CN101167192B - 量子库太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种量子库太阳能电池，由半导体衬底、扩散层和上、下电极构成，在所述的半导体衬底层上设有和半导体衬底导电类型相同的轻掺杂的外延层，在该外延层上设有肋：所述的肋为长条状结构，包括多条平行的竖肋和至少有一条横肋，横肋贯穿连接多条平行的竖肋；竖肋和横肋围成的区间为肋区间；在所述的长条状的肋上设有：和外延层导电类型相反的离子注入层、和离子注入层导电类型相反的高掺杂层，高掺杂层覆盖在离子注入层上，在高掺杂层上覆盖有金属层；上电极引线连接在横肋上的金属层上；所述扩散层设置在整个肋间区内，其导电类型与外延层的导电类型相反，该扩散层上设有氧化层；同时，在上、下电极之间外加有背场电压。

Description

量子库太阳能电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，具体涉及一种量子库太阳能电池，以及这种新型太阳能电池的制备工艺。

背景技术

太阳能电池是以半导体材料为基础的一种具有光电转换功能的半导体器件。太阳能电池的原理是基于半导体的光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能。现有的太阳能电池通常由半导体衬底和扩散层形成的PN结以及该PN结两端引出的电极构成，它通过PN结的自建电场将在光照条件下所产生的光生载流子迁徙到PN结的两边形成光生电流，达到光电转换的效果。

太阳能电池的效率一直是人们关注的问题，单晶硅电池是目前转换效率最高的太阳能电池，它可将16％～20％的入射光线转换为电流。太阳光之所以只有很少的百分比被转换为电能，原因是归结于现有的太阳能电池都不能将大部分的太阳光转换为电流。太阳光包含电磁波中的一个很宽的光谱范围(0.25～2.2μm)，即从红外线经过各种颜色的可见光直到紫外线。大体分为紫外线占7％、可见光占45％和红外光占47％左右。对于现有硅电池来说，为了产生电子-空穴对形成电流，波长小于1.1μm的光才具有足够的能量。太阳光谱中波长大于1.1μm长波部分不能产生电子-空穴对，而是转变为热量。太阳辐射中大约有25％的这样的光能不能被利用。如光线的能量足以产生电子-空穴对，剩余的能量又被转换为未利用的热量。如此太阳能的30％的部分没有被利用。上述两个因素是传统太阳能电池转换效率低的主要原因。而且，就目前的太阳电池来说，即使把所有的入射的太阳光全部转换成电能，仍然存在单位面积输出功率过低，以至需要使用太阳能作动力的时候，必需设置大面积的太阳能电池板，其面积之大已经妨碍了它的推广使用，例如，太阳能汽车等技术均受此限制，无法迅速发展。在目前的现有技术中，小面积高输出功率的太阳能电池的结构和制造技术方面，都尚未出现重大的突破。

发明内容

针对上述问题，本发明将提供一种新理论、新结构、新工艺的太阳能电池--量子库太阳能电池。新电池的结构使其进行光电转换的同时，更能够充分吸收“热能载流子”产生电流，形成本电池的主体电流，从而使转换效率得到质的飞跃。本发明还将提供这种新结构量子库太阳能电池的制备工艺，使其实现大规模工业生产。

完成上述发明任务的技术方案是：

一种量子库太阳能电池，由半导体衬底、扩散层和上、下电极构成，其特征在于，在所述的半导体衬底层上设有和半导体衬底导电类型相同的轻掺杂的外延层，在该外延层上设有肋：所述的肋为长条状结构，包括多条平行的竖肋和至少有一条横肋，横肋贯穿连接多条平行的竖肋；竖肋和横肋围成的区间为肋区间；在所述的长条状的肋上设有：和外延层导电类型相反的离子注入层、和离子注入层导电类型相反的高掺杂层，高掺杂层覆盖在离子注入层上，在高掺杂层上覆盖有金属层；上电极引线连接在横肋上的金属层上；所述扩散层设置在整个肋间区内，其导电类型与外延层的导电类型相反，该扩散层上设有氧化层；同时，在上、下电极之间外加有背场电压。

以上方案中所述的若干平行的、长条状的竖肋，以及横肋，在外延层上形成栅格状分布。肋的上部的外延层经过半导体工艺处理形成离子注入层、高掺杂层以及金属层。所述的肋间区的扩散层与传统太阳能电池结构上的扩散层相同。所述的横肋与竖肋基本上垂直设置。

换言之，本发明的量子库太阳能电池由太阳能电池芯片与产生背场电压的直流电源串联构成。同时，本发明与传统太阳能电池的结构区别是：在外延层上划分有肋和肋间区；扩散层设置在肋间区。在肋上设有离子注入层、高掺杂层；高掺杂层覆盖在离子注入层之上，离子注入层夹在外延层和高掺杂层之间形成夹层结构，离子注入层的导电类型和外延层、高掺杂层的导电类型相反，在夹层结构中形成两个PN结。多个夹层结构的肋之间为扩散层，扩散层的导电类型与外延层及衬底的导电类型相反。肋上的夹层结构与设在肋间区的扩散层连在一起，形成库阱，即量子库。

以上方案中所述的半导体衬底材料和外延层共同构成半导体基础层。

所述的半导体外延层可以为p^-型，扩散层为n⁺型，离子注入层为n⁺型，高掺杂层为p⁺⁺型；或者，

所述的半导体外延层可以为n^-型，扩散层为p⁺型，离子注入层为p⁺型，高掺杂层为n⁺⁺型；

以上说明中的^-、⁺、⁺⁺表示半导体材料中的杂质掺杂程度，分别表示轻掺杂、重掺杂和超重掺杂。

所述的离子注入层的浓度为10¹⁴～10¹⁹cm^-3，厚度在1nm～100nm之间。

所述高掺杂层的掺杂浓度远远高于传统工艺中扩散层的浓度，一般可以达到10¹⁷～10²¹cm^-3，厚度在几千个左右。

所述金属层可以是常用的金属Al等。

所述上、下电极之间外加有背场电压可以是在上、下电极之间外加反向偏置电压电源。

本发明的结构与传统太阳能电池的区别十分明显，例如：

本发明设置有外延层，其厚度为15μm～20μm之间，在器件中起着提高量子库容量的作用，确保最佳的输出功率。传统太阳能电池上则没有这种结构；倘若在传统太阳能电池上设置外延层，就会导致提高开路电压和减少光电转换率。而在本发明的结构中，是为提高转换效率的重要条件，是一种新的结构特征。

以上方案中太阳能电池的特殊结构和外加的反向背场电压电源成为提高转换效率的关键，只要使背场电压保持额定，工作状态稳定，量子库太阳能电池就能够维持有效的输出功率。

本发明有以下优化方案：

1、本量子库太阳能电池反向背场电压的设置原则是：所述的背场电压为反向偏置电压，该反向偏置电压直流电源的内阻小于/等于负载蓄电池内阻的1/N；其中的N大于3，可以是3、4、5等(不排除非整数比)，理想状态的N数值越大效果越好；其中有实际工业使用意义的数值为6以上。随着低内阻甚至零内阻电池研究的进展，背场电压直流电源与负载蓄电池内阻的比值将可以趋近于无穷小。采用这类低内阻电池作为背场电压直流电源，则本发明的转换效率还可以进一步提高。

2、为了进一步提高输出功率，所述的背场电压为反向偏置电压，应高于负载蓄电池电压。

3、对于上述第2条优化方案的再优化：所述的反向偏置电压始终要高于负载蓄电池电压2V左右。

本发明推荐以下数据：所述的背场电压采用15V。

在传统太阳能电池上施加15V或更高的背场电压，会导致击穿；而本发明中该背场电压成为有利的边界条件之一，以便形成量子阱。

4、所述的条状的竖肋，可以设置成若干平行的堤坝状，每条竖肋的宽度在几微米到十几微米之间，相邻两条竖肋之间的距离(即肋间区宽度)为数百微米。每条竖肋与其相邻的肋间区构成一个条形单元，依次连接的若干条形单元，构成本发明的主要结构。 同时，有至少一条同样结构的横肋贯串所有的条形单元，将各单元并联。肋的顶部金属化之后，在电池正面(负极)形成梳子状电极结构。

为了引线方便，上电极连接线可以设在横肋顶部的金属层上，所述的横肋可以设置2条。

在半导体外延层的一侧可以设有超重掺杂多晶硅材料的高掺杂电极层，下电极连接线直接从该高掺杂电极层中引出。

5、本发明推荐：所述的外延层厚度采用15～20微米，其电阻率为7.5～8.5Ω·cm；所述离子注入层的厚度采用1～100纳米；所述的高掺杂层的厚度采用亚微米量级。

6、在有网地区，背场电压电源可以不采用蓄电池，而通过变压器和整流器组成的电路设置背场电压。

7、在离子注入层和高掺杂层之间；以及离子注入层和半导体基础层之间，可以设置起缓冲作用的本征层(π)。

8、在所述衬底层的周边通过扩散设置隔离槽。

9、为了获取大的输出电流，减小损耗，所述的半导体衬底材料采用超重掺杂的半导体材料，其电阻率小于0.005Ω·cm。

本发明的上述技术方案，可以有多种的实现方式，包括现有技术中的多种形式和技术，例如：设置钝化层、减反射膜、采用栅状电极等，均可与传统太阳能电池相同。

在以上技术方案中，当有光照时，太阳能电池板即将出口处的输出电压，大于背场电压，背场电压的电源无法向负载输出电流，所以在使用过程中，背场电压电源的电压基本稳定。

本发明采用增加离子注入层和高掺杂层与外延层，并在半导体衬底与高掺杂层之间设背场电压的技术方案以后，特别是在选择了特定的背场电压电源的小内阻比等边界条件下，使太阳能电池的效率大幅度提高：传统太阳能电池的输出电流为30mA；而本发明的量子库太阳能电池的输出电流从可以增加到150mA；传统太阳能电池的输出电压为0.5V；而本发明的输出电压为15V左右，甚至达到17V；传统太阳能电池的输出功率一般为0.02W/cm²；本发明太阳能电池板的输出功率可以达到2W/cm²；在实验室的理想工艺条件下，可以达到7W/cm²。

本发明的效率提高的幅度之大，是实际试验与检测的结果；其数据远远超过了目前太阳能发电理论的极限效率。由太阳能电池的自建电场(内建场)与外加的直流电源电场(外建场)一起组成一个新的电场，这个新的总电场可使原有的空间电荷区扩大很多 倍，在光照以后经太阳激发的少子和热电转换产生的多子(包括利用日光中的红外线以及利用光照产生的热量进行热电转换产生的多子；以及利用周边环境热量进行热电转换产生的多子)形成了多子传输体制，在本发明的边界条件下，使热电子的无序运动变为有序运动，形成电流，从而大幅度提高转换效率。原来传统意义上的光电转化效率已不适用于估算本电池的转换效率，因为本电池除光电转化以外主要的还有热电转化，而周围的热又难以测定，因而本电池无法用转化效率来表示，仅用实测功率表示。其具体作用机理的细节，需要进一步的探讨。

本发明的量子库太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1、衬底准备采用n型或P型的半导体材料；

2、外延层的生长生长n^-型或P^-型的外延层；

3、扩散区的形成  在外延层上氧化及对预定的肋间区进行第一次光刻后，通过扩散，形成p⁺型或n⁺型扩散区；

4、离子注入层的形成再生长一层二氧化硅，随后进行第二次光刻：在上述扩散区之间留出的肋的位置上刻出窗口，刻蚀掉窗口区的氧化层；注入或扩散三或五族元素化合物，并退火使杂质推进到所需的深度，形成p⁺型或n⁺型离子注入层；

5、高掺杂层的形成在离子注入层上再生长一层二氧化硅，随后进行第三次光刻，刻出窗口，生长多晶硅；进行第四次光刻，在多晶硅上面刻蚀掉氧化层，并刻出扩散窗口，通过形成离子注入的办法注入或扩散三或五族元素化合物，或通过LPCVD方法形成高掺杂层；

6、金属接触和互联在高掺杂层表面蒸铝，形成蒸铝层，进行第五次光刻，形成金属电极互联；

8、后部封装工艺；

9、在电极之间连接背场电压电源。

上述制备方法中的最后一个步骤(连接背场电压电源)，在生产阶段可以暂时不进行，而在该太阳能电池的使用时进行连接。

以上制备方法的进一步改进，有以下优化方案：

1、衬底材料采用重掺杂的半导体材料，例如n⁺⁺型或P⁺⁺型硅，其电阻率小于0.005Ω·cm；

2、所述的外延层的生长步骤中，所制备的外延层厚度为15～20微米；电阻率7.5～8.5Ω·cm；

3、所述的工艺步骤中，光刻工艺的条件为：温度控制在30～50℃，时间3～5分钟；

4、所述的扩散步骤中，工艺的条件为：温度控制在1000～1200℃，时间16～20分钟；

5、所述的离子层形成步骤中，工艺的条件为：在50千伏下注入三或五族元素化合物，温度控制在1000℃，时间约3小时，浓度10¹⁴～10¹⁹cm^-3；厚度控制在1nm～100nm，宽度为几微米至几十微米；

6、所述的高掺杂层形成步骤中，采用原位掺杂工艺的条件为：温度控制在550～650℃，真空度控制在10^-5乇，保温三小时，生长掺砷多晶硅，厚度控制在1微米左右；浓度10¹⁷～10²¹cm^-3；宽度为几微米至几十微米；

7、在金属互联步骤中，在高掺杂注入区表面蒸铝层的工艺的条件为：温度1148℃，衬底温度250℃，恒温8～12分钟，在高掺杂层上形成表面蒸铝层；

8、在连接背场电压电源的步骤中，背场电压电源的电压为加在电极间的反向偏置电压，使得器件的反向偏置电压为0.1～3V。若负载为蓄电池，直流电源内阻小于/等于蓄电池的1/N，N的最佳值等于或大于6。

本发明克服了传统太阳能电池光单位面积输出功率过低等不足，提供的新结构的量子库太阳能电池，在进行光电转换的同时，更能够充分吸收“热能载流子”产生电流，形成本电池的主体电流，从而使转换效率得到质的飞跃。本发明提供的这种新结构量子库太阳能电池的制备工艺是成熟工艺，可以实现大规模的工业生产。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为本发明实施例2结构示意图。

具体实施方式

实施例1，量子库太阳能电池，由太阳能电池板与背场电压的直流电源串联构成，其结构参照图1：超重掺杂n⁺⁺型硅衬底1下面设有金属电极层14，并连接有下电极6，n⁺⁺ 型硅衬底1上设有轻掺杂的n^-型硅外延层10，该外延层10的厚度为15～20微米，其上设有多条相互平行的竖11和两条横肋13，竖肋11横肋13围成的区间为肋区间12；竖肋11上设有p⁺型离子注入层3和n⁺⁺型高掺杂层4，高掺杂层4覆盖离子注入层3，在高掺杂层4上覆盖有金属铝层9；上电极7连接在横肋13的顶部的金属铝层9上；肋间区内为p⁺型扩散层2，该扩散层2上设有氧化层5；同时，在上下电极7、6之间外接有直流背场电压的电源15，其背场电压为15V，其内阻小于或等于负载蓄电池内阻的六分之一。

离子注入层3夹在n^-型外延层1与n⁺⁺型高渗杂层4之间，形成上下两个PN结，构成n⁺⁺、p⁺、n^-夹层结构。p⁺型离子注入层3被n⁺⁺高渗杂层4覆盖，厚度为1nm～100nm。就电池整体而言，n⁺⁺、p⁺、n^-夹层结构呈肋状排列，每条竖肋11的宽度在几微米到十几微米之间，其互相之间为p⁺型扩散层2形成的矩形区域，相邻两条竖肋11之间的距离(即肋间区宽度)为数百微米。扩散层2上表面盖有氧化层5，工作时用以接收太阳能入射能。此外，各n⁺⁺、p⁺、n^-夹层结构形成的肋11、13为金属铝层5所连接。电极6和7分别从金属电极层14和横肋13顶端的铝层5上引出。

本实施例纳米量子库太阳能电池的具体制备工艺如图2所示，包括以下步骤：

1、衬底准备  采用重掺杂的n⁺⁺型硅半导体材料，电阻率小于0.005Ω·cm；选用标准的(100)晶面；

2、外延层的生长  外延生长一层轻掺杂的n^-硅，所制备的外延层厚度为15～20微米；电阻率7.5～8.5Ω·cm；

3、扩散层的形成  约5份干氧加60份湿氧再加5份干氧，氧化温度控制在1100℃，使n^-型外延层10表面再生长一层二氧化硅；温度控制在40℃，时间4分钟，刻蚀掉扩散区的氧化层，形成扩散窗口；温度控制在1100℃，时间18分钟，通过在n^-型硅外延层的肋区间12上的硼扩散，杂质推进深度为微米级，形成p⁺扩散层2；

4、离子注入层的形成  约30分钟湿氧加40份干氧，温度控制在1050℃，再生长一层二氧化硅，随后进行第二次光刻，在各扩散区之间的竖肋11和横肋13的位置上刻蚀掉氧化层；在50千伏下注入三氟化棚，温度控制在1000℃，时间约3小时，厚度控制在1nm～100nm，浓度10¹⁴～10¹⁹cm^-3，退火形成离子注入层3；

5、高掺杂层的形成  进行第三次光刻，在离子注入层3表面刻出窗口，并刻蚀掉氧化层，生长多晶硅；进行第四次光刻，温度控制在600℃，真空度控制在10^-5乇，保温三小时，浓度10¹⁷～10²¹cm^-3，对多晶硅掺砷，形成高掺杂层4；

6、金属互联再进行第五次光刻，在高掺杂层4表面刻出窗口，并刻蚀掉氧化层，在温度1148℃，衬底温度250℃，恒温10分钟的条件下，在高掺杂层4上表面蒸铝层5，形成梳状电板结构；

7、在横肋顶部的蒸铝层上连接上电极，之后进行进行减薄、背面金属化、划片、装架、封装；

8、在电极之间连接背场电压电源。

实施例2

图2所示的实施例2与实施例1的主要区别：该半导体衬底1为p⁺⁺型，外延层为p^- 型，扩散层2为n⁺型，离子注入层3为n⁺型，高掺杂层4为p⁺⁺型。

此外，高渗杂层采用掺杂多晶硅，掺杂多晶硅不仅可以作为掺杂扩散源，还可以作为互连引线，在半导体外延层的一侧的高渗杂电极层8直接用作下电极6的引出电极。这样不仅电极的引出更加方便，可以实现平面结构，用单晶硅即可制作，成本更低。

本实施例量子库太阳能电池的制备方法与实施例1的不同之处是：在扩散层形成步骤中，以磷扩散取代硼扩散；在离子注入层形成步骤中，以三氟化磷离子注入取代三氟化硼离子注入；在高掺杂层形成步骤中，以生长掺硼多晶硅取代生长掺砷多晶硅。

除上述实施例外，本发明还可以有其他变化形式。例如，在高掺杂层与离子注入层之间、以及离子注入层与衬底之间也可以设置本征层(π)起缓冲作用。以及为了减小漏电流，在衬底周边通过扩散设置p⁺或n⁺隔离槽(为了降低成本，也可不设置隔离槽)。

Claims (28)

1.一种量子库太阳能电池，由半导体衬底、扩散层和上、下电极构成，其特征在于，在所述的半导体衬底层上设有和半导体衬底导电类型相同的轻掺杂的外延层，在该外延层上设有肋：所述的肋为长条状结构，包括多条平行的竖肋和至少有一条横肋，横肋贯穿连接多条平行的竖肋；竖肋和横肋围成的区间为肋区间；在所述的长条状的肋上设有：和外延层导电类型相反的离子注入层、和离子注入层导电类型相反的高掺杂层，高掺杂层覆盖在离子注入层上，在高掺杂层上覆盖有金属层；上电极引线连接在横肋上的金属层上；所述扩散层设置在整个肋区间内，其导电类型与外延层的导电类型相反，该扩散层上设有氧化层；同时，在上、下电极之间外加有背场电压。

2.按照权利要求1所述的量子库太阳能电池，其特征在于，所述的背场电压为反向偏置电压，该反向偏置电压的直流电源的内阻小于或等于负载蓄电池内阻的1/N；其中N的数值大于6。

3.按照权利要求1所述的量子库太阳能电池，其特征在于，所述的背场电压高于负载蓄电池电压。

4.按照权利要求3所述的量子库太阳能电池，其特征在于，所述的背场电压始终高于负载蓄电池电压2V。

5.按照权利要求3所述的量子库太阳能电池，其特征在于，所述的背场电压采用15V。

6.按照权利要求1所述的量子库太阳能电池，其特征在于，所述的每条竖肋的宽度在几微米到十几微米之间，相邻两条竖肋之间的距离为数百微米。

7.按照权利要求6所述的量子库太阳能电池，其特征在于，所述的横肋共设置有2条，上电极连接在该横肋顶部的金属层上。

8.按照权利要求6所述的量子库太阳能电池，其特征在于，在半导体外延层的一侧设有超重掺杂多晶硅材料的高掺杂电极层，下电极连接线直接从该高掺杂电极层中引出。

9.按照权利要求1所述的量子库太阳能电池，其特征在于，所述的外延层厚度采用15～20纳米，其电阻率为7.5～8.5Ω·cm；所述离子注入层的厚度采用1～100纳米，其掺杂浓度为10¹⁴～10¹⁹cm^-3；所述的高掺杂层的厚度采用亚微米量级，其掺杂浓度为10¹⁷～10²¹cm^-3。

10.按照权利要求1所述的量子库太阳能电池，其特征在于，在有网地区，背场电压电源是通过变压器和整流器组成的背场电压电源电路。

11.按照权利要求1所述的量子库太阳能电池，其特征在于，所述的半导体衬底材料采用超重掺杂的半导体材料，其电阻率小于0.005Ω·cm。

12.按照权利要求1所述的量子库太阳能电池，其特征在于，所述半导体衬底为n⁺⁺型硅、外延层为n^-型硅，所述扩散层为p⁺型硅，所述高掺杂层为n⁺⁺型超重掺杂多晶硅。

13.按照权利要求1所述的量子库太阳能电池，其特征在于，所述半导体衬底为p⁺⁺型硅、外延层为p^-型硅，所述扩散层为n⁺型硅，所述高掺杂层为P⁺⁺型超重掺杂多晶硅。

14.按照权利要求1～13之一所述的量子库太阳能电池，其特征在于，在负载电路上，经过一个直流升压器连接有一个充电支路，该支路连接在背场电源上。

15.按照权利要求1～13之一所述的量子库太阳能电池，其特征在于，在所述衬底层的周边通过扩散设置有隔离槽。

16.按照权利要求1～13之一所述的量子库太阳能电池，其特征在于，在离子注入层和高掺杂层之间；以及离子注入层和半导体衬底之间，设置有起缓冲作用的本征层。

17.一种权利要求1所述的量子库太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)、衬底准备  采用n型或P型的半导体材料；

(2)、外延层的生长  生长n^-型或P^-型的外延层；

(3)、扩散区的形成  在外延层上氧化及对预定的肋区间进行第一次光刻后，通过扩散，形成p⁺型或n⁺型扩散区；

(4)、离子注入层的形成  再生长一层二氧化硅，随后进行第二次光刻：在上述扩散区之间留出的肋的位置上刻出窗口，刻蚀掉窗口区的氧化层；注入或扩散三或五族元素化合物，并退火使杂质推进到所需的深度，形成p⁺型或n⁺型离子注入层；

(5)、高掺杂层的形成  在离子注入层上再生长一层二氧化硅，随后进行第三次光刻，刻出窗口，生长多晶硅；进行第四次光刻，在多晶硅上面刻蚀掉氧化层，并刻出扩散窗口，通过注入或扩散三或五族元素化合物，用离子注入的办法或LPCVD方法形成超重掺杂的高掺杂层；

(6)、金属接触和互联  进行第五次光刻，在高掺杂层表面蒸铝，形成蒸铝层，形成金属电极互联；

(7)、后部封装工艺；

(8)、在电极之间连接背场电压电源。

18.按照权利要求17所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述的半导体衬底材料采用重掺杂的半导体材料，其电阻率小于0.005Ω·cm；

19.按照权利要求17所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述的工艺步骤中，所制备的外延层厚度为10～20纳米。

20.按照权利要求17所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，所制备的离子注入层，其厚度1～100纳米、浓度10¹⁴～10¹⁹cm^-3。

21.按照权利要求17所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，所制备的高掺杂层的掺杂浓度为10¹⁷～10²¹cm^-3，厚度在0.7μm～0.9μm之间。

22.按照权利要求17～21之一所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，

所述的工艺步骤中，光刻工艺的条件为：温度控制在30～50℃，时间3～5分钟；

所述的扩散步骤中，工艺的条件为：温度控制在1000～1200℃，时间16～20分钟；

所述的离子层形成步骤中，工艺的条件为：在50千伏下注入三或五族元素化合物，温度控制在1000℃，时间约3小时；

所述的高掺杂层形成步骤中，采用原位掺杂工艺的条件为：温度控制在550-650℃，真空度控制在10^-5乇，保温三小时；

所述的金属接触和互联步骤中，在高掺杂注入区表面蒸铝层的工艺的条件为：温度1148℃，衬底温度250℃，恒温8-12分钟，在高掺杂层上形成表面蒸铝层；

在连接背场电压电源步骤中，背场电压电源加在电极间的背场电压为1～3伏，其内阻小于或等于外接负载蓄电池的内阻的1/6。

23.按照权利要求22所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述扩散层形成步骤中，温度控制在1100℃，时间18分钟，通过在n^-型硅半导体外延材料的扩散区上硼扩散，形成p⁺型扩散层。

24.按照权利要求22所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述扩散层形成步骤中，温度控制在1100℃，时间18分钟，通过在p^-型硅半导体外延材料的扩散区上磷扩散，形成n⁺型扩散层。

25.按照权利要求22所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述离子注入层形成步骤中，所述三或五族元素化合物为三氟化硼。

26.按照权利要求22所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述离子注入层形成步骤中，所述三或五族元素化合物为三氟化磷。

27.按照权利要求22所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述高掺杂层的形成步骤中，所述超重掺杂多晶硅为超重砷掺杂多晶硅。

28.按照权利要求22所述的量子库太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述高掺杂层的形成步骤中，所述超重掺杂多晶硅为超重硼掺杂多晶硅。

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