CN216488083U - 一种背接触电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种背接触电池，涉及光伏技术领域，以解决背接触电池的漏电问题，提高背接触电池的光电转换效率。所述背接触电池包括：基底，具有相对的第一表面和第二表面，第一表面上具有交错排列的第一掺杂区和第二掺杂区，以及介于二者之间的叠层区。叠层区具有绝缘第一掺杂区和第二掺杂区接触的隔离槽。形成于第一掺杂区和叠层区上的第一掺杂层；形成于叠层区上的第一掺杂层上和第二掺杂区上的第二掺杂层，第二掺杂层与第一掺杂层的导电类型相反；隔离槽贯穿叠层区上的第二掺杂层，将叠层区分为第一叠层区和第二叠层区。第一叠层区靠近第一掺杂区，第二叠层区靠近第二掺杂区；以及分别与第一掺杂层和第二掺杂层电接触第一电极和第二电极。

Description

一种背接触电池
技术领域
本实用新型涉及光伏技术领域，尤其涉及一种背接触电池。
背景技术
背接触电池指发射极和金属接触都处于电池的背面，正面没有金属电极遮挡的电池。与正面有遮挡的电池相比，背接触电池具有更高的短路电流和光电转换效率，是目前实现高效晶体硅电池的技术方向之一。
由于现有的背接触电池的电极均在背面，容易出现漏电等不良问题，导致背接触电池的光电转换效率参差不齐，良率也不高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种背接触电池，用于解决背接触电池的漏电问题，提高背接触电池的光电转换效率。
第一方面，实用新型提供一种背接触电池包括：基底，基底具有相对的第一表面和第二表面。第一表面上具有交错排列的第一掺杂区和第二掺杂区，以及介于第一掺杂区和第二掺杂区之间的叠层区。叠层区具有绝缘第一掺杂区和第二掺杂区接触的隔离槽。形成于第一掺杂区和叠层区上的第一掺杂层。形成于叠层区上的第一掺杂层上和第二掺杂区上的第二掺杂层。第二掺杂层与第一掺杂层的导电类型相反。隔离槽贯穿叠层区上的第二掺杂层。隔离槽将叠层区分为第一叠层区和第二叠层区。第一叠层区靠近第一掺杂区。第二叠层区靠近第二掺杂区。以及第一电极和第二电极。第一电极与第一掺杂层电接触。第二电极与第二掺杂层电接触。
采用上述技术方案的情况下，基底的第一表面上具有第一掺杂区和第二掺杂区，第一掺杂区和第二掺杂区之间具有叠层区，叠层区上具有不与第一掺杂区和第二掺杂区接触的隔离槽。隔离槽将叠层区分为第一叠层区和第二叠层区，同时也将第一掺杂区和第二掺杂区分隔开；第一掺杂区上有第一电极，第二掺杂区上有第二电极，电池工作时，第一电极和第二电极分别为正极和负极，叠层区的存在使得电池的正负极分隔开，有利于保证电池优异的正负极绝缘性能。在叠层区内的第一掺杂层上覆盖有第二掺杂层，使得第一掺杂层的部分表面得到保护，避免了叠层区处的第一掺杂层在后续的工艺处理过程中被破坏或引入杂质，提高了背接触电池的良率和生产效率，同时对第一电性载流子的收集有保证。此外，隔离槽设在叠层区内，与分开设置相比宽度减小，减少了背接触电池中不起分离载流子的死区区域的宽度，提高了第一表面上有效区域的宽度，进而提高了背接触电池的光电转换效率。
在一些可能的实现方式中，隔离槽贯穿叠层区上的第二掺杂层和第一掺杂层。
在一些可能的实现方式中，第一叠层区的宽度与第一掺杂区的宽度的比值范围为0.1～5。
采用上述技术方案的情况下，在第一叠层区宽度与第一掺杂区宽度的比值在0.1～5的范围内，第一叠层区可以更好地保护第一掺杂层和基底在后续的工艺过程中不被损伤。若第一叠层区宽度与第一掺杂区宽度的比值小于0.1，则第一掺杂区可被保护的部分太小，在后续处理中受到的损伤太多。若第一叠层区宽度与第一掺杂区宽度的比值大于5，此时，第一叠层区的面积过大，叠层区上的各个层可能会与第一电极发生接触，容易出现第一电极和电池之间结合力不强的问题，使得电池容易脱落，在后续印刷或电镀时电极下不平整，进而拉低了电池的良率。此外，由于第一叠层区上的第二掺杂层并不导电，由第一掺杂层将载流子运输给第一电极，故第一叠层区的面积过大还会使得第一掺杂层的电流传输路径过长，从而引发电池低效的问题。
在一些可能的实现方式中，第二叠层区的宽度与第二掺杂区的宽度的比值大于0且小于或等于0.1。
采用上述技术方案的情况下，在第二叠层区宽度与第二掺杂区宽度的比值大于0且小于或等于0.1时，第二叠层区的宽度远小于第二掺杂区的宽度，可以更好地收集从基底产生的载流子。若第二叠层区宽度与第二掺杂层宽度的比值过小，则第二叠层区上的第二掺杂层无法有效地在后续的工序处理中保护第一掺杂层及基底，使得电池的效率下降。若第二叠层区宽度与第一叠层区的比值过大，由于第二叠层区上的第一掺杂层并不起导电作用，第二叠层区的宽度过大会减小第二掺杂区上第二掺杂层的宽度，降低载流子的收集率，从而降低电池的光电转换效率。
在一些可能的实现方式中，第一掺杂区的表面和/或第二掺杂区的表面为抛光面。
采用上述技术方案的情况下，第一掺杂区和第二掺杂区的表面均可以为抛光面，使得从第二表面入射并穿过背接触电池的光线进行再反射，从而使得光线有机会被背接触电池再次利用，从而提高了背接触电池的光电转换效率。此外，抛光后的表面具有更好的平整度，后续在抛光面上形成其他层的效果会更好，有利于减少界面缺陷的产生，进而减少由于缺陷导致的载流子的复合，有利于背接触电池钝化性能的提升，从而提高了背接触电池的光电转换效率。
在一些可能的实现方式中，基底为n型基底，第一掺杂层为p型掺杂层，第二掺杂层为n型掺杂层；或，基底为p型基底，第一掺杂层为n型掺杂层，第二掺杂层为p型掺杂层。当基底为n型基底时，第一掺杂层为p型掺杂层，第二掺杂层可以为磷掺杂的n型掺杂层，此时，由于磷重掺的区域对金属杂质具有更大的溶解度，第二掺杂层内具有的磷可以为第一掺杂层提供磷吸杂钝化的作用，提高电池效率。
在一些可能的实现方式中，还包括第一表面钝化层。第一表面钝化层覆盖在第一掺杂层、第二掺杂层和叠层区上方，且第一表面钝化层填充隔离槽。第一表面钝化层与第一掺杂层的接触面处具有第一开孔，第一电极通过第一开孔与第一掺杂层电接触。第一表面钝化层与第二掺杂层的接触面处具有第二开孔。第二电极通过第二开孔与第二掺杂层电接触。
采用上述技术方案的情况下，在第一掺杂层、第二掺杂层和叠层区的外侧形成一层第一表面钝化层。第一表面钝化层可以对背接触电池进行表面钝化，钝化第一掺杂层、第二掺杂层和叠层区处的悬挂键，降低第一表面的载流子复合速度，提高光电转换效率。第一电极和第二电极分别通过第一开孔和第二开孔与第一掺杂层和第二掺杂层电接触，形成金属和半导体的局部欧姆接触，减少了金属电极与第一掺杂层和第二掺杂层的接触面积，降低了接触电阻，进一步降低了载流子在电极表面处的复合速率，提高了开路电压。
在一些可能的实现方式中，还包括第一界面钝化层和第二界面钝化层。第一界面钝化层位于基底与第一掺杂层之间。第二界面钝化层位于第二掺杂层与第一掺杂层之间以及位于基底与第二掺杂层之间。第一界面钝化层和第二界面钝化层分别对基底和第一掺杂层进行界面钝化，降低界面处载流子的复合，保证了载流子的传输效率。
在一些可能的实现方式中，隔离槽贯穿第二掺杂层和第二界面钝化层；或，隔离槽贯穿第二掺杂层、第二界面钝化层、第一掺杂层和第一界面钝化层。
在一些可能的实现方式中，背接触电池还包括位于第一掺杂层和第二界面钝化层之间的第一保护层。
采用上述技术方案的情况下，第一保护层可以将重叠区的第一掺杂层和第二掺杂层完全分隔开，从而减少后续工艺中第二掺杂层对第一掺杂层带来的不利影响。例如，在没有第一保护层，第一掺杂层直接与第二掺杂层接触或通过第二界面钝化层与第二掺杂层接触的情况下，当第一掺杂层和第二掺杂层中的至少一个为需要晶化转变为掺杂多晶硅层的掺杂非晶硅层时，由于晶化的时间较长，第二界面钝化层较薄，且第二掺杂层和第一掺杂层的导电类型相反，长时间的晶化会使得第二掺杂层中的掺杂元素进入第一掺杂层，对第一掺杂层造成破坏，甚至可能使得第一掺杂层的导电类型改变，导致电池无法正常发电。此外，在逐步形成背接触电池的过程中，形成的第一保护层可以在后续的图形化处理、表面织构化处理和清洗过程中保护下方的第一掺杂层，使得下方的第一掺杂层不会被腐蚀或损伤。
在一些可能的实现方式中，隔离槽贯穿第二掺杂层和第二界面钝化层；或，隔离槽贯穿第二掺杂层、第二界面钝化层和第一保护层；或，隔离槽贯穿第二掺杂层、第二界面钝化层、第一保护层、第一掺杂层和第一界面钝化层。
在一些可能的实现方式中，第一保护层至少包括介电层和掩膜层中的一种。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的第一种背接触电池的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的第二种背接触电池的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的第三种背接触电池的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的第四种背接触电池的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的第五种背接触电池的结构示意图；
图6为本实用新型实施例提供的第六种背接触电池的结构示意图；
图7为本实用新型实施例提供的第七种背接触电池的结构示意图；
图8为本实用新型实施例提供的背接触电池的第一表面示意图；
图9为图8的局部示意图；
图10为本实用新型实施例提供的具有连续接触电极的背接触电池的第一表面示意图。
附图标记：
10-基底， 101-第一掺杂区，
102-第二掺杂区， 103-叠层区，
1030-隔离槽， 1031-第一叠层区，
1032-第二叠层区， 11-第一掺杂层，
12-第二掺杂层， 13-第一表面钝化层，
130-第一开孔， 131-第二开孔，
14-第一界面钝化层， 15-第二界面钝化层，
16-第一保护层， 20-第一电极，
21-第二电极， 201-第一电极主电极，
202-第一电极副栅线， 211-第二电极主电极，
212-第二电极副栅线， 17-第二表面钝化层。
具体实施方式
为了使本实用新型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，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
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。在本实用新型的描述中，“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。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。
太阳能电池作为新的能源替代方案，在目前的使用越来越广泛。太阳能电池是将太阳的光能转换为电能的装置。太阳能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。
指状交叉背接触电池，又称为IBC电池。其中IBC是指Interdigitated backcontact(中文名称：指状交叉背接触)。IBC电池最大的特点是发射极和金属接触都处于电池的背面，正面没有金属电极遮挡的影响，因此具有更高的短路电流Isc，同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻Rs从而提高填充因子FF。这种正面无遮挡的电池不仅转换效率高，而且看上去更美观，同时，全背电极的组件更易于装配。IBC电池是目前实现高效晶体硅电池的技术方向之一。
但目前IBC电池的电池效率层次不齐，良率也不高。另外，由于IBC电池结构电极均在背面，电学结构中容易出现不良，例如漏电等问题，会导致电池的光电转换效率偏低。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种背接触电池，用于解决背接触电池的漏电问题，提高背接触电池的光电转换效率。
如图1～图7所示，本实用新型实施例提供的背接触电池包括：基底10，基底10具有相对的第一表面和第二表面。第一表面上具有交错排列的第一掺杂区101和第二掺杂区102，以及介于第一掺杂区101和第二掺杂区102之间的叠层区103。叠层区103具有绝缘第一掺杂区101和第二掺杂区102接触的隔离槽1030。形成于第一掺杂区101和叠层区103上的第一掺杂层11。形成于叠层区103上的第一掺杂层11和第二掺杂区102上的第二掺杂层12。第二掺杂层12与第一掺杂层11的导电类型相反。如图1和图2所示，隔离槽1030贯穿叠层区103上的第二掺杂层12。隔离槽1030将叠层区103分为第一叠层区1031和第二叠层区1032。第一叠层区1031靠近第一掺杂区101。第二叠层区1032靠近第二掺杂区102。以及第一电极20和第二电极21。第一电极20与第一掺杂层11电接触。第二电极21与第二掺杂层12电接触。
通过上述背接触电池的结构可知，基底10的第一表面上具有第一掺杂区101和第二掺杂区102，第一掺杂区101和第二掺杂区102之间具有叠层区103，叠层区103上具有不与第一掺杂区101和第二掺杂区102接触的隔离槽1030。隔离槽1030将叠层区103分为第一叠层区1031和第二叠层区1032，同时也使得第一掺杂区101和第二掺杂区102在边界处彼此分隔开；第一掺杂区101上有第一电极20，第二掺杂区102上有第二电极21，电池工作时，第一电极20和第二电极21分别为正极和负极，叠层区103的存在使得电池的正负极分隔开，有利于保证电池优异的正负极绝缘性能；同时，隔离槽1030的设计取消了现有技术中正电极和负电极之间的绝缘体设计，可以减少生产工艺流程，还可以减少空间复杂度。这样的结构在垂直方向上不会有正负极共存的现象，避免了背接触电池漏电现象的产生；并且可以提高电池在后期产品的可靠性表现，减少背接触电池的生产工艺难度。在叠层区103内的第一掺杂层11上覆盖有第二掺杂层12，使得第一掺杂层11的部分表面得到保护，避免了叠层区103处的第一掺杂层11在后续的工艺处理过程中被破坏或引入杂质，提高了背接触电池的良率和生产效率，同时对第一电性载流子的收集有保证。此外，隔离槽1030设在叠层区103内，与分开设置相比宽度减小，减少了背接触电池中不起分离载流子的死区区域的宽度，提高了第一表面上有效区域的宽度，进而提高了背接触电池的光电转换效率。
在一些示例中，如图1～图7所示，隔离槽1030的宽度范围为10μm～100μm。隔离槽1030的宽度太宽可能会导致背接触电池的有效面积被浪费，有效载流子也难以被收集，从而降低了电池性能。
示例性的，隔离槽1030的宽度可以为10μm，也可以为100μm，还可以为70μm。
其中，基底10为半导体基底10。基底10的材料可以选择硅(Si)或者锗(Ge)等材料或者砷化镓(GaAs)等材料，显然的，在导电类型方面，基底10可以为本征导电基底10、n型导电基底10或者p型导电基底10。优选的，基底10为p型导电基底10或n型导电基底10。与本征导电基底10相比，p型导电基底10或n型导电基底10具有更好的导电率，从而使得最终制得的背接触电池具有更低的体电阻率，从而提高背接触电池的效率。在实际应用中，基底10需要进行抛光和清洗等去损伤处理。
示例性的，基底10为n型硅基底10。与p型导电基底10相比，n型导电基底10具有少子寿命高、无光衰、弱光性能好等等优点。
第一掺杂层11和第二掺杂层12也均为半导体掺杂层。在物质的内部排列形式方面，第一掺杂层11和第二掺杂层12可以为非晶、微晶、单晶、纳米晶或多晶等。在具体材料方面，第一掺杂层11和第二掺杂层12的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、碳化硅(SiCx)或砷化镓(GaAs)等。在导电类型方面，第一掺杂层11和第二掺杂层121可以为n型掺杂层或p型掺杂层。
在一些示例中，当基底10为n型基底10时，第一掺杂层11可以为p型掺杂层，第二掺杂层12可以为n型掺杂层；或，当基底10为p型基底10时，第一掺杂层11可以为n型掺杂层，第二掺杂层12可以为p型掺杂层。
示例性的，基底10为n型硅基底10，第一掺杂层11为硼掺杂的p型掺杂层，第二掺杂层12为磷掺杂的n型掺杂层。此时，由于磷重掺的区域对金属杂质具有更大的溶解度，第二掺杂层12内具有的磷可以为第一掺杂层11提供磷吸杂钝化的作用，提高电池效率。当光线入射到基底10上时，基底10产生电子空穴对(即载流子对)，当电子空穴对运动到第一掺杂区101，第一掺杂层11将其中的空穴载流子进行收集，二电子载流子则流转到第二掺杂区102的第二掺杂层12被收集，从而完成光电转换。
在一些示例中，第一掺杂层11和第二掺杂层12的厚度范围均为50nm～200nm。
在实际应用中，在形成第一掺杂层11时，可以先在基底10上将第一掺杂层11覆盖整个第一表面，再去除第二掺杂区102上的第一掺杂层11。在形成第二掺杂层12时，可以先将第二掺杂层12覆盖在第一掺杂层11和第二掺杂区102上，然后去除第一掺杂区101上的第二掺杂层12。在形成第一掺杂层11和第二掺杂层12的过程中，可以采用原位掺杂方法或者非原位掺杂方法，即可以直接形成一层掺杂过的第一掺杂层11或第二掺杂层12，也可以先形成一层本征半导体层，再对本征半导体层进行掺杂，形成第一掺杂层11或第二掺杂层12。
在实际应用中，形成第一掺杂层11和第二掺杂层12的工艺可以为等离子体化学气相沉积(PECVD)工艺、热丝化学气相沉积工艺、物理气相沉积(PVD)工艺、低压化学气相沉积(LPCVD)工艺或催化化学气相沉积工艺等。去除第一掺杂层11和第二掺杂层12的的工艺可以为激光刻蚀工艺、离子铣刻蚀工艺、等离子刻蚀工艺、反应离子刻蚀工艺、碱刻蚀工艺和酸刻蚀工艺等。
在一些示例中，隔离槽1030可以如图1所示仅贯穿叠层区103上的第二掺杂层12，也可以如图2所示，隔离槽1030贯穿叠层区103上的第二掺杂层12和第一掺杂层11。
作为一些可能的实现方式，如图1～图7所示，第一叠层区1031的宽度与第一掺杂区101的宽度的比值范围为0.1～5。
基于此，在第一叠层区1031宽度与第一掺杂区101宽度的比值在0.1～5的范围内，第一叠层区1031可以更好地保护第一掺杂层11和基底10在后续的工艺过程中不被损伤。若第一叠层区1031宽度与第一掺杂区101宽度的比值小于0.1，则第一掺杂区101可被保护的部分太小，在后续处理中受到的损伤太多。若第一叠层区1031宽度与第一掺杂区101宽度的比值大于5，此时，第一叠层区1031的面积过大，叠层区103上的各个层可能会与第一电极20发生接触，容易出现第一电极20和电池之间结合力不强的问题，使得电池容易脱落，在后续印刷或电镀时电极下不平整，进而拉低了电池的良率。此外，由于第一叠层区1031上的第二掺杂层12并不导电，由第一掺杂层11将载流子运输给第一电极20，故第一叠层区1031的面积过大还会使得第一掺杂层11的电流传输路径过长，从而引发电池低效的问题。
示例性的，第一叠层区1031的宽度与第一掺杂区101的宽度的比值可以为3。
作为一些可能的实现方式，如图1～图7所示，第二叠层区1032的宽度与第二掺杂区102的宽度的比值大于0且小于或等于0.1。
基于此，在第二叠层区1032宽度与第二掺杂区102宽度的比值大于0且小于或等于0.1时，第二叠层区1032的宽度远小于第二掺杂区102的宽度，可以更好地收集从基底10产生的载流子。若第二叠层区1032宽度与第二掺杂层12宽度的比值过小，则第二叠层区1032上的第二掺杂层12无法有效地在后续的工序处理中保护第一掺杂层11及基底10，使得电池的效率下降。若第二叠层区1032宽度与第二掺杂层12宽度的比值过大，由于第二叠层区1032上的第一掺杂层11并不起导电作用，第二叠层区1032的宽度过大会减小第二掺杂区102上第二掺杂层12的宽度，降低载流子的收集率，从而降低电池的光电转换效率。
示例性的，第二叠层区1032的宽度与第二掺杂区102的宽度的比值可以为0.05。
作为一些可能的实现方式，如图1～图7所示，第一掺杂区101的表面和/或第二掺杂区102的表面为抛光面。此时，第一掺杂区101和第二掺杂区102的表面均可以为抛光面，使得从第二表面入射并穿过背接触电池的光线进行再反射，从而使得光线有机会被背接触电池再次利用，从而提高了背接触电池的光电转换效率。此外，抛光后的表面具有更好的平整度，后续在抛光面上形成其他层的效果会更好，有利于减少界面缺陷的产生，进而减少由于缺陷导致的载流子的复合，有利于背接触电池钝化性能的提升，从而提高了背接触电池的光电转换效率。
作为一些可能的实现方式，如图1～图7所示，背接触电池还包括第一表面钝化层13。第一表面钝化层13覆盖在第一掺杂层11、第二掺杂层12和叠层区103上方，且第一表面钝化层13填充隔离槽1030。第一表面钝化层13与第一掺杂层11的接触面处具有第一开孔130，第一电极20通过第一开孔130与第一掺杂层11电接触。第一表面钝化层13与第二掺杂层12的接触面处具有第二开孔131。第二电极21通过第二开孔131与第二掺杂层12电接触。
基于此，在第一掺杂层11、第二掺杂层12和叠层区103的外侧形成一层第一表面钝化层13。第一表面钝化层13可以对背接触电池进行表面钝化，钝化第一掺杂层11、第二掺杂层12和叠层区103处的悬挂键，降低第一表面的载流子复合速度，提高光电转换效率。第一电极20和第二电极21分别通过第一开孔130和第二开孔131与第一掺杂层11和第二掺杂层12电接触，形成金属和半导体的局部欧姆接触，减少了金属电极与第一掺杂层11和第二掺杂层12的接触面积，降低了接触电阻，进一步降低了载流子在电极表面处的复合速率，提高了开路电压。同时，位于隔离槽1030内的第一表面钝化层13也起到了隔离第一掺杂区101和第二掺杂区102的作用。
在一些示例中，第一表面钝化层13的材料可以为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅、非晶硅中的一种或多种。
在实际应用中，形成第一表面钝化层13的工艺可以为等离子体化学气相沉积(PECVD)工艺、热丝化学气相沉积工艺、物理气相沉积(PVD)工艺、低压化学气相沉积(LPCVD)工艺或催化化学气相沉积工艺等。
在一些示例中，可以在第二掺杂层12图形化之后在叠层区103上形成隔离槽1030，之后再形成第一表面钝化层13。形成隔离槽1030的步骤也可以设在背接触电池的制备之后，但这样会牺牲隔离槽1030的部分钝化。
在实际应用中，第一电极20和第二电极21可以在形成第一表面钝化膜之后形成。
在一些示例中，如图8～图10所示，形成的第一电极20和第二电极21可以为连续接触电极。此时，第一电极20包括第一电极主电极201和第一电极副栅线202，第二电极21包括第二电极主电极211和第二电极副栅线212。形成的第一电极20和第二电极21也可以为局部接触电极。此时，第一电极20和第二电极21均可以包括连接电极和副栅线。其中，连续电极与第一掺杂层11或第二掺杂层12不接触，细栅线与第一掺杂层11或第二掺杂层12接触，或细栅线上的部分区域与第一掺杂层11或第二掺杂层12接触，其余区域不接触。例如可以使用副栅线上的局部接触点与第一掺杂层11或第二掺杂层12接触。主电极上还可以设置焊盘或电极输出触点以使得电池的电能得以输出。细栅线可以使用不同的电极浆料制备而成，例如细栅线由导电浆料一和导电浆料二经金属化热处理后组成，其中导电浆料一具备穿透介质膜的特性，导电浆料二不具备穿透介质膜的特性，导电浆料一为间断式分布，导电浆料二的部分或完全覆盖导电浆料一之上，并将导电浆料一的区域连通。
示例性的，如图8～图10所示，当第一电极20和第二电极21为连续接触电极时，第一电极20副栅线的宽度范围为5μm～50μm，第二电极21副栅线的宽度范围为5μm～100μm。
在一些示例中，形成第一电极20和第二电极21的工艺可以为电镀工艺、转印工艺(例如激光转印工艺，热转印工艺等)、丝网印刷、物理气相沉积金属或者金属氧化物电极的工艺等。显然，各种工艺也可以结合使用，例如先印刷电极形成供电点，然后在供电点加电使用电镀工艺形成最终的第一电极20和第二电极21；或者使用气相沉积金属氧化物，例如，可以使用透明导电氧化物(TCO)，然后通过丝网印刷或者转印形成第一电极20和第二电极21等。
在实际应用中，形成第一电极20和第二电极21的方法包括多种。例如，当背接触电池具有第一表面钝化层13时，可以直接使用少穿型浆料涂覆在第一表面钝化层13上，然后经过热处理使得电极浆料穿过第一表面钝化层13形成电接触。也可以先在第一掺杂区101和第二掺杂区102的部分区域上形成第一开孔130和第二开孔131，然后使用印刷浆料、激光转印法、电镀、化学镀、光诱导电镀、真空蒸镀和磁控溅射等等方法形成第一电极20和第二电极21。显然的，也可以使用以上方法中的一种或者多种方法的结合来形成第一电极20和第二电极21。例如，使用物理气相沉积(PVD)的种子层配合印刷电极的方法，亦或是丝网印刷电极浆料配合电镀方法，或是激光转印方法和丝网印刷烧结方法的结合等。
如图8～图10所示，当基底10为n型硅基底10，第一掺杂层11为p型多晶硅层时，在上述开膜形成电极的方法下，在第一掺杂区101上形成了p型接触区，通过载流子的隧穿作用，使得第一掺杂区101的第一极性载流子通过第一掺杂层11被第一电极20进行收集。在第二掺杂区102上形成n型接触区，第二掺杂区102的第二极性载流子通过第二掺杂层12被第二电极21进行收集。之后，可以在第一表面钝化层13上印刷导电浆料并烧结形成金属化接触，在p型接触区上形成p型金属区，在n型接触区上形成n型金属区。或者可以直接在第一表面钝化层13上印刷烧穿型浆料，形成对应的P型金属区和N型金属区。最终形成第一电极20和第二电极21。
作为一些可能的实现方式，如图3～图7所示，背接触电池还包括第一界面钝化层14和第二界面钝化层15。第一界面钝化层14位于基底10与第一掺杂层11之间。第二界面钝化层15位于第二掺杂层12与第一掺杂层11之间以及位于基底10与第二掺杂层12之间。第一界面钝化层14和第二界面钝化层15分别对基底10和第一掺杂层11进行界面钝化，降低界面处载流子的复合，保证了载流子的传输效率。
在一些示例中，第一界面钝化层14和第二界面钝化层15可以为氧化物、氮化物、碳化物、氢化非晶硅中的一种或多种。其中，氧化物包括氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、二氧化铪(HfO2)、氧化镓(Ga2O3)、五氧化二钽(Ta2O5)、五氧化铌(Nb2O5)等物质中的一种或多种；氮化物包括氮化硅、碳氮化硅、氮化铝、氮化钛(TiN)、氮碳化钛(TiCN)等物质中的一种或多种；碳化物包括碳化硅(SiC)。
在一些示例中，当第一掺杂层11和第二掺杂层12为半导体掺杂层时，第一界面钝化层14和第二界面钝化层15可以为隧穿氧化层。隧穿氧化层允许多子隧穿进入半导体掺杂层同时阻挡少子通过，进而多子在半导体掺杂层内横向运输被电极收集，减少了载流子的复合，提高了背接触电池的开路电压和短路电流。此时，隧穿氧化层与半导体掺杂层构成隧穿氧化层钝化接触结构，可以实现优异的界面钝化和载流子的选择性收集，提高了背接触电池的光电转换效率。第一界面钝化层14和第二界面钝化层15均可以为氧化硅界面钝化层。与高温下会晶化转变为多晶硅的非晶硅界面钝化层相比，氧化硅的界面钝化层更耐高温，不容易变性。
在一些示例中，当第一界面钝化层14和第二界面钝化层15为隧穿氧化层时，第一界面钝化层14和第二界面钝化层15的厚度范围为0.5nm～5nm，其中，第二界面钝化层15的厚度优选为1nm。
在实际应用中，在形成第一掺杂层11之前，可以先在基底10上形成第一界面钝化层14，在去除第一掺杂层11时，将第一界面钝化层14一齐去除。在形成第二掺杂层12之前，可以先在第一掺杂层11和第二掺杂区102上形成第二界面钝化层15，在去除第二掺杂层12时，将第二界面钝化层15一齐去除。除此之外，当第一界面钝化层14和第二界面钝化层15均为隧穿氧化层时，也可以将第一界面钝化层14和第一掺杂层11在同一工序中形成，将第二界面钝化层15和第二掺杂层12在同一工序中形成。形成第一界面钝化层14和第二界面钝化层15的工艺可以为等离子体化学气相沉积(PECVD)工艺、常压气相沉积(APCVD)工艺和热生长工艺等。去除第一界面钝化层14和第二界面钝化层15的工艺可以为激光刻蚀工艺、离子铣刻蚀工艺、等离子刻蚀工艺、反应离子刻蚀工艺、碱刻蚀工艺和酸刻蚀工艺等。
在一些示例中，如图3所示，当背接触电池具有第一界面钝化层14和第二界面钝化层15时，隔离槽1030可以贯穿第二掺杂层12和第二界面钝化层15。又或者，如图4所示，当背接触电池具有第一表面钝化层13时，隔离槽1030可以贯穿第二掺杂层12、第二界面钝化层15、第一掺杂层11和第一界面钝化层14。
作为一些可能的实现方式，如图5～图7所示，背接触电池还包括位于第一掺杂层11和第二界面钝化层15之间的第一保护层16。
基于此，第一保护层16可以将重叠区的第一掺杂层11和第二掺杂层12完全分隔开，从而减少后续工艺中第二掺杂层12对第一掺杂层11带来的不利影响。例如，在没有第一保护层16，第一掺杂层11直接与第二掺杂层12接触或通过第二界面钝化层15与第二掺杂层12接触的情况下，当第一掺杂层11和第二掺杂层12中的至少一个为需要晶化转变为掺杂多晶硅层的掺杂非晶硅层时，由于晶化的时间较长，第二界面钝化层15较薄，且第二掺杂层12和第一掺杂层11的导电类型相反，长时间的晶化会使得第二掺杂层12中的掺杂元素进入第一掺杂层11，对第一掺杂层11造成破坏，甚至可能使得第一掺杂层11的导电类型改变，导致电池无法正常发电。此外，在逐步形成背接触电池的过程中，形成的第一保护层16可以在后续的图形化处理、表面织构化处理和清洗过程中保护下方的第一掺杂层11，使得下方的第一掺杂层11不会被腐蚀或损伤。
在一些示例中，第一保护层16至少包括介电层和掩膜层中的一种。第一保护层16所使用的介电层和/或掩膜层在物理特性或化学特性上与第一掺杂层11有较为明显的差异，以保证在利用刻蚀工艺或腐蚀工艺去除位于第二掺杂区102上的第一掺杂层11时，第一保护层16可以被有效地保留下来。
在实际应用中，第一保护层16的材料可以为氧化物、氮化物、碳化物、氢化非晶硅中的一种或多种，其中，氧化物包括氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、二氧化铪(HfO2)、氧化镓(Ga2O3)、五氧化二钽(Ta2O5)、五氧化铌(Nb2O5)等物质中的一种或多种；氮化物包括氮化硅、碳氮化硅、氮化铝、氮化钛(TiN)、氮碳化钛(TiCN)等物质中的一种或多种；碳化物包括碳化硅(SiC)。
例如，当使用碱刻蚀工艺来去除位于第二掺杂区102上的第一掺杂层11时，可以选用不会与所使用的碱发生反应的介质层作为第一保护层16，相反的，第一掺杂层11会与所选用的碱反应。基于此，在图形化处理第一掺杂层11的过程中，位于第二掺杂区102的第一掺杂层11被去除，被第一保护层16覆盖的第一掺杂层11得以完整保留。示例性的，可以选用氧化硅、氮化硅或者碳化硅(SiCx)等介电材料作为介电层。其中，当选用氧化物作为介电层时，可以采用热生长工艺形成介电层，即在氧化气氛条件下(如空气、氧气等)，利用加热方法，使得在第一掺杂层11表面形成氧化物介电层。
再例如，当使用激光刻蚀工艺来去除位于第二掺杂区102的第一掺杂层11时，可以选用耐激光烧蚀的掩膜层作为第一保护层16，相反的，第一掺杂层11会被激光烧蚀。基于此，在图形化处理第一掺杂层11的过程中，位于第二掺杂区102的第一掺杂层11会被去除，被第一保护层16覆盖的第一掺杂层11得以完整保留。示例性的，所使用的掩膜层可以选用光刻显影或激光图形化的掩膜、可以印刷的胶质掩膜、氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)或碳化硅(SiC)等材料。
此外，当第一保护层16为介电层与掩膜层的叠层结构时，优选的，介电层应靠近第一掺杂层11，以保证第一掺杂层11的钝化效果；掩膜层由于具有较多杂质，应远离第一掺杂层11，避免第一掺杂层11被污染。
在实际应用中，第一保护层16的材料可以为氧化硅。由于氧化硅不与碱反应的特性，当后续工序中使用碱来进行刻蚀时，氧化硅可以更好地保护第一掺杂层11的完整性。此外，氧化硅具有良好的界面钝化效果，可以钝化第一掺杂层11表面的悬挂键，抑制载流子在第一掺杂层11表面的复合，进而提高电池的光电转换效率。
在形成第一保护层16时，可以逐步形成最终仅有叠层区103具有第一保护层16的结构。例如，可以在图形化的第一掺杂层11上先形成一层覆盖第一掺杂层11、叠层区103和第二掺杂区102的第一保护层16，再依次去除位于第二掺杂区102和第一掺杂区101上的第一保护层16，这样可以充分发挥第一保护层16的保护作用，使得其下方的第一掺杂层11和基底10在后续的工序处理中免于损伤和破坏。此外，在形成第二掺杂层12时，当在第一掺杂层11和第二掺杂区102上形成一整层第二掺杂层12之后，可以在第二掺杂层12上形成一层图形化的第二保护层，然后去除第一掺杂区101处的第二保护层和第二掺杂层12，之后去除第二保护层。图形化的第二保护层可以在去除第一掺杂区101处的第二保护层和第二掺杂层12时保护第二区域和叠层区103处的第二掺杂层12。第二保护层的形成工艺、去除和图形化的工艺、材料选择等均与第一保护层16相同。优选地，图形化第二保护层的工艺为激光刻蚀。优选地，第二保护层为掩膜层，可以选用氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)或碳化硅(SiC)等材料。
在实际应用中，当第一保护层16和第二保护层包括一层氧化硅层时，可以在形成第一掺杂层11或第二掺杂层12的同时形成氧化硅层。以第一保护层16为例，当第一保护层16为氧化硅，第一掺杂层11为硼掺杂的p型多晶硅层时，可以在形成一层本征多晶硅层后，采用热扩散工艺，在加热状态下通入BCl3或BBr3等气体(热扩散过程中必定会通入氧气)，将本征多晶硅层进行掺杂，从而形成p型多晶硅层，同时，在p型多晶硅层的表面会形成一层氧化硅。当基底10为p型硅基底10时，可以替换为掺杂磷的热扩散工艺。此时，原位掺杂的p型多晶硅层也可以替换为n型多晶硅层。热扩散使用的POCl3也可以同样地形成磷掺杂的n型多晶硅层以及位于其上的氧化硅。
在一些示例中，如图5所示，当背接触电池同时具有第一保护层16、第一界面钝化层14和第二界面钝化层15时，隔离槽1030可以贯穿第二掺杂层12和第二界面钝化层15；或者，如图6所示，隔离槽1030可以贯穿第二掺杂层12、第二界面钝化层15和第一保护层16；又或者，如图7所示，隔离槽1030可以贯穿第二掺杂层12、第二界面钝化层15、第一保护层16、第一掺杂层11和第一界面钝化层14。优选的，隔离槽为如图6和图7所示的结构。在实际应用中，在形成第一表面钝化层前会进行用含氢氟酸(HF)的溶液清洗的步骤，形成的常见结构为如图6所示的结构。当在最后的工序形成隔离槽时，形成的常见结构为如图7所示的结构。
作为一些可能的实现方式，如图1～图7所示，第二表面具有绒面结构。第二表面上还具有第二表面钝化层17。第二表面的绒面结构具有良好的陷光效应，可以减少入射到第二表面的光线的反射，提高了对光线的利用率。第二表面钝化层17为第二表面提供了钝化基底10界面的作用，降低了界面处载流子的复合，提高载流子的传输效率，进而提高背接触电池的光电转换效率。在实际应用中，可以在对叠层区103开槽时同时对人表面进行织构化处理，使得第二表面上具有绒面结构。可以在形成第一表面钝化层13的同时在第二表面的绒面结构上形成第二表面钝化层17。第二表面钝化层17的材料选择及制备工艺等于第一表面钝化层13相同。
在一些示例中，第二表面钝化层17的材料可以为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅、非晶硅中的一种或多种。
作为一种可能的实现方式，如图2、图4和图7所示，当隔离槽1030为贯穿到基底10的隔离槽1030时，隔离槽1030的底部也可以具有绒面结构。此时的隔离槽1030上不设置电极，可以对隔离槽1030进行织构化处理，使得隔离槽1030上具有绒面结构。由于绒面结构具有良好的陷光效应和减反效应，使得入射到第一表面的光线也可以被利用，增加了背接触电池在第一表面的吸光效果，使得背接触电池可以双面吸收光能，实现了对光能的进一步利用，提高了背接触电池的发电效率。
作为一些可能的实现方式，背接触电池的第二表面还包括减反射层。减反射层可以形成在第二表面钝化层17上。减反射层可以减少对入射到第二表面的光线的反射，提高对光线的折射，增加对入射到第二表面的光线的利用率，进而提高了背接触电池的光电转换效率。
在一些示例中，第一表面钝化层13和第二表面钝化层17也具有减反射的作用。也可以将钝化层与减反射层层叠，整体起减反射作用。
在一些示例中，减反射层可以为氟化镁(MgF2)、二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、硫化锌(ZnS)、氮化硅(SiN)、二氧化钛(TiO2)等物质中的一种或多种。
示例性的，减反射层可以为氧化铝减反射层，还可以为氮化硅和氧化硅叠层组成的减反射层。
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，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种背接触电池，其特征在于，包括：
基底，所述基底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上具有交错排列的第一掺杂区和第二掺杂区，以及介于所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间的叠层区，所述叠层区具有绝缘所述第一掺杂区和所述第二掺杂区接触的隔离槽；
形成于所述第一掺杂区和所述叠层区上的第一掺杂层；
形成于所述叠层区上的所述第一掺杂层上和所述第二掺杂区上的第二掺杂层，所述第二掺杂层与所述第一掺杂层的导电类型相反；
所述隔离槽贯穿所述叠层区上的所述第二掺杂层，所述隔离槽将所述叠层区分为第一叠层区和第二叠层区，所述第一叠层区靠近所述第一掺杂区，所述第二叠层区靠近所述第二掺杂区；
以及第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一掺杂层电接触，所述第二电极与所述第二掺杂层电接触。
2.根据权利要求1所述的背接触电池，其特征在于，所述隔离槽贯穿所述叠层区上的所述第二掺杂层和所述第一掺杂层。
3.根据权利要求1和2任一项所述的背接触电池，其特征在于，所述第一叠层区的宽度与所述第一掺杂区的宽度的比值范围为0.1～5。
4.根据权利要求1和2任一项所述的背接触电池，其特征在于，所述第二叠层区的宽度与所述第二掺杂区的宽度的比值大于0且小于或等于0.1。
5.根据权利要求1和2任一项所述的背接触电池，其特征在于，所述第一掺杂区的表面和/或所述第二掺杂区的表面为抛光面。
6.根据权利要求1和2任一项所述的背接触电池，其特征在于，所述基底为n型基底，所述第一掺杂层为p型掺杂层，所述第二掺杂层为n型掺杂层；或，
所述基底为p型基底，所述第一掺杂层为n型掺杂层，所述第二掺杂层为p型掺杂层。
7.根据权利要求1和2任一项所述的背接触电池，其特征在于，还包括第一表面钝化层，所述第一表面钝化层覆盖在所述第一掺杂层、所述第二掺杂层和所述叠层区上方，且所述第一表面钝化层填充所述隔离槽；
所述第一表面钝化层与所述第一掺杂层的接触面处具有第一开孔，所述第一电极通过所述第一开孔与所述第一掺杂层电接触；所述第一表面钝化层与所述第二掺杂层的接触面处具有第二开孔，所述第二电极通过所述第二开孔与所述第二掺杂层电接触。
8.根据权利要求1和2任一项所述的背接触电池，其特征在于，还包括第一界面钝化层和第二界面钝化层，所述第一界面钝化层位于所述基底与所述第一掺杂层之间，所述第二界面钝化层位于所述第二掺杂层与所述第一掺杂层之间以及位于所述基底与所述第二掺杂层之间。
9.根据权利要求8所述的背接触电池，其特征在于，所述背接触电池还包括位于所述第一掺杂层和所述第二界面钝化层之间的第一保护层。
10.根据权利要求9所述的背接触电池，其特征在于，所述隔离槽贯穿所述第二掺杂层和所述第二界面钝化层；或，
所述隔离槽贯穿所述第二掺杂层、所述第二界面钝化层和所述第一保护层；或，
所述隔离槽贯穿所述第二掺杂层、所述第二界面钝化层、所述第一保护层、所述第一掺杂层和所述第一界面钝化层。
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