光伏器件及其制造方法与流程

1.本发明涉及光伏器件领域。更具体地，本发明涉及一种具有背接触的光伏器件，其背接触为叉指背接触(interdigitated back contact，ibc)类型，其中收集材料被图案化，使得器件包括器件背面的隧道结。本发明还涉及一种用于制造这种光伏器件的方法。
2.本发明的一个特别有利的应用是生产用于产生电能的高效光伏电池，但更普遍地，本发明还应用于其中将入射辐射转换为电信号的任何类似的器件，例如光电探测器和电离辐射探测器。


背景技术：

3.叉指背接触硅异质结太阳能电池(ibc-shj)虽然具有很高的效率，但由于其高度复杂的工艺而存在困难。实际上，ibc-shj器件的实现需要以非常高的精度将背部的a-si:h层和tco/金属堆叠图案化成交错的梳状。从现有技术中已知的大多数技术依赖于使用复杂且昂贵的工艺。例如，以下文献描述了一些示例：
[0004]-efficient interdigitated back-contacted silicon heterojunction solar cells(高效的叉指背接触硅异质结太阳能电池)，n.mingirulli等人，phys.status solidi-rapid res.lett.，第5卷第4期，第159-161页，2011年4月；
[0005]-the role of back contact patterning on stability and performance of si ibc heterojunction solar cells(背接触图案化对si ibc异质结太阳能电池的稳定性和性能的影响)，u.k.das等人，proceedings of the 40the ieee photovoltaic specialist conference，2014年，第1卷；
[0006]
文献wo2006/077343描述了一个需要两个图案化步骤的器件的典型示例，然而它需要位于n-和p-指状物之间的绝缘层，这使得工艺复杂。
[0007]
不管所选择的图案化工艺如何，现有技术的所有方法都需要对电子和空穴收集结构进行图案化。这使得所有现有ibc-shj器件的实现变得冗长、精细，因此成本效益极低。
[0008]
为了解决这个问题，已经提出只对是n掺杂层或p掺杂层的第一硅层，即电子或空穴收集结构，进行图案化。在这些器件中，第二类型的第二硅层沉积在图案化的电荷收集结构的顶部。由此得到的器件被称为“隧道结ibc-hjt器件”。
[0009]
在该器件的示例性实现中，第一类型的电荷收集结构是图案化的n型a-si:h层，该层的图案化提供了电荷收集结构
[0010]
在这种实现中，p型a-si:h层覆盖本征a-si:h缓冲层以及所述电荷收集结构。与其中必须对两种类型的电荷收集器进行图案化的工艺相比，由于第二硅层(相对于所述第一硅层的掺杂类型为相反的掺杂类型)形成自对准的收集结构，这样的工艺流程使得工艺更简单且因此具有成本效益。尽管这种器件的制造工艺比其中两种电荷载流子收集指型都被结构化的器件的制造工艺简单，然而正如在ep1519422中描述的器件的情况，其效率较低。
[0011]
在ep3371833a1中描述且在图1中示出的器件的设计提出了一种方案，解决了隧道层在位于本征缓冲层和图案化的空穴收集指状物上时是均匀且具有相同性质的问题。
ep3371833a1描述了一种叉指背接触硅异质结太阳能电池，其中第一类型的第一硅层被结构化并形成电荷收集岛(n)，也称为电荷收集“指”，该电荷收集岛基本为微晶结构，但包括与缓冲层接触的非晶部分。
[0012]
在ep3371833a1的器件中，在所述电荷收集岛之间的所述间隙(i)中提供一个单层。该层(图1中的p)包括在所述间隙(i)中与非晶本征层5接触的非晶部分(pa)，因此当存在于微晶结构上或位于这些结构之间的非晶本征层上时具有不同的性质。在隧道层p的顶部实现类似接触压焊点(pads)或接触指状物的电极(e1-e3)。
[0013]
为了达到最高性能，隧道式ibc太阳能电池需要对电子和空穴接触都表现出非常低的接触电阻。在文献ep3371833a1中提出的隧道结概念，依赖于空穴收集器(图1中的3-5-p-e2)和电子收集器(图1中的3-5-n-p-e1，3-5-n-p-e3)之间的硅(p)层的生长分化。
[0014]
通常，硅(p)层最初在空穴收集器上生长为更多的非晶态，而在电子收集器上立即生长为纳米晶态。这是由于在空穴收集区的区域中硅层的初始生长是在非晶硅层5上实现的，而在电子收集结构的区域中，生长是在已经是纳米晶硅层(图1中的n)上发生的。
[0015]
图1所示的器件示出了文献ep3371833a1中描述的器件的非晶p层(pa)的相对重要的厚度。p层的不对称性使得电子收集器堆叠(图1中的3/5/n/p/e1或3/5/n/p/e3)达到非常低的接触电阻，通常为20-50mohm.cm2，而发射极或空穴收集器堆叠(图1中的3/5/pa/p/e2)由于其部分非晶性质而具有较高的接触电阻，通常为50-300mohm.cm2。非晶层和纳米晶层之间电导率的巨大差异使空穴和电子触点(contacts)之间的电子横向传导失效或大大降低，从而防止两种类型触点之间的短路。n型掺杂非晶层的典型电导率在0.001s/cm至0.01s/cm的范围内。n型掺杂纳米晶层的典型电导率在1s/cm至100s/cm的范围内。
[0016]
在文献ep3371833a1中描述的这种结构的缺点是限制空穴接触电阻达到非常低的值，因为它需要保留部分非晶态以防止横向分流。为了达到较低的接触电阻，尤其是在p层与空穴接触的接触压焊点之间的界面处，应该采用更积极的等离子体条件来减少或完全避免硅(p)层的非晶相。该层的较高的纳米结晶度，为接触压焊点提供了较低的接触电阻，同时也显示出较高的横向电导率。较高的横向电导率增加了本应在一种类型触点处收集的电荷移动到另一种类型的接触区域的机会，在该区域收集的电荷可以与相反类型的电荷重新结合而损失。因此，太阳能电池器件即使具有有利的较低的接触电阻，也显示出较低的分流电阻和电池效率。
[0017]
因此，有必要找到一种方案来防止两种触点之间的低分流电阻，同时充分利用两种类型触点的低接触电阻的潜力。
[0018]
隧道结是一个势垒，例如两个导电材料之间的薄绝缘层或电势。电子或空穴通过量子隧穿过程穿过势垒，为穿过势垒提供了一些可能性。通常，光伏电池中的隧道结使用退化和重掺杂半导体来促进电子和空穴载流子的直接重新结合。耗尽区非常薄(纳米范围)，允许从结的一侧传输到另一侧。因此，当基于文献ep3371833a1提出的隧道结生成ibc时，在第一类型掺杂结构(图1中的n)的全周围包括基本笔直的侧边缘形成隧道结，这避免了使用如前所述的高纳米晶层。


技术实现要素：

[0019]
本发明涉及一种光伏器件，其能够减轻现有技术的缺点。具体而言，与现有技术的
器件相反，本发明允许使用沉积在结构化第一类型掺杂电荷收集器(例如结构化电子或空穴电荷收集器)上的高度纳米晶层。
[0020]
因此，本发明涉及一种光伏器件，该光伏器件是叉指背接触(ibc)光伏器件，包括：
[0021]-p型或n型掺杂的以及具有第一面的硅基衬底，所述第一面定义出x-y平面；
[0022]-位于所述第一面上的本征非晶硅层a-si:h(i)；
[0023]-位于所述本征层上的第一图案化硅层，所述第一硅层为p型或n型掺杂，
[0024]-所述第一图案化硅层包括电荷收集部分之间的间隙，所述电荷收集部分在远离所述硅基衬底的一侧包括至少部分纳米晶体硅层的每个第二部分；
[0025]-位于所述电荷收集部分和所述间隙上的第二纳米晶硅层，该第二纳米晶硅层具有与所述图案化硅层的掺杂类型不同的另一类型的掺杂。
[0026]
电荷收集部分包括位于所述本征层和所述第二部分之间的每个非晶层部分，所述非晶层部分在其平行于所述x-y平面的至少一个横截面上，以及在任意径向方向上，具有大于所述第二部分的任意宽度的最大宽度，所述非晶层部分和所述第二部分(2b)基本上彼此居中。
[0027]
在一实施例中，非晶层部分的最大宽度比所述第二部分的所述任意宽度宽至少10％。
[0028]
在一实施例中，所述非晶层的高度在1nm至25nm之间，其中，所述第一电荷收集部分的高度在25nm至100nm之间。
[0029]
在一实施例中，所述第一图案化硅层和/或所述第二纳米晶硅层包括氧和/或碳。
[0030]
在一实施例中，所述非晶层和/或所述第二部分包括氧(o)和/或碳(c)。
[0031]
在一实施例中，所述第二纳米晶硅层具有50％以上的晶相。
[0032]
本发明还通过用于制造所述光伏器件的方法实现，并包括以下步骤(a-d)：
[0033]
a.提供硅基衬底，其具有n型或p型掺杂以及包括位于所述第一面上的本征非晶a-si:h(i)层；
[0034]
b.在所述本征层的预定区域上实现n型或p型非晶硅层的第一沉积，以产生包括多个不同且分离的非晶层岛的图案化的非晶层；
[0035]
c.在每个所述非晶层岛上实现具有与所述非晶层相同掺杂类型的第二纳米晶层的第二沉积，所述第二沉积不同于所述第一沉积，以便在每个所述非晶层岛的顶部形成所述第二纳米晶层部分，所述第二纳米晶层部分与所述非晶层岛形成多个电荷收集部分，所述非晶层部分对于其平行于所述x-y平面的任意一个横截面，具有在所述x-y平面上的第一投影面积，所述第一投影面积大于所述第二纳米晶层在所述x-y平面上的第二投影面积；
[0036]
d.在所述电荷收集部分上和在所述电荷收集部分之间的间隙上实现单纳米晶硅层，所述单纳米晶硅层具有与所述电荷收集部分的掺杂类型不同的掺杂类型。
[0037]
在一实施例中，使用相同的掩模沉积所述非晶硅层和所述第二纳米晶层。
[0038]
在一实施例中，使用两种不同的掩模来沉积非晶硅层和所述第二纳米晶层，所述第一沉积通过使用第一掩模进行，第一掩膜具有比所述第二沉积使用的第二掩模更大的开口。
[0039]
在一实施例中，所述第一沉积步骤和第二沉积步骤使用相同掩模进行，其中，在所述第一沉积期间，掩模不与所述衬底接触，以及其中，在所述第二沉积步骤期间，掩模与所
述衬底接触，以提供第一电荷收集部分，该第一电荷收集部分包括比所述第二纳米晶层部分更宽的非晶层部分。
[0040]
在一实施例中，用于沉积所述非晶硅层和/或所述第二纳米晶层的至少一个掩模是由invar或不锈钢制成的机械掩模。
[0041]
在一实施例中，当使用不同类型的沉积参数例如气相密度、温度、气体混合物、反应前驱体生成或其组合时，所述第一沉积步骤和第二沉积步骤使用大致上具有锥形开口的单个掩模进行，以提供所述非晶硅层和/或所述第二纳米晶层的不同尺寸的图案。
附图说明
[0042]
现在将参考所附附图描述本发明，其中：
[0043]-图1是现有技术的隧道式ibc-hjt光伏器件的示意性横截面图，其中仅一种类型的电荷收集结构被图案化且另一类型的层覆盖图案化的电荷收集结构及其间隙，以及在所述图案化结构上和所述间隙中具有不同的性质；
[0044]-图2是本发明的光伏器件的示意性横截面图，示出了与位于衬底顶部的本征层接触的非晶图案化层的不同接触区域和非晶岛的形式。图2还示出了第一电荷收集结构由大的非晶部分和不太宽的纳米晶体部分组成；图2还示出了所述非晶图案化层的间隙，通过所述空隙，与第一电荷相反的第二电荷类型被传输到未示出的电极；
[0045]-图3示出了本发明的器件的电荷收集结构的实施例；
[0046]-图4示出了本发明的ibc-shj的背面的俯视图；
[0047]-图5示出了在本发明图4的ibc-shj的背面的俯视图的放大部分；
[0048]-图6至图10示出了本发明的电荷收集结构的不同实施例以及非晶岛和第二纳米晶层之间的接触表面的更精确的可能形式；
[0049]-图11示出了由结构化电荷收集结构形成的隧道结的能级；
[0050]-图12示出了非隧穿分离区的能级；
[0051]
图13示出了本发明的电荷收集结构的横截面；
[0052]-图14示出了在沉积第二纳米晶体硅层之前电荷收集结构的细节的显微镜图像；
[0053]-图15示出了表示包括第一纳米晶层2b和第二纳米晶层4之间的隧道结接触的接触区域的现有技术的结构；
[0054]-图16示出了本发明的电荷收集结构的横截面，其示出包括第一纳米晶层2b和第二纳米晶层之间的隧道结接触的接触区域以及示出了包括第一非晶层2a和第二纳米晶层之间的阻挡接触的分离区域；
[0055]-图17示出了本发明的成品ibc-hjt太阳能电池的iv曲线(电流-电压曲线)，其包括通过沉积额外的较大非晶层实现的具有和不具有所谓分离区域的电荷收集结构。
具体实施方式
[0056]
将参照特定实施例和某些附图描述本发明，但本发明不限于此。所述附图仅仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可能被夸大，并且没有按比例绘制。尺寸和相对尺寸与本发明实践中的实际缩减不对应。
[0057]
应当注意的是，说明书和权利要求中的术语“包括”不应被解释为仅限于其后列出
的方法，即它不排除其他要素。
[0058]
在整个说明书中对“实施例”的引用意味着在本发明的至少一个实施例中包括与该实施例有关的特定特征、结构或特性。因此，在整个说明书的各个地方出现的措辞“在实施例中”或“在变体中”不一定都是指同一个实施例，而是指多个实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合，这对于本公开的技术人员来说是明显的。类似地，本发明的各种特征有时在单个实施例、附图或说明中组合在一起，以使本公开更易于阅读并改进对各种发明的一个或多个方面的理解。此外，尽管下文描述的一些实施例包括其他实施例中包括的一些特征但不包括其他实施例中包括的其他特征，但不同实施例的特征的组合仍意味着在本发明的范围内，并来自不同的实施例。例如，所声明的实施例中的任一个实施例都可以以任何组合使用。还应理解，本发明可以在没有阐述众多具体细节中的一些细节时实施。在其他实例中，为了不模糊对说明书和/或附图的理解，并非所有结构都被详细示出。
[0059]
本文中的表述横截面定义为水平横截面，意即与衬底平面平行的x-y平面内的横截面。措辞竖直在这里指垂直于衬底。竖直横截面是包括正交于衬底的竖直轴z的平面内的横截面。x-z和y-z平面定义出与衬底正交的竖直平面。水平面是平行于衬底的x-y平面。径向方向是指定义在水平横截面上的方向，其也定义在水平面上。横向方向定义在水平面中的x和/或y方向。宽度定义为在水平横截面中穿过虚线的结构的宽度，所述宽度也定义为直径。
[0060]
本文将厚度定义为在竖直方向上的厚度，即z轴方向上的厚度。
[0061]
这里，第一电荷收集结构2’定义为被配置成在器件运行时收集正电荷或负电荷的结构。这种电荷可以是电子或空穴。在运行时，相反符号的电荷在其间被收集，即通过所述第一电荷收集结构2’的间隙2”收集。
[0062]
已经发现，为了解决现有技术部分中所述的问题，当改变另一类型接触的电荷收集结构2的形状时，第二层4仍然可以沉积为高纳米晶层。例如，p型高纳米晶层4可以沉积在n型电荷收集结构2’之上和之间，或者n型全高纳米晶层4可以沉积在p型电荷收集结构2’之上和之间。所述高纳米晶层4是连续层，即没有开口的层。电荷收集结构2’的新设计是通过沉积具有非晶型组合物的第一结构部分2a来实现的，第一结构部分2a也定义为非晶层部分2a。在这些第一结构部分2a的顶部，沉积有具有纳米晶型组合物的较小的第二结构部分2b，第二结构部分2b也定义为第二纳米晶层部分2b。因此，所述第一结构部分2a大于所述第二结构部分2b。这些第二结构部分2b优选地以所述第一结构部分2a为中心。
[0063]
结构2的新设计提供了一个新的所谓的分离区域20，用于横向分离接触区域10和30。即使在使用高纳米晶层4时，这些分离区域20也保证不同类型接触10、30之间的高分流电阻。
[0064]
现在将描述不同的实施例。
[0065]
本发明的光伏器件1是叉指背接触(ibc)光伏器件，包括：
[0066]-硅基衬底3，其具有p型或n型掺杂且具有定义x-y平面以及与所述x-y平面正交的竖直z方向的第一面3a；
[0067]-位于所述第一面3a上的本征非晶a-si:h(i)层5，如图2所示定义预定区域5a；
[0068]-位于所述本征层5上的、本征的第一图案化硅层2，所述第一图案化硅层2包括所
述第一电荷收集部分2’之间的间隙2”，所述第一电荷收集部分2’包括第一部分层2a和第二部分层2b。
[0069]-位于所述第一电荷收集部分2’和所述间隙2”上的第二纳米晶硅层4，所述第二硅层4具有与所述第一图案化硅层2不同类型的掺杂，
[0070]-图中未示出的导电压焊点，位于所述第二纳米晶硅层4上。
[0071]
例如，如图2中可见的，所述间隙2”是通过进一步描述的沉积工艺实现的第一图案化硅层2中的孔。第一部分层2a具有直接沉积在本征层5顶部的非晶结构，以及沉积在第一部分层2a顶部并具有纳米晶体结构的第二部分2b。
[0072]
本发明的主要方面是，所述非晶层部分2a在其平行于所述x-y平面的横截面中的至少一个横截面上以及在该横截面中的任意径向方向上，具有的尺寸l2a大于所述纳米晶层部分2b的尺寸l2b。纳米晶层部分2b基本上以非晶部分2a为中心，并且层2a的一部分沿着第一电荷收集部分2’的边界突出，该第一电荷收集部分2’定义了非晶层2a和纳米晶层4之间的非晶/纳米晶界面，从而导致所谓的分离区域20。该分离区域20将一种类型的接触区域10与另一种类型的接触区域30分离。下述组合是可能的：
[0073]-作为优选实施例，n型衬底3、n型第一图案化硅层2和p型第二纳米晶硅层4；
[0074]-n型衬底3、p型第一图案化硅层2和n型第二纳米晶硅层4；
[0075]-p型衬底3、n型第一图案化硅层2和p型第二纳米晶硅层4；
[0076]-p型衬底3、p型第一图案化硅层2和n型第二纳米晶硅层4。
[0077]
本发明的特定形状的第一图案化硅层2提供了意想不到的效果，该效果是解决诸如文献ep3371833a中所述的器件相关的问题的本质。
[0078]
现在定义这些术语以区分上述使用的非晶硅层和纳米晶硅层的描述。
[0079]
非晶硅层应理解为一种无序的、随机互连的硅结构，其中未连接到邻近硅原子的结合物通常被氢原子饱和。非晶层一词还应包括具有在几个原子的范围内的近程有序结构的非晶硅网络。
[0080]
纳米晶硅层是指嵌入到氢化非晶硅基基体中的含有纳米尺度的硅晶体的层。纳米尺度的晶体的尺寸介于几个纳米(》3nm)到几百纳米(《500nm)之间。当在气相中沉积纳米晶层时，它可以显示非晶成核层，该非晶成核层随着层厚度的增加，或者通过更高密度的纳米晶体和/或更大尺寸的纳米晶体，而开始获得更多的晶体性质。
[0081]
在大多数实际情况下，通常在诸如图2至图8所示的实施例中，所述非晶层部分2a在其平行于所述x-y平面的所有横截面中以及在该横截面中的任意径向上，具有的宽度大于所述纳米晶层部分2b的宽度。在大多数实际情况下，非晶层部分2a的最大宽度是与缓冲层5的界面处的宽度。
[0082]
在变型中，所述第一电荷收集部分2’可以具有如图3所示的竖直横截面。这种情况可概括描述如下：非晶层部分2a具有的最大宽度l2a大于所述部分纳米晶层2b的最大宽度l2b。第一电荷收集部分2’可以具有在平行于所述x-y平面的任意平面中定义的任何形状。第一电荷收集部分2’的水平横截面可以具有线性形状或圆形形状。
[0083]
在本发明中，电荷收集结构2的特定结构包括非晶部分2a和纳米晶体部分2b，并且在第一类型触点30和第二类型触点10之间形成更精确的分离区域20，以允许在使用第二高纳米晶层4时防止横向分流。在优选实施例中，第一图案化硅层2为n型的层，第二纳米晶硅
层4为p型的层。
[0084]
图13示出了放大视图，以及分别在图11和图12中示出了接触区域30和分离区域20的能级。当在沉积不太宽的n型掺杂纳米晶层2b之前，提供由例如n型掺杂非晶硅制成的较宽缓冲层2a时，如图12所示，接触结构2’周围的分离区域20包括由a-si:h(n)层和nc-si:h(p)层制成的标准p-n(非隧道)二极管。这种二极管的行为类似于在耗尽区域有内置电场的典型的p-n二极管。如图2所示，该场效应防止电子和空穴电荷在预定长度的指状物的边缘上重新结合，该预定长度定义为所述分离区域20的竖直横截面的长度。即使在使用高纳米晶层4时，这些分离区域20也保证不同类型触点10、30之间的高分流电阻。如示意性示出能级的图11所示，通过在方法部分中进一步描述的本发明的工艺，实现了防止电子-空穴沿着接触结构2的边缘复合的分离区域20，同时接触结构2中的包括隧道二极管的接触区域30仅位于接触结构2的中心区域，在该中心区域中，纳米晶层2b和纳米晶层4之间存在直接接触。
[0085]
为了证明本发明意想不到的优点，在有和没有本发明的宽a-si(n)缓冲层2a的情况下，测量的少数载流子寿命总结如下：
[0086]-使用a-si:h(i)层进行双面钝化后，有和没有a-si(n)缓冲层2a时，少数载流子的寿命为8000μs；
[0087]-通过没有a-si(n)缓冲层2a的掩模沉积纳米晶(n)层2b后的少数载流子寿命为6650μs，而有a-si(n)缓冲层时的少数载流子寿命为8200μs；
[0088]-在没有a-si(n)缓冲层2a的纳米晶(p)层4a沉积后的少数载流子寿命为400μs，在有a-si(n)缓冲层的少数载流子寿命为7460μs。
[0089]
在沉积双面a-si:h(i)层之后测量太阳能电池前体，然后在沉积带有和不带有图案化的较宽非晶层结构2a的纳米晶图案化层2b之后再次测量，放置在各个较小结构2b下方的各个较宽非晶结构2a彼此居中。在沉积第二纳米晶层4之后对少数载流子寿命进行第三次测量。通过载流子沿结构2边缘的内部复合，移除较宽的层结构2a，这显著降低了少数载流子的寿命(即，将至400μs)，抑制了ibc hjt器件达到高效率，而插入较宽的非晶层结构2a，则将钝化保持在极好水平(即7460μs)。
[0090]
因此，本发明呈现了电子指状物的特定形态，其提供了意想不到的效果，即，它仅在接触结构2的中心部分上提供了接触结，而沿着接触结构2的边缘，横向分离区域20呈现电势垒(在横向方向上)，其作用类似于防止电子-空穴载流子复合的隔离区域。分离区域的长度(通常为5至100μm)可通过以下各种方法进行修改。
[0091]
文献ep3371833a1中描述的现有技术结构与本发明的电荷收集指状物之间的区别如图15(文献ep3371833a1的结构)和图16(本发明的结构)所示。
[0092]
在图15中，电子接触结构沿其厚度具有相同的宽度，其层材料由“n型非晶硅或原晶硅或纳米晶硅或微晶硅或这些层的任意组合或堆叠或由这些层制成的任一合金(如氧或碳合金)”制成。与图15的现有技术器件相比，本发明(图16)的不同之处在于插入了一个专用n型掺杂非晶层，该层大于放置在其上的纳米晶体n型掺杂层。层2a突出于层2b的部分形成沿接触结构2的边缘用作电隔离区域的分离区域20，这在现有技术中是不存在的。如前所述(表1)，该隔离区域防止电子和空穴载流子在接触结构2的边缘处重新结合。
[0093]
在一个实施例中，所述非晶层2a与所述本征非晶a-si:h(i)层5直接接触。在变体中，未示出的另一层可沉积在层5和非晶层2a之间。
[0094]
在图3所示的实施例中，所述非晶层部分2a的所述宽度l2a优选地比所述纳米晶层2b的所述宽度l2b大10％，甚至更优选大20％。在变体中，所述非晶层部分2a在x-y平面中的虚拟投影面积可以比所述至少部分纳米晶层2b在x-y平面中的虚拟投影面积大5％，优选地大10％，甚至更优选地大20％。
[0095]
在一个实施例中，所述非晶层2a的高度ha在1nm至45nm之间，优选在3nm至25nm之间。所述第一电荷收集部分2’的高度h通常在25nm至100nm之间。
[0096]
在变体中，非晶层2a优选为80％以上的非晶，并且可以包括纳米晶体。
[0097]
在本发明的另一变体中，第一类型图案化层2a可以包括氧、氮或碳。
[0098]
在另一变体中，第二类型图案化层2b可以包括氧、氮或碳。
[0099]
在实施的变体中，非晶层2a和/或所述第二部分2b可以包括氧(o)和/或碳(c)。
[0100]
在另一个变体中，氧或碳的密度可以在层2a的外表面处增强。
[0101]
本发明还通过用于制造所述光伏器件1的方法实现，包括步骤(a-d)：
[0102]
a.提供硅基衬底3，其具有n型掺杂以及包括位于所述至少第一面3a上的本征非晶a-si:h(i)层5；
[0103]
b.在预定区域5a上实现n型掺杂非晶硅层2a的第一沉积；
[0104]
c.在每个所述非晶层岛2a上实现具有与所述非晶层2a相同掺杂类型的第二纳米晶层2b的第二沉积，所述第二沉积不同于所述第一沉积，以便在每个所述非晶层岛2a的顶部形成所述第二纳米晶层部分2b，所述第二纳米晶层部分2b与所述非晶层岛2a形成多个电荷收集部分2’，所述非晶层部分2a对于其平行于所述x-y平面的任意一个横截面，具有在所述x-y平面上的第一投影面积，所述第一投影面积大于所述第二纳米晶层2b在所述x-y平面上的第二投影面积；
[0105]
d.在所述电荷收集部分2’上和所述电荷收集部分2’之间的间隙2”上实现单纳米晶硅层4，所述单纳米晶硅层4具有与所述电荷收集部分2’的掺杂类型不同的掺杂类型。
[0106]
术语“更宽”的定义如上所述，即非晶层部分2a的至少一个宽度比纳米晶层部分2b的最大宽度更宽。在实际情况中，如图2至图9所示，非晶层部分2a的最大宽度是与缓冲层5接触处的宽度。
[0107]
在一实施例中，使用相同的掩模沉积所述非晶硅层2a和所述n型纳米晶层2b。
[0108]
在一实施例中，使用机械掩模沉积所述非晶硅层2a和所述n型纳米晶层2b。
[0109]
在一实施例中，使用由invar或不锈钢制成的机械掩模沉积所述非晶硅层2a和所述n型或p型纳米晶层2b。
[0110]
在一实施例中，使用两种不同的掩模来沉积非晶硅层2a和所述纳米晶层2b，所述第一沉积通过使用第一掩模进行，第一掩膜具有比所述第二沉积使用的第二掩模更大的开口。
[0111]
在一实施例中，所述第一沉积步骤和第二沉积步骤使用相同掩模进行，其中在所述第一沉积期间，掩模不与衬底3接触，以及其中在所述第二沉积步骤期间，掩模与所述衬底接触，从而形成第一电荷收集部分2’，该第一电荷收集部分2’包括比所述非晶层部分2a的顶部的纳米晶层部分2b更宽的非晶层部分2a。
[0112]
在一实施例中，所述第一沉积步骤和第二沉积步骤使用具有开口的单个掩模进行，该开口的设计在使用不同类型的沉积参数时给出不同尺寸的图案。在晶圆接触表面处
具有较宽开口且在面对沉积区域的表面具有较窄开口的掩模设计，可导致图案的尺寸显著依赖于沉积工艺中选择的等离子体参数。沉积参数可以例如在气相密度、温度、气体混合物、或多或少定向前驱体生成或其组合中变化。