CN103094377A - 太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：硅基底，所述硅基底包括用于接收光的前表面和与前表面相对的后表面；发射极扩散区，位于后表面上并且用与硅基底的极性相反的第一极性掺杂；基极扩散区，位于基底的后表面上并且用与硅基底的极性相同的第二极性掺杂；以及绝缘间隙，位于发射极扩散区和基极扩散区之间，其中，基极扩散区具有闭合的多边形形状，其中，绝缘间隙与基极扩散区相邻。

Description

太阳能电池
技术领域
所描述的技术总体上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以及位于硅基底的表面上的p掺杂区和n掺杂区。当太阳光施加到太阳能电池上时，即，当光子进入基底时，在基底中产生电子和空穴对，产生的电子向n掺杂区运动，产生的空穴向p掺杂区运动。电子和空穴的运动产生光伏效应，在p-n结的两端产生电势差。另外，自由电子和空穴分别向n掺杂区和p掺杂区运动，从而产生电流。通过电势差产生电，并且向结合到太阳能电池的负载电路提供电流，从而将太阳光能量转换为电能。
背接触太阳能电池包括基底、抗反射层、掺杂区、保护层和接触电极。基底是单晶硅或多晶硅的晶片，并且表示电子和空穴在其上运动的通路。基底的前面被结构化，并且在基底的前表面上提供由氮化硅和氧化硅制成的抗反射层。条形形状的n掺杂区和条形形状的p掺杂区在后表面上交替地布置在基底处，保护层涂覆在后表面的顶部上。保护层包括通过去除叠置在掺杂区上的区域的一部分而产生的通孔。然后接触电极通过通孔电连接到掺杂区。
在该背景部分公开的上述信息仅是用于增强对所描述的技术的背景的理解，因此，上述信息可能包含不构成对于本领域普通技术人员来说在该国已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的实施例提供了一种具有大的能量效率的太阳能电池及其制造方法。
本发明的实施例提供了一种具有低生产成本的太阳能电池及其制造方法。
本发明的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：硅基底，所述硅基底包括用于接收光的前表面和与前表面相对的后表面；发射极扩散区，位于后表面上并且用与硅基底的极性相反的第一极性掺杂；基极扩散区，位于硅基底的后表面上并且用与硅基底的极性相同的第二极性掺杂；以及绝缘间隙，位于发射极扩散区和基极扩散区之间，其中，基极扩散区具有闭合的多边形形状，其中，绝缘间隙与基极扩散区相邻。
绝缘间隙的宽度可以等于或小于100μm。
发射极扩散区可以通过丝网印刷方法形成。
所述丝网印刷方法可以采用其上形成有感光胶图案的丝网以及膏体，所述膏体可以显示出从发射极扩散区向基极扩散区的扩展现象，发射极扩散区可以与基极扩散区分开。
发射极扩散区可以利用注入方法形成。
绝缘间隙的宽度可以等于或大于50μm并且可以等于或小于100μm。
发射极扩散区可以利用丝网印刷方法形成。
发射极扩散区的面积可以大于基极扩散区的面积。
发射极扩散区的面积可以大于后表面的面积的百分之八十。
绝缘间隙的宽度可以等于或小于100μm。
绝缘间隙的宽度可以等于或大于50μm并且可以等于或小于100μm。
所述太阳能电池还可以包括位于后表面上的绝缘膜，在绝缘膜的基极扩散区中可以有面积等于或小于基极扩散区的面积的基极通孔。
基极扩散区还可以包括：第一基极扩散区；第二基极扩散区，靠近第一基极扩散区，绝缘间隙可以具有沿着从第一基极扩散区向第二基极扩散区的方向延伸的辅助绝缘间隙。
所述太阳能电池还可以包括：绝缘膜，位于后表面上；基极接触电极，包括主干和扩展部分，主干位于暴露基极扩散区的至少一部分的基极通孔中，扩展部分在所述主干处在绝缘膜上方延伸并且与辅助绝缘间隙叠置。
辅助绝缘间隙的宽度可以大于绝缘间隙中的主绝缘间隙的宽度。
辅助绝缘间隙的宽度可以等于或小于第一基极扩散区的宽度与主绝缘间隙的宽度的两倍的总和。
辅助绝缘间隙的宽度可以等于或小于第一基极扩散区的宽度与200μm的总和。
所述太阳能电池还可以包括：多个主绝缘间隙；多个辅助绝缘间隙，连续地设置在与第一基极扩散区相邻的一个主绝缘间隙和与第二基极扩散区相邻的另一个主绝缘间隙之间。
所述太阳能电池还可以包括：多个主绝缘间隙；多个辅助绝缘间隙，不连续地设置在与第一基极扩散区相邻的一个主绝缘间隙和与第二基底扩散区相邻的另一个主绝缘间隙之间。
所述太阳能电池还可以包括多个发射极扩散区，辅助绝缘间隙可以位于相邻的发射极扩散区之间。
根据本发明的示例性实施例，当在基极扩散区和发射极扩散区之间设置绝缘间隙时，可以提高太阳能电池对太阳光的利用效率。另外，可以采用降低制造成本的方法来降低制造成本。
附图说明
图1A至图1C分别示出了根据本发明示例性实施例的包括扩散区、通孔和接触电极的背接触太阳能电池的后表面的平面图、沿图1A中的线I(B)-I(B)′截取的剖视图以及透视图。
图1D示出了根据本发明的改进实施例的主绝缘间隙和辅助绝缘间隙的关系。
图2A和图2B分别示出了为了找出主绝缘间隙的合适的宽度和范围而进行的模拟所使用的单元电池的平面图，以及可应用于单元电池的各种宽度和长度的表格。
图3A和图3B分别示出了示出太阳能电池的主绝缘间隙的宽度和电流密度之间的关系的模拟结果的曲线图和表格。
图4A至图4C分别示出了在丝网印刷工艺期间用于表示与墨水扩散现象有关的绝缘间隙的宽度的变化的后表面的平面图、沿着图4A中的线IV-IV′截取的剖视图以及丝网的剖视图。
图5A和图5B分别示出了其上涂覆有硼掺杂硅酸盐玻璃的硅基底的后表面的平面图和沿着图5A中的线V-V′截取的剖视图。
图6A和图6B分别示出了基底的后表面的平面图以及沿着图6A中的线VI-VI′截取的剖视图，其中，在图5A和图5B中示出的实施例的基底的后表面上涂覆硅酸盐玻璃而该硅酸盐玻璃没有被掺杂。
图7示出了在图6A和图6B中示出的实施例的基底的后表面上涂覆硅酸盐玻璃而该硅酸盐玻璃被掺杂的基底的剖视图。
图8示出了当图7中示出的实施例的基底经历热处理工艺时基底的剖视图。
图9A和图9B分别示出了从图8中示出的实施例显示的基底的后表面去除了硅酸盐玻璃的平面图以及沿着图9A中的线IX-IX′截取的剖视图。
图10A和图10B分别示出了基底的后表面的平面图以及沿着图10A中的线X-X′截取的剖视图，其中，示出了在图9A至图9B中示出的基底的后表面的顶部上形成绝缘膜和通孔。
图11A和图11B示出了用于形成基极扩散区和发射极扩散区的硬掩模的平面图。
具体实施方式
为了提高太阳能电池的光能的利用效率，基底中的电子和空穴应该行进短距离来到达n掺杂区和p掺杂区。为了这个目的，期望的是，掺杂区的间距(即，条形形状的一个n掺杂区和靠近该n掺杂区的p掺杂区之间的距离)短。然而，通过利用用相对低的生产成本可以实现的诸如丝网印刷或掺杂氧化的硅涂层的太阳能电池制造方法难以形成具有非常窄间距的掺杂区。因此，可以期望的是，具有用于缩短电子和空穴的运动距离的掺杂区的太阳能电池和用低成本制造该太阳能电池的方法。
当具有相反极性的掺杂区彼此相遇时，可以减小掺杂区的间距。然而，在掺杂区相遇的部分处会产生用于产生不期望的闭合电路的分流路径，从而降低了太阳能电池的利用效率。因此，可以期望的是，布置用相反极性掺杂的区域并且在所述区域之间具有间隙的太阳能电池以及制造该太阳能电池的方法。
现在将参照附图来描述根据本发明示例性实施例的制造太阳能电池的方法。在本说明书的整个附图和详细描述中，同样的标号表示同样的构造。另外，在实施例中公开了各种数值，但是当在权利要求中没有描述这些数值时，这些数值不对权利要求进行限制。
根据本发明的示例性实施例，硅基底的一侧包括基极扩散区、发射极扩散区以及位于基极扩散区和发射极扩散区之间的绝缘间隙。各个基极扩散区具有闭合的多边形形状，并且与其它相邻的基极扩散区独立地设置。各个绝缘间隙包括位于发射极扩散区和基极扩散区之间的主绝缘间隙以及朝向主绝缘间隙中相邻的基极扩散区延伸的辅助绝缘间隙。
图1A示出了根据本发明示例性实施例的包括扩散区(即，掺杂区)、通孔和接触电极的背接触太阳能电池的后表面的平面图。图1B示出了沿着图1A中示出的I(B)-I(B)′线截取的背接触太阳能电池的剖视图。图1C示出了背接触太阳能电池的局部透视图，并且示出了通过放大图1A中的I(C)区域得到的太阳能电池的内部部件，没有示出太阳能电池的绝缘膜和接触电极。
本实施例的背接触太阳能电池100包括具有前表面120和后表面140的硅基底110，并且具有发射极扩散区210和基极扩散区220布置在硅基底110的后表面140上的结构。背接触太阳能电池100包括设置在硅基底110的后表面140上的绝缘膜400以及穿过绝缘膜400并接触后表面140的接触电极500。硅基底110可以是具有(1，1，0)晶格结构的单晶硅晶片，在该单晶硅晶片上，将从n型的磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和它们的混合物中选择的一种或多种材料作为掺杂剂以薄的方式掺杂。例如，基底可以为以1×1015cm-3的浓度掺杂原子的n型硅基底。
硅基底110的用于接收光(例如，太阳光)的前表面120表现为结构化前表面125和设置在结构化前表面125上的普通的抗反射膜127。硅基底110的后表面140包括其中扩散有诸如硼(B)的p型第三族掺杂剂的发射极扩散区210以及其中扩散有诸如磷(P)的n型第五族掺杂剂的基极扩散区220。发射极扩散区210与基极扩散区220分开距离。绝缘膜400包括用于暴露设置在后表面140上的发射极扩散区210和基极扩散区220的部分的通孔410。由诸如铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、钨(W)或钛(Ti)的导电材料制成的接触电极500填充在通孔410中。通孔410和接触电极500被分类为设置在发射极扩散区210中的发射极通孔411和发射极接触电极550以及设置在基极扩散区220中的基极通孔413和基极接触电极560，并且通孔410和接触电极500均匀地设置在后表面140的整个区域中，从而在发射极扩散区210中提供的空穴和在基极扩散区220中提供的电子可以有效地运动到外部电路(未示出)。
本发明的实施例包括用于接收空穴150的增大的p掺杂区，即，发射极扩散区210，从而太阳光产生的并且在n型基底中提供的空穴150不与电子160复合，而是朝向发射极接触电极550运动。因此，发射极扩散区210具有设置在后表面140的大部分区域中的图案。在根据本发明实施例的另一方法中，当用以低浓度掺杂有p型掺杂剂的p型硅基底来制造太阳能电池时，宽区域中的发射极扩散区210变成n掺杂区。为了便于描述，当前说明书的示例性实施例将描述n型基底类太阳能电池及其制造方法。
参照图1A至图1C，硅基底110的发射极扩散区210表示彼此分开的多个发射极扩散区210。包括主绝缘间隙231和辅助绝缘间隙233的绝缘间隙230位于相邻的发射极扩散区210之间。主绝缘间隙231表示在基极扩散区220位于相邻的发射极扩散区210之间的结构中位于发射极扩散区210和基极扩散区220之间的区域。辅助绝缘间隙233表示在相邻的发射极扩散区210之间没有基极扩散区的结构中位于发射极扩散区210之间的区域。辅助绝缘间隙233可以沿着从靠近第一基极扩散区220B1的主绝缘间隙231向靠近第一基极扩散区220B1的第二基极扩散区220B2的方向延伸(例如，突出)。
主绝缘间隙231防止由于发射极扩散区210中的空穴150与基极扩散区220中的电子160的结合形成分流路径，即，防止形成闭合电路。当形成小的分流路径时，许多空穴150或电子160可以通过接触电极500提供到外部电路，从而可以增加太阳能电池100的太阳光利用效率。当主绝缘间隙231的宽度(w(MIG))增加时，分流路径减少。然而，当主绝缘间隙231的宽度(w(MIG))增加时，发射极扩散区210的分布面积减小，从而太阳能电池100的太阳光利用效率会下降。因此，考虑到主绝缘间隙231的宽度(w(MIG))会影响太阳能电池的效率，本发明的实施例提供了主绝缘间隙231的宽度(w(MIG))的合适的范围。在这种情况下，绝缘间隙的宽度的范围可以由在制造太阳能电池领域中具有合适技能的人员设定。
图2A示出了为了检查主绝缘间隙231的宽度的范围而进行的模拟所使用的单元电池600的俯视图。图2B示出了应用到图2A中的单元电池600的各种宽度和长度的表格。通过在太阳能电池基底的后表面140上规则地布置在图1A至图1C中示出的发射极扩散区210、基极扩散区220、主绝缘间隙231和通孔410来构造图2A中的单元电池600。图2A中示出的单元电池600的竖直间距(w(V))和水平间距(w(H))表示基极扩散区220沿着单元电池的竖直方向和水平方向重复的距离。关于水平间距(w(H))，相邻的基极扩散区220移动竖直间距(w(V))的距离的一半。代表性的模拟示例通常包括：n型基底，硼原子以1.56×1015cm-3的浓度分布在其上；发射极扩散区210和基极扩散区220，具有272欧姆/cm2的片电阻；主绝缘间隙231，具有实际上无限的分流电阻。参照图2B，模拟示例的基极扩散区220的宽度(w(B))相同，主绝缘间隙231的宽度(w(MIG))以各种方式变化。
图3A示出了对于各种电荷载流子的寿命主绝缘间隙231的宽度与太阳能电池的短路电流(Jsc)之间的关系的模拟曲线图。图3B示出了图3A中示出的短路电流值以及电荷载流子的寿命和主绝缘间隙231的表格。电荷载流子表示由太阳光产生并且在基底中运动的电子或空穴。模拟结果是基于图2A和图2B中示出的条件。具体地讲，必须注意的是，因为采用这样的条件，即，对于各种绝缘间隙的宽度具有相同的实际上无限的值的分流电阻，所以没有考虑分流电阻的影响。
根据图3A和图3B中示出的模拟结果，在绝缘间隙的宽度为1μm至100μm的间隔(间隔1)期间，当绝缘间隙的宽度增加时，太阳能电池的短路电流(Jsc)逐渐减小，在绝缘间隙的宽度大于100μm的间隔(间隔2)期间，随着绝缘间隙的宽度增加，太阳能电池的短路电流(Jsc)急剧下降。因此，根据本实施例，绝缘间隙的宽度大于0μm并且小于或等于100μm。
当利用丝网印刷形成扩散区时，主绝缘间隙的宽度可以考虑被丝网印刷在基底的后表面上的墨水的扩散现象来设定。图4A至图4C示出了丝网印刷工艺中墨水的扩散现象以及绝缘间隙的宽度相对于扩散现象的变化。图4A示出了硅基底110的通过丝网印刷向其排放膏体720的后表面140的放大平面图。图4B示出了相对于图4A中的线IV-IV′的硅基底的剖视图。图4C示出了允许图4A中示出的膏体的分布的丝网印刷工艺所使用的丝网网格的剖视图。
丝网印刷在具有感光胶图案(例如，预定的感光胶图案)715和网格713的丝网710上提供膏体，并且使用刮刀(未示出)压丝网710，从而膏体可以穿过除了丝网710上的感光胶图案715之外的部分，并且可以排放到印刷材料的表面(例如，硅基底的后表面)上。感光胶图案715可以形成为基本相当于印刷在印刷材料上的区域的形状。例如，感光胶图案715可以形成为基本相当于由排放在硅基底110的后表面140上的硼硅酸盐玻璃(BSG)形成的发射极扩散区210的形状。排放在硅基底110的后表面140上的BSG 720可以是具有非常接近于感光胶图案715的形状的分布的膏体721。与此不同的是，排放的BSG 720可以是具有与感光胶图案715的形状不同的分布的膏体723。感光胶图案715的形状相当于发射极扩散区210的形状(例如，预定形状)，从而在绝缘间隙(例如，预定的绝缘间隙)中产生膏体(BSG)的扩展现象，并且可以减小绝缘间隙230的宽度。
当BSG扩展到达基极扩散区(例如，预定的基极扩散区)220时，发射极扩散区210可以具有接触基极扩散区220的部分725。在具有相反电荷的扩散区210和220相遇的部分725处形成分流路径，从而太阳能电池的太阳光利用效率会下降。因此，可以考虑到在丝网印刷工艺期间扩展膏体(BSG)的宽度的范围来设定绝缘间隙的宽度。可以通过丝网印刷工艺的工艺余量来设定扩展膏体(BSG)的宽度的范围。通常考虑到用于制造太阳能电池的丝网印刷工艺的工艺余量是50μm，并且也考虑到参照图2A至图3B描述的绝缘间隙的宽度与短路电流之间的关系，本发明实施例的用于形成发射极扩散区的丝网掩模的感光胶图案715的宽度(w(EO))比用于形成基极扩散区220的宽度(w(B))宽大于50μm并且小于100μm，并且利用丝网掩模通过丝网印刷工艺形成的绝缘间隙的宽度(w(MIG))大于0μm并且小于等于100μm。优选地，绝缘间隙的宽度可以等于或大于50μm并且等于或小于100μm。
太阳能电池包括从靠近基极扩散区的主绝缘间隙沿着相邻的基极扩散区的方向突出(例如，延伸)的辅助绝缘间隙。辅助绝缘间隙可以防止具有相反极性的接触电极与扩散区彼此电连接。
图1C示出了绝缘膜400位于辅助绝缘间隙233上并且接触电极500位于绝缘膜400上的太阳能电池100的局部透视图。接触电极500包括接触发射极扩散区210并且将空穴传输到外部电路的发射极接触电极550以及接触基极扩散区220并且将电子传输到外部电路的基极接触电极560。
发射极接触电极550和基极接触电极560分别包括填充在绝缘膜400中的通孔410中的主干510以及结合到主干510并且在绝缘膜400上方延伸的扩展部分(例如，延伸部分)520。主干510包括接触扩散区210和220的扩散区接触端511。主干510的与基底110平行的截面面积(即，水平截面的面积)可以基本相等，而与设置主干510的扩散区的种类(即，发射极扩散区和基极扩散区)无关，可以考虑到扩散区210和220的面积来设定主干510的与基底110平行的截面面积。具体地讲，基极扩散区220的面积相对比发射极扩散区210的面积小很多，从而发射极扩散区210的主干510的水平截面的面积可以大于基极扩散区220的主干510的水平截面的面积。
扩展部分520结合到主干510的扩散区接触端511的相对端513，并且在绝缘膜400上宽阔地扩展，从而减小其电阻。详细地讲，扩展部分520可以设置为使得扩展部分520的宽度可大于主干510的水平截面的宽度，并且扩展部分520可以设置为尽可能靠近相邻的扩展部分520。扩展部分520与扩散区电独立，并且具有与紧邻扩展部分520的扩散区的极性相反的极性。例如，图1A至图1C中示出的基极接触电极560与设置在基极接触电极560的扩展部分520下面的发射极扩散区210电独立。绝缘膜400设置在基极接触电极560和发射极扩散区210之间，当绝缘膜400具有针孔或者绝缘膜400的一部分异常地薄时，在基极接触电极560和发射极扩散区210之间会产生分流路径。
然而，当绝缘间隙230位于绝缘膜400的异常薄或者具有缺陷(例如，针孔)的部分下面时，可以防止产生分流路径。绝缘间隙230可以为具有相反极性的扩散区(例如，发射极扩散区和基极扩散区)之间的主绝缘间隙231。根据另一示例性实施例，绝缘间隙230可以为具有相同极性的扩散区(例如，发射极扩散区或基极扩散区)之间、或者相邻的主绝缘间隙231之间的辅助绝缘间隙233。
在本实施例中，辅助绝缘间隙233的宽度(w(AIG))可以设置为等于主绝缘间隙231的宽度(w(MIG))，从而发射极扩散区210的面积可以是大的。根据另一示例性实施例，辅助绝缘间隙233的宽度(w(AIG))可以设置为等于与辅助绝缘间隙233相邻的基极扩散区220的宽度(w(B))与靠近该基极扩散区220的两个主绝缘间隙231的宽度(w(MIG))的总和，以减少分流路径的产生。因此，根据本实施例，辅助绝缘间隙233的宽度(w(AIG))的范围可以满足等式1。
等式1
w(MIG)≤w(AIG)≤w(B)+2w(MIG)
如图1A至图1C中所示，根据本发明的实施例，辅助绝缘间隙233可以具有结合到主绝缘间隙231的形状，或者辅助绝缘间隙233可以不连接到主绝缘间隙231并且独立地设置。另外，辅助绝缘间隙233可以连续地结合在靠近第一基极扩散区的主绝缘间隙和靠近第二基极扩散区的主绝缘间隙之间。另外，如图1D中所示，辅助绝缘间隙233可以不连续地结合在靠近第一基极扩散区220B1的主绝缘间隙231和靠近第二基极扩散区220B2的主绝缘间隙231之间。
图5A至图10B示出了根据示例性实施例的用于制造背接触太阳能电池的扩散区(例如，掺杂区)、通孔和接触电极的阶段的平面图和剖视图。
图5A示出了当将BSG 30涂覆在基底的后表面140上时硅基底的后表面的局部平面图。图5B示出了相对于图5A中的线V-V′的硅基底的剖视图。
基底110可以是以1×1015cm-3的浓度用磷原子掺杂并且厚度基本为150μm至170μm的n型硅基底。基底110的被施加太阳光的前表面120可以为通过使用氢氧化钾(KOH)和异丙醇蚀刻而被结构化的结构化前表面125。结构化前表面125包括通过以基本为1.0×1013cm-2至7×1015cm-2的低剂量的磷离子注入和活化而形成的前表面场层(未示出)。可以在前表面场层上形成构造为具有氧化硅膜和氮化硅膜的抗反射层127，其中，当氧气和氢气以大约3∶2的体积比流动时，在基本上为900℃的室内，将硅氧化45分钟至50分钟来形成氧化硅膜，通过传统的化学气相沉积方法在氧化硅膜上形成氮化硅膜。可以在将BSG 310涂覆在基底的后表面140上时形成结构化前表面125和抗反射膜127，并且可以在基底的后表面上形成其它层或元件时形成结构化前表面125和抗反射膜127。
基底110的后表面140表现为从中基本除去了结晶缺陷、雕刻缺陷、天然氧化物或不必要的杂质并且随后进行了抛光的平坦表面。通过丝网印刷、喷墨或光刻工艺，BSG 310在基底的后表面140上形成为基本上
Figure BDA00002235666600101
的厚度并且具有图案(例如，预定图案)。当通过丝网印刷或喷墨工艺将BSG 310涂覆在后表面140上时，根据扩展现象，涂覆的BSG 310的边缘可能与图案不同。例如，BSG 310的扩展单元311(例如，由于扩展现象得到的BSG的区域)会缩短BSG 310的相邻区域之间的距离。
根据将要描述的热处理工艺，涂覆在n型基底110上的BSG 310使得后表面140的被BSG 310覆盖的部分变成p掺杂区，即，发射极扩散区。如上所述，随着发射极扩散区变宽，空穴被有效地传输到外部电路，从而掺杂的BSG 310具有设置在后表面140的整个区域的最宽部分中的图案。例如，涂覆的BSG 310的面积可以大于后表面140的整个面积的80％。
参照图5A，涂覆的BSG 310包括曲线313和在相邻的曲线313之间延伸的直线315。一条曲线313(例如，基极扩散区主体的曲线)和另一条曲线313(例如，相邻的发射极扩散区主体的曲线)限定预主绝缘间隙317。一条直线315(例如，基极扩散区主体的直线)与相应的其它直线315(例如，相邻的发射极扩散区主体的直线)限定预辅助绝缘间隙319。曲线313和直线315也可以分别为主绝缘间隙231和辅助绝缘间隙233的位于后表面上的边缘。预主绝缘间隙317的宽度大于预辅助绝缘间隙319的宽度。
图6A示出了当在图5A和图5B中示出的实施例的基底的后表面上涂覆未掺杂的硅酸盐玻璃(USG)时，硅基底的后表面的局部平面图。图6B示出了相对于图6A中的线VI-VI′的硅基底的剖视图。USG 320形成为基本上
Figure BDA00002235666600112
的厚度，并且根据丝网印刷、喷墨或光刻工艺，USG 320形成为在基底的其上涂覆有BSG 310的后表面140上具有图案(例如，预定图案)。USG 320的图案设置在预主绝缘间隙317的后表面的除了进入部分之外的整个部分上，USG 320的图案覆盖BSG 310。在图6A中，BSG 310的被USG 320覆盖的边缘用虚线示出。
沿着预主绝缘间隙317的中心方向，USG 320的图案与BSG 310的曲线313分开间隙(例如，预定间隙)，USG 320的图案具有闭合的多边形形状。根据将描述的用于涂覆磷硅酸盐玻璃(PSG)的工艺，硅基底110的对应于闭合的多边形形状的部分变成n掺杂区，即，基极扩散区。图6A示出了圆形作为闭合的多边形形状的示例，本领域普通技术人员将容易理解的是，闭合的多边形形状的其它形式是可能的。
图7示出了当在图6A和图6B中示出的实施例的基底的后表面140上涂覆PSG 330时，硅基底的剖视图。通过丝网印刷、喷墨或光刻工艺，本实施例的PSG 330设置为在基底的整个后表面上基本
Figure BDA00002235666600113
的厚度，并且PSG330覆盖后表面140的没有被USG 320和BSG 310覆盖的部分。
图8示出了当图7中示出的实施例的基底经历热处理工艺时，硅基底的剖视图。热处理将基底的温度示例性地控制为基本上1000℃并且将其保持大约一小时。在热处理工艺之后，基底的后表面140上接触BSG 310的部分变成p掺杂区，即，发射极扩散区210，接触PSG 330的部分变成n掺杂区，即，基极扩散区220。接触USG 320的部分变成绝缘间隙230。
图9A示出了当从图8中示出的实施例的基底去除硅酸盐玻璃310、320和330时，硅基底的后表面140的局部平面图。图9B示出了相对于图9A中的线IX-IX′的硅基底的剖视图。例如，用以1∶10的比例混合的氢氟酸(HF)和去离子水的溶液去除在图8中示出的诸如BSG 310、USG 320和PSG 330的硅酸盐玻璃。
硅基底的后表面140包括位于整个后表面的最宽面积上方的发射极扩散区210、位于相邻的发射极扩散区210之间的基极扩散区220、以及绝缘间隙230。如上所述，绝缘间隙230包括：主绝缘间隙231，位于具有相反极性的扩散区210和220之间，减少分流路径的产生；辅助绝缘间隙233，位于具有相同极性的扩散区(例如，发射极扩散区)之间，防止位于扩散区上方的接触电极与扩散区之间的电连接。
图10A示出了在图9A至图9B中示出的实施例的基底的后表面上形成绝缘膜400和通孔410时，硅基底的后表面的局部平面图。图10B示出了相对于图10A中的线X-X′的硅基底的剖视图。通过利用从由USG、氧化硅层、氮化硅层或其堆叠结构中选择的一层或多层，绝缘膜400在硅基底的后表面140上形成为基本上的厚度。
当根据丝网印刷、喷墨或光刻方法在绝缘膜400上涂覆抗蚀剂并且蚀刻抗蚀剂时，形成通过其暴露发射极扩散区和基极扩散区的部分的通孔。通孔包括形成在发射极扩散区210中的发射极通孔411和形成在基极扩散区中的基极通孔413。发射极通孔411可以在发射极扩散区210中规则地彼此分开距离。基极通孔413可以位于不同的基极扩散区220中。在图10A中，发射极扩散区210的边缘、基极扩散区220的边缘以及绝缘间隙230被绝缘膜400覆盖，并用虚线示出。
用由导电材料制成的接触电极填充图10A和图10B中示出的通孔411和413。其中形成有接触电极的太阳能电池的平面图、剖视图和透视图等同于图1A至图1C以及相应的描述。
已经描述了通过利用丝网印刷、喷墨或光刻方法形成扩散区210和220以及绝缘间隙230，另外，可以利用注入工艺来形成扩散区210和220以及绝缘间隙230。图11A和图11B示出了根据示例性实施例的用于形成背接触太阳能电池的扩散区(例如，掺杂区)所采用的硬掩模的平面图。各个硬掩模可以为由基本上为1mm厚的石墨或陶瓷制成的耐热基底。
参照图11A，在基底的后表面上形成基极扩散区的工艺所采用的基极硬掩模820包括基极离子拦截件821和基极离子传输件823。基极离子拦截件821表示当在n型硅基底的后表面上注入诸如磷的n型原子时防止离子向基底运动的区域，基极离子传输件823对应于形成在硅基底的后表面上的除了基极扩散区之外的部分。基极离子传输件823表示根据形式(例如，预定的形式)产生的开口，从而n型原子可以向n型硅基底的后表面运动。基极离子传输件823的形状和位置与将要形成在硅基底上的分开距离的基极扩散区的形状和位置基本对应。在图11A中，基极离子拦截件821设置在相邻的基极离子传输件823之间，基极离子传输件823的形状可以为宽度与形成在硅基底的后表面上的基极扩散区的宽度(w(B))基本相同的圆形。
参照图11B，在硅基底的后表面上形成发射极扩散区的工艺中采用的发射极硬掩模810包括发射极离子拦截件811和发射极离子传输件813。发射极离子传输件813表示当在n型硅基底的后表面上注入诸如硼的p型原子时使原子可以向硅基底运动的开口，发射极离子传输件813与形成在硅基底的后表面上的发射极扩散区的一部分对应。
发射极离子拦截件811表示用于防止原子向硅基底运动的区域，发射极离子拦截件811与形成在硅基底的后表面上的除了发射极扩散区之外的部分对应。根据上面描述的示例性实施例，除了硅基底的后表面上的发射极扩散区之外的部分包括基极扩散区和辅助绝缘间隙，其中，所述辅助绝缘间隙位于具有靠近基极扩散区的主绝缘间隙的预主绝缘间隙和相邻的预主绝缘间隙之间。因此，发射极离子拦截件811包括与预主绝缘间隙对应的预主绝缘间隙拦截件815以及与辅助绝缘间隙对应的辅助绝缘间隙拦截件817。预主绝缘间隙拦截件815彼此分开一定的距离，所以当预主绝缘间隙拦截件815彼此不连接时，难以(如果不是不可能的话)将它们的位置固定的硬掩模上。然而，辅助绝缘间隙拦截件817结合相邻的预主绝缘间隙拦截件815，从而将预主绝缘间隙拦截件815和辅助绝缘间隙拦截件固定在掩模上变得可能。
在注入工艺过程中，发射极硬掩模810紧密地附于硅基底的后表面，发射极离子拦截件811的预主绝缘间隙拦截件815和辅助绝缘间隙拦截件817与形成在基底的后表面上的预主绝缘间隙和辅助绝缘间隙具有基本相同的形状和位置。因此，在图11B中示出的预主绝缘间隙拦截件815的宽度(w(mPIG))和辅助绝缘间隙拦截件817的宽度(w(mAIG))可以等于形成在硅基底的后表面上的发射极扩散区的开口宽度(w(EO))(例如，图2A中示出的w(EO))和辅助绝缘间隙的宽度(w(AIG))(例如，图1C中示出的w(AIG))。为了形成宽面积的发射极扩散区，辅助绝缘间隙拦截件817的宽度(w(mAIG))可以小于预主绝缘间隙拦截件815的宽度(w(mPIG))
硬掩模820的基极离子传输件823的宽度(w(mB))小于发射极硬掩模810的预主绝缘间隙拦截件815的宽度(w(mPIG))。另外，如上所述，在本实施例中，当考虑形成在硅基底的后表面上的基极扩散区220和发射极扩散区210分开绝缘间隙230的宽度的距离时，预主绝缘间隙的宽度(w(mPIG))的范围满足等式2，当根据参照图2A至图3B描述的模拟结果，绝缘间隙230的宽度小于100μm时，基底的太阳光利用效率大。
等式2
0＜w(mPIG))≤w(mB)+200μm
当利用注入方法制造太阳能电池时，已经描述了利用用于形成发射极扩散区和基极扩散区的掩模810和820的情况，根据另一示例性实施例，本领域技术人员将容易理解的是，通过利用注入方法形成一个扩散区，利用丝网印刷、喷墨或化学气相沉积方法形成另一个扩散区。
示例性实施例已经示例性示出了使用n型硅基底的情况，也可以使用p型硅基底。在这种情况下，发射极扩散区表示n型杂质扩散区，基极扩散区表示p型杂质扩散区，这对本领域技术人员来说将是容易理解的。
尽管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价布置。

Claims (20)

1.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：
硅基底，所述硅基底包括用于接收光的前表面和与前表面相对的后表面；
发射极扩散区，位于硅基底的后表面上并且用与硅基底的极性相反的第一极性掺杂；
基极扩散区，位于硅基底的后表面上并且用与硅基底的极性相同的第二极性掺杂；以及
绝缘间隙，位于发射极扩散区和基极扩散区之间，
其中，基极扩散区具有闭合的多边形形状，以及
其中，绝缘间隙与基极扩散区相邻。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，绝缘间隙的宽度等于或小于100μm。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中，发射极扩散区通过丝网印刷方法形成。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述丝网印刷方法采用其上形成有感光胶图案的丝网以及膏体，
其中，所述膏体显示出从发射极扩散区向基极扩散区的扩展现象，以及
其中，发射极扩散区与基极扩散区分开。
5.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中，发射极扩散区利用注入方法形成。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，绝缘间隙的宽度等于或大于50μm并且等于或小于100μm。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，发射极扩散区利用丝网印刷方法形成。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，发射极扩散区的面积大于基极扩散区的面积。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，发射极扩散区的面积大于后表面的面积的百分之八十。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，绝缘间隙的宽度等于或小于100μm。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，绝缘间隙的宽度等于或大于50μm并且等于或小于100μm。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括位于后表面上的绝缘膜，
其中，在绝缘膜的基极扩散区中有面积等于或小于基极扩散区的面积的基极通孔。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，基极扩散区包括：
第一基极扩散区；以及
第二基极扩散区，靠近第一基极扩散区，
其中，绝缘间隙具有沿着从第一基极扩散区向第二基极扩散区的方向延伸的辅助绝缘间隙。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括：
绝缘膜，位于后表面上；以及
基极接触电极，所述基极接触电极包括：
主干，位于暴露基极扩散区的至少一部分的基极通孔中；以及
扩展部分，在所述主干处在绝缘膜上方延伸并且与辅助绝缘间隙叠置。
15.根据权利要求13所述的太阳能电池，其中，辅助绝缘间隙的宽度大于绝缘间隙中的主绝缘间隙的宽度。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，辅助绝缘间隙的宽度等于或小于第一基极扩散区的宽度与主绝缘间隙的宽度的两倍的总和。
17.根据权利要求15所述的太阳能电池，其中，辅助绝缘间隙的宽度等于或小于第一基极扩散区的宽度与200μm的总和。
18.根据权利要求13所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括：
多个主绝缘间隙；以及
多个辅助绝缘间隙，连续地设置在与第一基极扩散区相邻的一个主绝缘间隙和与第二基极扩散区相邻的另一个主绝缘间隙之间。
19.根据权利要求13所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括：
多个主绝缘间隙；以及
多个辅助绝缘间隙，不连续地设置在与第一基极扩散区相邻的一个主绝缘间隙和与第二基底扩散区相邻的另一个主绝缘间隙之间。
20.根据权利要求13所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括多个发射极扩散区，其中，辅助绝缘间隙位于相邻的发射极扩散区之间。
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