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CN112635592B - 一种太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

一种太阳能电池及其制作方法 Download PDF

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CN112635592B
CN112635592B CN202011556509.6A CN202011556509A CN112635592B CN 112635592 B CN112635592 B CN 112635592B CN 202011556509 A CN202011556509 A CN 202011556509A CN 112635592 B CN112635592 B CN 112635592B
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Abstract

本发明公开一种太阳能电池及其制作方法，涉及光伏技术领域，以减少掺杂表面的损伤。该太阳能电池的制作方法包括：提供一硅基底；在硅基底上形成保护膜；在保护膜上形成掺杂源层；掺杂源层为由掺杂剂溶液或掺杂剂浆料形成的掺杂源膜；采用热处理的方式将掺杂源层中的掺杂元素穿过保护膜推进到硅基底中，以对硅基底进行掺杂。本发明提供的太阳能电池及其制作方法用于太阳能电池制造。

Description

一种太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种太阳能电池及其制作方法。
背景技术
制作太阳能电池的工艺主要包括：制绒、掺杂、清洗、沉积减反射膜、测试、分选等。其中，掺杂工艺可以是在硅基底表面形成掺杂源，然后进行退火推进。
当采用掺杂源涂布推进的方式进行掺杂工艺时，被掺杂表面容易受到损伤，从而影响太阳能电池的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池及其制作方法，以减少掺杂表面的损伤。
第一方面，本发明提供一种太阳能电池的制作方法。该太阳能电池的制作方法包括：
提供一硅基底；
在硅基底上形成保护膜；
在保护膜上形成掺杂源层；掺杂源层为由掺杂剂溶液或掺杂剂浆料形成的掺杂源膜；
采用热处理的方式将掺杂源层中的掺杂元素穿过保护膜推进到硅基底中，以对硅基底进行掺杂。
采用上述技术方案时，在拟进行掺杂的硅基底上形成保护膜，随后在保护膜上形成掺杂源层。一方面，保护膜可以阻隔掺杂源层和硅基底直接接触，从而可以避免掺杂源层对硅基底的腐蚀、破坏，确保所制作的太阳能电池的性能。另一方面，在热处理工艺将掺杂源层中的掺杂元素推进到硅基底，进行掺杂处理的过程中，掺杂元素先推进到保护膜，随着热处理的持续进行，掺杂元素被推进到硅基底中。此时，保护膜可以容留较多的掺杂元素，避免过多的掺杂元素被推进到硅基底的表面，进而可以降低硅基底掺杂浓度过高的风险，进一步确保所制作的太阳能电池的性能。由此可见，本发明的太阳能电池的制作方法，在掺杂过程中，不仅可以避免掺杂源层对被掺杂表面的腐蚀，而且可以避免掺杂浓度过高的问题，可以容易的形成设定掺杂浓度，确保所制作的太阳能电池的性能。
在一些可能的实现方式中，上述保护膜为本征半导体膜。本征半导体膜不含掺杂元素，在对硅基底进行掺杂的过程中，本征半导体膜可以容留较多的掺杂元素，从而起到较好的保护硅基底的作用。
在一些可能的实现方式中，上述保护膜的材料包括硅、碳化硅、锗中的至少一种。此时，保护膜的材料与硅基底的材料均为半导体材料，两者材料性质相似，掺杂过程较为相似，无需改变掺杂工艺，从而可以降低工艺改进所增加的成本。
在一些可能的实现方式中，上述保护膜的材料包括非晶半导体材料、多晶半导体材料、纳米晶半导体材料、微晶半导体材料中的至少一种。此时，可以根据需要实现的保护效果，以及不同材料的掺杂性质，选择一种或多种半导体材料。
在一些可能的实现方式中，上述保护膜的形成工艺包括低压化学气相沉积工艺、常压化学气相沉积工艺、增强型等离子体化学气相沉积工艺、热丝化学气相沉积工艺、磁控溅射中的任一种。
在一些可能的实现方式中，上述掺杂剂溶液含有乙醇。乙醇的质量分数为2％～30％；掺杂源层的形成方式为涂覆方式。乙醇不仅可以起到稀释掺杂剂，调节浓度的作用，而且当掺杂剂溶液涂覆到硅基底上时，乙醇容易挥发的性质，可以方便的实现对掺杂剂溶液的固化成型，使得掺杂剂溶液能够快速的形成掺杂源层。
在一些可能的实现方式中，上述掺杂剂浆料含有的掺杂剂质量分数为0.01％～10％。掺杂源层的形成方式为涂布方式、印刷方式、转印方式中至少一种。浆料形态的掺杂剂浆料不仅具有较好的流动性，而且具有较好的成型性，从而可以较好的形成均匀的掺杂源层。
在一些可能的实现方式中，上述掺杂剂浆料还含有纳米硅粉。纳米硅粉的质量分数为10％～80％，纳米硅粉的粒径为5nm～500nm。此时，粒径较小的纳米硅粉可以形成均匀分散的浆料，使得掺杂剂可以均匀的分散在整个浆料体系中，有利于形成掺杂剂均匀分布的掺杂源层。
在一些可能的实现方式中，上述掺杂剂浆料还含有氧化硅。氧化硅的质量分数为10％～80％，氧化硅的粒径为5nm～500nm。氧化硅材料性质较稳定，可以对下层的保护层和硅基底起到较好的保护作用，降低保护层和硅基底被破坏的几率。
在一些可能的实现方式中，上述掺杂源层所含有的掺杂剂为磷酸、磷酸盐、偏磷酸、偏磷酸盐、五氧化二磷或磷单质，或，掺杂源层的所含有的掺杂剂为氮化硼、氧化硼、硼酸、碳化硼、硼硅化物、硼化铝或硼酸盐。
在一些可能的实现方式中，热处理后，硅基底的掺杂表面的掺杂浓度为1×1018cm-3～4×1020cm-3。可见，由于保护膜的保护作用，即使掺杂源层的掺杂浓度较高，硅基底的掺杂表面的掺杂浓度也不会太高，可以形成浅掺杂，以降低载流子复合。
在一些可能的实现方式中，上述掺杂源层的掺杂浓度大于或等于1×1021cm-3；热处理后，硅基底的掺杂表面的掺杂浓度为1×1018cm-3～4×1020cm-3；当掺杂磷原子时，保护膜的掺杂浓度为2×1020cm-3～4×1021cm-3，当掺杂硼原子时，保护膜的掺杂浓度为1×1019cm-3～3×1020cm-3。
在一些可能的实现方式中，上述掺杂源层的厚度为10nm～3000nm；此时，掺杂源层可以具有足够掺杂剂，确保掺杂工艺的质量。保护膜的厚度为30nm～180nm。此时，保护膜不仅可以起到较好的保护硅基底的作用，而且可以确保足够多的掺杂元素通过保护膜进入到硅基底中。
在一些可能的实现方式中，在保护膜上形成掺杂源层包括：在保护膜的局部区域形成掺杂源层；热处理后，掺杂元素对硅基底进行局部掺杂。此时，可以利用保护膜和掺杂源层方便的对硅基底进行局部掺杂处理。
在一些可能的实现方式中，热处理后，太阳能电池的制作方法包括：去除保护膜和掺杂源层。此时，去除保护膜后，可以在硅基底上形成发射极或表面场结构。
在一些可能的实现方式中，上述硅基底为具有隧穿钝化层的硅基底，保护膜形成在隧穿钝化层上。一方面，保护膜可以起到保护隧穿钝化层作用。另一方面，在保留保护膜的情况下，可以利用隧穿钝化层和被掺杂的保护膜形成隧穿钝化结构，从而可以简化工艺流程，降低工艺难度，降低制作成本。
第二方面，本发明提供一种太阳能电池。该太阳能电池采用第一方面或第一方面任一种可能的实现方式描述的太阳能电池的制作方法制作而成。
第二方面提供的太阳能电池的有益效果，可以参考第一方面或第一方面任一种可能的实现方式描述的太阳能电池的制作方法的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的太阳能电池的结构示意图；
图2～图11为本发明实施例提供的太阳能电池的制作方法的各阶段状态示意图；
图12为本发明实施例提供的选择性发射极太阳能电池的结构示意图；
图13为本发明实施例提供的IBC太阳能电池的结构示意图；
图14为本发明实施例提供的具有钝化接触结构的IBC太阳能电池的结构示意图；
图15为本发明实施例提供的具有钝化接触结构的IBC太阳能电池的另一种结构示意图。
图1～图15中，10-衬底，101-绒面结构，11-保护膜，12-掺杂源层，13-掺杂层，14-第一钝化层，15-第一电极，16-重掺杂层，21-隧穿钝化层，22-掺杂半导体层，23-第二钝化层，24-第二电极，25-第二面掺杂层，26-背场结构，27-p型掺杂层，28-n型掺杂层，29-隔离区。
具体实施方式
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在太阳能电池的制作过程中，进行掺杂处理时，可以直接在拟掺杂表面涂布磷酸、硼酸等掺杂材料。当磷酸、硼酸等掺杂材料涂布于硅基底表面时，由于涂布的掺杂材料中磷或者硼的浓度非常高，远远超过1022cm-3，因此在后续推进掺杂过程中，被掺杂表面的掺杂浓度非常高。过高的表面掺杂浓度会带来严重的表面复合，导致电池器件的性能大幅下降。
另外，当直接在隧穿钝化层上使用纳米硅粉制作掺杂多晶硅层时，由于隧穿钝化层比较薄，直接在隧穿钝化层上涂覆含掺杂剂的纳米硅容易破坏钝化层的结构，影响钝化层的钝化性能。尤其是磷酸和硼酸溶液对钝化层的破坏作用很大。如果将增加钝化层的厚度，基底的光生载流子无法导出，导致电池的内部电阻大幅提升。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种太阳能电池。如图1所示，该太阳能电池包括衬底10、发射极、第一电极15和第二电极24。衬底10具有相对的第一面和第二面。衬底10的第一面形成有发射极。第一电极15位于衬底10的第一面，第一电极15与发射极电接触。第二电极24位于衬底10的第二面。应理解，太阳能电池还可以包括其他结构，具体如下描述。
本发明实施例还提供上述太阳能电池的制作方法。如图2～11所示，该太阳能电池的制作方法具体包括如下步骤。
如图2所示，提供一衬底10。该衬底10可以为n型半导体衬底，也可以为p型半导体衬底。衬底10的材料可以为硅。该衬底10具有相对的第一面和第二面。下面以n型硅半导体衬底，且衬底10的第一面为正面描述太阳能电池的制作方法。
如图3所示，对衬底10进行织构化处理。具体的，可以是对衬底10的单面进行织构化处理，也可以是对衬底10的双面进行织构化处理。进行织构化处理后的衬底10的表面的反射率小于12％。
示例性的，织构化处理可以是使用碱溶液进行双面制绒处理。利用具有添加剂的碱溶液处理衬底10，可以在衬底10表面形成金字塔形貌的绒面结构101。该绒面结构101可以起到陷光的作用，减少太阳能电池对太阳光的反射，进而提高太阳能电池性能。当然，在一些太阳能电池的制作方法中，织构化处理工序也可以省略。
此时，所获得的结构可以定义为硅基底。硅基底的第一面、第二面与衬底10的第一面、第二面一一对应。应理解，制作太阳能电池时，可以是以衬底10为工艺起点进行电池制作，也可以是以本发明实施例定义的硅基底为工艺起点进行电池制作。
如图4所示，在硅基底的第一面上形成保护膜11。在拟进行掺杂的硅基底上形成保护膜11，后续在保护膜11上形成掺杂源层12。一方面，保护膜11可以阻隔掺杂源层12和硅基底直接接触，从而可以避免掺杂源层12对硅基底的腐蚀、破坏，确保所制作的太阳能电池的性能。另一方面，在后续热处理工艺将掺杂源层12所含有的掺杂元素推进到硅基底，进行掺杂处理的过程中，掺杂元素先推进到保护膜11，随着热处理的持续进行，掺杂元素被推进到硅基底中。此时，保护膜11可以容留较多的掺杂元素，避免过多的掺杂元素被推进到硅基底的表面，进而可以降低硅基底掺杂浓度过高的风险，进一步确保所制作的太阳能电池的性能。由此可见，本发明实施例的太阳能电池的制作方法，在掺杂过程中，不仅可以避免掺杂源层12对被掺杂表面的腐蚀，而且可以避免掺杂浓度过高的问题，进而可以容易的形成设定掺杂浓度，确保所制作的太阳能电池的性能。
从掺杂的角度来说，上述保护膜11可以为本征半导体膜。由于本征半导体膜不含掺杂元素，在后续对硅基底进行掺杂的过程中，本征半导体膜可以容留较多的掺杂元素，从而起到较好的保护硅基底的作用。
从材质的角度来说，上述保护膜11的材料可以包括硅、碳化硅、锗中的至少一种。此时，保护膜11的材料与硅基底的材料均为半导体材料，两者材料性质相似，掺杂过程较为相似，无需改变掺杂工艺，从而可以降低工艺改进所增加的成本。
从材料微观形态来说，上述保护膜11的材料可以包括非晶半导体材料、多晶半导体材料、纳米晶半导体材料、微晶半导体材料中的至少一种。此时，可以根据需要实现的保护效果，以及不同材料的掺杂性质，选择一种或多种半导体材料。
示例性的，保护膜11的材料可以为本征非晶硅、本征微晶硅等。当然，保护膜11的材料也可以保护多种材料。例如，保护膜11的材料可以为本征非晶硅和本征微晶硅。
上述保护膜11的厚度可以为30nm～180nm。例如，保护膜11的厚度可以为30nm、50nm、76nm、80nm、100nm、125nm、150nm、170nm、175nm、180nm等。此时，该厚度范围的保护膜11不仅可以起到较好的保护硅基底的作用，而且可以确保足够多的掺杂元素通过保护膜11进入到硅基底中。优选的，保护膜11的厚度可以为30nm-100nm。此时，保护膜11不仅可以起到保护硅基底的作用，而且可以节约原材料，降低成本。
上述各种材料的保护膜11的形成工艺可以包括低压化学气相沉积工艺、常压化学气相沉积工艺、增强型等离子体化学气相沉积工艺、热丝化学气相沉积工艺、磁控溅射中的任一种。
在实际应用中，可以通过常压化学气相沉积设备，将本征非晶硅材料沉积在硅基底的表面上，形成保护膜11。
如图5所示，在保护膜11上形成掺杂源层12。掺杂源层12的掺杂浓度大于或等于1×1021cm-3。该掺杂源层12为由掺杂剂溶液或掺杂剂浆料形成的掺杂源膜。
上述掺杂源层12的厚度可以为10nm～3000nm。例如，掺杂源层12的厚度可以为10nm、100nm、500nm、800nm、1200nm、1600nm、1800nm、2000nm、2500nm、2700nm、3000nm等。此时，掺杂源层12可以具有足够掺杂剂，确保掺杂工艺的质量。
拟进行n性掺杂时，上述掺杂源层12所含有的掺杂剂可以为磷酸、磷酸盐、偏磷酸、偏磷酸盐、五氧化二磷或磷单质。拟进行p性掺杂时，掺杂源层12的所含有的掺杂剂可以为氮化硼、氧化硼、硼酸、碳化硼、硼硅化物、硼化铝或硼酸盐。
当利用掺杂剂溶液形成掺杂源层12时，掺杂剂溶液可以含有掺杂剂和乙醇，以及其他溶剂。掺杂剂溶液所含有的掺杂剂可以为上述的任一种掺杂剂。掺杂剂溶液中掺杂剂的质量分数可以为40％～60％。例如，掺杂剂的质量分数可以为40％、42％、45％、48％、50％、53％、56％、59％、60％等。掺杂剂溶液中乙醇的质量分数可以为2％～30％。例如，乙醇的质量分数可以为2％、8％、10％、13％、17％、20％、25％、30％等。当然，掺杂剂溶液中还含有剩余量的溶剂，例如水。乙醇不仅可以起到稀释掺杂剂，调节浓度的作用，而且当掺杂剂溶液涂覆到硅基底上时，乙醇容易挥发的性质，可以方便的实现对掺杂剂溶液的固化成型，使得掺杂剂溶液能够快速的形成掺杂源层12。乙醇可以在掺杂剂溶液使用前0.5h加入。
当利用掺杂溶液形成掺杂源层12时，掺杂源层12的形成方式可以为涂覆方式。具体的，涂覆方式可以为滴涂方式、旋涂方式、刮涂方式、喷涂方式、辊涂方式等。
应理解，涂覆工艺后，需要进行烘干处理。具体的，烘干处理的设备可以为履带式烘干炉、链式烘干炉、管式烘干炉等。烘干处理的温度可以为50℃-500℃，烘干处理的时间可以为20min-30min。
当利用掺杂剂浆料形成掺杂源层12时，掺杂剂浆料可以含有掺杂剂和主体浆料。掺杂剂浆料所含有的掺杂剂可以为上述的任一种掺杂剂，该掺杂剂的质量分数可以为0.01％～10％。例如，掺杂剂浆料中掺杂剂的质量分数可以为0.01％、0.07％、0.1％、0.5％、0.9％、2％、4％、5％、7％、9％、10％等。
主体浆料可以为纳米硅粉。纳米硅粉的质量分数可以为10％～80％。例如，纳米硅粉的质量分数可以为10％、20％、30％、40％、50％、55％、60％、70％、80％等。纳米硅粉的粒径可以为5nm～500nm。此时，粒径较小的纳米硅粉可以形成均匀分散的浆料，使得掺杂剂可以均匀的分散在整个浆料体系中，有利于形成掺杂剂均匀分布的掺杂源层12。
主体浆料也可以为氧化硅。氧化硅的质量分数可以为10％～80％。例如，氧化硅的质量分数可以为10％、20％、30％、40％、50％、55％、60％、70％、80％等。氧化硅的粒径可以为5nm～500nm。氧化硅材料性质较稳定，可以对下层的保护层和硅基底起到较好的保护作用，降低保护层和硅基底被破坏的几率。
当利用掺杂溶液形成掺杂源层12时，掺杂源层12的形成方式可以为涂布方式、印刷方式、转印方式中至少一种。涂布方式可以为滴涂方式、旋涂方式、刮涂方式、喷涂方式、辊涂方式等。印刷方式可以为丝网印刷。转印方式可以为激光转印。浆料形态的掺杂剂浆料不仅具有较好的流动性，而且具有较好的成型性，从而可以较好的形成均匀的掺杂源层12。
如图6所示，采用热处理的方式将掺杂源层12中的掺杂元素穿过保护膜11推进到硅基底中，以对硅基底进行掺杂。此时，在硅基底的第一面表面形成掺杂层13。当进行n型掺杂时，可以在硅基底的第一面表面形成前场结构。当进行p型掺杂时，可以在硅基底的第一面表面形成发射极。
热处理后，硅基底的掺杂表面(掺杂层13)的掺杂浓度为1×1018cm-3～4×1020cm-3。
硅基底的掺杂表面(掺杂层13)的方块电阻可以为40ohm/sq-250ohm/sq。例如，硅基底的掺杂表面的方块电阻可以为40ohm/sq、65ohm/sq、88ohm/sq、100ohm/sq、150ohm/sq、180ohm/sq、200ohm/sq、220ohm/sq、250ohm/sq等。优选的，硅基底的掺杂表面的方块电阻可以为100ohm/sq～200ohm/sq，对应的硅基底的掺杂表面的掺杂浓度为4.5×1019cm-3～1×1020cm-3。
当掺杂磷原子时，保护膜11的掺杂浓度为2×1020cm-3～4×1021cm-3。当掺杂硼原子时，保护膜11的掺杂浓度为1×1019cm-3～3×1020cm-3。可见，由于保护膜11的保护作用，即使掺杂源层12的掺杂浓度较高，硅基底的掺杂表面(掺杂层13)的掺杂浓度也不会太高，可以形成浅掺杂，以降低载流子复合。
上述热处理的设备可以为管式热处理炉、链式热处理炉等。当使用管式热处理炉进行热处理时，可以在300℃～900℃，保护气氛下对掺杂源层12热处理5min～60min，以实现掺杂元素的推进。当使用链式热处理炉进行热处理时，处理温度可以为850℃-1000℃，处理时间可以为5min～50min。
应理解，如图12所示，在一些太阳能电池中，也可以在掺杂层13的部分区域进行重掺杂，形成重掺杂层16。重掺杂层16形成在掺杂层13的局部区域，且重掺杂层16的掺杂浓度大于上述掺杂层13的掺杂浓度。此时，可以形成选择性发射极结构。
在局部区域形成重掺杂层16的方法为：在具有掺杂层13的硅基底(已去除制作掺杂层13所需的保护膜和掺杂源层)上形成保护膜11，然后在保护膜11的局部区域形成掺杂源层12，随后采用热处理的方式将掺杂源层12中的掺杂元素推进到掺杂层13中，形成重掺杂层16。此处的局部区域对应掺杂层13上拟进行重掺杂的区域。此处的保护膜11的材质、厚度、形成方式等，与上述制作掺杂层13工艺中使用的保护膜11基本相同，在此不在赘述。此处的掺杂源层12的材质、厚度、形成方式等，与上述制作掺杂层13工艺中所使用的掺杂源层12基本相同，差别在于，此处的掺杂源层12所含有的掺杂元素的浓度较高，且掺杂源层12局部覆盖保护膜11。具体的，可以在保护膜11的局部区域涂覆或印刷掺杂源层。
采用上述方法制作重掺杂层16时，无需激光开膜等工艺，不仅可以避免激光对掺杂层13的破坏，而且可以降低工艺成本。
为了方便的去除保护膜11，可以在形成保护膜11之前，在掺杂层13上先形成刻蚀终止层，然后在刻蚀终止层上形成保护膜11和掺杂源层12。该刻蚀终止层可以为氧化硅薄层等。当需要去除保护膜11时，可以采用KOH等碱溶液作为刻蚀剂去除保护膜11。此时，碱溶液与氧化硅材质的刻蚀终止层反应速率极慢，从而可以避免碱溶液刻蚀剂破坏掺杂层13。
需要说明的是，上述重掺杂层16也可以形成在硅基底的局部区域。这种情况下，可以在硅基底上形成保护膜11，在保护膜11的局部区域形成掺杂源层12，热处理后，掺杂源层12所含有的掺杂元素通过保护膜11对硅基底进行局部掺杂，从而形成重掺杂层16。
应理解，硅基底上不同的区域可以具有不同的掺杂浓度。当硅基底的掺杂表面，在太阳能电池中起到横向传输载流子以及降低接触电阻的作用时，该硅基底的掺杂表面的掺杂浓度可以为5×1018cm-3～4×1020cm-3。例如，当太阳能电池中仅含有掺杂层13，不存在重掺杂层16时，掺杂层13可以具有该掺杂浓度。
当硅基底的掺杂表面仅起到载流子横向传输作用，甚至仅起到分离电子空穴载流子的作用时，硅基底的掺杂表面的掺杂浓度可以适当降低。优选的，硅基底的掺杂表面的掺杂浓度可以为1×1018cm-3～1×1020cm-3。例如，当太阳能电池中含有重掺杂层16时，掺杂层13可具有该掺杂浓度。或者例如，如图11或者图14中，保留了保护膜11(掺杂后转变为掺杂半导体层22)的情况下，硅基底的第二面的掺杂表面(背场结构26或n型掺杂层28)即可具有该掺杂浓度。
当硅基底的掺杂表面在太阳能电池中主要用于与金属电极相接触，其接触区域的掺杂浓度可以为4.5×1019cm-3～4×1020cm-3。例如，当太阳能电池中含有重掺杂层16时，重掺杂层16可具有该掺杂浓度。此时，掺杂浓度较高，横向导电性更高，可以使半导体和金属电极的接触性能更好。
显然地，如上所述，太阳能电池中的具有不同功能的各个区域，可以设置不同的掺杂浓度，两种结构(例如，掺杂层13和重掺杂层16)可以同时存在于同一个电池结构中。具体的，通过在保护膜11上局部形成掺杂源层，即可实现局部不同浓度的掺杂。
如图7所示，在衬底10的第二面形成隧穿钝化层21。该隧穿钝化层21的材料为介电材料。具体的，隧穿钝化层21的材料可以为自氢化非晶硅、氮氧硅、碳化硅、氮化硅、氧化硅、金属氮化物、金属碳化物、金属氧化物中的一种或多种。隧穿钝化层21的厚度可以为0.5nm-5nm。
形成隧穿钝化层21的工艺可以为物理气相沉积工艺，也可以为化学气相沉积工艺。为了简化工艺，可以直接氧化处理硅基底生成氧化硅作为隧穿钝化层21。
在制作太阳能电池的过程中，也可以定义第二面制作有隧穿钝化层21的衬底10为硅基底。在实际应用中，可以以具有隧穿钝化层21的硅基底为工艺起点进行电池制作。
需要说明的是，在形成隧穿钝化层21之前，需要清洗位于硅基底第二面由保护膜11材料绕镀的绕镀层并部分刻蚀硅基底的第二面，提高硅基底的第二面平整度。另外，采用形成掺杂源层12并推进的方式对硅基底进行掺杂，避免了掺杂过程对硅基底的第二面的绕掺杂，从而节省了去除绕掺杂的工艺，可以简化工艺。
在实际应用中，可以采用链式设备、槽式设备去除绕镀层。去除工艺所使用的刻蚀剂可以根据所去除的绕镀层的材料进行确定。例如，去除硅材质的绕镀层时，可以采用含有KOH、NaOH等的碱溶液刻蚀剂。应理解，去除位于硅基底第二面的绕镀层的同时，可以抛光硅基底的第二面，提高其平整度。
如图8所示，在隧穿钝化层21上形成掺杂半导体层22，制作位于硅基底的第二面，由隧穿钝化层21和掺杂半导体层22构成的钝化接触结构。该掺杂半导体层22可以采用常规制作方法制作，也可以在隧穿钝化层21上制作上述的保护膜11，利用该保护膜11形成掺杂半导体层22。
当利用保护膜11形成掺杂半导体层22时，一方面，保护膜11可以保护隧穿钝化层21不被掺杂源层12所腐蚀。另一方面，在保留保护膜11的情况下，可以利用隧穿钝化层21和被掺杂的保护膜11形成隧穿钝化结构，从而可以简化工艺流程，降低工艺难度，降低制作成本。
当利用保护膜11形成掺杂半导体层22时，可以在隧穿钝化层21上形成保护膜11，然后在保护膜11上形成掺杂源层12，随后对掺杂源层12进行热处理，使掺杂源层12所含有的掺杂元素推进到保护膜11中保护膜11转变为掺杂半导体层22。在这种情况下，保护膜11无需去除。与此同时，在热处理的过程中，掺杂源层12的掺杂元素也会被推进到硅基底的第二面，从而在硅基底的第二面形成场结构或发射极。例如，当n型衬底10的第一面形成p型的掺杂层13时，第二面可以进行n型掺杂，从而在衬底10的第二面形成背场结构26。
由于上述利用保护膜11制作的掺杂半导体层22可以起到一定的钝化接触和横向导电的作用，因此，在利用保护膜11制作掺杂半导体层22，并掺杂衬底10的第二面的工艺中，衬底10的第二面(背场结构26)的表面掺杂浓度可以适当降低。优选的，衬底10的第二面(背场结构26)的表面掺杂浓度可以为1×1018cm-3～3×1020cm-3。此时，衬底10的第二面的表面掺杂浓度较低，载流子的复合速率较低，有利于提高太阳能电池效率。
在上述制作掺杂半导体层22的过程中，保护膜11的材质、形成方式等，与上述对硅基底的第一面进行掺杂过程所形成的保护膜11相同，在此不再赘述。在上述制作掺杂半导体层22的过程中，掺杂源层12的材质、形成方式等，与上述对硅基底的第一面进行掺杂过程所形成的掺杂源层12相同，在此不再赘述。
上述形成的掺杂半导体层22的材料为多晶硅，厚度为30nm～180nm。掺杂半导体层22的掺杂类型与硅基底的第一面的掺杂类型相反。当掺杂磷原子时，掺杂半导体层22的掺杂浓度为2×1020cm-3～4×1021cm-3，当掺杂硼原子时，掺杂半导体层22的掺杂浓度为1×1019cm-3～3×1020cm-3。
如图9所示，去除位于衬底10的第一面的保护膜11和掺杂源层12。与此同时，可以一并去除位于硅基底第二面的掺杂源层12。另外，采用形成掺杂源层12并推进的方式对硅基底进行掺杂，避免了掺杂过程的绕掺杂，从而节省了去除绕掺杂的工艺，简化了工艺。
在实际应用中，可以采用链式设备、槽式设备去除保护膜11和掺杂源层12。当需要对衬底10的第一面和第二面进行清洗时，可以采用槽式设备。当对衬底10进行单面处理时，可以采用链式设备。去除工艺所使用的刻蚀剂可以根据所去除膜层的材料进行确定。例如，去除氧化硅材质的掺杂源层12时，可以使用含氢氟酸的刻蚀剂。去除硅材质的保护膜11和绕镀层时，可以采用含有KOH、NaOH等的碱溶液刻蚀剂。
如图12所示，在实际应用中，可以省略形成于硅基底的第二面上的钝化接触结构。此时，可以在第二面上形成第二面掺杂层25。第二面掺杂层的掺杂类型与硅基底第一面的掺杂层13掺杂类型不同。当掺杂层13为p型掺杂时，第二面掺杂层25为n型掺杂。该第二面掺杂层25的形成方式可以与硅基底第一面的掺杂层13的形成方式相同。该第二面掺杂层25不仅可以起到横向运输载流子的作用，而且可以降低衬底10第二面与电极接触时的接触电阻。
如图10所示，对衬底10的第一面进行钝化处理，形成第一钝化层14；对衬底10的第二面进行钝化处理，形成第二钝化层23。
第一钝化层14的材料可以包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅、非晶硅中的一种或多种。第二钝化层23的材料可以包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅、非晶硅中的一种或多种。第一钝化层14和第二钝化层23，两者可以为相同材质，也可以为不同材质。
形成第一钝化层14和第二钝化层23的工艺可以为增强型等离子体化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺中的一种。
如图11所示，在衬底10的第一面上形成第一电极15，第一电极15与掺杂层13电接触。在衬底10的第二面上形成第二电极24，第二电极24与掺杂半导体层22电接触。第一电极15和第二电极24的材料均可以包括银、铜、铝、镍、钛、钨、锡中的一种或多种。
在实际应用中，利用金属化工艺形成第一电极15和第二电极24。具体的，金属化工艺可以为PVD工艺、丝网印刷工艺、电镀工艺、无电镀工艺、激光转印工艺、喷涂工艺中的一种或多种。
形成第一电极15和第二电极24时，可以采用多种工艺相结合的工艺。例如，可以使用丝网印刷工艺印刷含银或铜的浆料，然后在500℃～900℃通过烧结工艺或退火工艺完成电极制备。又例如，可以使用PVD工艺制备种子层，图形化种子层，然后再利用电镀方法制备电极，再辅助以退火形成电极。又例如，可以使用无电镀工艺形成种子层，然后利用电镀方法加厚，最后使用退火完成电极制备。
需要说明的是，在本发明实施例中，衬底10的第二面的具体结构不仅限于上述列举结构。本发明实施例中，衬底10的第二面可以形成钝化接触结构，如图11所示。衬底10的第二面也可以形成点接触结构，如图12所示。衬底10的第二面也可以形成第二面局域扩散结构。当硅基底的第一面为n型掺杂时，硅基底的第二面还可以形成第二面铝合金接触结构。
本发明实施例还提供一种指状交叉背接触(IBC)太阳能电池。图13-图15示例出三种指状交叉背接触(IBC)太阳能电池的结构示意图。
制作如图13所示的IBC太阳能电池的方法，与常规制作IBC太阳能电池方法类似，区别在于形成背面局部掺杂层的方式不同。可以参考上述制作重掺杂层16的方法制作背接触太阳能电池背面的局部掺杂层。具体的，以具有相对的第一面和第二面的n型硅质衬底10为例，可以在衬底10的第二面先形成保护膜11，该保护膜11具有第一区域和第二区域，且第一区域与第二区域不重合。在保护膜11上的第一区域形成含有p型掺杂剂的掺杂源层12，热处理后，掺杂源层12所含有的p型掺杂元素通过保护膜11被推进到衬底10的第二面的第一区域，形成位于衬底10第二面局部区域的p型掺杂层27。在保护膜11上的第二区域形成含有n型掺杂剂的掺杂源层12，热处理后，掺杂源层12所含有的n型掺杂元素通过保护膜11被推进到衬底10的第二面的第二区域，形成位于衬底10第二面局部区域的n型掺杂层28。应理解，在一些太阳能电池中，该n型掺杂层28也可以省略。此时，可以形成背接触太阳能电池的背面发射级和场结构。去除保护膜11和掺杂源层12后，在衬底10的第一面和第二面形成钝化层和电极，形成IBC太阳能电池。优选地，还可以在p型掺杂层27与n型掺杂层28之间设置隔离区29。
在实际应用中，采用如上所述的方法制作IBC太阳能电池的过程中，可以在形成保护膜11之前，在衬底10的第二面先形成隧穿钝化层21。其他制作步骤不变，完成背面局部发射级和场结构的制作后，仅去除掺杂源层12，保留保护膜11。此时，在制作背面发射级和场结构的过程中，掺杂元素被推进到保护膜11中，使得保护膜11转变为掺杂半导体层22。该掺杂半导体层22与隧穿钝化层21构成太阳能电池背面的钝化接触结构。在衬底10的第一面和第二面形成钝化层和电极，可以形成如图14所示的具有钝化接触结构的IBC太阳能电池。可见，采用本发明实施例的方法，无需额外增加制作掺杂半导体层22的工艺，即可方便的制作具有钝化接触结构的IBC太阳能电池，从而可以简化工艺流程，节约成本。
另外，采用上述方法制作具有钝化接触结构的IBC太阳能电池的过程中，不仅去除掺杂源层12，而且去除第一区域或第二区域的保护膜11，保留另一区域的保护膜11。也就是说，对掺杂半导体层22进行局部刻蚀。随后，在衬底10的第一面和第二面形成钝化层和电极，可以形成如图15所示的IBC太阳能电池。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供一具有隧穿钝化层的硅基底；
在所述硅基底上的隧穿钝化层上形成保护膜，其中，所述保护膜为本征半导体膜；
在所述保护膜的局部区域上形成掺杂源层；所述掺杂源层为由掺杂剂溶液或掺杂剂浆料形成的掺杂源膜，所述掺杂源层的掺杂元素浓度大于或等于1×1021cm-3；所述保护膜用于阻隔所述掺杂源层和硅基底直接接触，避免所述掺杂源层对所述硅基底的腐蚀和破坏；
采用热处理的方式将所述掺杂源层中的掺杂元素穿过所述保护膜推进到硅基底中，以对所述硅基底进行局部掺杂，热处理后，所述硅基底的掺杂表面的掺杂浓度为1×1018cm-3～4×1020cm-3。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述保护膜的材料包括硅、碳化硅、锗中的至少一种；和/或，
所述保护膜的材料包括非晶半导体材料、多晶半导体材料、纳米晶半导体材料、微晶半导体材料中的至少一种。
3.根据权利要求1～2任一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述保护膜的形成工艺包括低压化学气相沉积工艺、常压化学气相沉积工艺、增强型等离子体化学气相沉积工艺、热丝化学气相沉积工艺、磁控溅射中的任一种。
4.根据权利要求1～2任一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述掺杂剂溶液含有乙醇，所述乙醇的质量分数为2％～30％；所述掺杂源层的形成方式为涂覆方式。
5.根据权利要求1～2任一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，
所述掺杂剂浆料含有的掺杂剂质量分数为0.01％～10％；所述掺杂源层的形成方式为涂布方式、印刷方式、转印方式中至少一种。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述掺杂剂浆料还含有纳米硅粉，所述纳米硅粉的质量分数为10％～80％，所述纳米硅粉的粒径为5nm～500nm，和/或，
所述掺杂剂浆料还含有氧化硅，所述氧化硅的质量分数为10％～80％，所述氧化硅的粒径为5nm～500nm。
7.根据权利要求1～2任一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述掺杂源层所含有的掺杂剂为磷酸、磷酸盐、偏磷酸、偏磷酸盐、五氧化二磷或磷单质，或，所述掺杂源层的所含有的掺杂剂为氮化硼、氧化硼、硼酸、碳化硼、硼硅化物、硼化铝或硼酸盐。
8.根据权利要求1～2任一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，
热处理后，当掺杂磷原子时，所述保护膜的掺杂浓度为2×1020cm-3～4×1021cm-3，当掺杂硼原子时，所述保护膜的掺杂浓度为1×1019cm-3～3×1020cm-3。
9.根据权利要求1～2任一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述掺杂源层的厚度为10nm～3000nm；所述保护膜的厚度为30nm～180nm。
10.根据权利要求1～2任一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，热处理后，所述太阳能电池的制作方法包括：
去除所述保护膜和掺杂源层。
11.根据权利要求1～2任一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述太阳能电池为指状交叉背接触太阳能电池，所述硅基底具有相对的第一面和第二面；
所述在所述硅基底上形成保护膜为：在所述硅基底的第二面形成保护膜，所述保护膜具有第一区域和第二区域，且所述第一区域与所述第二区域不重合；
所述在所述保护膜的局部区域上形成掺杂源层为：在所述保护膜上的所述第一区域形成含有p型掺杂剂的掺杂源层，在所述保护膜上的所述第二区域形成含有n型掺杂剂的掺杂源层；
所述采用热处理的方式将所述掺杂源层中的掺杂元素穿过所述保护膜推进到硅基底中，以对所述硅基底进行局部掺杂为：掺杂源层所含有的p型掺杂元素通过保护膜被推进到所述硅基底的第二面的第一区域，形成位于硅基底第二面局部区域的p型掺杂层；掺杂源层所含有的n型掺杂元素通过保护膜被推进到所述硅基底的第二面的第二区域，形成位于所述硅基底第二面局部区域的n型掺杂层，以形成所述指状交叉背接触太阳能电池的背面发射级和场结构。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述p型掺杂层与所述n型掺杂层之间设置有隔离区。
13.根据权利要求11所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在所述硅基底的第二面上形成保护膜的步骤之前，还包括步骤：
在硅基底的第二面先形成隧穿钝化层；
在所述形成所述指状交叉背接触太阳能电池的背面发射级和场结构的步骤中，将掺杂元素推进至所述保护膜中，使所述保护膜转变为掺杂半导体层；
在所述形成所述指状交叉背接触太阳能电池的背面发射级和场结构的步骤之后，还包括步骤：
去除掺杂源层，保留保护膜。
14.根据权利要求11所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在所述硅基底的第二面上形成保护膜的步骤之前，还包括步骤：
在硅基底的第二面先形成隧穿钝化层；
在所述形成所述指状交叉背接触太阳能电池的背面发射级和场结构的步骤中，将掺杂元素推进至所述保护膜中，使所述保护膜转变为掺杂半导体层；
在所述形成所述指状交叉背接触太阳能电池的背面发射级和场结构的步骤之后，还包括步骤：
去除掺杂源层，且去除所述第一区域或所述第二区域的保护膜，保留另一区域的保护膜。
15.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池采用权利要求1～14任一项所述的太阳能电池的制作方法制作而成。
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