[发明专利]掺杂方法、PN结构、太阳能电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺杂方法、PN结构、太阳能电池及其制作方法，特别是涉及一种形成选择性发射极的掺杂方法、PN结构、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而言是十分重要的。

在太阳能晶片领域，由于P型基底晶片少数载流子的自由程小于N型基底晶片，所以也有人采用N型基底晶片热扩散方法掺杂制作太阳能晶片。这种方法太阳能转换效率相较采用P型基底晶片热扩散方法掺杂有所提高，但由于热扩散方法掺杂的固溶度的限制以及掺杂均匀性和剂量难以得到精确控制，所以实际产品难以达到实验室理论的太阳能转换效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中采用热扩散方法难以精确控制掺杂均匀性和掺杂剂量致使太阳能转换效率较低的缺陷，提供一种制程步骤少、成本较低、得以精确控制掺杂均匀性和掺杂剂量、光电转换效率较高的掺杂方法、PN结构、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：

一种掺杂方法，其特点在于，包括以下步骤：

步骤S₁、在一N型基底的表面和背面形成绒面；

步骤S₂、通过离子注入的方式在该N型基底的背面中形成N型重掺杂区域和N型轻掺杂区域，其中该N型轻掺杂区域为与该N型重掺杂区域接触的、且N型离子的掺杂浓度小于该N型重掺杂区域的区域；

步骤S₃、通过热扩散的方式在该N型基底的表面中形成一P型掺杂层。

优选地，步骤S₂包括以下步骤：

步骤S₂₁、在该N型基底的背面上形成一掩膜，未被该掩膜覆盖的区域为开放区域；

步骤S₂₂、加速N型离子并通过离子注入的方式将该N型离子从该开放区域注入至该N型基底的背面中；

步骤S₂₃、去除该掩膜，加速N型离子并通过离子注入的方式将该N型离子注入至该N型基底的背面中；或者，

步骤S_21’、加速N型离子并通过离子注入的方式将该N型离子注入至该N型基底的背面中；

步骤S_22’、在该N型基底的背面上形成一掩膜，未被该掩膜覆盖的区域为开放区域；

步骤S_23’、加速N型离子并通过离子注入的方式将该N型离子从该开放区域注入至该N型基底的背面中，之后去除该掩膜；

其中，经过一次离子注入的区域形成该N型轻掺杂区域，经过两次离子注入的区域形成该N型重掺杂区域。也就是说，形成局部重掺杂和形成全部轻掺杂的顺序不限。

优选地，步骤S₂中通过加速N型离子至500eV-50keV并通过离子注入的方式形成该N型重掺杂区域和该N型轻掺杂区域，使该N型重掺杂区域的方块电阻为10-50Ω/□，该N型轻掺杂区域的方块电阻为60-120Ω/□。

优选地，该N型重掺杂区域的宽度为50-500μm，该N型轻掺杂区域的宽度为500-3000μm。

本发明还提供一种PN结构，其特点在于，其包括：

一N型基底，该N型基底的表面和背面为绒面；