CN102725854A

CN102725854A - 制造光伏电池的方法、由此产生的光伏电池及其应用

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Publication number: CN102725854A
Application number: CN2010800616028A
Authority: CN
Inventors: 马拉特·扎克斯; 加利纳·克洛莫伊茨; 安德雷·西特尼科夫; 奥列格·索洛杜卡
Original assignee: Solar Wind Ltd
Current assignee: Solar Wind Ltd
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2030-11-17
Also published as: WO2011061693A2; JP2013511838A; JP2013511839A; WO2011061693A3; CA2781085A1; JP6027443B2; WO2011061694A3; CN102725854B; WO2011061694A2; CA2780913A1; EP2502277A2; CN102754215A; EP2502278A2

Abstract

提供了生产光伏电池的新方法，和由此产生的光伏电池及其应用。在一些实施方式中，作为本文中所描述的方法包括掺杂衬底，以在一个面上形成p⁺层而在另一个面上形成n⁺层，去除至少部分的n⁺层，然后形成第二n⁺层，以使得在第二n⁺层中的n-掺杂物的浓度在整个衬底的表面是可变的。

Description

制造光伏电池的方法、由此产生的光伏电池及其应用

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。人们非常希望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栅格图案，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。

可以通过减少光从光伏电池表面的反射来提高效率。实现此的方法包括纹理化（毛化）表面以及施加抗反射涂层。

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的区域，以减少接触电阻。

德国专利No.102007036921说明这样的方法，其披露产生具有n⁺-p-p⁺结构的太阳能电池的方法，其中使用具有对应接触栅格图形的开口的遮盖层，并与磷掺杂，以使得磷的浓度在接触栅格下将是最高的。

美国专利No.6,277,667披露一种制造太阳能电池的方法，其中利用网板印制以施加n-掺杂物源以形成n⁺区域，并使用低剂量的n-掺杂物源以形成浅掺杂n⁺区域。然后将电极网板印制到n⁺区域上。

美国专利No.5,871,591，披露了将磷扩散入硅衬底的表面中，将形成图案的栅格金属化在掺杂磷的表面上，并等离子蚀刻掺杂磷的表面，以使得遮盖在电接触下面的衬底，并选择性去除未遮盖的材料。

实现n⁺层在电接触下面的区域更重地掺杂的另外的方法是使用自掺杂电极。

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）而在其前面施加有磷硅酸盐膜（phosphosilicatefilm）的硅衬底而制造具有n⁺-p-p⁺结构的太阳能电池的方法。从硅层衬底的前面去除以及将该前面纹理化在一个操作中进行。接着在前面上形成n⁺层，然后形成接触。

另外的背景领域包括美国专利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-掺杂物掺杂半导电底物的第一表面，以在衬底中形成第一n⁺层；

b）用p-掺杂物掺杂所述半导电底物的第二表面，以在衬底中形成p⁺层；

c）从衬底的第一表面去除部分的第一n⁺层，以使得留在衬底的第一表面中的n-掺杂物的浓度在整个第一表面是可变的；

d）用n-掺杂物掺杂衬底的第一表面，以形成第二n⁺层，以使得在第二n⁺层中的n-掺杂物的浓度在整个第一表面是可变的；以及

e）在第一表面和第二表面的每个上形成电接触，

由此产生光伏电池。

a）将包含p-掺杂物的膜施加于半导电衬底的第二表面；

b）从衬底的第一表面和衬底的边缘去除包含p-掺杂物的膜；

c）将包含n-掺杂物的膜施加于第一表面；

d）加热衬底，以同时在衬底的第一表面上形成第一n⁺层和在衬底的第二表面上形成p⁺层；

e）从衬底的第一表面去除部分的第一n⁺层，以使得留在衬底的第一表面中的n-掺杂物的浓度在整个第一表面是可变的；

f）用n-掺杂物掺杂衬底的第一表面，以形成第二n⁺层，以使得在第二n⁺层中的n-掺杂物的浓度在整个第一表面是可变的；以及

g）在第一表面和第二表面的每个上形成电接触，

由此产生光伏电池。

a）将包含p-掺杂物的膜施加于半导电衬底的第二表面；

b）从衬底的第一表面和衬底的边缘去除包含p-掺杂物的膜；

c）将包含n-掺杂物的膜施加于第一表面；

e）去除至少部分的第一n⁺层；以及

f）在第一表面和第二表面的每个上形成电接触，

由此产生光伏电池。

根据本发明的一些实施方式的方面，提供了根据本文所描述的方法生产的光伏电池。

根据本发明的一些实施方式的方面，提供了一种包括半导电衬底的光伏电池，该衬底在其第一表面上包括n⁺层并在其第二表面上包括p⁺层，该n⁺层包含n-掺杂物而该p⁺层包含p-掺杂物，且电接触连接至每个所述第一表面和所述第二表面，

其中纹理化所述第一表面以包括峰和谷，且

其中在n⁺层中的n-掺杂物浓度在第一表面的峰中的浓度高于在第一表面的谷中的浓度。

其中纹理化所述第一表面以包括峰和谷，

其中在n⁺层中的n-掺杂物浓度在第一表面的峰中的浓度高于在第一表面的谷中的浓度，

其中p⁺层与n⁺层互不接触，且

其中p⁺层没到达第二表面的边缘。

其中p⁺层与n⁺层互不接触，且其中p⁺层没到达第二表面的边缘。

根据本发明的一些实施方式的方面，提供了包括多个本文中所描述的光伏电池的光伏阵列，这些多个的光伏电池彼此连接。

根据本发明的一些实施方式的方面，提供了包括根据本文所描述的光伏阵列的发电设备。

根据本发明的一些实施方式的方面，提供了包括根据本文所描述的光伏电池的电子器件。

根据本发明的一些实施方式的方面，提供了包括本文所描述的光伏电池的电磁辐射检测器，其中电磁辐射选自由紫外辐射、可见辐射以及红外辐射所组成的组。

根据本发明的一些实施方式，该方法进一步包括在去除第一n⁺层之后且在在第一表面上形成电接触之前在第一表面上形成第二n⁺层。

根据本发明的一些实施方式，第一n⁺层的特征在于少于30欧姆的薄层电阻。

根据本发明的一些实施方式，第一n⁺层具有范围在0.4-2μm之间的深度。

根据本发明的一些实施方式，第二n⁺层的特征在于范围在30-100欧姆之间的薄层电阻。

根据本发明的一些实施方式，光伏电池的n⁺层的特征在于范围在30-100欧姆之间的薄层电阻。

根据本发明的一些实施方式，第二n⁺层具有范围在0.2-0.7μm之间的深度。

根据本发明的一些实施方式，光伏电池的n⁺层具有范围在0.2-0.7μm的深度。

根据本发明的一些实施方式，从第一表面去除部分的第一n⁺层包括纹理化第一表面。

根据本发明的一些实施方式，纹理化在第一表面中产生峰和谷，其中留在第一表面中的所述n-掺杂物的浓度在纹理化之后，在峰中的浓度高于谷中的浓度。

根据本发明的一些实施方式，在第二n⁺层中的n-掺杂物的浓度在峰中的浓度高于谷中的浓度。

根据本发明的一些实施方式，n-掺杂物在第二n⁺层的峰中的浓度是n-掺杂物在第二n⁺层的谷中的浓度的至少两倍。

根据本发明的一些实施方式，n-掺杂物在光伏电池的峰中的浓度是n-掺杂物在光伏电池的谷中的浓度的至少两倍。

根据本发明的一些实施方式，n-掺杂物在第二n⁺层的峰中的浓度是至少5×10²⁰原子/cm³。

根据本发明的一些实施方式，n-掺杂物在光伏电池的峰中的浓度是至少5×10²⁰原子/cm³。

根据本发明的一些实施方式，n-掺杂物在第二n⁺层的谷中的浓度少于10²¹原子/cm³。

根据本发明的一些实施方式，n-掺杂物在光伏电池的谷中的浓度少于10²¹原子/cm³。

根据本发明的一些实施方式，从第一表面去除部分的n⁺层包括蚀刻第一表面至范围在4μm至12μm之间的平均深度。

根据本发明的一些实施方式，蚀刻是通过碱性溶液。

根据本发明的一些实施方式，第一n⁺层与p⁺层是同时形成。

根据本发明的一些实施方式，用n-掺杂物掺杂以形成第一n⁺层而用p-掺杂物掺杂以形成p⁺层通过以下实现：

（i）将包含p-掺杂物的膜施加于第二表面；

（ii）将包含n-掺杂物的膜施加于第一表面；以及

（iii）加热衬底，

由此同时形成第一n⁺层和p⁺层。

根据本发明的一些实施方式，包含p-掺杂物的膜以及包含n-掺杂物的膜各自包含二氧化硅。

根据本发明的一些实施方式，包含p-掺杂物的膜包含氧化硼。

根据本发明的一些实施方式，包含n-掺杂物的膜包含五氧化二磷。

根据本发明的一些实施方式，包含n-掺杂物的膜包含至少20重量百分比的五氧化二磷。

根据本发明的一些实施方式，施加包含p-掺杂物的膜以及包含n-掺杂物的膜以互不接触。

根据本发明的一些实施方式，将膜去除包括洗涤衬底的第一表面。

根据本发明的一些实施方式，洗涤包括利用旋涂方法将溶液施加在衬底上。

根据本发明的一些实施方式，旋涂方法使用范围在每分钟400-4,500转数的转速。

根据本发明的一些实施方式，用于洗涤的溶液包含水和异丙醇。

根据本发明的一些实施方式，去除膜包括从与衬底的边缘相接的区域将膜去除，该区域具有范围在0.1-1mm之间的宽度。

根据本发明的一些实施方式，光伏电池的p层不覆盖与衬底的边缘相接的区域，该区域具有范围在0.1-1mm之间的宽度。

根据本发明的一些实施方式，该方法进一步包括施加抗反射涂层。

根据本发明的一些实施方式，光伏电池进一步包括抗反射涂层。

根据本发明的一些实施方式，将抗反射涂层施加至第二表面是在形成p⁺层之后和在形成第二n⁺层之前。

根据本发明的一些实施方式，将抗反射涂层施加至第一表面是在形成第二n⁺层之后。

根据本发明的一些实施方式，半导电衬底在形成第一n⁺层和p⁺层之前是n-型半导体。

根据本发明的一些实施方式，半导电衬底在形成第一n⁺层和p⁺层之前是p-型半导体。

根据本发明的一些实施方式，半导电衬底包含硅。

根据本发明的一些实施方式，n-掺杂物包含磷。

根据本发明的一些实施方式，p-掺杂物包含硼。

根据本发明的一些实施方式，其特征在于，光伏电池的短路电流密度为至少0.033安培/cm²。

根据本发明的一些实施方式，其特征在于，光伏电池的填充因子至少为75.5%。

根据本发明的一些实施方式，其特征在于，光伏电池的效率为至少16.7%。

根据本发明的一些实施方式，其特征在于，光伏电池的比分流电阻（specific shunt resistance）为至少4750欧姆*cm²，其中比分流电阻对于具有在150-160cm²范围内的面积和在45-55cm范围内周长的光伏电池是确定的。

根据本发明的一些实施方式，光伏电池是双面光伏电池。

根据本发明的一些实施方式，光伏电池包括n⁺-n-p⁺结构。

根据本发明的一些实施方式，光伏电池包括n⁺-p-p⁺结构。

除非另外定义，本文所使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所从属的本领中的普通技术人员的通常理解相同的含义。虽然类似或等同于本文所描述的那些的方法和材料可以用于实践或测试本发明的实施方式，但下面描述了示例性方法和/或材料。在冲突的情况下，本专利说明书将控制，包括定义。此外，材料、方法和实例仅是说明性的，且不希望成为必要的限制。

附图说明

本文仅以实施例的方式并参考附图描述了本发明的一些实施方式。现在详细具体参考附图，强调显示显示是通过实施例的方式并意在说明性讨论本发明的实施方式。在这方面，结合附图的描述使得可以如何实践本发明的实施方式对于本领域技术人员是显然的。

在附图中：

图1描绘用于根据本发明的一些实施方式生产光伏电池的示例性方法的示意图；

图2描绘用于根据本发明的一些实施方式生产光伏电池的另外的示例性方法的示意图；

图3是示出根据本发明的实施方式所生产的光伏电池中短路电流（I_SC）对蚀刻深度（在微米计）的依赖性的曲线图，其中电池的第一n⁺层的薄层电阻是13、17或25欧姆；

图4是示出根据本发明的实施方式所生产的光伏电池中填充因子（FF）对蚀刻深度（在微米计）的依赖性的曲线图，其中电池的第一n⁺层的薄层电阻是13、17或25欧姆；以及

图5是示出根据本发明的实施方式所生产的光伏电池中效率对蚀刻深度（在微米计）的依赖性的曲线图，其中电池的第一n⁺层的薄层电阻是13、17或25欧姆。

具体实施方式

本发明，在其一些实施方式中，涉及能量转换，且更尤其是，但不专有地，涉及包括掺杂的半导电衬底的光（PV）电池，并涉及生产其的方法。

在对有效率的、且相对便宜的用于将光能转换为电能的光伏电池中的研究中，本发明的发明人已经揭露，具有以浓度可变化的n-掺杂物为特征的n掺杂层的光伏电池表现出提高的效率。

此外，本发明的发明人已设想，在通过将包含p-掺杂物的膜和包含n-掺杂物的膜施加于衬底的相对面来实施掺杂衬底以产生光伏电池时，可以通过引入简单、廉价的用于从衬底的部分去除包含掺杂物的膜的操作来增加光伏电池的效率。因此，将包含p-掺杂物或n-掺杂物的膜施加于衬底的一面，清洁衬底的反面和边缘（例如通过用溶液洗涤反面），从而将这种膜从衬底的该面（反面）（如果存在）和边缘去除，而将另一种膜施加于清洁的一面上。该操作显著地减少两种膜之间的接触。因此，减少了由这二种膜（n⁺层和p⁺层）形成的在掺杂层之间的重叠，而由此避免了降低光伏电池效率的分流。该操作优于减少重叠的现有方法，如激光分离，其倾向于是昂贵的和减少光伏电池的工作区域。

本发明的发明人因此设计并且成功地实践了用于生产光伏电池的新方法学，其涉及与其他方法学相比减少的操作数量，以及因此的成本效益和产出效率，引起生产程序期间更少的故障。该新方法学进一步产生具有超过许多其他PV电池的性能参数的光伏电池。

同时在实践本发明时，本发明的发明人已经利用相对简单、且因此相对便宜的操作，产生具有n⁺-p-p⁺结构以及在n⁺层中n-掺杂物的可变浓度的光伏（PV）电池。通过掺杂形成第一n⁺层，然后将其在光伏电池的不同区域去除至变化的程度，以使得留下的n-掺杂物是以可变的浓度存在。接着通过掺杂而形成第二n⁺层，且由于去除第一n⁺层的可变性质，n-掺杂物的浓度在整个第二n⁺层中是可变的。

在没有被任何特别理论限制的情况下，认为n-掺杂物在n⁺层中的可变浓度提供n-掺杂物的高浓度的优势与n-掺杂物的低浓度的优势的组合。因此，认为高浓度的随机分布的局部区域的存在减少光伏电池的串联电阻，由此增加光伏电池的填充因子和效率，并且低浓度区域的存在通过防止是高掺杂物浓度的特征的短路电流降低来增加效率。

在详细解释本发明的至少一个实施方式之前，应理解本发明不必限制于其说明书中在下面的描述中列出的和/或在附图和/实施例中说明的组件和/或方法的构造以及排布的细节。本发明能够有其他实施方式或以各种方式被实践或实施。

现在参考附图，图1说明用于根据本发明的一些实施方式生产光伏电池的示例性方法。

将含p-掺杂物的膜2涂覆在半导电衬底1在一面上。将含p-掺杂物的膜2从衬底的边缘去除。然后用含n-掺杂物的膜3在衬底的与含p-掺杂物膜2相对的一面上涂覆衬底1。诱导掺杂物从膜的扩散（例如通过加热），从而引起第一n⁺层4和p⁺层5的同时形成。然后将膜2和3去除。接着通过蚀刻溶液纹理化衬底1的表面，造成衬底表面的峰和谷（除了p⁺层5，其抗纹理化）。第一n⁺层4仅留在纹理化表面的峰处。然后用背面抗反射涂层6涂覆衬底1。形成第二n⁺层7，然后用前面抗反射涂层8将其涂覆。背面抗反射涂层6防止第二n⁺层7与p⁺层5的接触。然后在衬底的双面上形成电接触9，以形成光伏电池。

图2说明用于根据本发明的一些实施方式生产光伏电池的另外的示例性方法。

将含p-掺杂物的膜2涂覆在半导电衬底1在一面上。将含p-掺杂物的膜2从衬底1的边缘去除。然后用含n-掺杂物的膜3在衬底的与含p-掺杂物膜2相对的一面上涂覆衬底1。诱导掺杂物从膜的扩散（例如通过加热），从而引起第一n⁺层4和p⁺层5的同时形成。然后将膜2和3去除。然后用背面抗反射涂层6涂覆p⁺层5。接着在衬底的表面通过蚀刻溶液纹理化衬底1，造成在衬底表面的峰和谷（除了抗反射涂层6，其抗纹理化）。第一n⁺层4仅留在纹理化表面的峰处。形成第二n⁺层7，然后用前面抗反射涂层8将其涂覆。背面抗反射涂层6防止第二n⁺层7与p⁺层5的接触。然后在衬底的双面上形成电接触9，以形成光伏电池。

以上描述的实例性方法实现n-掺杂物的可变浓度，因为n-掺杂物的浓度在纹理化表面的峰处更高，其中源于第二n⁺层7的形成的n-掺杂物是与从第一n⁺层4中保留的n-掺杂物一起存在的。

以上描述的示例性方法也不导致p⁺层与n⁺层之间的重叠，因为由于清洁步骤，p⁺层不能到达衬底的边缘，并进一步因为在形成第二n⁺层时，p⁺层受背面抗反射涂层保护。

此外，上面的方法是尤其有利的，在于它们利用通过多种机制提高光伏电池的效率的操作。因此，纹理化既通过减少由于从电池表面的反射而损耗的光的百分比又通过造成n-掺杂物的可变浓度来提高光伏电池的效率。第一n⁺层的形成和去除既通过促进造成n-掺杂物的可变浓度又通过有利地防止不利地增加分流的p⁺区域在n⁺层中的形成来提高效率。背面抗反射涂层减少反射并在形成第二n⁺层时保护p⁺层。

以上所描述的示例性方法还形成非对称结构，其中一面是纹理化的，而另一面是光滑的。在没有被任何特别理论限制的情况下，认为这样的结构在辐射入射在纹理化表面上时是有利的，因为纹理化表面减少反射，而平滑的非纹理化表面增强到达电池后面的长波长辐射的内反射，由此增加长-波长辐射对产生电流的贡献。此外，光滑的p⁺表面的有效表面复合低于纹理化表面的，引起效率的较低损耗。

因此，这些方法不需要过度的操作，且事实上比常规生产PV电池涉及更少的操作，且包括在这些方法中操作没有一个是特别复杂的。因此，实行该方法是相对简单且便宜的。操作的数量减少使缺陷形成的机会减少，从而使整个方法更为有效。

图3显示根据本发明的实施方式制备的光伏电池的短路电流密度在蚀刻时在纹理化相对浅时（例如平均少于约44μm）是减小的。图4显示根据本文所描述的方法而方式制备的光伏电池的填充因子在蚀刻时在纹理化相对深时（例如平均多于约12μm）是减小的。图5示出了根据本文所描述的方法制备的光伏电池的效率（与填充因子和短路电流两者相关）在以中间深度（例如平均约4-12μm）蚀刻时是最高的。

在没有被任何特别理论限制的情况下，认为，因为没有去除足够的第一n⁺层的n-掺杂物，浅的纹理化不造成n-掺杂物的期望的可变浓度，而因为事实上去除了第一n⁺层的所有n-掺杂物，相对深的蚀刻不造成n-掺杂物的可变浓度。因此，认为，蚀刻的中间平均深度对于产生n-掺杂物的可变浓度是最佳的，因为中间平均深度包括具有相对深的蚀刻的区域（谷）和具有相对浅的蚀刻的区域（峰）。

因此，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：

b）用p-掺杂物掺杂半导电底物的第二表面，以在衬底中形成p⁺层；

e）在第一表面和第二表面的每个上形成电接触。

根据例示性实施方式，衬底是相对薄和平的，以使得衬底具有两个在对面的表面，其作为本文所描述的第一和第二表面。

硅（例如硅晶片）是示例性半导电衬底。

作为本领域中所公认的，“掺杂”是在半导体中引入杂质的操作，其中可以增加在掺杂的半导体材料中的自由电荷载流子（free charge carriers）的数量，且作为结果，引起掺杂的半导体材料中电荷载流子密度（chargecarrier density）的升高。“p-掺杂”指的是用能够从半导体材料接收弱结合的外部电子的物质（“掺杂物”）掺杂半导体。因此p-掺杂，其中“p”表示正的，是用受体（acceptor）材料、或p-型掺杂物（它们形成半导体中的“洞”或正电荷）掺杂半导体的操作。n-掺杂，其中“n”表示负的，是在半导体中用供电子材料、或n-型掺杂物（它们在半导体中形成负电荷）掺杂半导体的操作。

作为本文中使用的，术语“掺杂物”指的是在存在于半导电衬底中时，带来P-型或n-型电导率（导电性）的任何元素或化合物。导致P-型电导率的掺杂物在本文中称为“p-掺杂物”，且典型地是电子接纳体，而导致n-型电导率的掺杂物，在本文中称为“n-掺杂物”，且典型地是电子供体。

硼是示例性的p-掺杂物，而磷是示例性的n-掺杂物。可选地，砷用作n-掺杂物。还考虑适用于PV电池的其他p-掺杂物和n-掺杂物。

根据可选的实施方式，半导电衬底在以上描述的掺杂之前是n-型半导体，其形成n⁺和p⁺层。在这样的实施方式中，光伏电池具有n⁺-n-p⁺结构，该结构在n⁺层和p⁺层之间有n层。“n⁺”表示具有用n-掺杂物相对强地掺杂的层，且“p⁺”表示具有用p-掺杂物相对强地掺杂的层，而“n”表示具有用n-掺杂物较弱地掺杂的层。

根据选择性的实施方式，半导电衬底在以上多描述的掺杂之前是p-型半导体，其形成n⁺和p⁺层。在这样的实施方式中，光伏电池具有n⁺-p-p⁺结构，该结构在n⁺层和p⁺层之间有p层。“n⁺”表示具有用n-掺杂物相对强地掺杂的层，且“p⁺”表示具有用p-掺杂物相对强地掺杂的层，而“p”表示具有用p-掺杂物较弱地掺杂的层。

作为本文中使用的，术语“在整个第一表面可变的”描述这样的表面：掺杂物在表面上的各种区域中的浓度不同于掺杂物在表面上的其他（例如邻近的）区域的浓度。n-掺杂物在第一表面上的任何位置的浓度可以由本领域已知的方法确定，例如，通过从衬底的表面取薄片样品并且确定其元素组成。可选地，次级离子质量分光法（SIMS）用于确定n-掺杂物的浓度。SIMS，本领域的标准方法，尤其适于测定表面上的局部浓度。

掺杂物的可变浓度的进一步讨论在本文下面提供。

电接触可以根据本领域中熟知的方法形成。为了允许光到达光伏电池的衬底，配置至少一个表面上（例如第一表面）的接触以到达尽可能多的表面，而尽可能少的遮掩表面。例如，接触可以可选地配置成栅格图形。

可选地，光伏电池是单面的，其中配置在一个表面上的接触以允许光穿至衬底，如本文上面所描述的，然而在其他表面上的接触没有像这样配置。例如，表面可以完全被电接触覆盖，像这样的配置带来生产的方便和高效率。

选择性地，光伏电池是双面的，其中配置在两个表面上的接触以允许光穿至衬底，从而允许光伏电池由光照在电池的任何一面生产电。

根据本发明的一些实施方式，第一n⁺层具有范围在0.4-2μm之间的深度。可选地，该深度在0.6-1.2μm之间的范围内。

根据一些实施方式，第一n⁺层的特征在于少于30欧姆的薄层电阻。可选地，薄层电阻少于25欧姆，可选地少于20欧姆，且可选地少于15欧姆。根据示例性实施方式，该薄层电阻是在约13欧姆至约25欧姆之间的范围内。

需要指出的是n⁺层的薄层电阻与n-掺杂物的浓度逆相关。本文中所描述的第一n⁺层的相对低的薄层电阻因此对应于n-掺杂物的相对高浓度，这可以降低短路电流和光伏电池的效率。

因此，在示例性实施方式中，替换第一n⁺层的第二n⁺层以比本文中所描述的第一n⁺层的相对低的薄层电阻更高的薄层电阻为特征。

根据一些实施方式，第二n⁺层的特征在于范围在30-100欧姆之间的薄层电阻。可选地，该薄层电阻在40-65欧姆的范围内。根据例示性实施方式，该薄层电阻为约55欧姆。

根据一些实施方式，第二n⁺层具有范围在0.2-0.7μm的深度，并可选地在0.3-0.4μm之间的范围内。

根据示例性实施方式，从第一表面去除部分的第一n⁺层包括纹理化第一表面。

作为本文中使用的，术语“纹理化”意为造成更粗糙的表面（例如导致在表面上的峰和谷）。

作为本文中使用的，术语“峰”指的是比邻近区域更高的表面区域，而术语“谷”指的是比邻近区域低的表面区域。

根据一些实施方式，纹理化在第一表面中产生峰和谷，其中留在第一表面中的n-掺杂物的浓度在纹理化之后，在峰中比在谷中高。因此，在这些实施方式中，通过掺杂物在峰和谷中的不同浓度证明掺杂物在整个表面的可变浓度。因此，峰中的n-掺杂物的浓度将代表在衬底表面上的局部最大浓度，而在谷的n-掺杂物的浓度将代表局部最小值。这些最大和最小浓度造成可变浓度。

根据一些实施方式，在第二n⁺层中的n-掺杂物的浓度在峰中比在谷中高。可选地，峰中的n-掺杂物的浓度至少两倍于谷中的n-掺杂物的浓度。可选地，峰中的n-掺杂物的浓度至少3倍，可选地至少5倍，可选地至少10倍于谷中的n-掺杂物的浓度。

根据一些实施方式，n-掺杂物在第二n⁺层的峰中的浓度是至少5×10²⁰原子/cm³。可选地，浓度是至少10²¹原子/cm³，可选地至少2×10²¹原子/cm³，可选地至少3×10²¹原子/cm³，并且可选地至少5×10²¹原子/cm³。

根据一些实施方式，n-掺杂物在第二n⁺层的谷中的浓度少于10²¹原子/cm³。可选地，该浓度少于0.5×10²¹原子/cm³，可选地少于0.3×10²¹原子/cm³，可选地少于0.2×10²¹原子/cm³，且可选地少于10²⁰原子/cm³。

应理解，在n-掺杂物在峰中比在其谷中有更大的浓度的一些实施方式的峰中的n-掺杂物的“高”浓度可能会稍微低于在n-掺杂物在峰中比在其谷中有更大的浓度的另外的实施方式的谷中的n-掺杂物的“低”浓度。根据本发明的一些实施方式，从第一表面去除部分的n⁺层包括蚀刻第一表面至范围在4μm至12μm之间的平均深度。可选地，该深度是在6-10μm之间的范围内。

根据一些实施方式，蚀刻通过碱性溶液（例如包含氢氧化钠的溶液）来实现。

在本文所描述每种方法中，第一n⁺层和p⁺层经由本领域已知的任何方法而形成。

在一些实施方式中，每当n⁺层被沉积而没有在整个表面形成掺杂物的可变浓度时，向第一表面施加包含n-掺杂物的膜可以选择性地由本领域已知的任何方法实现。根据一些实施方式，第一n⁺层与p⁺层是同时形成（例如，通过加热）。

根据示例性实施方式，用n-掺杂物的掺杂以形成第一n⁺层以及用p-掺杂物掺杂以形成p⁺层通过将包含p掺杂物的膜施加到第二表面，将包含n-掺杂物的膜施加至第一表面，然后加热衬底，从而同时形成第一n⁺层和p⁺层来实现。

根据一些实施方式，包含p-掺杂物的膜以及包含n-掺杂物的膜各自包含二氧化硅。基于二氧化硅的膜可以在掺杂操作后由氢氟酸选择性地去除。

根据一些实施方式，包含p-掺杂物的膜包含氧化硼。

根据一些实施方式，包括n-掺杂物的膜包含五氧化二磷（P₂O₅）。可选地，膜包含至少20重量百分比的P₂O₅。作为在实例部分所例证的，磷在第一n⁺层中的浓度以及第一n⁺层的薄层电阻可以容易地由选择掺杂膜中P₂O₅的合适浓度来控制。

在一些实施方式中，施加包含p-掺杂物的膜以及包含n-掺杂物的膜以互不接触，而因此引起分流减少。

这可选地由从衬底的第一表面和衬底的边缘去除包含p-掺杂物的膜而实现。

应理解，即使在没有将包含p-掺杂物的膜施加至第一表面和/或边缘的实施方式中，其上可能非有意地存在微小量的膜。这样的微小量通过产生分流对光伏电池的性能可以是相当有害的。

因此，应理解，“去除膜”指的是任何能够去除任何可能存在的膜的操作，且不需要证明膜是确实存在的。

根据一些实施方式，将膜从第二表面与衬底的边缘相接的区域去除。可选地，这样的区域具有范围在0.1-1mm之间的平均宽度。因此，围绕衬底的第二表面的周边形成无膜带（film-free band）（例如0.1-1mm宽的带）。这样的无膜带进一步减少在p-掺杂物与n-掺杂物之间的重叠的可能性，从而减少分流。

可选地，去除膜通过用溶液洗涤衬底的第一个表面而实现。可以进行洗涤，以同时从第一表面和衬底的边缘，和可选地从第二表面与边缘相接的区域将膜去除。

根据一些实施方式，洗涤包括利用旋涂方法将溶液施加在衬底上。可选地，旋涂方法使用范围在每分钟400-4,500之间的转数（rpm），以及可选地范围在600-3,000rpm之间的转速。作为在下面的实施例部分所例证的，除第一个表面之外，旋涂方法同时从衬底的边缘和第二表面的周边将膜去除。

用于洗涤的示例性溶液包括水和异丙醇。

在一些实施方式中，将膜去除经由本领域已知的其他方法实现。

作为本文下面所例证的，本发明的发明人惊奇地发现，上面所描述的用于去除含p-掺杂物的膜的操作，且是简单、方便和便宜的，提供至少与利用更高价和专门的用于分离p⁺和n⁺层的复杂标准方法（例如激光分离、等离子蚀刻）所获得的性能一样有效率的光伏电池性能。

因此，本文所描述的用于去除含p-掺杂物膜的操作适用于提高多种多样的光伏电池类型的性能。

因此，根据本发明的实施方式的另外的方面，提供了生产光伏电池的方法，该方法包括：

a）将包含p-掺杂物（例如硼）的膜施加于半导电衬底（例如硅）的第二表面；

b）从衬底的第一表面和衬底的边缘去除包含p-掺杂物的膜（例如，通过用液体洗涤第一表面）；

c）将包含n-掺杂物（例如磷、砷（arsenic））的膜施加于第一表面；

e）去除至少部分的第一n⁺层；以及

f）在第一表面和第二表面的每个上形成电接触，由此产生光伏电池。

在没有被任何特别理论限制的情况下，认为第一n⁺层与p⁺层的同时形成有利地防止在n⁺层中形成p⁺区域，在n⁺层中形成p⁺区域将有害地增加分流。然而，尤其适于防止有害的p⁺区域形成的n-掺杂物的浓度和深度可以高于尤其适于优化最终产品性能的n-掺杂物的浓度和深度。因此，认为通过去除至少部分的第一n⁺层，将n⁺层中的n-掺杂物的浓度减少至更适用于光伏电池的水平。

在一些实施方式中，该方法进一步包括在去除第一n⁺层之后且在在第一表面上形成电接触之前在第一表面上形成第二n⁺层。去除所有或几乎所有的第一n⁺层并且随后形成具有期望性质的第二n⁺层可以比去除仅部分的第一n⁺层更不困难并更可靠。然而，在一些实施方式中，没有实施形成第二n⁺层。在这样的实施方式中，作为本文所描述的，可选地实施去除第一n⁺层至与n⁺层厚度和掺杂分布相关的深度，以产生具有高n-掺杂物浓度的区域（例如峰）和具有低n-掺杂物浓度的区域（例如谷）两者。

含掺杂物膜、其施加、去除含p-掺杂物膜（例如洗涤操作）、和最终n⁺层（例如第二n⁺层）的性质（例如深度、薄层电阻）可选地如本文上面所描述的。

根据本发明的示例性实施方式，以上所描述的从第一表面和边缘去除所施加的含p-掺杂物膜的新操作，与以上所描述的在第一表面上的n-掺杂物的可变浓度的新形成相结合。

根据本发明的实施方式的方面，提供了生产光伏电池的方法，该方法包括：

a）将包含p-掺杂物的膜施加于半导电衬底的第二表面；

c）将包含n-掺杂物的膜施加于第一表面；

g）在第一表面和第二表面的每个上形成电接触，由此产生光伏电池。

根据本发明的实施方式的另外的方面，提供了根据本文所描述的任何方法所生产的光伏电池。

因此，根据一些实施方式，提供了一种包括半导电衬底的光伏电池，该衬底在其第一表面上包括n⁺层并在其第二表面上包括p⁺层，且电接触连接至每个第一表面和第二表面，其中纹理化第一表面以包括峰和谷，且其中在n⁺层中的n-掺杂物浓度在第一表面的峰中高于在第一表面的谷中。

根据一些实施方式，提供了一种包括半导电衬底的光伏电池，该衬底在其第一表面上包括n⁺层并在其第二表面上包括p⁺层，该n⁺层包含n-掺杂物而该p⁺层包含p-掺杂物，且电接触连接至每个所述第一表面和所述第二表面，其中p⁺层和n⁺层互不接触，且其中p⁺层不到达第二表面的边缘。

根据一些实施方式，提供了一种包括半导电衬底的光伏电池，该衬底在其第一表面上包括n⁺层并在其第二表面上包括p⁺层，第二表面涂有本文所描述的抗反射涂层，且电接触连接至每个第一表面和第二表面，其中纹理化第一表面以包括峰和谷，其中在n⁺层中的n-掺杂物浓度在第一表面的峰中高于在第一表面的谷中，其中p⁺层和n⁺层互不接触，且其中p⁺层不到达第二表面的边缘。

应理解，本文所描述的光伏电池的“n⁺层”相当于在本文所描述的方法的内容中所讨论的“第二n⁺层”。因此，光伏电池的n⁺层可以可选地以基于第二n⁺层的本文所描述的任何特点（例如深度、薄层电阻、局部n-掺杂物浓度）为特征。

可选地，光伏电池是双面光伏电池。

衬底可选地包含硅，p-掺杂物可选地包含硼，且n-掺杂物可选地选自由磷和砷所组成的组，其中磷是示例性n-掺杂物。

根据一些实施方式，光伏电池的填充因子是，至少75.5%，可选地至少76%，可选地至少76.5%，且可选地至少77%。

根据一些实施方式，光伏电池的效率是，至少16.7%，可选地至少16.8%，可选地至少16.9%，且可选地至少17%。

根据一些实施方式，光伏电池的短路电流密度是至少0.033安培/cm²，可选地至少0.0335安培/cm²，且可选地至少0.034安培/cm²。

根据一些实施方式，光伏电池的比分流电阻是至少4750欧姆*cm²（即欧姆乘以cm²），可选地至少5,500欧姆*cm²，并且可选地至少6,250欧姆*cm²。因为比分流电阻可能取决于光伏电池的面积和形状，前面提到的比分流电阻对于具有范围在150-160cm²之间的面积和基本方形（即范围在45-55cm之间的周长）的光伏电池可以是确定的。

前面提及的物理参数由在本领域以评价光伏电池所使用的标准测试条件下的测量所确定。标准测试条件包括1,000W/m²的太阳辐照度、在1.5的太阳参考谱AM（气团）和电池温度25°C。

例如，可以通过利用本领域的标准技术测定由光伏电池在短路（例如电压=0）时所产生的电流（I_SC）来测定短路电流密度。可以通过利用标准技术测定在短路（即电流=0）时穿过光伏电池的电压来测定开路电压（V_OC）。

可以通过测定光伏电池的最大功率输出来测定填充因子和效率。

因此，填充因子定义为最大功率与短路电流和开路电压（I_SC x V_OC）的乘积-最大功率之间的比率，如以上所描述的来测定I_SC和V_OC。

利用本领域已知的技术，例如，可以通过测定光伏电池在各种开路电压下所产生的电流，以获得描绘电流作为开路电压的函数的数据，并从这些数据经非线性回归获得分流电阻来测得比分流电阻。然后分流电阻可以乘以光伏电池的面积，以获得比分流电阻。为了测试具有范围在150-160cm²之间的面积和基本方形的光伏电池，可以将更大的光伏电池切割至适当的面积和形状。效率可以通过测定作为本文上面所描述的最大功率来测定，并由输入标准测试条件的光辐照度来区分。

应理解，本发明的实施方式不必须引起增加的短路电流密度。确切地说，作为在本文下面的实施例部分所例证的，是适度高的短路电流密度与增加的填充因子的组合带来根据本发明实施方式的光伏电池的高效率。

在没有被任何特别理论限制的情况下，认为，本文所描述的方法和光伏电池的实施方式，其中从衬底的第一表面和边缘去除含p-掺杂物膜，尤其适于获得增加的比分流电阻，以及因此增加的填充因子和效率。

根据一些实施方式，光伏电池的p层不覆盖与衬底的边缘相接的区域，该区域具有在0.1-1mm范围内的宽度。

根据本文所描述的每个方面的一些实施方式，抗反射涂层被施加在光伏电池的衬底上。各种抗反射涂层为本领域的普通技术人员所熟悉。

抗反射涂层可以在多个步骤中应用。例如，根据示例性实施方式，将抗反射涂层在一个步骤中施加于第二表面，而在另一个步骤中施加于第一表面。可选地，施加于一个表面的抗反射涂层与施加于另一个表面的抗反射涂层相比组成是不同的。

根据一些实施方式，将抗反射涂层施加至第二表面是在形成p⁺层之后和在形成第二n⁺层之前。如本文中讨论的，如果抗反射涂层对n-掺杂物的扩散至少有些抗性，这样施加抗反射涂层可以用于防止在p⁺层和第二n⁺层之间的重叠。

根据一些实施方式，在形成第二n⁺层之后将抗反射涂层施加至第一表面。

根据本发明的实施方式的另外的方面，提供了包括多个本文中所描述的任何光伏电池的光伏阵列，这些光伏电池彼此连接。

作为本文中使用的，术语“光伏阵列”描述以串联和/或并联相互连接的光伏电池的阵列。串联的电池连接产生相加的电压。并联的电池连接产生更强的电流。因此，本领域技术人员可以以提供期望的电压和电流的方式连接电池。

该阵列可以可选地进一步组合另外的组件，如玻璃片，以在不封闭到达光伏电池和/或衬底的光的情况下从环境中保护光伏电池，该衬底以光源的方向确定阵列的方向（例如用于跟踪太阳的每日运动）。可选地，存在逆变器以将电流转换成交流电。可选地存在电池组，以储存由光伏电池所产生的能量。

根据本发明实施方式的另外的方面，提供了包括根据本文所描述的光伏阵列的发电设备。发电设备可选地包括以使它们最大暴露于阳光来放置的多个光伏阵列。

应理解，光伏阵列的最佳定位和定向可取决于其中的光伏电池是双面的还是单面的。

根据本发明实施方式的另外的方面，提供了包括根据权利要求34的光伏电池的电子器件。在一些实施方式中，光伏电池是用于电子器件的电源。

本文中所描述的光伏电池和/或太阳能阵列（solar arrays）的示例性应用包括，但不限于，家庭电源、热水器、便携式计算机、笔记本电脑、便携式充电设备（portable charging dock）、手机、呼机、PDA、数码相机、烟雾探测器、GPS装置、玩具、计算机外围设备、卫星、航天器、便携式电器（例如便携式TV、便携式光照装置）和无电线电器（例如无电线真空吸尘器、无电线钻孔机和无电线锯）。

根据本发明实施方式的另外的方面，提供了电磁辐射检测器，该检测器包括本文所描述的光伏电池，其中电磁辐射选自由紫外辐射、可见辐射以及红外辐射所组成的组。该检测器可以用于，例如，以检测辐射（例如作为红外检测器）和/或测定辐射量（例如在分光光度测定法中）。

预期在专利从本发明申请成熟的过程中会开发许多相关的掺杂技术而术语“掺杂”的范围意在包括所有这样的推理的（a priori）新技术。

作为本文中使用的，术语“约”指的是±10%。

术语“包括”、“包含”、“含有”，“有”，“具有”以及它们的结合，意为“包括但不限于”。

术语“由…组成”意为“包括并限于”。

术语“基本由…组成”意为组合物、方法或结构可包括另外的成分、步骤和/或部分，但是只有当另外的成分、步骤和/或部分不实质上改变所要求的组合物、方法或结构的基本和新的特征时。

本文所使用的术语“示例性”意为“用作实例、引证或例证”。任何被描述为“示例性”的实施方式不一定是被理解为比其他实施方式更优选的或有利的，和/或排除并入其他实施方式的特征。

作为本文使用的，“可选地”意为“在一些实施方式中提供而在其他实施方式中不提供”。本发明的任何特别的实施方式可包括大量的“可选的”特征，除非这样的特征相矛盾。

作为本文中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“这个（种）/该”包括复数的参考，除非上下文另外明确指示。例如，术语“一种化合物”或“至少一种化合物”可包括大量化合物，包括这些化合物的混合物。

在本发明申请全文中，本发明的各种实施方式可以以范围的方式存在。应理解，以范围方式的描述仅为了方便和简短起见，而不应被理解成作为本发明的范围的刚性限制。因此，范围的描述应被理解为已具体公开了所有可能的子范围以及在该范围内的各个数值。例如，范围的描述如1至6应被理解为已具体公开了子范围，如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等，以及该范围中的各个数字，例如，1、2、3、4、5、和6。本发明申请与范围的宽度无关。

每当本文中指示数值范围时，意在包括在指示范围内的任何引证的数（分数或整数）。术语“范围在”第一指示数和第二指示数“之间”与第一指示数“至”第二指示数的“范围内”本文中可互换地使用，并且意在包括第一和第二指示数，以及它们之间的所有分数和整数。

作为本文中使用的术语“方法”指的是用于完成给定任务的方式，手段，技术与操作，包括但不限于，或已知的或由化学和物理领域的从业人从已知的方式、手段、技术与操作发展而来的方式、手段、技术与操作。

应理解，为了清楚起见，本发明的在独立的实施方式的上下文中所描述的某些特征，也可以在单个实施方式中以组合提供。相反地，为了简便起见，本发明的在单个实施方式的上下文中所描述的各种特征，也可以单独提供，或以任何合适的子组合提供，或作为在本发明的另外所描述的实施方式中所适合的提供。在各种实施方式的上下文中描述的某些特点将不被认为是那些实施方式的必要特征，除非这些实施方式在没有那些元素的情况下是无效的。

作为本文以上所描绘的以及在下面的权利要求部分所要求的本发明的各种实施方式和方面，在下面的实施例中有实验支持

实施例

现在参考以下实施例，其与以上的描述一起以非限制的方式说明本发明的一些实施方式。

使用具有1.6欧姆电阻率的P型单晶硅准方片（pseudosquare）衬底（125×125mm）。衬底表面的晶体取向是[100]。通过在25%的氢氧化钠溶液中的蚀刻去除切割损伤（Saw damage）。然后将衬底在过氧化物-氨（peroxide-ammoniac）溶液中洗涤。

采用旋涂（spin-on）方法使用3,000rpm的转速，将包含50%（按重量计）的氧化硼的二氧化硅膜施加于衬底的背面。采用旋涂方法使用1,200rpm的转速4秒，将50%水和50%异丙醇的溶液施加于衬底的前面。由于水/异丙醇的施加，将硼硅酸盐玻璃从沿着背面的边缘的窄带（大约0.6mm宽）移除。然后将转速增加至3,000rpm，以使得衬底完全干燥。

将衬底分成3个60个衬底的实验组。采用旋涂方法将包含20%、25%或30%（按重量计）的P₂O₅的二氧化硅膜施加于衬底的前表面。沿着背面的边缘观察到在硼硅酸盐膜和磷硅酸盐玻璃膜之间的清晰裂缝（即，两个膜没有接触）。

通过在氮气氛下在1010°C的温度下加热20分钟来使掺杂物扩散入衬底。在背面上制得的p⁺层具有25欧姆或更少的薄层电阻和大约1μm的深度。在分别使用20%、25%和30%P₂O₅的磷硅酸盐膜时，在前面上制得的n⁺层表现出25、17和13欧姆的薄层电阻。

薄层电阻采用四探针方法来确定。n⁺层的深度由测得的薄层电阻确定，并随后通过蚀刻将衬底的薄层去除。

然后由10%的氢氟酸溶液去除氧化物层。同时纹理化衬底的前面并去除n⁺层是通过用2%的氢氧化钠和4%的异丙醇的水溶液在80°C的蚀刻来实现。蚀刻进行5、10、15、25、30或35分钟。在蚀刻前后称重衬底。根据在纹理化前后重量的差异确定蚀刻的平均深度。在所有的组中，在纹理化后，沿着背（硼掺杂的）面的边缘的纹理化环清晰可见。因为硼掺杂的区域抗纹理化，这个环证实硼掺杂的区域没有延伸至衬底的边缘。

然后利用大气压力化学气相沉积（CVD）方法，将二氧化钛的减反射层施加于硼掺杂的表面。

磷进入衬底置的第二次扩散通过施加包含50%的P₂O₅的磷硅酸盐玻璃膜，并且在850°C的温度下加热20分钟来实施。制得的n⁺层表现出55欧姆的薄层电阻，并且具有大约0.35μm的深度。如上所述的来确定磷表面浓度。

然后由10%的氢氟酸溶液去除磷硅酸盐玻璃膜。二氧化钛膜耐氢氟酸溶液。接着将氮化硅的减反射层施加于前表面。

采用栅格印制方法将接触图形施加于衬底的两面。PV-156糊剂（DuPont）用于前接触；由Monokristal（Stavropol，俄罗斯）开发的糊剂用于后接触。烧结在Centrotherm炉中进行。

在形成电接触后，测定太阳能电池性能参数。然后在距衬底的边缘0.2mm处实施激光p-n结分离。然后再次测定参数。测得的结果本文下面的表1-3中示出。

各种参数（在激光分离之前）在纹理化期间对平均蚀刻深度的依赖性在图3-5中图解描绘。

表1：用于制备使用30%的P₂O₅膜的太阳能电池的平均值

表2：用于制备使用25%的P₂O₅膜的太阳能电池的平均值

表3：用于制备使用20%的P₂O₅膜的太阳能电池的平均值

对于制备的若干样品，在磷的第一和第二扩散两者之后（即在第一n⁺层和第二n⁺层两者中）利用SIMS（二次离子质谱法）进行测定磷表面浓度。基于这些测定，估测在光伏电池的峰和谷两者中的磷浓度。在谷中的预期浓度是在磷的第二扩散之后所测得的浓度，而在峰中的预期浓度是在第一和第二扩散之后测得的磷浓度的总和。结果汇总在表4中。

表4：磷表面浓度和对于峰和谷中的预期浓度的平均值。

作为对照，如在俄罗斯专利No.2139601中所描述的，制备了25个太阳能电池制备。在该操作中，最初的n⁺层通过向前表面施加包含15%（按重量计）的P₂O₅的二氧化硅膜而形成。制得的最初n⁺层表现出35欧姆的薄层电阻和大约1.2μm的深度。对照太阳能电池的参数的平均值如下：V_OC=616mV，J_SC=35.9mA/cm²，效率=16.2%。

如图3所示，太阳能电池的短路电流密度（J_SC），取决于纹理化期间蚀刻的深度，并且在超过平均蚀刻深度大约4μm时是最大的。

如图4所示，太阳能电池的填充因子（FF），在纹理化期间取决于蚀刻的深度，并且在少于大约8μm的平均蚀刻深度时是最大的。

如图5所示，太阳能电池的效率取决于蚀刻深度，并且在平均蚀刻深度在大约4-12μm的范围内时是最大的。

如表1-3和图5所示，太阳能电池的效率比对照电池的效率（16.2%）高，且获得超过17%的效率。效率超过对照的相对获得量为大约3-5%。

这些结果显示，如本文以上所描述的，当蚀刻深度处于用于获得相对高值的短路电流和填充因子两者的最佳范围内的时候，最初n⁺层的形成以及通过蚀刻的去除能够获得高的太阳能电池效率。

作为进一步的在表1-3中所示是，激光p-n结分离没有将分流电阻改善至任何显著的程度，且太阳能电池效率通过激光分离甚至减少了0.6-0.8%，可能是由于工作表面的面积的减少。

虽然本发明已经结合其具体实施方式来描述，但显然许多选择、改变和变型对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明旨在包括属于本发明所附加的权利要求精神和广泛范围内的所有这样的选择、改变和变型。

在本发明说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请，以它们的全部内容在本文中通过参考并入本发明申请，如同每一出版物、专利或专利申请具体并单独地通过参考并入本文。此外，本发明申请中的任何参考的引证或鉴定，不应当认为这样的参考可用作对于本发明的先有技术的许可。对于章节标题所使用的程度，不应将它们当作必然的限制。

Claims

1.一种生产光伏电池的方法，所述方法包括：

a）用n-掺杂物掺杂半导电衬底的第一表面，以在所述衬底中形成第一n⁺层；

b）用p-掺杂物掺杂所述半导电衬底的第二表面，以在所述衬底中形成p⁺层；

c）从所述衬底的所述第一表面去除部分的所述第一n⁺层，以使得留在所述衬底的所述第一表面中的所述n-掺杂物的浓度在整个所述第一个表面是可变的；

d）用n-掺杂物掺杂所述衬底的所述第一表面，以形成第二n⁺层，使得在所述第二n⁺层中的所述n-掺杂物的浓度在整个所述第一表面是可变的；以及

e）在所述第一表面和所述第二表面上均形成电接触，由此产生所述光伏电池。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，同时形成所述第一n⁺层和所述p⁺层。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述用所述n-掺杂物掺杂以形成所述第一n⁺层和所述用所述p-掺杂物掺杂以形成所述p+层通过以下步骤实现：

（i）将包含所述p-掺杂物的膜施加于所述第二表面；

（ii）将包含所述n-掺杂物的膜施加于所述第一表面；以及

（iii）加热所述衬底，

由此同时形成所述第一n⁺层和所述p⁺层。

4.一种生产光伏电池的方法，所述方法包括：

a）将包含p-掺杂物的膜施加于半导电衬底的第二表面；

b）从所述衬底的第一表面和所述衬底的边缘去除所述包含p-掺杂物的膜；

c）将包含n-掺杂物的膜施加于所述第一表面；

d）加热所述衬底，以同时在所述衬底的所述第一表面上形成第一n⁺层和在所述衬底的所述第二表面上形成p⁺层；

e）从所述衬底的所述第一表面去除部分的所述第一n⁺层，以使得留在所述衬底的所述第一表面中的所述n-掺杂物的浓度在整个所述第一个表面是可变的；

f）用n-掺杂物掺杂所述衬底的所述第一表面，以形成第二n⁺层，使得在所述第二n⁺层中的所述n-掺杂物的浓度在整个所述第一表面是可变的；以及

g）在所述第一表面和所述第二表面上均形成电接触，由此产生所述光伏电池。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述包含p-掺杂物的膜包含氧化硼。

6.根据权利要求4至5中任一项所述的方法，其中，所述包含n-掺杂物的膜包含五氧化二磷。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，所述去除所述膜包括洗涤所述衬底的所述第一表面。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其中，所述去除所述膜包括从与所述衬底的边缘相接的区域去除所述膜，所述区域具有在0.1-1mm范围内的宽度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述第一n⁺层的特征在于小于30欧姆的薄层电阻。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述第一n⁺层具有在0.4-2μm范围内的深度。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述第二n⁺层的特征在于在30-100欧姆范围内的薄层电阻。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述第二n⁺层具有在0.2-0.7μm范围内的深度。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，所述从所述第一表面去除所述部分的所述第一n⁺层包括纹理化所述第一表面。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述纹理化在所述第一表面中产生峰和谷，其中在纹理化之后留在所述第一表面中的所述n-掺杂物的浓度在所述峰中高于所述谷中。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述第二n⁺层中的所述n-掺杂物的浓度在所述峰中高于所述谷中。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述第二n⁺层的所述峰中的所述n-掺杂物浓度是所述第二n⁺层的所述谷中的所述n-掺杂物浓度的至少两倍。

17.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，其中，所述n-掺杂物在所述第二n⁺层的所述峰中的浓度是至少5×10²⁰原子/cm³。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中，所述n-掺杂物在所述第二n⁺层的所述谷中的浓度少于10²¹原子/cm³。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中，从所述第一表面去除所述部分的所述n⁺层包括将所述第一表面蚀刻至4μm至12μm范围内的平均深度。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，在形成所述第一n⁺层和所述p⁺层之前，所述衬底是n-型半导体。

21.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，在形成所述第一n⁺层和所述p⁺层之前，所述衬底是p-型半导体。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，进一步包括施加抗反射涂层。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，在形成所述p⁺层之后并在形成所述第二n⁺层之前，将所述抗反射涂层施加于所述第二表面。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，在形成所述第二n⁺层之后，将所述抗反射涂层施加于所述第一表面。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法所生产的光伏电池。

26.一种包括半导电衬底的光伏电池，所述衬底在其第一表面上包括n⁺层并在其第二表面上包括p⁺层，所述n⁺层包含n-掺杂物而所述p⁺层包含p-掺杂物，且电接触连接至所述第一表面和所述第二表面中的每一个，

其中纹理化所述第一表面以包括峰和谷，且

其中在所述n⁺层中的所述n-掺杂物浓度在所述第一表面的所述峰中高于在所述第一表面的所述谷中。

27.根据权利要求4至8中任一项所述的方法所生产的光伏电池。

28.一种包括半导电衬底的光伏电池，所述衬底在其第一表面上包括n⁺层并在其第二表面上包括p⁺层，所述n⁺层包含n-掺杂物而所述p⁺层包含p-掺杂物，且电接触连接至所述第一表面和所述第二表面中的每一个，

其中纹理化所述第一表面以包括峰和谷，

其中在所述n⁺层中的所述n-掺杂物的浓度在所述第一表面的所述峰中的浓度高于在所述第一表面的所述谷中的浓度，

其中所述p⁺层与所述n⁺层彼此不接触，且

其中所述p⁺层未到达所述第二表面的边缘。

29.根据权利要求27至28中任一项所述的光伏电池，其特征在于，比分流电阻为至少4750欧姆*cm²，其中所述比分流电阻对于具有在150-160cm²范围内的面积和在45-55cm范围内的周长的光伏电池是确定的。

30.根据权利要求28所述的光伏电池，其中，所述p⁺层不覆盖与所述衬底的边缘相接的区域，所述区域具有在0.1-1mm范围内的宽度。

31.根据权利要求26、28和30中任一项所述的光伏电池，其中，所述n⁺层的特征在于薄层电阻在30-100欧姆范围内。

32.根据权利要求26、28和30至31中任一项所述的光伏电池，其中，所述n⁺层具有在0.2-0.7μm范围内的深度。

33.根据权利要求26、28和30至32中任一项所述的光伏电池，其中，所述n-掺杂物在所述峰中的浓度是所述n-掺杂物在所述谷中的浓度的至少两倍。

34.根据权利要求26、28和30至33中任一项所述的光伏电池，包括n⁺-n-p⁺结构。

35.根据权利要求26、28和30至33中任一项所述的光伏电池，包括n⁺-p-p⁺结构。

36.根据权利要求26、28和30至35中任一项所述的光伏电池，进一步包括抗反射涂层。

37.根据权利要求25至36中任一项所述的光伏电池，其特征在于，短路电流密度为至少0.033安培/cm²。

38.根据权利要求25至37中任一项所述的光伏电池，其特征在于，填充因子为至少75.5%。

39.根据权利要求25至38中任一项所述的光伏电池，其特征在于，效率为至少16.7%。

40.根据权利要求25至39中任一项所述的光伏电池，为双面光伏电池。

41.一种包括多个根据权利要求25至40中任一项所述的光伏电池的光伏阵列，所述多个光伏电池彼此连接。

42.包括根据权利要求41所述的光伏阵列的发电设备。

43.包括根据权利要求25至40中任一项所述的光伏电池的电子器件。