[發(fā)明專利]摻雜方法、PN結(jié)構(gòu)、太陽能電池及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110396879.2
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN103137448A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳炯;洪俊華;錢鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 上海凱世通半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/265
• 分類號(hào): H01L21/265;H01L31/0352;H01L31/068;H01L31/18
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 朱水平;王婧荷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種摻雜方法、PN結(jié)構(gòu)、太陽能電池及其制作方法，特別是涉及一種形成選擇性發(fā)射極的摻雜方法、PN結(jié)構(gòu)、太陽能電池及其制作方法。

背景技術(shù)

新能源是二十一世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)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(jì)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(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)。

近幾年，國際光伏發(fā)電迅猛發(fā)展，太陽能晶片供不應(yīng)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(gè)能量大于帶隙寬度的入射光子后產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，電子和空穴分別激發(fā)到導(dǎo)帶與價(jià)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(dǎo)帶底與價(jià)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(yùn)過程(勢壘區(qū)或擴(kuò)散區(qū))中將有復(fù)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(fù)合損失、串聯(lián)電阻和旁路電阻損失等。對(duì)于一定的材料，電池結(jié)構(gòu)與制備工藝的改進(jìn)對(duì)提高光電轉(zhuǎn)換效率而言是十分重要的。

在太陽能晶片領(lǐng)域，由于P型基底晶片少數(shù)載流子的自由程小于N型基底晶片，所以也有人采用N型基底晶片熱擴(kuò)散方法摻雜制作太陽能晶片。這種方法太陽能轉(zhuǎn)換效率相較采用P型基底晶片熱擴(kuò)散方法摻雜有所提高，但由于熱擴(kuò)散方法摻雜的固溶度的限制以及摻雜均勻性和劑量難以得到精確控制，所以實(shí)際產(chǎn)品難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)室理論的太陽能轉(zhuǎn)換效率。

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)中采用熱擴(kuò)散方法難以精確控制摻雜均勻性和摻雜劑量致使太陽能轉(zhuǎn)換效率較低的缺陷，提供一種制程步驟少、成本較低、得以精確控制摻雜均勻性和摻雜劑量、光電轉(zhuǎn)換效率較高的摻雜方法、PN結(jié)構(gòu)、太陽能電池及其制作方法。

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：

一種摻雜方法，其特點(diǎn)在于，包括以下步驟：

步驟S₁、在一N型基底的表面和背面形成絨面；

步驟S₂、通過離子注入的方式在該N型基底的背面中形成N型重?fù)诫s區(qū)域和N型輕摻雜區(qū)域，其中該N型輕摻雜區(qū)域?yàn)榕c該N型重?fù)诫s區(qū)域接觸的、且N型離子的摻雜濃度小于該N型重?fù)诫s區(qū)域的區(qū)域；

步驟S₃、通過熱擴(kuò)散的方式在該N型基底的表面中形成一P型摻雜層。

優(yōu)選地，步驟S₂包括以下步驟：

步驟S₂₁、在該N型基底的背面上形成一掩膜，未被該掩膜覆蓋的區(qū)域?yàn)殚_放區(qū)域；

步驟S₂₂、加速N型離子并通過離子注入的方式將該N型離子從該開放區(qū)域注入至該N型基底的背面中；

步驟S₂₃、去除該掩膜，加速N型離子并通過離子注入的方式將該N型離子注入至該N型基底的背面中；或者，

步驟S_21’、加速N型離子并通過離子注入的方式將該N型離子注入至該N型基底的背面中；

步驟S_22’、在該N型基底的背面上形成一掩膜，未被該掩膜覆蓋的區(qū)域?yàn)殚_放區(qū)域；

步驟S_23’、加速N型離子并通過離子注入的方式將該N型離子從該開放區(qū)域注入至該N型基底的背面中，之后去除該掩膜；

其中，經(jīng)過一次離子注入的區(qū)域形成該N型輕摻雜區(qū)域，經(jīng)過兩次離子注入的區(qū)域形成該N型重?fù)诫s區(qū)域。也就是說，形成局部重?fù)诫s和形成全部輕摻雜的順序不限。

優(yōu)選地，步驟S₂中通過加速N型離子至500eV-50keV并通過離子注入的方式形成該N型重?fù)诫s區(qū)域和該N型輕摻雜區(qū)域，使該N型重?fù)诫s區(qū)域的方塊電阻為10-50Ω/□，該N型輕摻雜區(qū)域的方塊電阻為60-120Ω/□。

優(yōu)選地，該N型重?fù)诫s區(qū)域的寬度為50-500μm，該N型輕摻雜區(qū)域的寬度為500-3000μm。

本發(fā)明還提供一種PN結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，其包括：

一N型基底，該N型基底的表面和背面為絨面；