專利名稱：太陽(yáng)能電池的制作方法以及太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池的制作方法以及太陽(yáng)能電池，特別是涉及一種背接觸太陽(yáng)能電池的制作方法以及背接觸太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
新能源是二十一世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定力的五大技術(shù)領(lǐng)域之一。太陽(yáng)能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。在新世紀(jì)中，各國(guó)政府都將太陽(yáng)能資源利用作為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。而光伏發(fā)電具有安全可靠、無(wú)噪聲、無(wú)污染、制約少、故障率低、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。近幾年，國(guó)際光伏發(fā)電迅猛發(fā)展，太陽(yáng)能晶片供不應(yīng)求，于是提高太陽(yáng)能晶片的光電轉(zhuǎn)化效率和太陽(yáng)能晶片的生產(chǎn)能力成為重要的課題。太陽(yáng)能電池受光照后，電池吸收一個(gè)能量大于帶隙寬度的入射光子后產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，電子和空穴分別激發(fā)到導(dǎo)帶與價(jià)帶的高能態(tài)。在激發(fā)后的瞬間，電子和空穴在激發(fā)態(tài)的能量位置取決于入射光子的能量。處于高能態(tài)的光生載流子很快與晶格相互作用，將能量交給聲子而回落到導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂，這過(guò)程也稱作熱化過(guò)程，熱化過(guò)程使高能光子的能量損失了一部分。熱化過(guò)程后，光生載流子的輸運(yùn)過(guò)程(勢(shì)壘區(qū)或擴(kuò)散區(qū))中將有復(fù)合損失。最后的電壓輸出又有一次壓降，壓降來(lái)源于與電極材料的功函數(shù)的差異。由上述分析，太陽(yáng)能電池效率受材料、器件結(jié)構(gòu)及制備工藝的影響，包括電池的光損失、材料的有限遷移率、復(fù)合損失、串聯(lián)電阻和旁路電阻損失等。對(duì)于一定的材料，電池結(jié)構(gòu)與制備工藝的改進(jìn)對(duì)提高光電轉(zhuǎn)換效率是重要的。一種可行的實(shí)現(xiàn)低成本高效率太陽(yáng)電池方案是聚光太陽(yáng)電池。聚光太陽(yáng)電池可以大大節(jié)約材料成本，明顯提高太陽(yáng)電池效率。采用正面結(jié)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池，為了滿足聚光電池電流密度更大的特點(diǎn)，必須大大增加正面柵線密度，這會(huì)反過(guò)來(lái)影響柵線遮光率，減小短路電流。一種可行的解決遮光損失的方案就是背接觸結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池，也叫背結(jié)電池。背接觸結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池的摻雜區(qū)域和金半接觸區(qū)域全部集成在太陽(yáng)電池背面，背面電極占據(jù)背表面很大部分，減小了接觸電阻損失。另外，電流流動(dòng)方向垂直于結(jié)區(qū)，這就進(jìn)一步消除了正面結(jié)構(gòu)橫向電流流動(dòng)造成的電阻損失，這樣就會(huì)同時(shí)滿足高強(qiáng)度聚焦正面受光和高光電轉(zhuǎn)換效率的要求。背接觸太陽(yáng)能電池也有利于電池封裝，進(jìn)一步降低成本。但是由于背結(jié)電池的PN結(jié)靠近電池背面，而少數(shù)載流子必須擴(kuò)散通過(guò)整個(gè)硅片厚度才能達(dá)到背面結(jié)區(qū)，所以這種電池設(shè)計(jì)就需要格外高的少子壽命的硅片作為基底材料，否則少子還未擴(kuò)散到背面結(jié)區(qū)就被復(fù)合掉了，這樣電池的效率就會(huì)大大下降。IBC(interdigitated back contact)太陽(yáng)能電池是最早研究的背結(jié)電池,最初主要用于聚光系統(tǒng)中，任丙彥等的背接觸硅太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展(材料導(dǎo)報(bào)2008年9月第22卷第9期)中介紹了各種背接觸硅太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)和制作工藝，以IBC太陽(yáng)能電池為例，SUNPOffER公司制作的IBC太陽(yáng)能電池的最高轉(zhuǎn)換效率可達(dá)24 %，然后由于其采用了光刻工藝，由于光刻所帶來(lái)的復(fù)雜操作使得其成本難以下降，給民用或者普通場(chǎng)合的商業(yè)化應(yīng)用造成困難。為了降低成本，也有利用掩模板來(lái)形成交叉排列的P+區(qū)和N+區(qū)，但是在制作過(guò)、程中必須用到多張掩模板，增加成本的同時(shí)還產(chǎn)生了掩模板校準(zhǔn)的問(wèn)題，為制作過(guò)程帶來(lái)了不少難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中IBC太陽(yáng)能電池的制作過(guò)程中使用光刻工藝步驟繁雜、成本較高的缺陷，提供一種制作過(guò)程中僅需一張掩模板、無(wú)掩模板校準(zhǔn)問(wèn)題、成本較低、工藝步驟較少且摻雜離子濃度得以精確控制的太陽(yáng)能電池的制作方法以及太陽(yáng)能電池。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的—種太陽(yáng)能電池的制作方法，其特點(diǎn)在于，其包括以下步驟步驟S1、在N型基底表面形成N+型摻雜層；步驟S2、在該N+型摻雜層表面形成具有圖樣的薄膜，其中，未被該具有圖樣的薄膜覆蓋的區(qū)域?yàn)殚_(kāi)放區(qū)域；該具有圖樣的薄膜起到掩膜的作用；步驟S3、對(duì)該開(kāi)放區(qū)域進(jìn)行蝕刻，蝕刻深度大于該N+型摻雜層的厚度并且直至該N型基底，以在該N型基底表面與該開(kāi)放區(qū)域相對(duì)應(yīng)的位置形成一凹槽；即除了開(kāi)放區(qū)域的N+型摻雜層被完全蝕刻去除了以外，該開(kāi)放區(qū)域?qū)?yīng)的N型基底也被蝕刻掉一薄層，這樣該N型基底中就形成了凹槽；步驟S4、在N型基底的凹槽表面中形成P+型摻雜區(qū)域，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層互不接觸；步驟S5、去除該具有圖樣的薄膜以得到摻雜晶片；步驟S6、在該摻雜晶片的背面形成涂層，該涂層為第一鈍化層和和增透膜；步驟S7、在該摻雜晶片的表面形成第二鈍化層；表面鈍化能夠降低半導(dǎo)體的表面活性，使表面的復(fù)合速率降低，其主要方式是飽和半導(dǎo)體表面處的懸掛鍵，降低表面活性，增加表面的清潔程序，避免由于雜質(zhì)在表面層的引入而形成復(fù)合中心，以此來(lái)降低少數(shù)載流子的復(fù)合速度。通過(guò)表面鈍化，使得表面復(fù)合降低，從而提高有效少子壽命。增透膜能減少表面太陽(yáng)光的反射，提高太陽(yáng)光的利用率，采用上述涂層均為提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的有效手段；步驟S8、在該摻雜晶片的表面形成陽(yáng)電極和陰電極，其中，該陽(yáng)電極形成于該P(yáng)+型摻雜區(qū)域上，該陰電極形成于該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層上；步驟S9、燒結(jié)該摻雜晶片，使陽(yáng)電極和陰電極的金屬元素和摻雜晶片共晶復(fù)合，其中，所述的P型替換為N型時(shí)，N型同時(shí)替換為P型。
優(yōu)選地，步驟S1中通過(guò)熱擴(kuò)散或者離子注入的方式形成該N+型摻雜層，其中該N+型摻雜層的方塊電阻為20-100 Ω/ 口。較佳地,該N+型摻雜層的方塊電阻為30-90 Ω/ □,更佳地，該N+型摻雜層的方塊電阻為40-80 Ω / 口。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)常規(guī)參數(shù)選擇擴(kuò)散源和擴(kuò)散溫度，例如POCl3作為擴(kuò)散源。優(yōu)選地，步驟S2中通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜，其中該具有圖樣的薄膜的厚度為1_50μπι并且由合成橡膠或金屬，例如銅鋁合金制成。該具有圖樣的薄膜形成之后，還包括烘干該薄膜的步驟。采用絲網(wǎng)印刷只是較為優(yōu)選的方式，但并不局限于此，還可以采用其他公知的手段形成該具有圖樣的薄膜。
優(yōu)選地，步驟S3中的蝕刻的N型基底的深度至少為5 μ m,較佳地，蝕刻的N型基底的深度為5-30 μ m,這里所說(shuō)的蝕刻的N型基底的深度即指該N型基底被蝕刻掉的一薄層的厚度。為了使PN結(jié)不容易被擊穿，提高太陽(yáng)能電池的使用壽命，該蝕刻的N型基底的深度的優(yōu)選深度為5-20 μ m。優(yōu)選地，步驟S4中通過(guò)熱擴(kuò)散或者離子注入的方式形成該P(yáng)+型摻雜區(qū)域，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)常規(guī)參數(shù)選擇擴(kuò)散源和擴(kuò)散溫度，或者加速P型離子并通過(guò)離子注入的方式將該P(yáng)型離子從該N型基底表面的該開(kāi)放區(qū)域注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域，其中，該P(yáng)型離子被加速至500eV-50keV，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-120 Ω / 口。優(yōu)選地，P型離子被加速至lkeV-40keV，更優(yōu)選地，P型離子被加速至5keV-30keV ;較佳地，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為60-110 Ω/ □，更佳地，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為80-100 Ω/ 口。另外，在步驟S4中，由于熱擴(kuò)散工藝不具方向性，其擴(kuò)散是各個(gè)方向的，除了在凹槽的表面中形成P+型摻雜區(qū)域外，還會(huì)在該凹槽的兩個(gè)側(cè)壁中形成P+型摻雜層；即使在步驟S4中采用的是離子注入的方法，雖然離子注入具有很好的方向性，但是在離子注入的過(guò)程中，也可能會(huì)造成部分離子被注入至該凹槽的兩側(cè)壁中，形成較薄的P+型摻雜層。無(wú)論采用的是熱擴(kuò)散工藝還是離子注入的方法，都有可能在形成P+型摻雜區(qū)域的過(guò)程中造成凹槽的側(cè)壁中形成P+型摻雜層，而該P(yáng)+型摻雜層與未經(jīng)蝕刻(步驟S3所述的蝕刻)的N+摻雜層接觸，這樣會(huì)導(dǎo)致P+/N+的結(jié)構(gòu)，其耗盡層很薄，非常容易被擊穿，影響了最終制得的太陽(yáng)能電池的質(zhì)量和使用壽命，因此在步驟S4之后、步驟S5之前還包括步驟Sp:蝕刻去除步驟S4中形成該P(yáng)+型摻雜區(qū)域時(shí)在該凹槽側(cè)壁中形成的P+型摻雜層，所述的蝕刻采用的為常規(guī)手段。優(yōu)選地，步驟S5之后還包括退火步驟。離子注入后，在700-1100°C的溫度下退火30秒至30分鐘以激活摻雜離子，優(yōu)選地，退火溫度為850-1000°C。優(yōu)選地，步驟S6中通過(guò)PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法)形成涂層，該涂層的第一鈍化層為氧化硅、碳化硅、氧化鋁、氮化硅或非晶硅薄膜中的一種或多種的疊層，該涂層的增透膜為氮化硅薄膜。優(yōu)選地，步驟S7中通過(guò)PECVD形成第二鈍化層，該第二鈍化層為氧化硅、碳化硅、氧化鋁、氮化硅或非晶硅薄膜中的一種或多種的疊層。優(yōu)選地，步驟S8中采用銀漿或銀鋁漿并通過(guò)絲網(wǎng)印刷法制作陽(yáng)電極和/或陰電極。倘若采用銀鋁漿作為電極材料，則所述銀鋁漿中鋁的含量大于3%，優(yōu)選地，所述銀鋁漿中鋁的含量大于5%，所述百分比為鋁占銀/鋁漿總量的質(zhì)量百分比。優(yōu)選地，步驟S8還包括以下步驟步驟S81、在與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域?qū)?yīng)的第二鈍化層中形成第一接觸孔，以及在與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層對(duì)應(yīng)的第二鈍化層中形成第二接觸孔；步驟S82、在該摻雜晶片的表面形成陽(yáng)電極和陰電極，其中，該陽(yáng)電極通過(guò)該第一接觸孔連接至該P(yáng)+型摻雜區(qū)域，該陰電極通過(guò)該第二接觸孔連接至該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層。這樣陽(yáng)電極和陰電極與半導(dǎo)體材料就形成了點(diǎn)接觸，進(jìn)一步減小了接觸電阻。本發(fā)明還提供一種按照如上所述的太陽(yáng)能電池的制作方法制得的太陽(yáng)能電池，其特點(diǎn)在于，該太陽(yáng)能電池包括、
—慘雜晶片，其中該慘雜晶片包括一表面具有凹槽的N型基底；形成于該N型基底表面中的至少一個(gè)N+型摻雜區(qū)域；形成于該N型基底凹槽表面中的P+型摻雜區(qū)域，以及形成于該摻雜晶片背面的涂層，該涂層為第一鈍化層和和增透膜；形成于該摻雜晶片表面的第二鈍化層； 至少一個(gè)位于該至少一個(gè)N+型摻雜區(qū)域表面的陰電極；位于該P(yáng)+型摻雜區(qū)域表面的陽(yáng)電極；其中，該N+型摻雜區(qū)域與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域互不接觸，其中，所述的P型替換為N型時(shí)，N型同時(shí)替換為P型。 優(yōu)選地，該N+型摻雜區(qū)域與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的最小距離至少為5 μ m，較佳地，蝕刻的N型基底的深度為5-30 μ m,更優(yōu)選地，該N+型摻雜區(qū)域與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的最小距離為 5-20 μ m。優(yōu)選地，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為20-100 Ω / 口。較佳地，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為30-90 Ω/ □，更佳地，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-80 Ω/ 口。優(yōu)選地，P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-120Ω/ 口。較佳地，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為60-110 Ω / 口，更佳地，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為80-100 Ω/ 口。優(yōu)選地，該涂層的第一鈍化層為氧化硅、碳化硅、氧化鋁、氮化硅或非晶硅薄膜中的一種或多種的疊層，該涂層的增透膜為氮化硅薄膜。優(yōu)選地，該第二鈍化層為氧化硅、碳化硅、氧化鋁、氮化硅或非晶硅薄膜中的一種或多種的疊層。優(yōu)選地，與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域?qū)?yīng)的第二鈍化層中具有第一接觸孔，與該至少一個(gè)N+型摻雜區(qū)域?qū)?yīng)的第二鈍化層中具有至少一個(gè)第二接觸孔，其中，該陽(yáng)電極通過(guò)該第一接觸孔連接至該P(yáng)+型摻雜區(qū)域，該至少一個(gè)陰電極通過(guò)該至少一個(gè)第二接觸孔連接至該至少一個(gè)N+型摻雜區(qū)域。只需要在上述過(guò)程中，調(diào)換基底材料和離子注入或擴(kuò)散生長(zhǎng)的方式摻雜的雜質(zhì)材料，則該方法同樣適用于P型太陽(yáng)能太陽(yáng)能電池的制作，即所述的N型替換為P型時(shí)，P型同時(shí)替換為N型。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于I、本發(fā)明中P+型摻雜區(qū)域與未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層之間具有N型基底材料作為緩沖層，使得PN結(jié)之間不會(huì)因?yàn)楹谋M層太薄而導(dǎo)致被擊穿，由此提高了該太陽(yáng)能電池的使用壽命。2、比起采用光刻工藝制作背結(jié)電池而言，本發(fā)明簡(jiǎn)化了工藝步驟，無(wú)需購(gòu)買光刻機(jī)，成本大大降低，另外制作流程中無(wú)需使用多張掩模板，解決了掩模板校準(zhǔn)問(wèn)題的同時(shí)還降低了制作成本。3、本發(fā)明中P+型摻雜區(qū)域與N+型摻雜區(qū)域之間的N型緩沖層的最小寬度為5 μ m，采用純粹機(jī)械加工方法制得的掩模板很難做到這樣的精度，即使能做到，這樣的掩模板也是價(jià)格高昂，本發(fā)明通過(guò)在基底材料中形成凹槽并在凹槽中形成P+摻雜區(qū)域的方式，自然形成符合上述最小寬度的N型緩沖層，省去了購(gòu)買價(jià)格高昂的掩模板的成本，進(jìn)一步降低了制作成本。4、采用離子注入進(jìn)行摻雜形成P+型摻雜區(qū)域，摻雜離子的濃度得到了精確的控制，比起熱擴(kuò)散工藝的摻雜而言對(duì)提高光電轉(zhuǎn)換的效率更有利。


圖1-8為本發(fā)明的制作太陽(yáng)能電池的分解步驟示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例I參考圖1，步驟S1、在N型基底I表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為20 Ω / 口。具體來(lái)說(shuō)，將磷離子加速至500eV并通過(guò)離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中。參考圖2，步驟S2、在該N+型摻雜層2表面形成具有圖樣的薄膜3，其中，未被該具有圖樣的薄膜3覆蓋的區(qū)域?yàn)殚_(kāi)放區(qū)域；該具有圖樣的薄膜起到掩膜的作用。其中通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜3，其中該具有圖樣的薄膜的厚度為I μ m并且由合成橡膠制成。該具有圖樣的薄膜形成之后，烘干該薄膜。參考圖3，步驟S3、對(duì)該開(kāi)放區(qū)域進(jìn)行蝕刻，蝕刻深度大于該N+型摻雜層2的厚度并且直至該N型基底I，在本實(shí)施例中，蝕刻的N型基底的深度為5 μ m ; S卩除了開(kāi)放區(qū)域的N+型摻雜層被完全蝕刻去除了以外，該開(kāi)放區(qū)域?qū)?yīng)的N型基底也被蝕刻掉一薄層，這樣該N型基底就形成了凹槽4。該具有圖樣的薄膜除了掩膜板的作用之外，還具有保護(hù)無(wú)需蝕刻的N+型摻雜層的作用。參考圖4a，步驟S4、加速硼離子至500eV并通過(guò)離子注入的方式將該硼離子從該N型基底I表面的該開(kāi)放區(qū)域沿著方向a垂直注入至N型基底I中以形成方塊電阻為40 Ω / □的P+型摻雜區(qū)域5，也就是說(shuō)，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5形成于該凹槽4中，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層互不接觸。本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層的最小距離為5 μ m。參考圖5，步驟S5、采用本領(lǐng)域的常用手段去除該具有圖樣的薄膜3，之后進(jìn)行退火步驟，將太陽(yáng)能電池在在700°C的溫度下退火30分鐘以激活摻雜離子。由該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5、該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，慘雜晶片制作完成。
參考圖6，步驟S6、通過(guò)PECVD在該摻雜晶片的背面形成涂層，該涂層為第一鈍化層61和和增透膜7，其中，該第一鈍化層61和增透膜7均為氮化硅薄膜。參考圖7，步驟S7、通過(guò)PECVD在該摻雜晶片的表面形成第二鈍化層62，其中，該第二鈍化層62為氧化硅薄膜。參考圖8，步驟S8、在該摻雜晶片的表面形成陽(yáng)電極81和陰電極82，其中，該陽(yáng)電極81形成于該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5上，該陰電極82形成于該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2上。其中采用銀漿并通過(guò)絲網(wǎng)印刷法制作陽(yáng)電極81和陰電極82。之后進(jìn)入步驟S9、將該摻雜晶片在700°C燒結(jié)30分鐘，使陽(yáng)電極81和陰電極82的金屬元素和摻雜晶片共晶復(fù)合，由此，所述太陽(yáng)能電池制作完成。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這里所述的表面、背面都是相對(duì)而言的，并非對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例2參考圖1，步驟S1、在N型基底I表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為100 Ω / 口。具體來(lái)說(shuō)，將磷離子加速至50keV并通過(guò)離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中。 參考圖2，步驟S2、在該N+型摻雜層2表面形成具有圖樣的薄膜3，其中，未被該具有圖樣的薄膜3覆蓋的區(qū)域?yàn)殚_(kāi)放區(qū)域；該具有圖樣的薄膜起到掩膜的作用。其中通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜3，其中該具有圖樣的薄膜的厚度為50 μ m并且由銅鋁合金制成。該具有圖樣的薄膜形成之后，烘干該薄膜。參考圖3，步驟S3、對(duì)該開(kāi)放區(qū)域進(jìn)行蝕刻，蝕刻深度大于該N+型摻雜層2的厚度并且直至該N型基底I，在本實(shí)施例中，蝕刻的N型基底的深度為30 μ m ;即除了開(kāi)放區(qū)域的N+型摻雜層被完全蝕刻去除了以外，該開(kāi)放區(qū)域?qū)?yīng)的N型基底也被蝕刻掉一薄層，這樣該N型基底就形成了凹槽4。該具有圖樣的薄膜除了掩膜板的作用之外，還具有保護(hù)無(wú)需蝕刻的N+型摻雜層的作用。參考圖4a，步驟S4、加速硼離子至50keV并通過(guò)離子注入的方式將該硼離子從該N型基底I表面的該開(kāi)放區(qū)域沿著方向a垂直注入至N型基底I中以形成方塊電阻為120 Ω / □的P+型摻雜區(qū)域5，也就是說(shuō)，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5形成于該凹槽4中，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層互不接觸。本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層的最小距離為30 μ m。參考圖5，步驟S5、采用本領(lǐng)域的常用手段去除該具有圖樣的薄膜3，之后進(jìn)行退火步驟，將太陽(yáng)能電池在在1100°c的溫度下退火30秒以激活摻雜離子。由該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5、該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，慘雜晶片制作完成。參考圖6，步驟S6、通過(guò)PECVD在該摻雜晶片的背面形成涂層，該涂層為第一鈍化層61和和增透膜7，其中，該第一鈍化層61為氧化硅薄膜，增透膜7為氮化硅薄膜。參考圖7，步驟S7、通過(guò)PECVD在該摻雜晶片的表面形成第二鈍化層62，其中，該第二鈍化層62為非晶硅薄膜。參考圖8，步驟S8、在該摻雜晶片的表面形成陽(yáng)電極81和陰電極82，其中，該陽(yáng)電極81形成于該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5上，該陰電極82形成于該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2上。其中采用銀漿并通過(guò)絲網(wǎng)印刷法制作陽(yáng)電極81和陰電極82。之后進(jìn)入步驟S9、將該摻雜晶片在1100°C燒結(jié)30秒，使陽(yáng)電極81和陰電極82的金屬元素和摻雜晶片共晶復(fù)合，由此，太陽(yáng)能電池的制作完成。實(shí)施例3參考圖1，步驟S1、在N型基底I表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為60 Ω / 口。具體來(lái)說(shuō)，將磷離子加速至30keV并通過(guò)離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中。參考圖2，步驟S2、在該N+型摻雜層2表面形成具有圖樣的薄膜3，其中，未被該具有圖樣的薄膜3覆蓋的區(qū)域?yàn)殚_(kāi)放區(qū)域；該具有圖樣的薄膜起到掩膜的作用。其中通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜3，其中該具有圖樣的薄膜的厚度為30 μ m并且由銅鋁合金制成。該具有圖樣的薄膜形成之后，烘干該薄膜。參考圖3，步驟S3、對(duì)該開(kāi)放區(qū)域進(jìn)行蝕刻，蝕刻深度大于該N+型摻雜層2的厚度并且直至該N型基底I，在本實(shí)施例中，蝕刻的N型基底的深度為10 μ m ;即除了開(kāi)放區(qū)域的N+型摻雜層被完全蝕刻去除了以外，該開(kāi)放區(qū)域?qū)?yīng)的N型基底也被蝕刻掉一薄層，這樣該N型基底就形成了凹槽4。該具有圖樣的薄膜除了掩膜板的作用之外，還具有保護(hù)無(wú)需蝕刻的N+型摻雜層的作用。參考圖4a，步驟S4、加速硼離子至30keV并通過(guò)離子注入的方式將該硼離子從該N型基底I表面的該開(kāi)放區(qū)域沿著方向a垂直注入至N型基底I中以形成方塊電阻為80 Ω / □的P+型摻雜區(qū)域5，也就是說(shuō)，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5形成于該凹槽4中，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層互不接觸。本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層的最小距離為10 μ m。參考圖5，步驟S5、采用本領(lǐng)域的常用手段去除該具有圖樣的薄膜3，之后進(jìn)行退火步驟，將太陽(yáng)能電池在在850°C的溫度下退火10分鐘以激活摻雜離子。由該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5、該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，慘雜晶片制作完成。參考圖6，步驟S6、通過(guò)PECVD在該摻雜晶片的背面形成涂層，該涂層為第一鈍化層61和和增透膜7，其中，該第一鈍化層61和增透膜7均為氮化硅薄膜。參考圖7，步驟S7、通過(guò)PECVD在該摻雜晶片的表面形成第二鈍化層62，其中，該第二鈍化層62為非晶硅薄膜。參考圖8，步驟S8、在該摻雜晶片的表面形成陽(yáng)電極81和陰電極82，其中，該陽(yáng)電極81形成于該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5上，該陰電極82形成于該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2上。其中采用銀漿并通過(guò)絲網(wǎng)印刷法制作陽(yáng)電極81和陰電極82。之后進(jìn)入步驟S9、將該摻雜晶片在850°C燒結(jié)10分鐘，使陽(yáng)電極81和陰電極82的金屬元素和摻雜晶片共晶復(fù)合，由此，太陽(yáng)能電池的制作完成。實(shí)施例4實(shí)施例4的原理與實(shí)施例I相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下工藝以及參數(shù)的選擇步驟S1中采用POCl3作為擴(kuò)散源，通過(guò)熱擴(kuò)散的方式形成該N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為50 Ω/ 口。步驟S3、對(duì)該開(kāi)放區(qū)域進(jìn)行蝕刻，蝕刻深度大于該N+型摻雜層2的厚度并且直至該N型基底1，在本實(shí)施例中，蝕刻的N型基底的深度為15μπι。其余未提及的工藝步驟和參數(shù)選擇均于實(shí)施例I相同。實(shí)施例5實(shí)施例5的原理與實(shí)施例I相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下工藝以及參數(shù)的選擇參考圖4b，步驟S4、加速硼離子至500eV并通過(guò)離子注入的方式將該硼離子從該N型基底I表面的該開(kāi)放區(qū)域沿著方向a垂直注入至N型基底I中以形成方塊電阻為、70 Ω / □的P+型摻雜區(qū)域5，也就是說(shuō)，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5形成于該凹槽4中，雖然離子注入具有很好的方向性，但是在離子的碰撞過(guò)程中，也可能會(huì)造成部分離子被反彈至該凹槽的兩側(cè)壁中，形成較薄的P+型摻雜層51，參考圖4b，此時(shí)該P(yáng)+型摻雜層51與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2接觸，為了防止PN結(jié)被擊穿，必須要去除該凹槽側(cè)壁中的P+型摻雜層51。因此，需要進(jìn)行步驟Sp :蝕刻去除步驟S4中形成該P(yáng)+型摻雜區(qū)域時(shí)在該凹槽側(cè)壁中形成的P+型摻雜層51，所述的蝕刻采用的為常規(guī)手段。去除了該凹槽側(cè)壁中的P+型摻雜層51后，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層互不接觸。本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層的最小距離為5 μ m。其余未提及的工藝步驟和參數(shù)選擇均于實(shí)施例I相同。實(shí)施例6實(shí)施例6的原理與實(shí)施例I相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下工藝以及參數(shù)的選擇參考圖4b，步驟S4、通過(guò)熱擴(kuò)散的方式形成方塊電阻為80 Ω/ □的P+型摻雜區(qū)域5，也就是說(shuō)，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5形成于該凹槽4中，由于熱擴(kuò)散工藝不具方向性，其擴(kuò)散是各個(gè)方向的，除了在凹槽的表面中形成P+型摻雜區(qū)域5外，還會(huì)在該凹槽的兩個(gè)側(cè)壁中形成P+型摻雜層51，參考圖4b，此時(shí)該P(yáng)+型摻雜層51與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2接觸，為了防止PN結(jié)被擊穿，必須要去除該凹槽側(cè)壁中的P+型摻雜層51。因此，需要進(jìn)行步驟Sp :蝕刻去除步驟S4中形成該P(yáng)+型摻雜區(qū)域時(shí)在該凹槽側(cè)壁中形成的P+型摻雜層51，所述的蝕刻采用的為常規(guī)手段。去除了該凹槽側(cè)壁中的P+型摻雜層51后，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層互不接觸。本實(shí)施例中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層的最小距離為5 μ m。其余未提及的工藝步驟和參數(shù)選擇均與實(shí)施例I相同。實(shí)施例7實(shí)施例7的原理與實(shí)施例5相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下工藝以及參數(shù)的選擇參考圖8，步驟S8還包括以下步驟步驟S81、在與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5對(duì)應(yīng)的第二鈍化層62中形成第一接觸孔，以及在與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層對(duì)應(yīng)的第二鈍化層62中形成第二接觸孔；步驟S82、在該摻雜晶片的表面形成陽(yáng)電極81和陰電極82，其中，該陽(yáng)電極81通過(guò)該第一接觸孔連接至該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5，該陰電極82通過(guò)該第二接觸孔連接至該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2。也就是說(shuō)，陽(yáng)電極81和陰電極82與摻雜晶片形成點(diǎn)接觸。其余未提及的工藝步驟和參數(shù)選擇均與實(shí)施例5相同。實(shí)施例8實(shí)施例8的原理與實(shí)施例6相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下工藝以及參數(shù)的選擇 參考圖8，步驟S8還包括以下步驟步驟S81、在與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5對(duì)應(yīng)的第二鈍化層62中形成第一接觸孔，以及在與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層對(duì)應(yīng)的第二鈍化層62中形成第二接觸孔；步驟S82、在該摻雜晶片的表面形成陽(yáng)電極81和陰電極82，其中，該陽(yáng)電極81通過(guò)該第一接觸孔連接至該P(yáng)+型摻雜區(qū)域5，該陰電極82通過(guò)該第二接觸孔連接至該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2。也就是說(shuō)，陽(yáng)電極81和陰電極82與摻雜晶片形成點(diǎn)接觸。
其余未提及的工藝步驟和參數(shù)選擇均與實(shí)施例6相同。只需要在上述過(guò)程中，調(diào)換基底材料和離子注入或擴(kuò)散生長(zhǎng)的方式摻雜的雜質(zhì)材料，則該方法同樣適用于P型太陽(yáng)能太陽(yáng)能電池的制作，即所述的N型替換為P型時(shí)，P型同時(shí)替換為N型。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，其包括以下步驟 步驟S1、在N型基底表面中形成N+型摻雜層； 步驟S2、在該N+型摻雜層表面形成具有圖樣的薄膜，其中，未被該具有圖樣的薄膜覆蓋的區(qū)域?yàn)殚_(kāi)放區(qū)域； 步驟S3、對(duì)該開(kāi)放區(qū)域進(jìn)行蝕刻，蝕刻深度大于該N+型摻雜層的厚度并且直至該N型基底，以在該N型基底表面與該開(kāi)放區(qū)域相對(duì)應(yīng)的位置形成一凹槽； 步驟S4、在N型基底的凹槽表面中形成P+型摻雜區(qū)域，其中，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層互不接觸； 步驟S5、去除該具有圖樣的薄膜以得到摻雜晶片； 步驟S6、在該摻雜晶片的背面形成涂層，該涂層為第一鈍化層和和增透膜； 步驟S7、在該摻雜晶片的表面形成第二鈍化層； 步驟S8、在該摻雜晶片的表面形成陽(yáng)電極和陰電極，其中，該陽(yáng)電極形成于該P(yáng)+型摻雜區(qū)域上，該陰電極形成于該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層上； 步驟S9、燒結(jié)該摻雜晶片，使陽(yáng)電極和陰電極的金屬元素和摻雜晶片共晶復(fù)合， 其中，所述的P型替換為N型時(shí)，N型同時(shí)替換為P型。
2.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，步驟S1中通過(guò)熱擴(kuò)散或者離子注入的方式形成該N+型摻雜層，其中該N+型摻雜層的方塊電阻為20-100 Ω / 口。
3.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，步驟S2中通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜，其中該具有圖樣的薄膜的厚度為1-50 μ m并且由合成橡膠或金屬制成。
4.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，步驟S3中的蝕刻的N型基底的深度至少為5 μ m。
5.如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，步驟S4中通過(guò)熱擴(kuò)散或者離子注入的方式形成該P(yáng)+型摻雜區(qū)域，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-120 Ω/ 口。
6.如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，步驟S4之后、步驟S5之前還包括步驟Sp 蝕刻去除步驟S4中形成該P(yáng)+型摻雜區(qū)域時(shí)在該凹槽側(cè)壁中形成的P+型摻雜層。
7.如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，步驟S6中通過(guò)PECVD形成涂層，該涂層的第一鈍化層為氧化硅、碳化硅、氧化鋁、氮化硅或非晶硅薄膜中的一種或多種的疊層，該涂層的增透膜為氮化硅薄膜。
8.如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，步驟S7中通過(guò)PECVD形成第二鈍化層，該第二鈍化層為氧化硅、碳化硅、氧化鋁、氮化硅或非晶硅薄膜中的一種或多種的疊層。
9.如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，步驟S8中采用銀漿或銀鋁漿并通過(guò)絲網(wǎng)印刷法制作陽(yáng)電極和/或陰電極。
10.如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池的制作方法，其特征在于，步驟S8還包括以下步驟 步驟S81、在與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域?qū)?yīng)的第二鈍化層中形成第一接觸孔，以及在與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層對(duì)應(yīng)的第二鈍化層中形成第二接觸孔； 步驟S82、在該摻雜晶片的表面形成陽(yáng)電極和陰電極，其中，該陽(yáng)電極通過(guò)該第一接觸孔連接至該P(yáng)+型摻雜區(qū)域，該陰電極通過(guò)該第二接觸孔連接至該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層。
11.一種按照如權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池的制作方法制得的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該太陽(yáng)能電池包括 一慘雜晶片，其中該慘雜晶片包括 一表面具有凹槽的N型基底； 形成于該N型基底表面中的至少一個(gè)N+型摻雜區(qū)域； 形成于該N型基底凹槽表面中的P+型摻雜區(qū)域，以及 形成于該摻雜晶片背面的涂層，該涂層為第一鈍化層和和增透膜； 形成于該摻雜晶片表面的第二鈍化層； 至少一個(gè)位于該至少一個(gè)N+型摻雜區(qū)域表面的陰電極； 位于該P(yáng)+型摻雜區(qū)域表面的陽(yáng)電極； 其中，該N+型摻雜區(qū)域與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域互不接觸， 其中，所述的P型替換為N型時(shí)，N型同時(shí)替換為P型。
12.如權(quán)利要求11所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該N+型摻雜區(qū)域與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域的最小距離至少為5 μ m。
13.如權(quán)利要求11所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為20-100 Ω/ 口。
14.如權(quán)利要求11-13中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-120 Ω / □。
15.如權(quán)利要求11-13中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該涂層的第一鈍化層為氧化硅、碳化硅、氧化鋁、氮化硅或非晶硅薄膜中的一種或多種的疊層，該涂層的增透膜為氮化硅薄膜。
16.如權(quán)利要求11-13中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，該第二鈍化層為氧化硅、碳化硅、氧化鋁、氮化硅或非晶硅薄膜中的一種或多種的疊層。
17.如權(quán)利要求11-13中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池，其特征在于，與該P(yáng)+型摻雜區(qū)域?qū)?yīng)的第二鈍化層中具有第一接觸孔，與該至少一個(gè)N+型摻雜區(qū)域?qū)?yīng)的第二鈍化層中具有至少一個(gè)第二接觸孔，其中，該陽(yáng)電極通過(guò)該第一接觸孔連接至該P(yáng)+型摻雜區(qū)域，該至少一個(gè)陰電極通過(guò)該至少一個(gè)第二接觸孔連接至該至少一個(gè)N+型摻雜區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池的制作方法包括以下步驟在N型基底表面中形成N+型摻雜層；在該N+型摻雜層表面形成具有圖樣的薄膜；蝕刻開(kāi)放區(qū)域，蝕刻深度大于該N+型摻雜層的厚度并且直至該N型基底以形成一凹槽；在凹槽表面中形成P+型摻雜區(qū)域，該P(yáng)+型摻雜區(qū)域與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層互不接觸；去除該薄膜以得到摻雜晶片；在該摻雜晶片的背面形成涂層；在該摻雜晶片的表面形成第二鈍化層；在該摻雜晶片的表面形成陽(yáng)電極和陰電極；燒結(jié)該摻雜晶片，使陽(yáng)電極和陰電極的金屬元素和摻雜晶片共晶復(fù)合。本發(fā)明還公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池。本發(fā)明的制作方法簡(jiǎn)化了工藝步驟，無(wú)需購(gòu)買光刻機(jī)，無(wú)需使用多張掩模板，不存在掩模板校準(zhǔn)問(wèn)題且降低了制作成本。
文檔編號(hào)H01L31/068GK102637767SQ201110038160
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者洪俊華, 錢鋒, 陳炯 申請(qǐng)人:上海凱世通半導(dǎo)體有限公司