太陽能晶片的摻雜方法以及摻雜晶片技術

本發明專利技術公開了一種太陽能晶片的摻雜方法包括以下步驟：步驟S1、在N型基底表面形成P+型摻雜層；步驟S2、在該P+型摻雜層表面形成一保護薄膜；步驟S3、蝕刻該保護薄膜、該P+型摻雜層和該N型基底以在該N型基底中形成一凹槽；步驟S4、加速N型離子并通過離子注入的方式將該N型離子從該凹槽注入至N型基底中以形成N+型摻雜區域，其中，該N+型摻雜區域與該未經蝕刻的P+型摻雜層互不接觸；步驟S5、去除該保護薄膜，其中，所述的P型替換為N型時，N型同時替換為P型。本發明專利技術還公開了一種摻雜晶片。本發明專利技術的摻雜方法簡化了工藝步驟，無需購買光刻機，無需使用多張掩模板，不存在掩模板校準問題且降低了制作成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種太陽能晶片的摻雜方法以及摻雜晶片，特別是涉及一種用于制作背結電池的太陽能晶片的摻雜方法以及摻雜晶片。
技術介紹
新能源是二十一世紀世界經濟發展中最具決定力的五大
之一。太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。在新世紀中，各國政府都將太陽能資源利用作為國家可持續發展戰略的重要內容。而光伏發電具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護簡便等優點。近幾年，國際光伏發電迅猛發展，太陽能晶片供不應求，于是提高太陽能晶片的光電轉化效率和太陽能晶片的生產能力成為重要的課題。太陽能電池受光照后，電池吸收一個能量大于帶隙寬度的入射光子后產生電子-空穴對，電子和空穴分別激發到導帶與價帶的高能態。在激發后的瞬間，電子和空穴在激發態的能量位置取決于入射光子的能量。處于高能態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帶底與價帶頂，這過程也稱作熱化過程，熱化過程使高能光子的能量損失了一部分。熱化過程后，光生載流子的輸運過程(勢壘區或擴散區)中將有復合損失。最后的電壓輸出又有一次壓降，壓降來源于與電極材料的功函數的差異。由上述分析，太陽能電池效率受材料、器件結構及制備工藝的影響，包括電池的光損失、材料的有限遷移率、復合損失、串聯電阻和旁路電阻損失等。對于一定的材料，電池結構與制備工藝的改進對提高光電轉換效率是重要的。一種可行的實現低成本高效率太陽電池方案是聚光太陽電池。聚光太陽電池可以大大節約材料成本，明顯提高太陽電池效率。采用正面結結構的太陽電池，為了滿足聚光電池電流密度更大的特點，必須大大增加正面柵線密度，這會反過來影響柵線遮光率，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構太陽電池，也叫背結電池。背接觸結構太陽能電池的摻雜區域和金半接觸區域全部集成在太陽電池背面，背面電極占據背表面很大部分，減小了接觸電阻損失。另外，電流流動方向垂直于結區，這就進一步消除了正面結構橫向電流流動造成的電阻損失，這樣就會同時滿足高強度聚焦正面受光和高光電轉換效率的要求。背接觸太陽能電池也有利于電池封裝，進一步降低成本。但是由于背結電池的PN結靠近電池背面，而少數載流子必須擴散通過整個硅片厚度才能達到背面結區，所以這種電池設計就需要格外高的少子壽命的硅片作為基地材料，否則少子還未擴散到背面結區就被復合掉了，這樣電池的效率就會大大下降。 IBC(interdigitated back contact)太陽能電池是最早研究的背結電池，最初主要用于聚光系統中，任丙彥等的背接觸硅太陽能電池研究進展(材料導報2008年9月第22卷第9期)中介紹了各種背接觸硅太陽能電池的結構和制作工藝，以IBC太陽能電池為例， SUNP0WER公司制作的IBC太陽能電池的最高轉換效率可達M %，然后由于其采用了光刻工藝，由于光刻所帶來的復雜操作使得其成本難以下降，給民用或者普通場合的商業化應用造成困難。為了降低成本，也有利用掩模板來形成交叉排列的P+區和N+區，但是在制作過程中必須用到多張掩模板，增加成本的同時還產生了掩模板校準的問題，為制作過程帶來了不少難度。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是為了克服現有技術IBC太陽能電池的制作過程中使用光刻工藝步驟繁雜、成本較高的缺陷，提供一種制作過程中僅需一張掩模板、無掩模板校準問題、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能晶片的摻雜方法以及摻雜晶片。本專利技術是通過下述技術方案來解決上述技術問題的—種太陽能晶片的摻雜方法，其特點在于，其包括以下步驟步驟S1、在N型基底表面中形成P+型摻雜層；步驟&、在該P+型摻雜層表面形成一保護薄膜；該保護薄膜用于保護在后續步驟中無需加工處理的區域；步驟&、蝕刻該保護薄膜、該P+型摻雜層以及該N型基底以在該N型基底中形成一凹槽；也就是說，將后續步驟中需要加工處理的區域的保護薄膜和該P+型摻雜層完全去除，同時后續步驟中需要加工處理的區域所對應的N型基底也被蝕刻掉一薄層；步驟、、在N型基底的凹槽表面中形成N+型摻雜區域，其中，該N+型摻雜區域與該未經蝕刻的P+型摻雜層互不接觸；步驟&、去除該保護薄膜，其中，所述的P型替換為N型時，N型同時替換為P型。優選地，步驟S1中通過熱擴散或者離子注入的方式形成該P+型摻雜層，其中該P+ 型摻雜層的方塊電阻為20-100 Ω / 口。本領域技術人員可以根據需要選擇合適的擴散源或者摻雜離子的能量、濃度等參數以形成該P+型摻雜層。較佳地，該P+型摻雜層的方塊電阻為30-90 Ω / □，更佳地，該P+型摻雜層的方塊電阻為40-80 Ω / 口。優選地，步驟&中采用常規方法生長保護薄膜，其中該保護薄膜的厚度為 10-50 μ m，該保護薄膜為光刻膠或二氧化硅、非晶硅、多晶硅或氮化硅薄膜。本領域技術人員可以根據實際需要選擇其他的公知材料與公知手段形成上述薄膜。優選地，步驟&中通過激光切割形成凹槽，凹槽的深度即所蝕刻的N型基底的深度為5-30 μ m,凹槽寬度為200-400 μ m。為了使PN結不容易被擊穿，提高摻雜晶片的使用壽命，該蝕刻的N型基底的深度的優選深度為5-20 μ m。優選地，步驟、中通過熱擴散或者離子注入的方式形成該N+型摻雜區域，本領域技術人員可以根據常規參數選擇擴散源和擴散溫度，或者加速N型離子并通過離子注入的方式將該N型離子從該凹槽注入至N型基底中以形成N+型摻雜區域，其中，該N型離子被加速至500eV-50keV，所形成的N+型摻雜區域的方塊電阻為40-120Ω/ 口。優選地，N 型離子被加速至lkeV-40keV，更優選地，N型離子被加速至^eV_30keV ；較佳地，所形成的 N+型摻雜區域的方塊電阻為60-110 Ω/□，更佳地，所形成的N+型摻雜區域的方塊電阻為 80-100 Ω / □。另外，在步驟、中，由于熱擴散工藝不具方向性，其擴散是各個方向的，除了在凹槽的表面中形成N+型摻雜區域外，還會在該凹槽的兩個側壁中形成N+型摻雜層；即使在步驟、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，但是在離子的碰撞過程中，也可能會造成部分離子被反彈至該凹槽的兩側壁中，形成較薄的N+型摻雜層。無論采用的是熱擴散工藝還是離子注入的方法，都有可能在形成N+型摻雜區域的過程中造成凹槽的側壁中形成N+型摻雜層，而該N+型摻雜層與未經蝕刻(步驟&所述的蝕刻)的 P+型摻雜層接觸，這樣會導致P+/N+的結構，其耗盡層很薄，非常容易被擊穿，影響了最終制得的摻雜晶片的質量和使用壽命，因此在步驟、之后、步驟&之前還包括步驟$ 蝕刻去除步驟、中形成該N+型摻雜區域時在該凹槽側壁中形成的N+型摻雜層，所述的蝕刻采用的為常規手段。優選地，步驟&之后還包括退火步驟，離子注入后，在700-110(TC的溫度下退火 30秒至30分鐘以激活摻雜離子，優選地，退火溫度為850-1000°C。本專利技術還提供一種按照如上所述的太陽能晶片的摻雜方法制得的摻雜晶片，其特點在于，該摻雜晶片包括一具有凹槽的N型基底；形成于該N型基底表面中的至少一個P+型摻雜區域；形成于該N型基底凹槽表面中的N+型摻雜區域；其中，該P+型摻雜區域與該N+型摻雜本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳炯，錢鋒，洪俊華，
申請(專利權)人：上海凱世通半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：