CN102760791B - 形成掺杂区的方法、太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

形成掺杂区的方法、太阳能电池及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在太阳能电池中形成掺杂区的方法、一种太阳能电池及其制造方法。在太阳能电池中形成掺杂区的方法包括：制备基底的第一表面和第二表面；在第一表面的一部分中形成掺杂有第一掺杂剂的第一掺杂区；在第一表面上形成氧化硅层，氧化硅层包括第一氧化硅层和第二氧化硅层，第一氧化硅层位于第一掺杂区上且具有第一厚度，第二氧化硅层位于第一表面的未被第一掺杂剂掺杂的部分上并且具有比第一厚度小的第二厚度；从第一表面的外部向第一氧化硅层和第二氧化硅层中注入第二掺杂剂；通过对第一氧化硅层、第二氧化硅层和基底执行热处理形成与第一掺杂区相邻的第二掺杂区。

Description

形成掺杂区的方法、太阳能电池及其制造方法
技术领域
所描述的技术总体涉及一种太阳能电池及其制造方法。
背景技术
太阳能电池包括硅基底，硅基底的一个区域具有进行了p掺杂的表面，硅基底的另一个区域具有进行了n掺杂的表面。当太阳光入射在太阳能电池上时，即，当光子进入到基底中时，在基底中形成电子-空穴对，产生的电子运动到n掺杂区，产生的空穴运动到p掺杂区。由于电子和空穴的运动，产生光伏效应，在p-n结的两端出现电势差。此外，自由的电子和空穴分别向n掺杂区和p掺杂区运动，从而产生电流。由电势差产生电能，并且电流被供应给结合到太阳能电池的负载电路。因此，太阳能电池的能量被转换为可用的电能。
背接触太阳能电池包括基底、防反射层、掺杂区、保护层和接触电极。基底是晶片或者单晶硅或多晶硅的板，并且起着电子和空穴的运动通道的作用。基底的前表面被纹理化，由氮化硅和/或氧化硅形成的防反射层形成在基底的前表面上。在面向前表面的背表面中，交替地布置n掺杂区和p掺杂区。保护层涂覆在背表面上。保护层被部分去除，从而形成通孔。接触电极通过通孔与掺杂区电结合。
顺序地通过用来形成p掺杂区的工艺、用来形成纹理化前表面的工艺、用来形成防反射层的工艺和用来形成n掺杂区的工艺来制造太阳能电池的掺杂区和防反射层。用来形成掺杂区的工艺包括用来沉积二氧化硅层的工艺和选择性地蚀刻二氧化硅层的工艺。沉积二氧化硅层的工艺是利用常压化学气相沉积(APCVD)方法使包括n型材料或p型材料的掺杂二氧化硅以及未掺杂二氧化硅成层的细化工艺。用来选择性地蚀刻二氧化硅层的工艺包括利用涂覆在二氧化硅层上的抗蚀剂选择性地蚀刻二氧化硅层的一部分的细化工艺。
太阳能电池的上述制造方法由于形成掺杂区的工艺数量的增多和制造成本的增加而会使工艺变得复杂。因此，会期望制造工艺的简化和制造成本的降低。
在利用上述方法制造的太阳能电池中，p掺杂区和相邻的n掺杂区具有不同的极性并且相互接触。因此，由来自接触区域的光子产生的电子-空穴对能够容易复合，从而会劣化太阳能电池的太阳能的使用效率。因此，应当使太阳能电池中分别掺杂有不同极性的相邻区域分离。
在该背景部分中公开的以上信息仅仅是为了增强对所描述技术的背景的理解，因此，它可能包含对本领域普通技术人员而言在该国未形成已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
所描述的技术致力于提供一种具有简化的制造工艺和低制造成本的太阳能电池及其制造方法。
此外，本发明的实施例提供了一种具有高太阳光利用效率的太阳能电池及其制造方法。
一种根据本发明实施例的在太阳能电池中形成掺杂区的方法包括：制备基底的第一表面和基底的与第一表面相对的第二表面；在第一表面的一部分中形成掺杂有第一掺杂剂的第一掺杂区；在第一表面上形成氧化硅层，氧化硅层包括第一氧化硅层和第二氧化硅层，其中，第一氧化硅层位于第一掺杂区上且具有第一厚度，第二氧化硅层位于第一表面的未被第一掺杂剂掺杂的部分上并且具有比第一厚度小的第二厚度；从第一表面的外部向第一氧化硅层和第二氧化硅层中注入第二掺杂剂；通过对第一氧化硅层、第二氧化硅层和基底执行热处理形成与第一掺杂区相邻的第二掺杂区。
形成第一掺杂区的步骤可以包括将第一掺杂剂注入到第一表面中并使注入的第一掺杂剂活化。
注入的第一掺杂剂的活化可以与氧化硅层的形成同时进行。
第一氧化硅层的第一厚度可以大于大约
第一氧化硅层的第一厚度可以大于大约
第一掺杂区和第二掺杂区可以彼此分开。
第一掺杂区和第二掺杂区可以彼此分开100μm以上。
所述方法还可以包括：在第一掺杂区和第二掺杂区之间用比第一掺杂区的离子浓度低的离子浓度注入第一掺杂剂；在第一掺杂区和第二掺杂区之间用比第二掺杂区的离子浓度低的离子浓度注入第二掺杂剂。
在第一掺杂区和第二掺杂区之间注入第一掺杂剂的步骤可以与将第一掺杂剂注入到第一掺杂区的步骤同时执行。
可以在将第一掺杂剂注入到第一掺杂区之后执行在第一掺杂区和第二掺杂区之间注入第一掺杂剂的步骤。
第一掺杂区和第二掺杂区之间的区域可以包括中间化区域，在中间化区域中第一掺杂剂的浓度可以高于第二掺杂剂的浓度。
第一掺杂区和第二掺杂区之间的区域可以包括中间化区域，在中间化区域中第一掺杂剂的浓度可以低于第二掺杂剂的浓度。
形成第一掺杂区的步骤可以包括：将硬掩模定位成靠近基底的第一表面，硬掩模具有至少一个离子透过部分和位于所述至少一个离子透过部分的离子透过部分之间的离子阻挡部分；将第一掺杂剂注入到第一表面的与所述至少一个离子透过部分对应的部分中。
所述至少一个离子透过部分可以为闭合多边形的形状，所述至少一个离子透过部分中相邻的离子透过部分可以是分开的。
硬掩模还可以包括与所述至少一个离子透过部分接触的离子半透过部分。
硬掩模的离子半透过部分可以比离子阻挡部分薄。
可以在离子半透过部分中形成面积比所述至少一个离子透过部分的面积小的至少一个微开口。
所述方法还可以包括在第一掺杂区的外围形成中间化区域，形成中间化区域的步骤可以包括：将硬掩模设置得靠近第一表面，硬掩模在用于形成中间化区域的离子透过部分和相邻的用于形成该中间化区域的离子透过部分之间具有离子阻挡部分；通过离子透过部分将第一掺杂剂注入到第一表面，其中，离子透过部分可以比第一掺杂区大并且可以对应于第一掺杂区的位置设置。
形成中间化区域的步骤可以在形成第一掺杂区之后进行。
形成中间化区域的步骤可以在形成第一掺杂区之前进行。
第一掺杂区的第一掺杂剂可以为n型材料，第二掺杂区的第二掺杂剂可以为p型材料。
所述方法还可以包括在将第一掺杂剂注入在基底中之后对基底执行热处理。
一种根据本发明另一示例性实施例的太阳能电池将光能(例如，光子能或太阳能)转化为电能。所述太阳能电池包括：基底，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；第一掺杂区，位于第一表面中并且掺杂有第一掺杂剂；第二掺杂区，在第一表面中与第一掺杂区相邻并且掺杂有第二掺杂剂；第一氧化硅层，位于第一掺杂区上；第二氧化硅层，位于第二掺杂区上，其中，第一氧化硅层比第二氧化硅层厚。
第一氧化硅层的厚度可以大于
第一氧化硅层的厚度可以大于
第一掺杂区的第一掺杂剂可以在第一氧化硅层和第二氧化硅层中。
第一掺杂区和第二掺杂区可以彼此分开。
所述太阳能电池还可以包括位于第一掺杂区和第二掺杂区之间的中间化区域，中间化区域可以包括第一掺杂剂和第二掺杂剂。
所述太阳能电池还可以包括第三氧化硅层，第三氧化物层位于中间化区域上并且具有比第一氧化硅层的厚度小且比第二氧化硅层的厚度大的厚度。
本发明的另一示例性实施例提供了一种太阳能电池的制造方法，太阳能电池在半导体基底的第一表面上具有第一导电类型区域和与第一导电类型区域相反的第二导电类型区域。所述制造方法包括：在第一表面上形成第一导电类型区域；对第一表面进行氧化以在第一导电类型区域上形成第一氧化物层，其中，第一氧化物层比与第一表面上的除了第一氧化物层之外的区域对应的第二氧化物层大；利用第一氧化物层作为自对准掩模注入第二导电类型离子来形成第二导电类型区域。
本发明的另一示例性实施例提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：第一导电类型区域，位于半导体基底的第一表面上并且包括第一导电类型；第一氧化物层，位于第一导电类型区域上；第二导电类型区域，在第一表面上与第一导电类型区域相邻并且包括与第一导电类型相反的第二导电类型；第二氧化物层，位于第二导电类型区域上并且具有比第一氧化物层的厚度小的厚度，其中，第一氧化物层在注入第二导电类型离子以形成第二导电类型区域的过程中用作掩模，其中，第二氧化物层用作用于离子注入的透过层。
当根据本发明的实施例利用用作自对准掩模的氧化硅制造太阳能电池时，可以简化制造工艺并且可以节省制造时间和节约制造成本。此外，由于掺杂有相反极性的区域彼此分开，所以可以改善太阳能电池的效率。
附图说明
图1A至图1G是根据示例性实施例的用来制造背接触太阳能电池的工艺的示意性剖视图。
图2是根据图1C的示例性实施例的用于离子注入的硬掩模的示意性俯视图。
图3是示出了在基底中注入的剂量与氧化硅层的厚度之间的关系的曲线图。
图4是示出了为测量形成有厚度均为大约的氧化硅层的硅基底的表面电阻所执行的实验的结果的曲线图。
图5是示出了氧化硅层的厚度与氧化硅层中的硼离子的分布关系的模拟曲线图。
图6A至图6C是示出了根据本发明另一示例性实施例的形成n掺杂区的示意性剖视图。
图7A是根据另一示例性实施例的硬掩模的局部俯视图。
图7B至图7D是利用图7A的硬掩模形成掺杂区的工艺的示意性剖视图，其中，所述掺杂区形成在硅基底上。
图8A至图8B是示出了根据另一示例性实施例的通过两次注入磷离子形成掺杂区的示意性剖视图。
具体实施方式
将参照附图描述根据本发明示例性实施例的太阳能电池的制造方法。在整个说明书和附图中，相同的标号指示相同的部件和元件。此外，在本发明的示例性实施例中使用了不同的值，但是这些值并不限制权利要求书的范围，除非所述值包括在权利要求书的精神和范围内。
图1A至图1G是根据本发明示例性实施例的用来制造背接触太阳能电池的工艺的示意性剖视图。形成在基底的前表面和背表面中的层通过相应的工艺形成。根据本发明实施例的一方面，在基底的背表面中的掺杂区的表面上生长的氧化硅层比在未掺杂区上生长的氧化硅层厚。掺杂区上的相对厚的氧化硅层可以用作在将掺杂剂离子注入到未掺杂区中的工艺过程中的自对准掩模。
图1A是根据本示例性实施例的用于制造太阳能电池的硅基底的示意性剖视图。硅基底102是具有1，1和0的晶格结构的单晶硅晶片，对此本领域普通技术人员将是理解的。用从n型的磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和它们的混合物中选择的一种材料的掺杂剂来轻掺杂晶片。例如，可以按照1×1015个离子/cm2的浓度用磷原子掺杂基底。基底可以是多晶硅。
太阳光所进入的基底102的前表面110通过如下方式来构造：用氢氧化钾(KOH)与异丙醇或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的混合溶液进行蚀刻，使得前表面112被纹理化，从而呈现随机棱锥的外观。伴随着晶体缺陷、切口缺陷、天然氧化物层或它们的多余杂质的去除，基底102的背表面120具有被抛光且平坦化的表面。基底102的厚度可以为大约150μm至170μm。
图1B是形成在纹理化的前表面112上的前表面场层114的示意性剖视图。通过将大约1.0×1013个离子/cm2至7×1015个离子/cm2的低剂量磷离子注入到纹理化的前表面112的工艺并且通过用于活化的工艺来在基底的纹理化的前表面112上形成前表面场层114。前表面场层114将其外围的空穴反射到基底102的内部并且反射到背表面120的方向，从而提高太阳能电池的太阳能利用效率。
图1C是形成在基底102的背表面120中的n离子注入区205的示意性剖视图。可以通过利用n型材料的掺杂剂对基底102的位置(例如，预定位置)执行离子注入工艺来形成n离子注入区(例如，基体区)205。例如，在磷注入工艺中，可以设定为利用20KeV的电能和大约1.5×1015个离子/cm2至4.5×1015个离子/cm2的离子剂量在室温的室内以大约800nm的深度将磷离子注入到硅中。在离子注入工艺中，可以使用具有离子透过部分602和离子阻挡部分606的硬掩模600。硬掩模600是由石墨或陶瓷形成的高度耐热的基底，并且具有大约1mm的厚度。可以通过激光束加工来形成离子透过部分602。
硬掩模600的离子透过部分602的形状和位置基本对应于基底102的n离子注入区205。n离子注入区205通过随后将描述的工艺变为n掺杂区210，因此，硬掩模600的离子透过部分602的形状和位置基本对应于n掺杂区210。为此，硬掩模600靠近于基底102的背表面120设置。例如，硬掩模600可以距离基底102的背表面120大约500μm。根据本示例性实施例的离子注入工艺比通过化学气相沉积方法形成若干硅化合物的层并且对这些层进行局部蚀刻的工艺简单且花费要少。
根据本示例性实施例，将基底的前表面110纹理化，然后在背表面120中形成n离子注入区205，但是本发明不限于此。例如，如本领域技术人员将会容易理解的，可以在背表面处理之后进行前表面处理。
n离子注入区205可以是均匀地分布在基底102的背表面120的整个区域的多个点离子注入区。图2示出了根据本示例性实施例的图1C中示出的并且在用于在基底102的背表面120中形成n离子注入区205的工艺中使用的硬掩模600的示意性俯视图。硬掩模600的离子阻挡部分606可以位于硬掩模600的离子透过部分602之间。离子透过部分602可以分别具有大约100μm至800μm的直径，并且可以按硬掩模600的各个离子透过部分602之间以大约1000μm至2000μm的距离规则地布置。如上所述，离子透过部分602的形状、尺寸和位置与形成在基底102的背表面120中的n掺杂区210的形状、尺寸和位置基本相同。
n离子注入区205和离子透过部分602分别形成为圆形的形状并且分布到基底的背表面120和硬掩模600，但是本发明不限于此。n离子注入区205和离子透过部分602例如可以分别具有不同的形状，如椭圆形或四边形，或者可以形成为具有主干和从主干伸展的多个分支的线的形状。
在图1C的制造工艺之后，使注入的离子活化并形成(例如，与注入离子的活化同步或同时形成)氧化物层，如图1D所示。氧化硅层400可以是通过氧化工艺在基底102的前表面110和背表面120的部分上形成的二氧化硅(SiO2)。可以在大约800□至1000□的温度下以氧气和氢气的流量比为体积比大约6∶9进行大约10分钟至120分钟来形成用于形成或生长氧化硅层400的离子活化和氧化工艺，使得离子注入区205变为掺杂区210。
通过上述工艺形成的氧化硅层400中的一层是生长在前表面场层114上的前表面氧化硅层410。氧化硅层400中的另一层是生长在基底的背表面120上的背表面保护层420。背表面保护层420中的形成在n离子注入区205上的第一氧化硅层422的生长厚度可以与注入离子的浓度成比例。因此，通过n离子注入区205的活化和氧化工艺形成的且在n掺杂区210上的第一氧化硅层422的厚度t(SOL1)可以大于在未掺杂区124上的第二氧化硅层424的厚度t(SOL2)。此外，由于氧化硅层400(例如，背表面保护层420)沿平行于基底102的方向形成，所以第一氧化硅层422的宽度w(SOL1)大于n掺杂区210的宽度w(nDR)。
参照图3，示出了用于氧化基底并利用体积比为大约3∶2的氧气和氢气的流量比在大约900□的温度下在炉或室内处理45分钟至50分钟的实验的结果，其中，基底具有按每种剂量的离子浓度的值和大约20KeV的能量处理的磷离子注入的区域和未注入离子的区域，图3的图形示出了对应于氧化的数据。该图形表明：在没有注入离子的区域上生长了大约的氧化硅，而在注入了大量离子的区域上生长了较厚的氧化硅。例如，以3.00×1015个离子/cm2的剂量，生长在磷离子注入区上的氧化硅具有大约以上的厚度。
参照图4，示出了用于测量硅基底的表面电阻的实验的结果，其中，所述硅基底具有用硼离子注入并进行了充分热处理的厚度为大约的氧化硅。以大约1.5×1015个离子/cm2至4.5×1015个离子/cm2的剂量浓度和大约20KeV至40KeV的能量来执行硼离子注入工艺，并且在大约1050℃下执行热处理工艺大约60分钟。然后，在体积比为1∶10的氢氟酸(HF)和去离子水的混合溶液中去除氧化硅，并测量硅基底的表面电阻。如图4所示，注入有硼离子且没有氧化硅生长的硅基底的表面电阻值明显小于注入了硼离子且生长有厚度为的氧化硅的硅基底的表面电阻值。因此，当以大约1.5×1015个离子/cm2至4.5×1015个离子/cm2的剂量浓度并且以大约20KeV至40KeV的能量向厚度为大约的氧化硅注入硼离子时，氧化硅可以用作掩模。
在参照图1D描述的对n离子注入区205进行热处理的活化和氧化工艺之后，执行p离子注入，如图1E所示。在图1D中的硅基底102的背表面120中，注入由诸如硼的p型材料形成的离子，并且通过对硅基底102的热处理来活化注入的离子，从而形成p掺杂区250。当在硅基底102中注入硼离子时，如前所述，相对厚的第一氧化硅层422用作防止硼离子注入到硅基底102的n掺杂区210中的自对准掩模500。另一方面，第二氧化硅层424相对薄，因此，将硼离子注入到硅基底102的未掺杂区124中。因此，在硅基底102的n掺杂区210之间形成掺杂有硼离子的p掺杂区250。
这里，每个第一氧化硅层422的宽度w(SOL1)大于每个n掺杂区210的宽度w(nDR)，因此，可以在离n掺杂区210的一定距离处形成硅基底102的背表面120的p掺杂区250。例如，相邻的掺杂区210和250之间的距离可以为几百
如所述的，为了利用n掺杂区210上的氧化硅层(例如，第一氧化硅层)422作为自对准掩模500，使用第一氧化硅层422的使硼离子不能穿过的阈值厚度。图5是示出了氧化硅层的深度(例如，厚度)与氧化硅层中的硼离子分散程度(例如，硼离子浓度)的关系的模拟曲线图。执行该模拟以确定在将硼离子注入在生长在硅层上的氧化硅层中然后进行活化之后氧化硅层的深度(例如，厚度)与硼离子的浓度之间的关系，下面的表1是在模拟时需要考虑的条件。
表1
根据模拟结果，在氧化硅层中注入的硼离子从氧化硅层的表面分散到大约(180nm)的深度。因此，可以使用厚度大于大约的氧化硅层。如果模拟具有大约10％的误差率，则可以使用比大约(即，大约200nm)厚的用作掩模(例如，使硼离子不能穿过)的氧化硅层。
图1E中的硅基底102的n掺杂区210可以形成为分别分开如前面参照图1C和图2所描述的恒定距离的多个闭合的多边形形状。当为了形成n掺杂区210使用硬掩模(例如，图2中的硬掩模600)而不是自对准掩模500(例如，厚的氧化硅层422)，从而在n掺杂区210之间形成p掺杂区250时，应当将多个离子阻挡部分(例如，图2中的硬掩模600的离子阻挡部分606)分别布置成彼此距离一定距离，以防止将硼离子注入到硬掩模中，否则会使有效的硬掩模的制造变得非常困难或不可能实现。
可以通过形成二氧化硅层、形成光掩模、蚀刻、形成另一二氧化硅层和扩散的多个工艺来解决这样的问题。然而，由于太阳能电池的制造方法复杂，导致这些工艺会增加制造成本和延长制造时间。相反，使用厚的氧化硅层作为自对准掩模的工艺由于太阳能电池的制造方法简单而可以降低制造成本并缩短制造时间。
图1F是形成在前表面氧化硅层410上的防反射层116的示意性剖视图。在硅基底102的前表面110的前表面氧化硅层410上，例如，通过普通的化学气相沉积方法来形成例如氮化硅的防反射层116。防反射层116与位于防反射层116下方的前表面氧化硅层410和高度n掺杂的前表面场层114一起防止已经进入硅基底102中的光被释放到硅基底102的外部。
图1G是通过硅基底102的背表面120中的通孔150形成的接触电极140和145的示意性剖视图。在基底102的背表面120中聚集在n掺杂区210中的空穴和聚集在p掺杂区250中的空穴应当通过接触电极140和145分别与外部负载(未示出)结合。为此目的，通过利用光刻或丝网印刷方法蚀刻n掺杂区210和/或p掺杂区250上的第一氧化硅层422和第二氧化硅层424来形成通孔150。本领域技术人员很好理解，由从铜、钛、钨中选择的金属或其合金形成的接触电极140和145可以位于通孔150中。
根据本发明的另一示例性实施例，虽然没有示出，但是在背表面氧化硅层420上涂覆未掺杂的硅玻璃，然后去除保护层以及未掺杂的硅玻璃的一部分，从而可以形成通孔150。
在参照图1A至图1G描述的太阳能电池的制造方法中，首先形成n掺杂区210，然后形成p掺杂区250，但是根据本发明的另一示例性实施例可以通过相反的顺序来制造太阳能电池。即，可以在形成p掺杂区的工艺中利用形成在p掺杂区上的厚氧化硅作为自对准掩模来形成n掺杂区210。在阅读了对本发明的示例性实施例的详细描述后，本领域技术人员将会理解这种工艺。
根据本发明的另一示例性实施例，利用在掺杂区上以大厚度形成的氧化硅层作为自对准掩模不仅可应用于背接触太阳能电池的制造方法，而且可应用于具有n掺杂区和p掺杂区彼此相邻的结构的太阳能电池的制造方法。
根据本发明的另一示例性实施例，可以使用不同于使用硬掩模的离子注入工艺的方法来形成n掺杂区和p掺杂区中的首先形成的区域。图6A至图6C是利用硅玻璃层形成n掺杂区210的工艺的示意性剖视图。如图6A所示，在硅基底102的背表面120上顺序地涂覆掺杂的硅玻璃层710和抗蚀层730。如图6B所示，利用掩模抗蚀层730来蚀刻图6A中的掺杂的硅玻璃层710，通过热处理工艺形成n掺杂区210。图6C示出了去除图6B中的掺杂的硅玻璃层710和抗蚀层730并且在硅基底102的背表面120中形成n掺杂区210的工艺。在上述工艺之后，可以应用参照图1D至图1G描述的形成p掺杂区(例如，p掺杂区250)的工艺。
根据本示例性实施例的太阳能电池的制造方法，分别具有不同极性的掺杂区(例如，n掺杂区210和p掺杂区250)在硅基底的一个表面(例如，硅基底102的背表面120)中充分地分开(例如，分开100μm以上的距离)，并且可以使用包括半透过部分(例如，硬掩模600的离子半透过部分604)的硬掩模。图7A至图7D是在硅基底102的表面126中形成n掺杂区210的工艺中使用的硬掩模600的局部俯视图以及利用硬掩模600形成n掺杂区210和与n掺杂区210分开的p掺杂区250的工艺的剖视图。如图1C所示，硬掩模600邻近于硅基底102的一个表面(例如，图7B中的表面126或图1C中的背表面120)设置，并且硬掩模600使诸如磷的n型材料的离子透过。
参照图7A，硬掩模600包括离子阻挡部分606、离子透过部分602和离子半透过部分604。与图2有关的描述可以应用于离子透过部分602和离子阻挡部分606。离子半透过部分604是使穿过的离子的数量比穿过离子透过部分602的离子的数量少且比穿过离子阻挡部分606的离子的数量多的部分。离子半透过部分604位于离子透过部分602的外围，并且离子半透过部分604的厚度可以小于离子阻挡部分606的厚度。例如，当离子阻挡部分606的厚度为大约1mm时，离子半透过部分604的厚度可以为大约0.5mm。可选地，离子半透过部分604可以具有通过被局部精细地去除而形成的面积比离子透过部分604的面积小的多个精细开口(亦称作“微开口”)(未示出)。例如，当离子半透过部分604的宽度为100μm时，离子半透过部分604中的微开口的数量可以对应于离子半透过部分604的直径。
参照图7B，将图7A中示出的硬掩模放置成靠近硅基底102的表面126，磷离子穿过硬掩模600并因此注入在硅基底102的表面126中。在硅基底102的表面126的与硬掩模600的离子透过部分602对应的部分中形成被注入磷离子的第一n离子注入区212，在基底102的表面126的与离子半透过部分604对应的部分中形成以低浓度(例如，与第一n离子注入区212的浓度相比低的浓度)注入磷离子的第二n离子注入区214。离子注入区212和214对应于基底102的暴露表面并且具有对应于基底102中的离子的普通注入的深度，本领域技术人员应该容易理解这点。
图7C是表现通过参照图1D描述的硅氧化工艺在图7B中示出的硅基底102上形成氧化硅层的剖视图。如上所述，背表面氧化硅层420的厚度与硅基底102的表面126的n掺杂区210的离子浓度成比例，第一氧化硅层422是最厚的氧化硅层，第二氧化硅层424是最薄的氧化硅层，第三氧化硅层426比第一氧化硅层422薄且比第二氧化硅层424厚。
图7D是如参照图1E所描述的描绘在图7C的硅基底102中注入硼离子的剖视图。硅基底102的表面126的与最薄的第二氧化硅层424的一部分对应的部分变为p掺杂区250。相反，第二n离子注入区214，即，以比n离子注入区212的n离子浓度低的n离子浓度掺杂的区域可以通过向其注入少量的硼离子来中间化(neutralize)，并因此可以是具有低的电子或空穴浓度的区域230或者可以是被中间化的区域230。具体地讲，在中间化区域230中n离子浓度可以比硼离子浓度高或低。因此，硅基底表面126的n掺杂区210和p掺杂区250可以彼此分开中间化区域230的宽度。例如，中间化区域230的宽度可以是大约100μm。如上所述，当n掺杂区210和p掺杂区250彼此分开足够的距离时，电子和空穴的复合可能性降低，从而可以提高太阳能电池的效率。
根据另一示例性实施例，可以通过在基底102的表面126中几次注入低浓度的磷离子或者在基底的表面126中注入高浓度的磷离子和低浓度的磷离子来形成用相对高浓度的上述离子注入的第一n离子注入区212和用相对低浓度的所述离子注入的第二n掺杂区214。图8A至图8B是示出了两次磷离子注入的剖视图。图8A中示出的第一硬掩模610的离子透过部分612的宽度w(IPP1)可以被形成为与用高浓度的磷离子注入的第一n掺杂区216的宽度w(nDR1)基本相同。图8B中示出的第二硬掩模620用于在图8A中示出的第一磷离子注入之后执行的第二磷离子注入工艺。第二硬掩模620的离子透过部分622的宽度w(IPP2)可以等于用高浓度的磷离子注入的第一n掺杂区216的宽度w(nDR1)与用低浓度的磷离子注入的第二离子注入区218的宽度w(nDR2)之和。
可选地，在第一磷离子注入工艺中使用的硬掩模610和在第二磷离子注入工艺中使用的硬掩模620可以按与上描述的顺序相反的顺序来使用。虽然顺序改变了，但是形成在硅基底102中的第一n掺杂区216和第二n掺杂区218可以在形状和面积上彼此基本相同。
根据本发明的另一示例性实施例，可以利用光致抗蚀剂通过光刻对硅基底102掺杂高浓度的磷离子和低浓度的磷离子来形成区域216和218，本领域技术人员可以容易理解这点。
虽然已经结合目前被认为是实际的示例性实施例描述了本公开，但是应该理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在权利要求及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (29)

1.一种在太阳能电池中形成掺杂区的方法，所述方法包括：
制备基底的第一表面和基底的与第一表面相对的第二表面；
在第一表面的一部分中形成掺杂有第一掺杂剂的第一掺杂区；
在第一表面上形成氧化硅层，氧化硅层包括第一氧化硅层和第二氧化硅层，其中，第一氧化硅层位于第一掺杂区上且具有第一厚度，第二氧化硅层位于第一表面的未被第一掺杂剂掺杂的部分上并且具有比第一厚度小的第二厚度；
从第一表面的外部向第一氧化硅层和第二氧化硅层中注入第二掺杂剂；以及
通过对第一氧化硅层、第二氧化硅层和基底执行热处理形成与第一掺杂区相邻的第二掺杂区，
其中，第一掺杂区和第二掺杂区彼此分开。
2.如权利要求1所述的方法，其中，形成第一掺杂区的步骤包括将第一掺杂剂注入到第一表面中并使注入的第一掺杂剂活化。
3.如权利要求2所述的方法，其中，注入的第一掺杂剂的活化与氧化硅层的形成同时进行。
4.如权利要求1所述的方法，其中，第一氧化硅层的第一厚度大于
5.如权利要求4所述的方法，其中，第一氧化硅层的第一厚度大于
6.如权利要求1所述的方法，其中，第一掺杂区和第二掺杂区彼此分开100μm以上。
7.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在第一掺杂区和第二掺杂区之间用比第一掺杂区的离子浓度低的离子浓度注入第一掺杂剂；
在第一掺杂区和第二掺杂区之间用比第二掺杂区的离子浓度低的离子浓度注入第二掺杂剂。
8.如权利要求7所述的方法，其中，在第一掺杂区和第二掺杂区之间注入第一掺杂剂的步骤与将第一掺杂剂注入到第一掺杂区的步骤同时执行。
9.如权利要求7所述的方法，其中，在将第一掺杂剂注入到第一掺杂区之后，执行在第一掺杂区和第二掺杂区之间注入第一掺杂剂的步骤。
10.如权利要求7所述的方法，其中，第一掺杂区和第二掺杂区之间的区域包括中间化区域，其中，在中间化区域中第一掺杂剂的浓度高于第二掺杂剂的浓度。
11.如权利要求7所述的方法，其中，第一掺杂区和第二掺杂区之间的区域包括中间化区域，其中，在中间化区域中第一掺杂剂的浓度低于第二掺杂剂的浓度。
12.如权利要求1所述的方法，其中，形成第一掺杂区的步骤包括：
将硬掩模定位成靠近基底的第一表面，硬掩模具有至少一个离子透过部分和位于所述至少一个离子透过部分的离子透过部分之间的离子阻挡部分；
将第一掺杂剂注入到第一表面的与所述至少一个离子透过部分对应的部分中。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个离子透过部分为闭合多边形的形状，其中，所述至少一个离子透过部分中相邻的离子透过部分是分开的。
14.如权利要求12所述的方法，其中，硬掩模还包括与所述至少一个离子透过部分接触的离子半透过部分。
15.如权利要求14所述的方法，其中，硬掩模的离子半透过部分比离子阻挡部分薄。
16.如权利要求14所述的方法，其中，在离子半透过部分中形成面积比所述至少一个离子透过部分的面积小的至少一个微开口。
17.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括在第一掺杂区的外围形成中间化区域，
其中，形成中间化区域的步骤包括：将硬掩模设置得靠近第一表面，硬掩模在用于形成中间化区域的离子透过部分和相邻的用于形成该中间化区域的离子透过部分之间具有离子阻挡部分；通过离子透过部分将第一掺杂剂注入到第一表面，
其中，离子透过部分比第一掺杂区大并且对应于第一掺杂区的位置设置。
18.如权利要求17所述的方法，其中，形成中间化区域的步骤在形成第一掺杂区之后进行。
19.如权利要求17所述的方法，其中，形成中间化区域的步骤在形成第一掺杂区之前进行。
20.如权利要求1所述的方法，其中，第一掺杂区的第一掺杂剂为n型材料，其中，第二掺杂区的第二掺杂剂为p型材料。
21.如权利要求20所述的方法，所述方法还包括在将第一掺杂剂注入在基底中之后对基底执行热处理。
22.一种用于将光能转化为电能的太阳能电池，所述太阳能电池包括：
基底，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；
第一掺杂区，位于第一表面中并且掺杂有第一掺杂剂；
第二掺杂区，在第一表面中与第一掺杂区相邻并且掺杂有第二掺杂剂；
第一氧化硅层，位于第一掺杂区上；以及
第二氧化硅层，位于第二掺杂区上，
其中，第一氧化硅层比第二氧化硅层厚，
其中，第一氧化硅层在注入第二掺杂剂以形成第二掺杂区的过程中用作掩模，
其中，第二氧化硅层用作用于第二掺杂剂注入的透过层，
其中，第一掺杂区和第二掺杂区彼此分开。
23.如权利要求22所述的太阳能电池，其中，第一氧化硅层的厚度大于
24.如权利要求23所述的太阳能电池，其中，第一氧化硅层的厚度大于
25.如权利要求22所述的太阳能电池，其中，第一掺杂区的第一掺杂剂在第一氧化硅层和第二氧化硅层中。
26.如权利要求22所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括位于第一掺杂区和第二掺杂区之间的中间化区域，其中，中间化区域包括第一掺杂剂和第二掺杂剂。
27.如权利要求26所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括第三氧化硅层，其中，第三氧化物层位于中间化区域上并且具有比第一氧化硅层的厚度小且比第二氧化硅层的厚度大的厚度。
28.一种制造太阳能电池的方法，所述太阳能电池在半导体基底的第一表面上具有第一导电类型区域和与第一导电类型区域相反的第二导电类型区域，所述方法包括：
在第一表面上形成第一导电类型区域；
对第一表面进行氧化以在第一导电类型区域上形成第一氧化物层，其中，第一氧化物层比与第一表面上的除了第一氧化物层之外的区域对应的第二氧化物层厚；以及
利用第一氧化物层作为自对准掩模注入第二导电类型离子来形成第二导电类型区域，
其中，第一导电类型区域和第二导电类型区域彼此分开。
29.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：
第一导电类型区域，位于半导体基底的第一表面上并且包括第一导电类型；
第一氧化物层，位于第一导电类型区域上；
第二导电类型区域，在第一表面上与第一导电类型区域相邻并且包括与第一导电类型相反的第二导电类型；以及
第二氧化物层，位于第二导电类型区域上并且具有比第一氧化物层的厚度小的厚度，
其中，第一氧化物层在注入第二导电类型离子以形成第二导电类型区域的过程中用作掩模，
其中，第二氧化物层用作用于离子注入的透过层，
其中，第一导电类型区域和第二导电类型区域彼此分开。
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