IBC电池结构的制作方法

本实用新型涉及太阳能领域，尤其涉及一种IBC电池结构。

背景技术：

近年来,环境污染已经严重威胁到了社会与经济的发展和每个人的生存。在全球性化石能源日益耗尽、环境污染不断加重的今天,太阳能将与其他新型能源一起成为石油、煤、天然气等不可再生能源的理想补充和替代能源。随着光伏产业的迅猛发展,太阳能电池转换效率不断提高,成本不断降低,使得光伏发电的前景更为光明和宽阔。

IBC电池，其中的IBC具体为Interdigitated back contact，可理解为一种背结电池，较常规太阳电池，IBC电池的工艺流程要相对复杂。IBC电池中，电池开路电压的高低取决于钝化效果的好坏，目前一般的IBC电池都是采用氮化硅和二氧化硅等薄膜进行表面钝化。这种钝化结构可以减小表面复合速率，对开路电压的提升有一定帮助。但是，难以获得更高的开路电压，限制了电池转换效率的提升。

技术实现要素：

本实用新型提供一种IBC电池结构，以解决采用氮化硅和二氧化硅等薄膜进行表面钝化难以获得更高的开路电压，限制了电池转换效率的提升的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种IBC电池结构，包括：基体、设于所述基体背面的隧穿氧化层、第一掺杂层与第二掺杂层，所述第一掺杂层设于所述隧穿氧化层的与所述基体相背的一侧，所述第二掺杂层位于所述基体的背面，且对位于贯穿所述隧穿氧化层的通槽；所述第一掺杂层上设有第一背面钝化层，所述第二掺杂层上设有第二背面钝化层。

可选的，所述的结构，还包括与所述第一掺杂层欧姆连接的第一金属电极，以及与所述第二掺杂层欧姆连接的第二金属电极。

可选的，所述第一背面钝化层与所述第二背面钝化层分别包括至少一层氮化硅，或者包括层叠的至少一层氮化硅与至少一层二氧化硅。

可选的，所述第一掺杂层为p型掺杂层，所述第二掺杂层为n型掺杂层。

可选的，所述基体的正面设有前表面场。

可选的，所述前表面场的与所述基体相背的一侧设有第一正面钝化层。

可选的，所述第一掺杂层为n型掺杂层，所述第二掺杂层为p型掺杂层。

可选的，所述基体的正面设有表面浮动结。

可选的，所述表面浮动结的与所述基体相背的一侧设有第二正面钝化层。

可选的，所述基体的正面为金字塔绒面。

可选的，所述隧穿氧化层的厚度的取值范围为0.5-2纳米。

本实用新型提供的IBC电池结构，通过基体背面的隧穿氧化层，以及掺杂层上的背面钝化层，可以带来较佳的钝化效果，同时，由于隧穿氧化层特性，载流子可选择性透过隧穿氧化层进行自由传输，进而，IBC电池结构可具有更高的开路电压，进而可有利于实现较高的转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中IBC电池结构的结构示意图；

图2a是本实用新型一实施例中步骤S11之后的硅片的结构示意图；

图2b是本实用新型一实施例中步骤S12之后的硅片的结构示意图；

图2c是本实用新型一实施例中步骤S131之后的硅片的结构示意图；

图2d是本实用新型一实施例中步骤S132之后的硅片的结构示意图；

图2e是本实用新型一实施例中步骤S141之后的硅片的结构示意图；

图2f是本实用新型一实施例中步骤S142之后的硅片的结构示意图；

图2g是本实用新型一实施例中步骤S15之后的硅片的结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例中IBC电池结构的结构示意图；

图4a是本实用新型另一实施例中步骤S21之后的硅片的结构示意图；

图4b是本实用新型另一实施例中步骤S22之后的硅片的结构示意图；

图4c是本实用新型另一实施例中步骤S231之后的硅片的结构示意图；

图4d是本实用新型另一实施例中步骤S232之后的硅片的结构示意图；

图4e是本实用新型另一实施例中步骤S241之后的硅片的结构示意图；

图4f是本实用新型另一实施例中步骤S242之后的硅片的结构示意图；

图4g是本实用新型另一实施例中步骤S25之后的硅片的结构示意图；

附图标记说明：

101-基体；

102-金字塔绒面；

103-隧穿氧化层；

104-第一掺杂前材料层；

105-第一掺杂后材料层；

106-p型掺杂层；

107-第一背面钝化层；

108-通槽；

109-n型掺杂层；

110-前表面场；

111-第一正面钝化层；

112-第二背面钝化层；

113-第一金属电极；

114-第二金属电极；

201-基体；

202-金字塔绒面；

203-隧穿氧化层；

204-第二掺杂前材料层；

205-第二掺杂后材料层；

206-n型掺杂层；

207-第一背面钝化层；

208-通槽；

209-p型掺杂层；

210-表面浮动结；

211-第二正面钝化层；

212-第二背面钝化层；

213-第一金属电极；

214-第二金属电极。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本实用新型一实施例中IBC电池结构的结构示意图。

请参考图1，IBC电池结构，包括：基体101、设于所述基体101背面的隧穿氧化层103、第一掺杂层与第二掺杂层，所述第一掺杂层设于所述隧穿氧化层103的与所述基体101相背的一侧，所述第二掺杂层位于所述基体 101背面，且对位于贯穿所述隧穿氧化层103的通槽108；所述第一掺杂层上设有第一背面钝化层107，所述第二掺杂层上设有第二背面钝化层112。

在图1所示实施例中，第一掺杂层可以为p型掺杂层106，第二掺杂层可以为n型掺杂层109，进而，由于p型掺杂层处于隧穿氧化层上，n型掺杂层未处于隧穿氧化层上，故而，其可理解为利用隧穿氧化层实现了p+发射极钝化。

其中的基体101可以为N型单晶硅片基体，基体101的背面可以为IBC 电池的背光的一侧，对应的基体的正面可以为IBC电池的面光的一侧。

隧穿氧化层，可以为tunneling oxide或者tunnel oxide，其特性可理解为：载流子可选择性透过隧穿氧化层进行自由传输。隧穿氧化层103的厚度的取值范围可以为0.5-2纳米。

基于以上所描述的结构，第一掺杂层与第二掺杂层为交替排列，且第一掺杂层与第二掺杂层设置于不同层。

其中一种实施方式中，所述的结构，还包括与所述第一掺杂层欧姆连接的第一金属电极113，以及与所述第二掺杂层欧姆连接的第二金属电极 114。进而，可实现载流子的收集。

具体实施过程中，第一金属电极113与第二金属电极114，均可包括各自的细栅线和主栅线，细栅线不分段，通过在主栅线下设置绝缘层来隔离，绝缘层为线段结构，位于主栅线下方相反极性的细栅线上，覆盖相反极性的细栅线，达到绝缘的目的，主栅线对数为4-12对

背面钝化层能够增加光的吸收同时提供好的钝化效果。其中一种实施方式中，所述第一背面钝化层107与所述第二背面钝化层112分别包括至少一层氮化硅，或者包括层叠的至少一层氮化硅与至少一层二氧化硅。

其中一种实施方式中，所述基体101的正面设有前表面场110，该连接前表面场110的所述基体的正面可以为金字塔绒面102。其通过N+/N高低结结构，可产生空穴势垒，对衬底中的光生少子空穴具有一定的反射作用，从而降低了光生少子空穴在电池前表面的复合损耗。

其中一种实施方式中，所述前表面场110的与所述基体101相背的一侧设有第一正面钝化层111。

正面与背面的钝化层，分别可包括至少一层氮化硅，或者包括层叠的至少一层氮化硅与至少一层二氧化硅；若包括至少两层氮化硅，则可为层叠的至少两层氮化硅。即，钝化层的结构可以为多层氮化硅叠层膜。

本实施例提供的IBC电池结构，通过基体背面的隧穿氧化层，以及掺杂层上的背面钝化层，可以带来较佳的钝化效果，同时，由于隧穿氧化层特性，载流子可选择性透过隧穿氧化层进行自由传输，进而，IBC电池可具有更高的开路电压，进而可有利于实现较高的转换效率。

具体的，隧穿氧化层可保持形成较低的隧穿电阻，为掺杂的多晶硅提供钝化并对载流子选择性透过，极大的降低表面复合速率，和金属复合速率，提升开路电压，从而提升电池效率。

可见，采用以上钝化接触的结构作为钝化层，一方面具备了比传统钝化层更优秀的钝化效果，另一方面解决了金属电极必须与硅接触才能收集传输载流子的问题，通过载流子的选择性隧穿，不需要金属电极直接与硅接触即能收集载流子，极大地降低了金属电极复合损失，提高了电池的开路电压和转换效率。

以下将通过图2所示的实施例对图1所示的IBC电池结构的制作方法进行描述。以下仅为示例性阐述本实用新型所涉及的方案。

在图2所示实施例中，所述第一掺杂层为p型掺杂层106，所述第二掺杂层为n型掺杂层109。其利用隧穿氧化层实现了p+发射极钝化。

图2a是本实用新型另一实施例中步骤S11之后的硅片的结构示意图。

请参考图2a，本实施例中，所述的方法，包括：

S11：在基体101的正面形成金字塔绒面102，在基体101的背面形成抛光面。具体实施过程中，可以对N型单晶硅片基体进行处理，在其正面形成金字塔绒面，背面为抛光面的结构。

抛光面，可理解为光滑的表面，具体可以为平面。

图2b是本实用新型另一实施例中步骤S12之后的硅片的结构示意图。

S12：在基体101的背面生长隧穿氧化层103。

其中一种实施方式中，所述隧穿氧化层可以为通过氧化炉生长的热氧化层，另一实施方式中，所述隧穿氧化层也可以为通过硝酸氧化生长的湿法氧化层。隧穿氧化层103的厚度的取值范围可以为0.5-2纳米。

图2c是本实用新型另一实施例中步骤S131之后的硅片的结构示意图。

图2d是本实用新型另一实施例中步骤S132之后的硅片的结构示意图。

请参考图2c与图2d，步骤S13包括：在所述隧穿氧化层103上形成第一掺杂后材料层105。

其中具体可以包括：

S131：在所述隧穿氧化层103上生长第一掺杂前材料层104。

所述第一掺杂前材料层104为本征多晶硅层或者本征非晶硅层。

具体实施过程中，可以使用等离子体增强化学的气相沉积法PECVD或者低压力化学气相沉积法LPCVD在隧穿氧化层103的与基体101相背的一侧生长本征多晶硅层或者本征非晶硅层，其厚度的取值范围可以为100-300 纳米。

S132：对所述第一掺杂前材料层104进行硼掺杂，形成所述第一掺杂后材料层105。

所述第一掺杂后材料层105为所述第一掺杂后材料层为p型掺杂多晶硅层或p型掺杂非晶硅层。第一掺杂后材料层105的厚度的取值范围可以为 100-300纳米。

其中一种实施方式中，本征多晶硅层或者本征非晶硅层上，可采用离子注入或者热扩散的方式进行硼掺杂。

图2e是本实用新型另一实施例中步骤S141之后的硅片的结构示意图；

图2f是本实用新型另一实施例中步骤S142之后的硅片的结构示意图；

请参考图2e与图2f，步骤S14，包括：对所述第一掺杂后材料层105 与所述隧穿氧化层103进行激光开槽，产生所述通槽108，并形成所述n型掺杂层109，所述第一掺杂后材料层中未开槽的至少部分区域形成有所述p 型掺杂层106。

步骤S14具体可以包括：

S141：在第一掺杂后材料层105上沉积掩模，并在该掩模上使用激光开槽。

其中，该掩模可形成于需形成p型掺杂层106的位置，该掩模可以采用氮化硅材料，进而可以作为或用于形成第一背面钝化层107。

开槽后，可形成通槽108，未形成通槽108的部分的掩模下可形成p型掺杂层106。

S142：对激光开槽后的硅片进行双面磷扩散掺杂并退火，使非晶硅晶化成多晶硅。进而，通过步骤S142，可形成n型掺杂层109。

在步骤S142的同时，通过双面磷扩散掺杂并退火，还可实现：在所述基体101的正面形成前表面场110，具体为形成于基体101正面的金字塔绒面102上形成前表面场110。

图2g是本实用新型另一实施例中步骤S15之后的硅片的结构示意图。

请参考图2g，步骤S15，包括：在所述第二掺杂层，即n型掺杂层109 上形成第二背面钝化层112。

同时，在所述基体101的正面形成前表面场110之后，还可包括：

在所述前表面场形成正面钝化层。其也可与步骤S16同时实施。

此外，步骤S15之前，还可包括：对磷扩散并退火后的硅片进行清洗。

请参考图1，步骤S15之后的步骤S16，可以包括：形成与所述第一掺杂层，即p型掺杂层106欧姆连接的第一金属电极113，形成与所述第二掺杂层，即n型掺杂层109欧姆连接的第二金属电极114。

第一金属电极113与第二金属电极114可以通过丝网印刷，电镀方法制得。金属电极可以位于背面钝化层上，并与对应的掺杂层电连接。

综上所述，本实施例提供的IBC电池的制作方法，通过基体背面的隧穿氧化层，以及掺杂层上的背面钝化层，可以带来较佳的钝化效果，同时，由于隧穿氧化层特性，载流子可选择性透过隧穿氧化层进行自由传输，进而，所制作的IBC电池可具有更高的开路电压，进而可有利于实现较高的转换效率。

图3是本实用新型另一实施例中IBC电池结构的结构示意图。

请参考图3，IBC电池结构，包括：基体201、设于所述基体201背面的隧穿氧化层203、第一掺杂层与第二掺杂层，所述第一掺杂层设于所述隧穿氧化层203的与所述基体201相背的一侧，所述第二掺杂层位于所述基体 201背面，且对位于贯穿所述隧穿氧化层203的通槽208；所述第一掺杂层上设有第一背面钝化层207，所述第二掺杂层上设有第二背面钝化层212。

在图3所示实施例中，第一掺杂层可以为n型掺杂层206，第二掺杂层可以为p型掺杂层209，进而，由于n型掺杂层处于隧穿氧化层上，p型掺杂层未处于隧穿氧化层上，故而，其可理解为利用隧穿氧化层实现了n+背场钝化。

其中的基体201可以为N型单晶硅片基体，基体201的背面可以为IBC 电池的背光的一侧，对应的基体的正面可以为IBC电池的面光的一侧。

隧穿氧化层，可以为tunneling oxide或者tunnel oxide，其特性可理解为：载流子可选择性透过隧穿氧化层进行自由传输。隧穿氧化层203的厚度的取值范围可以为0.5-2纳米。

基于以上所描述的结构，第一掺杂层与第二掺杂层为交替排列，且第一掺杂层与第二掺杂层设置于不同层。

其中一种实施方式中，所述的结构，还包括与所述第一掺杂层欧姆连接的第一金属电极213，以及与所述第二掺杂层欧姆连接的第二金属电极 214。进而，可实现载流子的收集。

具体实施过程中，第一金属电极213与第二金属电极214，均可包括各自的细栅线和主栅线，细栅线不分段，通过在主栅线下设置绝缘层来隔离，绝缘层为线段结构，位于主栅线下方相反极性的细栅线上，覆盖相反极性的细栅线，达到绝缘的目的，主栅线对数为4-12对

背面钝化层能够增加光的吸收同时提供好的钝化效果。其中一种实施方式中，所述第一背面钝化层207与所述第二背面钝化层212分别包括至少一层氮化硅，或者包括层叠的至少一层氮化硅与至少一层二氧化硅。

其中一种实施方式中，所述基体201的正面设有表面浮动结210，该连接表面浮动结210的所述基体201的正面可以为金字塔绒面202。其可减少少数载流子横向传输过程带来的复合损失。

其中一种实施方式中，所述表面浮动结210的与所述基体201相背的一侧设有第一正面钝化层211。

正面与背面的钝化层，分别可包括至少一层氮化硅，或者包括层叠的至少一层氮化硅与至少一层二氧化硅；若包括至少两层氮化硅，则可为层叠的至少两层氮化硅。即，钝化层的结构可以为多层氮化硅叠层膜。

本实施例提供的IBC电池结构，通过基体背面的隧穿氧化层，以及掺杂层上的背面钝化层，可以带来较佳的钝化效果，同时，由于隧穿氧化层特性，载流子可选择性透过隧穿氧化层进行自由传输，进而，IBC电池可具有更高的开路电压，进而可有利于实现较高的转换效率。

具体的，隧穿氧化层可保持形成较低的隧穿电阻，为掺杂的多晶硅提供钝化并对载流子选择性透过，极大的降低表面复合速率，和金属复合速率，提升开路电压，从而提升电池效率。

可见，采用以上钝化接触的结构作为钝化层，一方面具备了比传统钝化层更优秀的钝化效果，另一方面解决了金属电极必须与硅接触才能收集传输载流子的问题，通过载流子的选择性隧穿，不需要金属电极直接与硅接触即能收集载流子，极大地降低了金属电极复合损失，提高了电池的开路电压和转换效率。

以下将通过图4所示的实施例对图3所示的IBC电池结构的制作方法进行描述。以下仅为示例性阐述本实用新型所涉及的方案。

图4a是本实用新型另一实施例中步骤S21之后的硅片的结构示意图。

请参考图4a，本实施例中，所述的方法，包括：

S21：在基体201的正面形成金字塔绒面202，在基体201的背面形成抛光面。具体实施过程中，可以对N型单晶硅片基体进行处理，在其正面形成金字塔绒面，背面为抛光面的结构。

抛光面，可理解为光滑的表面，具体可以为平面。

图4b是本实用新型另一实施例中步骤S22之后的硅片的结构示意图。

S22：在基体的背面生长隧穿氧化层。

其中一种实施方式中，所述隧穿氧化层可以为通过氧化炉生长的热氧化层，另一实施方式中，所述隧穿氧化层也可以为通过硝酸氧化生长的湿法氧化层。隧穿氧化层103的厚度的取值范围可以为0.5-2纳米。

图4c是本实用新型另一实施例中步骤S231之后的硅片的结构示意图。

图4d是本实用新型另一实施例中步骤S232之后的硅片的结构示意图。

请参考图4c与图4d，步骤S23包括：在所述隧穿氧化层上形成第一掺杂后材料层。

其中具体可以包括：

S231：在所述隧穿氧化层203上生长第一掺杂前材料层204。

所述第一掺杂前材料层204为本征多晶硅层或者本征非晶硅层。

具体实施过程中，可以使用等离子体增强化学的气相沉积法PECVD或者低压力化学气相沉积法LPCVD在隧穿氧化层203的与基体201相背的一侧生长本征多晶硅层或者本征非晶硅层，其厚度的取值范围可以为100-300 纳米。

S232：对所述第一掺杂前材料层204进行磷掺杂，形成所述第一掺杂后材料层205。

所述第一掺杂后材料层205为所述第一掺杂后材料层为n型掺杂多晶硅层或n型掺杂非晶硅层。第一掺杂后材料层205的厚度的取值范围可以为 100-300纳米。

其中一种实施方式中，本征多晶硅层或者本征非晶硅层上，可采用离子注入或者热扩散的方式进行磷掺杂。

图4e是本实用新型另一实施例中步骤S241之后的硅片的结构示意图；

图4f是本实用新型另一实施例中步骤S242之后的硅片的结构示意图；

请参考图4e与图4f，步骤S24，包括：对所述第一掺杂后材料层205 与所述隧穿氧化层203进行激光开槽，产生所述通槽208，并形成所述p型掺杂层209，所述第一掺杂后材料层中未开槽的至少部分区域形成有所述n 型掺杂层206。

步骤S24具体可以包括：

S241：在第一掺杂后材料层205上沉积掩模，并在该掩模上使用激光开槽。

其中，该掩模可形成于需形成n型掺杂层206的位置，该掩模可以采用氮化硅材料，进而可以作为或用于形成第一背面钝化层207。

开槽后，可形成通槽208，未形成通槽208的部分的掩模下可形成n型掺杂层206。

S242：对激光开槽后的硅片进行双面磷扩散掺杂并退火，使非晶硅晶化成多晶硅。进而，通过步骤S242，可形成p型掺杂层209。

在步骤S242的同时，通过双面磷扩散掺杂并退火，还可实现：在所述基体201的正面形成表面浮动结210，具体为形成于基体101正面的金字塔绒面202上形成表面浮动结210。

图4g是本实用新型另一实施例中步骤S25之后的硅片的结构示意图。

请参考图4g，步骤S25，包括：在所述第二掺杂层，即p型掺杂层209 上形成第二背面钝化层212。

进而，第一掺杂层，即n型掺杂层206上形成有第一背面钝化层207，所述第二掺杂层，即p型掺杂层209上形成有第二背面钝化层212。

背面钝化层能够增加光的吸收同时提供好的钝化效果。

同时，在所述基体201的正面形成表面浮动结210之后，还可包括：

在所述表面浮动结210形成第二正面钝化层211。其也可与步骤S26同时实施。

正面与背面的钝化层，分别可包括至少一层氮化硅，或者包括层叠的至少一层氮化硅与至少一层二氧化硅；若包括至少两层氮化硅，则可为层叠的至少两层氮化硅。即，钝化层的结构可以为多层氮化硅叠层膜。

此外，步骤S25之前，还可包括：对磷扩散并退火后的硅片进行清洗。

请参考图3，步骤S25之后的步骤S26，包括：形成与所述第一掺杂层，即n型掺杂层206欧姆连接的第一金属电极213，形成与所述第二掺杂层，即p型掺杂层209欧姆连接的第二金属电极214。进而，可实现载流子的收集。

第一金属电极213与第二金属电极214可以通过丝网印刷，电镀方法制得。金属电极可以位于背面钝化层上，并与对应的掺杂层电连接。

综上所述，本实施例提供的IBC电池的制作方法，通过基体背面的隧穿氧化层，以及掺杂层上的背面钝化层，可以带来较佳的钝化效果，同时，由于隧穿氧化层特性，载流子可选择性透过隧穿氧化层进行自由传输，进而，所制作的IBC电池可具有更高的开路电压，进而可有利于实现较高的转换效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。