專利名稱：太陽能晶片的摻雜方法以及摻雜晶片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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(jié)電池的太陽能晶片的摻雜方法以及摻雜晶片。
背景技術(shù)：
新能源是二十一世紀世界經(jīng)濟發(fā)展中最具決定力的五大技術(shù)領(lǐng)域之一。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(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。而光伏發(fā)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(yōu)點。近幾年，國際光伏發(fā)電迅猛發(fā)展，太陽能晶片供不應求，于是提高太陽能晶片的光電轉(zhuǎn)化效率和太陽能晶片的生產(chǎn)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(chǎn)生電子-空穴對，電子和空穴分別激發(fā)到導帶與價帶的高能態(tài)。在激發(fā)后的瞬間，電子和空穴在激發(fā)態(tài)的能量位置取決于入射光子的能量。處于高能態(tài)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(qū)或擴散區(qū))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(shù)的差異。由上述分析，太陽能電池效率受材料、器件結(jié)構(gòu)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(lián)電阻和旁路電阻損失等。對于一定的材料，電池結(jié)構(gòu)與制備工藝的改進對提高光電轉(zhuǎn)換效率是重要的。一種可行的實現(xiàn)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(jié)約材料成本，明顯提高太陽電池效率。采用正面結(jié)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)太陽電池，也叫背結(jié)電池。背接觸結(jié)構(gòu)太陽能電池的摻雜區(qū)域和金半接觸區(qū)域全部集成在太陽電池背面，背面電極占據(jù)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(jié)區(qū)，這就進一步消除了正面結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(jié)電池的PN結(jié)靠近電池背面，而少數(shù)載流子必須擴散通過整個硅片厚度才能達到背面結(jié)區(qū)，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(jié)區(qū)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(jié)電池，最初主要用于聚光系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(yè)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(qū)和N+區(qū)，但是在制作過程中必須用到多張掩模板，不僅增加了制作成本，由于光刻技術(shù)需要精確校準因此還產(chǎn)生了采用不同掩模板需要校準的問題，為制作過程帶來了不少難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中IBC太陽能電池的制作過程中使用光刻工藝成本較高的缺陷，提供一種僅需一張掩模板、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。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)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型基底表面形成N+型摻雜層；步驟&、在該N+型摻雜層表面形成摻雜阻擋層；步驟&、在該摻雜阻擋層表面形成具有圖樣的薄膜，其中，未被該具有圖樣的薄膜覆蓋的區(qū)域為開放區(qū)域；該具有圖樣的薄膜起到掩膜的作用，步驟、、蝕刻去除該開放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層，并在該具有圖樣的薄膜下方靠近該開放區(qū)域的一端的該摻雜阻擋層和N+型摻雜層中形成側(cè)蝕(undercut，此字原義是指早期人工伐木時，以斧頭自樹根兩側(cè)處，采上下斜口方式將大樹逐漸砍斷，謂之 Undercut。后來在PCB (印刷電路板)中是指用于蝕刻制程中，當板面導體在阻劑的掩護下進行噴蝕時，理論上蝕刻液會垂直向下或向上進行攻擊，但因藥水的作用并無方向性，故也會產(chǎn)生側(cè)蝕，造成側(cè)蝕后導體線路在截面上，顯現(xiàn)出兩側(cè)的內(nèi)陷，稱為Undercut)，其中蝕刻深度至少為該摻雜阻擋層和該N+型摻雜層厚度的總和；步驟&、加速P型離子并通過離子注入的方式將該P型離子從該N型基底的表面的該開放區(qū)域注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域，其中，該P+型摻雜區(qū)域與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層互不接觸；步驟&、去除該具有圖樣的薄膜以及該摻雜阻擋層，其中，所述的P型替換為N型時，N型同時替換為P型。這里所說的側(cè)蝕(undercut) 是指在蝕刻該開放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層的過程中，除了該開放區(qū)域正下方的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層被完全蝕刻掉之外(即正向蝕刻)，由于外延擴散的原因，該具有圖樣的薄膜下方靠近該開放區(qū)域的一端的該摻雜阻擋層和N+型摻雜層也被側(cè)向蝕刻掉一小部分，業(yè)內(nèi)稱之為側(cè)蝕(例如圖4a、圖4b中形成的弧形凹槽式的側(cè)蝕31)。這里所謂的正向指垂直于基底平面的方向，側(cè)向即指平行于基底平面的方向。優(yōu)選地，步驟S1中通過熱擴散或者離子注入的方式形成該N+型摻雜層，其中該N+ 型摻雜層的方塊電阻為20-100 Ω / 口。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇合適的擴散源或者摻雜離子的能量、濃度等參數(shù)以形成該N+型摻雜層。較佳地，該N+型摻雜層的方塊電阻為30-90 Ω / □，更佳地，該N+型摻雜層的方塊電阻為40-80 Ω / 口。優(yōu)選地，步驟&中通過CVD (化學汽相淀積)的方法形成該摻雜阻擋層，其中該摻雜阻擋層的厚度大于1 μ m，該摻雜阻擋層為二氧化硅、非晶硅、多晶硅或氮化硅薄膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要選擇其他的摻雜阻擋層的材料以及形成工藝。優(yōu)選地，步驟&中通過絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜，其中該具有圖樣的薄膜由合成橡膠或金屬制成，例如銅鋁合金，該具有圖樣的薄膜形成之后，還包括烘干該薄膜的步驟。優(yōu)選地，步驟、中采用濕法化學法蝕刻去除該開放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層。例如采用稀釋后的氫氟酸進行蝕刻，并形成側(cè)蝕。優(yōu)選地，步驟、中所形成的側(cè)蝕的深度至少為2，為了使PN結(jié)不容易被擊穿，提高摻雜晶片的使用壽命，該優(yōu)選的側(cè)蝕深度為2-30 μ m，更佳地，優(yōu)選的側(cè)蝕深度為5-20μπι。 這里用測試深度來描述側(cè)蝕程度，本領(lǐng)域通常以構(gòu)成側(cè)蝕的凹槽深度來描述側(cè)蝕程度，側(cè)蝕量的大小是指最大側(cè)向蝕刻深度(例如圖4a、圖4b中側(cè)蝕31的最大寬度w)。由于上述步驟、中側(cè)蝕的形成，使得整個蝕刻過程中開放區(qū)域的上下寬度不同， 優(yōu)選地，蝕刻底部寬度(蝕刻后形成的開放區(qū)域的最大寬度，即指包括了兩側(cè)側(cè)蝕深度的寬度)為 104-210 μ m。優(yōu)選地，步驟&中該P型離子被加速至500eV-50keV，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-120 Ω / 口。優(yōu)選地，P型離子被加速至lkeV-40keV，更優(yōu)選地，P型離子被加速至^eV-30keV ；優(yōu)選地，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為60-110 Ω / □，更優(yōu)選地，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為80-100 Ω / 口。優(yōu)選地，步驟&之后還包括退火步驟。離子注入后，在700-1100°C的溫度下退火 30秒至30分鐘以激活摻雜離子，優(yōu)選地，退火溫度為850-1000°C。本發(fā)明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 N型基底；形成于該N型基底表面的至少一個N+型摻雜區(qū)域；形成于該N型基底中的P+型摻雜區(qū)域；其中，該N+型摻雜區(qū)域與該P+型摻雜區(qū)域互不接觸，這里所說的N+摻雜區(qū)域即指上述方法中所指的未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層，其中，所述的P型替換為N型時，N型同時替換為P型。優(yōu)選地，該N型基底具有凹槽，該P+型摻雜區(qū)域形成于該N型基底的凹槽中。優(yōu)選地，該N+型摻雜區(qū)域與該P+型摻雜區(qū)域的最小距離至少為2 μ m,較佳地，該 N+型摻雜區(qū)域與該P+型摻雜區(qū)域的最小距離為2-30 μ m。優(yōu)選地，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為20-100 Ω / 口。較佳地，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為30-90 Ω / □，更佳地，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-80 Ω / 口。優(yōu)選地，P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-120 Ω / 口。較佳地，P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為60-110 Ω / □，更優(yōu)選地，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為80-100 Ω / 口。利用上述方法形成的摻雜晶片，再經(jīng)鈍化和鍍壓電極的操作可以形成背結(jié)電池。 例如，在摻雜晶片的表面和背面分別形成氮化硅薄膜作為鈍化層，摻雜晶片表面的氮化硅薄膜還作為減反射層，之后分別在該P+型摻雜區(qū)域和該N+型摻雜區(qū)域(即未經(jīng)蝕刻的N+ 型摻雜層)上鍍壓金屬電極并燒結(jié)，使金屬電極中的金屬元素與N型基底共晶復合，由此形成了背結(jié)電池。只需要在上述過程中，調(diào)換基底材料和離子注入或擴散生長的方式摻雜的雜質(zhì)材料，則該方法同樣適用于P型太陽能摻雜晶片的制作，即所述的N型替換為P型時，P型同時替換為N型。
本發(fā)明的積極進步效果在于1、本發(fā)明中P+型摻雜區(qū)域與N+型摻雜區(qū)域之間具有N型基底材料作為緩沖層， 使得PN結(jié)之間不會因為耗盡層太薄而導致被擊穿，由此提高了該摻雜晶片的使用壽命。2、比起采用光刻工藝制作背結(jié)電池而言，本發(fā)明簡化了工藝步驟，無需購買光刻機，成本大大降低，另外制作流程中無需使用多張掩模板，解決了掩模板校準問題的同時還降低了制作成本。3、本發(fā)明中P+型摻雜區(qū)域與N+型摻雜區(qū)域之間N型緩沖層的最小寬度為2 μ m, 采用純粹機械加工方法制得的掩模板很難做到這樣的精度，即使能做到，這樣的掩模板也是價格高昂，本發(fā)明通過控制摻雜阻擋層以及N+型摻雜層的厚度，并且采用蝕刻開放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層的方式，自然形成符合上述最小寬度的側(cè)蝕結(jié)構(gòu)，省去了購買價格高昂的掩模板的成本，進一步降低了制作成本。4、采用離子注入進行摻雜形成P+型摻雜區(qū)域，摻雜離子的濃度得到了精確的控制，比起熱擴散工藝的摻雜而言對提高光電轉(zhuǎn)換的效率更有利。


圖1-圖6b為本發(fā)明的制作背結(jié)電池的摻雜晶片的分解步驟示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例1參考圖1，步驟S1、在N型基底1表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為20 Ω / 口。具體來說，將磷離子加速至500eV并通過離子注入的方式將該磷離子從該 N型基底的表面注入至該N型基底中。參考圖2，步驟&、在該N+型摻雜層2表面形成摻雜阻擋層3，具體來說，通過 CVD (化學汽相淀積)的方法形成該摻雜阻擋層3，其中該摻雜阻擋層3的厚度大于1 μ m，本實施例中該摻雜阻擋層采用厚度為1. 5 μ m的二氧化硅薄膜。參考圖3，步驟&、在該摻雜阻擋層3表面形成具有圖樣的薄膜4，其中，未被該具有圖樣的薄膜4覆蓋的區(qū)域為開放區(qū)域，該具有圖樣的薄膜4起到掩膜的作用。其中通過絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜，其中該具有圖樣的薄膜由合成橡膠制成。參考圖4a，步驟、、蝕刻去除該開放區(qū)域21的摻雜阻擋層3以及N+型摻雜層2， 并在該具有圖樣的薄膜4下方靠近該開放區(qū)域21的一端的該摻雜阻擋層3和N+型摻雜層 2中形成側(cè)蝕31，其中蝕刻深度為該摻雜阻擋層3和該N+型摻雜層2厚度的總和。其中， 采用濕法化學法蝕刻去除該開放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層，本實施例中采用稀釋后的氫氟酸進行蝕刻，并形成側(cè)蝕，該側(cè)蝕的深度w為2 μ m。參考圖5a，步驟&、加速硼型離子至500eV并通過離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6， 該P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40 Ω / □，其中，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖如所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開放區(qū)域21的最窄寬度，即圖fe中開放區(qū)域21上部開口的寬度，本實施例中，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度為100 μ m，此時，該P+ 型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度2 μ m，這樣，本實施中形成的蝕刻底部寬度就為該P+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和104 μ m。 完成這一步的離子注入后，在大于700°C的溫度下退火，本實施例中在750°C下退火30分鐘以激活摻雜離子。參考圖6a，步驟&、去除該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3，可以采用本領(lǐng)域的常規(guī)方法去除該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3，由該P+型摻雜區(qū)域6、該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，摻雜晶片的制作完成。利用上述方法形成的摻雜晶片，再經(jīng)鈍化和鍍壓電極的操作可以形成背結(jié)電池。例如，在摻雜晶片的表面和背面分別形成氮化硅薄膜作為鈍化層，摻雜晶片表面的氮化硅薄膜還作為減反射層，之后分別在該P+型摻雜區(qū)域和該N+型摻雜區(qū)域(即未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層)上鍍壓金屬電極并燒結(jié)，使金屬電極中的金屬元素與 N型基底共晶復合，由此形成了背結(jié)電池。實施例2實施例2的原理與實施例1相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下材料和工藝參數(shù)的選擇步驟S1中在N型基底1表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為 100 Ω / 口。具體來說，將磷離子加速至50keV并通過離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中；步驟&中該具有圖樣的薄膜由銅鋁合金制成；步驟、中采用稀釋后的氫氟酸進行蝕刻，并形成深度w為5 μ m側(cè)蝕31 ；步驟&中加速硼型離子至50keV并通過離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6，該P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為120 Ω / □，其中，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖fe所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開放區(qū)域21的最窄寬度，即圖fe中開放區(qū)域21上部開口的寬度，本實施例中，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度為150 μ m，此時，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度5 μ m，這樣，本實施中形成的蝕刻底部寬度就為該P+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和160 μ m。完成這一步的離子注入后，在1100°C的溫度下退火30秒以激活摻雜離子。除了以上所述之外的其余工藝步驟與實施例1均相同。由該P+型摻雜區(qū)域6、該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，摻雜晶片的制作完成。利用上述方法形成的摻雜晶片， 再經(jīng)鈍化和鍍壓電極的操作可以形成背結(jié)電池。例如，在摻雜晶片的表面和背面分別形成氮化硅薄膜作為鈍化層，摻雜晶片表面的氮化硅薄膜還作為減反射層，之后可以在鈍化層中分別與該P+型摻雜區(qū)域和該N+型摻雜區(qū)域(即未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層)相對應的位置開出接觸孔，接著在該接觸孔上鍍壓金屬電極并燒結(jié)，使金屬電極中的金屬元素與N型基底共晶復合，由此形成了背結(jié)電池。實施例3
實施例3的原理與實施例1相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下材料和工藝參數(shù)的選擇步驟S1中在N型基底1表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為 40Ω / 口。具體來說，將磷離子加速至30keV并通過離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中；步驟&中該具有圖樣的薄膜由銅鋁合金制成；步驟、中采用稀釋后的氫氟酸進行蝕刻，并形成深度為30 μ m側(cè)蝕；步驟&中加速硼型離子至30keV并通過離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6，該P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為100 Ω / □，其中，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖fe所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開放區(qū)域21的最窄寬度，即圖fe中開放區(qū)域21上部開口的寬度，本實施例中，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度為150 μ m，此時，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度30 μ m,這樣，本實施中形成的蝕刻底部寬度就為該P+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和210 μ m。完成這一步的離子注入后，在850°C的溫度下退火10分鐘以激活摻雜離子。除了以上所述之外的其余工藝步驟與實施例1均相同。實施例4實施例4的原理與實施例1相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于步驟 S1中通過熱擴散的方式形成該N+型摻雜層，其中該N+型摻雜層的方塊電阻為20 Ω / □，其余步驟均與實施例1相同。實施例5實施例5的原理與實施例1相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下工藝步驟、參數(shù)的選擇參考圖4b，步驟、、蝕刻去除該開放區(qū)域21的摻雜阻擋層3以及N+型摻雜層2， 并在該具有圖樣的薄膜4下方靠近該開放區(qū)域21的一端的該摻雜阻擋層3和N+型摻雜層 2中形成側(cè)蝕31，其中蝕刻深度大于該摻雜阻擋層3和該N+型摻雜層2厚度的總和，即如圖4b所示，該N型基底的基底部分也被蝕刻掉一薄層。其中，采用濕法化學法蝕刻去除該開放區(qū)域的摻雜阻擋層、N+型摻雜層以及該N型基底的薄層，本實施例中采用稀釋后的氫氟酸進行蝕刻，并形成側(cè)蝕，該側(cè)蝕的深度為2 μ m。參考圖5b，步驟&、加速硼型離子至500eV并通過離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6， 該P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40 Ω / □，其中，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖恥所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開放區(qū)域21的最窄寬度，即圖 5b中開放區(qū)域21上部開口的寬度，本實施例中，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度為100 μ m，此時，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度2 μ m，這樣，本實施中形成的蝕刻底部寬度就為該P+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和 104 μ m。完成這一步的離子注入后，在900°C的溫度下退火30分鐘以激活摻雜離子。
參考圖6b，步驟&、去除該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3，由該P+型摻雜區(qū)域6、該N+型摻雜層2以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，摻雜晶片的制作完成。由該P+型摻雜區(qū)域6、該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2 以及上述兩者之間的N型基底構(gòu)成P+/N/N+結(jié)構(gòu)的PN結(jié)。由此，摻雜晶片的制作完成。利用上述方法形成的摻雜晶片，再經(jīng)鈍化和鍍壓電極的操作可以形成背結(jié)電池。例如，在摻雜晶片的表面和背面分別形成氮化硅薄膜作為鈍化層，摻雜晶片表面的氮化硅薄膜還作為減反射層，之后可以在鈍化層中分別與該P+型摻雜區(qū)域和該N+型摻雜區(qū)域(即未經(jīng)蝕刻的 N+型摻雜層)相對應的位置開出接觸孔，接著在該接觸孔上鍍壓金屬電極并燒結(jié)，使金屬電極中的金屬元素與N型基底共晶復合，由此形成了背結(jié)電池。實施例6實施例6的原理與實施例5相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下材料和工藝參數(shù)的選擇步驟S1中在N型基底1表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為 60 Ω / 口。具體來說，將磷離子加速至50keV并通過離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中；步驟&中該具有圖樣的薄膜由銅鋁合金制成；步驟、中采用稀釋后的氫氟酸進行蝕刻，并形成深度為10 μ m側(cè)蝕31 ；步驟&中加速硼型離子至50keV并通過離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6，該P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為120 Ω / □，其中，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖恥所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開放區(qū)域21的最窄寬度，即圖恥中開放區(qū)域21上部開口的寬度，本實施例中，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度為120 μ m，此時，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度10 μ m,這樣，本實施中形成的蝕刻底部寬度就為該P+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和140 μ m。完成這一步的離子注入后，在1100°C的溫度下退火30秒以激活摻雜離子。除了以上所述之外的其余工藝步驟與實施例5均相同。實施例7實施例7的原理與實施例5相同，其主要工藝步驟也相同，不同之處僅在于以下材料和工藝參數(shù)的選擇步驟S1中在N型基底1表面形成N+型摻雜層2，該N+型摻雜層的方塊電阻為 40Ω / 口。具體來說，將磷離子加速至30keV并通過離子注入的方式將該磷離子從該N型基底的表面注入至該N型基底中；步驟&中該具有圖樣的薄膜由銅鋁合金制成；步驟、中采用稀釋后的氫氟酸進行蝕刻，并形成深度為30 μ m側(cè)蝕31 ；步驟&中加速硼型離子至30keV并通過離子注入的方式將該硼離子從該N型基底的表面的該開放區(qū)域沿方向a垂直注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域6，該P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為100 Ω / □，其中，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2互不接觸，如圖恥所示，由于離子注入具有方向性，加上該具有圖樣的薄膜4以及該摻雜阻擋層3的阻擋，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度等于該開放區(qū)域21的最窄寬度，即圖恥中開放區(qū)域21上部開口的寬度，本實施例中，該P+型摻雜區(qū)域6的寬度為120 μ m，此時，該P+型摻雜區(qū)域6與該未經(jīng)蝕刻的N+型摻雜層2之間的最小距離為側(cè)蝕深度30 μ m,這樣，本實施中形成的蝕刻底部寬度就為該P+型摻雜區(qū)域6的寬度與兩側(cè)的側(cè)蝕深度的總和180 μ m。完成這一步的離子注入后，在850°C的溫度下退火10分鐘以激活摻雜離子。除了以上所述之外的其余工藝步驟與實施例5均相同。只需要在上述過程中，調(diào)換基底材料和離子注入或擴散生長的方式摻雜的雜質(zhì)材料，則該方法同樣適用于P型太陽能摻雜晶片的制作，即所述的N型替換為P型時，P型同時替換為N型。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽能晶片的摻雜方法，其特征在于，其包括以下步驟 步驟S1、在N型基底表面形成N+型摻雜層；步驟&、在該N+型摻雜層表面形成摻雜阻擋層；步驟&、在該摻雜阻擋層表面形成具有圖樣的薄膜，其中，未被該具有圖樣的薄膜覆蓋的區(qū)域為開放區(qū)域；步驟、、蝕刻去除該開放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層，并在該具有圖樣的薄膜下方靠近該開放區(qū)域的一端的該摻雜阻擋層和N+型摻雜層中形成側(cè)蝕，其中蝕刻深度至少為該摻雜阻擋層和該N+型摻雜層厚度的總和；步驟&、加速P型離子并通過離子注入的方式將該P型離子從該N型基底的表面的該開放區(qū)域注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域，其中，該P+型摻雜區(qū)域與該未經(jīng)蝕刻的 N+型摻雜層互不接觸；步驟\、去除該具有圖樣的薄膜以及該摻雜阻擋層， 其中，所述的P型替換為N型時，N型同時替換為P型。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟S1中通過熱擴散或者離子注入的方式形成該N+型摻雜層，其中該N+型摻雜層的方塊電阻為20-100 Ω/口。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟&中通過CVD的方法形成該摻雜阻擋層，其中該摻雜阻擋層的厚度大于1 μ m，該摻雜阻擋層為二氧化硅、非晶硅、多晶硅或氮化硅薄膜。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟&中通過絲網(wǎng)印刷的方式形成該具有圖樣的薄膜，其中該具有圖樣的薄膜由合成橡膠或金屬制成。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟、中采用濕法化學法蝕刻去除該開放區(qū)域的摻雜阻擋層以及N+型摻雜層。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟、中所形成的側(cè)蝕的深度至少為2 μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟&中該P型離子被加速至500eV-50keV，所形成的P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為40-120 Ω / 口。
8.如權(quán)利要求1-7中任意一項所述的太陽能晶片的摻雜方法，其特征在于，步驟&之后還包括退火步驟，退火溫度為700-1100°C，退火時間為30秒-30分鐘。
9.一種按照如權(quán)利要求1所述的太陽能晶片的摻雜方法制得的摻雜晶片，其特征在于，該摻雜晶片包括一 N型基底；形成于該N型基底表面的至少一個N+型摻雜區(qū)域； 形成于該N型基底中的P+型摻雜區(qū)域； 其中，該N+型摻雜區(qū)域與該P+型摻雜區(qū)域互不接觸， 其中，所述的P型替換為N型時，N型同時替換為P型。
10.如權(quán)利要求9所述的摻雜晶片，其特征在于，該N型基底具有凹槽，該P+型摻雜區(qū)域形成于該N型基底的凹槽中。
11.如權(quán)利要求9或10所述的摻雜晶片，其特征在于，該N+型摻雜區(qū)域與該P+型摻雜區(qū)域的最小距離至少為2 μ m。
12.如權(quán)利要求9或10所述的摻雜晶片，其特征在于，該N+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為 20-100 Ω / □。
13.如權(quán)利要求9或10所述的摻雜晶片，其特征在于，該P+型摻雜區(qū)域的方塊電阻為 40-120 Ω / 口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能晶片的摻雜方法包括以下步驟在N型基底表面形成N+型摻雜層；在該N+型摻雜層表面形成摻雜阻擋層；在該摻雜阻擋層表面形成具有圖樣的薄膜；蝕刻開放區(qū)域的摻雜阻擋層和N+型摻雜層，并在該具有圖樣的薄膜下方靠近該開放區(qū)域的一端的該摻雜阻擋層和N+型摻雜層中形成側(cè)蝕，其中蝕刻深度至少為該摻雜阻擋層和該N+型摻雜層厚度的總和；通過離子注入的方式將P型離子注入至N型基底中以形成P+型摻雜區(qū)域，其中，該P+型摻雜區(qū)域與該N+型摻雜層互不接觸；去除該具有圖樣的薄膜以及該摻雜阻擋層。本發(fā)明公開了一種摻雜晶片。本發(fā)明簡化了工藝步驟，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。
文檔編號H01L31/068GK102569495SQ20101059944
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者洪俊華, 錢鋒, 陳炯 申請人:上海凱世通半導體有限公司