专利名称：具有高转换效率的光伏电池的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及光伏电池的领域，尤其涉及用于太阳辐射的光伏电池(太阳能电 池)。
背景技术：
太阳能电池是能够把诸如太阳辐射的电磁能转换成电力的电子装置。这种电子装置主要由半导体材料构成，该半导体材料的特征在于固态晶体结构， 该固态晶体结构具有位于价带和导带之间的禁带(“带隙”)。带隙定义通常禁止自由电子 的能量间隔。不过，当太阳辐射到达太阳能电池中的这种类型的材料时，占据较低能带的电 子可以被激发到进行能量跃迁和越过带隙的点，从而到达较高能带。例如，当半导体的价带 中的电子从入射太阳辐射的光子吸收足够的能量时，这样的电子可以越过带隙，到达导带。如果到达较高能带，那么这样的电子在较低能带内留下空位；这样的空位(在行 话中的术语为“空穴”)可在晶体网格中，从一个原子移动到另一个原子。从而，按照和导带 中的自由电子相同的方式，空穴起电荷载流子的作用，并且对晶体的导电性作出贡献。换句话说，被半导体吸收的每个光子引起对应的空穴-电子对。由光子吸收而形 成的电子-空穴对的集合引起所谓的太阳能电池的光电流。按照这种方式生成的空穴和电 子可相互复合，从而减损它们对光电流的保持所作的贡献。为了避免(或者至少尽可能地 减少)这种现象，以提高太阳能电池的效率，在半导体材料内生成局部电场。这样，因光子 的吸收而生成的空穴和电子被局部电场朝相反的方向加速，从而空穴和电子在到达太阳能 电池的端子之前复合的可能性大大减小。具体地讲，通过生成空间电荷区，比如可通过在一 对相反掺杂的半导体材料之间生成Pn结而获得的耗尽区，来产生这样的电场。通常用于空间和地面应用的太阳能电池可以是单pn结或单np结式太阳能电池， 或者说单结太阳能电池，或者可以是多于一个pn结或np结式太阳能电池，或者说多结太阳 能电池。单结太阳能电池实质上是由单pn结或np结的存在而构成的。相反，多结太阳能 电池是通过堆叠多个pn结或np结(目前，2-5个结)来实现的。在不同的半导体材料中 构成不同的结，并且所述不同的结借助置于每对相邻结之间的隧道二极管相互串联地电连接。每个不同的叠加的结形成所谓的单元电池，并且各个单元电池能够按照与用单结 能够获得的效率相比更有效的方式，分别转换入射太阳辐射光谱的各个部分。多结电池具有能够提供相对于单结电池的更高输出电压的优点，总电压等于单个 单元电池的电压的总和(减去在串联连接电池的隧道二极管中的少许电压降)。为了被制造，一般通过在工业锗(Ge)或硅(Si)或砷化镓(GaAs)衬底上进行沉积 (例如，借助金属有机化学汽相沉积技术，或者说M0CVD)，利用外延生长技术获得目的在于 形成不同结的各个材料层。近年来，由于允许发展用于制造三结、四结以及五结电池的新材料的技术的进步，以元素周期表的III族和V族元素的化合物为基础，S卩，以III-V族化合物为基础的太阳能 电池，尤其是GaAs太阳能电池的性能已得到持续提高。多结太阳能电池的成本稍高于单结太阳能电池的成本，并且其效率高得多(在 25°C的地球外大气层照射的条件下，与单结电池的20%的效率相比，三结电池的效率近似 等于；为此，尤其是对于宇航应用来说，市场面向这种新的、更高效的装置的使用。例 如，目前的大型通讯卫星需要使用三结太阳能电池。另一方面，这些电池已用在地面应用， 比如聚光系统中。如上所述，太阳能电池的效率严格取决于光生空穴-电子对的复合现象。在耗尽 区之外生成的电子-空穴对不受任何电场的作用，从而复合的可能性高，从而减损了光生 电流的贡献。为了提高太阳能电池的效率，本领域中已知的一种解决方案提出通过在η掺杂部 分和P掺杂部分之间插入一部分的本征(即，未掺杂的)半导体材料，来增大耗尽区的深度 (从而，增大受电场影响的那部分半导体材料)。在耗尽区的厚度达到限制输出电压的值之 前，这种解决方案一般增大太阳能电池的效率。超过该值，装置的效率开始降低。按照另一种已知的解决方案，太阳能电池的不属于耗尽层的半导体材料部分可以 受到通过利用恰当的掺杂梯度而获得的局部电场的影响。尤其是，在Harold J. Hovel的 "Semiconductors and Semimetals, Vol. II”中，按照线性掺杂梯度，掺杂ρ型半导体部分。 由于线性掺杂梯度的存在，P型半导体材料部分将受到能够加速在其中生成的空穴-电子 对的恒定电场的影响。
发明内容
鉴于上面所述，申请人注意到，从效率的观点看，现有技术中目前已知的涉及光伏 电池的实现，尤其是太阳能电池的实现的解决方案能够被改进。在独立权利要求中说明了按照本发明的实施例的解决方案的不同方面。本发明的一个方面涉及单片光伏电池。这样的电池包含至少一个结；所述至少一 个结包括用第一导电类型的外延掺杂半导体材料形成的基极，和用与第一导电类型相反的 第二导电类型的掺杂半导体材料形成的发射极。所述发射极按照第一方向层叠在基极上， 所述至少一个结的至少一个结的基极具有沿所述第一方向减小的掺杂剂浓度梯度。所述基 极包括远离发射极的第一部分、接近发射极的第二部分、和在第一部分和第二部分之间的 第三部分。在第一部分中，减小的掺杂剂浓度梯度具有其平均值基本上在从-9 * IO17Cm-3/ μπι到-4女IO17cnT3/μ m的范围内的斜率。在第二部分中，所述减小的掺杂剂浓度梯度具 有其平均值基本上在从-3 * 1017cm_7ym到-9 * 1016cm_7 μ m的范围内的斜率。在第三 部分中，所述减小的掺杂剂浓度梯度具有其平均值基本上在从-2女1017cm_7ym到-5女 1016cm_7 μ m的范围内的斜率。本发明的另一个方面涉及用于制造光伏电池的对应方法。在从属权利要求中说明了有利的实施例。
结合附图，参考下面的详细说明，将最佳地理解按照本发明的一个或多个实施例的解决方案，以及本发明的其它特征和优点在这方面，应清楚附图不必按比例绘制，并且 除非另有说明，否则附图只是在概念上示例了所描述的结构和程序。特别地图1示意地示出了单片光伏电池的纵向剖视图。图2示例了按照现有技术中已知的第一种解决方案的、图1的电池的结的掺杂分 布和对应的电场。图3示例了按照现有技术中已知的第二种解决方案的、图1的电池的结的掺杂分 布和对应的电场。图4示例了按照本发明的一个实施例的、图1的电池的结的掺杂分布；以及图5示例了按照本发明的一个实施例的、图1的电池的结的掺杂分布和对应的电 场。
具体实施例方式参考附图，尤其是参考图1，示意地示出了其中可以应用按照本发明的实施例的概 念的单片光伏电池，尤其是(但不限于)太阳能电池的纵向剖面。整体由附图标记100表 示的光伏电池是具有三个结的多结电池，并且包含在图中由附图标记10 表示、并且被 表示为“底”电池的第一单元电池，在图中由附图标记10 表示、并且被表示为“中间”电 池的第二单元电池，以及在图中由附图标记105c表示、并且被表示为“顶”电池的第三单元 电池。顶电池105c位于中间电池10 之上，中间电池10 又位于底电池10 之上。这三个单元电池彼此相互串联电连接，之间插入隧道二极管；具体地讲，底电池 10 借助在图中由附图标记108表示的第一隧道二极管，与中间电池10 电连接，而中间 电池10 借助在图中由附图标记110表示的第二隧道二极管，与顶电池105c电连接。底电池10 包含第一导电类型(例如ρ型)的第一半导体材料层112(表示“基 极”)，和导电性相反(例如η型)的第二半导体材料层114(表示“发射极”)。基极112和 发射极114直接相互接触，以便形成pn结。优选地，在发射极114上形成表示“窗口层”的 又一半导体材料116。在窗口层116上形成隧道二极管108。在隧道二极管108和中间电池10 之间，优选地放置阻挡层118，以减小在层120 中光生的载流子的表面复合效应，从而增大光伏电池100的转换效率。在阻挡层118之上形成的中间电池10 包含第一导电类型(例如ρ型)的第一 半导体材料层120(基极)；在基极120之上，形成表示“间隔层”的第二层122，第二层122 由有意未掺杂的半导体材料构成。中间电池10 进一步包括位于间隔层122之上的第三 半导体材料层124(发射极)。发射极124由导电类型与基极120的导电类型相反(例如η 型)的半导体材料构成。按照与底电池10 相同的方式，优选地在中间电池10 的发射 极1 之上形成窗口层126。在窗口层1 之上形成隧道二极管110。优选地，在隧道二极管110和顶电池105c 之间放置又一个阻挡层128。在阻挡层1 之上形成的顶电池105c包含第一导电类型(例如P型)的第一半 导体材料层130(基极)；在基极130上形成由有意未掺杂的半导体材料构成的间隔层132。 在间隔层132上形成导电类型与基极130的导电类型相反(例如η型)的第三半导体材料层134(发射极)。优选地，在发射极134上形成窗口层136。在光伏电池100的背面上，具体地说，在基极112的与面向发射极114的表面相反 的表面邻近形成第一导电材料层138，例如，诸如金(Au)或银(Ag)的金属，从而构成光伏电 池100的第一接触端子。在对应于顶电池105c的窗口层136之上分段地形成规定的导电类型(例如η型) 的半导体材料的帽状物145 ；在帽状物145之上形成导电材料，例如，诸如Au或Ag的金属 的触点150，从而构成光伏电池100的第二接触端子。在窗口层136之上，进一步形成由抗反射材料制成的，例如由一个或多个氧化物 层构成的覆盖层140。在抗反射覆盖层140内留下朝向金属150的恰当的通道，以允许光伏 电池100的外部接触。下面更详细地分析构成整个伏打电池100的单元电池，底电池10 具有由第一导 电类型(在所讨论的例子中为P型)的掺杂的锗(Ge)构成的基极112。可替换地，可利用 适当掺杂的硅(Si)来实现基极112。底电池10 的发射极114由与基极112相同、但是按 相反方式掺杂(在所讨论的例子中为η型)的材料(例如Ge)构成。窗口层116可由诸如四元或三元化合物的半导体材料层构成，所述四元或三元化 合物是例如铟(In)、镓(Ga)和磷⑵化合物，即InGaP ；Irufei和砷(As)化合物，即InGaAs ； 铝(Al) ,Ga和As化合物，即AWaAs ；或者利用由元素周期表的III族和V族元素形成的另 外的化合物。隧道二极管108是用已知方式实现的，例如，利用由第二导电类型(在所讨论的例 子中为η型)的掺杂的III-V族材料形成的第一层、和由相反的导电类型(在所讨论的例 子中为P型)的掺杂的III-V族材料形成的第二层实现。阻挡层118由半导体材料，比如第一导电类型(在所讨论的例子中为ρ型)的掺 杂的 AlGaAs、AlGaInP 或 hfeiP 形成。中间电池10 具有由第一导电类型(在所讨论的例子中为ρ型)的掺杂的hGaAs 构成的基极120。中间电池10 的发射极124由按照相反的方式(在所讨论的例子中为η 型)掺杂的半导体材料，比如InGaAs、AlInGaAs或AlInGaP形成。间隔层122是用半导体 材料，比如与基极120相同的材料实现的；不过，间隔层122的材料是本征的，即，没有可感 知量的掺杂杂质。窗口层126可以由诸如AlGaAs、AUnfeiP或AlInP的半导体材料层构成，或者可通 过由元素周期表的III族和V族元素形成的另外的化合物构成。隧道二极管110可利用由第二导电类型(在所讨论的例子中为η型)的掺杂的 III-V族半导体材料形成的第一层、和由相反的导电类型(在所讨论的例子中为P型)的掺 杂的III-V族半导体材料形成的第二层实现。对于阻挡层118而言方式相同，阻挡层128由半导体材料，比如第一导电类型(在 所讨论的例子中为P型)的掺杂的AWaInP或AlInP形成。顶电池105c具有由第一导电类型(在所讨论的例子中为ρ型)的掺杂的InGaP构 成的基极130。顶电池105c的发射极134由按照相反的方式(在所讨论的例子中为η型) 掺杂的III-V族半导体材料形成。间隔层132是用III-V半导体材料，例如基极130的相 同材料实现的；不过，间隔层132的材料是本征的，即，没有可感知量的掺杂杂质。
对于窗口层1 而言方式相同，窗口层136可由诸如AlInP的半导体材料层构成， 或者利用由元素周期表的III族和V族元素形成的另一种化合物构成。从制造工艺的观点看，可从恰当导电类型(在所讨论的例子中为P型)并且具有 适当掺杂浓度的、形成底电池10 的基极112的半导体材料(在所讨论的例子中为Ge)的 衬底开始制造光伏电池100。具体地说，利用扩散和沉积工艺，从充当基极112的这种衬底 开始，形成底电池10 的发射极114。光伏电池100的直到窗口层136的所有后续层可以 利用底电池10 的发射极114和基极112作为大规模衬底，借助适当的外延生长技术，比 如分子束外延(MBE)或金属有机化学汽相沉积(MOCVD)来获得。按照本发明的一个实施例，中间电池10 的基极120的掺杂不是恒定不变的，而 是沿其整个深度方向，即沿图1中用附图标记X表示的方向非线性变化。为了详细说明由于在基极120中存在非线性掺杂而产生的效果，并示例利用这种 解决方案能够得到的优点，下面将相互比较基极120的三种不同掺杂分布。图2示例了现有技术中最常见的情况，即，以恒定掺杂浓度掺杂基极120的情况。 具体地说，附图标记210a示出了沿着方向X，在中间电池10 的阻挡层118、基极120和发 射极124内的掺杂浓度C(X)的示图；实线表示ρ型掺杂，比如锌(Zn)或碳(C)的浓度，而 η型掺杂，比如Si或碲(Te)的浓度用虚线表示。必须强调的是，在图2中，间隔层122已被 故意省略，以便不会使说明变得过于复杂；不过，本发明的概念既可应用于包含具备用本征 材料制成的间隔层的多个结的电池，又可应用于包含没有任何间隔层的多个结的电池。在 图2中示例的情况中，对基极120的整个深度来说，沿χ方向使基极120中的ρ型掺杂浓度 保持不变。本领域的技术人员已知，基极120中的ρ型掺杂浓度优选地被设定成小于阻挡 层118中的掺杂浓度的值。附图标记21 示出了当掺杂浓度遵循在示图210a中描述的掺 杂分布时，在阻挡层118、基极120和发射极124中形成的电场E(X)的示图。从示图21 可观察到，在这种掺杂分布的情况下，电场基本上集中在中间电池10 的两个点，具体地 说，集中在与阻挡层118和基极120之间的界面相对应的第一个点、和与基极120和发射极 124之间的界面相对应的第二个点。更详细地说，在阻挡层118和基极120之间，由于ρ型 掺杂浓度的突然变化，电场出现一个峰值(在图中用附图标记220标识)，而在基极120和 发射极1 之间，由于存在由pn结基极120/发射极IM产生的耗尽区，电场出现又一峰值 (图中用附图标记225标识)。沿基极120的整个中心部分，电场几乎为零；结果，在基极 120的这个部分内，所产生的用于光子生成的可能空穴-电子对具有很高的复合可能性，从 而它们对于光伏电池100的光生电流的贡献被减损。图3示例了现有技术中已知的另一种情况，即，用线性变化的P型掺杂浓度掺杂基 极120的情况。具体地说，如示图210b中示例的，基极120中的ρ型掺杂浓度C(X)从较高 的值(在阻挡层118和基极120之间的界面处)线性减小到较低的值(在基极120和发射 极1 之间的界面处)。附图标记21 示出了当掺杂浓度遵循在示图210b中所示的分布 时，在阻挡层118、基极120和发射极124中形成的电场E(X)的示图。从示图21 中可观 察到，对于具备线性掺杂分布的基极120，电场不再仅仅集中在阻挡层118和基极120之间 的界面处、及基极120和发射极IM之间的界面处，而是沿着基极120的整个深度延伸。更 具体地说，即使在这种情况下，由于ρ型掺杂浓度的突然变化，在阻挡层118和基极120之 间，电场出现第一峰值(图中用附图标记230标识)，并且由于存在由pn结基极120/发射极1 产生的耗尽区，在基极120和发射极IM之间，电场出现第二峰值(图中用附图标记 235标识)；不过，在这种情况下，线性掺杂梯度的存在引起了具有基本恒定的值的电场(图 中用附图标记240标识)，该电场沿着基极120的中心部分延伸，从而连接峰值230和峰值 235。沿着基极120的整个深度的非零电场的存在允许在基极120的中心部分中产生的可 能的空穴-电子对被分离，并在电池的端子处被收集。为了尽可能地阻碍这样的空穴-电 子对复合的可能性，基极120的掺杂应使得能够保证沿着整个基极120的足够高的电场； 但是，利用图3中示例的类型的线性掺杂分布，如果如图3中突出所示，在大范围的基极中 (于是，也接近与阻挡层118的界面)p型掺杂的量较高，那么可以达到该条件。本领域的 技术人员知道，过度掺杂pn结的半导体材料减小载流子的寿命，从而增大复合可能性；其 结果是，其大范围的厚度具备过高的掺杂浓度的基极120将减少在朝着阻挡层118的基极 120部分中光生的载流子的收集，从而降低光伏电池100的转换效率。按照本发明的一个实施例，通过如图4中所示，通过恰当地设计基极120的ρ型掺 杂浓度分布的形状来解决该缺陷。具体地讲，通过把χ轴的原点0设定在阻挡层118和基极120之间的界面处，并假 定基极的深度等于L ( S卩，基极120和发射极IM之间的界面出现在χ = L处)，按照本发明 的一个实施例，基极120的掺杂浓度分布C(X)是被再分成三个主要部分的递减函数，具体 地说-第一部分，由附图标记405表示，从χ= 0到χ = xl，其中，掺杂浓度分布 C(χ)的斜率的平均值基本上包含在范围[_9 * IO17 ；-4 * 1017]cm_7ym内，并且1/5 * L 彡 xl 彡 1/3 * L ；-第二部分，由附图标记410表示，从χ= xl到χ = x2，其中，掺杂浓度分布 C(χ)的斜率的平均值基本上包含在范围[_2 * IO17 ；-5 * 1016]cm_7ym内，并且1/3 * L 彡 x2 彡 9/10 * L ；和-第三部分，由附图标记415表示，从χ= x2到χ = L，其中，掺杂浓度分布C(X) 的斜率的平均值基本上包含在范围[_3 * IO17 ；-9 * 1016]cm_7ym内。按照本发明的一个实施例，在阻挡层118和基极120之间的界面(x = 0)处的掺 杂浓度在从5 * IO16CnT3到5 * IO18CnT3的范围内，在基极120和发射极IM之间的界面(χ =L)处的掺杂浓度在从5 * IO15CnT3到5 * IO17CnT3的范围内。在光伏电池100的制造过程中，可方便地获得基极120的这种特殊的掺杂浓度分 布C(X)，因为如前所述，中间电池105b，并且在所讨论的例子中还有顶电池105c，是用外延 掺杂的半导体材料形成的，即，由通过外延生长技术，比如MBE或MOCVD产生的半导体材料 形成的。由于外延生长技术，在整个基极厚度内，能够精细地控制中间电池的基极层的掺杂 (并且，也可能能够控制顶电池的基极层的掺杂)；通过采用这种外延技术，用III-V族前驱 体把掺杂剂元素引入反应室中，使得可以按原子级控制掺杂浓度，以便获得理论上任何可 能的掺杂浓度分布。相反，采用掺杂植入和扩散技术，比如在标准的硅太阳能电池中，则只 可能获得具有指数函数的形状，或者若干指数函数的组合的形状的掺杂浓度分布。尽管在图4中描述的掺杂浓度分布C(X)是由正好三个线性斜坡形成的分段线性 函数，即，每个部分一个线性斜坡，但本发明的概念可应用于不同的分布，只要遵守上面提 及的斜率范围。例如，掺杂浓度分布C(X)可以是包括多于三个的线性斜坡的分段线性函数，或者至少四阶的多项式函数。在图5中的示图510中，示例了符合按照本发明的前述实施例的斜率范围的可能 的掺杂浓度分布C(X)的例子。由于其特殊的掺杂分布，在基极120的外围部分，S卩，接近阻 挡层118和基极120之间的界面处，电场E(X)具有相对高的值，在pn结，即，接近基极120 和发射极124之间的界面处，电场E(X)具有相对低的值。特别地，如图5的示图515中所 示，在这种情况下，在基极120和发射极IM之间，电场出现第一峰值(在图中用附图标记 550标识)。此外，即使在这种情况下，存在沿基极120的中心部分延伸的电场，从而连接峰 值545和峰值550。不过，非线性掺杂梯度的存在导致在基极的中心部分中延伸的电场(在 图中用附图标记555标识)不再具有恒定的值，相反具有沿着χ方向，从在阻挡层118和基 极120之间的界面处的第一值到基极120和发射极IM之间的界面处的第二值的(就绝对 值而论)减小趋势，其中，就绝对值而论，所述第一值大于第二值。这种电场的存在允许获 得更高的转换效率，因为-在远离pn结的基极120部分中产生的少数载流子受由掺杂分布部分405的相对 高的斜率而产生的较高电场影响，从而以更高效的方式被收集，-由于掺杂分布部分410的相对低的斜率，在基极120中光生的多数载流子(即， 空穴)朝向结的扩散运动受到阻碍，从而减小了电池的暗电流的扩散分量，-由于因掺杂分布部分410的相对高的斜率而产生的电场，在基极120中光生的多 数载流子(即，电子)被有利地推向Pn结，-所有上述优点是利用对其大部分厚度来说，掺杂相对低的基极获得的，从而以积 极方式限制了光生载流子的复合可能性。自然地，为了满足局部和具体的要求，本领域的技术人员可对上述解决方案应用 许多修改和变更。特别地，尽管关于本发明的优选实施例，以一定程度的详细性说明了本发 明，不过应明白，形式和细节方面的各种省略、替换和变化，以及其它实施例都是可能的；此 外，根据一般设计选择，结合本发明的任何公开的实施例说明的具体元件和/或方法步骤 可被结合到任何其它实施例中。例如，尽管在本发明中，提到三结光伏电池，其中，以非线性方式掺杂的基极属于 中间单元电池，但类似的考虑适用于不同的情况，例如，单元电池的数量不等于3的情况 (甚至在单结电池的情况下)，以非线性方式掺杂的基极属于非中间电池的单元电池的情 况，以及多于一个单元电池设置有以非线性方式掺杂的基极的情况。
权利要求
1.单片光伏电池(100)，包含至少一个结(120，1M)，其中，所述至少一个结包括由第 一导电类型的外延掺杂半导体材料形成的基极(120)、和由与所述第一导电类型相反的第 二导电类型的掺杂半导体材料形成的发射极(1 )，所述发射极按照第一方向(χ)层叠在 基极上，并且所述至少一个结中的至少一个结的基极具有沿所述第一方向减小的掺杂剂浓 度梯度(C(χ))，其特征在于所述基极包括远离发射极的第一部分、接近发射极的第二部分、和在所述第一部分和所述第二部分 之间的第三部分，其中-在第一部分中，所述减小的掺杂剂浓度梯度具有其平均值基本上在从-9 * IO17Cm-3/ μ m到-4 * 1017cm_7 μ m的范围内的斜率；-在第二部分中，所述减小的掺杂剂浓度梯度具有其平均值基本上在从-3 * IO17Cm-3/ μ m到-9 * 1016cm_7 μ m的范围内的斜率；以及-在第三部分中，所述减小的掺杂剂浓度梯度具有其平均值基本上在从-2 * IO17Cm-3/ μ m到-5 * 1016cm_3/ μ m的范围内的斜率。
2.按照权利要求1所述的光伏电池，其中-基极沿第一方向的长度等于第一量值(L)，所述第一部分沿第一方向，从与基极的远 离发射极的一端相对应的第一端(0)延伸到第二端(xl)，所述第三部分沿第一方向，从所 述第二端延伸到第三端(x2)，所述第二部分沿第一方向，从所述第三端延伸到与基极的接 近发射极的一端相对应的第四端；-所述第二端位于与所述第一端相距第一距离之处，所述第三端位于沿第一距离与所 述第一端相距第二距离之处，以及-所述第一距离具有在从第一量值的1/5到1/3的范围内的值，并且所述第二距离具有 在从第一量值的1/3到9/10的范围内的值。
3.按照权利要求1或2所述的光伏电池，其中，所述减小的掺杂剂浓度梯度对应于分段 线性函数。
4.按照权利要求3所述的光伏电池，其中，所述分段线性函数包括至少三个线性斜坡， 基极的每个部分对应于至少一个相应的线性斜坡。
5.按照权利要求1或2所述的光伏电池，其中，所述减小的掺杂剂浓度梯度对应于多项 式函数。
6.按照权利要求5所述的光伏电池，其中，所述多项式函数是至少四阶的多项式函数。
7.按照前述权利要求中任一项所述的光伏电池，其中-所述至少一个结包括第一结、第二结和第三结，所述第二结按照第一方向层叠在第 一结之上，并且所述第三结按照第一方向层叠在第二结之上，以及-所述至少一个结中的所述至少一个结是第二结。
8.按照从属于权利要求2的权利要求7所述的光伏电池，其中，在第一端的掺杂剂浓度 等于包括在5女IO16CnT3和5女IO18CnT3之内的第一值，并且在第四端的掺杂剂浓度等于包 括在5 * IO15CnT3和5 * IO17CnT3之内的第二值。
9.一种用于制造包含至少一个结的光伏电池的方法，所述方法包括产生所述至少一个结，所述至少一个结利用第一导电类型的掺杂半导体材料来外延形成基极，并且利用与所述第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂半导体材料来形成发射 极，所述发射极按照第一方向层叠在所述基极之上，所述形成所述至少一个结中的至少一 个结的基极的步骤包括沿所述第一方向，以减小的掺杂剂浓度梯度来掺杂半导体材料，其 特征在于所述掺杂步骤包括-以斜率的平均值基本上在从-9 * 1017cm_7 μ m到-4 * 1017cm_7 μ m的范围内的减小 的掺杂剂浓度梯度，来掺杂远离发射极的第一部分；-以斜率的平均值基本上在从-3 * 1017cm_7ym到-9 * 1016cm_7 μ m的范围内的减小 的掺杂剂浓度梯度，来掺杂接近发射极的第二部分；以及-以斜率的平均值基本上在从-2 * 1017cm_7 μ m到-5 * 1016cm_7 μ m的范围内的减小 的掺杂剂浓度梯度，来掺杂在所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分。
全文摘要
提供一种单片光伏电池(100)。所述光伏电池包含至少一个结(120，124)；所述至少一个结包括由第一导电类型的外延掺杂半导体材料形成的基极(120)、和由与所述第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂半导体材料形成的发射极(124)。所述发射极按照第一方向(x)层叠在基极上，所述至少一个结中的至少一个结的基极具有沿所述第一方向减小的掺杂剂浓度梯度(C(x))。所述基极包括远离发射极的第一部分、接近发射极的第二部分、和在第一部分和第二部分之间的第三部分。在第一部分中，所述减小的掺杂剂浓度梯度具有其平均值基本上在从-9×1017cm-3/μm到-4×1017cm-3/μm的范围内的斜率。在第二部分中，所述减小的掺杂剂浓度梯度具有其平均值基本上在从-3×1017cm-3/μm到-9×1016cm-3/μm的范围内的斜率。在第三部分中，所述减小的掺杂剂浓度梯度具有其平均值基本上在从-2×1017cm-3/μm到-5×1016cm-3/μm的范围内的斜率。
文档编号H01L31/072GK102144304SQ201080002460
公开日2011年8月3日 申请日期2010年7月20日 优先权日2009年7月21日
发明者G·戈利, R·坎佩萨图 申请人:试验电工中心意大利风信子接收股份公司