CN103378211B - 太阳能电池单元及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池单元，包括：基板，该基板具有第三表面和与该第三表面相对的第四表面，其中，在所述第三表面和第四表面上分别具有第三掺杂区和第四掺杂区，在与所述第三表面和第四表面相邻的侧表面上分别具有第一掺杂区和第二掺杂区，所述第三掺杂区和第四掺杂区中杂质的类型相反，所述第一掺杂区和第二掺杂区的表面具有单一的掺杂类型。相应还提供了一种太阳能电池单元的制造方法。本发明所提供的太阳能电池单元的侧面具有单一掺杂类型，利于对该侧面进行处理以降低表面区域的载流子复合，以及利于从该侧面引出电极，提高进光效率。此外，本发明所提供的太阳能电池单元在反向偏压时，等效于内置了旁路二极管，从而不需要额外的旁路二极管。

Description

太阳能电池单元及其制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池单元及其制造方法。
背景技术
近年来，由于能源短缺以及环境污染等问题，太阳能成为解决这些问题的方案之一，而随着太阳能电池和半导体产业的迅速发展，太阳能电池广泛应用于各个领域。
如图1所示，现有技术中的太阳能电池单元通常包括P型掺杂配置或者N型掺杂配置的基板10，在所述基板10的一个主表面上存在P+掺杂区20，而在所述基板10的另一个主表面上存在N+掺杂区30。在需要获得较大输出电压的情况下，可以通过串联上述多个太阳能电池单元来实现。
在实际应用中，现有的太阳能电池单元存在以下的不足之处：
(1)太阳能电池单元中的侧表面(即连接太阳能电池单元的两个主表面的表面)处的复合会引起光生载流子的损失，因此，需要对太阳能电池单元的侧表面进行处理，减少表面区域的复合。通常处理是在具有N型掺杂的表面上沉积SiN，在具有P型掺杂的表面沉积Al2O3，以此来降低太阳能电池的表面区域复合。现有太阳能电池单元的侧表面通常同时有N型掺杂区域和P型掺杂区域，这样的结构就难以用单一处理来同时减少N型掺杂区域和P型掺杂区域表面复合；
(2)太阳能电池单元的两个电极通常分别从太阳能电池单元的进光面和背光面引出，位于进光面的电极会对光线进入太阳能电池单元内产生一定的遮挡，从而影响太阳能电池单元的进光效率和转换效率；
(3)多个太阳能电池单元通过串联，可以增加输出电压，但是当其中一个太阳能电池单元被遮挡而无法照到光时，其它太阳能电池单元因光照产生的电压将降在该太阳能电池单元，使该太阳能电池单元处于反向偏压，由于太阳能电池单元的反向电流通常很小，这样导致串联的多个太阳能电池单元不能有效输出电能，而且当反向偏压大于该太阳能电池单元反向击穿电压时，会造成它受损。通常的解决方式是通过将旁路二极管与太阳能电池单元进行并联，当某个太阳能电池单元因遮挡而无法照到光时，串联的其它太阳能电池单元的电流可以通过与被遮光太阳能电池单元并联的旁路二极管来绕过该不正常的太阳能电池单元，以此来保证串联状态下的其它太阳能电池单元可以正常输出电能，同时加在被遮光太阳能电池单元上的反向偏压被限制在旁路二极管的导通电压范围，从而避免反向击穿损坏。然而，这种方式需要使用额外的旁路二极管，从而增加了电路的复杂性和成本。
因此，亟需提出一种可以解决上述问题的太阳能电池单元及其制造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池单元及其制造方法，使太阳能电池单元的侧面具有单一掺杂类型，从而利于对太阳能电池单元的侧面进行处理以降低表面区域的载流子复合，以及利于从太阳能电池的侧面引出电极，提高进光效率。此外，本发明所提供的太阳能电池单元在反向偏压时，反向电流比一般的太阳能电池单元反向电流大，等效于在反向时内置了旁路二极管，从而不需要额外的旁路二极管。
根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池单元的制造方法，该方法的步骤包括：
a)提供衬底，所述衬底包括第一表面和与该第一表面相对的第二表面；
b)对所述第一表面和第二表面分别进行重掺杂，在所述第一表面上形成第一掺杂区以及在所述第二表面上形成第二掺杂区；
c)从所述衬底的第一表面和第二表面形成至少两个第一沟槽以及至少一个第二沟槽，其中每个所述第二沟槽位于相邻的两个所述第一沟槽之间，从而形成至少两个基板和至少一个基片构成的竖直基板阵列；
d)对所述第一沟槽和第二沟槽的侧壁分别进行重掺杂，在所述第一沟槽的侧壁形成第三掺杂区以及在所述第二沟槽的侧壁形成第四掺杂区，且保持所述第一掺杂区和第二掺杂区的表面掺杂类型不发生改变，从而形成竖直太阳能电池阵列，其中，所述第三掺杂区和第四掺杂区中杂质的类型相反。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种太阳能电池单元，该太阳能电池单元包括基板，该基板具有第三表面和与该第三表面相对的第四表面，其中，在所述第三表面和第四表面上分别具有第三掺杂区和第四掺杂区，在与所述第三表面和第四表面相邻的侧表面上分别具有第一掺杂区和第二掺杂区，所述第三掺杂区和第四掺杂区中杂质的类型相反，所述第一掺杂区和第二掺杂区的表面具有单一的掺杂类型。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)与传统太阳能电池单元的侧面(即与太阳能电池单元长边相连接的表面)具有两种掺杂类型不同，本发明所提供的太阳能电池单元的侧面具有单一的掺杂类型，即，太阳能电池单元的两个侧面中杂质的掺杂类型均为N型或者均为P型，又或者一个侧面为N型而另一个侧面为P型。因此，可以有效地降低对太阳能电池单元侧面进行处理的难度；
(2)由于太阳能电池单元的侧面具有单一的掺杂类型，因此，便于从太阳能电池单元的侧面引出电极，而无需像现有技术那样从太阳能电池单元的进光面上引出电极，从而不会对太阳能电池的进光产生遮挡。因此，本发明所提供的太阳能电池单元具有较高的进光效率以及转换效率；
(3)当掺杂浓度满足一定条件的时候，本发明所提供的太阳能电池单元其内部有部分区域为相对高掺杂n型区和相对高p型掺杂区紧邻(也就是n+/p+区域)，这样形成类似于齐纳二极管结构，从而在反向偏压时，当反向电压超过一定值时，可以通过较大电流，不会发生反向击穿损坏。当多个太阳能电池单元在串联状态下工作的时候，如果某个太阳能电池单元因无光照而无法正常工作，其内部的类似于齐纳二极管结构区域(n+/p+区域)可以保证整个串联电路保持导通状态，仍然可以正常工作。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为现有技术中太阳能电池单元的剖面示意图；
图2为根据本发明一个方面的太阳能电池单元的制造方法流程图；
图3(a)和3(b)分别为本发明实施例所使用的衬底的俯视示意图和剖面示意图；
图4(a)至图4(g)为根据本发明一个优选实施例的形成太阳能电池单元各个阶段的剖面示意图；以及
图5(a)至图5(g)为根据本发明另一个优选实施例的形成太阳能电池单元各个阶段的剖面示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
另外，本文中提到的“表面区域”，指的是距离表面深度范围在大约0到30nm的范围内的区域。本文中提到的“表面掺杂”指的是表面区域的掺杂；相应的“表面掺杂类型”指的是表面区域的掺杂类型。文中提到的“重掺杂”，指的是掺杂的强度使得表面区域内的掺杂浓度至少高于1×1019cm-3。
根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池单元的制造方法，如图2所示。下面，将结合图3(a)和3(b)、图4(a)至图4(g)、以及图5(a)至图5(g)对图2中示例说明的太阳能电池单元的制造方法进行具体的说明。图3(a)和3(b)分别为本发明实施例所使用的衬底的俯视示意图和剖面示意图；图4(a)至图4(g)为根据本发明一个优选实施例的形成太阳能电池单元各个阶段的剖面示意图；以及图5(a)至图5(g)为根据本发明另一个优选实施例的形成太阳能电池单元各个阶段的剖面示意图。
在步骤S101中，提供衬底100，所述衬底包括100第一表面101和与该第一表面101相对的第二表面102。
具体地，如图3(a)和图3(b)所示，提供衬底100，其包括第一表面101以及与该第一表面101相对的第二表面102。所述衬底100的材料可以包括单晶Si、单晶Ge、单晶SiGe、多晶Si、多晶Ge、多晶SiGe、非晶Si、非晶Ge、非晶SiGe、III-V或II-VI族化合物半导体或其组合。在本发明的一个优选实施例中，半导体衬底100包括单晶硅、单晶锗或单晶锗硅，优选地，第一表面101、第二表面102的晶向为{110}或{112}。所述衬底100的厚度优选小于1cm。
所述衬底100可以具有N型或者P型掺杂。通常情况下，所述衬底100中杂质的掺杂浓度低于1×1017cm-3。
在步骤S102中，对所述第一表面101和第二表面102分别进行重掺杂，在所述第一表面101上形成第一掺杂区110以及在所述第二表面102上形成第二掺杂区120。
具体地，如图4(a)和图5(a)所示，通过离子注入、掺杂扩散或者原位掺杂的外延等方式，在衬底100的第一表面101形成第一掺杂区110以及在第二表面102上形成第二掺杂区120。取决于掺杂方式，衬底100的边缘也可能被掺杂上。由于衬底边缘掺杂与否并不影响后续工艺，因此，在图4(a)和图5(a)中并未对此进行体现。
在一个实施例中，如图4(a)所示，第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型相同，均为N型或者均为P型。其中优选的掺杂类型与衬底的掺杂类型相反：如果衬底掺杂类型为N型时，第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型为P型；如果衬底掺杂类型为P型时，第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型为N型；这样第一掺杂区110和第二掺杂区120与衬底100形成PN结，帮助提高光照产生的少子载流子收集、减少少子载流子的复合，从而能提高太阳能电池效率。
在另一个实施例中，如图5(a)所示，第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型相反。如果第一掺杂区110中杂质类型为N型，则第二掺杂区120中杂质的类型为P型，如果第一掺杂区110中杂质类型为P型，则第二掺杂区120中杂质的类型为N型。
对于上述两个实施例，第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的最高掺杂浓度均显著高于衬底100中杂质的掺杂浓度。例如，所述杂质的最高掺杂浓度大于5×1019cm-3。对于掺杂扩散或者原位掺杂的外延的掺杂方式，最高掺杂浓度的位置一般在表面区域。如果通过离子注入进行掺杂，优选通过选择注入能量使得最高掺杂浓度的位置位于上面定义的表面区域中。在下文中，以最高掺杂浓度的位置位于表面区域中的情况来进行描述。
优选地，如图4(b)和图5(b)所示，通过例如沉积等方式，在衬底100的第一表面101和第二表面102上分别形成第一基片200和第二基片210。第一基片200和/或第二基片210可以是单层结构，也可以是多层结构。基片材料的选择需要考虑它们在后续衬底刻蚀形成深槽时的刻蚀阻挡效果。如果衬底材料为硅、锗、硅锗时，基片材料优选为包括氮化硅、氧化硅或其组合的材料层。当基片为多层结构时，可根据表面掺杂类型考虑减少载流子表面复合需要，适当地选择基片中紧邻衬底的部分(层)的材料。例如表面掺杂为N型，基片中紧邻掺杂区的部分(层)其材料优选为SiN，如表面掺杂为P型，基片中紧邻掺杂区的部分(层)其材料优选为Al2O3。
如图4(b)所示，在第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型相同的情况下，如果所述第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型均为N型，则所述第一基片200和第二基片210中紧邻掺杂区的部分(层)其材料优选为SiN；如果所述第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型均为P型，则所述第一基片200和第二基片210中紧邻掺杂区的部分(层)其材料优选为Al2O3。
如图5(b)所示，在第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型相反的情况下，如果第一掺杂区110中杂质的类型为N型、第二掺杂区120中杂质的类型为P型的情况下，则第一基片200中紧邻第一掺杂区110的部分(层)其材料优选为SiN、第二基片210中紧邻第二掺杂区120的部分(层)其材料优选为为Al2O3；如果第一掺杂区110中杂质的类型为P型、第二掺杂区120中杂质的类型为N型，则第一基片200中紧邻第一掺杂区110的部分(层)其材料优选为Al2O3、第二基片210中紧邻第二掺杂区120的部分(层)其材料优选为SiN。
在步骤S103中，从所述衬底的第一表面101和第二表面102形成至少两个第一沟槽300以及至少一个第二沟槽301，其中每个所述第二沟槽301位于相邻的两个所述第一沟槽300之间，从而形成至少两个基板500和至少一个基片构成的竖直基板阵列。
具体地，首先，如图4(c)和图5(c)所示，对所述第一基片200和第二基片210进行构图(例如通过光刻加刻蚀)，在所述第一基片200上形成第一开口220、以及在第二基片210上形成第二开口230，暴露出后续步骤中在所述衬底100上待形成沟槽的位置，其中，第一开口220和第二开口230交错排列。然后，如图4(d)和图5(d)所示，以构图后的第一基片200和第二基片210为掩膜，对所述衬底100进行刻蚀，从所述衬底100的第一表面101上形成至少两个第一沟槽300，从所述衬底100的第二表面102上形成至少一个第二沟槽301。所述第一沟槽300和第二沟槽301的开口方向相反，且每个所述第二沟槽301位于相邻的两个所述第一沟槽300之间，二者呈交错排列，从而形成了至少两个基板500和至少一个基片构成的竖直基板阵列。对于竖直基板阵列中的每个基板500来说，均具有第三表面501和与该第三表面501相对的第四表面502。在本实施例中，将所述第一沟槽300的侧壁定义为基板500的第三表面501，将所述第二沟槽301的侧壁定义为所述基板500的第四表面502。所述基板500的厚度范围(即第三表面501和第四表面502之间的横向距离)一般为10μm-200μm，但不局限在此范围。
在衬底100为单晶硅，第一表面101、第二表面102的晶向为{110}或{112}的实施例中，利用湿法刻蚀形成所述第一沟槽300和第二沟槽301。即，通过控制开口方向使得第一沟槽300和第二沟槽301的侧壁晶向为{111}，并将所述衬底100放置在例如氢氧化钾(KOH)、四甲基氢氧化铵(TMAH)或乙二胺-邻苯二酚(EDP)等溶剂中进行腐蚀，由于{111}面腐蚀速度最慢，腐蚀基本为垂直往衬底里进行，从而形成大致垂直沟槽。通过控制溶剂的浓度以及腐蚀的时间，可以控制所述第一沟槽300和第二沟槽301的深度。对于表面具有第一基片200和第二基片210的衬底100，第一沟槽300和第二沟槽301的深度可以等于衬底100的厚度，也就是说，相邻的两个基板500通过第一基片200或第二基片210进行连接；对于表面不具有第一基片200和第二基片210的衬底100，第一沟槽300和第二沟槽301的深度小于衬底100的厚度，也就是说，沟槽底部未被刻蚀的衬底100部分作为基片连接相邻的两个基板500。在其他实施例中，也可以采用干法刻蚀、或者是湿法腐蚀和干法刻蚀的组合形成所述第一沟槽300和第二沟槽301。
在步骤S104中，对所述第一沟槽300和第二沟槽301的侧壁分别进行重掺杂，在所述第一沟槽300的侧壁形成第三掺杂区130以及在所述第二沟槽301的侧壁形成第四掺杂区140，且保持所述第一掺杂区110和第二掺杂区120的表面掺杂类型不发生改变，从而形成竖直太阳能电池阵列，其中，所述第三掺杂区130和第四掺杂区140中杂质的类型相反。
具体地，如图4(e)和图5(e)所示，首先，对第二沟槽301进行保护，仅暴露第一沟槽300，在公知技术中有很多实现这个的方法，例如用物体遮挡衬底的第二表面(比如用硅片、石英片、或者托盘)，或者先单面在第二沟槽301上沉积一保护膜(二氧化硅或者氮化硅)等等。接着，对衬底100进行半导体掺杂杂质扩散，在所述第一沟槽300的侧壁(即基板500的第三表面501)形成第三掺杂区130，掺杂的方式可以是气态源掺杂扩散、原位掺杂的外延生长等方法。
如图4(e)所示，第三掺杂区130中的杂质类型和第一掺杂区110以及第二掺杂区120中的杂质类型相同。
如图5(e)所示，第三掺杂区130和第二掺杂区120中杂质的类型相反，且第三掺杂区130中靠近第一沟槽300底部的区域的最高掺杂浓度比第二掺杂区120的最高掺杂浓度低，以此来保持第二掺杂区120的表面掺杂类型不发生改变。第三掺杂区130中靠近第一沟槽300底部的区域与第二掺杂区120形成PN结(如图中虚线圈起的区域)，该PN结性能与第三掺杂区130中靠近第一沟槽300底部的区域的掺杂浓度和第二掺杂区120的掺杂浓度有关。比如，若需要该PN结反向电流大，可以提高第三掺杂区130中靠近第一沟槽300底部的区域的掺杂浓度和/或第二掺杂区120的掺杂浓度。在掺杂过程中，由于掺杂杂质进入第一沟槽300底部要难一些，所以通常第三掺杂区130中靠近第一沟槽300底部的掺杂浓度比靠近第一沟槽300上部的掺杂浓度要低，它们之间的掺杂浓度差别可以通过用调节掺杂工艺参数实现，比如在气态源掺杂扩散时，可以通过调节扩散时气压、温度。
然后，如图4(f)和图5(f)所示，利用相同的方式，在所述第二沟槽301的侧壁(即基板500的第四表面502)形成第四掺杂区140，从而形成了竖直太阳能电池阵列。
如图4(f)所示，第四掺杂区140中的杂质类型和第一掺杂区110以及第二掺杂区120中的杂质类型相反，且第四掺杂区140的最高掺杂浓度比第一掺杂区110和第二掺杂区120的最高掺杂浓度低，以此来保持第一掺杂区110和第二掺杂区120的表面掺杂类型均不发生改变。第四掺杂区140中靠近第二沟槽301底部的区域与第一掺杂区110形成PN结(如图中虚线圈起的区域)，该PN结性能与第四掺杂区140中靠近第二沟槽301底部的区域的掺杂浓度和第一掺杂区110的掺杂浓度有关。比如，若需要该PN结反向电流大，可以提高第四掺杂区140中靠近第二沟槽301底部的区域的掺杂浓度和/或第一掺杂区110的掺杂浓度。第四掺杂区140中靠近第二沟槽301开口处的区域与第二掺杂区120分别形成PN结(如图中虚线圈起的区域)，该PN结性能与第四掺杂区140中靠近第二沟槽301开口处的区域的掺杂浓度和第二掺杂区120的掺杂浓度有关。比如，若需要该PN结反向电流大，可以提高第四掺杂区140中靠近第二沟槽301开口处的区域的掺杂浓度和/或第二掺杂区120的掺杂浓度。
如图5(f)所示中，第四掺杂区140和第一掺杂区110中杂质的类型相反，且第四掺杂区140中靠近第二沟槽301底部的区域的最高掺杂浓度比第一掺杂区110的最高掺杂浓度低，以此来保持第一掺杂区110的表面掺杂类型不发生改变。第四掺杂区140中靠近第二沟槽301底部的区域与第一掺杂区110形成PN结(如图中虚线圈起的区域)，该PN结性能与第四掺杂区140中靠近第二沟槽301底部的区域的掺杂浓度和第一掺杂区110的掺杂浓度有关。比如，若需要该PN结反向电流大，可以提高第四掺杂区140中靠近沟槽底部的区域的掺杂浓度和/或第一掺杂区110的掺杂浓度。
通过上述描述可知，第三掺杂区130和第四掺杂区140中杂质的类型相反，即，如果所述第三掺杂区130中杂质的类型为N型，则所述第四掺杂区140中杂质的类型为P型；如果所述第三掺杂区130中杂质的类型为P型，则所述第四掺杂区140中杂质的类型为N型。第三掺杂区130和第四掺杂区140中杂质的最高掺杂浓度高于衬底100中杂质的掺杂浓度，但低于第一掺杂区110和第二掺杂区120中的最高掺杂浓度。
最后，例如可以用激光束或其它切割方法切掉衬底100的边缘，将所述竖直太阳能电池阵列与所述衬底100进行分离，将所述平面太阳能电池阵列分割为独立的多个太阳能电池单元，如图4(g)和图5(g)所示。对于竖直太阳能电池阵列还可以有其他处理方式，本发明在这方面不做限制。
本发明所提供的上述制造方法，具有以下优点：
(1)与传统太阳能电池单元的侧面(即与太阳能电池单元长边相连接的表面)具有两种掺杂类型不同，根据本发明所提供的制造方法所形成的太阳能电池单元的侧面具有单一的掺杂类型，即，太阳能电池单元的两个侧面中杂质的掺杂类型均为N型或者均为P型，又或者一个侧面为N型而另一个侧面为P型。因此，可以有效地降低对太阳能电池单元侧面进行钝化处理的难度；
(2)由于太阳能电池单元的侧面具有单一的掺杂类型，因此，便于从太阳能电池单元的侧面引出电极，而无需从太阳能电池单元的进光面上引出电极。如此一来，不会对太阳能电池的进光产生遮挡，从而可以提高太阳能电池单元的进光效率，进而提高太阳能电池单元的转换效率；
(3)在形成第一掺杂区110和第二掺杂区120、以及第三掺杂区130和第四掺杂区140的时候，通过控制杂质的掺杂浓度，可以在太阳能电池单元的内部形成类似于齐纳二极管结构区域(n+/p+区域)，从而在反向偏压时，当反向电压超过一定值时，可以通过较大电流，不会发生反向击穿损坏。当多个太阳能电池单元在串联状态下工作的时候，如果某个太阳能电池单元因无光照而无法正常工作，其内部的类似于齐纳二极管结构区域(n+/p+区域)可以保证整个串联电路保持导通状态，仍然可以正常工作。
如图4(g)所示，在第一掺杂区110(主要是虚线圈起的区域)的掺杂浓度与第四掺杂区140的掺杂浓度满足一定的条件情况下，第一掺杂区110与第四掺杂区140交界面附近区域所形成的PN结即为类似于齐纳二极管结构(n+/p+区域)；同样地，在第二掺杂区120(主要是虚线圈起的区域)的掺杂浓度与第四掺杂区140的掺杂浓度满足一定的条件情况下，第二掺杂区120与第四掺杂区140交界面附近区域所形成的PN结也为类似于齐纳二极管结构(n+/p+区域)。在本实施例中，太阳能电池单元基板500的掺杂浓度低于1017cm-3。第一掺杂区110、第二掺杂区120和第三掺杂区130中杂质的类型相同，第四掺杂区140中杂质的类型与上述三个掺杂区中杂质的类型相反。其中，第一掺杂区110和第二掺杂区120的最高掺杂浓度高于5×1019cm-3(掺杂后，第一掺杂区110和第二掺杂区120的方块电阻一般低于70Ω)、第三掺杂区130和第四掺杂区140的最高掺杂浓度一般高于1019cm-3，但是低于第一掺杂区110和第二掺杂区120的最高掺杂浓度(掺杂后，第三掺杂区130和第四掺杂区140的方块电阻一般高于200Ω)，从而使得第一掺杂区110和第二掺杂区120的表面具有单一的掺杂类型。在这种情况下，邻近第四表面的第一掺杂区110和第二掺杂区120的表面区域，虽然有相反类型掺杂造成补偿，但是其本来的掺杂类型没有变化，从而第一掺杂区110和第二掺杂区120可以与第四掺杂区140一起构成了内置的类似于齐纳二极管结构(n+/p+区域)(虚线圈起的区域)。
如图5(g)所示，在第一掺杂区110(主要是虚线圈起的区域)的掺杂浓度与第四掺杂区140的掺杂浓度满足一定的条件情况下，第一掺杂区110与第四掺杂区140交界面附近区域所形成的PN结即为类似于齐纳二极管结构(n+/p+区域)；同样地，在第二掺杂区120(主要是虚线圈起的区域)的掺杂浓度与第三掺杂区130的掺杂浓度满足一定的条件情况下，第二掺杂区120与第三掺杂区130交界面附近区域所形成的PN结也为类似于齐纳二极管结构(n+/p+区域)。在本实施例中，太阳能电池单元基板500的掺杂浓度低于1017cm-3，第一掺杂区110和第三掺杂区130中杂质的类型相同，第二掺杂区120和第四掺杂区140中杂质的类型相同，且与上述两个掺杂区中杂质的类型相反。第一掺杂区110和第二掺杂区120的最高掺杂浓度高于5×1019cm-3(掺杂后，第一掺杂区110和第二掺杂区120的方块电阻一般低于70Ω)、第三掺杂区130和第四掺杂区140的最高掺杂浓度一般高于1019cm-3，但是低于第一掺杂区110和第二掺杂区120的最高掺杂浓度(掺杂后，第三掺杂区130和第四掺杂区140的方块电阻一般高于200Ω)，从而使得第一掺杂区110和第二掺杂区120的表面具有单一的掺杂类型。在这种情况下，第一掺杂区110和第二掺杂区120中被虚线所圈起的区域，虽然有相反类型掺杂造成补偿，但是其本来的掺杂类型没有变化，从而分别可以与第三掺杂区130和第四掺杂区140构成了内置的类似于齐纳二极管结构(n+/p+区域)。
需要说明的是，本领域的技术人员应该可以理解，第一掺杂区110和第二掺杂区120、以及第三掺杂区130和第四掺杂区140中杂质的掺杂浓度并不限于上述数值范围，其具体数值可以根据实际需求进行相应地调整。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种太阳能电池单元。请参考图4(g)和图5(g)，该太阳能电池单元包括基板500，该基板500具有第三表面501和与该第三表面501相对的第四表面502。其中，所述基板500的材料包括单晶Si、单晶Ge、单晶SiGe、多晶Si、多晶Ge、多晶SiGe、非晶Si、非晶Ge、非晶SiGe、III-V或II-VI族化合物半导体、或其任意组合。所述基板500可以具有P型或者N型掺杂。在本实施例中，所述基板500中杂质的掺杂浓度低于1017cm-3。
在所述第三表面501和第四表面502上分别具有第四掺杂区140和第三掺杂区130，其中，所述第三掺杂区130和第四掺杂区140中杂质的类型相反。如果所述第三掺杂区130中的杂质为N型，则所述第四掺杂区140中的杂质为P型，反之亦然。所述第三掺杂区130和第四掺杂区140中杂质的最高掺杂浓度高于所述基板500中杂质的掺杂浓度。在本实施例中，所述第三掺杂区130和第四掺杂区140中杂质的最高掺杂浓度一般高于1019cm-3。
在与所述第三表面501和第四表面502相邻的侧表面上分别具有第一掺杂区110和第二掺杂区120，其中，所述第一掺杂区110和第二掺杂区120的表面具有单一的掺杂类型。在一个实施例中，如图4(g)所示，所述第一掺杂区110和第二掺杂区120的表面掺杂类型相同，均为N型或者均为P型。在另一个实施例中，如图5(g)所示，所述第一掺杂区110和第二掺杂区120的表面掺杂类型相反。即，如果所述第一掺杂区110的表面掺杂类型为N型，则所述第二掺杂区120的表面掺杂类型为P型；如果所述第一掺杂区110的表面掺杂类型为P型，则所述第二掺杂区120的表面掺杂类型为N型。优选地，所述第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的最高掺杂浓度高于第三掺杂区130和第四掺杂区140中杂质的最高掺杂浓度。
优选地，所述基板500的第三表面501和第四表面502之间的距离范围为10μm-200μm。
优选地，在所述第一掺杂区110和第二掺杂区120的表面上存在第一基片200和第二基片210。第一基片200和/或第二基片210可以是单层结构，也可以是多层结构。在衬底100的材料为硅、锗、硅锗时，第一基片200和/或第二基片210优选为氮化硅、氧化硅或其组合的材料层。其中，在所述第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型相反的情况下：如果所述第一掺杂区110中杂质的类型为N型、所述第二掺杂区120中杂质的类型为P型，则所述第一基片200中紧邻第一掺杂区110的部分(层)其材料优选为SiN、所述第二基片210中紧邻第二掺杂区120的部分(层)其材料优选为Al2O3；如果所述第一掺杂区110中杂质的类型为P型、所述第二掺杂区120中杂质的类型为N型，则所述第一基片200中紧邻第一掺杂区110的部分(层)其材料优选为Al2O3、所述第二基片210中紧邻第二掺杂区120的部分(层)其材料优选为SiN。在所述第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型相同的情况下：如果所述第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型均为N型，则所述第一基片200和第二基片210中紧邻掺杂区的部分(层)其材料优选为SiN；如果所述第一掺杂区110和第二掺杂区120中杂质的类型均为P型，则所述第一基片200和第二基片210中紧邻掺杂区的部分(层)其材料优选为Al2O3。
与传统的太阳能电池单元相比，本发明提供的太阳能电池单元具有以下优点：
(1)与传统太阳能电池单元的侧面(即与太阳能电池单元长边相连接的表面)具有两种掺杂类型不同，本发明所提供的太阳能电池单元的侧面具有单一的掺杂类型，即，太阳能电池单元的两个侧面中杂质的掺杂类型均为N型或者均为P型，又或者一个侧面为N型而另一个侧面为P型。因此，可以有效地降低对太阳能电池单元侧面进行钝化处理的难度；
(2)由于太阳能电池单元的侧面具有单一的掺杂类型，因此，便于从太阳能电池单元的侧面引出电极，而无需像现有技术那样从太阳能电池单元的进光面上引出电极，从而不会对太阳能电池的进光产生遮挡。因此，本发明所提供的太阳能电池单元具有较高的进光效率以及转换效率；
(3)对于本发明所提供的太阳能电池单元，当其第一掺杂区和第二掺杂区、以及第三掺杂区和第四掺杂区的掺杂浓度满足一定条件的时候，在太阳能电池单元的内部可以形成类似于齐纳二极管结构区域(n+/p+区域)，从而在反向偏压时，当反向电压超过一定值时，可以通过较大电流，不会发生反向击穿损坏。在多个太阳能电池单元在串联状态下工作的时候，如果某个太阳能电池单元因无光照而无法正常工作，其内部的类似于齐纳二极管结构区域(n+/p+区域)可以保证整个串联电路保持导通状态，仍然可以正常工作。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (15)

1.一种太阳能电池单元的制造方法，该方法包括：
a)提供衬底(100)，所述衬底(100)包括第一表面(101)和与该第一表面(101)相对的第二表面(102)；
b)对所述第一表面(101)和第二表面(102)分别进行重掺杂，在所述第一表面(101)上形成第一掺杂区(110)以及在所述第二表面(102)上形成第二掺杂区(120)；
c)从所述衬底的第一表面(101)和第二表面(102)形成至少两个第一沟槽(300)以及至少一个第二沟槽(301)，其中每个所述第二沟槽(301)位于相邻的两个所述第一沟槽(300)之间，从而形成至少两个基板(500)和至少一个基片构成的竖直基板阵列；
d)对所述第一沟槽(300)和第二沟槽(301)的侧壁分别进行重掺杂，在所述第一沟槽(300)的侧壁形成第三掺杂区(130)以及在所述第二沟槽(301)的侧壁形成第四掺杂区(140)，
其中，
在所述第一掺杂区(110)和所述第二掺杂区(120)的杂质类型相同的情况下：所述第三掺杂区(130)的杂质类型和第一掺杂区(110)以及第二掺杂区(120)的杂质类型相同，第四掺杂区(140)中的杂质类型和第一掺杂区(110)以及第二掺杂区(120)中的杂质类型相反，且第四掺杂区(140)的最高掺杂浓度比第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)的最高掺杂浓度低；
或者
在所述第一掺杂区(110)和所述第二掺杂区(120)的杂质类型相反的情况下：第三掺杂区(130)和第二掺杂区(120)中杂质的类型相反，且第三掺杂区(130)中靠近第一沟槽(300)底部的区域的最高掺杂浓度比第二掺杂区(120)的最高掺杂浓度低，第四掺杂区(140)和第一掺杂区(110)中杂质的类型相反，且第四掺杂区(140)中靠近第二沟槽(301)底部的区域的最高掺杂浓度比第一掺杂区(110)的最高掺杂浓度低。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中：
所述衬底(100)的材料包括单晶Si、单晶Ge、或单晶SiGe，且所述第一表面(101)或第二表面(102)为{110}面或{112}面，且所述第一沟槽(300)和第二沟槽(301)的侧壁为{111}面。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，对所述第一表面(101)和第二表面(102)进行杂质类型相同的重掺杂。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，对所述第一表面(101)和第二表面(102)进行杂质类型相反的重掺杂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制造方法，其中：
所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)的最高掺杂浓度高于5×1019cm-3。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的制造方法，其中，在所述步骤b)之后并且在步骤c)之前还包括：
e)在所述衬底(100)的第一表面(101)和第二表面(102)之上分别形成第一基片(200)和第二基片(210)。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其中，在所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)中杂质的类型相反的情况下：
当所述第一掺杂区(110)中杂质的类型为N型、所述第二掺杂区(120)中杂质的类型为P型，则所述第一基片(200)中紧邻衬底(100)的部分的材料为SiN、所述第二基片(210)的中紧邻所述衬底(100)的材料为Al2O3；
当所述第一掺杂区(110)中杂质的类型为P型、所述第二掺杂区(120)中杂质的类型为N型，则所述第一基片(200)中紧邻衬底(100)的部分的材料为Al2O3、所述第二基片(210)中紧邻所述衬底(100)的材料为SiN。
8.根据权利要求6所述的制造方法，其中，在所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)中杂质的类型相同的情况下：
当所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)中杂质的类型均为N型，则所述第一基片(200)和第二基片(210)中紧邻衬底(100)的部分的材料为SiN；
当所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)中杂质的类型均为P型，则所述第一基片(200)和第二基片(210)中紧邻衬底(100)的部分的材料为Al2O3。
9.一种太阳能电池单元，该太阳能电池单元，包括基板(500)，该基板(500)具有第三表面(501)和与该第三表面(501)相对的第四表面(502)，其中，在所述第三表面(501)和第四表面(502)上分别具有第三掺杂区(130)和第四掺杂区(140)，在与所述第三表面(501)和第四表面(502)相邻的侧表面上分别具有第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)，所述第三掺杂区(130)和第四掺杂区(140)中杂质的类型相反，且第三掺杂区(130)和第四掺杂区(140)的最高掺杂浓度比第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)的最高掺杂浓度低。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池单元，其中，所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)中杂质的类型相同。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池单元，其中，所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)中杂质的类型相反。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的太阳能电池单元，其中：
所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)的表面掺杂浓度高于5×1019cm-3。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的太阳能电池单元，其中：
在所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)的表面上存在第一基片(200)和第二基片(210)。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池单元，其中，在所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)中杂质的类型相同的情况下：
当所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)中杂质的类型均为N型，则所述第一基片(200)和第二基片(210)中紧邻基板(500)的部分的材料为SiN；
当所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)中杂质的类型均为P型，则所述第一基片(200)和第二基片(210)中紧邻基板(500)的部分的材料为Al2O3。
15.根据权利要求13所述的太阳能电池单元，在所述第一掺杂区(110)和第二掺杂区(120)中杂质的类型相反的情况下：
当所述第一掺杂区(110)中杂质的类型为N型、所述第二掺杂区(120)中杂质的类型为P型，则所述第一基片(200)中紧邻所述基板(500)的材料为SiN、所述第二基片(210)中紧邻基板(500)的部分的材料为Al2O3；
当所述第一掺杂区(110)中杂质的类型为P型、所述第二掺杂区(120)中杂质的类型为N型，则所述第一基片(200)中紧邻基板(500)的部分的材料为Al2O3、所述第二基片(210)中紧邻所述基板(500)的材料为SiN。
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