CN117457760B - 一种太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池及其制造方法，涉及光伏技术领域，用于增强第一掺杂区的载流子收集能力，利于提升太阳能电池的光电转换效率。所述太阳能电池包括：半导体基底、表面钝化层和掺杂剂。半导体基底的向光面和/或背光面具有第一掺杂区。表面钝化层形成在半导体基底具有第一掺杂区的一侧。表面钝化层内设有多个导电窗口。掺杂剂通过导电窗口贯穿表面钝化层形成第一掺杂区。第一掺杂区包括至少一个掺杂子区。沿掺杂子区的长度方向，每个掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度大于掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度。所述太阳能电池的制造方法用于制造上述太阳能电池。

Description

一种太阳能电池及其制造方法
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造方法。
背景技术
目前太阳电池作为新的能源替代方案，使用越来越广泛。其中，光伏太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。具体的，太阳电池利用光生伏特原理产生载流子，然后使用电极将载流子引出，从而利于将电能有效利用。
但是，现有的太阳能电池中，形成在半导体基底的向光面和/或背光面的掺杂区的载流子收集能力不佳，不利于提升太阳能电池的光电转换效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池及其制造方法，用于增强第一掺杂区的载流子收集能力，利于提升太阳能电池的光电转换效率。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括：半导体基底、表面钝化层和掺杂剂。半导体基底的向光面和/或背光面具有第一掺杂区。表面钝化层形成在半导体基底具有第一掺杂区的一侧。表面钝化层内设有多个导电窗口。掺杂剂通过导电窗口贯穿表面钝化层形成第一掺杂区。第一掺杂区包括至少一个掺杂子区。沿掺杂子区的长度方向，每个掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度大于掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度。
采用上述技术方案的情况下，在太阳能电池处于工作状态下，半导体基底吸收光子后产生的相应导电类型的载流子可以被第一掺杂区收集并导出，利于形成光电流。基于此，在本发明提供的太阳能电池还包括掺杂剂，该掺杂剂通过导电窗口贯穿表面钝化层并形成上述第一掺杂区。并且，由掺杂剂形成的第一掺杂区包括至少一个掺杂子区。沿掺杂子区的长度方向，每个掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的深度大于掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度。在此情况下，因掺杂子区相应部分向半导体基底内凹入的深度越大，掺杂子区的形成范围越大；同时在一定范围内，掺杂子区的载流子收集能力与自身的形成范围成正比，故相比于掺杂子区沿长度方向各部分向半导体基底内凹入的深度大致相同，当每个掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的深度大于掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度时，可以增强每个掺杂子区沿自身长度方向两端的载流子收集能力，降低半导体基底形成有第一掺杂区一侧的载流子复合速率，利于提升太阳能电池的光电转换效率。
另外，在掺杂剂为电极的情况下，当掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的深度大于掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度时，电极在每个掺杂子区沿自身长度方向两端处与半导体基底之间的结合深度较大，可以提高电极与半导体基底之间的连接强度，降低电极由半导体基底上脱离的风险；同时，还可以增大电极与半导体基底之间的接触面积，从而降低电极与半导体基底之间的接触电阻，提高接触性能，进一步提升太阳能电池的光电转换效率。
作为一种可能的实现方案，沿掺杂子区的长度方向，掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度与掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度的比值大于等于1.61、且小于等于3.46。
采用上述技术方案的情况下，沿掺杂子区的长度方向，掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度与掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度的比值在上述范围内，可以防止因上述比值较小而导致掺杂子区沿自身长度方向两端的载流子收集能力的提升程度不明显，确保第一掺杂区具有较高的载流子收集能力。当掺杂剂为电极时，还可以防止因上述比值较小而导致电极与半导体基底之间的结合深度的增大程度不明显，确保电极与半导体基底之间具有较高的连接强度、以及确保电极与半导体基底之间具有较高的接触性能。另外，在一定范围内，掺杂子区相应部分向半导体基底内凹入的深度越大，通过掺杂剂形成该掺杂子区对应的温度越高。基于此，上述两个最大深度的比值在上述范围内，还可以防止因上述比值较大而导致通过掺杂剂形成掺杂子区时的温度较高而对半导体基底造成损伤，利于提高太阳能电池的良率。
作为一种可能的实现方案，每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的纵截面呈弧形或波浪形。在此情况下，每个掺杂子区沿自身长度方向的中部表面具有凹凸不平的形貌特征。与平面相比，凹凸不平的表面具有更大的表面积，利于增大每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的形成范围，增强掺杂子区沿自身长度方向的中部的载流子收集能力。
作为一种可能的实现方案，每个掺杂子区沿自身长度方向的两端的纵截面呈尖锐角形、背离导电窗口的端部具有圆滑过渡的类锐角形或山峰形。在此情况下，每个掺杂子区沿自身长度方向的两端向半导体基底内凹入的宽度类似呈线性变化，使得掺杂子区沿自身长度方向的两端沿深度方向各区域对载流子收集能力的变化趋势较为稳定，进而使得掺杂子区沿自身长度方向的两端各部分均具有良好的载流子收集性能。同时，在掺杂剂为电极的情况下，掺杂子区沿自身长度方向的两端的纵截面呈尖锐角形、背离导电窗口的端部具有圆滑过渡的类锐角形或山峰形，还可以使得掺杂剂沿自身长度方向的两端沿深度方向各区域与半导体基底之间的连接强度变化趋势较为稳定，进一步提高电极与半导体基底之间的连接强度。
作为一种可能的实现方案，每个掺杂子区沿自身长度方向的中部表面由经切割的单个类半球面构成，或由多个类半球面相互重叠构成；和/或，以半导体基底的厚度方向观察时每个掺杂子区沿自身长度方向的中部呈算盘串珠形。
采用上述技术方案的情况下，当每个掺杂子区沿自身长度方向的中部表面由经切割的单个类半球面构成，或由多个类半球面相互重叠构成时，掺杂子区的中部沿自身周向的各区域向半导体基底内凹入的程度大致相同，可以确保掺杂子区的中部沿自身周向的各区域均具有良好的载流子收集性能。另外，当以半导体基底的厚度方向观察时每个掺杂子区沿自身长度方向的中部呈算盘串珠形时的有益效果与当每个掺杂子区沿自身长度方向的中部表面由经切割的单个类半球面构成或由多个类半球面相互重叠构成时有益效果相似，此处不再赘述。
作为一种可能的实现方案，每个掺杂子区沿自身长度方向的两端表面为与掺杂子区的中部相互重叠的类三棱锥面、且以半导体基底的厚度方向观察时每个掺杂子区沿自身长度方向的两端呈缺角矩形。在此情况下，类三棱锥的三个表面具有良好的对称性，可以使得掺杂子区的两端沿自身周向的三个部分的表面积大致相同，进而利于使得上述三部分对应的载流子收集性能大致相同。
作为一种可能的实现方案，每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度小于掺杂子区的两端的最大宽度。
采用上述技术方案的情况下，沿平行于半导体基底向光面或背光面的方向，每个掺杂子区沿自身长度方向的两端的横向占比更大，使得每个掺杂子区沿自身长度方向的两端具有相对较高的横向载流子收集能力。另外，当掺杂剂为电极的情况下，还可以增强电极与半导体基底沿平行于向光面或背光面的连接强度、且增大电极与半导体基底沿平行于向光面或背光面的接触面积，利于提升电极与半导体基底之间的接触性能。
作为一种可能的实现方案，每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度大于等于30μm、且小于等于40μm。
采用上述技术方案的情况下，每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度在上述范围内，可以防止因掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度较小导致掺杂子区沿自身长度方向的中部无法及时收集相应导电类型的载流子，利于降低半导体基底形成有第一掺杂区一侧的载流子复合速率。同时，还可以防止因掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度较大使得形成第一掺杂区时的形成温度较高而造成半导体基底损伤，确保太阳能电池具有较高的良率。
作为一种可能的实现方案，每个掺杂子区沿自身长度方向的两端的最大宽度大于等于54μm、且小于等于72μm。该情况下具有的有益效果可以参考前文所述的每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度大于等于30μm、且小于等于40μm时的有益效果分析，此处不再赘述。
作为一种可能的实现方案，多个导电窗口均沿第一方向延伸、且沿第二方向间隔分布。第一方向不同于第二方向。其中，每个导电窗口均包括沿第一方向间隔分布的多个导电子窗口，同一导电窗口包括的多个导电子窗口与同一第一掺杂区包括的多个掺杂子区一一对应。同一导电窗口中所有导电子窗口沿第一方向的长度之和为第一长度，同一导电窗口中每相邻两个导电子窗口沿第一方向的间距之和为第二长度，第一长度和第二长度的比值大于等于1:9、且小于等于5:5。
采用上述技术方案的情况下，表面钝化层可以对半导体基底形成有第一掺杂区的一侧进行化学钝化，降低半导体基底形成有第一掺杂区一侧的载流子复合速率。而在表面钝化层内设置导电窗口会减小表面钝化层与半导体基底之间的接触面积，但是掺杂剂需要通过导电窗口贯穿表面钝化层形成第一掺杂区。基于此，在一定范围内，表面钝化层内设置的导电窗口的数量越多或面积越大，表面钝化层对半导体基底的钝化效果越差，但第一掺杂区的表面积越大，太阳能电池的串联电阻越小。在此情况下，上述第一长度是同一导电窗口中所有导电子窗口沿第一方向的长度之和，该值越大导电窗口包括的导电子窗口的数量越多或面积越大。而第二长度是同一导电窗口中每相邻两个导电子窗口沿第一方向的间距之和，该值越大表面钝化层在同一导电窗口包括的相邻两个导电子窗口的长度越大，因此第一长度和第二长度的比值在上述范围内，可以防止因该比值较小而导致第一掺杂区的面积较小，确保第一掺杂区具有较高的载流子收集性能，利于降低太阳能电池的串联电阻。另外，还可以防止因上述比值较大而导致表面钝化层与半导体基底之间的接触面积，确保表面钝化层对半导体基底形成有第一掺杂区的一侧具有较高的钝化效果。
作为一种可能的实现方案，每个导电子窗口沿第一方向的长度为第三长度。其中，同一导电窗口包括的不同导电子窗口对应的第三长度相等；和/或，不同导电窗口包括的不同导电子窗口对应的第三长度相等；和/或，第三长度大于等于250μm、且小于等于290μm。
采用上述技术方案的情况下，同一导电窗口包括的不同导电子窗口对应的第三长度相等时，利于使得同一导电窗口包括的不同导电子窗口具有相同的规格。同理，不同导电窗口包括的不同导电子窗口对应的第三长度相等时，利于使得不同导电窗口包括的不同导电子窗口具有相同的规格，无须为了在固定位置形成不同规格的导电子窗口而严格要求制造精度，降低太阳能电池的制造难度。另外，当第三长度大于等于250μm、且小于等于290μm时，可以防止因上述第三长度较小而导致掺杂剂（例如：电极）难以填充满规格较小的导电子窗口而导致通过掺杂剂形成的每个掺杂子区的横截面积小于导电子窗口的横截面积，确保每个掺杂子区因具有较大的横截面积而对应较高的载流子收集能力。其次，还可以防止因上述第三长度较大而导致表面钝化层与半导体基底之间的接触面积较小，确保表面钝化层对半导体基底形成有第一掺杂区的一侧具有较高的钝化效果。
作为一种可能的实现方案，同一导电窗口中，每相邻两个导电子窗口沿第一方向的间距为第四长度。其中，同一导电窗口中，每相邻两个导电子窗口对应的第四长度相等；和/或，属于不同导电窗口的两对导电子窗口对应的第四长度相等，每对导电子窗口为同一导电窗口中相邻两个导电子窗口。
采用上述技术方案的情况下，同一导电窗口中，每相邻两个导电子窗口沿第一方向的间距为第四长度时，不同第一掺杂区包括的不同掺杂子区等间距分布。其次，属于不同导电窗口的两对导电子窗口对应的第四长度相等时，属于不同导电窗口的两对导电子窗口等间距分布，利于使得不同导电子窗口均为分布在表面钝化层内，进而利于使得第一掺杂区及时将半导体基底沿平行于背光面或向光面各区域内相应导电类型的载流子进行收集，进一步降低半导体基底形成有第一掺杂区一侧的载流子复合速率。
作为一种可能的实现方案，上述半导体基底包括半导体衬底、以及形成在半导体衬底的背光面的部分区域上的掺杂半导体层。掺杂半导体层与半导体衬底的导电类型相反。并且，第一掺杂区分布在半导体衬底的背光面暴露在掺杂半导体层之外的区域内。掺杂半导体层背离半导体衬底的一侧形成有第二掺杂区。
采用上述技术方案的情况下，在实际制造半导体基底的过程中，只需要形成整层覆盖在半导体衬底背光面上的掺杂半导体层，并去除位于背光面上的部分掺杂半导体层，就可以在背光面一侧形成导电类型相反的第一掺杂区和第二掺杂区，从而可以解决需要对背光面进行导电类型相反的两次掺杂而导致太阳能电池制造流程复杂的问题。
作为一种可能的实现方案，上述半导体衬底为P型半导体衬底，掺杂半导体层为N型掺杂半导体层。并且，半导体基底还包括位于P型半导体衬底和N型掺杂半导体层之间的隧穿钝化层。
采用上述技术方案的情况下，隧穿钝化层和N型掺杂半导体层可以构成隧穿钝化接触结构。该隧穿钝化接触结构具有优异界面钝化效果和载流子的选择性收集，可以进一步提高背接触电池的光电转换效率。
作为一种可能的实现方案，上述太阳能电池为钝化发射极和背面触点电池。第一掺杂区仅形成在半导体基底的背光面一侧。
作为一种可能的实现方案，上述半导体基底的向光面和背光面均具有第一掺杂区、且位于向光面一侧的第一掺杂区与位于背光面一侧的第一掺杂区的导电类型相反。
第二方面，本发明提供了一种太阳能电池的制造方法，该太阳能电池的制造方法包括：首先，提供一半导体基底。接下来，在半导体基底的向光面和/或背光面上形成表面钝化层。表面钝化层内设有多个导电窗口。接着，在半导体基底对应表面钝化层的一侧形成掺杂剂。掺杂剂通过导电窗口贯穿表面钝化层、且在半导体基底对应表面钝化层的一侧形成第一掺杂区。第一掺杂区包括至少一个掺杂子区。沿掺杂子区的长度方向，每个掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度大于掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度。
本发明中第二方面的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。
作为一种可能的实现方案，在半导体基底的向光面和/或背光面上形成表面钝化层，包括：在半导体基底的向光面和/或背光面形成整层设置的表面钝化材料。接下来，采用激光刻蚀工艺，形成贯穿表面钝化材料的多个导电窗口，获得表面钝化层。其中，多个导电窗口均沿第一方向延伸、且沿第二方向间隔分布，第一方向不同于第二方向。每个导电窗口均包括沿第一方向间隔分布的多个导电子窗口，同一导电窗口包括的多个导电子窗口与同一第一掺杂区包括的多个掺杂子区一一对应。
采用上述技术方案的情况下，激光刻蚀工艺具有较高的刻蚀精度，因此采用激光刻蚀工艺对整层设置的表面钝化材料进行选择性刻蚀，可以提高太阳能电池的制造精度。另外，因激光刻蚀工艺所采用的激光光斑沿自身中心至边缘方向的能量逐渐降低，并且激光光斑各部分的刻蚀强度与各部分的能量成正比，故每个激光光斑沿自身中心至边缘方向所对应的刻蚀强度逐渐减小。换句话说，每个激光光斑沿自身中心至边缘的方向对应的刻蚀深度逐渐减小，从而利于使得掺杂剂通过由多个激光光斑形成的导电窗口贯穿表面钝化层后所形成的每个掺杂子区的纵截面为折线形、弧形或波浪形等凹凸不平的形貌，进而利于增强每个掺杂子区的载流子收集能力。
作为一种可能的实现方案，在每个掺杂子区的纵截面形状具有向半导体基底内凹入的N个弧形凹入部的情况下，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电子窗口的部分所使用的激光光斑的数量大于等于N+2个、且小于等于N+4个。
采用上述技术方案的情况下，每个掺杂子区的纵截面形状中，向半导体基底内凹入的N个弧形凹入部的两侧还分别具有一个凹入部。每个弧形凹入部对应一个激光光斑，而每个侧部的凹入部均至少对应一个激光光斑。基于此，当每个掺杂子区的纵截面形状具有向半导体基底内凹入的N个弧形凹入部时，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电子窗口的部分所使用的激光光斑大于等于N+2个、且小于等于N+4个，可以制造侧部的凹入部预留充足的激光光斑数量，确保侧部的凹入部向半导体基底内凹入的深度、以及沿平行于向光面或背光面的方向的尺寸均能够满足工作要求，提高太阳能电池的良率。
作为一种可能的实现方案，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电窗口的部分所使用的激光光斑的图案与相应导电窗口的图案相同。或，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电窗口的部分所使用的激光光斑的图案位于相应导电窗口的图案内。
采用上述技术方案的情况下，上述激光光斑图案与相应导电窗口的图案可以完全相同，也可以并非严格对应。在实际的制造过程中，可以根据激光刻蚀设备的精度和导电窗口的图案确定相应的激光光斑图案，降低激光刻蚀工艺难度。
作为一种可能的实现方案，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应同一导电子窗口的部分所使用的激光光斑中，相邻两个激光光斑沿第一方向的间距大于等于-5μm、且小于等于5μm。在此情况下，可以防止对应同一导电子窗口的部分所使用的激光光斑中，相邻两个激光光斑沿第一方向的间距较大，而导致后续形成掺杂剂后，掺杂剂难以将表面钝化层位于相邻两个激光光斑之间的部分烧穿而获得贯通的导电子窗口，提高太阳能电池的精度。
作为一种可能的实现方案，采用丝网印刷工艺和烧结工艺，在半导体基底对应表面钝化层的一侧形成掺杂剂。
采用上述技术方案的情况下，因采用印刷工艺和烧结工艺形成电极的方式较为成熟。故在掺杂剂为电极的情况下，采用丝网印刷工艺和烧结工艺在半导体基底对应表面钝化层的一侧形成掺杂剂，可以降低掺杂剂的形成难度，利于获得具有较高良率的太阳能电池。
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纵向剖视SEM图；
图2为本发明实施例提供的太阳能电池的纵向剖视示意图；
图3为本发明实施例提供的太阳能电池在掺杂子区沿自身方向的中部的SEM图；
图4为本发明实施例提供的太阳能电池在掺杂子区沿自身方向的两端的SEM图；
图5为本发明实施例中以半导体基底的厚度方向观察时每个掺杂子区的形貌示意图；
图6为本发明实施例中以半导体基底的厚度方向观察时每个掺杂子区的部分形貌的SEM图；
图7为本发明实施例中与导电窗口相对的激光光斑图案示意图。
附图标记：11为半导体基底，12为第一掺杂区，13为掺杂子区，14为表面钝化层，15为掺杂剂，16为导电窗口，17为激光光斑，18为向光面钝化层。
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”。为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前太阳电池作为新的能源替代方案，使用越来越广泛。其中，光伏太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。在实际的工作过程中，太阳电池利用光生伏特原理产生载流子，然后使用电极将载流子引出，从而利于将电能有效利用。
具体的，现有太阳能电池通常包括半导体基底、表面钝化层和电极。其中，当太阳能电池为双面接触电池时，半导体基底的向光面和背光面形成有掺杂区。当太阳能电池为背接触电池时，仅半导体基底的背光面形成有掺杂区。至于上述表面钝化层，其形成在半导体基底具有掺杂区的一面，以钝化半导体基底具有掺杂区一侧的表面缺陷，降低该侧的载流子复合效率。上述电极的至少部分贯穿表面钝化层、且与掺杂区欧姆接触，以将掺杂区收集的载流子导出，形成光电流。
但是，现有的太阳能电池包括中，形成在半导体基底的向光面和/或背光面、且用于收集载流子的掺杂区，其各部分向半导体基底内凹入的深度大致相同，不利于增大掺杂区的表面积，导致掺杂区的载流子收集能力不佳，进而不利于提升太阳能电池的光电转换效率。另外，还会导致与该掺杂区电性耦合的电极和半导体基底之间的接触性能不佳。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池。从电池的类型方面来讲，本发明实施例提供的太阳能电池可以为任一种能够将光能转换为电能的光伏电池。例如：本发明实施例提供的太阳能电池可以为钝化发射极和背面触点电池、异质结电池、隧穿氧化物钝化接触电池等任一种太阳能电池。
从电极的形成位置方面来讲，本发明实施例提供的太阳能电池可以为双面接触电池，此时太阳能电池的正极和负极分别形成在半导体基底的向光面或背光面一侧。或者，本发明实施例提供的太阳能电池也可以为背接触电池，此时太阳能电池包括的正极和负极均形成在半导体基底的背光面一侧。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的太阳能电池包括：半导体基底11、表面钝化层14和掺杂剂15。半导体基底11的向光面和/或背光面具有第一掺杂区12。表面钝化层14形成在半导体基底11具有第一掺杂区12的一侧。表面钝化层14内设有多个导电窗口16。掺杂剂15通过导电窗口16贯穿表面钝化层14形成第一掺杂区12。第一掺杂区12包括至少一个掺杂子区13。沿掺杂子区13的长度方向，每个掺杂子区13的两端向半导体基底11内凹入的最大深度大于掺杂子区13的中部向半导体基底11内凹入的最大深度。
采用上述技术方案的情况下，在太阳能电池处于工作状态下，半导体基底吸收光子后产生的相应导电类型的载流子可以被第一掺杂区收集并导出，利于形成光电流。基于此，如图1和图2所示，在本发明实施例提供的太阳能电池还包括掺杂剂15，该掺杂剂15通过导电窗口16贯穿表面钝化层14并形成上述第一掺杂区12。并且，由掺杂剂15形成的第一掺杂区12包括至少一个掺杂子区13。沿掺杂子区13的长度方向，每个掺杂子区13的两端向半导体基底11内凹入的深度大于掺杂子区13的中部向半导体基底11内凹入的最大深度。在此情况下，因掺杂子区13相应部分向半导体基底11内凹入的深度越大，掺杂子区13的形成范围越大；同时在一定范围内，掺杂子区13的载流子收集能力与自身的形成范围成正比，故相比于掺杂子区13沿长度方向各部分向半导体基底11内凹入的深度大致相同，当每个掺杂子区13的两端向半导体基底11内凹入的深度大于掺杂子区13的中部向半导体基底11内凹入的最大深度时，可以增强每个掺杂子区13沿自身长度方向两端的载流子收集能力，降低半导体基底11形成有第一掺杂区12一侧的载流子复合速率，利于提升太阳能电池的光电转换效率。另外，在掺杂剂15为电极的情况下，当掺杂子区13的两端向半导体基底11内凹入的深度大于掺杂子区13的中部向半导体基底11内凹入的最大深度时，电极在每个掺杂子区13沿自身长度方向两端处与半导体基底11之间的结合深度较大，可以提高电极与半导体基底11之间的连接强度，降低电极由半导体基底11上脱离的风险；同时，还可以增大电极与半导体基底11之间的接触面积，从而降低电极与半导体基底11之间的接触电阻，提高接触性能，进一步提升太阳能电池的光电转换效率。
在实际的应用过程中，本发明实施例提供的太阳能电池对掺杂剂的种类不做具体限定。具体的，掺杂剂可以为硼或磷等非金属掺杂剂，也可以为铝、镓或铟等金属掺杂剂。其中，当掺杂剂为铝、镓或铟等金属掺杂剂时，该金属掺杂剂可以是位于半导体基底形成有第一掺杂区一侧的电极。
对于上述半导体基底来说，半导体基底的具体结构和材料、以及第一掺杂区在半导体基底上的形成位置可以根据太阳能电池的种类进行确定。
例如：当本发明实施例提供的太阳能电池为双面接触电池时，半导体基底可以包括半导体衬底、以及形成在半导体衬底的向光面或背光面一侧的掺杂半导体层。该掺杂半导体层与半导体衬底的导电类型相反。在上述情况下，第一掺杂区可以仅分布在半导体衬底背离掺杂半导体层的一侧；或者，第一掺杂区也可以仅分布在掺杂半导体层背离半导体衬底的一侧；又或者，第一掺杂区还可以分布在半导体衬底背离掺杂半导体层的一侧、以及掺杂半导体层背离半导体衬底的一侧，此时半导体基底的向光面和背光面均具有第一掺杂区、且位于向光面一侧的第一掺杂区与位于背光面一侧的第一掺杂区的导电类型相反。
具体的，上述半导体衬底的材料可以为硅、锗硅、锗或砷化镓等半导体材料。半导体衬底的导电类型可以为N型，也可以为P型。至于掺杂半导体层，当半导体衬底的导电类型为N型时，掺杂半导体层的导电类型为P型；当半导体衬底的导电类型为P型时，掺杂半导体层的导电类型为N型。其次，掺杂半导体层的材料可以为硅、锗、碳化硅或砷化镓等半导体材料。从物质的内部排列形式方面来讲，掺杂半导体层可以为非晶、微晶、单晶、纳米晶或多晶等。
又例如：当本发明实施例提供的太阳能电池为背接触电池时，半导体基底可以包括半导体衬底、以及形成在半导体衬底的背光面的部分区域上的掺杂半导体层。该掺杂半导体层与半导体衬底的导电类型相反。在此情况下，在实际制造半导体基底的过程中，只需要形成整层覆盖在半导体衬底背光面上的掺杂半导体层，并去除位于背光面上的部分掺杂半导体层，就可以在背光面一侧形成导电类型相反的两个掺杂区，从而可以解决需要对背光面进行导电类型相反的两次掺杂而导致太阳能电池制造流程复杂的问题。
具体的，当半导体基底包括上述半导体衬底、以及形成在半导体衬底的背光面的部分区域上的掺杂半导体层时，半导体衬底和掺杂半导体层的材料和导电类型可以参考前文所述的当太阳能电池为双面接触电池时半导体基底包括的半导体衬底和掺杂半导体层的材料和导电类型，此处不再赘述。
其次，第一掺杂区可以分布在掺杂半导体层背离半导体衬底的一侧；此时半导体衬底的背光面暴露在掺杂半导体层之外的区域内形成有第二掺杂区。或者，第一掺杂区也可以分布在半导体衬底的背光面暴露在掺杂半导体层之外的区域内，并且掺杂半导体层背离半导体衬底的一侧形成有第二掺杂区。
在一些情况下，上述半导体基底还可以包括位于半导体衬底与掺杂半导体层之间的钝化层。该钝化层可以至少对半导体衬底与掺杂半导体层相接触的部分表面进行钝化，降低载流子在二者的接触处发生复合的速率。并且，形成在钝化层上的掺杂半导体层能够实现对半导体衬底内相应导电类型的载流子进行选择性收集，以进一步提高本发明实施例提供的太阳能电池的光电转换效率。具体的，该钝化层的材料可以根据掺杂半导体层的材料确定。
例如：当掺杂半导体层为掺杂非晶硅层、掺杂微晶硅层或掺杂非晶硅与微晶硅的混合层时，钝化层可以为本征非晶硅层、本征微晶硅层或本征非晶硅与微晶硅的混合层。此时，掺杂半导体层和钝化层可以构成异质接触结构。
又例如：当掺杂半导体层为掺杂多晶硅层时，钝化层为隧穿钝化层。此时，掺杂半导体层和钝化层可以构成隧穿钝化接触结构。另外，隧穿钝化层的材料可以包括任一具有隧穿钝化作用的介电材料。例如：隧穿钝化层的材料可以包括氧化硅、氧化铝、氧化钛、二氧化铪、氧化镓、五氧化二钽、五氧化铌、氮化硅、碳氮化硅、氮化铝、氮化钛、氮碳化钛中的一种或多种。
其中，当半导体基底包括的半导体衬底为P型半导体衬底、掺杂半导体层为N型掺杂多晶硅层、且P型半导体衬底与N型掺杂多晶硅层之间形成有隧穿钝化层时，本发明实施例提供的太阳能电池为HPBC（复合钝化背接触）电池。隧穿钝化层和N型掺杂多晶硅层构成N型隧穿钝化接触结构。
在一些情况下，如图2所示，当本发明实施例提供的太阳能电池为背接触电池的情况下，太阳能电池还可以包括整层设置在半导体基底11的向光面一侧的向光面钝化层18，以钝化半导体基底11向光面一侧的表面缺陷，降低向光面一侧的载流子复合速率。其中，本发明实施例对向光面钝化层18的材料和厚度不做具体限定。
再例如：当太阳能电池为钝化发射极和背面触点电池时，第一掺杂区仅形成在半导体基底的背光面一侧。其中，本发明对该情况下半导体基底的结构和材料不做具体限定，只要能够应用至本发明实施例提供的太阳能电池中均可。
至于第一掺杂区包括的每个掺杂子区沿自身长度方向的各部分的具体形貌，可以根据掺杂剂的类型、以及实际应用场景确定，只要能够沿掺杂子区的长度方向，使每个掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度大于掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度均可。
具体的，每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的纵截面可以呈直线形、折线形、弧形或波浪形等形状。其中，如图1至图3所示，当每个掺杂子区13沿自身长度方向的中部的纵截面呈弧形或波浪形时，每个掺杂子区13沿自身长度方向的中部表面具有凹凸不平的形貌特征。与平面相比，凹凸不平的表面具有更大的表面积，利于增大每个掺杂子区13沿自身长度方向的中部的形成范围，增强掺杂子区13沿自身长度方向的中部的载流子收集能力。
另外，每个掺杂子区沿自身长度方向的端部的纵截面可以呈直线形、尖锐角形、背离导电窗口的端部具有圆滑过渡的类锐角形、山峰形或波浪形等形状。其中，如图1、图2和图4所示，当每个掺杂子区13沿自身长度方向的两端的纵截面呈尖锐角形、背离导电窗口的端部具有圆滑过渡的类锐角形或山峰形时，每个掺杂子区13沿自身长度方向的两端向半导体基底11内凹入的宽度呈类似线性变化，使得掺杂子区13沿自身长度方向的两端沿深度方向各区域对载流子收集能力的变化趋势较为稳定，进而使得掺杂子区13沿自身长度方向的两端各部分均具有良好的载流子收集性能。同时，在掺杂剂15为电极的情况下，掺杂子区13沿自身长度方向的两端的纵截面呈尖锐角形、背离导电窗口的端部具有圆滑过渡的类锐角形或山峰形，还可以使得掺杂剂15沿自身长度方向的两端沿深度方向各区域与半导体基底11之间的连接强度变化趋势较为稳定，进一步提高电极与半导体基底11之间的连接强度。
对于每个掺杂子区的立体形貌来说，可以根据掺杂剂的种类、以及掺杂子区的纵截面形状确定，此处不做具体限定。
示例性的，如图1至图6所示，每个掺杂子区13沿自身长度方向的中部表面由经切割的单个类半球面构成，或由多个类半球面相互重叠构成；和/或，以半导体基底11的厚度方向观察时每个掺杂子区13沿自身长度方向的中部呈算盘串珠形。在此情况下，掺杂子区13的中部沿自身周向的各区域向半导体基底11内凹入的程度大致相同，可以确保掺杂子区13的中部沿自身周向的各区域均具有良好的载流子收集性能。
示例性的，每个掺杂子区13沿自身长度方向的两端表面为与掺杂子区13的中部相互重叠的类三棱锥面、且以半导体基底11的厚度方向观察时每个掺杂子区13沿自身长度方向的两端呈缺角矩形。在此情况下，类三棱锥的三个表面具有良好的对称性，可以使得掺杂子区13的两端沿自身周向的三个部分的表面积大致相同，进而利于使得上述三部分对应的载流子收集性能大致相同。
至于每个掺杂子区沿自身长度方向的中部和端部向半导体基底内凹入的最大深度和两个最大深度之间的比值、以及每个掺杂子区沿自身长度方向的中部和端部的最大宽度和两个最大宽度的大小关系，可以根据实际应用场景确定，此处不做具体限定。
示例性的，沿掺杂子区的长度方向，掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度与掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度的比值可以大于等于1.61、且小于等于3.46。例如：沿掺杂子区的长度方向，掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度与掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度的比值可以为1.61、1.7、1.9、2.0、2.5、3.3、3.46等。在此情况下，沿掺杂子区的长度方向，掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度与掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度的比值在上述范围内，可以防止因上述比值较小而导致掺杂子区沿自身长度方向两端的载流子收集能力的提升程度不明显，确保第一掺杂区具有较高的载流子收集能力。当掺杂剂为电极时，还可以防止因上述比值较小而导致电极与半导体基底之间的结合深度的增大程度不明显，确保电极与半导体基底之间具有较高的连接强度、以及确保电极与半导体基底之间具有较高的接触性能。另外，在一定范围内，掺杂子区相应部分向半导体基底内凹入的深度越大，通过掺杂剂形成该掺杂子区对应的温度越高。基于此，上述两个最大深度的比值在上述范围内，还可以防止因上述比值较大而导致通过掺杂剂形成掺杂子区时的温度较高而对半导体基底造成损伤，利于提高太阳能电池的良率。
示例性的，每个掺杂子区沿自身长度方向的中部向半导体基底内凹入的最大深度可以大于等于10μm、且小于等于16μm。例如：每个掺杂子区沿自身长度方向的中部向半导体基底内凹入的最大深度可以为10μm、12μm、13.64μm、14μm或16μm等。
示例性的，每个掺杂子区沿自身长度方向的端部向半导体基底内凹入的最大深度可以大于等于30μm、且小于等于40μm。例如：每个掺杂子区沿自身长度方向的中部向半导体基底内凹入的最大深度可以为30μm、32μm、33.10μm、35μm、38μm或40μm等。
示例性的，如图5和图6所示，每个掺杂子区13沿自身长度方向的中部的最大宽度可以小于掺杂子区13的两端的最大宽度。在此情况下，沿平行于半导体基底向光面或背光面的方向，每个掺杂子区13沿自身长度方向的两端的横向占比更大，使得每个掺杂子区13沿自身长度方向的两端具有相对较高的横向载流子收集能力。另外，当掺杂剂15为电极的情况下，还可以增强电极与半导体基底沿平行于向光面或背光面的连接强度、且增大电极与半导体基底沿平行于向光面或背光面的接触面积，利于提升电极与半导体基底之间的接触性能。
示例性的，每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度可以大于等于30μm、且小于等于40μm。例如：每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度可以为30μm、32μm、34μm、36μm、38μm或40μm等。在此情况下，每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度在上述范围内，可以防止因掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度较小导致掺杂子区沿自身长度方向的中部无法及时收集相应导电类型的载流子，利于降低半导体基底形成有第一掺杂区一侧的载流子复合速率。同时，还可以防止因掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度较大使得形成第一掺杂区时的形成温度较高而造成半导体基底损伤，确保太阳能电池具有较高的良率。
示例性的，每个掺杂子区沿自身长度方向的两端的最大宽度可以大于等于54μm、且小于等于72μm。例如：每个掺杂子区沿自身长度方向的两端的最大宽度可以为54μm、58μm、62μm、66μm、70μm或72μm。该情况下具有的有益效果可以参考前文所述的每个掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度大于等于30μm、且小于等于40μm时的有益效果分析，此处不再赘述。
对于上述表面钝化层来说，表面钝化层的材料可以为任一种具有钝化作用的绝缘材料。例如：表面钝化层的材料可以包括氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅和碳化硅中的至少一种。至于表面钝化层的厚度，可以根据实际应用场景确定，此处不做具体限定。
至于表面钝化层内设置的导电窗口，因掺杂剂需要通过导电窗口贯穿表面钝化层并在半导体基底内形成第一掺杂区，故导电窗口在表面钝化层内的分布情况和尺寸可以分别根据第一掺杂区在半导体基底的向光面和/或背光面的分布情况和形貌确定。
其中，半导体基底的向光面和/或背光面形成有多个第一掺杂区，因此表面钝化层内设有多个导电窗口。上述多个导电窗口可以均沿第一方向延伸、且沿第二方向间隔分布。第一方向不同于第二方向。具体的，第一方向和第二方向可以为平行于向光面或背光面、且互不相同的任意两个方向。优选的，第一方向和第二方向正交。
另外，导电窗口包括的导电子窗口的数量等于每个第一掺杂区具有的掺杂子区的数量。具体的，当每个第一掺杂区仅具有一个掺杂子区时，每个导电窗口也仅具有一个导电子窗口。此时，若掺杂剂为电极，则电极与第一掺杂区之间的接触方式为全区域接触方式。
或者，当每个第一掺杂区具有多个掺杂子区时，每个导电窗口也具有多个导电子窗口。基于此，当每个导电窗口沿第一方向与延伸时，每个导电窗口包括的多个导电子窗口沿第一方向间隔分布，并且同一导电窗口包括的多个导电子窗口与同一第一掺杂区包括的多个掺杂子区一一对应。在此情况下，掺杂剂沿长度方向存在部分区域未与第一掺杂区接触。此时，若掺杂剂为电极，则电极与第一掺杂区之间的接触方式为局域接触方式。
具体的，当每个导电窗口包括的多个导电子窗口沿第一方向间隔分布时，本发明实施例定义同一导电窗口中所有导电子窗口沿第一方向的长度之和为第一长度，且同一导电窗口中每相邻两个导电子窗口沿第一方向的间距之和为第二长度。上述第一长度和第二长度的比值可以为大于0、且小于1的任一数值。可以理解的是，如图1和图2所示，表面钝化层14可以对半导体基底11形成有第一掺杂区12的一侧进行化学钝化，降低半导体基底11形成有第一掺杂区12一侧的载流子复合速率。而在表面钝化层14内设置导电窗口16会减小表面钝化层14与半导体基底11之间的接触面积，但是掺杂剂15需要通过导电窗口16贯穿表面钝化层14形成第一掺杂区12。基于此，在一定范围内，表面钝化层14内设置的导电窗口16的数量越多或面积越大，表面钝化层14对半导体基底11的钝化效果越差，但第一掺杂区12的表面积越大，太阳能电池的串联电阻越小。基于此，上述第一长度是同一导电窗口16中所有导电子窗口沿第一方向的长度之和，该值越大导电窗口16包括的导电子窗口的数量越多或面积越大。而第二长度是同一导电窗口16中每相邻两个导电子窗口沿第一方向的间距之和，该值越大表面钝化层14在同一导电窗口16包括的相邻两个导电子窗口的长度越大。在上述情况下，可以根据实际应用场景中对半导体基底11形成有第一掺杂区12一侧的表面钝化效果、以及太阳能电池的串联电阻的要求确定第一长度和第二长度的大小、以及二者之间的比值。
示例性的，第一长度和第二长度的比值可以大于等于1:9、且小于等于5:5。例如：第一长度和第二长度的比值可以为1:9、2:8、3:7、4:6或5:5等。在此情况下，第一长度和第二长度的比值在上述范围内，可以防止因该比值较小而导致第一掺杂区的面积较小，确保第一掺杂区具有较高的载流子收集性能，利于降低太阳能电池的串联电阻。另外，还可以防止因上述比值较大而导致表面钝化层与半导体基底之间的接触面积，确保表面钝化层对半导体基底形成有第一掺杂区的一侧具有较高的钝化效果。
具体的，本发明实施例提供表1对第一长度和第二长度的比值不同时太阳能电池对应的各项参数进行对比。其中，实验1对第一长度和第二长度满足3:7的48片太阳能电池、以及第一长度和第二长度满足1.5:8.5的43片太阳能电池进行测试，并获得相应参数的平均值。实验2对第一长度和第二长度满足3:7的47片太阳能电池、以及第一长度和第二长度满足1.5:8.5的47片太阳能电池进行测试，并获得相应参数的平均值。另外，实验1和实验2中的太阳能电池除了上述第一长度和第二长度的比值不同外其余的结构均相同。具体的，上述太阳能电池均包括向光面为绒面的P型硅基底，依次层叠设置在P型硅基底的向光面上的氧化铝层和氮化硅层，依次层叠设置在P型硅基底背光面的部分区域上的隧穿氧化层和N型掺杂多晶硅层，依次层叠覆盖在背光面和N型掺杂多晶硅层上的氧化铝层和氮化硅层，以及负电极和正电极。其中，负电极贯穿背光面一侧的氧化铝层和氮化硅层并与N型掺杂多晶硅层相接触。正电极贯穿背光面一侧的氧化铝层和氮化硅层并与P型硅基底的相应区域相接触。
表1 第一长度和第二长度的比值不同时太阳能电池各项参数测试结果
由表1可以看出，与第一长度与第二长度的比值等于3:7相比，在第一长度与第二长度的比值等于1.5:8.5时，因为对表面钝化层的破坏面积较小，所以太阳能电池的开路电压较比值等于3:7的太阳能电池对应的开路电压高，但是因为所形成的导电窗口的面积较小，导致第一掺杂区的表面积较小，导致串联电阻升高，填充因子降低。另外，第一长度与第二长度的比值等于4：6、以及第一长度与第二长度的比值等于1.5: 8.5所对应的两个太阳能电池之间的比较结构与上述比较结果相反。
另外，本发明实施例定义每个导电子窗口沿第一方向的长度为第三长度。可以理解的是，每个第一长度等于同一导电窗口包括的所有导电子窗口对应的第三长度之和。其中，同一导电窗口包括的不同导电子窗口对应的第三长度可以相等，也可以不相等。不同导电窗口包括的不同导电子窗口对应的第三长度可以相等，也可以不相等。
值得注意的时，当同一导电窗口包括的不同导电子窗口对应的第三长度相等时，利于使得同一导电窗口包括的不同导电子窗口具有相同的规格。同理，不同导电窗口包括的不同导电子窗口对应的第三长度相等时，利于使得不同导电窗口包括的不同导电子窗口具有相同的规格，无须为了在固定位置形成不同规格的导电子窗口而严格要求制造精度，降低太阳能电池的制造难度。
至于上述第三长度的具体数值，可以根据掺杂剂的种类、第一掺杂区的形成过程、以及实际应用场景确定，只要使得上述第一长度和第二长度满足相应比例均可。
示例性的，第三长度可以大于等于250μm、且小于等于290μm。例如：第三长度可以为250μm、260μm、270μm、280μm或290μm等。在此情况下，可以防止因上述第三长度较小而导致掺杂剂（例如：电极）难以填充满规格较小的导电子窗口而导致通过掺杂剂形成的每个掺杂子区的横截面积小于导电子窗口的横截面积，确保每个掺杂子区因具有较大的横截面积而对应较高的载流子收集能力。其次，还可以防止因上述第三长度较大而导致表面钝化层与半导体基底之间的接触面积较小，确保表面钝化层对半导体基底形成有第一掺杂区的一侧具有较高的钝化效果。
再者，本发明实施例定义同一导电窗口中，每相邻两个导电子窗口沿第一方向的间距为第四长度。可以理解的是，每个第二长度等于同一导电窗口中每相邻两个导电子窗口对应的第四长度之和。其中，同一导电窗口中，每相邻两个导电子窗口对应的第四长度可以相等，也可以不相等。其次，若每对导电子窗口为同一导电窗口中相邻两个导电子窗口，则属于不同导电窗口的两对导电子窗口对应的第四长度可以相等，也可以不相等。
值得注意的是，同一导电窗口中，每相邻两个导电子窗口沿第一方向的间距为第四长度时，不同第一掺杂区包括的不同掺杂子区等间距分布。其次，属于不同导电窗口的两对导电子窗口对应的第四长度相等时，属于不同导电窗口的两对导电子窗口等间距分布，利于使得不同导电子窗口均为分布在表面钝化层内，进而利于使得第一掺杂区及时将半导体基底沿平行于背光面或向光面各区域内相应导电类型的载流子进行收集，进一步降低半导体基底形成有第一掺杂区一侧的载流子复合速率。
至于上述第四长度的具体大小，可以根据每个导电窗口包括的导电子窗口的数量、第一长度和第二长度的比值、以及第三长度的具体大小确定，此处不做具体限定。
例如：当每个导电窗口包括5个导电子窗口、第一长度和第二长度的比值为3:7、且第三长度等于250μm时，第四长度等于729.17μm。
第二方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池的制造方法。该太阳能电池的制造方法包括以下步骤：
首先，提供一半导体基底。该半导体基底的具体结构和材料等可以参考前文，此处不再赘述。
在实际的制造过程中，如前文所述，在半导体基底包括上述P型半导体衬底、上述隧穿钝化层和上述N型掺杂多晶硅层的情况下，则可以采用化学气相沉积等工艺，依次形成整层覆盖在P型半导体衬底的背光面上的隧穿钝化层和N型掺杂多晶硅层。接着，可以采用激光刻蚀等工艺，选择性去除部分层叠设置的隧穿钝化层和N型掺杂多晶硅层，获得半导体基底。
接下来，在半导体基底的向光面和/或背光面上形成表面钝化层。表面钝化层内设有多个导电窗口。
具体的，表面钝化层的材料和厚度、以及导电窗口在表面钝化层内的分布情况，可以参考前文，此处不再赘述。
在实际的制造过程中，因后续形成的掺杂剂需要通过导电窗口贯穿表面钝化层并形成第一掺杂区，故可以根据所形成的第一掺杂区的形貌确定每个导电窗口的图案、以及确定导电窗口的具体形成方式。
示例性的，在半导体基底的向光面和/或背光面上形成表面钝化层可以包括步骤：在半导体基底的向光面和/或背光面形成整层设置的表面钝化材料。接下来，采用激光刻蚀工艺，形成贯穿表面钝化材料的多个导电窗口，获得表面钝化层。在此情况下，激光刻蚀工艺具有较高的刻蚀精度，因此采用激光刻蚀工艺对整层设置的表面钝化材料进行选择性刻蚀，可以提高太阳能电池的制造精度。另外，因激光刻蚀工艺所采用的激光光斑沿自身中心至边缘方向的能量逐渐降低，并且激光光斑各部分的刻蚀强度与各部分的能量成正比，故每个激光光斑沿自身中心至边缘方向所对应的刻蚀强度逐渐减小。换句话说，每个激光光斑沿自身中心至边缘的方向对应的刻蚀深度逐渐减小，从而利于使得掺杂剂通过由多个激光光斑形成的导电窗口贯穿表面钝化层后所形成的每个掺杂子区的纵截面为折线形、弧形或波浪形等凹凸不平的形貌，进而利于增强每个掺杂子区的载流子收集能力。
具体的，表面钝化层内多个导电窗口的分布情况可以根据第一掺杂区半导体基底的向光面或背光面一侧的分布情况确定。示例性的，上述多个导电窗口可以均沿第一方向延伸、且沿第二方向间隔分布，第一方向不同于第二方向。并且，当第一掺杂区包括多个掺杂子区时，每个导电窗口均包括沿第一方向间隔分布的多个导电子窗口，同一导电窗口包括的多个导电子窗口与同一第一掺杂区包括的多个掺杂子区一一对应。
其中，在采用激光刻蚀工艺形成导电窗口的情况下，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电窗口的部分所使用的激光光斑的图案可以与相应导电窗口的图案相同。或者，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电窗口的部分所使用的激光光斑的图案也可以位于相应导电窗口的图案内。在此情况下，上述激光光斑图案与相应导电窗口的图案可以完全相同。或者，当掺杂剂为具有一定烧穿作用的电极等结构时，激光光斑图案与相应导电窗口的图案也可以并非严格对应。此时在实际的制造过程中，可以根据激光刻蚀设备的精度、导电窗口的图案、以及掺杂剂的种类共同确定相应的激光光斑图案，降低激光刻蚀工艺难度。
至于采用激光刻蚀工艺形成导电窗口的情况下，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电子窗口的部分所使用的激光光斑的数量、尺寸和分布情况，可以根据所形成的每个掺杂子区的形貌确定。
示例性的，如图1、图2、图5和图7所示，在每个掺杂子区13的纵截面形状具有向半导体基底11内凹入的N个弧形凹入部的情况下，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电子窗口的部分所使用的激光光斑17的数量大于等于N+2个、且小于等于N+4个。例如：如图2所示，在每个掺杂子区13的纵截面形状具有向半导体基底11内凹入的10个弧形凹入部的情况下，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电子窗口的部分所使用的激光光斑17的数量大于等于12个、且小于等于14个。又例如：如图5所示，在每个掺杂子区13的纵截面形状具有向半导体基底11内凹入的5个弧形凹入部的情况下，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电子窗口的部分所使用的激光光斑17的数量大于等于7个、且小于等于9个。在此情况下，每个掺杂子区13的纵截面形状中，向半导体基底11内凹入的N个弧形凹入部的两侧还分别具有一个凹入部。每个弧形凹入部对应一个激光光斑17，而每个侧部的凹入部均至少对应一个激光光斑17。基于此，当每个掺杂子区13的纵截面形状具有向半导体基底11内凹入的N个弧形凹入部时，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电子窗口的部分所使用的激光光斑17大于等于N+2个、且小于等于N+4个，可以制造侧部的凹入部预留充足的激光光斑17数量，确保侧部的凹入部向半导体基底11内凹入的深度、以及沿平行于向光面或背光面的方向的尺寸均能够满足工作要求，提高太阳能电池的良率。
至于激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电子窗口的部分所使用的激光光斑的尺寸，可以根据所要形成的掺杂子区每相邻两个向半导体基底凹入的最大深度处的间距确定。例如：如图2所示，在每个掺杂子区13的纵截面形状具有向半导体基底11内凹入的10个弧形凹入部的情况下，若相邻两个弧形凹入部向半导体基底11凹入的最大深度处的间距为30μm、且激光光斑17的尺寸大致等于30μm。
至于激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应每个导电子窗口的部分所使用的激光光斑中相邻两个激光光斑的间距大小，可以根据掺杂剂的种类确定。其中，当掺杂剂不具有烧穿作用时，相邻两个激光光斑可以相交或外切，以确保可以获得贯通的导电子窗口。而当掺杂剂为具有一定烧穿作用的电极等结构时，相邻两个激光光斑可以相交、外切或相离。其中，相邻两个激光光斑相离的间距可以根据掺杂剂的烧穿能力、以及实际应用场景确定。
示例性的，激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应同一导电子窗口的部分所使用的激光光斑中，相邻两个激光光斑沿第一方向的间距可以大于等于-5μm、且小于等于5μm。例如：激光刻蚀工艺选择性去除表面钝化材料对应同一导电子窗口的部分所使用的激光光斑中，相邻两个激光光斑沿第一方向的间距可以为-5μm、-3μm、-1μm、0、1μm、3μm或5μm等。其中，负间距代表相邻两个激光光斑相交的间距。在此情况下，可以防止对应同一导电子窗口的部分所使用的激光光斑中，相邻两个激光光斑沿第一方向的间距较大，而导致后续形成掺杂剂后，掺杂剂难以将表面钝化层位于相邻两个激光光斑之间的部分烧穿而获得贯通的导电子窗口，提高太阳能电池的精度。
接着，如图1和2所示，在半导体基底11对应表面钝化层14的一侧形成掺杂剂15。掺杂剂15通过导电窗口16贯穿表面钝化层14、且在半导体基底11对应表面钝化层14的一侧形成第一掺杂区12。第一掺杂区12包括至少一个掺杂子区13。沿掺杂子区13的长度方向，每个掺杂子区13的两端向半导体基底11内凹入的最大深度大于掺杂子区13的中部向半导体基底11内凹入的最大深度。
具体的，掺杂剂的具体形成工艺可以根据每个导电子窗口的尺寸、以及实际应用场景确定。
示例性的，当掺杂剂为电极、且导电子窗口的尺寸较小，可以采用电镀等工艺形成掺杂剂。或者，当掺杂剂为电极、且导电子窗口的尺寸相对较大，可以采用丝网印刷工艺和烧结工艺，在半导体基底对应表面钝化层的一侧形成掺杂剂。在此情况下，因采用印刷工艺和烧结工艺形成电极的方式较为成熟。故在掺杂剂为电极的情况下，采用丝网印刷工艺和烧结工艺在半导体基底对应表面钝化层的一侧形成掺杂剂，可以降低掺杂剂的形成难度，利于获得具有较高良率的太阳能电池。
需要说明的是，如图2所示，在掺杂剂15为电极的情况下，在半导体基底11对应表面钝化层14的一侧形成掺杂剂15后，掺杂剂15与半导体基底11反应可以至少形成第一掺杂区12、以及掺杂剂15与半导体基底11形成的合金层。另外，因在形成电极的过程中，电极浆料在高温作用下熔融变成液态，而液态的电极浆料具有流动性，从而使得导电窗口沿自身长度方向端部对应的电极浆料的填充量大于导电窗口沿自身长度方向中部对应的电极浆料的填充量，最终使得基于掺杂剂形成的每个掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度大于掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度。
而当掺杂剂为硼或磷等非金属掺杂剂时，则可以通过调整沿导电窗口自身长度方向不同位置的注入能量等方式，使得基于掺杂剂形成的每个掺杂子区的两端向半导体基底内凹入的最大深度大于掺杂子区的中部向半导体基底内凹入的最大深度。
再者，当本发明实施例提供的制造方法所制造的太阳能电池为背接触电池的情况下，如图2所示，还可以采用化学气相沉积等工艺，在半导体基底11的向光面一侧形成整层设置的向光面钝化层18。该向光面钝化层18的材料和厚度可以参考前文。
本发明实施例中第二方面的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (17)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
半导体基底，所述半导体基底的向光面和/或背光面具有第一掺杂区；
表面钝化层，形成在所述半导体基底具有所述第一掺杂区的一侧；所述表面钝化层内设有多个导电窗口；
掺杂剂，通过所述导电窗口贯穿所述表面钝化层形成所述第一掺杂区；所述第一掺杂区包括至少一个掺杂子区；沿所述掺杂子区的长度方向，每个所述掺杂子区的两端向所述半导体基底内凹入的最大深度大于所述掺杂子区的中部向所述半导体基底内凹入的最大深度；每个所述掺杂子区沿自身长度方向的中部的纵截面呈弧形或波浪形，和/或，每个所述掺杂子区沿自身长度方向的两端的纵截面呈尖锐角形、背离所述导电窗口的端部具有圆滑过渡的类锐角形；以所述半导体基底的厚度方向观察时每个所述掺杂子区沿自身长度方向的中部呈算盘串珠形，所述算盘串珠形具有多个珠子；每个所述掺杂子区沿自身长度方向的两端表面为与所述掺杂子区的中部相互重叠的类三棱锥面、且以所述半导体基底的厚度方向观察时每个所述掺杂子区沿自身长度方向的两端呈缺角矩形。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，沿所述掺杂子区的长度方向，所述掺杂子区的两端向所述半导体基底内凹入的最大深度与所述掺杂子区的中部向所述半导体基底内凹入的最大深度的比值大于等于1.61、且小于等于3.46。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，每个所述掺杂子区沿自身长度方向的中部表面由经切割的单个类半球面构成，或由多个类半球面相互重叠构成。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，每个所述掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度小于所述掺杂子区的两端的最大宽度；和/或，
每个所述掺杂子区沿自身长度方向的中部的最大宽度大于等于30μm、且小于等于40μm；和/或，
每个所述掺杂子区沿自身长度方向的两端的最大宽度大于等于54μm、且小于等于72μm。
5.根据权利要求1~4任一项所述的太阳能电池，其特征在于，多个所述导电窗口均沿第一方向延伸、且沿第二方向间隔分布；所述第一方向不同于所述第二方向；其中，
每个所述导电窗口均包括沿所述第一方向间隔分布的多个导电子窗口，同一所述导电窗口包括的多个所述导电子窗口与同一所述第一掺杂区包括的多个所述掺杂子区一一对应；同一所述导电窗口中所有所述导电子窗口沿第一方向的长度之和为第一长度，同一所述导电窗口中每相邻两个导电子窗口沿所述第一方向的间距之和为第二长度，所述第一长度和所述第二长度的比值大于等于1:9、且小于等于5:5。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，每个所述导电子窗口沿第一方向的长度为第三长度；其中，
同一所述导电窗口包括的不同所述导电子窗口对应的第三长度相等；和/或，不同所述导电窗口包括的不同所述导电子窗口对应的第三长度相等；和/或，所述第三长度大于等于250μm、且小于等于290μm。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，同一所述导电窗口中，每相邻两个所述导电子窗口沿所述第一方向的间距为第四长度；其中，
同一所述导电窗口中，每相邻两个所述导电子窗口对应的第四长度相等；和/或，属于不同所述导电窗口的两对导电子窗口对应的第四长度相等，每对导电子窗口为同一所述导电窗口中相邻两个所述导电子窗口。
8.根据权利要求1~4任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述半导体基底包括半导体衬底、以及形成在所述半导体衬底的背光面的部分区域上的掺杂半导体层；所述掺杂半导体层与所述半导体衬底的导电类型相反；
所述第一掺杂区分布在所述半导体衬底的背光面暴露在所述掺杂半导体层之外的区域内；所述掺杂半导体层背离所述半导体衬底的一侧形成有第二掺杂区。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述半导体衬底为P型半导体衬底，所述掺杂半导体层为N型掺杂半导体层；
所述半导体基底还包括位于所述P型半导体衬底和所述N型掺杂半导体层之间的隧穿钝化层。
10.根据权利要求1~4任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池为钝化发射极和背面触点电池；所述第一掺杂区仅形成在所述半导体基底的背光面一侧。
11.根据权利要求1~4任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述半导体基底的所述向光面和所述背光面均具有所述第一掺杂区、且位于所述向光面一侧的所述第一掺杂区与位于所述背光面一侧的所述第一掺杂区的导电类型相反。
12.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：
提供一半导体基底；
在所述半导体基底的向光面和/或背光面上形成表面钝化层；所述表面钝化层内设有多个导电窗口；
在所述半导体基底对应所述表面钝化层的一侧形成掺杂剂；所述掺杂剂通过所述导电窗口贯穿所述表面钝化层、且在所述半导体基底对应所述表面钝化层的一侧形成第一掺杂区；所述第一掺杂区包括至少一个掺杂子区；沿所述掺杂子区的长度方向，每个所述掺杂子区的两端向所述半导体基底内凹入的最大深度大于所述掺杂子区的中部向所述半导体基底内凹入的最大深度；每个所述掺杂子区沿自身长度方向的中部的纵截面呈弧形或波浪形，和/或，每个所述掺杂子区沿自身长度方向的两端的纵截面呈尖锐角形、背离所述导电窗口的端部具有圆滑过渡的类锐角形；以所述半导体基底的厚度方向观察时每个所述掺杂子区沿自身长度方向的中部呈算盘串珠形，所述算盘串珠形具有多个珠子；每个所述掺杂子区沿自身长度方向的两端表面为与所述掺杂子区的中部相互重叠的类三棱锥面、且以所述半导体基底的厚度方向观察时每个所述掺杂子区沿自身长度方向的两端呈缺角矩形。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述在所述半导体基底的向光面和/或背光面上形成表面钝化层，包括：
在所述半导体基底的向光面和/或背光面形成整层设置的表面钝化材料；
采用激光刻蚀工艺，形成贯穿所述表面钝化材料的多个所述导电窗口，获得所述表面钝化层；其中，多个所述导电窗口均沿第一方向延伸、且沿第二方向间隔分布，所述第一方向不同于所述第二方向；每个所述导电窗口均包括沿所述第一方向间隔分布的多个导电子窗口，同一所述导电窗口包括的多个所述导电子窗口与同一所述第一掺杂区包括的多个所述掺杂子区一一对应。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，在每个所述掺杂子区的纵截面形状具有向所述半导体基底内凹入的N个弧形凹入部的情况下，所述激光刻蚀工艺选择性去除所述表面钝化材料对应每个所述导电子窗口的部分所使用的激光光斑的数量大于等于N+2个、且小于等于N+4个。
15.根据权利要求13所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述激光刻蚀工艺选择性去除所述表面钝化材料对应每个所述导电窗口的部分所使用的激光光斑的图案与相应所述导电窗口的图案相同；
或，所述激光刻蚀工艺选择性去除所述表面钝化材料对应每个所述导电窗口的部分所使用的激光光斑的图案位于相应所述导电窗口的图案内。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述激光刻蚀工艺选择性去除所述表面钝化材料对应同一所述导电子窗口的部分所使用的激光光斑中，相邻两个所述激光光斑沿所述第一方向的间距大于等于-5μm、且小于等于5μm。
17.根据权利要求12~16任一项所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，采用丝网印刷工艺和烧结工艺，在所述半导体基底对应所述表面钝化层的一侧形成所述掺杂剂。
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