一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池

技术领域

本发明属于蓄电池技术领域，更具体地说，是涉及一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池。

背景技术

太阳能发电技术是新能源发展的一个重要领域，提高太阳能电池板的转换效率，提升单位面积输出功率，简化太阳能电池的工艺流程，降低太阳能电池的制造成本，是太阳能电池技术进步的最终目标。背接触电池在电池受光面没有金属电极的存在，能够完全消除正面的光学损失，增大短路电流，所有的电极在电池背面呈交叉状分布，较大的金属化面积提升了电池填充因子，而良好的钝化工艺能够提升电池的开路电压。背接触电池结构特点使得其有良好的效率发展潜力，但背接触技术的难点之一就在于在电池背面制备出呈梳状交叉分布的N型扩散区域和P型扩散区域，通常需要两次高温扩散及中间的高温扩散掩膜制备、图形刻蚀、清洗工艺，工艺复杂，良品率低是制约背接触工艺大规模量产的瓶颈之一，这也导致背接触电池发展一直比较缓慢，难以实现大规模工业量产，从而使得其成本下降、效率提升的速度放慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能电池的制备方法，旨在解决现有的背接触电池存在制作工艺复杂，良品率低，导致背接触电池发展缓慢，难以实现大规模工业量产的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

S01：对N型硅片进行双面制绒，背光面抛光；

S02：在N型硅片的背光面制备第一隧穿氧化硅层及硼原位掺杂非晶硅层，并在硼原位掺杂非晶硅层的外表面制备掺硼氧化硅层，通过激光刻蚀去除多余的第一隧穿氧化硅层、硼原位掺杂非晶硅层和掺硼氧化硅层，从而在N型硅片的背光面形成多个间隔设置的掺硼非晶硅层；

S03：在相邻的掺硼非晶硅层之间制备掺磷非晶硅层，在掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层之间形成硼磷共掺杂层；

S04：通过化学清洗的方式，对硼磷共掺杂层进行去除，从而在N型硅片的背光面形成呈梳状交叉分布的磷掺杂区和硼掺杂区，磷掺杂区和硼掺杂区之间形成绝缘区；

S05：在N型硅片的受光面和背光面制备钝化减反层；

S06：在磷掺杂区和硼掺杂区对应的钝化减反层上制备电极。

在一种可能的实现方式中，步骤S03包括：

S031：在相邻的掺硼非晶硅层之间制备第二隧穿氧化硅层和本征非晶硅层，第二隧穿氧化硅层和本征非晶硅层构成掺磷非晶硅层；

S032：对N型硅片进行磷扩散，掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层之间的重叠区域形成硼磷共掺杂层。

在一种可能的实现方式中，步骤S03包括：

S033：在相邻的掺硼非晶硅层之间制备第二隧穿氧化硅层和磷原位掺杂非晶硅层，第二隧穿氧化硅层和磷原位掺杂非晶硅层构成掺磷非晶硅层；

S034：对N型硅片进行退火，掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层之间的重叠区域形成硼磷共掺杂层。

在一种可能的实现方式中，第一隧穿氧化硅层和第二隧穿氧化硅层的厚度在1nm~2nm之间。

在一种可能的实现方式中，硼原位掺杂非晶硅层的掺杂浓度在1E19~1E21atm/cm

在一种可能的实现方式中，步骤S02中，掺硼非晶硅层之间的距离在200μm~2mm之间，掺硼非晶硅层的宽度在200μm~2mm之间。

在一种可能的实现方式中，步骤S04中，采用碱性药液对N型硅片的背光面进行清洗。

在一种可能的实现方式中，步骤S04中，绝缘区域的宽度在100nm~10μm之间。

在一种可能的实现方式中，步骤S05包括：

在N型硅片的受光面和背光面，采用ALD工艺制备氧化铝层；

在氧化铝层表面，采用等离子增强气相化学沉积法制备氮化硅薄膜层；

氧化铝层和氮化硅薄膜层构成钝化减反层。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，本发明的一种太阳能电池的制备方法，通过硼磷共掺杂层的腐蚀速率明显高于单独的掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层，从而实现了多余的硼磷共掺杂层的选择性去除，同时实现了背接触电池背场和背发射极之间的自对准刻蚀绝缘，免去了传统的背接触电池制备工艺中为了实现背场和背发射极之间的绝缘需要引入光刻胶、光刻、化学腐蚀、化学清洗等一系列步骤，大大简化了背接触电池背场和背发射极制备工艺步骤，降低电池成本。

本发明的另一目的在于提供一种太阳能电池，采用任意一项上述的一种太阳能电池的制备方法制作而成。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，本申请太阳能电池的制备方法，通过硼磷共掺杂层的腐蚀速率明显高于单独的掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层，从而实现了多余的硼磷共掺杂层的选择性去除，同时实现了背接触电池背场和背发射极之间的自对准刻蚀绝缘，免去了传统的背接触电池制备工艺中为了实现背场和背发射极之间的绝缘需要引入光刻胶、光刻、化学腐蚀、化学清洗等一系列步骤，大大简化了背接触电池背场和背发射极制备工艺步骤，降低电池成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池的制备方法的流程图；

图2为本发明实施例一提供的一种太阳能电池的制备方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的一种太阳能电池的制备方法的流程图。

具体实施方式

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。

请一并参阅图1，现对本发明提供的一种太阳能电池的制备方法进行说明。所述一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

S01：对N型硅片进行双面制绒，背光面抛光；

S02：在N型硅片的背光面制备第一隧穿氧化硅层及硼原位掺杂非晶硅层，并在硼原位掺杂非晶硅层的外表面制备掺硼氧化硅层，通过激光刻蚀去除多余的第一隧穿氧化硅层、硼原位掺杂非晶硅层和掺硼氧化硅层，从而在N型硅片的背光面形成多个间隔设置的掺硼非晶硅层；

S03：在相邻的掺硼非晶硅层之间制备掺磷非晶硅层，在掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层之间形成硼磷共掺杂层；

S04：通过化学清洗的方式，对硼磷共掺杂层进行去除，从而在N型硅片的背光面形成呈梳状交叉分布的磷掺杂区和硼掺杂区，磷掺杂区和硼掺杂区之间形成绝缘区；

S05：在N型硅片的受光面和背光面制备钝化减反层；

S06：在磷掺杂区和硼掺杂区对应的钝化减反层上制备电极。

本实施例提供的一种太阳能电池的制备方法，与现有技术相比，通过硼磷共掺杂层的腐蚀速率明显高于单独的掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层，从而实现了多余的硼磷共掺杂层的选择性去除，同时实现了背接触电池背场和背发射极之间的自对准刻蚀绝缘，免去了传统的背接触电池制备工艺中为了实现背场和背发射极之间的绝缘需要引入光刻胶、光刻、化学腐蚀、化学清洗等一系列步骤，大大简化了背接触电池背场和背发射极制备工艺步骤，降低电池成本。

在一些实施例中，请参阅图2，步骤S03包括：

S031：在相邻的掺硼非晶硅层之间制备第二隧穿氧化硅层和本征非晶硅层，第二隧穿氧化硅层和本征非晶硅层构成掺磷非晶硅层；

S032：对N型硅片进行磷扩散，掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层之间的重叠区域形成硼磷共掺杂层。

在一些实施例中，请参阅图3，步骤S03包括：

S033：在相邻的掺硼非晶硅层之间制备第二隧穿氧化硅层和磷原位掺杂非晶硅层，第二隧穿氧化硅层和磷原位掺杂非晶硅层构成掺磷非晶硅层；

S034：对N型硅片进行退火，掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层之间的重叠区域形成硼磷共掺杂层。

在一些实施例中，请参阅图1，第一隧穿氧化硅层和第二隧穿氧化硅层的厚度在1nm~2nm之间。

在一些实施例中，硼原位掺杂非晶硅层的掺杂浓度在1E19~1E21atm/cm

在一些实施例中，步骤S02中，掺硼非晶硅层之间的距离在200μm~2mm之间，掺硼非晶硅层的宽度在200μm~2mm之间。

在一些实施例中，步骤S04中，采用碱性药液对N型硅片的背光面进行清洗。

在一些实施例中，步骤S04中，绝缘区域的宽度在100nm~10μm之间。

在一些实施例中，步骤S05包括：

在N型硅片的受光面和背光面，采用ALD工艺制备氧化铝层；

在氧化铝层表面，采用等离子增强气相化学沉积法制备氮化硅薄膜层；

氧化铝层和氮化硅薄膜层构成钝化减反层。

本发明还提供一种太阳能电池，采用上述的一种太阳能电池的制备方法制作而成。

实施例一

S01：对N型硅片进行双面制绒，背光面抛光。

S02：在N型硅片的背光面制备第一隧穿氧化硅层及硼原位掺杂非晶硅层，并在硼原位掺杂非晶硅层的外表面制备掺硼氧化硅层，第一隧穿氧化硅层的厚度为1.5nm，硼原位掺杂非晶硅层的厚度为120nm，硼原位掺杂非晶硅层的掺杂浓度为3E19 atm/cm

通过激光刻蚀去除多余的第一隧穿氧化硅层、硼原位掺杂非晶硅层和掺硼氧化硅层，从而在N型硅片的背光面形成多个间隔设置的掺硼非晶硅层；

激光刻蚀是采用波长355nm，脉宽100ps，光斑直径50um、激光器台面功率30W的激光器进行第一隧穿氧化硅层、硼原位掺杂非晶硅层和掺硼氧化硅层的去除，去除区域的宽度为800μm、保留区域的宽度为900μm，形成指状交叉的结构，并经过一道化学清洗，去除激光消融区域的损伤层，保持硅片表面清洁。

S03：在相邻的掺硼非晶硅层之间制备第二隧穿氧化硅层和本征非晶硅层，第二隧穿氧化硅层和本征非晶硅层构成掺磷非晶硅层；

对N型硅片进行磷扩散，掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层之间的重叠区域形成硼磷共掺杂层；

对N型硅片的受光面和背光面均进行了磷扩散；

掺磷非晶硅层覆盖N型硅片的整体背光面。第二隧穿氧化硅层的厚度为1.5nm，本征非晶硅层的厚度为120 nm；

磷扩散的扩散推进温度900℃，扩散时间20分钟，磷掺杂浓度3 E20 atm/cm

掺磷非晶硅层和硼磷共掺杂层的厚度保持一致；

掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层经过磷扩散工艺，掺硼氧化硅层中的硼原子会掺杂进入覆盖其上的掺磷非晶硅层，从而形成硼磷共掺杂层，同时掺硼非晶硅层中的硼原子会通过刻蚀面侧面的第二隧穿氧化硅层进入到相邻区域的掺磷非晶硅层，从而形成硼磷共掺杂层，硼磷共掺杂层区域的厚度在100nm~10μm之间。

S04：通过化学清洗的方式，对硼磷共掺杂层进行去除，从而在N型硅片的背光面形成呈梳状交叉分布的磷掺杂区和硼掺杂区，磷掺杂区和硼掺杂区之间形成绝缘区；

采用碱性药液清洗，由于硼磷共掺杂层的腐蚀速率明显高于掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层，从而实现了对多余的硼磷共掺杂层的选择性去除，同时实现了背接触电池背场和背发射极之间的自对准刻蚀绝缘，形成交叉分布且相互绝缘的磷掺杂区和硼掺杂区；

绝缘区域的宽度在100nm~10μm之间。

S05：在N型硅片的受光面和背光面制备钝化减反层；

氧化铝层通过ALD工艺制备，厚度为4nm；氮化硅薄膜层一般通过等离子增强气相化学沉积法制备，厚度为75nm，氧化铝层和氮化硅薄膜层能起到保护作用和增透作用。

S06：在磷掺杂区和硼掺杂区对应的钝化减反层上制备电极。

在磷掺杂区和硼掺杂区对应的钝化减反层上通过丝网印刷金属栅线，经烘干、烧结后制备出电极，最终形成背接触电池成品。

实施例二

S01：对N型硅片进行双面制绒，背光面抛光。

S02：在N型硅片的背光面制备第一隧穿氧化硅层及硼原位掺杂非晶硅层，并在硼原位掺杂非晶硅层的外表面制备掺硼氧化硅层，第一隧穿氧化硅层的厚度为1.5nm，硼原位掺杂非晶硅层的厚度为120nm，硼原位掺杂非晶硅层的掺杂浓度为3E19 atm/cm

通过激光刻蚀去除多余的第一隧穿氧化硅层、硼原位掺杂非晶硅层和掺硼氧化硅层，从而在N型硅片的背光面形成多个间隔设置的掺硼非晶硅层；

激光刻蚀是采用波长355nm，脉宽100ps，光斑直径50um、激光器台面功率30W的激光器进行第一隧穿氧化硅层、硼原位掺杂非晶硅层和掺硼氧化硅层的去除，去除区域的宽度为800μm、保留区域的宽度为900μm，形成指状交叉的结构，并经过一道化学清洗，去除激光消融区域的损伤层，保持硅片表面清洁。

S03：在相邻的掺硼非晶硅层之间制备第二隧穿氧化硅层和磷原位掺杂非晶硅层，第二隧穿氧化硅层和磷原位掺杂非晶硅层构成掺磷非晶硅层；

对N型硅片进行退火，掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层之间的重叠区域形成硼磷共掺杂层；

对硅片进行高温退火，并将非晶硅层转化为多晶硅层，同时掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层之间的重叠区域形成硼磷共掺杂层；退火温度为900℃，退火时间为50分钟；

掺磷非晶硅层和硼磷共掺杂层的厚度保持一致；

掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层经过退火，掺硼氧化硅层中的硼原子会掺杂进入覆盖其上的掺磷非晶硅层，从而形成硼磷共掺杂层，同时硼原位掺杂非晶硅层中的硼原子会通过刻蚀面侧面的第二隧穿氧化硅层进入到相邻区域的掺磷非晶硅层，从而形成硼磷共掺杂层，硼磷共掺杂层区域的厚度在100nm~10μm之间。

S04：通过化学清洗的方式，对硼磷共掺杂层进行去除，从而在N型硅片的背光面形成呈梳状交叉分布的磷掺杂区和硼掺杂区，磷掺杂区和硼掺杂区之间形成绝缘区；

采用碱性药液清洗，由于硼磷共掺杂层的腐蚀速率明显高于掺硼非晶硅层和掺磷非晶硅层，从而实现了对多余的硼磷共掺杂层的选择性去除，同时实现了背接触电池背场和背发射极之间的自对准刻蚀绝缘，形成交叉分布且相互绝缘的磷掺杂区和硼掺杂区；

绝缘区域的宽度在100nm~10μm之间。

S05：在N型硅片的受光面和背光面制备钝化减反层；

氧化铝层通过ALD工艺制备，厚度为4nm；氮化硅薄膜层一般通过等离子增强气相化学沉积法制备，厚度为75nm，氧化铝层和氮化硅薄膜层能起到保护作用和增透作用。

S06：在磷掺杂区和硼掺杂区对应的钝化减反层上制备电极。

在磷掺杂区和硼掺杂区对应的钝化减反层上通过丝网印刷金属栅线，经烘干、烧结后制备出电极，最终形成背接触电池成品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。