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CN110931603A - 太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

太阳能电池及其制备方法 Download PDF

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CN110931603A
CN110931603A CN201911267125.XA CN201911267125A CN110931603A CN 110931603 A CN110931603 A CN 110931603A CN 201911267125 A CN201911267125 A CN 201911267125A CN 110931603 A CN110931603 A CN 110931603A
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CN
China
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silicon
solar cell
silicon wafer
thin film
film pattern
Prior art date
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Application number
CN201911267125.XA
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张俊兵
蒋秀林
尹海鹏
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Crystal Ocean Semiconductor Materials (donghai) Co Ltd
JA Solar Technology Yangzhou Co Ltd
Original Assignee
Crystal Ocean Semiconductor Materials (donghai) Co Ltd
JA Solar Technology Yangzhou Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池的制备方法包括：在硅片的表面上形成钝化介质层；将掩膜设置到所述钝化介质层上，并利用掩膜而形成硅薄膜图案；去除所述掩膜，并对所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质层进行掺杂。由于硅薄膜图案具有镂空的区域，能够减少电池上硅薄膜对光的吸收，从而提高电池的光电转换效率。在形成所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质层进行掺杂中；可以在硅薄膜一侧的硅片表面一步进行掺杂工艺，降低了工艺的复杂程度，减少了工艺监控节点和环境干扰因素，提升了量产化的可靠性。

Description

太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及太阳能电池及其制备方法。
背景技术
人类的生存与发展离不开能源。太阳能是最具优点的可再生、量大、清洁能源之一。晶体硅太阳能电池是一类把光能直接转化为电能的半导体器件。高效的光电转化率和较低的使用成本是人类对晶体硅太阳能电池的渴求。现阶段，限制单节晶硅太阳能电池光电转化效率的重要因素之一是器件中少数载流子的复合，电池内少数载流子的复合湮灭会造成器件电压和电流的损失，最终降低电池的光电转换效率。旨在降低背表面少数载流子复合的PERC电池结构，是现今硅基太阳能电池技术发展的主流方向。对于PERC电池技术而言，背表面氧化铝薄膜配合局部开孔处铝背场的协同钝化使其对长波光线的响应十分优秀，其光电转换效率可达22％以上。此时，电池片受光面金属电极与硅片接触处严重的少子复合就成为限制电池效率进一步提高的瓶颈。因此，设法降低甚至消除受光面金属与半导体硅片接触的面积是PERC太阳能电池设计和优化的方向之一。
PERC电池正面采用钝化接触结构是降低其正面金属-半导体复合速率的有效手段之一。德国弗劳恩霍夫太阳能研究所(Fraunhofer ISE)在2014年提出了P型钝化接触电池的结构。P型钝化接触电池的结构包括P型晶体硅基体，电池受光面由内而外依次为P-N结，超薄隧穿钝化层，掺杂多晶硅或非晶硅的硅薄膜层，减反射钝化介质层和导电金属电极。这种晶硅电池正面导电浆料和局部区域掺杂多晶硅或者非晶硅进行接触。由于隧穿钝化层/掺杂多晶硅层这种叠层设计的能带结构可以使得多数载流子传输到多晶硅层而少数载流子基本被隧穿钝化层所反射阻挡，因此在金属电极和掺杂多晶硅层接触时基本没有金属-半导体复合的损失，大幅提高了太阳能电池的电压。这种P型钝化接触电池的缺点是掺杂多晶硅层对于入射光的吸收比较严重，产生的电子-空穴对在多晶硅层大量复合，影响了太阳能电池的电流。因此P型局部钝化接触电池结构可以避免上述缺点。局部钝化接触电池仅仅在正面金属电极对应的位置设置钝化接触膜层，在其他光照区域依然采用常规的SiNx钝化层，这样既可以有效的减少正面的金属-半导体复合也能减少多晶硅钝化层对入射光的吸收，从而进一步提升电池的光电转化效率。
但目前，局部多晶硅或者非晶硅的硅薄膜制作过程比较繁琐。例如，首先沉积整面的硅薄膜；然后通过激光氧化、离子注入、印刷等某一种方式形成局部掩膜层；最后，进行化学刻蚀并去除掩膜层才能最终形成局部硅薄膜。以上繁琐的制程，导致太阳太阳能电池成本偏高，良率偏低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳能电池及其制备方法，以解决太阳能电池制备过程繁琐的问题。
为解决上述技术问题，根据发明一方面，提供一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)在硅片的表面上形成钝化介质膜；
2)将掩膜设置到所述钝化介质膜上，并利用掩膜而形成硅薄膜图案；
3)去除所述掩膜，并对所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质膜进行掺杂。
通过掩膜制备硅薄膜图案后，可在硅薄膜图案一侧的硅片表面整体进行掺杂工艺，一步直接完成，降低了工艺的复杂程度，减少了工艺监控节点和环境干扰因素，提升了量产化的可靠性。
根据本发明另一方面，提供一种太阳能电池片，包括：
硅片本体；
所述硅片本体的一侧并列的交替分布掺杂层和未掺杂层，所述未掺杂层上依次设置第一钝化膜和掺杂的硅薄膜层。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：
通过设置掩膜，形成硅薄膜图案，当光照射到硅薄膜所在的硅片表面的时候，由于硅薄膜只是在硅片表面局部分布，降低了电池上硅薄膜对光的吸收，使更多的光透过硅薄膜进入的硅本体，增加了少子数量，从而提高电池的光电转换效率。
附图说明
图1为根据本发明实施例的太阳能电池制备方法的流程图；
图2为根据本发明一实施例的太阳能电池制备方法制备得到的太阳能电池局部结构示意图；
图3为根据本发明另一实施例的太阳能电池制备方法制备得到的太阳能电池局部结构示意图；
图4为根据本发明又一实施例的太阳能电池制备方法制备得到的太阳能电池局部结构示意图；
图5为根据本发明又一实施例的太阳能电池制备方法制备得到的太阳能电池局部结构示意图；
图6为根据本发明实施例的太阳能电池制备方法的硅片形成钝化介质层后的结构图；
图7为根据本发明实施例的太阳能电池制备方法的硅薄膜沉积的示意图；
图8为根据本发明实施例的太阳能电池制备方法的局部掺杂的示意图；
图9为根据本发明实施例的太阳能电池制备方法的去除钝化介质层和氧化层后的结构图；
图10为根据本发明实施例的太阳能电池制备方法的形成钝化膜后的结构图；
图11为根据本发明实施例的太阳能电池制备方法的太阳能电池的结构图；
图12为根据本发明实施例的太阳能电池制备方法的针对整个硅片表面进行掺杂，再去除钝化介质层和氧化层后的结构图。
图13为根据本发明实施例的太阳能电池制备方法的形成钝化膜后的结构图；
图14为根据本发明实施例的太阳能电池制备方法的太阳能电池的结构图；
图15为根据本发明实施例的去除与硅片表面的钝化介质膜黏连的掩膜层的流程图。
附图标记说明：
1、硅片；2、钝化介质层；3、局部硅薄膜；4、钝化膜；5、金属电极；6、掩膜版。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
下面，首先参考附图说明根据本发明实施例的太阳能电池的制备方法。
根据本发明可选实施例的太阳能电池的制备方法，如图1至5所示，包括如下步骤：
S1，在硅片的表面上形成钝化介质膜；
S2，将掩膜设置到所述钝化介质膜上，并利用掩膜而形成硅薄膜图案；
S3，去除所述掩膜，并对所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质膜进行掺杂。
由于硅薄膜图案具有镂空的区域，作为电池的受光面，能够减少电池上硅薄膜对光的吸收，从而提高电池的光电转换效率。在形成所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质层进行掺杂中；可以在硅薄膜一侧的硅片表面一步进行掺杂工艺，降低了工艺的复杂程度，减少了工艺监控节点和环境干扰因素，提升了量产化的可靠性。
进一步的，在一些实施例中，在所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质膜以下的硅片的表面形成掺杂。
在一些实施例中，在所述步骤1)中的所述硅片为P型，所述步骤3)中所述的掺杂为磷掺杂。
在一些实施例中，在所述步骤1)中的所述硅片为N型，所述步骤3)中所述的掺杂为硼掺杂。
具体的，如图6所示，提供P型或N型硅片1，和硅片1上设置一层钝化介质膜2。
其中，在一些实施例中，钝化介质膜2采用低温炉管氧化工艺、硝酸氧化工艺、臭氧氧化工艺、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD，如PECVD、LPCVD等)、物理气相沉积(PVD)形成。
在一些实施例中，所述低温管式炉氧化的温度600℃-900℃，时间10-30min，氧化炉的氧气流量1-10L/(min*cm3)。
在一些实施例中，所述硝酸氧化的硝酸浓度65～70wt％，温度20～120℃，时间小于10min。
在一些实施例中，所述臭氧氧化的臭氧浓度10～500ppm，温度20-100℃，时间小于10min。
在一些实施例中，所述原子层沉积为进行三氧化二铝薄膜、二氧化钛薄膜、氧化硅薄膜沉积。
在一些实施例中，所述化学气相沉积包括提供硅烷和氧气。
在一些实施例中，所述物理气相沉积包括蒸发、溅射和离子镀中的一种。
在一些实施例中，所述提供掩膜到所述钝化介质膜上，包括：物理或化学镀膜形成与所述硅片表面的钝化介质膜黏连的掩膜层；或者
如图7所示，在所述硅片表面的钝化介质膜上放置预制的可分离的掩膜板。
在一些实施例中，如图7至图9所示，所述形成具有硅薄膜图案的硅片为通过物理气相沉积或化学气相沉积进行的镀膜。具体的，提供P型或N型硅片1，以及在硅片1上的钝化介质膜2，在硅片的钝化介质膜2上设置掩膜板6，然后通过镀膜工艺设置硅薄膜图案3。其中，掩膜板为独立且可取放的预制板结构，也就是说，在硅片相对应位置设置掩膜板，例如，在硅片表面放置硅片掩膜板、或硅片相对应的位置放置掩膜板。其中，所述掩膜板为独立且可取放的结构，具有工艺简洁、稳定可控、可批量生产的优点。通过掩膜板形成太阳能电池的局部结构，基于此，形成太阳能电池。其中，太阳能电池的局部结构的形状，可以是线条状、线段状、圆形、或多边形等。通过掩膜形成如图2至图5所示的太阳能电池局部结构的形状，框内黑色部分为太阳能电池局部结构，换言之，黑色部分对应掩膜板镂空区域。可选地，太阳能电池的局部结构可以位于太阳能电池正面或太阳能电池背面，也就是硅薄膜图案可以设置在硅片的正面使用，也可以设置在硅片的背面使用。由于是具有镂空的图案，硅薄膜层可以减少对光的吸收，从而增大硅本体的光吸收效率，增大发电效率。由于使用掩膜板，可以同时形成掺杂区与非掺杂区，制程比较简单方便，节约成本。而且，后续在掺杂层设置金属电极，能够形成良好的欧姆接触，非掺杂区由于没有掺杂，具有良好的钝化效果，能够提升太阳能电池光电转化效率。
再者，独立且可取放的掩膜版，可直接在硅基体表面形成局部硅薄膜或局部掺杂层，避免了预先在硅片表面形成掩膜和化学蚀刻去除掩膜的制程，从而使得太阳能电池制备过程简单方便、稳定可控。
在一些实施例中，所述去除与所述硅片表面的钝化介质膜黏连的所述掩膜层，如图15所示，包括；
S01，提供包括所述掩膜层的硅片；
S02，提供酸性或碱性溶液对所述硅片的掩膜层的表面进行浸润；
S03，提供去离子水对所述掩膜层侧的所述硅片的表面进行清洗；
S04，提供空气或氮气对所述硅片表面进行吹扫至所述硅片表面无溶液残留。
在一些实施例中，采用HF等化学溶液去除掩膜层。
需要注意的是，通过掩膜板的设置，能够在后续工序中分别形成局部硅薄膜和局部掺杂层，因此掩膜板的镂空区域可以相同，也可以不同。由此，掩膜板可以根据实际硅薄膜沉积或元素掺杂需求进行分别设计。
在一些实施例中，在形成所述硅薄膜图案后，去除所述掩膜板，针对整个硅片表面进行掺杂，形成全掺杂层。在硅薄膜区域和非硅薄膜区域都存在掺杂层，然后去除掺杂层表面的氧化层和非硅薄膜区域的钝化介质层，由于非硅薄膜区域的介质层中含有的掺杂也同步去除，可以在非硅薄膜区域形成浅掺杂，硅薄膜区域形成重掺杂，即形成选择性发射极太阳能电池，具有较高的光电转化效率。其中，在太阳电池表面同步实现重掺杂和浅掺杂，使得选择性发射极太阳能电池制程简单稳定。
在一些实施例中，所述对所述硅薄膜图案的硅片进行掺杂为局部掺杂，形成在所述硅薄膜图案上的局部掺杂层和在所述硅薄膜图案外的所述硅片上进行局部掺杂层。进一步地，根据本实施例的太阳能能电池制备方法，在太阳能电池局部区域有掺杂层结构，其余区域没有掺杂层的结构，相比于常规制程形成的重掺杂层和浅掺杂层更具有更好的钝化效果，也就是在硅薄膜图案表面进行局部的掺杂，同时在硅片表面的非硅薄膜图案的区域上也进行局部掺杂，通过局部掺杂，减少了硅片表面的缺陷损失，从而降低了少子的复合率，提升了钝化效果。
在一些实施例中，所述对所述硅薄膜图案的硅片进行掺杂，包括采用液态源扩散或者离子注入进行掺杂。
在一些实施例中，所述液态源扩散的试剂包括溴化硼或氯氧化磷。
在一些实施例中，所述离子注入的气体源包括三氟化硼、三氯化硼、磷烷中的一种。
在一些实施例中，所述采用液态源扩散或者离子注入进行掺杂后还包括对所述采用液态源扩散或者离子注入进行掺杂的硅片进行退火，所述退火温度为800℃-950℃。
在一些实施例中，所述硅片退火包括高功率激光辐照、电子束或高强度光照中的一种。
在一些实施例中，还包括在掺杂后的所述硅片的所述掺杂的一侧的表面设置复合钝化膜，通过设置复合钝化膜能够降低太阳能电池的反射率和增加太阳能电池的表面钝化，降低少子复合率。其中，复合钝化膜可以为氧化硅、氧化铝、氧化钛、氮氧化硅中任意一种的单层膜或多种的叠层复合钝化膜，厚度为40～200nm。
具体的，如图10所示，在硅片1的硅薄膜3所在的一侧，也就是图中硅片1的上表面，再设置一层复合钝化介质膜4。
在一些实施例中，在所述硅薄膜图案对应的所述硅片表面设置金属电极。具体的，如图11所示，在硅片1的的硅薄膜图案3所在的一侧，也就是图中硅片1的上表面，与硅薄膜图案3相对应的位置上设置电极5。
在去除所述掩膜层，并对所述硅薄膜图案侧的硅片表面进行掺杂，形成所述P型硅片上的N型掺杂或形成所述N型硅片上的P型的掺杂；在这一步骤中，可以在硅薄膜图案一侧的硅片表面整体进行掺杂工艺，降低了工艺的复杂程度，仅通过一步工艺即可完成在硅薄膜图案和硅片表面的掺杂，减少了工艺制程的节点和外部因素，提升了量产工艺的可靠性。
在一些实施例中，提供了一种太阳能电池，如图11所示，包括：
硅片1；
硅片1的一侧并列的交替分布掺杂层和未掺杂层，所述未掺杂层上依次设置第一钝化介质膜2和掺杂的硅薄膜3。
在一些实施例中，所述硅片为P型，所述掺杂层为N型，所述硅薄膜层为N型。
在一些实施例中，所述硅片为N型，所述掺杂层为P型，所述硅薄膜层为P型。
在一些实施例中，在所述硅片表面的掺杂层和掺杂的硅薄膜层上均设有的第二钝化介质膜4。
在一些实施例中，所述第一钝化介质膜和所述第二钝化介质膜包括氧化硅、氧化铝、氧化钛、氮氧化硅中任意一种的单层膜或多种的叠层复合钝化膜。
在一些实施例中，所述第一钝化介质膜的厚度为1.5nm～5nm。
在一些实施例中，如图11所示，在硅薄膜3上的第二钝化介质图案4，和设置在硅片上1对应硅薄膜图案3的电极5；
在一些实施例中，所述第一钝化介质图案上的N型或P型掺杂硅薄膜图案为局部掺杂。
在一些实施例中，所述硅薄膜的形状为线条状、线段状、圆形或多边形。所述N型或P型掺杂层为局部掺杂。
在一些实施例中，所述硅薄膜的厚度为30nm-180nm。
通过提供钝化介质膜到所述硅片的表面，并提供掩膜到所述钝化介质膜上，并形成具有硅薄膜图案的硅片；从而在硅片表面间隔分布的硅薄膜，当光照射到硅薄膜所在的硅片表面的时候，由于硅薄膜只是在硅片表面间隔分布，降低了电池上硅薄膜对光的吸收，使更多的光透过硅薄膜进入的硅片本体，增加了少子数量，从而提高电池的光电转换效率。
实施例1
1)提供硅片1，硅片1为N型硅片，在硅片1的表面形成湿刻面，将硅片1置于原子沉积(ALD)设备中，在硅片1的表面生长一层1.5nm的二氧化硅(SiO2)和氧化钛(TiO2)叠层的钝化介质膜2，形成如图6所示的结构。
2)如图7所示，在硅片1的下方设置掩膜板7，即硅片1的钝化介质膜2置于掩膜板6的上方。
3)如图7所示，在掩膜板6下方进行物理气相沉积(PVD)，在掩膜板6镂空的区域形成厚度为180nm的硅薄膜图案3，硅薄膜图案3如图3所示。
4)如图8所示，采用离子注入机方式，基于掩膜板6，在硅薄膜图案3和硅片1的上表面注入3E15atoms/cm2剂量的硼，再利用1000℃温度对掺杂硼进行激活，最后用HF溶液去除硅薄膜图案3上掺杂后生长的氧化层及硅片上硅薄膜图案3以外的表面上的钝化介质膜，即在硅薄膜图案3的区域和硅片上硅薄膜图案3以外的区域形成掺杂层，如图9所示的结构。
5)先后通过原子沉积(ALD)及板式等离子化学气象沉积(PECVD)在硅片1表面沉积6nm的Al2O3和80nm的SiNx复合钝化膜4，形成如图10所示结构。
6)在复合钝化膜4之上且与硅薄膜图案3对应的区域采用丝网印刷的方式形成金属电极5，从而形成如图11所示的太阳能电池结构。
在本实施例中，N型硅片表面形成了P型掺杂层和P型硅薄膜层，从而形成了PN结的电池结构。作为光伏电池的受光面，由于硅薄膜图案具有镂空的区域，能够减少电池上硅薄膜对光的吸收，从而提高电池的光电转换效率。在形成所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质层进行掺杂中；可以在硅薄膜一侧的硅片表面一步进行掺杂工艺，降低了工艺的复杂程度，减少了工艺监控节点和环境干扰因素，提升了量产化的可靠性。
实施例2
1)提供硅片1，硅片1为P型硅片，在硅片1的表面形成湿刻面，将硅片1置于硝酸中，将硅片1表面氧化，从而生长一层1.0nm的二氧化硅的钝化介质膜2，形成如图6所示的结构。
2)如图7所示，在硅片1的下方设置掩膜板7，即硅片1的钝化介质膜2置于掩膜板6的上方。
3)如图7所示，在掩膜板6下方进行反应等离子沉积(RPD)，在掩膜板6镂空的区域形成厚度为200nm的硅薄膜图案3，局部硅薄膜图案3如图2所示。
4)如图8所示，采用离子注入机方式，基于掩膜板7，在硅薄膜图案3的区域注入6E15atoms/cm2剂量的磷，900℃温度对掺杂磷进行激活，最后用HF溶液去除掺杂后硅薄膜图案3上生长的氧化层及硅片上除硅薄膜图案外的表面上的钝化介质膜，如图9所示的结构。
5)先后通过原子沉积(ALD)及板式等离子化学气象沉积(PECVD)在硅片1表面沉积8nm的Al2O3和80nm的SiNx复合钝化膜4，形成如图10所示结构。
6)在复合钝化膜4之上且与硅薄膜图案对应的区域采用丝网印刷的方式形成金属电极5，从而形成如图11所示的太阳能电池结构。
在本实施例中，P型硅片表面形成了N型掺杂层和N型硅薄膜层，从而形成了PN结的电池结构。作为光伏电池的受光面，由于硅薄膜图案具有镂空的区域，能够减少电池上硅薄膜对光的吸收，从而提高电池的光电转换效率。在形成所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质层进行掺杂中；可以在硅薄膜一侧的硅片表面一步进行掺杂工艺，降低了工艺的复杂程度，减少了工艺监控节点和环境干扰因素，提升了量产化的可靠性。
实施例3
1)提供硅片1，硅片1为P型硅片，在硅片1的表面形成湿刻面，将硅片1置于原子沉积(ALD)设备中，在硅片1的正面生长一层1.5nm的二氧化硅(SiO2)和氧化钛(TiO2)叠层的钝化介质膜2，形成如图6所示的结构。
2)如图7所示，在硅片1的下方设置掩膜板7，即硅片1的钝化介质膜2置于掩膜板6的上方。
3)如图7所示，在掩膜板6下方进行物理气相沉积(PVD)，掩膜板6镂空的区域形成厚度为150nm的硅薄膜图案3，硅薄膜图案3的形状如图4所示。
4)采用高温掺杂的方式，使用850℃温度对整个硅片进行硼扩散掺杂，形成全掺杂层，在硅薄膜图案3的区域形成重掺杂，非硅薄膜图案3的硅片表面区域形成浅掺杂，形成如图12所示的结构，最后用HF溶液去除掺杂后生长的氧化层及钝化介质膜。
5)先后通过原子沉积(ALD)及板式等离子化学气象沉积(PECVD)在硅片1表面沉积4nm的Al2O3和80nm的SiNx复合钝化膜4，形成如图13所示结构。
6)在复合钝化膜4之上且与硅薄膜图案3对应的区域采用丝网印刷的方式形成金属电极5。
7)在硅片1背离硅薄膜图案的一侧，设置有掺杂磷的硅薄膜层，从而形成P+/P/N的太阳能电池结构。
在本实施例中，P型硅片表面一侧掺硼，形成了P型掺杂层和P型硅薄膜层，从而形成了P+/P结的电场结构，作为光伏电池的受光面。然后在P型硅片表面的另一侧形成掺杂磷薄膜层，最终形成P+/P/N的太阳能电池结构。由于硅薄膜图案具有镂空的区域，能够减少电池上硅薄膜对光的吸收，从而提高电池的光电转换效率。在形成所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质层进行掺杂中；可以在硅薄膜一侧的硅片表面一步进行掺杂工艺，降低了工艺的复杂程度，减少了工艺监控节点和环境干扰因素，提升了量产化的可靠性。
实施例4
1)提供硅片1，硅片1为N型硅片，在硅片1的表面形成湿刻面，将硅片1置于硝酸中，将硅片1背面氧化，从而生长一层1.2nm的二氧化硅的钝化介质膜2，形成如图6所示的结构。
2)如图7所示，在硅片1的下方设置掩膜板7，即硅片1的钝化介质膜2置于掩膜板6的上方。
3)如图7所示，在掩膜板6下方进行反应等离子沉积(RPD)，掩膜板6镂空的区域形成厚度为120nm的硅薄膜图案3，硅薄膜图案3的形状如图5所示。
4)采用离子注入机方式，对整个硅片1注入3E15atoms/cm2剂量的磷，1000℃温度对掺杂磷进行激活，在硅薄膜图案3的区域形成重掺杂，非局部硅薄膜图案3的硅片表面区域形成浅掺杂，形成如图12所示的结构，最后用HF等溶液去除掺杂后的生长氧化层及钝化介质膜。
5)先后通过原子沉积(ALD)及板式等离子化学气象沉积(PECVD)在硅片1表面沉积4nm的Al2O3和120nm的SiNx复合钝化膜4，形成如图13所示结构。
6)在复合钝化膜4之上且与硅薄膜图案3对应的区域采用丝网印刷的方式形成金属电极5。
7)在硅片1背离硅薄膜图案的一侧，设置有掺杂硼的硅薄膜层，从而形成N+/N/P的太阳能电池结构的太阳能电池结构。
在本实施例中，N型硅片表面一侧掺硼，形成了N型掺杂层和N型硅薄膜层，从而形成了N+/N结的电场结构，作为光伏电池的受光面。然后在N型硅片表面的另一侧形成掺杂硼薄膜层，最终形成N+/N/P的太阳能电池结构。由于硅薄膜图案具有镂空的区域，能够减少电池上硅薄膜对光的吸收，从而提高电池的光电转换效率。在形成所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质层进行掺杂中；可以在硅薄膜一侧的硅片表面一步进行掺杂工艺，降低了工艺的复杂程度，减少了工艺监控节点和环境干扰因素，提升了量产化的可靠性。
综合而言，本公开包括以下技术方案：
技术方案1、一种太阳能电池的制备方法,包括以下步骤：
1)在硅片的表面上形成钝化介质膜；
2)将掩膜设置到所述钝化介质膜上，并利用掩膜而形成硅薄膜图案；
3)去除所述掩膜，并对所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质膜进行掺杂。
技术方案2、根据技术方案1所述的太阳能电池的制备方法，在步骤3)之后还包括：
4)在所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质层以下的硅片的表面形成掺杂。
技术方案3、根据技术方案1所述的太阳能电池的制备方法，所述步骤1)中的所述硅片为P型，所述步骤3)中所述的掺杂为磷掺杂。
技术方案4、根据技术方案1所述的太阳能电池的制备方法，所述步骤1)中的所述硅片为N型，所述步骤3)中所述的掺杂为硼掺杂。
技术方案5、根据技术方案1所述的太阳能电池的制备方法，所述步骤1)中形成所述钝化介质膜包括采用低温炉管氧化、硝酸氧化、臭氧氧化、原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积中的任意一种。
技术方案6、根据技术方案5所述的太阳能电池的制备方法，所述低温管式炉氧化的温度为600℃-900℃，时间10-30min，氧化炉的氧气流量1-10L/(min*cm3)。
技术方案7、根据技术方案5所述的太阳能电池的制备方法，所述硝酸氧化的硝酸浓度65～70wt％，温度20～120℃，时间小于10min。
技术方案8、根据技术方案5所述的太阳能电池的制备方法，所述臭氧氧化的臭氧浓度10～500ppm，温度20-100℃，时间小于10min。
技术方案9、根据技术方案5所述的太阳能电池的制备方法，所述原子层沉积包括进行三氧化二铝薄膜或二氧化钛薄膜或氧化硅薄膜沉积，或进行三氧化二铝薄膜、二氧化钛薄膜、氧化硅薄膜中任意两种沉积或进行三氧化二铝薄膜、二氧化钛薄膜、氧化硅薄膜的共同沉积。
技术方案10、根据技术方案5所述的太阳能电池的制备方法，所述化学气相沉积包括提供硅烷和氧气。
技术方案11、根据技术方案5所述的太阳能电池的制备方法，所述物理气相沉积包括蒸发、溅射和离子镀中的一种。
技术方案12、根据技术方案1所述的太阳能电池的制备方法，所述步骤2)中所述将掩膜设置到所述钝化介质膜上，包括：物理或化学镀膜形成与所述硅片表面的钝化介质膜黏连的掩膜层；或者
在所述硅片表面的钝化介质膜上放置预制的可分离的掩膜板。
技术方案13、根据技术方案1所述的太阳能电池的制备方法，所述步骤2)中所述利用掩膜而形成硅薄膜图案包括：通过物理气相沉积或化学气相沉积进行所述硅薄膜图案的镀膜。
技术方案14、根据技术方案1所述的太阳能电池的制备方法，所述去除所述掩膜层，包括：
去除与所述硅片表面的钝化介质膜黏连的所述掩膜层，或去除所述预制的可分离的掩膜板。
技术方案15、根据技术方案14所述的太阳能电池的制备方法，所述去除与所述硅片表面的钝化介质膜黏连的所述掩膜层，包括；
提供包括所述掩膜层的硅片；
提供酸性或碱性溶液对所述硅片的掩膜层的表面进行浸润；
提供去离子水对所述掩膜层侧的所述硅片的表面进行清洗；
提供空气或氮气对所述硅片表面进行吹扫至所述硅片表面无溶液残留。
技术方案16、根据技术方案1所述的太阳能电池的制备方法，所述对所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质膜进行掺杂，包括采用液态源扩散或者离子注入进行掺杂。
技术方案17、根据技术方案16所述的太阳能电池的制备方法，所述液态源扩散的试剂包括溴化硼或氯氧化磷。
技术方案18、根据技术方案16所述的太阳能电池的制备方法，所述离子注入的气体源包括三氟化硼、三氯化硼、磷烷中的一种。
技术方案19、根据技术方案16所述的太阳能电池的制备方法，所述采用液态源扩散或者离子注入进行掺杂后还包括退火，所述退火温度为800℃-950℃。
技术方案20、根据技术方案19所述的太阳能电池的制备方法，所述退火包括高功率激光辐照、电子束或高强度光照中的一种。
技术方案21、根据技术方案20所述的太阳能电池的制备方法，还包括在退火后的所述硅片的所述硅薄膜图案的一侧的表面设置复合钝化膜。
技术方案22、根据技术方案1所述的太阳能电池的制备方法，在所述硅薄膜图案对应的所述硅片表面设置金属电极。
技术方案23、一种太阳能电池，包括：
硅片；
所述硅片的一侧并列的交替分布掺杂层和未掺杂层，所述未掺杂层上依次设置第一钝化介质膜和掺杂的硅薄膜。
技术方案24、根据技术方案23所述的太阳能电池，所述硅片为P型，所述掺杂层为N型，所述硅薄膜层为N型。
技术方案25、根据技术方案24所述的太阳能电池，所述硅片为N型，所述掺杂层为P型，所述硅薄膜层为P型。
技术方案26、根据技术方案23所述的太阳能电池，在所述硅片表面的掺杂层和掺杂的硅薄膜层上均设有的第二钝化介质膜。
技术方案27、根据技术方案20所述的太阳能电池，所述第一钝化介质膜和所述第二钝化介质膜包括氧化硅、氧化铝、氧化钛、氮氧化硅中任意一种的单层膜或多种的叠层复合钝化膜。
技术方案28、根据技术方案20所述的太阳能电池，所述第一钝化介质膜的厚度为1.5nm～5nm。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在硅片的表面上形成钝化介质膜；
2)将掩膜设置到所述钝化介质膜上，并利用掩膜而形成硅薄膜图案；
3)去除所述掩膜，并对所述硅薄膜图案和所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质膜进行掺杂。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤3)之后还包括：
4)在所述硅薄膜图案侧的所述硅薄膜图案以外的所述钝化介质层以下的硅片的表面形成掺杂。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的所述硅片为P型，所述步骤3)中所述的掺杂为磷掺杂。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的所述硅片为N型，所述步骤3)中所述的掺杂为硼掺杂。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中形成所述钝化介质膜包括采用低温炉管氧化、硝酸氧化、臭氧氧化、原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述低温管式炉氧化的温度为600℃-900℃，时间10-30min，氧化炉的氧气流量1-10L/(min*cm3)。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述硝酸氧化的硝酸浓度65～70wt％，温度20～120℃，时间小于10min。
8.根据权利要求5所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述原子层沉积包括进行三氧化二铝薄膜或二氧化钛薄膜或氧化硅薄膜沉积，或进行三氧化二铝薄膜、二氧化钛薄膜、氧化硅薄膜中任意两种沉积或进行三氧化二铝薄膜、二氧化钛薄膜、氧化硅薄膜的共同沉积。
9.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
硅片；
所述硅片的一侧并列的交替分布掺杂层和未掺杂层，所述未掺杂层上依次设置第一钝化介质膜和掺杂的硅薄膜。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，在所述硅片表面的掺杂层和掺杂的硅薄膜层上均设有的第二钝化介质膜。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111540794A (zh) * 2020-05-14 2020-08-14 浙江正泰太阳能科技有限公司 一种p型钝化接触太阳能电池及其制作方法
CN112071951A (zh) * 2020-08-31 2020-12-11 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 一种太阳能电池的制备方法和太阳能电池
CN114326147A (zh) * 2022-01-24 2022-04-12 维沃移动通信有限公司 智能眼镜

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009094575A2 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Applied Materials, Inc. Buried insulator isolation for solar cell contacts
CN105702757A (zh) * 2016-04-07 2016-06-22 乐叶光伏科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池透明导电组合体及其制备方法
CN106449800A (zh) * 2016-12-07 2017-02-22 常州天合光能有限公司 选择性多晶硅薄膜的钝化接触结构及其制备方法
CN206225372U (zh) * 2016-12-07 2017-06-06 常州天合光能有限公司 选择性多晶硅薄膜的钝化接触结构
CN107195699A (zh) * 2017-07-12 2017-09-22 泰州中来光电科技有限公司 一种钝化接触太阳能电池及制备方法
CN206864484U (zh) * 2017-07-12 2018-01-09 泰州中来光电科技有限公司 一种钝化接触太阳能电池
CN208336240U (zh) * 2018-07-16 2019-01-04 英利能源（中国）有限公司 太阳能电池及太阳能电池组件
CN209104161U (zh) * 2018-09-17 2019-07-12 浙江爱旭太阳能科技有限公司 一种选择性钝化接触太阳能电池
CN110098279A (zh) * 2018-01-30 2019-08-06 上海凯世通半导体股份有限公司 太阳能电池的制作方法
US20190326452A1 (en) * 2013-04-03 2019-10-24 Lg Electronics Inc. Solar cell

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009094575A2 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Applied Materials, Inc. Buried insulator isolation for solar cell contacts
US20190326452A1 (en) * 2013-04-03 2019-10-24 Lg Electronics Inc. Solar cell
CN105702757A (zh) * 2016-04-07 2016-06-22 乐叶光伏科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池透明导电组合体及其制备方法
CN106449800A (zh) * 2016-12-07 2017-02-22 常州天合光能有限公司 选择性多晶硅薄膜的钝化接触结构及其制备方法
CN206225372U (zh) * 2016-12-07 2017-06-06 常州天合光能有限公司 选择性多晶硅薄膜的钝化接触结构
CN107195699A (zh) * 2017-07-12 2017-09-22 泰州中来光电科技有限公司 一种钝化接触太阳能电池及制备方法
CN206864484U (zh) * 2017-07-12 2018-01-09 泰州中来光电科技有限公司 一种钝化接触太阳能电池
CN110098279A (zh) * 2018-01-30 2019-08-06 上海凯世通半导体股份有限公司 太阳能电池的制作方法
CN208336240U (zh) * 2018-07-16 2019-01-04 英利能源（中国）有限公司 太阳能电池及太阳能电池组件
CN209104161U (zh) * 2018-09-17 2019-07-12 浙江爱旭太阳能科技有限公司 一种选择性钝化接触太阳能电池

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111540794A (zh) * 2020-05-14 2020-08-14 浙江正泰太阳能科技有限公司 一种p型钝化接触太阳能电池及其制作方法
CN111540794B (zh) * 2020-05-14 2022-07-12 浙江正泰太阳能科技有限公司 一种p型钝化接触太阳能电池及其制作方法
CN112071951A (zh) * 2020-08-31 2020-12-11 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 一种太阳能电池的制备方法和太阳能电池
CN114326147A (zh) * 2022-01-24 2022-04-12 维沃移动通信有限公司 智能眼镜

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