CN113948589B - 一种p型电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种P型电池及其制作方法，涉及光伏技术领域，以简化局部钝化接触结构的制备工艺，提高过程品质可控性，提高产品性能。所述P型电池的制作方法包括：提供一P型硅基底；在P型硅基底的第一面形成硅膜；对硅膜的局部区域进行N型掺杂，获得形成有局部掺杂部的硅膜；对形成有局部掺杂部的硅膜进行刻蚀，以去除局部掺杂部，并保留局部硅膜；对具有局部硅膜的P型硅基底的第一面进行N型掺杂；然后在局部硅膜的上形成第一电极；在P型硅基底的第二面形成第二电极。所述P型电池采用上述制作方法制作。本发明提供的P型电池的制作方法用于制作晶硅电池。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种P型电池及其制作方法。
背景技术
太阳能电池是一种利用光生伏打效应将光能转化成电能的装置。当太阳光照射在太阳能电池上时，太阳电池的半导体层吸收太阳光，并产生电子-空穴对。电子-空穴对在PN结内建电场的作用下分离。当接通太阳能电池外电路时，光生载流子(光生电子、光生空穴)可以在外电路迁移，从而使得光能以电能的形式输出。
为了避免金属电极与硅基底直接接触造成复合，一般可以采用钝化接触的方式降低复合速率，该钝化膜整面覆盖在硅基底的表面，对硅基底的表面进行钝化，并与金属电极对应设置。该钝化膜可以包括隧穿层也可以不包括隧穿层。当然，也可以选用局域钝化接触结构降低表面复合速率，但是目前局域钝化接触结构的制备工艺比较复杂，且引入较多热处理和清洗工艺，导致太阳能电池不仅制备成本高，过程品质也难以控制，从而影响产品性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种P型电池及其制作方法，以简化局部钝化接触结构的制备工艺，提高过程品质可控性，提高产品性能。
第一方面，本发明提供一种P型电池的制作方法。该P型电池的制作方法包括：
提供一P型硅基底；P型硅基底具有相对的第一面和第二面；在P型硅基底的第一面形成硅膜；对硅膜的局部区域进行N型掺杂，获得形成有局部掺杂部的硅膜；对形成有局部掺杂部的硅膜进行刻蚀，以去除局部掺杂部，并保留局部硅膜；对具有局部硅膜的P型硅基底的第一面进行N型掺杂；在局部硅膜的上形成第一电极；在P型硅基底的第二面形成第二电极。
本发明提供的P型电池的制作方法，利用硅材料中N型杂质元素浓度越高，硅材料越容易刻蚀这一原理，对硅膜的局部区域进行N型掺杂，使得在没有光刻工艺转移图案的前提下，对形成有局部掺杂部的硅膜进行刻蚀，从而去掉局部掺杂部，而保留局部硅膜。在此基础上，对具有局部硅膜的P型硅基底的第一面进行N型掺杂，使得具有局部硅膜的P型硅基底的第一面形成N型层。此时，在局部硅膜的上形成第一电极，实质是利用局部硅膜作为局部钝化接触结构，使得第一电极通过局部硅膜与P型硅基底的第一表面形成的N型层钝化接触，从而降低N型层表面具有较低的表面复合速率。同时，基于硅材料中P型杂质浓度越高，越不容易刻蚀这一原理，在P型基底的第一表面形成硅膜后，先对该硅膜的局部区域进行N型掺杂和刻蚀，再对具有局部硅膜的P型硅基底的第一面进行N型掺杂。基于此，当刻蚀形成有局部掺杂部的硅膜时，刻蚀剂不仅对P型硅基底损伤比较小，还能够避免出现不均匀刻蚀现象，以均匀完全的去除形成在硅膜局部区域的局部掺杂部，从而保证P型硅基底的质量稳定，提高产品器件性能。
不仅如此，由于P型硅基底的第一表面形成的N型层上，保留局部硅膜，使得N型层存在没有被局部硅膜覆盖的区域，因此，N型层没有被局部硅膜覆盖的区域不存在光寄生吸收，可以减少因为光寄生吸收所带来的光利用率降低的问题。由此可见，本发明提供的P型电池的制作方法可以在没有引入光刻、清洗等步骤的前提下，采用一次掺杂和一次刻蚀的方式完成局部钝化接触结构的制作，从而简化局部钝化接触结构的制作过程，降低P型电池的过程品质控制难度。
此外，如图1A至图1G所示，当局部硅膜220用以形成引出电流的局部钝化结构，由于N型层300与局部硅膜220形成的局部钝化结构接触，使得N型层300表面没有发生欧姆接触，因此，N型层300表面具有较低的表面复合速率。由此可见，本发明实施例提供的太阳能电池的制作方法中，采用一次掺杂和一次刻蚀工艺形成局部硅膜220，并将其用于引出电流的局部钝化结构，有利于提高太阳能电池效率。
在一种可能的实现方式中，上述硅膜为本征硅膜。由于本征硅膜所含有的硅材料为本征硅。此时，本征硅不含有N型杂质元素，使得刻蚀形成有局部掺杂部的硅膜，可以在去除局部掺杂部的同时，保留局部硅膜。
在一种可能的实现方式中，上述硅膜为轻掺杂硅膜。该轻掺杂硅膜轻掺杂有N型杂质元素或P型杂质元素。
基于硅材料中N型杂质元素的掺杂浓度越高，硅材料越容易被刻蚀这一原理，设定硅膜轻掺杂有N型杂质元素。在此基础上，对硅膜的局部区域进行N型掺杂，使得所形成的局部掺杂部的N型杂质元素掺杂浓度相对于其它区域高，因此，刻蚀形成有局部掺杂部的硅膜时，可以在去除局部掺杂部的同时，保留局部硅膜。
基于硅材料中P型杂质元素的掺杂浓度越高，硅材料(相对于本征硅)不越容易被刻蚀这一原理，设定硅膜轻掺杂有P型杂质元素。在此基础上，对硅膜的局部区域进行N型掺杂，使得所形成的局部掺杂部以N型补偿掺杂区域存在，而硅膜除局部掺杂部之外的其他区域轻掺杂有P型杂质元素，因此，刻蚀形成有局部掺杂部的硅膜时，可以在去除局部掺杂部的同时，保留局部硅膜。
在一种可能的实现方式中，上述硅膜含有有效掺杂浓度小于1019cm-3的杂质元素。当硅膜轻掺杂有P型杂质元素，硅膜含有的杂质元素为P型杂质元素。当硅膜轻掺杂有N型杂质元素，硅膜含有的杂质元素为N型杂质元素。
在一种可能的实现方式中，在形成有局部掺杂部的硅膜中，局部掺杂部均含有有效掺杂浓度为1019cm-3～1022cm-3的N型杂质元素。
当硅膜轻掺杂有P型杂质元素时，且含有有效掺杂浓度小于1019cm-3的杂质元素，由于局部掺杂部含有的N型杂质元素的有效掺杂浓度为1019cm-3～1022cm-3，因此，局部掺杂部的多数载流子为电子，呈现N型掺杂硅的特征。基于此，刻蚀形成有局部掺杂部的硅膜时，可以在去除局部掺杂部的同时，保留局部硅膜。而硅膜除所述局部掺杂部外的区域，也就是局部硅膜同样含有的有效掺杂浓度小于1019cm-3的杂质元素。
在一种可能的实现方式中，上述N型掺杂的工艺为热扩散工艺。此处的N型掺杂，可以为对硅膜的局部区域进行的N型掺杂，也可以是对具有局部硅膜的P型硅基底的第一面进行的N型掺杂。
在一种可能的实现方式中，上述热扩散工艺的掺杂源形成方式为局部形成方式。该热扩散工艺的杂质元素驱入方式为以加热设备为热源的驱入方式。此时，由于掺杂源已经局部形成，使得只需采用管式加热或其它加热方式将杂质元素驱入相应材料中，因此，本发明提供的P型电池的制作方法中，N型掺杂无需另外在相应表面形成掩膜图案，从而减少清洗和刻蚀流程，进而降低杂质引入几率。
在一种可能的实现方式中，上述热扩散工艺的掺杂源形成方式为整面形成方式。该热扩散工艺的杂质元素驱入方式为以激光为热源的局部驱入方式。此时，由于以激光为热源将杂质元素局部驱入相应材料中，因此，本发明提供的P型电池的制作方法中，无需在相应表面图形化形成掺杂源，从而有效减少工艺复杂度。
在一种可能的实现方式中，上述N型掺杂的工艺为离子注入工艺。此处的N型掺杂，可以为对硅膜的局部区域进行的N型掺杂，也可以是对具有局部硅膜的P型硅基底的第一面进行的N型掺杂。
上述离子注入工艺的离子注入设备具有掩膜板。此时，不管是对硅膜的局部区域进行N型掺杂，还是对具有局部硅膜的P型基底的第一表面进行N型掺杂，均无需另外在相应表面形成掩膜图案，从而减少清洗和刻蚀流程，进而降低杂质引入几率。
在一种可能的实现方式中，上述刻蚀为湿法刻蚀。该湿法刻蚀的刻蚀剂可以为酸性刻蚀剂或碱性刻蚀剂。
当湿法刻蚀的刻蚀剂为酸性刻蚀剂时，酸性刻蚀剂可以至少包括HF和磷酸混合溶液，HF和HNO3形成的混合溶液，HNO3和NH4F形成的混和溶液。当然，酸性刻蚀剂还可以包括醋酸和/或高氯酸等。
当湿法刻蚀的刻蚀剂为碱性刻蚀剂时，碱性刻蚀剂可以为NaOH溶液，KOH溶液、四甲基氢氧化铵溶液中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，上述刻蚀为干法刻蚀。该干法刻蚀的刻蚀剂为含卤素元素气体。含卤素元素气体可以包括Cl2、HBr、HCl、CF4、SF6、C2F6、NF3、ClF3蒸汽，CClF5、CBrF4中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，对P型硅基底的第一面进行N型掺杂包括：对硅基底的第一面没有被局硅膜覆盖的区域进行N型掺杂。
在一种可能的实现方式中，对具有所述局部硅膜的P型硅基底的第一面进行N型掺杂还包括：以局部硅膜为掺杂通道，对具有所述局部硅膜的P型硅基底的第一面被局部硅膜覆盖的区域进行N型掺杂。此处以局部硅膜为掺杂通道是指：通过调控掺杂工艺控制驱入局部硅膜的N型杂质元素可以扩散至P型硅基底的第一面被局部硅膜覆盖的区域。此时，局部硅膜作为N型杂质元素的扩散通道，扩散至P型硅基底的第一面被局部硅膜覆盖的区域。
在一种可能的实现方式中，在P型硅基底的第一面形成硅膜前，上述P型电池的制作方法还包括：在P型硅基底的第一面形成隧穿材料层。在此基础上，当刻蚀形成有局部掺杂部的硅膜时，隧穿材料层可以阻挡刻蚀剂进一步刻蚀P型硅基底的第一面，避免出现不均匀刻蚀现象，使得刻蚀剂可以均匀的将硅膜所形成的局部掺杂部完全去除，从而进一步降低刻蚀剂对P型硅基底的损伤，优化P型硅基底的质量，提高产品器件性能。
在一种可能的实现方式中，对形成有局部掺杂部的硅膜进行刻蚀，以去除局部掺杂部后，该隧穿材料层被局部掺杂部覆盖的区域被去除。此时，隧穿材料层被局部硅膜覆盖的区域可以饱和表面悬挂键，从而降低表面态缺陷密度，提高产品器件性能。
在一些可能的实现方式中，对形成有局部掺杂部的硅膜进行刻蚀，以去除所述局部掺杂部后，隧穿材料层被局部掺杂部覆盖的区域被保留。对具有局部硅膜的P型硅基底的第一面进行N型掺杂包括：以隧穿材料层为通道，对P型硅基底的第一面进行N型掺杂。
当隧穿材料层被局部掺杂部覆盖的区域被保留时，隧穿材料层可以饱和局部硅膜覆盖区域和未覆盖区域的表面悬挂键，从而降低表面态缺陷密度，提高产品器件性能。
在一些可能的实现方式中，上述硅膜的厚度为20nm～500nm，隧穿材料层的厚度为0.5nm-5nm。
在一种可能的实现方式中，上述隧穿材料层的材质为介电层。该介电层包括本征非晶硅、本征多晶硅、氮氧硅、碳化硅、氮化硅、氧化物中的一种或多种。本征硅可以为本征非晶硅和/或本征多晶硅。氧化物可以为氧化硅和/或氧化铝。
在一种可能的实现方式中，对具有所述局部硅膜的P型硅基底的第一面进行N型掺杂后，在P型硅基底的第二面形成第二电极前，上述P型电池的制作方法还包括：去除P型硅基底的第二面的杂质材料。应理解，对P型硅基底进行N型掺杂容易出现绕掺杂，导致P型硅基底的第二面也掺杂一部分N型杂质元素，进而使得P型硅基底的第二面形成PN结，并产生N型元素的硅化物(例如磷硅玻璃)，导致P型电池性下降。为此，利用该步骤可以去除绕掺杂所形成的PN结和N型杂质元素的硅化物，从而保证电池性能。也就是说，当以磷元素为N型杂质元素，杂质材料可以为磷硅玻璃，甚至硼掺杂硅等。
在一种可能的实现方式中，上述第二电极与P型硅基底的第二表面的接触方式为局部场接触。此时，利用局部场接触可以降低P型基底的第二表面的表面复合速率，从而提高P型电池的性能。应理解，在形成第一电极和第二电极前，可以在P型基底的第一表面的上方形成第一钝化层，在P型基底的第二表面上方形成第二钝化层。
第二方面，本发明提供一种P型电池。该P型电池采用第一方面或第一方面任一可能的实现方式制作。
第二方面提供的P型电池的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式的有益效果相同。
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1A至图1G为本发明实施例提供的一种P型电池的制作方法的各个阶段状态示意图；
图2为本发明实施例提供的一种P型电池的结构示意图；
图3A至图3G为本发明实施例提供的另一种P型电池的制作方法的各个阶段状态示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种P型电池的结构示意图；
图5A至图5G为本发明实施例提供的又一种P型电池的制作方法的各个阶段状态示意图；
图6为本发明实施例提供的又一种P型电池的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在相关技术公开的太阳能电池的制作方法中，经常形成局部钝化接触结构，以利用抑制载流子复合速率，提高电池性能。常见的局部钝化接触结构的形成方法可以分为以下三种：
第一种：利用光刻工艺在钝化材料层上方的氧化硅层形成光刻胶图案，在以光刻胶图案为掩膜对氧化硅层进行刻蚀，形成掩膜图案；接着以掩膜图案为掩膜对钝化材料层进行刻蚀，形成局部钝化接触结构。
第二种：在钝化材料层上形成掩膜材料层，利用刻蚀浆料对掩膜材料层进行刻蚀，获得掩膜图案；接着以掩膜图案为掩膜，对钝化材料层进行刻蚀，获得局部钝化接触结构。
第三种，在钝化材料层上形成掩膜图案，利用激光进行图形化处理，获得局部钝化接触结构。
由上可见，在第一种形成方法中所涉及的光刻工艺和刻蚀工艺均含有各种刻蚀步骤和各种清洗步骤。在第二种形成方法和第三种形成方法中也需要进行掩膜制备、刻蚀和清洗过程，因此，相关技术中局部钝化接触结构形成工艺需要制作一个或多个步骤的掩膜，导致工艺复杂。并且，由于局部钝化接触结构形成工艺需要制作一个或多个步骤的掩膜，导致局部钝化接触结构形成工艺中存在各种热处理工艺、刻蚀工艺和清洗工艺，使得过程品质控制难度大。例如：从杂质引入的角度来说，第一种形成方法中的光刻法引入光刻胶，第二种形成方法中使用刻蚀浆料刻蚀掩膜材料层容易引入其它物质杂质。从基底损伤的角度来说，第三种形成方法中使用激光对钝化材料层进行图案化处理时，难以控制激光刻蚀深度，容易造成基底退化和损伤，并且刻蚀不均匀的问题。
发明人发现：硅材料掺杂N型杂质的浓度越高，硅材料越容易刻蚀，硅材料掺杂P型杂质浓度越高，硅材料越难刻蚀。也就是说，对于硅材料来说，高浓度N型掺杂的硅材料刻蚀速率＞低浓度N型掺杂的硅材料刻蚀速率＞本征硅材料＞低浓度P型掺杂的硅材料刻蚀速率＞高浓度P型掺杂的硅材料刻蚀速率。基于此，本发明实施例提供一种P型电池的制作方法，利用硅材料在掺杂杂质元素时所具有的刻蚀特性，对硅材料的局部进行一次掺杂和一次刻蚀，制作局部钝化接触结构，以简化局部钝化接触结构的制备工艺，提高过程品质可控性，并提高产品性能。
上述局部钝化接触结构根据P型电池的制作工艺不同而呈现不同的构造。下面结合附图描述本发明实施例提供的P型电池的制作方法。
图1A至图1G为本发明实施例提供的一种P型电池的制作方法的各个阶段状态示意图。本发明实施例提供的P型电池的制作方法包括：
如图1A所示，提供一P型硅基底100。在后续工艺中，P型硅基底100可以用以形成P型电池的PN结。P型硅基底100所含有的P型杂质元素的有效掺杂浓度可以为1019cm-3～1022cm-3，以保证P型硅基底100具有良好的导电性能。该P型杂质元素可以为第IIIA族元素。第IIIA族元素包括但不仅限于B、Ga、Al、In等中的一种或多种。
如图1A所示，上述P型硅基底100具有相对的第一面和第二面。当第一面为受光面时，第二面为背光面。当第一面为背光面时，第二面为受光面。并且，第一表面可以为绒面，也可以为抛光面。当然，第二面可以为绒面，也可以为抛光面。例如：当第一面为受光面时，当第一表面为绒面，第二面为抛光面。此时，第一面可以作为陷光结构，增加P型电池对光线的利用率。
如图1A所示，在实际应用中，可以以碱液对所需形成绒面的P型硅基底100的表面(第一面和/或第二表面)进行各向异性腐蚀，使得P型基底的表面形成绒面。此处还可以以化学抛光(chemical polishing)或者机械抛光(mechanicalpolishing)对所需形成抛光面的P型硅基底100的表面(第一面和/或第二表面)进行抛光。
如图1B所示，在P型硅基底100的第一面形成硅膜200。该硅膜200的厚度可以根据实际需要设置，例如20nm-500nm。硅膜的厚度具体可以为20nm、500nm、150nm或300nm等。
如图1B所示，从硅膜200的晶型和尺寸来说，该硅膜200可以为非晶硅、多晶硅、微晶硅、纳米硅等中的一种或多种。当如果硅膜200的材质为多种的情况下，硅膜200可以为同一层硅膜200含有多种硅材料。从硅膜200是否掺杂杂质元素来说，上述硅膜200不仅可以为本征硅膜，还可以为轻掺杂硅膜。轻掺杂硅膜所含有的杂质元素可以为P型杂质元素，也可以为N型杂质元素。该轻掺杂硅膜所含有的杂质元素的有效掺杂浓度(即每立方厘米掺杂的杂质元素个数)比较小。本发明实施例中杂质元素的有效掺杂浓度小于1019cm-3，定义杂质元素在相应膜层中出现轻掺杂。例如：轻掺杂硅膜所含有的杂质元素的有效掺杂浓度小于1019cm-3。
在实际应用中，如图1B所示，上述硅膜200可以采用化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition，缩写为CVD)等薄膜生长工艺在P型硅基底100的第一面形成硅膜200。以等离子增强化学气相沉积(Plasma Enhanced CVD，缩写为PECVD)为例，将P型硅基底100以第一面朝上的方式放置于工艺腔内，并将工艺腔的温度设定为150℃～350℃。向工艺腔内通入纯硅烷，纯硅烷在150℃～350℃的环境下经过射频电场作用分解，进而在P型硅基底100的第一面形成多晶硅膜。在一些情况下，可以对非晶硅薄膜进行退火，使得非晶硅薄膜转换为多晶硅薄膜或者微晶硅薄膜。当然，也可以对非晶硅薄膜不进行退火操作，非晶硅薄膜也可以在后续掺杂工艺等热过程中转换为多晶硅薄膜或者微晶硅薄膜。
如图1B和1C所示，对硅膜200的局部区域进行N型掺杂，获得形成有局部掺杂部210的硅膜200。此时，局部掺杂部210的多数载流子为电子，呈现N型掺杂硅的特征。N型掺杂所掺杂的杂质元素为第VA族元素，包括但不仅限于P、As、Sb等中的一种或多种。掺杂源可以根据所需掺杂的杂质元素的种类决定。例如：常见的POCl3、PH3、AsH3、含P、As等第VA族元素的氧化物等。
在一种示例中，如图1B和1C所示，上述N型掺杂的工艺为热扩散工艺。此时，可以将掺杂源形成在硅膜200表面，然后采用热驱入方式将N型杂质元素驱入硅膜200所需掺杂的区域。当采用热扩散工艺进行局部N型掺杂的过程中，可以是在硅膜200形成表面的过程中实现局域化，也可以是在热驱入过程中实现局域化。
如图1B和1C所示，当在硅膜200形成表面的过程中实现局域化时，热扩散工艺的掺杂源形成方式为局部形成方式，热扩散工艺的杂质元素驱入方式为以加热设备为热源的驱入方式。局部形成方式是指：采用包括但不仅限于丝网印刷、喷墨打印等图形化形成方式将掺杂源以浆料的形式形成在硅膜200需要掺杂的区域。加热设备可以为管式加热炉、链式加热设备，激光加热设备等加热设备。由于掺杂源已经局部形成，使得只需采用管式加热或其它加热方式将杂质元素驱入相应材料中，因此，本发明实施例提供的P型电池的制作方法中，N型掺杂无需另外在相应表面形成掩膜图案，从而减少清洗和刻蚀流程，进而降低杂质引入几率。
举例说明，如图1B和图1C所示，采用丝网印刷工艺将含磷浆料(如含POCl3浆料)印刷在硅膜200需要掺杂的区域，并利用管式加热设备加热，将POCl3浆料含有的磷元素驱入硅膜200需要掺杂的区域中，使得硅膜200的局部区域形成局部掺杂部210。
如图1B和图1C所示，当在热驱入过程中实现局域化时，热扩散工艺的掺杂源形成方式为整面形成方式，热扩散工艺的杂质元素驱入方式为以激光为热源的局部驱入方式。此处整面形成方式是指：采用包括但不仅限于淀积、旋涂等成膜方式在硅膜200整面形成掺杂源，然后利用激光为热源，加热掺杂源局部区域，使得一定量的N型杂质元素被驱入硅膜200的局部区域。淀积方式可以是气相沉积或者管式通源方式(例如：将硅片置于管式炉管中，然后使用氮气等载气将三氯氧磷等含有掺杂元素的气体带入管式炉管中，从而将掺杂剂沉积于硅片表面)等。此时，由于以激光为热源将杂质元素局部驱入相应材料中，因此，本发明实施例提供的P型电池的制作方法中，无需在相应表面图形化形成掺杂源，从而有效减少工艺复杂度。
举例说明，如图1B和1C所示，采用APCVD或者管式气相沉积炉在硅膜200整面浅沉积含第VA族杂质元素的氧化硅(如磷硅玻璃PSG)，然后利用激光进行图形化辐照含第VA族杂质元素的氧化硅的局部区域，使得氧化硅被辐照激光辐照后的局部区域所含有的第VA族杂质元素被驱入硅膜200的局部区域，从而实现局部N型掺杂。
在一种示例中，如图1B和1C所示，上述N型掺杂的工艺为离子注入工艺。离子注入工艺的离子注入设备具有掩膜板。此时，掩膜板可以内置于离子注入设备内。此时，离子注入方法中可以较为容易实现图形化掺杂，仅需要在离子注入设备中加入固定的图形化的遮挡板即可实现。这种遮挡板可以长期使用，图形化的成本相对较低。并且，不管是对硅膜200的局部区域进行N型掺杂时，无需另外在相应表面形成掩膜图案，从而减少清洗和刻蚀流程，进而降低杂质引入几率。
如图1B和1C所示，在实际应用中，将掺杂源蒸汽通入离子注入设备中，并结合遮挡板使得离子注入设备向硅膜200的局部区域图形化注入第VA族杂质离子(如磷元素)，并进行退火，以修复硅膜200中的晶格缺陷，使得第VA族杂元素以原子的形式移动到晶格点，将其激活，从而达到对硅膜200局部区域进行N型掺杂的目的。
如图1B和1C所示，为了利用硅膜200制作局部接触部，硅膜200进行N型掺杂区域(即局部掺杂部210)和未进行N型掺杂的区域(下文称作局部硅膜220)的刻蚀速率具有较大的差异，为后续采用刻蚀方式刻蚀硅膜200提供基础。为了保证局部掺杂部210与局部硅膜220的刻蚀速率差异足够大，此处当硅膜200含有有效掺杂浓度小于1019cm-3的杂质元素，N型掺杂是指对硅膜200的局部区域进行局部掺杂部210含有有效掺杂浓度为1019cm-3～1022cm-3的N型杂质元素。局部硅膜220的膜质为本征硅，或者局部硅膜220含有有效掺杂浓度小于1019cm-3的杂质元素。
如图1C所示，当硅膜200为本征硅时，对硅膜200的局部区域进行N型掺杂，所获得的局部掺杂部210的膜质为N型硅，局部硅膜220的膜质为本征硅。此时，局部掺杂部210的刻蚀速度大于局部硅膜220的刻蚀速率，因此，刻蚀形成有局部掺杂部的硅膜时，可以在去除局部掺杂部的同时，保留局部硅膜。例如：当硅膜200为本征硅，局部掺杂部210含有有效掺杂浓度为1019cm-3、1020cm-3或1022cm-3的磷元素。局部硅膜220没有含有P型或N型杂质元素。
如图1B和1C所示，当硅膜200为轻掺杂有N型杂质元素时，对硅膜200的局部区域进行N型掺杂，所获得的局部掺杂部210的膜质为重掺杂N型硅，局部硅膜220的膜质为轻掺杂N型硅。此时，局部掺杂部210的刻蚀速度大于局部硅膜220的刻蚀速率，因此，刻蚀形成有局部掺杂部的硅膜时，可以在去除局部掺杂部的同时，保留局部硅膜。例如：当硅膜200轻掺杂有有效掺杂浓度为1014cm-3的磷元素，局部掺杂部210含有有效掺杂浓度为1019cm-3、1021cm-3或1022cm-3的磷元素。局部硅膜220含有有效掺杂浓度为1014cm-3的磷元素。
如图1B和1C所示，当硅膜200为轻掺杂有P型杂质元素时，对硅膜200的局部区域进行N型掺杂时，所获得的局部掺杂部210的膜质为实际为P型杂质元素和N型杂质元素共掺杂的硅(即第VA族元素和第IIIA族元素共掺杂的硅)。并且N型杂质元素的有效掺杂浓度大于P型杂质元素的有效掺杂浓度，局部掺杂部210以N型补偿掺杂区域的形式存在，且局部掺杂部210的刻蚀速率大于局部硅膜220的刻蚀速率，因此，刻蚀形成有局部掺杂部的硅膜时，可以在去除局部掺杂部的同时，保留局部硅膜。例如：当硅膜200轻掺杂有有效掺杂浓度为1012cm-3的硼元素，局部掺杂部210含有有效掺杂浓度为1019cm-3、1020cm-3或1022cm-3的磷元素。局部硅膜220含有有效掺杂浓度为1012cm-3的磷元素。
基于上述原因，如图1B～1D所示，对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行刻蚀，以去除局部掺杂部210，并保留局部硅膜220。此时，去除局部掺杂部210的区域形成凹槽。应理解，P型硅基底100的表面为P型硅基底的100晶向所在面，硅膜200轻掺杂有N型杂质元素，对硅膜200的局部区域进行N型磷掺杂，所形成的局部掺杂部210重掺杂有磷元素。由于硅膜200所含有的N型元素浓度比较低，而硅膜200下方为P型硅基底100，因此，P型硅基底100的刻蚀速率小于局部掺杂部210的刻蚀速率。
基于上述原因，如图1B～1D所示，可以以P型硅基底100作为刻蚀停止层，对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行刻蚀，可以在保留局部硅膜220的情况下，先以较快的刻蚀速度持续刻蚀局部掺杂部210一段时间，直至局部掺杂部210被刻蚀完时，由于P型硅基底100的存在，刻蚀速率逐渐下降，从而更好的将P型硅基底100上方的局部掺杂部210刻蚀完全，避免局部掺杂部210所在位置出现刻蚀不完全的情况出现。同时，由于P型硅基底100的存在，在刻蚀至局部掺杂部210的底部时，可以在均匀局部掺杂部210的前提下，不至于随着刻蚀持续进行进而造成硅基底被大量被刻蚀的问题出现，从而减少刻蚀工艺P型硅基底100的损伤。当P型硅基底100为刻蚀停止层时，硅膜200的膜质可以为本征硅或者轻掺杂P型硅。此时，在P型硅基底100形成硅膜200时，硅膜200的膜质含有的P型杂质元素不会对P型硅基底100的第一面产生影响，从而保证P型硅基底100作为刻蚀停止层时，P型硅基底100的第一面对于刻蚀剂具有良好的耐腐蚀作用，进而进一步降低P型硅基底100所受到的损伤。
另外，如图1B～1D所示，当上述P型硅基底100的第一面为受光面时，如果受光面具有绒面等陷光结构。在刻蚀形成有局部掺杂部210的硅膜200时，由于P型基底为刻蚀停止层，因此，可以降低刻蚀对于第一面的陷光结构破坏程度，从而提高P型电池的光吸收率和发电效率。
在一种示例中，上述刻蚀方式可以为湿法刻蚀，也可以为干法刻蚀。并且刻蚀方式可以与前文掺杂方式进行任意组合。
当刻蚀方式为湿法刻蚀时，湿法刻蚀剂可以为酸性刻蚀剂。酸性刻蚀剂可以包括含有氟离子或氟元素络合离子的酸性溶液进行刻蚀。例如：HF和磷酸混合水溶液，HF和HNO3混合水溶液，HNO3和NH4F混合水溶液等中的一种，但不仅限于此。例如：可以按照一定比例取70wt％的硝酸和50wt％的氟化铵水溶液进行混合，使得所获得的HNO3和NH4F混合水溶液所含有的HNO3和HH4F的质量比例可以为(2～30):1。又例如，可以按照一定比例取50wt％的氢氟酸和50wt％的进行混合，使得所获得的HNO3和HF的质量比例可以为100:1到1:10。
当然，还可以在在酸性刻蚀剂加入高氯酸、磷酸、醋酸等。例如：可以将氢氟酸和高氯酸混合使用，刻蚀硅材料，至于硫酸的其他酸性物质，则可以调节酸性刻蚀剂的pH值，并提供氢离子，使得酸性刻蚀剂可以在适当pH范围刻蚀硅膜。
举例说明，如图1B～1D所示，采用管式通源方式在本征硅膜质的硅膜200上表面形成磷硅玻璃，使用激光对磷硅玻璃进行图形化的辐照，使得磷硅玻璃被激光辐照后的区域掺杂成为局部掺杂部210；接着采用酸性溶液(如HF和HNO3水溶液)作为酸性刻蚀剂对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行刻蚀时，局部掺杂部210的刻蚀速率与P型硅基底100的刻蚀速率比例可以达到3:1以上。此时，可以选择性刻蚀局部掺杂部210(第VA族掺杂硅)和未进行N型掺杂的硅膜200(如轻掺杂硅或者本征硅膜质的硅膜)，以图形化刻蚀掉硅膜200形成的局部掺杂部210。
如图1B～1D所示，当上述刻蚀方式为干法刻蚀时，干法刻蚀的工艺可以为反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching，缩写为RIE)、电子回旋共振式等离子(Electroncyclotron resonance，缩写为ECR)刻蚀和电感耦合等离子(InductivelyCoupled Plasma，缩写为ICP)刻蚀等，以及类似的其他气相刻蚀方法。如图1C和1D所示，无论硅膜200的膜质为本征硅还是轻掺杂硅，这些干法刻蚀方法均选择型刻蚀局部掺杂部210(第VA族掺杂硅)和未进行N型掺杂的硅膜200(如轻掺杂硅或者本征硅膜质的硅膜)，以图形化刻蚀掉硅膜200形成的局部掺杂部210。
上述干法刻蚀的刻蚀剂为含卤素元素气体。含卤素元素气体可以为含氟元素、氯元素、溴元素中至少一种的气体。含卤素元素气体也可以为含氟元素气体、含氯元素气体、含溴元素气体、含氟元素和氯元素的气体、含氟元素和溴元素气体中至少一种的气体。
含氯元素气体可以为Cl2、HCl中的一种或两种。含氟元素气体可以为C2F6、NF3、SF6、CF4中的一种或多种。含溴元素气体可以为HBr。含氟元素和氯元素的气体可以为ClF3蒸汽、CClF5中的一种或两种。含氟元素和溴元素气体可以为CBrF4。
举例说明，如图1B～1D所示，以C2F6和Cl2的混合气体为干法刻蚀气体对硅膜200进行干法刻蚀时，局部掺杂部210和局部硅膜220的刻蚀速率比例可以达到3:1以上。经过试验优化，甚至可以达到10:1，因此，采用干法刻蚀可以很好的刻蚀掉局部掺杂部210。并且，在两种或两种以上气体混合的情况下，通过调整各个气体的比例(如流量比/体积比等)，以间接调局部掺杂部210和局部硅膜220的刻蚀速率比例，从而使得刻蚀工艺具有更宽的工艺窗口。
如图1B～1D所示，如果N型杂质元素的有效掺杂浓度沿着硅膜200厚度方向具有一定的梯度，N型杂质元素的有效掺杂浓度沿着硅膜200厚度减小的方向逐渐降低。这种情况下，采用湿法刻蚀方式刻蚀形成有局部掺杂部210的硅膜200的过程中，不仅不容易将局部掺杂部210去除完全，还容易出现横向刻蚀的问题，导致局部硅膜220悬空现象。当采用干法刻蚀方式刻蚀形成有局部掺杂部210的硅膜200时，不仅可以均匀完全的去除所需刻蚀掉的局部掺杂部210，减少因为局部掺杂部210刻蚀不完全所导致的激光吸收问题，还可以获得高宽比较好的凹槽，且不会发生横向刻蚀所产生的局部硅膜220悬空现象。此时，刻蚀后所保留的局部硅膜220与下方膜层具有足够大的接触面积，以使得P型电池在较低电阻下导出电流。由此可见，相比于湿法刻蚀，干法刻蚀可以保证P型电池具有较好的性能。
如图1C～图1E所示，当去除局部掺杂部210后，对具有局部硅膜220的P型硅基底的第一面进行N型掺杂，使得P型硅基底100的第一表面形成有N型层300，可以与P型硅基底100构成P型电池的核心PN结。此处对P型硅基底100的第一面进行N型掺杂，可以是一次性完成N型掺杂，也可以分多次完成N型掺杂，具体根据实际工艺决定。
在一种示例中，如图1C～图1E所示，可以在具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面上方进行整面N型掺杂。此时，N型杂质元素同时以去除局部掺杂部210的区域(即前文凹槽)和局部硅膜220为通道，对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一表面进行N型掺杂。由于P型硅基底100的第一面的局部区域(定义为局部硅膜220覆盖区域)被局部掺杂部210覆盖，另一部分区域(定义为局部硅膜220未覆盖区域)没有被局部掺杂部210覆盖，因此，在P型硅基底100的第一面上方进行整面N型掺杂后，局部硅膜220覆盖区域的有效掺杂浓度低于局部硅膜220未覆盖区域的有效掺杂浓度。
在一种示例中，如图1B～图1E所示，在掺杂过程中，杂质元素在硅膜200内向各个方向运动。例如：杂质元素有可能离开硅膜200，也有可能发生纵向运动(沿着硅膜200的厚度方向)和横向运动(沿着硅膜200的表面延伸方向)。鉴于此，也可以仅以去除局部掺杂部引出电流210的区域(即前文所述凹槽)为通道，对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面进行N型掺杂，完成对P型硅基底100的第一面进行N型掺杂。当然，这种情况下，如果局部硅膜220用以形成引出电流的局部钝化接触结构，那么在后续工艺中还可以在局部硅膜220进行轻掺杂，用以在较低载流子复合速率的情况下，调整电流导出能力。可以理解的是，虽然没有以局部硅膜220为掺杂通道，但是因为掺杂过程中存在横向扩散，因此，局部硅膜220未覆盖区域被N型掺杂的同时，局部硅膜220覆盖区域也被N型掺杂，只是局部硅膜220覆盖区域的材料有效掺杂浓度低于局部硅膜220未覆盖区域的材料有效掺杂浓度。
如图1C～图1E所示，为了检测P型硅基底100的第一面的N型掺杂是否达到预期效果，可以采用四探针法、椭偏仪等手段测量P型硅基底100的第一面的方阻。如果以去除局部掺杂部210的区域为通道，对P型硅基底100的第一面进行N型掺杂的过程中，如果横向扩散能力不足，那么也可以进行第二次掺杂。此时，以局部硅膜220为掺杂通道，对局部硅膜220覆盖区域进行N型掺杂，以保证N型层300在局部硅膜220覆盖区域的有效掺杂浓度合适。应理解，以去除局部掺杂部210的区域为通道对P型硅基底100的第一面进行N型掺杂的过程，可以与以局部硅膜220为掺杂通道对P型硅基底100的第一面进行N型掺杂的过程同步进行，也可以先后进行。当同步进行时，对P型硅基底100的第一面进行N型掺杂可以是在P型硅基底100的第一面上方进行整面N型掺杂。
在一种示例中，如图1E所示，对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面进行N型掺杂，可以参照前文述及的热扩散工艺或离子注入工艺。
如图1E所示，当采用热扩散工艺对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面进行N型掺杂，那么在具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面上方进行整面N型掺杂时，可以选择热扩散工艺在具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面上方进行整面N型掺杂。
如图1E所示，如果以刻蚀局部钝化层所形成的凹槽为通道，对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面进行N型掺杂，那么可以将掺杂源放入凹槽内，然后采用加热方式或者激光驱入方式将N型杂质元素驱入硅基底内。当然，也可以以凹槽为通道，选择离子注入工艺将N型杂质元素注入P型基底内。同时，如果以局部硅膜220为通道，向局部硅膜220覆盖区域掺杂N型杂质元素。
如图1E所示，对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面进行N型掺杂时，有可能出现绕掺杂的问题。基于此，在完成P型硅基底100的第一面N型掺杂后，采用氢氟酸去除P型硅基底100的第一面和侧面的磷硅玻璃。而利用链式清洗机去除P型硅基底100的第二面的杂质材料，例如硼掺杂硅等N型掺杂硅。链式清洗机去除杂质材料的清洗剂可以为HF和HNO3的水溶液。
为了对P型电池进行钝化，如图1C～图1E所示，对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面进行N型掺杂后，如图1F所示，可以对已经制作出的结构进行双面钝化。此时，在局部硅膜220以及去除局部掺杂部210所形成的凹槽形成第一钝化层410，在P型硅基底100的第二面形成第二钝化层420。第一钝化层410和第二钝化层420的材质可以包括但不仅限于此氧化铝、氧化硅、碳化硅、氮氧化硅、氮化硅其中之一或其中多种，显然正面和背面的钝化材料和参数均可不同。
在实际应用中，如图1F所示，第一钝化层410可以为采用氧化工艺在N型层300和局部硅膜220上形成的氧化硅，这些氧化物可以与N型层300表面的悬挂键结合，降低表面态缺陷，降低复合速率。第二钝化层420可以为采用等离子体增强化学的气相沉积(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，缩写为PECVD)工艺在P型硅基底100的第二面淀积氧化铝和氮化硅叠层，以利用氧化铝和氮化硅叠层降低表面态缺陷，降低复合速率。
在此基础上，如图1G所示，可以在第一钝化层410对应局部硅膜220的区域进行激光开槽或利用刻蚀浆料图形化刻蚀，使得在局部硅膜220的上形成第一电极510。同时，在P型硅基底100的第二面进行激光开槽或利用刻蚀浆料图形化刻蚀，使得在P型硅基底100的第二面形成第二电极520。
在实际应用中，如图1G所示，可以采用丝网印刷等图形化工艺在第一钝化层410上形成背银浆料，使得背银浆料通过第一钝化层410的激光开槽区域与局部硅膜220接触。另外，在P型硅基底100的第二面形成第二电极520时，可以先借助第二钝化层420的激光开槽区域，对P型硅基底100的第二表面进行重掺杂或者形成空穴传输层，使得P型硅基底100的第二表面形成图形化分布的一个或多个局部场接触区，接着采用丝网印刷等图形化工艺在第二钝化层420上形成背铝浆料，使得背铝浆料通过第二钝化层420的激光开槽区域与局部场接触区接触。此时第二电极520与P型硅基底100的接触方式为局部场接触。利用局部场接触可以减少P型硅基底100的表面复合速率。在此基础上，将所制作的P型电池进行烧结，使得背银浆料和背铝浆料固化，进而完成P型电池的制作。
由上可见，如图1A至图1G所示，本发明实施例提供的P型电池的制作方法利用硅材料中N型杂质元素浓度越高，硅材料越容易刻蚀这一原理，对硅膜200的局部区域进行N型掺杂，使得在没有光刻工艺转移图案的前提下，对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行刻蚀，从而去掉局部掺杂部210，而保留局部硅膜220。在此基础上，对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面进行N型掺杂，使得具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面形成P型层。此时，在局部硅膜220的上形成第一电极510，实质是利用局部硅膜220作为局部钝化接触结构，使得第一电极510通过局部硅膜220与P型硅基底100的第一表面形成的N型层300钝化接触，从而降低N型层300表面具有较低的表面复合速率。同时，基于硅材料中P型杂质浓度越高，越不容易刻蚀这一原理，在P型基底的第一表面形成硅膜200后，先对该硅膜200的局部区域进行N型掺杂和刻蚀，再对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面进行N型掺杂。基于此，当刻蚀形成有局部掺杂部210的硅膜200时，刻蚀剂不仅对P型硅基底100损伤比较小，还能够避免出现不均匀刻蚀现象，以均匀完全的去除形成在硅膜200局部区域的局部掺杂部210，从而保证P型硅基底100的质量稳定，提高产品器件性能。
不仅如此，如图1A至图1G所示，由于P型硅基底100的第一表面形成的N型层300上，保留局部硅膜220，使得N型层300存在没有被局部硅膜220覆盖的区域，因此，N型层300没有被局部硅膜220覆盖的区域不存在光寄生吸收，可以减少因为光寄生吸收所带来的光利用率降低的问题。由此可见，本发明提供的P型电池的制作方法可以在没有引入光刻、清洗等步骤的前提下，采用一次掺杂和一次刻蚀的方式完成局部钝化接触结构的制作，从而简化钝化接触结构的制作过程，降低P型电池的过程品质控制难度。
此外，如图1A至图1G所示，当局部硅膜220用以形成引出电流的局部钝化接触结构，由于N型层300与局部硅膜220形成的局部钝化接触结构接触，使得N型层300表面没有发生欧姆接触，因此，N型层300表面具有较低的表面复合速率。由此可见，本发明实施例提供的P型电池的制作方法中，采用一次掺杂和一次刻蚀工艺形成局部硅膜220，并将其用于引出电流的局部钝化接触结构，有利于提高P型电池效率。
本发明实施例提供的一种P型电池，可以采用图1A至图1G所示的P型电池的制作方法制作而成。该P型电池可以为图1G最终所呈现的结构，也可以为其它结构。
图2示例出本发明实施例提供的一种P型电池的结构示意图。如图2所示，该P型电池的类型为钝化发射极和背面电池(Passivated Emitter and Rear Cell，缩写为PERC)，该PECR电池可以以图1A至图1G所示的P型电池的制作方法制作而成。此时，此时，第一电极510与N型层300通过局部硅膜220构成的局部钝化接触结构接触。第二电极520与P型硅基底100采用局部场接触区600实现场接触。
图3A至图3G为本发明实施例提供的另一种P型电池的制作方法的各个阶段状态示意图。下文仅着重描述图3A至图3G与图1A至图1G不同的步骤，其它步骤均简略描述，详细描述可以参考前文。
如图3A所示，提供一P型硅基底100，该P型硅基底100具有相对的第一面和第二面，至于详细描述则参考图1A的相关描述。
如图3B所示，在P型硅基底100的第一面形成隧穿材料层TL。该隧穿材料层TL的材质可以包括本征硅、氮氧硅、碳化硅、氮化硅、氧化硅中的一种或多种等材料。本征硅可以为非晶硅。
如图3C所示，在隧穿材料层TL上形成硅膜200，具体形成方式参考图1B相关描述。如图3C和图3D所示，对硅膜200的局部区域进行N型掺杂，获得局部掺杂部210，具体形成方式参考图1C相关描述。
如图3C～图3E所示，采用湿法刻蚀工艺对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行湿法刻蚀，以去除局部掺杂部210，并保留局部硅膜220。此时，湿法刻蚀工艺所使用的刻蚀剂为酸性刻蚀剂，该酸性刻蚀剂比较容易刻蚀掉局部隧穿材料，因此，对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行刻蚀，以去除局部掺杂部210后，隧穿材料层TL被局部掺杂部210覆盖的区域被去除。这种情况下，隧穿材料层TL可以在降低酸性刻蚀剂对P型硅基底100的损伤的前提下，使得刻蚀剂将局部掺杂部210完全去除。这种情况下，局部钝化接触结构由局部硅膜220以及经过刻蚀的隧穿材料层TL构成。而隧穿材料层TL的材质可以有效饱和悬挂键，因此，当隧穿材料层TL被刻蚀后，所保留的位于局部硅膜220下方的材料可以有效饱和局部硅膜220覆盖区域的表面缺陷态密度和表面复合速率，从而保证P型电池效率。
举例说明，如图3C～图3E所示，采用PECVD在硅膜200上形成磷硅玻璃，然后采用激光进行图形化辐照，使得硅膜200对应激光辐照后的区域为局部掺杂部210。接着以HNO3和HF混合溶液为酸性刻蚀剂刻蚀硅膜200。当硅膜200的局部掺杂部210被去除完，由于刻蚀剂含有氢氟酸，比较容易腐蚀二氧化硅等介电材料，因此，对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行酸性湿法刻蚀时，可以以保留的局部硅膜220作为隧穿材料层TL的掩膜，使得刻蚀剂刻蚀隧穿材料层TL时，只会刻蚀隧穿材料层TL被局部掺杂部210覆盖的区域，而不会刻蚀隧穿材料层TL被所述局部硅膜220覆盖的区域被去除。此时，局部钝化接触结构由局部硅膜220以及经过刻蚀的隧穿材料层TL构成。经过刻蚀的隧穿材料层TL可以饱和P型硅基底100的第一表面被局部硅膜220覆盖的区域的悬挂键，从而降低P型硅基底100的第一表面的缺陷态密度，优化P型硅基底100的质量，提高产品器件性能。
在此之后，如图3D～图3F所示，对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面进行N型掺杂。由于局部钝化接触结构由局部硅膜220以及经过刻蚀的隧穿材料层TL构成。基于此，由于P型硅基底100的第一面上方进行整面N型掺杂或者以局部硅膜220为掺杂通道对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面被局部硅膜220覆盖的区域进行N型掺杂时，对局部硅膜220覆盖区域进行N型掺杂时，不仅以局部硅膜220为通道，还以经过刻蚀的隧穿材料层TL为通道，对P型硅基底100的第一面进行N型掺杂。
如图3D～图3G所示，可以对已经制作出的结构进行双面钝化。此时，在局部硅膜220以及去除局部掺杂部210所形成的凹槽形成第一钝化层410，在P型硅基底100的第二面形成第二钝化层420；然后在第一钝化层410对应局部硅膜220的区域进行激光开槽或利用刻蚀浆料图形化刻蚀，使得在局部硅膜220的上形成第一电极510。同时，在P型硅基底100的第二面进行激光开槽或利用刻蚀浆料图形化刻蚀，使得在P型硅基底100的第二面形成第二电极520。在此基础上，将所制作的P型电池进行烧结，使得背银浆料和背铝浆料固化，进而完成P型电池的制作，具体过程可以参考前文对于图1F和1G的相关描述。
本发明实施例提供的一种P型电池，可以采用图3A至图3G所示的P型电池的制作方法制作而成。该P型电池可以为图3G最终所呈现的结构，也可以为其它结构。
图4示例出本发明实施例提供的另一种P型电池的结构示意图。如图4所示，该P型电池的类型为钝化发射极和背面电池(Passivated Emitter and Rear Cell，缩写为PERC)，该PECR电池可以以图3A至图3G所示的P型电池的制作方法制作而成。此时，第一电极510与N型层300通过局部硅膜220和经过刻蚀的隧穿材料层TL构成的局部钝化接触结构接触。第二电极520与P型硅基底100采用局部场接触区600实现场接触。
图5A至图5G为本发明实施例提供的又一种P型电池的制作方法的各个阶段状态示意图。下文仅着重描述图5A至图5G与图1A至图1G、图3A～图3G不同的步骤，其它步骤均简略描述，详细描述可以参考前文。
如图5A所示，提供一P型硅基底100，该P型硅基底100具有相对的第一面和第二面，至于详细描述则参考图1A的相关描述。
如图5B所示，在P型硅基底100的第一面形成隧穿材料层TL。该隧穿材料层TL的描述参考图3B的相关描述。
如图5C所示，在隧穿材料层TL上形成硅膜200，具体形成方式参考图1B相关描述。如图5D所示，对硅膜200的局部区域进行N型掺杂，获得局部掺杂部210，具体形成方式参考图1C相关描述。
如图5C～图5E所示，采用湿法刻蚀工艺对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行湿法刻蚀，以去除局部掺杂部210，并保留局部硅膜220时，如果湿法刻蚀工艺所使用的刻蚀剂为碱性刻蚀剂，碱性刻蚀剂与隧穿材料的反应速度比较慢，因此，以碱性刻蚀剂为刻蚀剂，对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行湿法刻蚀，以去除局部掺杂部210后，隧穿材料层TL被局部掺杂部210覆盖的区域被保留。此时，局部钝化接触结构由局部硅膜220和整层的隧穿材料层TL构成。另外，碱性刻蚀剂可以为NaOH溶液，KOH溶液、四甲基氢氧化铵溶液中的一种或多种，但不仅限于此。以利用5wt％～50wt％的KOH水溶液作为碱性刻蚀剂，其温度范围可以从室温到120℃。
当然，如图5C～图5E所示，还可以采用干法刻蚀工艺对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行干法刻蚀，以去除局部掺杂部210，并保留局部硅膜220。由于干法刻蚀剂也不容易刻蚀掉局部隧穿材料，因此，对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行刻蚀，以去除局部掺杂部210后，隧穿材料层TL被局部掺杂部210覆盖的区域被保留。此时，隧穿材料层TL可以完全避免刻蚀剂对P型硅基底100的损伤，使得刻蚀剂将局部掺杂部210完全去除。此时，局部钝化接触结构由局部硅膜220和整层的隧穿材料层TL构成。
举例说明，如图5C～图5E所示，在P型硅基底100的第一面形成1nm-2nm的氧化硅层作为隧穿材料层TL，接着采用PECVD工艺在氧化硅层上沉积作为硅膜200的本征非晶硅膜。然后利用离子注入机向本征非晶硅膜中注入磷元素，经过退火在本征非晶硅膜的局部区域形成局部掺杂部210。使用干法刻蚀机对形成有局部掺杂部210的硅膜200进行刻蚀。刻蚀气体选择流量比为2:8的C2F6和Cl2的混合气体。在优化调整的工艺参数下，完成硅膜200刻蚀，氧化硅层原来被局部掺杂部210的区域仍然被保留，所保留的局部硅膜220的厚度约为150nm，而局部掺杂部210的材料则完全去除。
由上可见，如图5C～图5E所示，不管是干法刻蚀还是碱性刻蚀，隧穿材料层TL均完全避免刻蚀剂对P型硅基底100的损伤，使得刻蚀剂将局部掺杂部210完全去除。在去除局部掺杂部210，并保留局部硅膜220时，还可以保留隧穿材料层TL被局部掺杂部210覆盖的区域。另外，由于隧穿材料层TL被局部掺杂部210覆盖的区域被保留，因此，隧穿材料层TL被局部硅膜220覆盖的区域可以饱和表面悬挂键，从而降低表面态缺陷密度，提高产品器件性能。
如图5C～图5F所示，在刻蚀过程中隧穿材料层TL被局部掺杂部210覆盖的区域被保留，使得P型硅基底100的第一面所形成的隧穿材料层TL被整层保留，因此，无论采用何种方式或何种通道对P型硅基底100的第一面进行N型掺杂，N型杂质元素均需要经过隧穿材料层TL。基于此，对P型硅基底100的第一面进行N型掺杂包括：以隧穿材料层TL为通道，对具有局部硅膜220的P型硅基底100的第一面进行N型掺杂。
如图5D～图5G所示，可以对已经制作出的结构进行双面钝化。此时，在局部硅膜220以及去除局部掺杂部210所形成的凹槽形成第一钝化层410，在P型硅基底100的第二面形成第二钝化层420。然后在第一钝化层410对应局部硅膜220的区域进行激光开槽或利用刻蚀浆料图形化刻蚀，使得在局部硅膜220的上形成第一电极510。同时，在P型硅基底100的第二面进行激光开槽或利用刻蚀浆料图形化刻蚀，使得在P型硅基底100的第二面形成第二电极520。在此基础上，将所制作的P型电池进行烧结，使得背银浆料和背铝浆料固化，进而完成P型电池的制作，具体过程可以参考前文对于图1F和1G的相关描述。
图6示例出本发明实施例提供的又一种P型电池的结构示意图。如图6所示，该P型电池的类型为钝化发射极和背面电池(Passivated Emitter and Rear Cell，缩写为PERC)。该PECR电池可以以图5A至图5G所示的P型电池的制作方法制作而成。此时，第一电极510与N型层300通过局部硅膜220和整层的隧穿材料层TL构成的局部钝化接触结构接触。第二电极520与P型硅基底100采用局部场接触区600实现场接触。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种P型电池的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供P型硅基底；所述P型硅基底具有相对的第一面和第二面；
在所述P型硅基底的第一面形成硅膜；
对所述硅膜的局部区域进行N型掺杂，获得形成有局部掺杂部的硅膜；
对形成有局部掺杂部的硅膜进行刻蚀，以去除所述局部掺杂部，并保留局部硅膜；
对具有所述局部硅膜的所述P型硅基底的第一面进行N型掺杂；然后在所述局部硅膜之上形成第一电极；
在所述P型硅基底的第二面形成第二电极。
2.根据权利要求1所述的P型电池的制作方法，其特征在于，所述硅膜为本征硅膜；或，
所述硅膜为轻掺杂硅膜，所述轻掺杂硅膜轻掺杂有N型杂质元素或P型杂质元素。
3.根据权利要求1所述的P型电池的制作方法，其特征在于，在所述形成有局部掺杂部的硅膜中，所述局部掺杂部含有有效掺杂浓度为1019cm-3～1022cm-3的N型杂质元素，所述硅膜除所述局部掺杂部外的区域含有有效掺杂浓度小于1019cm-3的杂质元素。
4.根据权利要求1所述的P型电池的制作方法，其特征在于，所述N型掺杂的工艺为热扩散工艺；其中，
所述热扩散工艺的掺杂源形成方式为局部形成方式，所述热扩散工艺的杂质元素驱入方式为以加热设备为热源的驱入方式；或，
所述热扩散工艺的掺杂源形成方式为整面形成方式，所述热扩散工艺的杂质元素驱入方式为以激光为热源的局部驱入方式。
5.根据权利要求1所述的P型电池的制作方法，其特征在于，所述N型掺杂的工艺为离子注入工艺，所述离子注入工艺的离子注入设备具有掩膜板。
6.根据权利要求1所述的P型电池的制作方法，其特征在于，所述刻蚀为湿法刻蚀；所述湿法刻蚀的刻蚀剂为酸性刻蚀剂或碱性刻蚀剂；或，
所述刻蚀为干法刻蚀；所述干法刻蚀的刻蚀剂为含卤素元素气体。
7.根据权利要求1～6任一项所述的P型电池的制作方法，其特征在于，所述对具有所述局部硅膜的所述P型硅基底的第一面进行N型掺杂包括：
以去除所述局部掺杂部的区域为通道，对具有所述局部硅膜的所述硅基底的第一面进行N型掺杂。
8.根据权利要求7所述的P型电池的制作方法，其特征在于，所述对具有所述局部硅膜的对所述P型硅基底的第一面进行N型掺杂还包括：
以所述局部硅膜为掺杂通道，对具有所述局部硅膜的所述P型硅基底的第一面被局部硅膜覆盖的区域进行N型掺杂。
9.根据权利要求1～6任一项所述的P型电池的制作方法，其特征在于，所述在所述P型硅基底的第一面形成硅膜前，所述P型电池的制作方法还包括：
在所述P型硅基底的第一面形成隧穿材料层。
10.根据权利要求9所述的P型电池的制作方法，其特征在于，所述对形成有局部掺杂部的硅膜进行刻蚀，以去除所述局部掺杂部后，所述隧穿材料层被所述局部掺杂部覆盖的区域被去除；或，
所述对形成有局部掺杂部的硅膜进行刻蚀，以去除所述局部掺杂部后，所述隧穿材料层被所述局部掺杂部覆盖的区域被保留；所述对具有所述局部硅膜的所述P型硅基底的第一面进行N型掺杂包括：以所述隧穿材料层为通道，对具有所述局部硅膜的所述P型硅基底的第一面进行N型掺杂。
11.根据权利要求10所述的P型电池的制作方法，其特征在于，所述隧穿材料层的材质为介电材料；和/或，
所述隧穿材料层的材质选自本征硅、氮氧硅、碳化硅、氮化硅、氧化硅中的一种或多种；
所述硅膜的厚度为20nm～500nm，所述隧穿材料层的厚度为0.5nm-5nm。
12.根据权利要求1～6任一项所述的P型电池的制作方法，其特征在于，所述第二电极与所述P型硅基底的第二表面的接触方式为局部场接触；和/或，
所述对具有局部硅膜的所述P型硅基底的第一面进行N型掺杂后，所述在所述P型硅基底的第二面形成第二电极前，所述P型电池的制作方法还包括：
去除所述P型硅基底的第二面的磷硅玻璃。
13.一种P型电池，其特征在于，所述P型电池采用权利要求1～12任一项所述P型电池的制作方法制作。
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