专利名称：掺杂单元、掺杂晶片、掺杂方法、太阳能电池及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种掺杂单元、掺杂晶片、掺杂方法、太阳能电池及其制作方法，特别是涉及一种用于背结电池的太阳能掺杂单元、掺杂晶片、掺杂方法以及背结太阳能电池及其制作方法。
背景技术：
新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。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结背接触结构太阳电池。背结背接触结构太阳电池掺杂区和金半接触区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。背结背接触电池结构也有利于电池封装，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底材料，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，SUNPOffER公司制作的IBC太阳能电池的最高转换效率可达24 %，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，不仅增加了制作成本，由于光刻技术需要精确校准因此还产生了采用不同掩模板需要校准的问题，为制作过程带来了不少难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术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掺杂单元、掺杂晶片、掺杂方法、太阳能电池及其制作方法。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种掺杂单元，其特点在于，该掺杂单元包括一 N型基底；
形成于该N型基底背面中的P型重掺杂区域以及N型重掺杂区域；形成于该P型重掺杂区域周围的P型轻掺杂区域； 形成于该N型重掺杂区域周围的N型轻掺杂区域；其中，该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域互不接触，该P型重掺杂区域该N型轻掺杂区域互不接触，以及该N型重掺杂区域与该P型轻掺杂区域互不接触，其中，所述的P型替换为N型时，N型同时替换为P型。其中该P型轻掺杂区域可以与该P型重掺杂区域接触，该N型轻掺杂区域可以与该N型重掺杂区域接触。优选地，该掺杂单元还包括位于该N型基底表面的N型掺杂层或者P型掺杂层。对于N型基底而言，倘若表面以P型掺杂层作为正表面场，由该掺杂单元制得的太阳能电池就是双结太阳能电池，可以进一步提高其光电转换效率。优选地，该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域的最小距离至少为10 Pm。更优选地，该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域的最小距离为10-70 u m。优选地，该P型重掺杂区域的宽度为1000-3000 ii m。更优选地，该P型重掺杂区域的宽度为 1500-2500 u m.。优选地，N型重掺杂区域的宽度为250-700 iim。更优选地，N型重掺杂区域的宽度为 300-600 u m。优选地，该P型轻掺杂区域的宽度为5-50 u m。更优选地，该P型轻掺杂区域的宽度为10-40 iim。其中该P型轻掺杂区域可以与该P型重掺杂区域接触。优选地，该N型轻掺杂区域的宽度为5-50 u m。更优选地，该N型轻掺杂区域的宽度为10-40 iim。其中该N型轻掺杂区域可以与该N型重掺杂区域接触。优选地，该P型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q / 口。较佳地，该P型重掺杂区域的方块电阻为15-45 Q/ □，更佳地，该P型重掺杂区域的方块电阻为20-40 Q/ 口。优选地，该N型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q / 口。较佳地，该N型重掺杂区域的方块电阻为15-45 Q/ □，更佳地，该N型重掺杂区域的方块电阻为20-40 Q/ 口。优选地，该P型轻掺杂区域的方块电阻为60-120 Q / 口。较佳地，该P型轻掺杂区域的方块电阻为70-110 Q/ □，更佳地，该P型轻掺杂区域的方块电阻为80-100 Q/ 口。优选地，该N型轻掺杂区域的方块电阻为60-120 Q / □。较佳地，该N型轻掺杂区域的方块电阻为70-110 Q/ □，更佳地，该N型轻掺杂区域的方块电阻为80-100 Q/ 口。本发明还提供一种掺杂晶片，其特点在于，其包括多个如上所述的掺杂单元。本发明还提供一种制造如上所述的掺杂晶片的掺杂方法，其特点在于，其包括以下步骤在N型基底的背面中用于接触阳 电极的第一区域形成P型重掺杂区域；在N型基底的背面中的第二区域形成该P型轻掺杂区域，其中该第二区域为该P型重掺杂区域周围的区域；在N型基底的背面中用于接触阴电极的第三区域形成N型重掺杂区域；在N型基底的背面中的第四区域形成该N型轻掺杂区域，其中该第四区域为该N型重掺杂区域周围的区域，其中该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域互不接触，该P型重掺杂区域该N型轻掺杂区域互不接触，以及该N型重掺杂区域与该P型轻掺杂区域互不接触，其中，所述的P型替换为N型时，N型同时替换为P型。其中形成P型重掺杂区域、P型轻掺杂区域、N型重掺杂区域以及N型轻掺杂区域的先后顺序不限。可以利用多张掩模板并采用离子注入的方式形成上述P型重掺杂区域、P型轻掺杂区域、N型重掺杂区域以及N型轻掺杂区域。又例如，通过在N型基底背面生长厚度为10-50 iim的二氧化硅、非晶硅、多晶硅或氮化硅薄膜作为掩模板。优选地，该掺杂方法包括以下步骤通过离子注入的方式将P型离子注入至该N型基底背面的第一区域和第二区域以在第一区域和第二区域形成P型重掺杂区域，其中P型离子的剂量为a ；通过离子注入的方式将N型离子注入至该N型基底背面的第三区域和第二区域以在第三区域形成N型重掺杂区域以及在第二区域形成P型轻掺杂区域，其中N型离子的剂量为b，并且b小于a。具体来说，仅需使用两张掩模板即可，由于第二区域原本是P型重掺杂区域，因此在注入N型离子的过程中，减少了第二区域的P型离子浓度，自然形成了 P型轻掺杂区域，这种方法减少了工艺步骤以及掩模板的使用数量。同样地，该掺杂方法中形成N型轻掺杂区域的步骤还包括以下步骤通过离子注入的方式将P型离子注入至该N型基底背面的第四区域以在第四区域形成N型轻掺杂区域。优选地，该掺杂方法还包括以下步骤步骤SP、在该N型基底的表面形成N型掺杂层或者P型掺杂层。可以采用离子注入或者热扩散的方式形成该N型掺杂层或者P型掺杂层。倘若采用热扩散的方式，热扩散同时还作为之前形成P型重掺杂区域、P型轻掺杂区域、N型重掺杂区域以及N型轻掺杂区域时离子注入的退火步骤，以激活掺杂离子。另外，倘若采用的是N型基底，则N型基底表面形成P型掺杂层对掺杂所得的掺杂晶片制得的太阳能电池的转换效率更为有利，这是因为双结太阳能电池可以进一步提高其光电转换效率。反之，针对P型基底，则较为有利的是在P型基底的表面形成N型掺杂层。优选地，通过加速P型离子至500eV_50keV并通过离子注入的方式形成该P型重掺杂区域，使该P型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q/ 口。较佳地，P型离子被加速至lkeV_40keV,更佳地，P型离子被加速至5keV_30keV。优选地，通过加速N型离子至500eV_50keV并通过离子注入的方式形成该N型重掺杂区域，使该N型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q / 口。较佳地，N型离子被加速至lkeV_40keV,更佳地，N型离子被加速至5keV_30keV。优选地，该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域的最小距离至少为10 U m。更优选地，该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域的最小距离为10-70 u m。本发明还提供一种太阳能电池，其特点在于，其包括如上所述的掺杂晶片，该太阳能电池还包括形成于该掺杂晶片表面的涂层，该涂层为第一钝化层和和增透膜；形成于该掺杂晶片背面的第二钝化层；位于该P型重掺杂区域背面的阳电极；以及位于该N型重掺杂区域背面的阴电极，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P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域的最小距离至少为10 U m。更优选地，该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域的最小距离为10-70 u m。优选地，该P型重掺杂区域的宽度为1000-3000 U m。更优选地，该P型重掺杂区域的宽度为 1500-2500 u m.。优选地，N型重掺杂区域的宽度为250-700 U m。更优选地，N型重掺杂区域的宽度为 300-600 u m。优选地，该P型轻掺杂区域的宽度为5-50 U m。更优选地，该P型轻掺杂区域的宽度为10-40 iim。其中该P型轻掺杂区域可以与该P型重掺杂区域接触。优选地，该N型轻掺杂区域的宽度为5-50 u m。更优选地，该N型轻掺杂区域的宽度为10-40 iim。其中该N型轻掺杂区域可以与该N型重掺杂区域接触。优选地，该P型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q / 口。较佳地，该P型重掺杂区域的方块电阻为15-45 Q/ □，更佳地，该P型重掺杂区域的方块电阻为20-40 Q/ 口。优选地，该N型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q / 口。较佳地，该N型重掺杂区域的方块电阻为15-45 Q/ □，更佳地，该N型重掺杂区域的方块电阻为20-40 Q/ 口。优选地，该P型轻掺杂区域的方块电阻为60-120 Q / 口。较佳地，该P型轻掺杂区域的方块电阻为70-110 Q/ □，更佳地，该P型轻掺杂区域的方块电阻为80-100 Q/ 口。优选地，该N型轻掺杂区域的方块电阻为60-120 Q / □。较佳地，该N型轻掺杂区域的方块电阻为70-110 Q/ □，更佳地，该N型轻掺杂区域的方块电阻为80-100 Q/ 口。优选地，该P型重掺杂区域的方块电阻为40-120 Q / 口。较佳地，该P型重掺杂区域的方块电阻为60-110 Q/ □，更佳地，该P型重掺杂区域的方块电阻为80-100 Q/ 口。优选地，该N型重掺杂区域的方块电阻为20-100 Q / 口。较佳地，该N型重掺杂区域的方块电阻为30-90 Q/ □，更佳地，该N型重掺杂区域的方块电阻为40-80 Q/ 口。优选地，该涂层的第一钝化层为氧化硅、碳化硅、氧化铝、氮化硅或非晶硅薄膜中的一种或多种的叠层，该涂层的增透膜为氮化硅薄膜。优选地，该第二钝化层为氧化硅、碳化硅、氧化铝、氮化硅或非晶硅薄膜中的一种或多种的叠层。表面钝化能够降低半导体的表面活性，使表面的复合速率降低，其主要方式是饱和半导体表面处的悬挂键，降低表面活性，增加表面的清洁程序，避免由于杂质在表面层的引入而形成复合中心，以此来降低少数载流子的复合速度。通过表面钝化，使得表面复、合降低，从而提高有效少子寿命。增透膜能减少表面太阳光的反射，提高太阳光的利用率，采用上述涂层均为提高太阳能电池光电转换效率的有效手段。优选地，与该P型重掺杂区域对应的第二钝化层中具有第一接触孔，与该N型重掺杂区域对应的第二钝化层中具有第二接触孔，其中，该阳电极通过该第一接触孔连接至该P型重掺杂区域，该阴电极通过该第二接触孔连接至该N型重掺杂区域。这样阳电极和阴电极与半导体材料就形成了点接触，进一步减小了接触电阻。本发明提供一种如上所述的太阳能电池的制作方法，其特点在于，其包括以下步骤步骤S1、在N型基底的背面中用于接触阳电极的第一区域形成P型重掺杂区域；在N型基底的背面中的第二区域形成该P型轻掺杂区域，其中该第二区域为该P型重掺杂区 域周围的区域；在N型基底的背面中用于接触阴电极的第三区域形成N型重掺杂区域；在N型基底的背面中的第四区域形成该N型轻掺杂区域，其中该第四区域为该N型重掺杂区域周围的区域，其中该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域互不接触，该P型重掺杂区域该N型轻掺杂区域互不接触，以及该N型重掺杂区域与该P型轻掺杂区域互不接触；其中形成P型重掺杂区域、P型轻掺杂区域、N型重掺杂区域以及N型轻掺杂区域的先后顺序不限。可以利用多张掩模板并采用离子注入的方式形成上述P型重掺杂区域、P型轻掺杂区域以及N型重掺杂区域。又例如，通过在N型基底背面生长厚度为10-50 iim的二氧化硅、非晶硅、多晶硅或氮化硅薄膜作为掩模板；步骤S2、在该掺杂晶片的表面形成涂层，该涂层为第一钝化层和和增透膜；步骤S3、在该掺杂晶片的背面形成第二钝化层；步骤S4、在该掺杂晶片的背面形成阳电极和阴电极，其中，该阳电极形成于该P型重掺杂区域上，该阴电极形成于该N型重掺杂区域上；步骤S5、烧结该掺杂晶片，使阳电极和阴电极的金属元素和掺杂晶片共晶复合，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还包括以下步骤通过离子注入的方式将P型离子注入至该N型基底背面的第一区域和第二区域以在第一区域和第二区域形成P型重掺杂区域，其中P型离子的剂量为a ；通过离子注入的方式将N型离子注入至该N型基底背面的第三区域和第二区域以在第三区域形成N型重掺杂区域以及在第二区域形成P型轻掺杂区域，其中N型离子的剂量为b，并且b小于a。具体来说，仅需使用两张掩模板即可，由于第二区域原本是P型重掺杂区域，因此在注入N型离子的过程中，减少了第二区域的P型离子浓度，自然形成了 P型轻掺杂区域，这种方法减少了工艺步骤以及掩模板的使用数量。同样优选地，步骤S1中形成N型轻掺杂区域的步骤还包括以下步骤 通过离子注入的方式将P型离子注入至该N型基底背面的第四区域以在第四区域形成N型轻掺杂区域。优选地，步骤S1中得到掺杂晶片之前还包括以下步骤步骤SP、在该N型基底的表面形成N型掺杂层或者P型掺杂层。形成N型掺杂层或者P型掺杂层可以在P型重掺杂区域、P型轻掺杂区域、N型重掺杂区域以及N型轻掺杂区域形成之前或之后，较佳地，在P型重掺杂区域、P型轻掺杂区域、N型重掺杂区域以及N型轻掺杂区域形成之后采用热扩散的方式形成该N型掺杂层或者P型掺杂层，这样，热扩散步骤还能作为之前离子注入的退火步骤。优选地，步骤S1中通过加速P型离子至500eV_50keV并通过离子注入的方式形成该P型重掺杂区域，使该P型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q/ 口。较佳地，P型离子被加速至lkeV_40keV,更佳地，P型离子被加速至5keV_30keV。优选地,步骤S1通过加速N型离子至500eV_50keV并通过离子注入的方式形成该N型重掺杂区域，使该N型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q / 口。较佳地，N型离子被加速至lkeV_40keV,更佳地，N型离子被加速至5keV_30keV。优选地，步骤S2中通过PECVD (等离子体增强化学气相沉积法)形成涂层，该涂层的第一钝化层为氧化硅、碳化硅、氧化铝、氮化硅或非晶硅薄膜中的一种或多种的叠层，该 涂层的增透膜为氮化硅薄膜。优选地，步骤S3中通过PECVD形成第二钝化层，该第二钝化层为氧化硅、碳化硅、氧化铝、氮化硅或非晶硅薄膜中的一种或多种的叠层。优选地，步骤S4中采用银浆或银铝浆并通过丝网印刷法制作阳电极和/或阴电极。当然，制作电极的方法并不局限于丝网印刷。优选地，步骤S4还包括以下步骤步骤S41、在与该P型重掺杂区域对应的第二钝化层中形成第一接触孔，以及在与该N型重掺杂区域对应的第二钝化层中形成第二接触孔；步骤S42、在该掺杂晶片的背面形成阳电极和阴电极，其中，该阳电极通过该第一接触孔连接至该P型重掺杂区域，该阴电极通过该第二接触孔连接至该N型重掺杂区域。这样阳电极和阴电极与半导体材料就形成了点接触，进一步减小了接触电阻。优选地，该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域的最小距离至少为10 U m。更优选地，该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域的最小距离为10-70 u m。只需要在上述过程中，调换基底材料和离子注入或扩散生长的方式掺杂的杂质材料，则该方法同样适用于P型太阳能掺杂晶片以及P型太阳能电池的制作，即所述的N型替换为P型时，P型同时替换为N型。本发明的积极进步效果在于I、本发明中P型重掺杂区域与N型重掺杂区域之间具有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，同时由于在P型重掺杂区域与N型基底材料之间还设有P型轻掺杂区域和N型轻掺杂区域，由此形成的P+/P-/N/N-/N+结构的PN结使得载流子的迁移更均匀，速率更稳定，由此制得的太阳能电池的性能更稳定。2、比起采用光刻工艺制作背结电池而言，本发明简化了工艺步骤，无需购买光刻机，成本大大降低。3、采用离子注入进行掺杂形成P型重掺杂区域、P型轻掺杂区域与N型重掺杂区域、N型轻掺杂区域，掺杂离子的浓度得到了精确的控制，比起热扩散工艺的掺杂而言对提高光电转换的效率更有利。
图Ia-图4a为本发明的实施例1_4所述的掺杂方法的分解步骤示意图。图Ia-图6a为本发明的实施例5_6所述的太阳能电池的制作方法的分解步骤示意图。图Ia-图4a以及图5b为本发明的实施例7-9所述的掺杂方法的分解步骤示意图。图Ia-图4a以及图5b_7b为本发明的实施例10所述的太阳能电池的制作方法的分解步骤示意图。图Ic-图3c为本发明的实施例11所述的掺杂方法的分解步骤示意图。图Ic-图5c为本发明的实施例12所述的太阳能电池的制作方法的分解步骤示意图。
图Ic-图3c以及图4d为本发明的实施例13所述的掺杂方法的分解步骤示意图。图Ic-图3c以及图4d-图6d为本发明的实施例14所述的太阳能电池的制作方法的分解步骤示意图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。实施例I参考图la，在N型基底I的背面中用于接触阳电极的第一区域形成P型重掺杂区域21。具体来说，将该第一掩模板10置于N型基底I的背面，加速硼离子至500eV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第一掩模板10覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为IOQ/ □的P型重掺杂区域21，其中未被第一掩模板10覆盖的区域即为用于接触阳电极的第一区域。图中箭头所示为离子注入的方向，仅为了使本领域技术人员理解本发明，不应理解为对本发明的限制。参考图2a，在N型基底I的背面中用于接触阴电极的第三区域形成N型重掺杂区域31，其中该N型重掺杂区域31与该P型重掺杂区域21互不接触。具体来说，将该第二掩模板11置于N型基底I的背面，加速磷离子至500eV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第二掩模板11覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为IOQ/ □的N型重掺杂区域31，其中未被第二掩模板11覆盖的区域即为用于接触阴电极的第三区域。本实施例中，该P型重掺杂区域21与该N型重掺杂区域31的最小距离为20 u m0参考图3a，在N型基底I的背面中的第二区域形成该P型轻掺杂区域22，其中该第二区域为该P型重掺杂区域21周围的区域。具体来说，将该第三掩模板12置于N型基底I的背面，加速硼离子至500eV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第三掩模板12覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为60 Q / □的P型轻掺杂区域22。参考图4a，在N型基底I的背面中的第四区域形成该N型轻掺杂区域32，其中该第四区域为该N型重掺杂区域31周围的区域。具体来说，将该第四掩模板13置于N型基底I的背面，加速硼离子至500eV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第四掩模板12覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为60 Q / □的N型轻掺杂区域32。本实施例中，该P型重掺杂区域的宽度为1000 iim，N型重掺杂区域的宽度为250 y m，该P型轻掺杂区域和该N型轻掺杂区域的宽度为5 u m。去除第四掩模板13，并且退火以激活掺杂离子以得到P+/P-/N/N+结构的掺杂晶片。退火条件为常规选择。实施例2实施例2的原理与实施例I相同，其主要工艺步骤也相同，不同之处仅在于以下工艺以及参数的选择参考图la，加速硼离子至50keV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第一掩模板10覆盖的区域注入至 该N型基底I的背面中以形成方块电阻为50 Q/ □的P型重掺杂区域21。参考图2a，加速磷离子至50keV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第二掩模板11覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为50 Q/ □的N型重掺杂区域31。本实施例中，该P型重掺杂区域21与该N型重掺杂区域31的最小距离为70 u m。参考图3a，加速硼离子至50keV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第三掩模板12覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为120 Q/ □的P型轻掺杂区域22。参考图4a，加速硼离子至50keV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第四掩模板13覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为120 Q/ □的N型轻掺杂区域32。本实施例中，该P型重掺杂区域的宽度为3000 iim，N型重掺杂区域的宽度为700 ii m，该P型轻掺杂区域和该N型轻掺杂区域的宽度为35 u m。其余未提及的工艺步骤和参数与实施例I相同。实施例3实施例3的原理与实施例I相同，其主要工艺步骤也相同，不同之处仅在于以下工艺以及参数的选择参考图la，加速硼离子至30keV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第一掩模板10覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为30 Q/ □的P型重掺杂区域21。参考图2a，加速磷离子至30keV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第二掩模板11覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为40 Q/ □的N型重掺杂区域31。本实施例中，该P型重掺杂区域21与该N型重掺杂区域31的最小距离为50 u m。参考图3a，加速硼离子至30keV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第三掩模板12覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为100Q/ □的P型轻掺杂区域22。参考图4a，加速硼离子至50keV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第四掩模板13覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成方块电阻为100Q/ □的N型轻掺杂区域32。本实施例中，该P型重掺杂区域的宽度为2000 iim，N型重掺杂区域的宽度为500 ii m,该P型轻掺杂区域的宽度为30 ii m,该N型轻掺杂区域的宽度为20 u m。其余未提及的工艺步骤和参数与实施例I相同。实施例4
参考图Ia-图4a，实施例4的原理与实施例I相同，其主要工艺步骤也相同，不同之处仅在于形成P型重掺杂区域21、N型重掺杂区域31、P型轻掺杂区域22以及N型轻掺杂区域32的顺序，本实施例中，首先形成N型重掺杂区域31，接着形成P型重掺杂区域21、P型轻掺杂区域22以及N型轻掺杂区域32，具体的形成方式和工艺参数与实施例I相同。实施例5按照实施例I所述的掺杂方法获得如图4a所示的掺杂晶片后，按照如下步骤制作太阳能电池参考图5a，在该掺杂晶片的表面形成涂层5，该涂层5为第一钝化层和和增透膜，本实施例中采用PECVD的方法形成涂层5，其中该第一钝化层为氧化硅薄膜，该增透膜为氮化硅薄膜。在该掺杂晶片的背面形成第二钝化层51，本实施例中采用氧化硅薄膜以及通过 PECVD的方法形成该第二钝化层51。参考图6a，在该掺杂晶片的背面形成阳电极61和阴电极62，其中，该阳电极61形成于该P型重掺杂区域21上，该阴电极62形成于该N型重掺杂区域31上，具体来说，采用银浆以及丝网印刷法制作所述阳电极和阴电极。烧结该掺杂晶片，使阳电极和阴电极的金属元素和掺杂晶片共晶复合，例如在850°C烧结10分钟，得到如图6a所示的太阳能电池。实施例6实施例6的原理与实施例5相同，其主要工艺步骤也相同，不同之处仅在于以下工艺以及参数的选择所述第一钝化层和增透膜均为氮化硅薄膜。参考图6a，制作电极的步骤还包括以下步骤在与该P型重掺杂区域21对应的第二钝化层中形成第一接触孔，以及在与该N型重掺杂区域31对应的第二钝化层中形成第二接触孔；在该掺杂晶片的背面形成阳电极61和阴电极62，其中，该阳电极61通过该第一接触孔连接至该P型重掺杂区域21，该阴电极31通过该第二接触孔连接至该N型重掺杂区域31。其余未提及的工艺步骤、参数与实施例5相同。实施例7参考图Ia-图4a，按照实施例I所述的掺杂方法获得如图4a所示的结构之后，还包括以下步骤参考图5b，去除该第四掩模板13之后，加速磷离子至500eV并通过离子注入的方式将磷离子注入至该N型基底的表面以形成作为正表面场的N型掺杂层41，之后，将如图5b所示的结构进行热处理，以激活掺杂离子得到掺杂晶片，热处理条件为常规选择。其余未提及的工艺步骤、参数与实施例I相同。实施例8参考图Ia-图4a，按照实施例I所述的掺杂方法获得如图4a所示的结构之后，还包括以下步骤参考图5b，去除该第四掩模板13之后，通过热扩散的方法在该N型基底的表面形成作为正表面场的N型掺杂层41，该热扩散也作为之前离子注入的退火步骤，由此激活掺杂离子得到掺杂晶片，热处理条件为常规选择。
其余未提及的工艺步骤、参数与实施例I相同。实施例9实施例9的原理与实施例7相同，其主要工艺步骤也相同，不同之处仅在于通过硼离子的离子注入在该N型基底的表面形成作为正表面场的P型掺杂层，之后热处理以得到掺杂晶片，热处理条件为常规选择。其余未提及的工艺步骤、参数与实施例7相同。实施例10 参考图la_4a以及图5b，按照实施例I的工艺步骤获得如图5b所示的掺杂晶片之后，参考图6b和图7b，按照实施例5所述的工艺步骤获得如图7b所示的太阳能电池，此时包括第一钝化层和增透膜的涂层位于该N型掺杂层41的表面。实施例11参考图lc，加速硼离子至50keV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第三掩模板12覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以形成P型重掺杂区域21，其中硼离子的掺杂剂量为a。参考图2c，将一第五掩模板14置于该N型基底I的背面，加速磷离子至50keV并通过离子注入的方式从该N型基底I的背面未被第五掩模板14覆盖的区域注入至该N型基底I的背面中以在第三区域形成N型重掺杂区域31以及在第二区域形成P型轻掺杂区域22，其中磷离子的掺杂剂量为b，并且b < a。参考图3c，将第四掩模板13置于该N型基底I的背面，加速硼离子将硼离子通过离子注入的方式注入至第四区域以形成N型轻掺杂区域32，由此得到如图3c所示的掺杂晶片。其余未提及的工艺参数与实施例I相同。实施例12参考图lc_3c，按照实施例11所述的方法步骤获得掺杂晶片之后，参考图4c_5c，按照实施例5所述的工艺步骤获得如图5c所示的太阳能电池。实施例13参考图lc_3c，按照实施例11所述的方法步骤获得如图3c所示的结构后，参考图4d，通过离子注入的方式在N型基底I的表面形成N型掺杂层41，之后热处理以得到如图4d所不的惨杂晶片。实施例14参考图lc-3c，图4d_6d，按照实施例13所述获得如图4d所示的掺杂晶片之后，按照实施例5所述的工艺步骤获得如图6d所示的太阳能电池，此时包括第一钝化层和增透膜的涂层位于该N型掺杂层41的表面。只需要在上述过程中，调换基底材料和离子注入或扩散生长的方式掺杂的杂质材料，则该方法同样适用于P型太阳能掺杂晶片的制作，即所述的N型替换为P型时，P型同时替换为N型。为了清楚地显示各个掺杂区域，附图中各个掺杂区域的大小并非按比例描绘，本领域技术人员应当理解附图中的比例并非对本发明的限制。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背 离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种掺杂单元，其特征在于，该掺杂单元包括 一 N型基底； 形成于该N型基底背面中的P型重掺杂区域以及N型重掺杂区域； 形成于该P型重掺杂区域周围的P型轻掺杂区域； 形成于该N型重掺杂区域周围的N型轻掺杂区域； 其中，该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域互不接触，该P型重掺杂区域该N型轻掺杂区域互不接触，以及该N型重掺杂区域与该P型轻掺杂区域互不接触， 其中，所述的P型替换为N型时，N型同时替换为P型。
2.如权利要求I所述的掺杂单元，其特征在于，该掺杂单元还包括位于该N型基底表面的N型掺杂层或者P型掺杂层。
3.如权利要求I所述的掺杂单元，其特征在于，该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域的最小距离至少为lOiim。
4.如权利要求I所述的掺杂单元，其特征在于，该P型重掺杂区域的宽度为1000-3000 ii m和/或N型重掺杂区域的宽度为250-700 u m。
5.如权利要求I所述的掺杂单元，其特征在于，该P型轻掺杂区域和/或N型轻掺杂区域的宽度为5-50 iim。
6.如权利要求I所述的掺杂单元，其特征在于，该P型重掺杂区域和/或该N型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q/ 口。
7.如权利要求I所述的掺杂单元，其特征在于，该P型轻掺杂区域和/或该N型轻掺杂区域的方块电阻为60-120 Q/ 口。
8.一种掺杂晶片，其特征在于，其包括多个如权利要求1-7中任意一项所述的掺杂单元。
9.一种制造如权利要求8所述的掺杂晶片的掺杂方法，其特征在于，其包括以下步骤 在N型基底的背面中用于接触阳电极的第一区域形成P型重掺杂区域； 在N型基底的背面中的第二区域形成该P型轻掺杂区域，其中该第二区域为该P型重掺杂区域周围的区域； 在N型基底的背面中用于接触阴电极的第三区域形成N型重掺杂区域； 在N型基底的背面中的第四区域形成该N型轻掺杂区域，其中该第四区域为该N型重掺杂区域周围的区域，其中该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域互不接触，该P型重掺杂区域该N型轻掺杂区域互不接触，以及该N型重掺杂区域与该P型轻掺杂区域互不接触，其中，所述的P型替换为N型时，N型同时替换为P型。
10.如权利要求9所述的掺杂方法，其特征在于，该掺杂方法中形成P型重掺杂区域、P型轻掺杂区域以及N型重掺杂区域的步骤还包括以下步骤 通过离子注入的方式将P型离子注入至该N型基底背面的第一区域和第二区域以在第一区域和第二区域形成P型重掺杂区域，其中P型离子的剂量为a ； 通过离子注入的方式将N型离子注入至该N型基底背面的第三区域和第二区域以在第三区域形成N型重掺杂区域以及在第二区域形成P型轻掺杂区域，其中N型离子的剂量为b,并且b小于a。
11.如权利要求9所述的掺杂方法，其特征在于，该掺杂方法中形成N型轻掺杂区域的步骤还包括以下步骤 通过离子注入的方式将P型离子注入至该N型基底背面的第四区域以在第四区域形成N型轻掺杂区域。
12.如权利要求9所述的掺杂方法，其特征在于，该掺杂方法还包括以下步骤 步骤SP、在该N型基底的表面形成N型掺杂层或者P型掺杂层。
13.如权利要求9-12中任意一项所述的掺杂方法，其特征在于，通过加速P型离子至500eV-50keV并通过离子注入的方式形成该P型重掺杂区域，使该P型重掺杂区域的方块电阻为 10-50 Q/ D0
14.如权利要求9-12中任意一项所述的掺杂方法，其特征在于，通过加速N型离子至500eV-50keV并通过离子注入的方式形成该N型重掺杂区域，使该N型重掺杂区域的方块电阻为 10-50 Q/ D0
15.一种太阳能电池，其特征在于，其包括如权利要求8所述的掺杂晶片，该太阳能电池还包括 形成于该掺杂晶片表面的涂层，该涂层为第一钝化层和和增透膜； 形成于该掺杂晶片背面的第二钝化层； 位于该P型重掺杂区域背面的阳电极；以及 位于该N型重掺杂区域背面的阴电极， 其中，所述的P型替换为N型时，N型同时替换为P型。
16.如权利要求15所述的太阳能电池，其特征在于，该涂层的第一钝化层为氧化硅、碳化硅、氧化铝、氮化硅或非晶硅薄膜中的一种或多种的叠层，该涂层的增透膜为氮化硅薄膜。
17.如权利要求15所述的太阳能电池，其特征在于，该第二钝化层为氧化硅、碳化硅、氧化铝、氮化硅或非晶硅薄膜中的一种或多种的叠层。
18.如权利要求15-17中任意一项所述的太阳能电池，其特征在于，与该P型重掺杂区域对应的第二钝化层中具有第一接触孔，与该N型重掺杂区域对应的第二钝化层中具有第二接触孔，其中，该阳电极通过该第一接触孔连接至该P型重掺杂区域，该阴电极通过该第二接触孔连接至该N型重掺杂区域。
19.一种如权利要求15所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，其包括以下步骤 步骤S1、在N型基底的背面中用于接触阳电极的第一区域形成P型重掺杂区域；在N型基底的背面中的第二区域形成该P型轻掺杂区域，其中该第二区域为该P型重掺杂区域周围的区域；在N型基底的背面中用于接触阴电极的第三区域形成N型重掺杂区域；在N型基底的背面中的第四区域形成该N型轻掺杂区域，其中该第四区域为该N型重掺杂区域周围的区域，其中该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域互不接触，该P型重掺杂区域该N型轻掺杂区域互不接触，以及该N型重掺杂区域与该P型轻掺杂区域互不接触； 步骤S2、在该掺杂晶片的表面形成涂层，该涂层为第一钝化层和和增透膜； 步骤S3、在该掺杂晶片的背面形成第二钝化层； 步骤S4、在该掺杂晶片的背面形成阳电极和阴电极，其中，该阳电极形成于该P型重掺杂区域上，该阴电极形成于该N型重掺杂区域上； 步骤S5、烧结该掺杂晶片，使阳电极和阴电极的金属元素和掺杂晶片共晶复合，其中，所述的P型替换为N型时，N型同时替换为P型。
20.如权利要求19所述的制作方法，其特征在于，步骤S1中形成P型重掺杂区域、P型轻掺杂区域以及N型重掺杂区域的步骤还包括以下步骤 通过离子注入的方式将P型离子注入至该N型基底背面的第一区域和第二区域以在第一区域和第二区域形成P型重掺杂区域，其中P型离子的剂量为a ； 通过离子注入的方式将N型离子注入至该N型基底背面的第三区域和第二区域以在第三区域形成N型重掺杂区域以及在第二区域形成P型轻掺杂区域，其中N型离子的剂量为b,并且b小于a。
21.如权利要求19所述的制作方法，其特征在于，步骤S1中形成N型轻掺杂区域的步骤还包括以下步骤 通过离子注入的方式将P型离子注入至该N型基底背面的第四区域以在第四区域形成N型轻掺杂区域。
22.如权利要求19所述的制作方法，其特征在于，步骤S1中得到掺杂晶片之前还包括以下步骤 步骤SP、在该N型基底的表面形成N型掺杂层或者P型掺杂层。
23.如权利要求19-22任意一项所述的制作方法，其特征在于，步骤S1中通过加速P型离子至500eV-50keV并通过离子注入的方式形成该P型重掺杂区域，使该P型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q/ 口。
24.如权利要求19-22任意一项所述的制作方法，其特征在于，步骤S1通过加速N型离子至500eV-50keV并通过离子注入的方式形成该N型重掺杂区域，使该N型重掺杂区域的方块电阻为10-50 Q/ 口。
25.如权利要求19-22任意一项所述的制作方法，其特征在于，步骤S2中通过PECVD形成涂层，该涂层的第一钝化层为氧化硅、碳化硅、氧化铝、氮化硅或非晶硅薄膜中的一种或多种的叠层，该涂层的增透膜为氮化硅薄膜。
26.如权利要求19-22任意一项所述的制作方法，其特征在于，步骤S3中通过PECVD形成第二钝化层，该第二钝化层为氧化硅、碳化硅、氧化铝、氮化硅或非晶硅薄膜中的一种或多种的叠层。
27.如权利要求19-22任意一项所述的制作方法，其特征在于，步骤S4中采用银浆或银铝浆并通过丝网印刷法制作阳电极和/或阴电极。
28.如权利要求19-22任意一项所述的制作方法，其特征在于，步骤S4还包括以下步骤 步骤S41、在与该P型重掺杂区域对应的第二钝化层中形成第一接触孔，以及在与该N型重掺杂区域对应的第二钝化层中形成第二接触孔； 步骤S42、在该掺杂晶片的背面形成阳电极和阴电极，其中，该阳电极通过该第一接触孔连接至该P型重掺杂区域，该阴电极通过该第二接触孔连接至该N型重掺杂区域。
全文摘要
本发明公开了一种掺杂单元，包括一N型基底；形成于该N型基底背面中的P型重掺杂区域以及N型重掺杂区域；形成于该P型重掺杂区域周围的P型轻掺杂区域；形成于该N型重掺杂区域周围的N型轻掺杂区域；该P型重掺杂区域与该N型重掺杂区域以及该P型重掺杂区域该N型轻掺杂区域互不接触，该N型重掺杂区域与该P型轻掺杂区域互不接触，其中所述P型替换为N型时，N型同时替换为P型。本发明中P型重掺杂区域与N型重掺杂区域之间具有N型基底材料、P型轻掺杂区域和N型轻掺杂区域作为缓冲层，使得PN结之间不会因为耗尽层太薄而导致被击穿，由此形成的P+/P-/N/N-/N+结构的PN结使得载流子的迁移更均匀，速率更稳定，由此提高了该掺杂晶片的使用寿命。
文档编号H01L31/18GK102738264SQ201110095579
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者钱锋, 陈炯 申请人:上海凯世通半导体有限公司