[发明专利]掺杂单元、掺杂晶片、掺杂方法、电池及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能掺杂单元、掺杂晶片、掺杂方法、太阳能电池及其制作方法，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，SUNPOWER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：

-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；

其中，该N型重掺杂区域与该P型重掺杂区域互不接触，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。

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10μm。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10-70μm。