太阳能晶片的掺杂方法以及掺杂晶片技术

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型基底表面设置第一掩模板，该N型基底表面上未被该第一掩模板覆盖的区域为第一开放区域；在N型基底表面形成N+型掺杂区域；在N型基底表面设置第二掩模板，该N型基底表面上未被该第一掩模板和该第二掩模板覆盖的区域为第二开放区域；在N型基底表面形成P+型掺杂区域，其中该N+型掺杂区域与该P+型掺杂区域互不接触；去除该第一掩模板与该第二掩模板，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。本发明专利技术中P+型掺杂区域与N+型掺杂区域之间具有N型基底材料作为缓冲层，使得PN结之间不会因为耗尽层太薄而导致被击穿，由此提高了该掺杂晶片的使用寿命。

【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成本较高的缺陷，提供一种成本较低、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型基底表面设置第一掩模板，该N型基底表面上未被该第一掩模板覆盖的区域为第一开放区域；步骤&、在N型基底表面形成N+型掺杂区域，其中该N+型掺杂区域形成于该N型基底表面上与该第一开放区域相对应的区域；步骤&、在N型基底表面设置第二掩模板，该N型基底表面上未被该第一掩模板和该第二掩模板覆盖的区域为第二开放区域； 步骤、、在N型基底表面形成P+型掺杂区域，其中该P+型掺杂区域形成于该N型基底表面上与该第二开放区域相对应的区域，其中该N+型掺杂区域与该P+型掺杂区域互不接触；步骤&、去除该第一掩模板与该第二掩模板，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中通过在N型基底表面生长厚度为10-50μπι的二氧化硅、非晶硅、 多晶硅或氮化硅薄膜作为第一掩模板和/或第二掩模板，较佳地，该第一掩模板和/或第二掩模板的厚度为20-40 μ m。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作为第一、第二掩模板。设置第二掩模板时，还包括校准步骤，当然这里的校准精度可以有士 50 μ m的误差。优选地，步骤&中通过热扩散或者离子注入的方式形成该N+型掺杂区域，该N+型掺杂区域的方块电阻为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+型掺杂区域。倘若采用离子注入的工艺，则该N 型离子被加速至500eV_50keV，优选地，N型离子被加速至lkeV_40keV，更优选地，N型离子被加速至^eV_30keV ；较佳地，该N+型掺杂区域的方块电阻为30-90 Ω / □，更佳地，该N+ 型掺杂区域的方块电阻为40-80 Ω / 口。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，该P+ 型掺杂区域的方块电阻为40-120 Ω/ 口。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80-100Q/ □。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P+型掺杂层。 倘若采用离子注入的工艺，则该P型离子被加速至500eV-50keV，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。倘若采用离子注入的工艺形成掺杂区域，则后续步骤中还包括退火步骤，例如在700-1100°C下将掺杂晶片退火30秒-30分钟以激活掺杂离子。优选地，步骤&中采用本领域的常用方法去除第一掩模板和/或第二掩模板。优选地，该N+型掺杂区域与该P+型掺杂区域的最小距离为30-100 μ m。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方法制得的掺杂晶片，其特点在于，该掺杂晶片包括-N型基底；形成于该N型基底表面的至少一个N+型掺杂区域以及至少一个P+型掺杂区域；其中，该N+型掺杂区域与该P+型掺杂区域互不接触，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，该N+型掺杂区域与该P+型掺杂区域的最小距离至少为30 μ m。优选地，该N+型掺杂区域的方块电阻为20-100 Ω / □，较佳地，该N+型掺杂区域的方块电阻为30-90 Ω / □，更佳地，该N+型掺杂区域的方块电阻为40-80 Ω / 口。优选地，该P+型掺杂区域的方块电阻为40-120 Ω / □，较佳地，所形成的P+型掺杂区域的方块电阻为60-110Ω/ □，更佳地，所形成的P+型掺杂区域的方块电阻为 80-100 Ω / □。利用上述方法形成的掺杂晶片，再经钝化和镀压电极的操作可以形成背结电池。 例如，在掺杂晶片的表面和背本文档来自技高网...

【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，
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：