[发明专利]具有原位表面钝化的离子注入选择发射极太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过离子注入形成选择发射极和原位表面钝化的太阳能电池，及其制造方法。

背景技术

在基本设计中，太阳能电池由半导体基底制成，半导体基底吸收光子的能量并通过光电效应产生电流。当光子进入基底时，能量被吸收，以前处于束缚状态的电子被释放，被释放的电子和以前被占据的空穴被称为电荷载体。

基底通常用p-型和n-型杂质掺杂，以在太阳能电池内形成电场，称为p-n结。为了利用自由电荷载体发电，在被p-n结处的电场分离之前，电子和空穴不能结合。未结合的电荷载体可以用来为负荷提供电能。

常用的太阳能电池的制造方法包括，提供一个基底，基底经掺杂具有p-型电导率。基底的前面引入n-型掺杂剂，以在p-型基极层的顶部形成n-型发射层。在发射层的前面和基极层的后面形成触点，以形成电连接。自由光子被前面触点收集，空穴被后面触点收集。

因为前面触点阻挡了一部分入射光，所以最好不要用触点材料覆盖太多的发射层的前面。常用的方法包括，形成接触点、接触线或接触栅格。一些廉价的形成触点的方法(如丝网印刷)需要重度掺杂发射层，以减小前面触点与下层发射层之间的接触电阻。但是，采用重度掺杂会导致发射层中和发射层表面的电荷载体结合增加，降低太阳能电池的效率。

为了克服上述缺陷，采用了各种技术形成前面触点下层重度掺杂、前面触点之间的裸露区域轻度掺杂的发射层，称为选择发射极。但是，现有的用于制造具有选择发射极的太阳能电池的方法效率低，制成的太阳能电池的效率不理想。

因此，确有必要提供一种选择发射极太阳能电池的制造方法，以克服现有技术中的缺陷和不足。

发明内容

本发明提供了在一种一次退火循环中形成具有离子注入选择发射极和优质原位钝化层的太阳能电池及其制造方法，本发明的实施方式克服了现有技术中存在的一个或多个缺陷，本发明的实施方式可以减少制造太阳能电池所需的时间和成本。

根据本发明的一个实施方式，太阳能电池包括一个具有p-型基极层的硅基底，通过离子注入在p-型基极层上形成n-型发射层。发射层为选择发射层，包括一个或多个第一掺杂区和一个或多个第二掺杂区，一个或多个第二掺杂区的掺杂度高于一个或多个第一掺杂区的掺杂度。太阳能电池还包括一个位于p-型基极层和发射层界面的p-n结，发射层的前面形成钝化氧化层，p-n结和钝化氧化层在一次退火循环中形成。

根据本发明的另一个实施方式，太阳能电池包括一个具有硼掺杂p-型基极层的单晶硅基底。太阳能电池包括通过两次离子注入步骤在基极层的前面上形成的磷掺杂发射层，发射层为选择发射层，包括在第一次离子注入步骤中形成的第一掺杂区和在第二次离子注入步骤中形成的第二掺杂区。通过在第二次离子注入步骤中使用高剂量掺杂剂或附加掺杂剂，第二掺杂区的掺杂度高于第一次掺杂区的掺杂度。当基底进行一次退火循环时，基极层的前面与发射层的后面的界面形成p-n结。发射层的前面形成有前面钝化氧化层，如绝缘的二氧化硅钝化层。基极层的后面形成有后面钝化氧化层，如绝缘的二氧化硅钝化层。如前所述，前面钝化氧化层、后面钝化氧化层、p-n结在一次退火循环中形成。前面钝化氧化层的前面形成有减反射层，如氮化硅、氧化铝、氧化钛、氟化镁、硫化锌或其组合。减反射层上丝网印刷一个或多个银前面触点，基极层的后面丝网印刷一个或多个铝后面触点。通过液相外延再生，在基极层的后面和一个或多个后面触点的界面形成铝掺杂p⁺硅层。一个或多个前面触点与发射层的重度掺杂的第二掺杂区对齐，以减小接触电阻。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种在一次退火循环中形成具有离子注入选择发射极和优质原位钝化层的太阳能电池的制造方法，其包括，提供一个具有硼掺杂p-型基极层的硅基底。磷掺杂剂均匀地引入基极层的前面，以在第一注入步骤中通过离子注入轻度掺杂基极层的前面的第一区和第二区。在第二注入步骤中，采用离子注入通过遮罩在基极层的前面的第二区引入附加掺杂剂。因此，第二区的掺杂度高于第一区的掺杂度。基底在炉中进行一次高温退火循环，以修复注入损伤、激活第一区和第二区的磷掺杂剂、以及驱使第一区和第二区的磷掺杂剂至理想的结深。因为第一区和第二区的掺杂量不同，所以基极层的前面形成选择发射层。在一次退火循环中，炉中也引入氧，以有助于在选择发射层的前面和基极层的后面形成钝化氧化层。由于采用离子注入无需在形成氧化层之前移除磷硅酸玻璃，钝化氧化层(如绝缘的二氧化硅钝化层)可以原位形成。