本發明涉及光伏，尤其涉及一種背接觸電池及其制造方法。

背景技術：

1、背接觸電池是指正電極和負電極都處于電池的背面，正面沒有金屬電極遮擋的太陽能電池。與正面有遮擋的太陽能電池相比，背接觸電池具有更高的短路電流和光電轉換效率，是目前實現高效晶體硅電池的技術方向之一。

2、但是，現有的背接觸電池中位于背光面一側、且導電類型相反的兩個摻雜半導體層之間存在漏電問題，導致背接觸電池的光電轉換效率降低。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種背接觸電池及其制造方法，用于防止導電類型相反的第一摻雜半導體層和第二摻雜半導體層之間產生漏電，利于提升背接觸電池的光電轉換效率。

2、為了實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種背接觸電池，該背接觸電池包括：半導體基底、第一摻雜半導體層、本征半導體層、第二摻雜半導體層以及絕緣掩膜層。上述半導體基底具有相對的第一面和第二面。第二面具有交替間隔分布的第一區域和第二區域、以及位于每個第一區域和與自身相鄰的第二區域之間的隔離區域。第一摻雜半導體層形成在第一區域和部分隔離區域上。第一摻雜半導體層位于第一區域上的部分為第一摻雜部，其余部分為第二摻雜部。第二摻雜部內雜質的摻雜濃度小于第一摻雜部內雜質的摻雜濃度。本征半導體層形成在隔離區域的第二摻雜部之外的部分上、且與第一摻雜半導體層一體成型。第二摻雜半導體層覆蓋在第二區域、至少部分本征半導體層和至少部分第二摻雜部上。第二摻雜半導體層和第一摻雜半導體層的導電類型相反，第二摻雜半導體層和第一摻雜半導體層中的至少一者為摻雜晶硅層。本征半導體層用于沿平行于第二面的方向將第一摻雜半導體層和第二摻雜半導體層電性隔離開。絕緣掩膜層位于第二摻雜半導體層分別與本征半導體層和第二摻雜部之間。

3、采用上述技術方案的情況下，上述第一摻雜半導體層和第二摻雜半導體層均形成在半導體基底的第二面一側、且二者的導電類型相反。基于此，在背接觸電池處于工作狀態下，半導體基底吸收光子后產生的電子和空穴分別朝向第一摻雜半導體層和第二摻雜半導體層運動、并分別被二者收集且導出，以形成光電流。其中，沿半導體基底的厚度方向，第二摻雜半導體層不僅形成在半導體基底的第二面具有的第二區域上，還覆蓋在至少部分本征半導體層和至少部分第一摻雜半導體層包括的第二摻雜部上。并且，絕緣掩膜層位于第二摻雜半導體層分別與本征半導體層和第二摻雜部之間。因絕緣掩膜層為非導電的膜層，故絕緣掩膜層的存在可以沿半導體基底的厚度方向將導電類型相反的第二摻雜半導體層和第二摻雜部電性隔離開，防止二者沿半導體基底的厚度方向產生漏電。

4、其次，沿平行于半導體基底的第二面的方向，第一摻雜半導體層和第二摻雜半導體層之間形成有本征半導體層，并且該本征半導體層用于沿平行于第二面的方向將第一摻雜半導體層和第二摻雜半導體層電性隔離開，防止二者沿平行于第二面的方向產生漏電，進一步降低半導體基底的第二面一側的載流子復合速率，利于提升背接觸電池的光電轉換效率。另外，在實際的制造過程中，因機臺精度和/或出于防止漏電的目的而使得位于第一區域和相鄰第二區域之間的隔離區域的寬度較大。基于此，第一摻雜半導體層不僅包括位于第一區域上的第一摻雜部，還包括位于部分隔離區域上的第二摻雜部，此時在背接觸電池處于工作狀態下，第一摻雜半導體層不僅能夠將對應第一區域的電子或空穴及時收集并導出，還能夠將對應部分隔離區域的電子或空穴及時收集并導出，因此能夠在通過本征半導體層防止第一摻雜半導體層和第二摻雜半導體層橫向漏電的同時，還能夠降低寬度較大的隔離區域處的載流子復合速率，進一步提升背接觸電池的光電轉換效率。

5、此外，因第二摻雜部位于第一摻雜部和本征半導體層之間，故當位于部分隔離區域上的第二摻雜部內雜質的摻雜濃度小于位于第一區域上的第一摻雜部內雜質的摻雜濃度，可以降低第二摻雜部導電性，降低電擊穿穿透本征半導體層，同時抑制甚至消除第二摻雜部內的雜質擴散至本征半導體層內，確保本征半導體層具有良好的電學隔離作用，確保背接觸電池具有良好的電學性能。

6、作為一種可能的實現方案，上述第一摻雜半導體層為摻雜晶硅層。

7、采用上述技術方案的情況下，與摻雜非晶硅層相比，摻雜晶硅層具有更高的載流子橫向傳輸特性。并且，部分絕緣掩膜層和部分第二摻雜半導體層覆蓋在第二摻雜部上，因此當第一摻雜半導體層為摻雜晶硅層時，第二摻雜部具有良好的載流子橫向傳輸特性，利于使得第二摻雜部將自身收集的更多電子或空穴橫向傳輸至第一摻雜部，并經暴露在外的第一摻雜部導出，進一步降低隔離區域處的載流子復合效率。同時，也能夠使得第一摻雜部具有較高的載流子收集特性，降低第一區域處的載流子復合效率。

8、作為一種可能的實現方案，沿第二摻雜部至本征半導體層的方向，第二摻雜部的寬度與隔離區域的寬度的比值大于等于0.8、且小于1。

9、采用上述技術方案的情況下，沿第二摻雜部至本征半導體層的方向，第二摻雜部的寬度與隔離區域的寬度的比值在上述范圍內時，第二摻雜部的寬度大于本征半導體層的寬度，可以防止因第二摻雜部的寬度較小而導致通過第二摻雜部降低隔離區域處的載流子復合速率的程度不明顯，確保背接觸電池具有較高的光電轉換效率。另外，因第二摻雜部和本征半導體層共同位于隔離區域上，故在隔離區域的寬度為定值的情況下，第二摻雜部的寬度與本征半導體層的寬度成反比。并且，在一定范圍內，本征半導體層沿平行于第二面的方向的電性隔離效果與自身的寬度成正比。基于此，比值在上述范圍內時，還可以防止因第二摻雜部的寬度較小而導致本征半導體層的電性隔離效果較差，確保能夠通過本征半導體層防止第一摻雜半導體層和第二摻雜半導體層沿平行于第二面產生漏電。

10、作為一種可能的實現方案，沿第二摻雜部至本征半導體層的方向，本征半導體層的寬度大于等于6μm、且小于等于120μm。

11、采用上述技術方案的情況下，本征半導體層的寬度在上述范圍內，可以防止因本征半導體層的寬度較小而影響自身沿平行于第二方向的電性隔離效果，確保能夠通過本征半導體層防止第一摻雜半導體層和第二摻雜半導體層沿平行于第二面產生漏電。另外，還可以防止因本征半導體層的寬度較大使得第二摻雜部的寬度較小而導致其載流子收集能力較低，進一步提高通過第二摻雜部降低隔離區域處載流子復合速率的程度。

12、作為一種可能的實現方案，沿第二摻雜部至本征半導體層的方向，隔離區域的寬度大于等于30μm、且小于等于200μm。

13、采用上述技術方案的情況下，隔離區域的寬度在上述范圍內，可以防止因隔離區域的范圍較小而導致難以在較小寬度范圍內設置寬度合理的第二摻雜部和本征半導體層，確保第二摻雜部和本征半導體層具有前文所述的功能。另外，還可以防止因本征半導體層的寬度較大使得共同位于第二面一側的第一區域和/或第二區域的寬度較小而導致第一摻雜半導體層和/或第二摻雜半導體層的寬度也較小，確保第一摻雜半導體層和第二摻雜半導體層能夠及時將對應第一區域和第二區域的載流子收集并導出，進一步降低第二面一側的載流子復合速率。

14、作為一種可能的實現方案，上述第二摻雜部內雜質的摻雜濃度大于等于1e18?cm-3、且小于等于5e20cm-3。

15、采用上述技術方案的情況下，第二摻雜部內雜質的摻雜濃度在上述范圍內，可以防止因第二摻雜部內雜質的摻雜濃度較小而導致自身的載流子收集能力較差，進一步提高通過第二摻雜部降低隔離區域處載流子復合速率的程度。另外，還可以防止因第二摻雜部內雜質的摻雜濃度較大而導致自身內的載流子容易擴散至本征半導體層內，確保本征半導體層具有良好的電學隔離作用。

16、作為一種可能的實現方案，上述第一摻雜部內雜質的摻雜濃度為第二摻雜部內雜質的摻雜濃度的10倍至100倍。在此情況下，第一摻雜部內雜質的摻雜濃度較高，可以使得第一摻雜部具有較高的載流子收集能力。另外，還可以降低為獲得摻雜濃度過高的第一摻雜部的制造難度。

17、作為一種可能的實現方案，沿第二摻雜部至本征半導體層的方向，第二摻雜部內雜質的摻雜濃度逐漸減小。在此情況下，在使得第二摻雜部內雜質具有一定摻雜濃度，進而使得第二摻雜部具有一定載流子橫向收集能力的同時，還可以使得第二摻雜部中雜質摻雜濃度最低的部分與本征半導體層接觸，降低二者接觸處的載流子濃度梯度，進一步抑制甚至消除第二摻雜部內的雜質擴散至本征半導體層內，確保本征半導體層具有良好的電學隔離作用。

18、作為一種可能的實現方案，上述背接觸電池還包括第一鈍化層，第一鈍化層位于半導體基底分別與第一摻雜半導體層和本征半導體層之間。

19、采用上述技術方案的情況下，第一鈍化層和第一摻雜半導體層組成的選擇性接觸結構，具有優異的界面鈍化效果，且能夠實現載流子的選擇性收集，降低半導體基底背光面的第一區域和部分隔離區域的載流子復合速率，進一步提高背接觸電池的光電轉換效率。

20、作為一種可能的實現方案，上述背接觸電池還包括第二鈍化層，第二鈍化層位于第二摻雜半導體層分別與半導體基底、本征半導體層和第二摻雜部之間。

21、采用上述技術方案的情況下，第二鈍化層和第二摻雜半導體層組成的選擇性接觸結構，能夠實現載流子的選擇性收集，降低半導體基底背光面的第二區域的載流子復合速率。同時，第二鈍化層和本征半導體層還位于第二摻雜半導體層位于第二區域上的部分與第二摻雜部之間，此時二者均可以抑制第二摻雜半導體層與第一摻雜半導體層對應隔離區域的部分界面處的載流子復合速率，進一步提高背接觸電池的光電轉換效率。

22、作為一種可能的實現方案，在背接觸電池還包括第一鈍化層、且第一鈍化層為隧穿鈍化層的情況下，第一摻雜半導體層的材料為摻雜多晶硅、且導電類型為n型。

23、采用上述技術方案的情況下，在背接觸電池還包括第一鈍化層、且第一鈍化層為隧穿鈍化層的情況下，第一鈍化層和第一摻雜半導體層構成的選擇性接觸結構為隧穿鈍化接觸結構。此時，第一摻雜半導體層的材料為摻雜多晶硅。基于此，因p型摻雜多晶硅層與電極的接觸電阻較高、且場鈍化效果較差，故在背接觸電池包括的第一鈍化層為隧穿鈍化層、且第一摻雜半導體層為摻雜多晶硅層的情況下，當第一摻雜半導體層的導電類型為n型時，可以進一步提高第一摻雜半導體層的場鈍化效果，同時能夠降低第一摻雜部與電極的接觸電阻，利于提升背接觸電池的電學性能。另外，本征半導體層與第一摻雜半導體層一體成型，并且第二摻雜半導體層還位于至少部分本征半導體層和第一摻雜半導體層包括的至少部分第二摻雜部上，因此第一摻雜半導體層的形成順序在第二摻雜半導體層的形成順序之前。另外，與非晶硅相比，多晶硅具有更好的耐熱特性。基于此，在背接觸電池還包括第一鈍化層、且第一鈍化層為隧穿鈍化層以及第一摻雜半導體層的材料為摻雜多晶硅的情況下，若采用激光刻蝕工藝去除用于制造第二摻雜半導體層的材料層對應第一區域的部分，則材料為摻雜多晶硅的第一摻雜半導體受到高溫激光的影響較小甚至不受高溫激光的影響，利于提高背接觸電池的良率。再者，在實際的制造過程中，異質接觸結構的制造成本高于隧穿鈍化接觸結構的制造成本，并且，隧穿鈍化接觸結構可以采用低壓化學氣相沉積、等離子體化學氣相沉積、物理化學氣相沉積或等離子體增強原子層沉積等多種工藝實現更容易與背接觸電池工藝兼容，而異質接觸結構需要采用支持形成溫度較低的板式等離子體化學氣相沉積設備制造形成。基于此，當背接觸電池的第一鈍化層為隧穿鈍化層、且第一摻雜半導體層的材料為摻雜多晶硅時，利于降低制造成本、且降低板式等離子體化學氣相沉積設備的投資，節省生產場地面積。

24、作為一種可能的實現方案，在背接觸電池還包括第二鈍化層、且第二鈍化層的材料包括本征非晶硅和/或本征微晶硅的情況下，第二摻雜半導體層的材料為摻雜非晶硅和/或摻雜微晶硅、且導電類型為p型。

25、采用上述技術方案的情況下，在背接觸電池還包括第二鈍化層、且第二鈍化層的材料包括本征非晶硅和/或本征微晶硅的情況下，第二鈍化層和第二摻雜半導體層選擇性接觸結構為異質接觸結構。此時，第二摻雜半導體層的材料為摻雜非晶硅和/或摻雜微晶硅。基于此，因與p型摻雜非晶硅和/或摻雜微晶硅層相比，p型摻雜多晶硅層與電極的接觸電阻較高、且場鈍化效果較差，故在上述情況下，將第二摻雜半導體層的導電類型設置為p型，而并非將隧穿鈍化接觸結構的導電類型設置為p型，可以進一步提高第一摻雜半導體層的場鈍化效果，同時能夠降低第一摻雜部與電極的接觸電阻，利于提升背接觸電池的電學性能。

26、作為一種可能的實現方案，上述半導體基底的第一面和半導體基底對應第二區域的表面均為絨面。在此情況下，可以提高光線由第一面和第二區域表面透射至半導體基底的折射率，進一步提高背接觸電池的光電轉換效率。另外，當第二區域的表面為絨面時，形成在第二區域上的第二摻雜半導體層的背光面一側也具有相應的起伏特征。與平面相比，具有起伏特征的表面的比表面積更大，故當第二區域上的第二摻雜半導體層的背光面一側具有起伏特征時，利于增大第二摻雜半導體層與電極的接觸面積，降低二者的接觸電阻，進一步提升背接觸電池的電學性能。

27、第二方面，本發明還提供了一種背接觸電池的制造方法，該背接觸電池的制造方法包括：首先，提供一半導體基底。半導體基底具有相對的第一面和第二面。第二面具有交替間隔分布的第一區域和第二區域、以及位于每個第一區域和與自身相鄰的第二區域之間的隔離區域。接下來，在第二面上形成整層設置的本征半導體材料層。接著，形成第一掩膜層；該第一掩膜層覆蓋在本征半導體材料層對應第二區域和隔離區域的部分上。并在第一掩膜層的掩膜作用下，對本征半導體材料層位于第一區域上的部分進行選擇性摻雜，以使本征半導體材料層位于第一區域和部分隔離區域上的部分形成第一摻雜半導體層，并使本征半導體材料層位于剩余隔離區域上的部分形成本征半導體層。第一摻雜半導體層位于第一區域上的部分為第一摻雜部，其余部分為第二摻雜部，第二摻雜部內雜質的摻雜濃度小于第一摻雜半導體層內雜質的摻雜濃度。然后，去除第一掩膜層。接著，至少形成覆蓋在第一摻雜半導體層和本征半導體層上的絕緣掩膜層；并至少在絕緣掩膜層的掩膜作用下，選擇性去除本征半導體材料層剩余在第二區域上的部分。接著，在絕緣掩膜層和第二區域上形成第二摻雜半導體層。第二摻雜半導體層和第一摻雜半導體層的導電類型相反，第二摻雜半導體層和第一摻雜半導體層中的至少一者為摻雜晶硅層。本征半導體層用于將第二摻雜半導體層和第一摻雜半導體層電性隔離開。然后，去除絕緣掩膜層位于第一摻雜部上的部分。

28、作為一種可能的實現方案，沿第二摻雜部至本征半導體層的方向，第二摻雜部的寬度大于等于6um、且小于等于120um的情況下，對本征半導體材料層位于第一區域上的部分進行選擇性摻雜后，去除第一掩膜層前，背接觸電池的制造方法還包括：對第一摻雜半導體層和本征半導體層進行退火處理，以使第二摻雜部的寬度達到目標寬度。

29、采用上述技術方案的情況下，第二摻雜部是在第一掩膜層的掩膜作用下對本征半導體材料層位于第一區域上的部分進行選擇性摻雜時通過擴散作用所形成。基于此，沿第二摻雜部至本征半導體層的方向，當第二摻雜部的寬度大于等于6μm、且小于等于120μm時，第二摻雜部的寬度較大，此時對經選擇性摻雜后的第一摻雜半導體層和本征半導體層進行退火處理，可以使得第二摻雜部，或第一摻雜部和第二摻雜部內的雜質在受熱后沿平行于第二面的方向擴散更長距離，從而獲得實際寬度達到目標寬度的第二摻雜部。

30、作為一種可能的實現方案，上述去除第一掩膜層后，在絕緣掩膜層和第二區域上形成第二摻雜半導體層前，背接觸電池的制造方法包括：在第一摻雜半導體層、本征半導體層和本征半導體材料層剩余在第二區域上的部分上形成整層設置的掩膜材料層。接著，去除掩膜材料層位于第二區域上方的部分，掩膜材料層的剩余部分形成第二掩膜層。接著，在第二掩膜層的掩膜作用下，選擇性去除本征半導體材料層剩余在第二區域上的部分。接下來，在至少部分第二掩膜層的掩膜作用下，對半導體基底的第一面和半導體基底對應第二區域的表面進行制絨處理。經制絨處理后至少部分第二掩膜層形成絕緣掩膜層。

31、采用上述技術方案的情況下，上述第二掩膜層的存在可以防止選擇性去除本征半導體材料層剩余在第二區域上的部分的過程中受到刻蝕操作以及后續制絨處理的影響。

32、作為一種可能的實現方案，采用激光刻蝕工藝，依次去除掩膜材料層位于第二區域上方的部分、以及本征半導體材料層剩余在第二區域上的部分。

33、采用上述技術方案的情況下，因激光刻蝕工藝具有較高刻蝕精度，故采用激光刻蝕工藝依次去除掩膜材料層位于第二區域上方的部分、以及本征半導體材料層剩余在第二區域上的部分，可以提高所制造的背接觸電池的良率。

34、作為一種可能的實現方案，上述第二掩膜層包括沿半導體基底的厚度方向間隔設置的第一氮化硅層和第二氮化硅層、以及位于第一氮化硅層和第二氮化硅層之間的本征硅層。在上述情況下，對半導體基底的第一面和半導體基底對應第二區域的表面進行制絨處理后，在絕緣掩膜層和第二區域上形成第二摻雜半導體層前，背接觸電池的制造方法還包括：依次去除第二氮化硅層和本征硅層。

35、采用上述技術方案的情況下，在其它因素相同的情況下，與第二掩膜層為單層膜相比，當第二掩膜層包括第一氮化硅層、本征硅層和第二氮化硅層時，可以提高第二掩膜層的掩膜特征，確保能夠通過第二掩膜層保護位于自身下方的第一摻雜半導體層和本征半導體層。另外，在采用激光刻蝕工藝去除掩膜材料層位于第二區域上方的部分、以及本征半導體材料層剩余在第二區域上的部分的情況下，因激光光斑為高斯光斑，其中心的能量較高而邊緣部分的能量較低，故為全部去除掩膜材料層位于第二區域上方的部分、以及本征半導體材料層剩余在第二區域上的部分，激光光斑圖案的邊緣可能會覆蓋部分第二掩膜層。而氮化硅材料在受熱后膜層特性發生變化使其耐腐蝕性增強。基于此，在后續的制絨處理過程中，制絨溶液腐蝕至第二區域和隔離區域的邊界時容易對半導體基底和本征半導體層對應隔離區域與第二區域邊界的部分表面也進行腐蝕，而當第二掩膜層僅為單層的氮化硅層時，第二掩膜層的邊緣部分耐腐蝕性較強，故導致在這部分隔離區域與第二掩膜層邊緣之間形成空氣間隙，因該空氣間隙的尺寸較小，故后續形成的第二摻雜半導體層難以填充在空氣間隙內，而空氣間隙下方區域的載流復合速率較大。在上述情況下，當第二掩膜層包括第一氮化硅層、本征硅層和第二氮化硅層時，即使位于外側的第二氮化硅層受到激光光斑的熱影響使得自身邊緣受熱而導致自身邊緣耐腐蝕性增強，但是可以通過適當延長刻蝕時間即可被去除。而位于內部的第一氮化硅層雖然在制絨處理后也突出在絨面區域上，但是其邊緣未經將激光照射而導致膜層特性發生變化，并且因為要在刻蝕去除第二氮化硅層后，適當延長刻蝕時間以全部去除覆蓋在第一氮化硅層上的本征硅層而使得第一氮化硅層位于絨面區域上的部分也被去除，從而不會形成上述空氣間隙，從而可以降低隔離區域和第二區域交界處的載流子復合速率，進一步提高背接觸電池的光電轉換效率。

36、作為一種可能的實現方案，在絕緣掩膜層和第二區域上形成第二摻雜半導體層，包括：在第二區域和第二掩膜層上形成整層設置的第二摻雜半導體材料層。接下來，選擇性去除第二摻雜半導體材料層對應第一區域上的部分，以使第二摻雜半導體材料層的剩余部分形成第二摻雜半導體層。

37、作為一種可能的實現方案，提供一半導體基底后，在第二面上形成整層設置的本征半導體材料層前，背接觸電池的制造方法還包括：在第二面上形成整層設置的第一鈍化材料層。并且，在選擇性去除本征半導體材料層剩余在第二區域上的部分后，在第二區域和絕緣掩膜層上形成第二摻雜半導體層前，背接觸電池的制造方法還包括：選擇性去除第一鈍化材料層位于第二區域上的部分，以使第一鈍化材料層的剩余部分形成第一鈍化層。

38、作為一種可能的實現方案，選擇性去除本征半導體材料層剩余在第二區域上的部分后，在絕緣掩膜層和第二區域上形成第二摻雜半導體層前，背接觸電池的制造方法還包括：在絕緣掩膜層上形成第二鈍化層。

39、本發明中第二方面及其各種實現方式的有益效果，可以參考第一方面及其各種實現方式中的有益效果分析，此處不再贅述。