[发明专利]一种深孔交错背接触太阳能电池结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及将光能转换为电能的光伏器件，具体涉及一种深孔交错背接触太阳能电池结构及其制造方法。

背景技术

目前，最典型的太阳能电池制造方法之一是采用双面电极方案，即从硅片两面，分别在P型和N型掺杂区之上引出电极的太阳能电池制造方案。这种方案所具有的特点是：使用P型衬底硅片，在表面做N+型掺杂形成PN结，虽然工艺简单，制造成本低，但是转换效率也较低。

为了提高太阳能电池的转换效率，人们又提出了多种改善方案，其中的一种方案是交错背接触太阳能电池制造方案，该方案的特点是：采用N型衬底硅片，在硅片后表面侧交错的做P+型和N+型掺杂，形成PN结，并从该侧的P+型区和N+型区分别引出电极，这种方案的工艺会较为复杂一些，制造成本也较高，但其转换效率更高，从综合因素来看更具竞争优势。

然而，交错背接触太阳能电池的光生载流子产生于硅片的正表面，这些载流子需要通过扩散运动到达硅片后表面的基极和发射极。以N型单晶硅衬底为例，N+型扩散区为基极，P+型扩散区为发射极。发射极收集少数载流子-空穴，基极收集多数载流子-电子。这种电池方案存在两个问题，一是只有能扩散到后表面的载流子才有可能转换成电能，那些因寿命短而无法到达后表面的载流子就无法起到发电的作用。二是载流子需要从正表面扩散到后表面，使得电池的串联电阻较大，影响光电转换效率。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的是研发一种深孔交错背接触太阳能电池结构及其制造方法。通过采用激光烧蚀的方法，在硅衬底后表面交错形成的P+型和N+型扩散区制作出多个深孔，该深孔与所在P+型或N+型扩散区具有相同的掺杂浓度和掺杂深度，但是该深孔深度并没有到达硅衬底正表面的掺杂区。与传统交错背电极方案相比，这种深孔结构从硅衬底的后表面延伸到前表面扩散区附近，大大缩短了光生载流子的扩散距离，因此既收集到更多的光生载流子，又减小了电池的串联电阻，从而进一步提高了电池的转换效率。

本发明采取的技术方案是：一种深孔交错背接触太阳能电池结构，包括硅衬底上具有的后表面和相对的前表面，在后表面上交错形成多个P+型或N+型扩散区和N+型或P+型扩散区，在前表面形成的连续的扩散区，其特征在于：在后表面上交错形成的多个P+型或N+型扩散区和N+型或P+型扩散区上表面分别形成多个深度相等的深孔。

一种深孔交错背接触太阳能电池结构的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

（一）.使用激光烧蚀方法在硅衬底的后表面形成多个深孔的结构； 

（二）. 将P+型或N+型掺杂剂扩散到硅衬底后表面的P+型或N+型扩散区，使得硅衬底的后表面上所有P+型或N+型扩散区都具有P+型或N+型掺杂剂浓度，且从后表面沿深孔深度进入硅衬底；

（三）.将N+型或P+型掺杂剂扩散到硅衬底后表面的N+型或P+型扩散区，使得硅衬底的后表面上所有N+型或P+型扩散区都具有N+型或P+型掺杂剂浓度，且从后表面沿深孔深度进入硅衬底；

（四）.将P+型或者N+型掺杂剂扩散到硅衬底的前表面，形成与硅衬底具有相同导电类型的扩散区。

本发明所产生的有益效果是：本发明通过在基极和发射极上制造深孔的方法解决了传统交错背电极方案存在的因载流子传输距离长而引起的部分短寿命载流子不能有效收集和串联电阻大的问题。这种深孔结构大大缩短了光生载流子的扩散距离，一些因少子寿命短而无法扩散到硅衬底后表面的光生载流子也可以被深孔有效收集，而且缩短传输距离会减小串联电阻，因此，既收集到更多的光生载流子减小了光生载流子的复合损耗，又减小了电池的串联电阻，从而进一步提高了太阳能电池的转换效率。

附图说明

图1是深孔交错背接触太阳能电池局部结构立体图；

图2是深孔交错背接触太阳能电池局部结构剖面侧视图；

图3是深孔交错背接触太阳能电池制作工艺流程图。 

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：本发明中所用的方向术语如“上”、“下”、“前”、“后”等均意为说明目的而提供的相对位置，且不意为表示一个绝对的参照系。

图1和图2被简化为仅仅显示几个扩散区域，并且利用失真比例以突出本发明的关键特征。