[發明專利]制造光伏電池的方法、由該方法制造的光伏電池及其應用

無效

• 申請號: 201080061605.1
• 申請日: 2010-11-17
• 公開（公告）號: CN102754215A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 馬拉特·扎克斯;加利納·克洛莫伊茨;安德雷·西特尼科夫;奧列格·索洛杜卡;列夫·克賴寧;納夫塔利·P·艾森伯格;尼涅利·博爾汀
• 申請（專利權）人: 太陽能和風能科技公司;B-太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/032;H01L31/18;H01L31/0236
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李丙林;張英

技術領域和背景技術

本發明，在其一些實施方式中，涉及能量轉換，并且更加尤其是，但不排他地，涉及包括摻雜的半導電襯底的光伏電池，并涉及其生產方法。

光伏電池能夠把光直接轉換為電。人們非常在未來能夠通過光伏電池把日光轉換為電提供可再生能源的重要來源，從而能夠減少不可再生能源（如礦物燃料）的使用。然而，盡管全世界都需要對環境無危害的可再生能源，但制造光伏電池的高費用，以及它們將日光轉換為電的有限效率，至今已經限制了它們作為電的商業來源的應用。因此對生產相對便宜并具有高效率的光伏電池存在強烈的需求。

光伏電池通常包括P-型硅襯底，其用n-摻雜物（例如磷）摻雜在其中的一面上，以形成n⁺層，并用p-摻雜物（例如硼）摻雜在其中的另一面上，以形成p⁺層，從而形成n⁺-p-p⁺結構。如果使用n-型硅襯底，則形成n⁺-n-p⁺結構。

然后將電接觸施加于每個面。電接觸必須僅覆蓋表面積的一小部分，以避免阻礙光通過。電接觸典型地以柵格圖案（grid?pattern）施加，以避免覆蓋太多表面積。單面的光伏電池在光伏電池的一個面具有這樣的網格圖案，而雙面光伏電池在光伏電池的兩面都具有這樣的圖案，并且因此能夠從任何方向收集光。

可以通過減小光從光伏電池表面的反射來提高效率。實現此目的的方法包括紋理化（毛化）表面并且施加抗反射涂層。二氧化鈦（TiO₂）、ZrO₂、Ta₂O₅和氮化硅是目前實踐中使用的抗反射涂層的實例。

在Kranzel等于2006年在夏威夷召開的IEEE第4屆光伏能量轉換國際會議（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/氮化硅堆疊系統生產光伏電池的示例性方法。

此外，提高效率的嘗試包括用選擇性發射極生產光伏電池，其中n⁺層更重地摻雜在電接觸下方的區域，以減少接觸電阻。

德國專利No.102007036921描述了這樣的方法，披露了一種產生具有n⁺-p-p⁺結構的太陽能電池的方法，其中使用具有對應于接觸網格圖案的開口的掩蔽層，并用磷摻雜，以使得在接觸網格下方的磷濃度是最高的。

美國專利No.6,277,667披露一種制造太陽能電池的方法，其中利用絲網印刷來施加n-摻雜物源以形成n⁺區，并使用低劑量的n-摻雜物源以形成淺摻雜的n⁺區。然后將電極絲網印刷到n⁺區上。

美國專利No.5,871,591披露了將磷擴散入硅襯底的表面中，將圖案化的網格金屬化在摻雜磷的表面上，并等離子體蝕刻該摻雜磷的表面，以使得電接觸下面的襯底被遮蔽而未被遮蔽的材料被選擇性去除。

實現n⁺層在電接觸下方區域更重地摻雜的另外的方法是使用自摻雜（self-doping）電極。

例如，美國專利No.6,180,869披露了自摻雜硅的電極，其主要由與摻雜物熔合的金屬形成。在合金與硅襯底一起加熱時，將摻雜物摻入熔化的硅中。

俄羅斯專利No.2139601披露了一種通過高溫處理在其背面施加有硼硅酸鹽膜（borosilicate?film）而在其正面施加有磷硅酸鹽膜（phosphosilicatefilm）的硅襯底來制造具有n⁺-p-p⁺結構的太陽能電池的方法。然后將硅層從襯底的正面去除并將該正面紋理化在一個操作中進行。接著在正面上形成n⁺層，然后形成接觸。

另外的背景技術包括美國專利No.6,825,104、美國專利No.6,552,414、歐洲專利No.1738402以及美國專利No.4,989,059。

發明內容

根據本發明的一些實施方式的方面，提供了生產光伏電池的方法，該方法包括：

a）用n-摻雜物摻雜半導電襯底的第一表面，以使得在該襯底中形成第一n⁺層；

b）用p-摻雜物摻雜所述半導電襯底的第二表面，以使得在該襯底中形成p⁺層；