化或平滑意味着纹理的至少一些尖锐特征(特别是在锥形纹理的情况下在纹理锥之间的山谷)获得增大的曲率半径，例如，从仅几纳米(约25nm)增大到约100nm至约200nm，或甚至更大，例如高达1000nm。[0090] 圆化可通过本领域中已知的蚀刻方法进行。[0091] 图4示出根据本发明的实施方式的两端子串联太阳能电池的示意性截面。[0092] 在图4中，具有与图1或图2或图3中所示相同的附图标记的实体涉及相应或相似的实体。[0093] 图4的实施方式示出了串联太阳能电池3，其包括堆叠在底部太阳能电池230上的顶部太阳能电池210。[0094] 底部太阳能电池230基于基础导电类型的晶体硅衬底232，在其后表面RB处具有下接触端子234。[0095] 在底部太阳能电池230的前表面FB上，硅衬底232设置有钝化层堆栈236。该钝化层堆栈包括薄介电质(例如，隧道氧化物)膜238和辅助层240。薄介电质膜238布置在硅衬底232与辅助层240之间。

[0096] 顶部太阳能电池210为宽带隙太阳能电池，其基本上透射红外的光。在太阳能电池210的顶部上，布置有顶部接触层218(即，在顶部太阳能电池的前表面FT侧上)。在顶部太阳能电池210的后表面RT上，分离层250布置在顶部太阳能电池的后表面层与底部太阳能电池

230的辅助层240之间。

[0097] 分离层250至少包括复合层252，以将一个极性的顶部太阳能电池210与(相反极性的)底部太阳能电池的辅助层240连接。[0098] 顶部太阳能电池210的顶部接触层218和底部太阳能电池的下接触端子234分别形成串联太阳能电池3的第一端子和第二端子。[0099] 在实施方式中，顶部太阳能电池210包括光伏吸收层212，光伏吸收层212夹置在用于第一极性的载流子(例如，电子)的上载流子提取层214与用于第二极性的载流子(例如，空穴)的、用作后表面层的下载流子提取层216之间，第二极性与第一极性相反。例如，光伏吸收层212是诸如甲基铵?铅?三碘化钙钛矿的金属有机卤化钙钛矿层，上载流子提取层214是用于提取电子的层，该上载流子提取层214包括TiO2，以及用于提取空穴的下载流子提取层216是螺旋OMETAD层。顶部接触层218是与金属栅格结合的透明导电氧化物层(例如，氧化铟锡)。[0100] 硅衬底232可以是n型，在与顶部太阳能电池的界面处的辅助层240可以是n型掺杂的多晶硅，以匹配顶部太阳能电池的下载流子提取层的相反极性，并且在这种情况下，顶部太阳能电池的后表面辅助层是p型掺杂的多晶硅(与前表面的极性相反)。[0101] 图5示出根据本发明的实施方式的两端子串联太阳能电池的示意性截面。[0102] 在图5中，具有与在前面图1至图4中所示相同附图标记的实体涉及相应或相似的实体。[0103] 图5的实施方式示出了串联太阳能电池4，其包括底部太阳能电池330和如上参照图3描述的顶部太阳能电池210。[0104] 底部太阳能电池330类似于图4的、基于硅的底部太阳能电池230，不同之处在于，硅衬底32的前表面FB和后表面RB具有纹理T1、纹理T2。[0105] 在该实施方式中，经纹理化处理的前表面FB包括钝化层堆栈336，钝化层堆栈336由如上参考图1至图4所述的薄介电质膜338和辅助层340组成。辅助层340被防反射涂层覆盖。如前面针对图2所描述的，底部电池可包括在前侧和后侧上的多晶硅钝化接触件。[0106] 此外，串联太阳能电池包括分离层350，该分离层350布置在顶部太阳能电池的后表面层(在实施方式中：下载流子提取层216)与底部太阳能电池330的钝化层堆栈的辅助层340之间，以提供电连接。分离层350包括复合层，该复合层提供由辅助层340提取的载流子和在顶部太阳能电池的后表面处提取的相反极性的载流子(在实施方式中：通过载流子提取层216)的有效复合。

[0107] 分离层350或下载流子提取层216可适合作为平滑层，以形成基本上平坦的表面，顶部太阳能电池的下接触层布置在该表面上。这可例如通过以下方式来完成：这些层的材料的液体沉积(印刷、喷涂、缝模涂覆等)，该沉积优选地填充纹理特征(诸如，锥形)之间的山谷，和/或在沉积这些材料之后的回蚀过程(例如，等离子体蚀刻、机械蚀刻)，以使它们变得平坦。通过提供平坦表面，简化了包括薄膜层堆栈的薄膜太阳能电池的制造。这种平坦化过程不仅对根据本发明的串联太阳能电池是有利的，而且通常当底部太阳能电池的前侧应该优选地纹理化时，以及当顶部太阳能电池过程不能很好地共形地覆盖这些底部电池的纹理特征时，不会降低顶部电池的性能。[0108] 应注意，可替代地或附加地，顶部太阳能电池的下接触层216可适于作为平滑层。[0109] 还应注意，可替代地，如果在层340与层216之间的界面处发生足够的复合，则可省略分离层350。[0110] 在布置钝化层堆栈之前，前部和/或背部上的纹理特征可如图2所述的进行圆化。[0111] 图6示出根据本发明的实施方式的两端子串联太阳能电池4a的示意性截面。[0112] 在图6中，具有与前面图1至图5中所示相同附图标记的实体涉及相应或相似的实体。[0113] 在图6所示的实施方式中，底部太阳能电池132可相比于如参照图3所示和所述的太阳能电池132。底部太阳能电池的后表面RB设置为PERC电池或双面PERC电池的后表面。该后表面平滑或抛光到一定的程度，并包括第二钝化层堆栈，该第二钝化层堆栈由在所谓的PERC太阳能电池中使用的介电质层或介电质层堆栈134组成，例如，氧化铝和氮化硅的堆栈(氧化铝位于衬底与氮化硅之间)，或氧化硅与氮化硅的堆栈(氧化硅位于衬底与氮化硅之间)。金属层138或金属层堆栈施加在介电质堆栈134的顶部上(介电质堆栈位于金属层与衬底之间，局部穿透介电质层堆栈，并形成穿透介电质层堆栈的、掺杂铝硅的局部背表面场136)。金属层可设置在基本上整个后表面上或局部地设置，以产生双面底部电池。

[0114] 应注意，可以对如图4所示的底部太阳能电池230的后表面RB进行如图6所示的类似修改。[0115] 还应注意，本发明包括这样的实施方式，在底部太阳能电池的前表面上设置钝化层堆栈，该钝化层堆栈包括薄介电质膜和选择性载流子提取材料或多晶硅的辅助层，该薄介电质膜布置在硅衬底与辅助层之间，其中，钝化层堆栈以特定的局部图案进行设置，或以特定的局部图案图案化，所述特定的局部图案具有不同厚度或掺杂水平的图案或由选择性载流子提取材料组成的图案。[0116] 这种局部图案可以是例如与接触金属化栅格(例如，该金属化栅格由图2和图3中的指状物42表示)对准的栅格图案。例如，如果钝化层堆栈包括薄氧化物和掺杂的多晶硅膜，则前表面FB的、在栅格指状物之间的区域中的多晶硅可以更薄或完全去除。有利地，本发明的这些实施方式可用于在金属栅格指状物与晶片衬底之间提供更大厚度的选择性载流子提取材料(例如，具有100nm或更大厚度的掺杂的多晶硅)，这可导致由金属栅格指状物引起的复合减少，以及在FB上的、在栅格指状物之间的晶片表面区域上提供较小的厚度，这可导致所谓的IR波长光子的自由载流子吸收的减少。因此，可以改善底部太阳能电池的性能。厚度的这种变化可例如通过如本领域中已知的多晶硅的局部化学回蚀过程来实现。有利地，在金属栅格指状物与晶片衬底之间使用的选择性载流子提取材料从金属栅格指状物横向延伸一定长度，以在施加金属栅格指状物的过程中提供对准公差。例如，金属栅格指状物下方的选择性载体提取材料的指状物可比金属栅格指状物宽100?500微米。还有利地是，用于与选择性载流子提取材料相同的载流子类型的掺杂层可设置在底部电池的晶片衬底的前表面中，例如设置在栅格指状物之间以及下面的表面中，这可减少底部电池的串联电阻。[0117] 根据本发明的实施方式的串联太阳能电池可由基于硅衬底的底部太阳能电池和基于薄膜光伏器件的顶部太阳能电池制造。[0118] 用于制造这种串联太阳能电池的方法包括：[0119] 提供具有前表面和后表面的底部太阳能电池；[0120] 提供具有前表面和后表面的顶部太阳能电池；[0121] 将顶部太阳能电池布置成使其后表面位于底部太阳能电池的前表面上，使得顶部太阳能电池和底部太阳能电池两者的前表面在使用期间面向辐射源；[0122] 其中，顶部太阳能电池包括光伏吸收件，该光伏吸收件具有比晶体硅的带隙大的带隙；[0123] 底部太阳能电池包括晶体硅衬底；[0124] 在底部太阳能电池的前表面上，硅衬底包括钝化层堆栈，该钝化层堆栈包括薄介电质膜和辅助层，辅助层由选择性载流子收集材料或多晶硅形成，该薄介电质膜布置在硅衬底与辅助层之间。[0125] 在前面对附图的描述中，已参照本发明的具体实施方式描述了本发明。然而，显而易见的是，在不脱离如所附权利要求中概述的本发明的范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。[0126] 另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以进行修改，以使具体情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明旨在不限于所公开的具体实施方式，而是本发明包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。[0127] 具体地，可对本发明的各个方面的具体特征进行组合。通过增加针对本发明的另一方面描述的特征，可进一步有利地增强本发明的一个方面。[0128] 应该理解，本发明仅受所附权利要求及其技术等同物的限制。在本文及其权利要求中，动词“包括”及其变形以其非限制性意义使用，以意在包括该词后面的项目，不排除未具体提及的项目。另外，不定冠词“一(a)”或“一(an)”对元件的引用不排除存在多于一个元件的可能性，除非上下文明确要求存在元件中的一个且仅一个。因此，不定冠词“一”或“一”通常意指“至少一个”。