CN117497626A - 太阳能电池和太阳能电池的制造方法 - Google Patents

太阳能电池和太阳能电池的制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种太阳能电池和太阳能电池的制造方法，该太阳能电池包括：硅衬底；隧穿层和多晶硅层，依次形成在硅衬底的背面；介电层，形成在多晶硅层的背面；第一电极和第二电极，第一电极和第二电极均贯穿介电层，并与多晶硅层接触；第一掺杂区和第二掺杂区，第一掺杂区起始于第一电极并延伸至硅衬底的内部，第二掺杂区起始于第二电极并延伸至硅衬底的内部；隔离槽，位于第一掺杂区和第二掺杂区之间，隔离槽至少深入至多晶硅层中预设深度。本申请的太阳能电池和太阳能电池的制造方法具有效率高和成本低的优势。

Description

太阳能电池和太阳能电池的制造方法
技术领域
本申请主要涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能电池和太阳能电池的制造方法。
背景技术
太阳能电池可将光能转化成电能。太阳能电池的原理是光生伏特效应，具体来说，当太阳光照射太阳能电池时，太阳能电池内部的N区和P区产生电子空穴对，随后电子被电场被推向N区，空穴被电场推向P区。提高太阳能电池的效率可提高太阳能电池产生电能的能力，因此，如何提高太阳能电池的效率一直是重要的研究方向之一。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提供一种太阳能电池和太阳能电池的制造方法，该太阳能电池和太阳能电池的制造方法具有效率高和成本低的优势。
为解决上述技术问题，本申请提供一种太阳能电池，包括：硅衬底；隧穿层和多晶硅层，依次形成在所述硅衬底的背面；介电层，形成在所述多晶硅层的背面；第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极均贯穿所述介电层，并与所述多晶硅层接触；第一掺杂区和第二掺杂区，所述第一掺杂区起始于所述第一电极并延伸至所述硅衬底的内部，所述第二掺杂区起始于所述第二电极并延伸至所述硅衬底的内部；以及隔离槽，位于所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间，所述隔离槽至少深入至所述多晶硅层中预设深度。
在本申请的一实施例中，所述隧穿层包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种，所述多晶硅层包括本征多晶硅。
在本申请的一实施例中，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区之间间隔的最小距离等于或大于30μm。
在本申请的一实施例中，所述多晶硅层包括氧元素、碳元素和氮元素中的一种或多种。
在本申请的一实施例中，位于所述硅衬底中的第一掺杂区的宽度等于或大于位于所述多晶硅层中的第一掺杂区的宽度，位于所述多晶硅层中的第一掺杂区的宽度等于或大于所述第一电极与所述多晶硅层接触部分的宽度。
在本申请的一实施例中，位于所述硅衬底中的第二掺杂区的宽度等于或大于位于所述多晶硅层中的第二掺杂区的宽度，位于所述多晶硅层中的第二掺杂区的宽度等于或大于所述第二电极与所述多晶硅层接触部分的宽度。
在本申请的一实施例中，所述介电层覆盖所述隔离槽的底面和侧壁。
在本申请的一实施例中，所述介电层包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种。
在本申请的一实施例中，所述预设深度等于或大于所述多晶硅层的厚度的一半，或所述隔离槽贯穿所述多晶硅层，或所述隔离槽贯穿所述多晶硅层和所述隧穿层。
在本申请的一实施例中，所述第一电极含有与所述第一掺杂区中的掺杂元素相同的掺杂元素，所述第二电极含有与所述第二掺杂区中的掺杂元素相同的掺杂元素。
在本申请的一实施例中，所述隔离槽的底面具有金字塔绒面形貌。
在本申请的一实施例中还包括钝化减反层，所述钝化减反层形成在所述硅衬底的正面。
本申请另一方面还提出一种太阳能电池的制造方法，包括：提供硅衬底；在所述硅衬底的背面依次形成隧穿层和多晶硅层；在所述多晶硅层的背面形成介电层；形成贯穿所述介电层且与所述多晶硅层接触的第一电极和第二电极，所述第一电极含有第一类型掺杂元素，所述第二电极含有第二类型掺杂元素；以及形成第一掺杂区和第二掺杂区，其中，形成所述第一掺杂区和所述第二掺杂区的方法包括：对所述第一电极和所述第二电极进行热处理。
在本申请的一实施例中，所述介电层含有氢元素。
在本申请的一实施例中还包括：对所述介电层进行退火处理，以使所述介电层内的氢元素扩散至所述多晶硅层、所述隧穿层和所述硅衬底。
在本申请的一实施例中，所述第一掺杂区起始于所述第一电极并延伸至所述硅衬底的内部，所述第二掺杂区起始于所述第二电极并延伸至所述硅衬底的内部。
在本申请的一实施例中，位于所述硅衬底中的第一掺杂区的宽度等于或大于位于所述多晶硅层中的第一掺杂区的宽度，位于所述多晶硅层中的第一掺杂区的宽度等于或大于所述第一电极与所述多晶硅层接触部分的宽度。
在本申请的一实施例中，位于所述硅衬底中的第二掺杂区的宽度等于或大于位于所述多晶硅层中的第二掺杂区的宽度，位于所述多晶硅层中的第二掺杂区的宽度等于或大于所述第二电极与所述多晶硅层接触部分的宽度。
在本申请的一实施例中，所述隧穿层包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种，所述多晶硅层包括本征多晶硅。
在本申请的一实施例中，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区之间间隔的最小距离等于或大于30μm。
在本申请的一实施例中，所述多晶硅层包括氧元素、碳元素和氮元素中的一种或多种。
在本申请的一实施例中，在形成所述介电层之前，在所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间形成隔离槽，其中，所述隔离槽至少深入至所述多晶硅层预设深度。
在本申请的一实施例中，形成所述隔离槽的方法包括：形成贯穿耐腐蚀层的初始隔离槽，所述初始隔离槽暴露出所述多晶硅层，所述耐腐蚀层包括氧化硅层、氮化硅层和三氧化二铝层中的一层或多层；对所述硅衬底的正面进行制绒处理，所述制绒处理刻蚀所述初始隔离槽暴露出的多晶硅层，以形成所述隔离槽。
在本申请的一实施例中，所述隔离槽的底面具有金字塔绒面形貌。
在本申请的一实施例中，对所述硅衬底的正面进行制绒处理之前，在所述耐腐蚀层的背面形成所述介电层。
在本申请的一实施例中，所述介电层覆盖所述隔离槽的底面和侧壁。
在本申请的一实施例中，形成所述多晶硅层的方法包括：在所述隧穿层的背面形成非晶硅层；以及对所述非晶硅层进行晶化处理，以将所述非晶硅层转换为所述多晶硅层。
在本申请的一实施例中，在对所述非晶硅层进行晶化处理后，在对硅衬底的正面进行制绒处理之前，在所述多晶硅层远离所述硅衬底的一侧形成所述介电层。
本申请通过位于第一掺杂区与第二掺杂区之间的多晶硅层避免第一掺杂区与第二掺杂区之间出现短路电流，如此可以提高太阳能电池的效率。此外，为确保第一掺杂区与第二掺杂区之间不存在短路电流，本申请在第一掺杂区与第二掺杂区之间设置了隔离槽。还有，本申请利用介电层中的氢元素对太阳能电池进行氢化处理，节省了额外氢源的费用。以及，本申请通过对第一电极和第二电极进行热处理的方式形成第一掺杂区和第二掺杂区，开辟了一种全新的掺杂方法。
附图说明
包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：
图1是本申请一实施例中的一种太阳能电池的截面示意图；
图2是本申请另一实施例中的一种太阳能电池的截面示意图；
图3是本申请一实施例中的一种太阳能电池的截面示意图；
图4是本申请一实施例中的一种太阳能电池制造方法的流程示意图；
图5至图12是本申请一实施例中根据太阳能电池制造方法制造太阳能电池过程中的中间产物的截面示意图；
图13至图17是本申请另一实施例中根据太阳能电池制造方法制造太阳能电池过程中的中间产物的截面示意图；
图18至图19是本申请一实施例中形成隔离槽过程中太阳能电池的中间产物的截面示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
接下来通过实施例对本申请的太阳能电池和太阳能电池的制造方法进行说明。
参考图1所示的一实施例中的太阳能电池的截面示意图，该实施例中的太阳能电池包括硅衬底110、隧穿层120、多晶硅层130、第一电极150、第二电极160、第一掺杂区170和第二掺杂区180。
具体的，硅衬底110可以是单晶硅或多晶硅，硅衬底110的掺杂类型可以是P型或N型。当硅衬底110的掺杂类型为P型时，掺杂元素可以是硼元素（B）、铝元素（Al）和镓元素（Ga）中的一种或多种，当硅衬底110的掺杂类型为N型时，掺杂元素可以是磷元素（P）、氮元素（N）和砷元素（As）中的一种或多种。
隧穿层120和多晶硅层130依次形成在硅衬底110的背面111。隧穿层120可以包括二氧化硅（SiO2）、氮化硅（SiNx）、氮氧化硅（SiOxNy,）和三氧化二铝（Al2O3）中的一种或多种。隧穿层120具隧穿效应。隧穿层120的厚度不大于3.5nm，例如，1nm、1.5nm、2nm、2.5nm或3nm，当隧穿层120的厚度超过3.5nm时，隧穿效应较差。
多晶硅层130可以是本征多晶硅，也可以是掺杂多晶硅，当多晶硅层130为掺杂多晶硅时，多晶硅层130中的掺杂元素可以与硅衬底110中的掺杂元素相同，也可以不同。在一实施例中，多晶硅层130可以包括氧元素（O）、碳元素（C）和氮元素（N）中的一种或多种。例如，当多晶硅层130为掺杂多晶硅时，多晶硅层130中的掺杂元素同时包括与硅衬底110中掺杂元素相同的掺杂元素，以及氧元素、碳元素和氮元素中的一种或多种。再例如，当多晶硅层130为掺杂多晶硅时，多晶硅层130中的掺杂元素为氧元素、碳元素和氮元素中的一种或多种，且不包括与硅衬底110中掺杂元素相同的掺杂元素。本申请发现在多晶硅层130中掺杂氧元素、碳元素和氮元素中的一种或多种具有如下优势：提高多晶硅层130对太阳能电池的钝化效果和对载流子的选择性；提升开路电压和填充因子（Fill Factor, FF）；在光学上降低多晶硅层130的寄生吸收损失，进而提升太阳能电池的短路电流密度。
在一实施例中，多晶硅层130的厚度为10~600nm，例如，100nm、200nm、300nm、400nm或500nm。
硅衬底110还具有正面112，正面112与背面111相对。在太阳能电池工作时，正面112朝向太阳，以接收太阳光。正面112可以具有金字塔绒面形貌，在太阳能电池工作时，太阳光从正面112一侧入射到硅衬底110，金字塔绒面形貌具有陷光和减少反射的作用，从而提高太阳能电池对太阳光的利用率。
在一实施例中，太阳能电池还包括位于正面112上的钝化减反层190。钝化减反层190 可以包括SiNx、SiOxNy、SiO2和Al2O3中的一种或多种。钝化减反层190的厚度不大于150nm，例如，40nm、80nm、或120nm。钝化减反层190具有钝化作用和减反射作用。
介电层140形成在多晶硅层130的背面131。介电层140可以包括SiNx、 SiOxNy、SiO2或Al2O3中的一种或多种，例如，介电层140由SiNx薄膜和Al2O3薄膜堆叠而成。介电层140的厚度不大于200nm，例如，50nm、100nm或150nm。介电层140具有钝化作用。
第一电极150和第二电极160相邻设置在介电层140的背面（即介电层140远离衬底的表面）。第一电极150贯穿介电层140，且靠近硅衬底110的一端与多晶硅层130接触。其中，第一电极150靠近硅衬底110的一端可以与多晶硅层130的背面131（即多晶硅层130远离衬底的表面）接触，也可以深入至多晶硅层130的内部。 类似的，第二电极160贯穿介电层140，且靠近硅衬底110的一端与多晶硅层130接触。其中，第二电极160靠近硅衬底110的一端可以与多晶硅层130的背面131接触，也可以深入至多晶硅层130的内部。
第一掺杂区170起始于第一电极150，并延伸至硅衬底110的内部。或者说第一掺杂区170远离硅衬底110的一端与第一电极150接触，第一掺杂区170靠近硅衬底110的一端延伸至硅衬底110的内部。第一掺杂区170的掺杂类型可以是P型或N型。
类似的，第二掺杂区180起始于第二电极160，并延伸至硅衬底110的内部。或者说第二掺杂区180远离硅衬底110的一端与第二电极160接触，第二掺杂区180靠近硅衬底110的一端延伸至硅衬底110的内部。第二掺杂区180的掺杂类型可以是P型或N型，且第二掺杂区180的掺杂类型与第一掺杂区170的掺杂类型相反。例如，当第一掺杂区170的掺杂类型是P型时，第二掺杂区180的掺杂类型是N型。用于形成P型掺杂的掺杂元素可以是硼元素、铝元素和镓元素中的一种或多种，用于形成N型掺杂的掺杂元素可以是磷元素、氮元素和砷元素中的一种或多种。
在一实施例中，第一电极150含有与第一掺杂区170中的掺杂元素相同的掺杂元素，第二电极160含有与第二掺杂区180中的掺杂元素相同的掺杂元素。具体的，假设第一掺杂区170为P型掺杂，用于形成P型掺杂的掺杂元素为硼元素，第二掺杂区180为N型掺杂，用于形成N型掺杂的掺杂元素为磷元素，则第一电极150中含有硼元素，第二电极160中含有磷元素。
此外，第一掺杂区170中的掺杂元素来自第一电极150，第二掺杂区180中的掺杂元素来自第二电极160。这是因为第一掺杂区170是由第一电极150中的掺杂元素受热扩散而形成，第二掺杂区180是由第二电极160中的掺杂元素受热扩散而形成。对此将在后文展开说明。
参考图1所示，第一掺杂区170可根据所在位置的不同分为下部第一掺杂区171和上部第一掺杂区172。其中，下部第一掺杂区171位于多晶硅层130中，其起始于第一电极150并延伸至隧穿层120与多晶硅层130之间的界面处；上部第一掺杂区172位于硅衬底110中，其起始于隧穿层120与硅衬底110之间的界面处，并朝向硅衬底110的内部延伸。位于下部第一掺杂区171与上部第一掺杂区172之间的隧穿层120含有与第一掺杂区170中掺杂元素相同的掺杂元素。
类似的，第二掺杂区180可根据所在位置的不同分为下部第二掺杂区181和上部第二掺杂区182。其中，下部第二掺杂区181位于多晶硅层130中，其起始于第二电极160并延伸至隧穿层120与多晶硅层130之间的界面处；上部第二掺杂区182位于硅衬底110中，其起始于隧穿层120与硅衬底110之间的界面处，并朝向硅衬底110的内部延伸。位于下部第二掺杂区181与上部第二掺杂区182之间的隧穿层120含有与第二掺杂区180中掺杂元素相同的掺杂元素。
在一实施例中，上部第一掺杂区172的宽度等于或大于下部第一掺杂区171的宽度，下部第一掺杂区171的宽度等于或大于第一电极150与多晶硅层130接触部分的宽度。类似的，上部第二掺杂区182的宽度等于或大于下部第二掺杂区181的宽度，下部第二掺杂区181的宽度等于或大于第二电极160与多晶硅层130接触部分的宽度。上述宽度指的是最大宽度，例如，“上部第一掺杂区172的宽度”指的是“上部第一掺杂区172的最大宽度”。
参考图1所示，在一实施例中，第一掺杂区170与第二掺杂区180之间在第一方向D1上间隔的最小距离L1等于或大于30μm，例如，35μm、40μm、45μm、或50μm。在第一方向D1上位于第一掺杂区170与第二掺杂区180之间的多晶硅层130能够隔离第一掺杂区170与第二掺杂区180，从而阻止第一掺杂区170与第二掺杂区180之间通过两者之间的多晶硅层130进行电流传输，进而防止第一掺杂区170与第二掺杂区180之间出现短路电流，进而提高太阳能电池的效率。为获得上述技术效果，多晶硅层130应不导电或电阻很小，例如，多晶硅层130为本征多晶硅。需要说明的是，受限于工艺步骤自身的限制等因素，可能存在掺杂元素扩散到本征多晶硅中的情况，例如，硅衬底110中的掺杂元素扩散到本征多晶硅中，在这种情况下，多晶硅层130为掺杂多晶硅，不再是本征多晶硅。但因为多晶硅层130中掺杂元素的浓度很低，几乎可以忽略，因此，位于第一掺杂区170与第二掺杂区180之间的多晶硅层130仍可以阻止（或降低）第一掺杂区170与第二掺杂区180之间的电流传输。此外，为确保第一掺杂区170与第二掺杂区180之间不存在电流传输，上述实施例限定了第一掺杂区170与第二掺杂区180之间的最小距离L1等于或大于30μm。
图2是另一实施例中的太阳能电池的截面示意图。图2与图1的主要不同点是：图2中太阳能电池具有隔离槽210。具体的，隔离槽210在第一方向上位于第一掺杂区170与第二掺杂区180之间，且隔离槽210至少深入到多晶硅层130中预设深度H1。预设深度H1指的是底面211与多晶硅层130的背面131之间的距离。图2中的介电层140覆盖隔离槽210的底面211和侧壁。
在图2中，隔离槽210的底面211为平面，在其他实施例中，底面211可以具有金字塔绒面形貌。
接下来就隔离槽210的深度进行说明。在图2中，隔离槽210深入至多晶硅层130中，即底面211位于多晶硅层130中。如前文所述，位于第一掺杂区170与第二掺杂区180之间的多晶硅层130具有阻止第一掺杂区170与第二掺杂区180之间电流传输的作用。但可能存在掺杂元素扩散至多晶硅层130中的情况，为确保第一掺杂区170与第二掺杂区180之间不存在电流传输，本申请在第一掺杂区170与第二掺杂区180之间设置了隔离槽210，隔离槽210深入至多晶硅层130中，从而阻止第一掺杂区170与第二掺杂区180之间通过多晶硅层130传输电流。
需要说明的是，在图2中，隔离槽210没有贯穿多晶硅层130，在底面211与隧穿层120之间仍存在一定厚度的多晶硅层130。由于底面211与隧穿层120之间的多晶硅层130很薄，因此电流很难通过。在一些实施例中，预设深度H1等于或大于多晶硅层130厚度的一半，如此，可以减小底面211与隧穿层120之间的多晶硅层130的厚度，从而保证第一掺杂区170与第二掺杂区180之间不存在电流传输，或电流很小。
参考图3所示，隔离槽210也可以贯穿多晶硅层130和隧穿层120，且底面211深入至硅衬底110中。由于隔离槽210贯穿了多晶硅层130，第一掺杂区170与第二掺杂区180无法通过两者之间的多晶硅层传输电流。即使多晶硅层130中的掺杂浓度较高，第一掺杂区170与第二掺杂区180之间也无法通过两者之间的多晶硅层130传输电流，因为隔离槽210完全断开了第一掺杂区170与第二掺杂区180之间的多晶硅层130。在其它一些实施例中，隔离槽210还可以不贯穿隧穿层120，而是贯穿多晶硅层130。
本申请另一方面还提出一种太阳能电池的制造方法。参考图4所示的一实施例中的太阳能电池制造方法的流程示意图，该实施例中的制造方法包括如下步骤：
步骤S110：提供硅衬底；
步骤S120：在硅衬底的背面依次形成隧穿层和多晶硅层；
步骤S130：在多晶硅层的背面形成介电层；
步骤S140：形成贯穿介电层且与多晶硅层接触的第一电极和第二电极，第一电极具有第一类型掺杂元素，第二电极具有第二类型掺杂元素；
步骤S150：形成第一掺杂区和第二掺杂区，其中，形成第一掺杂区和第二掺杂区的方法包括：对第一电极和第二电极进行热处理。
图5至图12是一实施例中根据太阳能电池制造方法制造太阳能电池过程中的中间产物的截面示意图。接下来结合图5至图12所示对步骤S110至步骤S150进行说明。
参考图5所示，在步骤S110中，提供硅衬底110，硅衬底110具有相对的背面111和正面112。
参考图5至图7所示，在步骤S120中，在硅衬底110的背面111依次形成隧穿层120和多晶硅层130。隧穿层120包括SiNx、SiOxNy、SiO2和Al2O3中的一种或多种。形成隧穿层120的方法包括等离子体增强化学沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD）和原子层沉积（Atomic Layer Deposition, ALD）。
在一实施例中，形成多晶硅层130的方法包括如下步骤：首先，在隧穿层120的背面形成非晶硅层130-1；然后，对非晶硅层130-1进行晶化处理，以将非晶硅层130-1转换为多晶硅层130。晶化处理的方法包括热氧化。在热氧化过程中，在硅衬底110的正面112形成第一耐腐蚀层221，在多晶硅层130的背面131分别形成第二耐腐蚀层222。其中，第一耐腐蚀层221为由正面112处一定厚度的硅衬底氧化形成的氧化硅（SiOx）层，第二耐腐蚀层222为由背面131处一定厚度的多晶硅层氧化而成的氧化硅（SiOx）层。在其它一些实施例中，第一耐腐蚀层221还可以包括氧化硅层、氮化硅层和三氧化二铝层中的一层或多层，例如，第一耐腐蚀层221是由氮化硅层和三氧化二铝层组成的复合层。类似的，第一耐腐蚀层222也可以包括氧化硅层、氮化硅层和三氧化二铝层中的一层或多层，例如，第一耐腐蚀层222是由氮化硅层和三氧化二铝层组成的复合层。
多晶硅层130包括本征多晶硅或掺杂多晶硅。当多晶硅层130为掺杂多晶硅时，形成掺杂多晶硅的原因可以是：在对非晶硅层130-1进行晶化处理的过程中，硅衬底110中的掺杂元素扩散到非晶硅层130-1中，晶化处理后，含有掺杂元素的非晶硅转换为掺杂多晶硅。需要说明的是，在晶化处理的过程中，硅衬底110中的掺杂元素并不必然会扩散到非晶硅层130-1中。在一些实施例中，多晶硅层130可以包括氧元素、碳元素和氮元素中的一种或多种。
参考图7至图9所示，在步骤S130中，在多晶硅层130的背面131形成介电层140。介电层140可以包括SiNx、 SiOxNy、SiO2或Al2O3中的一种或多种。介电层140可以含有氢元素（H），氢元素可以来自用于形成介电层140的原材料。
在一实施例中，在执行步骤S130之前还包括：对正面112进行制绒处理，以使正面112具有金字塔绒面形貌。图7中位于第二耐腐蚀层222可用于在制绒处理过程中保护多晶硅层130免受刻蚀。具体的，制绒处理工艺步骤中使用的化学液（例如碱性化学液）对多晶硅具有刻蚀作用，对第二耐腐蚀层222没有刻蚀作用或者刻蚀作用较弱，因而，第二耐腐蚀层222能够保护多晶硅层130免受刻蚀。需要说明的是，在图7中，硅衬底110的侧面以及多晶硅层130的侧面没有形成耐腐蚀层，这是因为图7是局部结构的截面图。
在一实施例中，在对非晶硅层130-1进行晶化处理工艺步骤之后，在制绒处理工艺步骤之前，在多晶硅层130远离硅衬底110的一侧形成所述介电层，即在第二耐腐蚀层222的背面形成介电层140。如此，在制绒处理过程中，介电层140和第二耐腐蚀层222一起保护多晶硅层130免受化学液的刻蚀。
参考图8和图9所示，在一实施例中，还可在硅衬底110的正面112形成钝化减反层190。
参考图10至图12所示，在步骤S140中，形成贯穿介电层140且与多晶硅层130接触的第一电极150和第二电极160。第一电极150具有第一类型掺杂元素，第二电极160具有第二类型掺杂元素。
具体的，参考图9和图10所示，对介电层140进行开孔处理，以形成第一开口230和第二开口240。第一开口230和第二开口240暴露出多晶硅层130。在图10中，第一开口230深入至多晶硅层130与介电层140之间的界面，第二开口240也深入至多晶硅层130与介电层140之间的界面，换句话说，第一开口230和第二开口240暴露出多晶硅层130的背面131。在其它一些实施例中，第一开口230还可以深入到多晶硅层130中，第一开口230也可以深入到多晶硅层130中。第一开口230可以是点开口，也可以是线开口；第二开口240可以是点开口，也可以是线开口。“点开口”指的是从图10的底部向上观察开口，开口呈点状，例如，点状可以是圆形的点状，也可以是矩形的点状；“线开口”指的是从图10的底部向上观察开口，开口呈长条形。
接着，参考图10和图11所示，在第一开口230中形成第一电极150，在第二开口240中形成第二电极160。在一实施例中，第一电极150包括上部第一电极151和下部第一电极152；上部第一电极151位于第一开口230内，且与多晶硅层130接触；下部第一电极152与上部第一电极151接触，且位于介电层140的背面141。第二电极160包括上部第二电极161和下部第二电极162；上部第二电极161位于第二开口240内，且与多晶硅层130接触；下部第二电极162与上部第二电极161接触，且位于介电层140的背面141。
参考图11和图12所示，在步骤S150中，形成第一掺杂区170和第二掺杂区180。具体的，如前文所述，第一电极150含有第一类型掺杂元素，第一类型掺杂元素可以是P型掺杂元素或N型掺杂元素，第二电极160含有第二类型掺杂元素，第二类型掺杂元素可以是P型掺杂元素或N型掺杂元素。第一类型掺杂元素的掺杂类型与第二类型掺杂元素的掺杂类型相反，换句话说，当第一类型掺杂元素为P型掺杂元素时，则第二类型掺杂元素为N型掺杂元素；当第一类型掺杂元素为N型掺杂元素时，则第二类型掺杂元素为P型掺杂元素。
对第一电极150进行热处理，以使第一电极150中的第一类型掺杂元素扩散至多晶硅层130中以及硅衬底110中，从而形成第一掺杂区170。类似的，对第二电极160进行热处理，以使第二电极160中的第二类型掺杂元素扩散至多晶硅层130中以及硅衬底110中，从而形成第二掺杂区180。上述热处理方法包括使用激光进行热处理。
参考图12所示，第一掺杂区170起始于第一电极150并延伸至硅衬底110的内部，第二掺杂区180起始于第二电极160并延伸至硅衬底110的内部。在一实施例中，位于硅衬底110中的第一掺杂区的宽度等于或大于位于多晶硅层130中的第一掺杂区的宽度，位于多晶硅层130中的第一掺杂区的宽度等于或大于第一电极150与多晶硅层130接触部分的宽度。类似的，位于硅衬底110中的第二掺杂区的宽度等于或大于位于多晶硅层130中的第二掺杂区的宽度，位于多晶硅层130中的第二掺杂区的宽度等于或大于第二电极160与多晶硅层130接触部分的宽度。在实施例中，第一掺杂区170与第二掺杂区180之间间隔的最小距离等于或大于30μm。有关该部分的其他说明，请参考前文相关部分，在此不再说明。
参考图12所示，在一实施例中，本申请的制造方法还包括：对太阳能电池的氢化处理。具体的，对介电层140进行退火处理，以使介电层140内的氢元素扩散至硅衬底110的内部。在退火处理的过程中，介电层140中的氢元素扩散至多晶硅层130以及隧穿层120，并进一步扩散至硅衬底110中。氢元素可以中和多晶硅层130中的缺陷以及硅衬底110中的缺陷，从而减少载流子的复合。如前文所述，本申请的介电层140中含有氢元素，因此在对介电层140进行氢化处理时，可以不提供额外的氢源（例如含有氢元素的气体），如此，节省了额外氢源所产生的费用。
图13至图17是另一实施例中根据太阳能电池制造方法制造太阳能电池过程中的中间产物的截面示意图，其中，图13之前的工艺步骤与图5至图7类似，相关内容请参考图5至图7。参考图13至图17所示，在形成介电层140之前，在第一掺杂区170和第二掺杂区180之间形成隔离槽210，其中，隔离槽210至少深入至多晶硅层130中预设深度。
具体的，参考图13所示，形成贯穿多晶硅层130和隧穿层120的隔离槽210，隔离槽210的底面211位于硅衬底110中。在其它一些实施例中，隔离槽210可以不贯穿隧穿层120，而是仅贯穿多晶硅层130；隔离槽210还可以不贯穿多晶硅层130，而是深入到多晶硅层130中预设深度。有关该部分的细节，请参考前文相关说明，在此不再展开。
参考图13和图14所示，形成介电层140。介电层140覆盖多晶硅层130的背面131，以及隔离槽210的底面和侧面。还可以在硅衬底110的正面112形成钝化减反层190。
参考图15所示，形成贯穿介电层140的第一开口230和第二开口240。第一开口230和第二开口240均暴露出多晶硅层130。参考图15和图17所示，在第一开口230中形成第一电极150，在第二开口240中形成第二电极160。参考图16和图17所示，对第一电极150进行热处理，以形成第一掺杂区170。对第二电极160进行热处理，以形成第二掺杂区180。有关图15至图17的细节，请参考前文对图10至图12的说明，在此不再展开。
形成隔离槽的方法不限于上述实施例。这里给出另一个实施例中形成隔离槽的方法。
首先，参考图18所示，形成初始隔离槽210-1。初始隔离槽210-1贯穿第二耐腐蚀层222，并暴露出多晶硅层130。可以使用激光形成初始隔离槽210-1。可以理解，初始隔离槽210-1位于将在后续工艺步骤中形成的第一掺杂区与第二掺杂区之间。
接着，参考图19所示，对硅衬底110的正面112进行制绒处理，在制绒处理的过程中，初始隔离槽210-1暴露出的多晶硅层130会被刻蚀，例如，被制绒处理工艺步骤中所使用的化学液刻蚀，从而增加初始隔离槽210-1的深度，最终获得隔离槽210。
在使用激光形成初始隔离槽210-1的过程中，激光会对初始隔离槽210-1暴露出的多晶硅层130造成损伤。类似的，如果使用激光直接形成隔离槽210，激光会对隔离槽210暴露出的多晶硅层130造成损伤。在太阳能电池工作时，激光造成的损伤会成为载流子的复合中心，从而导致太阳能电池的效率下降。为消除激光对多晶硅层130造成的损伤，本申请先形成初始隔离槽210-1，接着通过制绒处理工艺步骤中所使用的化学液刻蚀初始隔离槽210-1，如此，在增加初始隔离槽210-1深度的同时，化学液刻蚀掉了激光对多晶硅层130造成的损伤，从而消除了激光对多晶硅层130造成的损伤，进而提高了太阳能电池的效率。此外，通过制绒处理工艺步骤中所使用的化学液刻蚀初始隔离槽210-1的方式来形成隔离槽210还有一个优势：相比较于使用激光直接形成隔离槽210，本申请上述形成隔离槽210的方法减小了激光的使用时长，因为初始隔离槽210-1的深度小于隔离槽210的深度。如此，本申请上述形成隔离槽210的方法还可以降低激光成本，同时可以缩短形成隔离槽210的时长。
结合图9、图18和图19所示，在一些实施例中，可以在对正面112进行制绒处理之前，在第二耐腐蚀层222的背面形成介电层140。具体的，可以在形成初始隔离槽210-1之前形成介电层140，在这种情况下，初始隔离槽210-1贯穿介电层140和第二耐腐蚀层222；还可以在形成初始隔离槽210-1之后，在对正面112进行制绒处理之前，在第二耐腐蚀层222的背面形成介电层140。
参考图19所示，隔离槽210的底面211具有金字塔绒面形貌。这是因为，在对正面112进行制绒处理时，底面211暴露出的硅衬底110同时受到制绒处理的作用。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述申请披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (28)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
硅衬底；
隧穿层和多晶硅层，依次形成在所述硅衬底的背面；
介电层，形成在所述多晶硅层的背面；
第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极贯穿所述介电层，并与所述多晶硅层接触；
第一掺杂区和第二掺杂区，所述第一掺杂区起始于所述第一电极并延伸至所述硅衬底的内部，所述第二掺杂区起始于所述第二电极并延伸至所述硅衬底的内部；以及
隔离槽，位于所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间，所述隔离槽至少深入至所述多晶硅层中预设深度。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述隧穿层包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种，所述多晶硅层包括本征多晶硅。
3.如权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区之间间隔的最小距离等于或大于30μm。
4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述多晶硅层包括氧元素、碳元素和氮元素中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，位于所述硅衬底中的第一掺杂区的宽度等于或大于位于所述多晶硅层中的第一掺杂区的宽度，位于所述多晶硅层中的第一掺杂区的宽度等于或大于所述第一电极与所述多晶硅层接触部分的宽度。
6.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，位于所述硅衬底中的第二掺杂区的宽度等于或大于位于所述多晶硅层中的第二掺杂区的宽度，位于所述多晶硅层中的第二掺杂区的宽度等于或大于所述第二电极与所述多晶硅层接触部分的宽度。
7.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述介电层覆盖所述隔离槽的底面和侧壁。
8.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述介电层包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述预设深度等于或大于所述多晶硅层的厚度的一半，或所述隔离槽贯穿所述多晶硅层，或所述隔离槽贯穿所述多晶硅层和所述隧穿层。
10.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极含有与所述第一掺杂区中的掺杂元素相同的掺杂元素，所述第二电极含有与所述第二掺杂区中的掺杂元素相同的掺杂元素。
11.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述隔离槽的底面具有金字塔绒面形貌。
12.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于还包括钝化减反层，所述钝化减反层形成在所述硅衬底的正面。
13.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：
提供硅衬底；
在所述硅衬底的背面依次形成隧穿层和多晶硅层；
在所述多晶硅层的背面形成介电层；
形成贯穿所述介电层且与所述多晶硅层接触的第一电极和第二电极，所述第一电极含有第一类型掺杂元素，所述第二电极含有第二类型掺杂元素；以及
形成第一掺杂区和第二掺杂区，其中，形成所述第一掺杂区和所述第二掺杂区的方法包括：对所述第一电极和所述第二电极进行热处理。
14.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述介电层含有氢元素。
15.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于还包括：对所述介电层进行退火处理，以使所述介电层内的氢元素扩散至所述多晶硅层、所述隧穿层和所述硅衬底。
16.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述第一掺杂区起始于所述第一电极并延伸至所述硅衬底的内部，所述第二掺杂区起始于所述第二电极并延伸至所述硅衬底的内部。
17.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，位于所述硅衬底中的第一掺杂区的宽度等于或大于位于所述多晶硅层中的第一掺杂区的宽度，位于所述多晶硅层中的第一掺杂区的宽度等于或大于所述第一电极与所述多晶硅层接触部分的宽度。
18.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，位于所述硅衬底中的第二掺杂区的宽度等于或大于位于所述多晶硅层中的第二掺杂区的宽度，位于所述多晶硅层中的第二掺杂区的宽度等于或大于所述第二电极与所述多晶硅层接触部分的宽度。
19.如权利要求18所述的制造方法，其特征在于，所述隧穿层包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种，所述多晶硅层包括本征多晶硅。
20.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区之间间隔的最小距离等于或大于30μm。
21.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述多晶硅层包括氧元素、碳元素和氮元素中的一种或多种。
22.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，在形成所述介电层之前，在所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间形成隔离槽，其中，所述隔离槽至少深入至所述多晶硅层中预设深度。
23.如权利要求22所述的制造方法，其特征在于，形成所述隔离槽的方法包括：
形成贯穿耐腐蚀层的初始隔离槽，所述初始隔离槽暴露出所述多晶硅层，所述耐腐蚀层包括氧化硅层、氮化硅层和三氧化二铝层中的一层或多层；以及
对所述硅衬底的正面进行制绒处理，所述制绒处理刻蚀所述初始隔离槽暴露出的多晶硅层，以形成所述隔离槽。
24.如权利要求23所述的制造方法，其特征在于，所述隔离槽的底面具有金字塔绒面形貌。
25.如权利要求23所述的制造方法，其特征在于，对所述硅衬底的正面进行制绒处理之前，在所述耐腐蚀层的背面形成所述介电层。
26.如权利要求22所述的制造方法，其特征在于，所述介电层覆盖所述隔离槽的底面和侧壁。
27.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，形成所述多晶硅层的方法包括：
在所述隧穿层的背面形成非晶硅层；以及
对所述非晶硅层进行晶化处理，以将所述非晶硅层转换为所述多晶硅层。
28.如权利要求27所述的制造方法，其特征在于，在对所述非晶硅层进行晶化处理后，在对硅衬底的正面进行制绒处理之前，在所述多晶硅层远离所述硅衬底的一侧形成所述介电层。
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