[发明专利]制造光伏电池的方法、由该方法制造的光伏电池及其应用

说明书

技术领域和背景技术

本发明，在其一些实施方式中，涉及能量转换，并且更加尤其是，但不排他地，涉及包括掺杂的半导电衬底的光伏电池，并涉及其生产方法。

光伏电池能够把光直接转换为电。人们非常在未来能够通过光伏电池把日光转换为电提供可再生能源的重要来源，从而能够减少不可再生能源（如矿物燃料）的使用。然而，尽管全世界都需要对环境无危害的可再生能源，但制造光伏电池的高费用，以及它们将日光转换为电的有限效率，至今已经限制了它们作为电的商业来源的应用。因此对生产相对便宜并具有高效率的光伏电池存在强烈的需求。

光伏电池通常包括P-型硅衬底，其用n-掺杂物（例如磷）掺杂在其中的一面上，以形成n⁺层，并用p-掺杂物（例如硼）掺杂在其中的另一面上，以形成p⁺层，从而形成n⁺-p-p⁺结构。如果使用n-型硅衬底，则形成n⁺-n-p⁺结构。

然后将电接触施加于每个面。电接触必须仅覆盖表面积的一小部分，以避免阻碍光通过。电接触典型地以栅格图案（grid pattern）施加，以避免覆盖太多表面积。单面的光伏电池在光伏电池的一个面具有这样的网格图案，而双面光伏电池在光伏电池的两面都具有这样的图案，并且因此能够从任何方向收集光。

可以通过减小光从光伏电池表面的反射来提高效率。实现此目的的方法包括纹理化（毛化）表面并且施加抗反射涂层。二氧化钛（TiO₂）、ZrO₂、Ta₂O₅和氮化硅是目前实践中使用的抗反射涂层的实例。

在Kranzel等于2006年在夏威夷召开的IEEE第4届光伏能量转换国际会议（2006 IEEE 4^th World Conference on Photovoltaic EnergyConversion）上所提交的文章中描述了利用在背面上的二氧化硅/氮化硅堆叠系统生产光伏电池的示例性方法。

此外，提高效率的尝试包括用选择性发射极生产光伏电池，其中n⁺层更重地掺杂在电接触下方的区域，以减少接触电阻。

德国专利No.102007036921描述了这样的方法，披露了一种产生具有n⁺-p-p⁺结构的太阳能电池的方法，其中使用具有对应于接触网格图案的开口的掩蔽层，并用磷掺杂，以使得在接触网格下方的磷浓度是最高的。

美国专利No.6,277,667披露一种制造太阳能电池的方法，其中利用丝网印刷来施加n-掺杂物源以形成n⁺区，并使用低剂量的n-掺杂物源以形成浅掺杂的n⁺区。然后将电极丝网印刷到n⁺区上。

美国专利No.5,871,591披露了将磷扩散入硅衬底的表面中，将图案化的网格金属化在掺杂磷的表面上，并等离子体蚀刻该掺杂磷的表面，以使得电接触下面的衬底被遮蔽而未被遮蔽的材料被选择性去除。

实现n⁺层在电接触下方区域更重地掺杂的另外的方法是使用自掺杂（self-doping）电极。

例如，美国专利No.6,180,869披露了自掺杂硅的电极，其主要由与掺杂物熔合的金属形成。在合金与硅衬底一起加热时，将掺杂物掺入熔化的硅中。

俄罗斯专利No.2139601披露了一种通过高温处理在其背面施加有硼硅酸盐膜（borosilicate film）而在其正面施加有磷硅酸盐膜（phosphosilicatefilm）的硅衬底来制造具有n⁺-p-p⁺结构的太阳能电池的方法。然后将硅层从衬底的正面去除并将该正面纹理化在一个操作中进行。接着在正面上形成n⁺层，然后形成接触。

另外的背景技术包括美国专利No.6,825,104、美国专利No.6,552,414、欧洲专利No.1738402以及美国专利No.4,989,059。

发明内容

根据本发明的一些实施方式的方面，提供了生产光伏电池的方法，该方法包括：

a）用n-掺杂物掺杂半导电衬底的第一表面，以使得在该衬底中形成第一n⁺层；

b）用p-掺杂物掺杂所述半导电衬底的第二表面，以使得在该衬底中形成p⁺层；