本发明专利技术公开了一种太阳能晶片的掺杂方法包括以下步骤：在N型基底表面形成N+型掺杂层；在该N+型掺杂层表面形成具有图样的薄膜，其中，未被该薄膜覆盖的区域为开放区域；对该开放区域进行蚀刻，蚀刻深度大于该N+型掺杂层的厚度并且直至该N型基底；加速P型离子并通过离子注入的方式将该P型离子从该N型基底表面的该开放区域注入至N型基底中以形成P+型掺杂区域，其中，该P+型掺杂区域与该未经蚀刻的N+型掺杂层互不接触；去除该具有图样的薄膜，其中，所述的P型替换为N型时，N型同时替换为P型。本发明专利技术还公开了一种掺杂晶片。本发明专利技术的掺杂方法简化了工艺步骤，无需购买光刻机，无需使用多张掩模板，不存在掩模板校准问题且降低了制作成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳能晶片的掺杂方法以及掺杂晶片，特别是涉及一种用于制作背结电池的太阳能晶片的掺杂方法以及掺杂晶片。
技术介绍
新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大
之一。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。在新世纪中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。而光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点。近几年，国际光伏发电迅猛发展，太阳能晶片供不应求，于是提高太阳能晶片的光电转化效率和太阳能晶片的生产能力成为重要的课题。太阳能电池受光照后，电池吸收一个能量大于带隙宽度的入射光子后产生电子-空穴对，电子和空穴分别激发到导带与价带的高能态。在激发后的瞬间，电子和空穴在激发态的能量位置取决于入射光子的能量。处于高能态的光生载流子很快与晶格相互作用，将能量交给声子而回落到导带底与价带顶，这过程也称作热化过程，热化过程使高能光子的能量损失了一部分。热化过程后，光生载流子的输运过程(势垒区或扩散区)中将有复合损失。最后的电压输出又有一次压降，压降来源于与电极材料的功函数的差异。由上述分析，太阳能电池效率受材料、器件结构及制备工艺的影响，包括电池的光损失、材料的有限迁移率、复合损失、串联电阻和旁路电阻损失等。对于一定的材料，电池结构与制备工艺的改进对提高光电转换效率是重要的。一种可行的实现低成本高效率太阳电池方案是聚光太阳电池。聚光太阳电池可以大大节约材料成本，明显提高太阳电池效率。采用正面结结构的太阳电池，为了满足聚光电池电流密度更大的特点，必须大大增加正面栅线密度，这会反过来影响栅线遮光率，减小短路电流。一种可行的解决遮光损失的方案就是背接触结构太阳电池，也叫背结电池。背接触结构太阳能电池的掺杂区域和金半接触区域全部集成在太阳电池背面，背面电极占据背表面很大部分，减小了接触电阻损失。另外，电流流动方向垂直于结区，这就进一步消除了正面结构横向电流流动造成的电阻损失，这样就会同时满足高强度聚焦正面受光和高光电转换效率的要求。背接触太阳能电池也有利于电池封装，进一步降低成本。但是由于背结电池的PN结靠近电池背面，而少数载流子必须扩散通过整个硅片厚度才能达到背面结区，所以这种电池设计就需要格外高的少子寿命的硅片作为基地材料，否则少子还未扩散到背面结区就被复合掉了，这样电池的效率就会大大下降。 IBC(interdigitated back contact)太阳能电池是最早研究的背结电池，最初主要用于聚光系统中，任丙彦等的背接触硅太阳能电池研究进展(材料导报2008年9月第22卷第9期)中介绍了各种背接触硅太阳能电池的结构和制作工艺，以IBC太阳能电池为例， SUNP0WER公司制作的IBC太阳能电池的最高转换效率可达M %，然后由于其采用了光刻工艺，由于光刻所带来的复杂操作使得其成本难以下降，给民用或者普通场合的商业化应用造成困难。为了降低成本，也有利用掩模板来形成交叉排列的P+区和N+区，但是在制作过程中必须用到多张掩模板，增加成本的同时还产生了掩模板校准的问题，为制作过程带来了不少难度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中IBC太阳能电池的制作过程中使用光刻工艺步骤繁杂、成本较高的缺陷，提供一种制作过程中仅需一张掩模板、无掩模板校准问题、成本较低、工艺步骤较少且掺杂离子浓度得以精确控制的太阳能晶片的掺杂方法以及掺杂晶片。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的—种太阳能晶片的掺杂方法，其特点在于，其包括以下步骤步骤S1、在N型基底表面形成N+型掺杂层；步骤&、在该N+型掺杂层表面形成具有图样的薄膜，其中，未被该具有图样的薄膜覆盖的区域为开放区域；该具有图样的薄膜起到掩膜的作用；步骤&、对该开放区域进行蚀刻，蚀刻深度大于该N+型掺杂层的厚度并且直至该 N型基底，以在该N型基底表面与该开放区域相对应的位置形成一凹槽；即除了开放区域的 N+型掺杂层被完全蚀刻去除了以外，该开放区域对应的N型基底也被蚀刻掉一薄层，这样该N型基底中就形成了凹槽；步骤、、在N型基底的凹槽表面中形成P+型掺杂区域，其中，该P+型掺杂区域与该未经蚀刻的N+型掺杂层互不接触；步骤&、去除该具有图样的薄膜，其中，所述的P型替换为N型时，N型同时替换为P型。优选地，步骤S1中通过热扩散或者离子注入的方式形成该N+型掺杂层，其中该N+ 型掺杂层的方块电阻为20-100 Ω / 口。本领域技术人员可以根据需要选择合适的扩散源或者掺杂离子的能量、浓度等参数以形成该N+型掺杂层。较佳地，该N+型掺杂层的方块电阻为30-90 Ω / □，更佳地，该N+型掺杂层的方块电阻为40-80 Ω / 口。优选地，步骤&中通过丝网印刷的方式形成该具有图样的薄膜，其中该具有图样的薄膜的厚度为10_50μπι并且由合成橡胶或金属，例如铜铝合金制成。本领域技术人员可以根据实际需要选择其他的公知材料与公知手段形成上述薄膜。该具有图样的薄膜形成之后，还包括烘干该薄膜的步骤。优选地，步骤&中的蚀刻的N型基底的深度至少为5 μ m,较佳地，蚀刻的N型基底的深度为5-30 μ m，这里所说的蚀刻的N型基底的深度即指该N型基底被蚀刻掉的一薄层的厚度。为了使PN结不容易被击穿，提高掺杂晶片的使用寿命，该蚀刻的N型基底的深度的优选深度为5-20 μ m。优选地，步骤、中通过热扩散或者离子注入的方式形成该P+型掺杂区域，本领域技术人员可以根据常规参数选择扩散源和扩散温度，或者加速P型离子并通过离子注入的方式将该P型离子从该N型基底表面的该开放区域注入至N型基底中以形成P+型掺杂区域，其中，该P型离子被加速至500eV-50keV，所形成的P+型掺杂区域的方块电阻为40-120 Ω / 口。优选地，P型离子被加速至lkeV-40keV，更优选地，P型离子被加速至 5keV-30keV ；较佳地，所形成的P+型掺杂区域的方块电阻为60-110 Ω / □，更佳地，所形成的P+型掺杂区域的方块电阻为80-100 Ω / 口。另外，在步骤、中，由于热扩散工艺不具方向性，其扩散是各个方向的，除了在凹槽的表面中形成P+型掺杂区域外，还会在该凹槽的两个侧壁中形成P+型掺杂层；即使在步骤、中采用的是离子注入的方法，虽然离子注入具有很好的方向性，但是在离子的碰撞过程中，也可能会造成部分离子被反弹至该凹槽的两侧壁中，形成较薄的P+型掺杂层。无论采用的是热扩散工艺还是离子注入的方法，都有可能在形成P+型掺杂区域的过程中造成凹槽的侧壁中形成P+型掺杂层，而该P+型掺杂层与未经蚀刻(步骤&所述的蚀刻)的 N+掺杂层接触，这样会导致Ρ+/Ν+的结构，其耗尽层很薄，非常容易被击穿，影响了最终制得的掺杂晶片的质量和使用寿命，因此在步骤、之后、步骤&之前还包括步骤$ 蚀刻去除步骤、中形成该P+型掺杂区域时在该凹槽侧壁中形成的P+型掺杂层，所述的蚀刻采用的为常规手段。优选地，步骤&之后还包括退火步骤。离子注入后，在700-1100°C的温度下退火 30秒至30分钟以激活掺杂离子，优选地，退火温度为850-1000°C。本专利技术还提供一种按照如上所述的太阳能晶片的掺杂本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钱锋，陈炯，洪俊华，
申请(专利权)人：上海凯世通半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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