太阳电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，特别是涉及一种太阳电池及其制备方法。

背景技术

N型单晶IBC(Interdigitated back contact，指交叉背接触)太阳电池通常是采用扩散工艺在硅片背面形成重掺杂的发射极和背场区域，其能够有效地解决金属栅线对光的遮挡，能够大幅度地提高短路电流密度。

N型单晶IBC太阳电池相对于传统晶硅太阳电池，在实际户外光伏电站和系统应用中，具有以下优势：1、光电转化效率高；2、无光致衰减(LID)，具有较高的稳定性；3、良好的弱光响应和较低的温度系数；4、组件美观，正面无栅线遮挡，较传统组件外观漂亮，可以广泛应用于光伏建筑一体化；5、使用寿命较长。

然而，N型单晶IBC太阳电池的制造工艺较为复杂、技术门槛高、制造成本高，是制约N型单晶IBC太阳电池实现量产化的重要因素。因此，如何简化N型单晶IBC太阳电池的制备工艺、降低制造成本是本来领域研究的一个重要方向。

发明内容

基于此，有必要提供一种制备工艺较为简单、生产成本较低的太阳电池及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种太阳电池的制备方法，包括如下步骤：

在n型硅衬底的背面依次形成第一氧化硅层、本征非晶硅层、磷硅玻璃层和第二氧化硅层；

去除所述n型硅衬底背面部分区域的所述磷硅玻璃层和所述第二氧化硅层；

对所述n型硅衬底背面进行硼扩散，以使去除所述磷硅玻璃层和第二氧化硅层区域内的所述本征非晶硅层转化为硼掺杂多晶硅层，使未去除所述磷硅玻璃层和第二氧化硅层区域内的所述本征非晶硅层转化为磷掺杂多晶硅层；

在所述硼掺杂多晶硅层和所述磷掺杂多晶硅层的交界处形成隔离槽；

制备与所述硼掺杂多晶硅层连接的第一电极和与所述磷掺杂多晶硅层连接的第二电极。

在其中一些实施例中，对所述n型硅衬底背面进行硼扩散，包括如下步骤：

在900℃～1050℃温度下，利用硼源对所述n型硅衬底的背面进行扩散处理1h～3h。

在其中一些实施例中，所述硼源为BCl

在其中一些实施例中，所述硼扩散的气氛中所述硼源的体积占比为5％～30％。

在其中一些实施例中，去除所述n型硅衬底背面部分区域的所述磷硅玻璃层和所述第二氧化硅层，包括如下步骤：

在所述第二氧化硅层表面的部分区域内形成图形化阻挡层；

用含有HF的溶液去除所述n型硅衬底背面未形成所述图形化阻挡层区域内的所述磷硅玻璃层和所述第二氧化硅层；

去除所述图形化阻挡层。

在其中一些实施例中，所述图形化阻挡层为蜡状树脂材料。

在其中一些实施例中，利用含有双氧水的碱溶液去除所述图形化阻挡层。

在其中一些实施例中，在所述硼掺杂多晶硅层和所述磷掺杂多晶硅层的交界处形成隔离槽，包括如下步骤：

对所述硼掺杂多晶硅层和所述磷掺杂多晶硅层的交界处进行激光开槽，并用碱溶液对所述激光开槽处进行刻蚀。

在其中一些实施例中，在形成所述隔离槽之后，且在制备所述第一电极和所述第二电极之前，所述制备方法还包括去除所述n型硅衬底正面的绕镀层的步骤。

在其中一些实施例中，在形成所述隔离槽之后，且在去除所述n型硅衬底正面的绕镀层之前，所述制备方法还包括在所述隔离槽内形成第三氧化硅层的步骤。

在其中一些实施例中，在去除所述n型硅衬底正面的绕镀层之后，且在制备所述第一电极和所述第二电极之前，所述制备方法还包括对所述n型硅衬底的正面进行制绒处理以及用氢氟酸和盐酸混合溶液对所述n型硅衬底进行清洗的步骤。

在其中一些实施例中，在对所述n型硅衬底进行清洗之后，且在制备所述第一电极和所述第二电极之前，所述制备方法还包括如下步骤：

在所述n型硅衬底正面和背面形成氧化铝层；

在所述n型硅衬底正面和背面的所述氧化铝层上形成钝化减反射层；

在所述n型硅衬底背面的所述钝化减反射层上开孔，形成与所述硼掺杂多晶硅层连通的第一电极接触孔和与所述磷掺杂多晶硅层连通的第二电极接触孔。

在其中一些实施例中，通过丝网印刷在所述第一电极接触孔内制备所述第一电极；通过丝网印刷在所述第二电极接触孔内制备所述第二电极。

根据本发明的另一方面，提供了一种太阳电池，所述太阳电池通过本发明上述的太阳电池的制备方法制备得到。

根据本发明的另一方面，提供了一种太阳电池，所述太阳电池包括：

n型硅衬底；

第一氧化硅层，设于所述n型硅衬底的背面；

硼掺杂多晶硅层，设于所述第一氧化硅层上；

磷掺杂多晶硅层，设于所述第一氧化硅层上，且与所述硼掺杂多晶硅层通过隔离槽隔开；

氧化铝层，设于所述n型硅衬底的正面、所述硼掺杂多晶硅层上、所述磷掺杂多晶硅层上及所述隔离槽内；

钝化减反射层，设于所述氧化铝层上；

第一电极，穿过所述n型硅衬底背面的所述钝化减反射层和所述氧化铝层与所述硼掺杂多晶硅层相连接；

第二电极，穿过所述n型硅衬底背面的所述钝化减反射层和所述氧化铝层与所述磷掺杂多晶硅层相连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

通过去除n型硅衬底背面部分区域的磷硅玻璃层和第二氧化硅层，然后进行硼扩散在n型硅衬底的背面一步形成硼掺杂多晶硅层和磷掺杂多晶硅层。该制备方法只需通过一步高温工序(硼扩散)即可同时实现硼掺杂多晶硅层和磷掺杂多晶硅层的制备，大大简化了太阳电池的制备工艺流程，降低了生产成本。

附图说明

图1为n型硅衬底的示意图；

图2为在n型硅衬底背面形成第一氧化硅层、本征非晶硅层、磷硅玻璃层和第二氧化硅层后的示意图；

图3为在第二氧化硅层的部分区域形成图形化阻挡层后的示意图；

图4为去除未设置阻挡层区域的磷硅玻璃层和第二氧化硅层后的示意图；

图5为去除图形化阻挡层后的示意图；

图6为进行硼扩散后的示意图；

图7为激光开槽形成隔离槽后的示意图；

图8为链式酸抛光处理后的示意图；

图9为制绒并清洗后的示意图；

图10为在n型硅衬底正面和背面形成氧化铝层后的示意图；

图11为在n型硅衬底正面和背面形成钝化减反射层后的示意图；

图12为在n型硅衬底背面的钝化减反射层上开孔后的示意图；

图13为本发明一实施例的太阳电池的示意图。

附图标记说明：

1、n型硅衬底；2、第一氧化硅层；3、本征非晶硅层；4、磷硅玻璃层；5、第二氧化硅层；6、图形化阻挡层；7、硼掺杂多晶硅层；8、硼硅玻璃；9、磷掺杂多晶硅层；10、隔离槽；11、绕镀层；12、氧化铝层；13、钝化减反射层；14、第一电极；15、第二电极；100、太阳电池。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，除非另有明确的限定。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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图13，本发明一实施方式提供了一种太阳电池100的制备方法，该制备方法包括如下步骤S1至步骤S14：

步骤S1：提供n型硅衬底1，并采用碱性溶液对n型硅衬底1进行去损伤处理，然后进行清洗处理。n型硅衬底1的结构如图1所示。

在其中一些实施例中，采用氢氧化钠溶液对n型硅衬底1进行去损伤处理，以去除n型硅衬底1经机械加工后表面的损伤层；然后水洗使n型硅衬底1表面洁净。

步骤S2：在n型硅衬底1的背面(图1中n型硅衬底1的下表面)依次形成第一氧化硅层2、本征非晶硅层3、磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5。形成第一氧化硅层2、本征非晶硅层3、磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5后的结构如图2所示。

在其中一些实施例中，采用LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，低压化学气相沉积)或者PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积)的方式，先在n型硅衬底1的背面沉积形成第一氧化硅层2，然后在第一氧化硅层2上沉积形成本征非晶硅层3。其中，第一氧化硅层2的厚度为1nm～2nm，本征非晶硅层3的厚度为50nm～500nm。

在其中一些实施例中，采用APCVD(Atmospheric Pressure Chemical VaporDeposition常压化学气相沉积)方式依次在本征非晶硅层3上沉积形成磷硅玻璃层4(PSG)和第二氧化硅层5。其中，磷硅玻璃层4的厚度为30nm～100nm，磷硅玻璃层4中磷(P)的质量比小于或等于50％；第二氧化硅层5的厚度为30nm～100nm。

步骤S3：在第二氧化硅层5表面的部分区域内形成图形化阻挡层6。形成图形化阻挡层6后的结构如图3所示。

在其中一些实施例中，将阻挡层浆料按照预设图案图形化印刷在第二氧化硅层5表面的部分区域内，烘干，形成上述的图形化阻挡层6。其中，该阻挡层浆料具有如下特点：所形成的阻挡层能够溶于碱，但不溶于酸。

在其中一些实施例中，图形化阻挡层6为一种蜡状树脂材料。

在其中一些实施例中，印刷后形成的图形化阻挡层6的印刷线条间距为500μm～2000μm。

步骤S4：用含有HF(氢氟酸)的溶液去除n型硅衬底1背面未形成图形化阻挡层6区域内的磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5。去除未设置阻挡层区域的磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5后的结构如图4所示。

在其中一些实施例中，采用氢氟酸溶液去除未形成图形化阻挡层6区域内的磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5，保留第一氧化硅层2。n型硅衬底1背面设置有图形化阻挡层6的区域，由于图形化阻挡层6的存在其内侧的磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5不会被去除。

步骤S5：去除图形化阻挡层6。去除图形化阻挡层6后的结构如图5所示。

在其中一些实施例中，采用氢氧化钠和双氧水(H

可以理解，在去除该图形化阻挡层6之后，在该图形化阻挡层6的对应位置保留磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5。

需要说明的是，上述步骤S3、步骤S4和步骤S5的目的是在n型硅衬底1背面的部分区域内形成具有磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5的叠层结构，而在n型硅衬底1背面的其他区域内则只有第一氧化硅层2和本征非晶硅层3。步骤S3至步骤S5是通过设置图形化阻挡层6作为掩膜层，来实现上述目的的。可以理解，本发明的其他一些实施例中还可以采用其他的方式来实现上述目的，只要能够在n型硅衬底1背面的部分区域内形成具有磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5的叠层结构即可。

步骤S6：对n型硅衬底1背面进行硼扩散。硼扩散后的结构如图6所示。

在硼扩散的高温处理过程中，可以使n型硅衬底1背面去除了磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5的区域内的本征非晶硅层3转化为硼掺杂多晶硅层7，其外层会扩散生成硼硅玻璃8(BSG)；而n型硅衬底1背面未去除磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5的区域内(即设置图形化阻挡层6的对应区域)的本征非晶硅层3，则由于高温作用将磷硅玻璃层4中的磷扩散进入本征非晶硅层3，并晶化退火形成磷掺杂多晶硅层9，该区域由于外侧有第二氧化硅层5的阻挡，硼不会被掺入该区域内的到本征非晶硅层3中。如此，可以通过一步高温工序(硼扩散)同时实现硼掺杂多晶硅层7和磷掺杂多晶硅层9的制备，大大简化了太阳电池100的制备工艺流程，降低了太阳电池100的生产成本。

其中，硼掺杂多晶硅层7对应的区域为p区，磷掺杂多晶硅层9对应的区域为n区。

在其中一些实施例中，将n型硅衬底1置于硼扩散炉中，利用硼源(三氯化硼(BCl

步骤S7：使用激光对硼掺杂多晶硅层7和磷掺杂多晶硅层9的交界处的区域进行激光开槽，然后用碱溶液进行刻蚀处理，形成隔离槽10。激光开槽形成隔离槽10后的结构如图7所示。

在其中一些实施例中，利用激光对硼掺杂多晶硅层7和磷掺杂多晶硅层9的交界处的区域进行激光开槽，去除开槽位置处的多晶硅层，然后利用碱溶液(如氢氧化钠溶液)对开槽位置进行刻蚀处理，使硼掺杂多晶硅层7和磷掺杂多晶硅层9间隔开来，彼此不直接相连。

步骤S8：去除n型硅衬底1正面的绕镀层11。

在其中一些实施例中，采用链式酸抛(HF+HNO

在其中一些实施例中，在去除n型硅衬底1正面的绕镀层11之前，还使用APCVD在隔离槽10内沉积形成一层氧化硅薄膜，再将n型硅衬底1进入链式酸抛设备进行去绕镀层11处理。如此，通过该氧化硅薄膜可以保护n型硅衬底1背面隔离槽10区域不会在后续的制绒工序中被制绒，保持表面形貌，减少该区域的载流子复合，进而提升n型硅衬底1背面的整体钝化性能。

步骤S9：对n型硅衬底1的正面进行制绒处理并清洗。制绒并清洗后的结构如图9所示。

在其中一些实施例中，将n型硅衬底1送入槽式清洗机中，使用氢氧化钠对n型硅衬底1进行正面制绒，n型硅衬底1的背面则由于有磷硅玻璃、硼硅玻璃的保护而不会被碱溶液(制绒药液)刻蚀。制绒完成后使用HF和HCl(盐酸)混合溶液进行清洗。

步骤S10：在n型硅衬底1正面和背面形成氧化铝层12。形成氧化铝层12后的结构如图10所示。

在其中一些实施例中，采用ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)的方式在n型硅衬底1正面和背面分别制备形成氧化铝层12。其中，n型硅衬底1正面和背面的氧化铝层12的厚度分别独立的为3nm～10nm。

步骤S11：在n型硅衬底1正面和背面的氧化铝层12上形成钝化减反射层13。形成钝化减反射层13后的结构如图11所示。

在其中一些实施例中，采用PECVD的方式先在n型硅衬底1正面的氧化铝层12上沉积形成钝化减反射层13，正面的钝化减反射层13的厚度为60nm～100nm；然后采用PECVD的方式在n型硅衬底1背面的氧化铝层12上沉积形成钝化减反射层13，背面的钝化减反射层13的厚度为80nm～150nm。

步骤S12：在n型硅衬底1背面的钝化减反射层13上开孔。开孔后的结构如图12所示。

在其中一些实施例中，利用激光在n型硅衬底1背面的钝化减反射层13上开孔，分别形成与硼掺杂多晶硅层7连通的第一电极接触孔和与磷掺杂多晶硅层9连通的第二电极接触孔。如此，可在该第一电极接触孔和第二电极接触孔内分别制备与硼掺杂多晶硅层7和磷掺杂多晶硅层9连接的电极。

步骤S13：在第一电极接触孔和第二电极接触孔内分别制备第一电极14和第二电极15。所得太阳电池100的结构如图13所示。

在其中一些实施例中，通过丝网印刷在第一电极接触孔内制备第一电极14，该第一电极14与硼掺杂多晶硅层7相连接；通过丝网印刷在第二电极接触孔内制备第二电极15，该第二电极15与磷掺杂多晶硅层9相连接。

步骤S14：光注入。

利用光注入设备对上述制备好的太阳电池100进行光注入。

总体而言，本发明的太阳电池100的制备方法通过去除n型硅衬底1背面部分区域的磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5，然后进行硼扩散在n型硅衬底1的背面一步形成硼掺杂多晶硅层7和磷掺杂多晶硅层9。该制备方法只需通过一步高温工序(硼扩散)即可同时实现硼掺杂多晶硅层7和磷掺杂多晶硅层9的制备，大大简化了太阳电池100的制备工艺流程，降低了生产成本。

此外，通过在第二氧化硅层5表面的部分区域内形成图形化阻挡层6的方式进行n型硅衬底1背面图形化设计，能够方便地去除n型硅衬底1背面部分区域的磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5，并保留部分区域的磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5。本发明的太阳电池100的制备方法在n型硅衬底1背面的p区形成第一氧化硅层2和硼掺杂多晶硅层7，n区均形成第一氧化硅层1和磷掺杂多晶硅层9，大大提升了太阳电池100的钝化性能，从而有利于提高太阳电池100的开路电压(Voc)。

请参阅图13，本发明一实施方式提供一种背接触太阳电池100，该太阳电池100包括n型硅衬底1、第一氧化硅层2、硼掺杂多晶硅层7、磷掺杂多晶硅层9、氧化铝层12、钝化减反射层13、第一电极14和第二电极15。

其中，第一氧化硅层2设置在n型硅衬底1的背面；硼掺杂多晶硅层7设置在第一氧化硅层2上；磷掺杂多晶硅层9设置在第一氧化硅层2上，且与硼掺杂多晶硅层7通过隔离槽10隔开；在n型硅衬底1的正面、硼掺杂多晶硅层7上、磷掺杂多晶硅层9上以及隔离槽10内均设置有氧化铝层12；钝化减反射层13设于各氧化铝层12之上；第一电极14穿过n型硅衬底1背面的钝化减反射层13和氧化铝层12，且与硼掺杂多晶硅层7相连接；第二电极15穿过n型硅衬底1背面的钝化减反射层13和氧化铝层12，且与磷掺杂多晶硅层9相连接。

在其中一些实施例中，钝化减反射层13为氮化硅层，第一电极14和第二电极15为金属栅线电极。

下面将结合具体实施例和对比例对本发明作进一步说明，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1：

一种n型全背电极太阳电池100的制备工艺，包括如下步骤：

提供n型硅衬底1，采用氢氧化钠(NaOH)碱性溶液对n型硅衬底1进行去损伤处理和清洗；

采用LPCVD的方式在n型硅衬底1的背面依次沉积形成厚度为1nm的第一氧化硅层2和厚度为200nm的本征非晶硅层3；

使用APCVD的方式在本征非晶硅层3上依次沉积形成一层磷硅玻璃层4(PSG)和第二氧化硅层5；其中，磷硅玻璃层4的厚度为50nm，磷硅玻璃层4中磷(P)的质量占比为30％，第二氧化硅层5的厚度为50nm；

在n型硅衬底1背面第二氧化硅层5的部分区域内印刷耐腐蚀性浆料，并烘干，形成图形化阻挡层6；该耐腐蚀性浆料为一种蜡状树脂材料，该耐腐蚀性浆料的特点是耐酸不耐碱；图形化阻挡层6的印刷线条间距为1200μm；

用HF溶液去除未形成图形化阻挡层6区域内的磷硅玻璃层4和第二氧化硅层5，随后用NaOH和H

将上述的n型硅衬底1置于硼扩散炉中，利用BCl

使用激光对p区(即具有硼掺杂多晶硅层7的区域)和n区(即具有磷掺杂多晶硅层9的区域)交界处进行激光烧灼，然后转入用NaOH溶液中进行刻蚀，形成将硼掺杂多晶硅层7和磷掺杂多晶硅层9分隔开来的隔离槽10；

采用链式酸抛(HF+HNO

使用ALD的方式在n型硅衬底1的正面和背面分别制备氧化铝层12(AlOx)，氧化铝层12的厚度为5nm；

使用管式PECVD的方式在n型硅衬底1的正面和背面分别制备氮化硅(SiNx)钝化减反射层13；其中，n型硅衬底1的正面的钝化减反射层13的厚度为75nm，n型硅衬底1的背面的钝化减反射层13的厚度为100nm；

利用激光在n型硅衬底1背面的钝化减反射层13上开孔，分别形成与硼掺杂多晶硅层7连通的第一电极接触孔和与磷掺杂多晶硅层9连通的第二电极接触孔；

通过丝网印刷在第一电极接触孔处形成第一电极14，在第二电极接触孔处形成第二电极15；第一电极14与硼掺杂多晶硅层7相连接，第二电极15与磷掺杂多晶硅层9相连接；

对制备的太阳电池100进行光注入，即得到n型全背电极太阳电池100。

实施例2：

本实施例的太阳电池100的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例采用PECVD方式在n型硅衬底1的背面依次形成第一氧化硅层2和本征非晶硅层3。采用上述的制备方法，n型硅衬底1正面的绕镀层11更少，也更容易去除，有利于提高太阳电池100的外观和良率。

实施例3：

本实施例的太阳电池100的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中使用APCVD方式在本征非晶硅层3上沉积形成的磷硅玻璃层4中磷(P)的质量占比由实施例1的30％，降低为本实施例的20％。

即，本实施例制备的太阳电池100的n区的掺杂浓度降低，磷掺杂多晶硅层9中磷的浓度降低，降低了n区的载流子复合，从而可以提高n区的钝化性能。

实施例4：

本实施例的太阳电池100的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，在形成隔离槽10之后，使用APCVD方法在隔离槽10中沉积形成一层第三氧化硅层，该第三氧化硅层的厚度为50nm～200nm；然后再进行第8步的链式酸抛去绕镀和制绒。

本实施例的制备方法，通过在隔离槽10中沉积形成一层第三氧化硅层，可以保护n型硅衬底1背面的激光开槽区域不被制绒，保持n型硅衬底背面抛光面的形貌，减少该区域的载流子复合，从而提升n型硅衬底1背面的整体钝化性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。