CN105118870A - 一种制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，属于太阳能光伏技术领域。本发明含以下步骤：(1)单晶硅清洗、去损伤层、制绒；(2)单晶硅正面钝化层形成、抗反射层镀膜；(3)单晶硅背面钝化层镀膜；(4)采用掩模技术在单晶硅背面镀膜形成P型非晶硅图案；(5)采用掩模技术在单晶硅背面镀膜形成N型非晶硅图案；(5)采用掩模技术在背面镀膜形成保护膜图案；(6)采用化学镀+电镀技术在背面形成发射极和基极的接触电极。本发明的工艺路线无论对于P/N节的镀膜和定位，还是对于背电极的制作，都具有工艺流程简单、制作成本低的特点。适合于规模化量产背接触异质结单晶硅太阳能电池。

Description

一种制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法
技术领域
本发明属于太阳能光伏技术领域，具体涉及一种制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法。
背景技术
背接触技术和异质结技术分别是一种可获得高转换效率的单晶硅太阳能电池技术。在背接触太阳能电池中，电池正面没有任何电极分布，发射极和基极交叉排列于电池背面，分别收集晶体硅光伏效应产生的光生载流子，由于电池正面没有金属电极栅线遮挡产生的光学损失，可有效增加电池片的短路电流，极大提高了转换效率。在异质结太阳能电池中，在P型非晶硅或N型非晶硅与单晶硅基底之间插入一层本征非晶硅，有效改善了单晶硅表面的钝化效果，极大提高了少数载流子寿命，可获得极高的开路电压，从而提高了转换效率。背接触异质结单晶硅太阳能电池结合了上述两种技术的优点，可获得极高的光电转换效率。松下公司目前使用该技术的太阳能电池已经可以实现25.6％的实验室转换效率。
背接触异质结太阳能电池通常采用复杂的光刻工艺制作，单位时间产能低且制作成本高昂，不适用于规模化量产。因异质结电池的制作过程只涉及真空镀膜工艺，可采用掩模技术形成背接触异质结电池所需要的背面P型区域和N型区域的交叉排列，掩模置于硅片基底之上，只在需要成膜的区域留有开口，根据所需要P型和N型区域的大小，合理设计掩模的尺寸，即可获得所需图案。掩模技术的优点是工艺简单、成本低，但在使用掩模的过程中，如果掩模与硅片贴合不紧密，会导致P型和N型区域的边界不清晰，形成P型和N型的混合边界过渡区域。如果这个区域过宽，会影响载流子的收集效率。为有效隔开P型和N型区域，通常要在镀完P型和N型薄膜后，采用激光刻槽技术，形成P型和N型区域的物理间隔。但是激光刻槽技术工艺复杂，需要精确控制刻槽深度在10纳米量级，否则会造成硅片基底的损伤，因此很难提高生产效率。
目前国内已有关于背接触异质结单晶硅太阳电池研究的报道，但其使用双层掩模，操作起来较为复杂，且增加了掩模层的总厚度，为精确控制所需镀膜图案带来了困难。此外，相关的报导未考虑非晶硅表面的保护问题，这可能带来太阳能电池的老化问题。
晶体硅太阳能电池的电极通常采用丝网印刷技术形成，在丝网印刷工艺中通常使用银浆作为电极原料，成本高；为配合异质结电池的低温工艺要求，还需要使用特殊的低温银浆及低温热处理工艺，最终形成的电极电阻很难降到较低的水平；对背接触异质结电池而言，在已经形成的P型和N型图案上进行丝网印刷，电极的精确定位也有一定的技术难度。电镀技术可以解决上述部分难题，比如电极材料可以采用铜，铜与银一样有着良好的导电性能，在价格上铜的优势不言而喻，但在制作各种导电浆料上，铜因为很容易氧化而失去导电性，所以很难应用，用电镀法可获得纯度极高的铜层，充分发挥其优良的性价比；电极的厚度可以做得比较厚，从而降低电极电阻。但是，电镀技术的难题是如何在P型和N型非晶硅图案上电镀形成金属薄膜，并且有效隔开正负电极，避免短路。
发明内容
本发明针对背接触异质结单晶硅太阳能电池制作中的上述技术难题，设计了独特的技术工艺路线，可以有效克服上述技术壁垒，本发明的制作工艺使用三次单层掩模工艺在非晶硅基片上沉积非晶硅薄膜和保护层，并采用了成本更低的电镀工艺制备背表面电极，具有工艺路线简单、成本低的特点，非常适宜用于规模化量产背接触异质结单晶硅太阳能电池片。
本发明的目的在于提供一种低成本、高单位产能的背接触异质结单晶硅太阳能电池的制作工艺，该工艺通过采用三次单层掩模技术，合理定位P型、N型、保护膜区域，避免了使用激光刻蚀工艺步骤和复杂的光刻工艺，进一步采用电镀技术，利用电镀技术的自选择功能，有效形成低成本、低电阻金属电极图案。
本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的。
一种制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，包括以下步骤：
(1)单晶硅清洗、去损伤层、制绒；
(2)单晶硅正面钝化层的形成、抗反射层镀膜；
(3)单晶硅背面钝化层镀膜；
(4)采用掩模技术在背面镀膜形成P型非晶硅图案；
(5)采用掩模技术在背面镀膜形成N型非晶硅图案；
(6)采用掩模技术在背面镀膜形成保护膜图案；
(7)采用电镀技术在背面形成发射极和基极的背接触电极。
步骤(1)中所述的单晶硅基体为N型单晶硅片或P型单晶硅片。
步骤(2)中所述的单晶硅正面钝化层为：氧化物、氮化物、非晶硅、采用离子注入方法形成的正面电场层、采用扩散方法形成的正面电场层或上述几种材料的组合；正面钝化层薄膜厚度为0.5～30nm。
步骤(2)中所述的抗反射层薄膜为：氧化物、氮化物、TCO或上述几种材料的组合，抗反射层薄膜膜的厚度为30～300nm。
步骤(3)中所述的背面钝化层为以下一种或几种薄膜材料的组合：氧化物、氮化物、非晶硅或非晶硅合金，背面钝化层厚度为0.5～20nm。
步骤(4)中所述的掩模由金属或非金属材料制成；掩模的图案设计基于所需的P型非晶硅镀膜图案要求，硅片上的镀膜仅在掩模开口区域形成；P型非晶硅薄膜由PECVD或热丝辅助CVD镀膜形成，P型杂质掺杂可由通入硼烷(B2H6)气体实现，气体掺杂浓度[B2H6]/[SiH4]控制在500～5000ppm范围，，厚度控制在1～20nm。
步骤(5)中所述的掩模由金属或非金属材料制成；掩模的图案设计基于所需的N型非晶硅镀膜图案要求，硅片上的镀膜仅在掩模开口区域形成；N型非晶硅薄膜由PECVD或热丝辅助CVD镀膜形成，N型杂质掺杂可由通入磷烷(PH3)气体实现，气体掺杂浓度[PH3]/[SiH4]控制在掺杂浓度控制在50～500ppm范围，厚度控制在1～20nm。
所述步骤(4)和(5)中掩模在硅片上的位置是互补的，所述的掩模有一定交叠区域，交叠区域大小为0～2mm；P型非晶硅和N型非晶硅薄膜之间会形成一个物理间隔，在物理间隔区域没有P型或N型非晶硅薄膜形成，该物理间隔的宽度e为0.05～2mm。
步骤(6)中所述的掩模由金属或非金属材料制成，掩模的图案设计基于所需的保护膜图案要求，硅片上的镀膜仅在掩模开口区域形成，掩模开口置于P型和N型非晶硅区域之间，开口尺寸为0.1～3mm。
步骤(6)中所述的保护膜为以下一种或几种材料的组合：氧化物、或氮化物，保护膜薄膜由PECVD、热丝辅助CVD、PVD、IBD或其它镀膜技术形成，厚度控制在5～100nm。
步骤(7)中所述的电镀技术既包括电极电镀也包括不需要电极的化学镀，背接触电极为以下一种或几种薄膜材料的组合：金属、TCO，厚度为1～100μm。
通过上述工艺路线制成的一种背接触异质结单晶硅太阳能电池，如图1所示，包括：单晶硅基体，正面钝化层，正面抗反射层，背面钝化层，背面基极，背面基极接触电极，背面发射极，背面发射极接触电极，背面保护膜；
正面钝化层和正面抗反射膜依次沉积在单晶硅基体的正面，在单晶硅基体的背面先沉积背面钝化层；在背面钝化层表面交替生长背面基极和背面发射极，以及背面保护膜；在背面基极表面生长背面基极接触电极，在背面发射极表面生长背面发射极接触电极；保护膜层位于两相邻接触电极之间并覆盖底部区域，包括背面发射极与背面基极之间的开口区域。
所述单晶硅基体为N型单晶硅片或P型单晶硅片；
所述单晶硅正面钝化层为：氧化物、氮化物、非晶硅、采用离子注入方法形成的正面电场层、采用扩散方法形成的正面电场层或上述几种材料的组合；正面钝化层薄膜厚度为0.5～30nm，
所述的正面抗反射层为：氧化物、氮化物、TCO或上述几种材料的组合，正面抗反射层薄膜膜的厚度为30～300nm。
所述的背面钝化层为以下一种或几种薄膜材料的组合：氧化物、氮化物、非晶硅或非晶硅合金。
所述的背面保护膜层为以下一种或几种薄膜材料的组合：氧化物、氮化物、非晶硅或非晶硅合金。
所述的背面电极材料为以下一种或几种薄膜材料的组合：金属、TCO。
本发明各步骤的具体实施方案如下：
本发明步骤(1)具体为：选取单晶硅为P型或N型单晶硅片，其电阻率为0.5～50Ω·cm，其厚度为50～500μm进行清洗；包括以下步骤：制绒前清洗、制绒前去除硅片表面损伤、硅片制绒、制绒后清洗、烘干。
本发明步骤(2)中钝化层镀膜，具体可有多种实施方案：
方案一：采用PECVD技术镀一层本征氢化非晶硅薄膜，薄膜厚度为1～20nm；
方案二：采用PECVD技术镀一层氢化非晶氧化硅薄膜，薄膜厚度为0.5～30nm；
方案三：采用离子注入或热扩散技术生成表面同型掺杂层，其掺杂杂质的电学性质与晶体硅基体的电学性同，即：P型杂质掺入P型基体，或N型杂质掺入N型基体。同型掺杂层的方阻为15～150Ω/□，深度在0.1～1μm。
镀膜的方法除PECVD外，也可采用热丝辅助CVD、ALD等技术。
本发明步骤(2)中所述抗反射膜层的厚度为30～300nm，镀膜的方法为PECVD、热丝辅助CVD或ALD。
本发明步骤(3)中所述的背面钝化层镀膜具体可有多种实施方案：
方案一：采用PECVD技术镀一层本征氢化非晶硅薄膜，薄膜厚度为1～20nm；
方案二：采用PECVD技术镀一层氢化非晶氧化硅薄膜，薄膜厚度为0.5～5nm；
镀膜的方法除PECVD外，也可采用热丝辅助CVD或ALD技术。
本发明步骤(4)中所述的掩模为用于沉积背面发射极的掩模1，如图2所示，是一种用于P型非晶硅镀膜的掩模设计，掩模开口宽度a为0.1～2mm，掩模遮挡宽度b为0.1～2mm。将掩模置于镀有钝化膜的硅片背面之上，镀膜过程中，只在掩模开口区域形成P型非晶硅薄膜，而被掩模遮挡的区域不会形成P型非晶硅镀膜。
本发明步骤(4)中所述的P型非晶硅薄膜由PECVD或热丝辅助CVD技术镀膜形成，P型杂质掺杂可由通入硼烷(B2H6)气体实现，气体掺杂浓度[B2H6]/[SiH4]控制在500～5000ppm范围。
本发明步骤(5)中所述的掩模为用于沉积背面基极的掩模2，如图3所示，是一种用于N型非晶硅镀膜的掩模设计，掩模开口宽度c为0.1～2mm，掩模遮挡宽度d为0.1～2mm，将掩模置于镀有钝化膜的硅片之上，镀膜过程中，只在掩模开口区域形成N型非晶硅薄膜，而被掩模遮挡的区域不会形成N型非晶硅镀膜。
本发明步骤(5)中所述的N型非晶硅薄膜由PECVD或热丝辅助CVD技术镀膜形成，N型杂质掺杂可由通入磷烷(PH3)气体实现，气体掺杂浓度[PH3]/[SiH4]控制在掺杂浓度控制在50～500ppm范围。
本发明步骤(4)、(5)中的掩模1和掩模2在硅片上的位置是互补的，即：掩模1的开口区域对应掩模2的遮挡区域，而且要求掩模1的遮挡宽度b≥掩模2的开口宽度c，并且要求掩模2的遮挡宽度d≥掩模9的开口宽度a。完成本发明步骤(4)和步骤(5)后的硅片背面如图4所示。P型非晶硅和N型非晶硅薄膜之间会形成一个物理间隔，在物理间隔区域没有P型或N型非晶硅薄膜形成，该物理间隔的宽度e为0.05～2mm。
本发明步骤(6)中所述的掩模为用于沉积背面保护膜的掩模3，如图5所示，掩模3是宽度f为0.1～2mm,且满足f≤a的条件；g为0.1～2mm，且满足g≤c的条件。掩模3置于背面发射极和基极非晶硅之上，保护膜镀膜过程中，只在掩模开口区域形成保护膜层，而被掩模遮挡的区域不会形成保护膜。
本发明步骤(6)中所述的保护膜可为SiNx、SiOx、TiOx、或其它起到同样作用的单一薄膜或复合薄膜，采用PECVD、热丝辅助CVD、PVD、、IBD或其它镀膜技术形成。完成本发明步骤(6)后的硅片背面如图6所示。保护膜覆盖在P型和N型非晶硅区域之间，并填充他们之间的物理隔离，保护膜的宽度i为0.1～1mm。
本发明步骤(7)中所述的电镀技术包括无需金属电极的化学镀和需要金属电极导电的普通电镀技术；首先是利用化学镀技术在保护膜之间、裸露的P型和N非晶硅表面形成金属接触电极，例如可采用碱性工艺化学镀镍，P型和N型非晶硅表面对碱性化学镍有良好的催化作用，镍选择性地沉积在非晶硅表面，而在保护膜表面不会生长金属镍。完成化学镀金属层后，再采用需要导电电极的电镀工艺，加厚金属接触层，例如可采用电镀铜工艺，在金属镍上形成导电铜电极，电极膜层厚度为1～100μm。
步骤(1)清洗的目的主要是为了去除硅片表面的手指印、有机物沾污、碳沾污、润滑剂沾污、金属颗粒。硅片切割过程中会造成损伤层，需要在碱性溶液中去除。硅片表面制绒是为了增强对太阳光的吸收。优选的方案是只对晶硅基体正面进行制绒处理，基体背面只需要清洗和去损伤层。
步骤(2)所述的正面是阳光入射面，钝化层镀膜的目的是为了减小少数载流子在晶体硅正表面的复合速度，以提高少数载流子的寿命，可采用减少表面缺陷态密度或减少表面区域少数载流子浓度的方法实现。
本发明步骤(2)中所述的抗反射层是为了减小太阳光的发射率，抗反射膜为SiNx、SiOx、AlOx、TiOx和a-Si薄膜中的一种或几种的复合薄膜。
所述的背面钝化层镀膜的目的是为了减小少数载流子在晶体硅背表面的复合速度，以提高少数载流子的寿命，可采用减少表面缺陷态密度实现。
本发明步骤(6)中所述的保护膜保护膜的作用保护P型和N型非晶硅薄膜，在随后的电镀工序中，电镀膜只生长在没有保护膜覆盖的区域。
本发明步骤(7)化学镀镍的目的是为了后续的电镀工艺提供导电电极，且可以改善整个电极与硅片的结合力。
本发明的有益效果是：
(1)与通常的背接触异质结电池制作工艺相比，不需要复杂的光刻工艺和激光刻槽工艺，采用的掩模镀膜工艺流程简单、单位产能高。(2)电镀铜工艺的采用，避免了昂贵的银浆的使用，整个制作工艺成本低。(3)表面制备有保护膜层，有效避免了太阳电池的老化。
附图说明
图1是利用本发明技术制作完成后的背接触异质结单晶硅太阳能电池结构主视图；
图2是背面非晶硅发射极镀膜用掩模示意图；
图3是背面非晶硅基极镀膜用掩模示意图；
图4是完成非晶硅发射极和基极镀膜后硅片背面结构示意图；
图5是保护膜镀膜用掩模示意图；
图6是完成保护膜镀膜后硅片背面结构示意图。
其中，1单晶硅基体，2正面钝化层，3正面抗反射层，4背面钝化层，5背面基极，6背面基极电极，7背面发射极，8背面发射极电极，9背面保护膜，10用于沉积背面发射极的掩模1，11用于沉积背面基极的掩模2，12用于沉积背面保护膜的掩模3。
具体实施方式
以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步的说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
本发明设计的太阳能电池的结构如图1所示包括：单晶硅基体1，正面钝化层2，正面抗反射层3，背面钝化层4，背面基极5，背面基极接触电极6，背面发射极7，背面发射极接触电极8，背面保护膜9。
在单晶硅基体1的正面依次沉积正面钝化层2和正面抗反射膜3，在单晶硅基体1的背面先沉积背面钝化层4；在背面钝化层4表面交替生长背面基极5和背面发射极7，以及背面保护膜9；在背面基极5表面生长背面基极接触电极6，在背面发射极7表面生长背面发射极接触电极8。背面保护膜层9位于两相邻接触电极之间并覆盖底部区域，包括发射极与基极之间的开口区域。
其中正面钝化层2和正面抗反射膜3可以在基体背面工艺完成前制备，也可以在背面工艺完成后制备。背面保护膜9、背面基极5和背面发射极7的沉积顺序可以互相交换。保护膜层应位于两相邻接触电极之间并覆盖底部区域，包括发射极与基极之间的开口区域。
所述单晶硅基体为N型单晶硅片或P型单晶硅片；
所述单晶硅正面钝化层为：氧化物、氮化物、非晶硅、采用离子注入方法形成的正面电场层、采用扩散方法形成的正面电场层或上述几种材料的组合；
所述的抗反射膜为：氧化物、氮化物、TCO或上述几种材料的组合。
所述的背面钝化层为以下一种或几种薄膜材料的组合：氧化物、氮化物、非晶硅或非晶硅合金。
所述的背面保护膜为以下一种或几种薄膜材料的组合：氧化物、氮化物、非晶硅或非晶硅合金。
所述的背面电极材料为以下一种或几种薄膜材料的组合：金属、TCO。
实施例1
本实施例提供的采用三层掩模镀膜技术和电镀技术制备的背接触异质结太阳能电池结构如图1所示，包括以下步骤：
(1)单晶硅清洗、去损伤层、制绒
选取电阻率为0.5～50Ω·cm，厚度为50～500μm的N型单晶硅基体，进行清洗、去损伤层、制绒，具体由如下步骤组成：
制绒前清洗->制绒前去除硅片表面损伤->硅片制绒->制绒后清洗->烘干
切片后的硅片置于CH2COOH有机溶液中，溶液中通入O3，通过超声波清洗。硅片清洗后立即放入20％的NaOH碱溶液中，在78℃条件腐蚀0.5～1分钟，腐蚀速率为6～10μm/min，达到去除硅片切割中造成的损伤层的目的。完成去损伤层后，硅片背面做好保护，硅片正面浸入NaOH、Na2SiO3、IPA混合溶液中进行硅片制绒，配比要求：NaOH浓度为0.8～2wt％；Na2SiO3浓度为0.8～2wt％；IPA浓度为5～8vol％，制绒时间为25～35min，制绒温度为75～90℃。制绒后清洗使用HCL和HF对制绒后的表面进行酸洗，HCL的作用是中和残留在硅片表面的的残余碱液和去除硅片切割时表面引入的金属杂质，HF的作用是去除硅片表面的二氧化硅层，与硅片表面与硅悬挂键形成Si-H钝化键。步骤(1)的最后一步是烘干，目的是防止硅片再污染及在硅片表面产生印记，具体方法是通过热氮气使硅片变干。
(2)单晶硅正面钝化层的形成、抗反射层镀膜
烘干后的硅片立即进入PECVD腔室，将硅片加热至200～250℃，首先用H等离子体对硅片正面进行等离子体处理20sec，目的是对硅片表面做进一步清洁和做进一步钝化处理，然后，通入H2稀释的SiH4进行氢化本征非晶硅镀膜，膜层厚度为1～20nm，完成钝化膜镀膜后，通入SiH4和NH3，进行SiNx抗反射膜镀膜，膜层厚度为30～300nm。
(3)单晶硅背面钝化层镀膜
完成步骤(2)后，将硅片翻转，将硅片加热至200～250℃，首先用H等离子体对硅片背面进行等离子体处理20sec，目的是对硅片背面做进一步清洁和做进一步钝化处理，然后，通入H2稀释的SiH4，进行氢化本征非晶硅镀膜，膜层厚度为1～20nm。
(4)采用掩模技术在背面镀膜形成P型非晶硅图案
完成步骤(3)后，将P型非晶硅镀膜用掩模置于硅片背面本征非晶硅之上，硅片连同P型掩模一同重新进入PECVD腔室，将硅片加热至200～250℃，通入H2稀释的SiH4、B2H6，进行P型非晶硅镀膜，膜层厚度为1～20nm。
(5)采用掩模技术在背面镀膜形成N型非晶硅图案
完成步骤(4)后，取下P型非晶硅掩模，将N型非晶硅掩模置于硅片背面，放置N型非晶硅掩模时，要注意掩模的定位，N型掩模和P型掩模在硅片的背面位置是互补的。硅片连同N型掩模进入PECVD腔室，将硅片加热至200～250℃，通入H2稀释的SiH4、PH3，进行N型非晶硅镀膜，膜层厚度为1～20nm。
(6)采用掩模技术在背面镀膜形成保护膜图案
完成步骤(5)后，取下N型掩模，将保护膜掩模放置于硅片背面，放置保护膜掩模时，要注意掩模的定位，保护膜掩模要保护住部分P型和N型非晶硅，开口位于P型和N型非晶硅之间。硅片连同掩模进入PECVD腔室，将硅片加热至200～250℃，通入H2稀释的SiH4和NH3，进行SiNx保护膜镀膜，膜层厚度为5～100nm。
(7)采用电镀技术在背面形成发射极和基极的金属接触电极
完成步骤(6)后，首先采用化学镀技术在硅片背面镀镍。化学镀镍采用碱性工艺，具体配制及操作工艺：硫酸镍(NiSO4·7H2O)35g/L，次亚磷酸钠(NaH2PO2·H2O)25g/L，焦磷酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)70g/L,pH值为9～10，温度为60℃。P型硅和N型硅对碱性化学镍有良好的催化作用，镍只在非晶硅表面生长，而在SiNx保护膜表面不会生长，化学镀镍厚度为50～300nm。
化学镀镍速度较慢，采用电镀镍进行加厚，镀镍层可隔离后续的铜层与硅片的接触，因为铜离子对硅极有着强烈的毒化作用。电镀镍具体配制及操作工艺：氨基磺酸镍[Ni(NH2SO3)2·4H2O]300g/L，硼酸(H3BO3)40g/L，去应力剂40ml/L，阳极活化剂5ml/L，润滑剂1ml/L,pH值为3.0,温度为90℃，电流密度为2A/dm2,搅拌强度中等。电镀镍的厚度为1～5μm。
完成电镀镍后，进行电镀铜工艺，其配制及操作工艺：硫酸铜(CuSiO4·5H2O)200g/L，硫酸(HSiO4)80g/L，氯离子(Cl-)70mg/L，抑制剂12ml/L，光亮剂30ml/L，整平剂20ml/L，温度为20～25℃，电流密度为5A/dm2。搅拌强度强烈。电镀铜厚度为5～50μm。
电镀工艺的最后一步是电镀锡，电镀锡的作用首先是对电镀铜起保护作用，防止其氧化，其次是提供良好的可焊性，为电池片的连接打好基础。具体配制及工艺：甲基磺酸锡[Sn(CH3SO3)2]110g/L，其中金属锡40g/L，络合剂70mg/L，补充剂12ml/L，温度为18～25℃，电流密度为2A/dm2，搅拌强度中等。
完成整个电镀工艺后，硅片在真空中热处理1小时，热处理温度200℃。
实施例2
本实施例提供的采用三层掩模镀膜技术和电镀技术制备的背接触异质结太阳能电池结构如图1所示，包括以下步骤：
1)单晶硅清洗、去损伤层、制绒
选取电阻率为0.5～50Ω·cm，厚度为50～500μm的P型单晶硅基体，进行清洗、去损伤层、制绒，具体由如下步骤组成：
制绒前清洗->制绒前去除硅片表面损伤->硅片制绒->制绒后清洗->烘干
切片后的硅片置于CH2COOH有机溶液中，溶液中通入O3，通过超声波清洗。硅片清洗后立即放入20％的NaOH碱溶液中，在78℃条件腐蚀0.5～1分钟，腐蚀速率为6～10μm/min，达到去除硅片切割中造成的损伤层的目的。完成去损伤层后，硅片背面做好保护，硅片正面浸入NaOH、Na2SiO3、IPA混合溶液中进行硅片制绒，配比要求：NaOH浓度为0.8～2wt％；Na2SiO3浓度为0.8～2wt％；IPA浓度为5～8vol％，制绒时间为25～35min，制绒温度为75～90℃。制绒后清洗使用HCL和HF对制绒后的表面进行酸洗，HCL的作用是中和残留在硅片表面的的残余碱液和去除硅片切割时表面引入的金属杂质，HF的作用是去除硅片表面的二氧化硅层，与硅片表面与硅悬挂键形成Si-H钝化键。步骤(1)的最后一步是烘干，目的是防止硅片再污染及在硅片表面产生印记，具体方法是通过热氮气使硅片变干。
2)单晶硅正面钝化层的形成、抗反射层镀膜
烘干后的硅片立即进入PECVD腔室，将硅片加热至200～250℃，首先用H等离子体对硅片正面进行等离子体处理20sec，目的是对硅片表面做进一步清洁和做进一步钝化处理，然后，通入H2稀释的SiH4进行氢化本征非晶硅镀膜，膜层厚度为1～20nm，完成钝化膜镀膜后，通入SiH4和NH3，进行SiNx抗反射膜镀膜，膜层厚度为30～300nm。
3)单晶硅背面钝化层镀膜
完成步骤(2)后，将硅片翻转，将硅片加热至200～250℃，首先用H等离子体对硅片背面进行等离子体处理20sec，目的是对硅片背面做进一步清洁和做进一步钝化处理，然后，通入H2稀释的SiH4，进行氢化本征非晶硅镀膜，膜层厚度为1～20nm。
4)采用掩模技术在背面镀膜形成P型非晶硅图案
完成步骤(3)后，将P型非晶硅镀膜用掩模置于硅片背面本征非晶硅之上，硅片连同P型掩模一同重新进入PECVD腔室，将硅片加热至200～250℃，通入H2稀释的SiH4、B2H6，进行P型非晶硅镀膜，膜层厚度为1～20nm。
5)采用掩模技术在背面镀膜形成N型非晶硅图案
完成步骤(4)后，取下P型非晶硅掩模，将N型非晶硅掩模置于硅片背面，放置N型非晶硅掩模时，要注意掩模的定位，N型掩模和P型掩模在硅片的背面位置是互补的。硅片连同N型掩模进入PECVD腔室，将硅片加热至200～250℃，通入H2稀释的SiH4、PH3，进行N型非晶硅镀膜，膜层厚度为1～20nm。
6)采用掩模技术在背面镀膜形成保护膜图案
完成步骤(5)后，取下N型掩模，将保护膜掩模放置于硅片背面，放置保护膜掩模时，要注意掩模的定位，保护膜掩模要保护住部分P型和N型非晶硅，开口位于P型和N型非晶硅之间。硅片连同掩模进入PECVD腔室，将硅片加热至200～250℃，通入H2稀释的SiH4和NH3，进行SiNx保护膜镀膜，膜层厚度为5～100nm。
7)采用电镀技术在背面形成发射极和基极的金属接触电极
完成步骤(6)后，首先采用化学镀技术在硅片背面镀镍。化学镀镍采用碱性工艺，具体配制及操作工艺：硫酸镍(NiSO4·7H2O)35g/L，次亚磷酸钠(NaH2PO2·H2O)25g/L，焦磷酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)70g/L,pH值为9～10，温度为60℃。P型硅和N型硅对碱性化学镍有良好的催化作用，镍只在非晶硅表面生长，而在SiNx保护膜表面不会生长，化学镀镍厚度为50～300nm。
化学镀镍速度较慢，采用电镀镍进行加厚，镀镍层可隔离后续的铜层与硅片的接触，因为铜离子对硅极有着强烈的毒化作用。电镀镍具体配制及操作工艺：氨基磺酸镍[Ni(NH2SO3)2·4H2O]300g/L，硼酸(H3BO3)40g/L，去应力剂40ml/L，阳极活化剂5ml/L，润滑剂1ml/L,pH值为3.0,温度为90℃，电流密度为2A/dm2,搅拌强度中等。电镀镍的厚度为1～5μm。
完成电镀镍后，进行电镀铜工艺，其配制及操作工艺：硫酸铜(CuSiO4·5H2O)200g/L，硫酸(HSiO4)80g/L，氯离子(Cl-)70mg/L，抑制剂12ml/L，光亮剂30ml/L，整平剂20ml/L，温度为20～25℃，电流密度为5A/dm2。搅拌强度强烈。电镀铜厚度为5～50μm。
电镀工艺的最后一步是电镀锡，电镀锡的作用首先是对电镀铜起保护作用，防止其氧化，其次是提供良好的可焊性，为电池片的连接打好基础。具体配制及工艺：甲基磺酸锡[Sn(CH3SO3)2]110g/L，其中金属锡40g/L，络合剂70mg/L，补充剂12ml/L，温度为18～25℃，电流密度为2A/dm2，搅拌强度中等。
完成整个电镀工艺后，硅片在真空中热处理1小时，热处理温度200℃。

Claims (11)

1.一种制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)单晶硅清洗、去损伤层、制绒；
2)单晶硅正面钝化层的形成及正面抗反射层镀膜；
3)单晶硅背面钝化层镀膜；
4)采用掩模技术在背面镀膜形成P型非晶硅图案；
5)采用掩模技术在背面镀膜形成N型非晶硅图案；
6)采用掩模技术在背面镀膜形成保护膜图案；
7)采用电镀技术在背面形成发射极和基极的接触电极。
2.根据权利要求1所述的制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的单晶硅基体为N型单晶硅片或P型单晶硅片。
3.根据权利要求1所述的制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的单晶硅正面钝化层为：氧化物、氮化物、非晶硅、采用离子注入方法形成的正面电场层、采用扩散方法形成的正面电场层或上述几种材料的组合；步骤(2)中所述的抗反射层为：氧化物、氮化物、TCO或上述几种材料的组合。
4.根据权利要求1所述的制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的背面钝化层为以下一种或几种薄膜材料的组合：氧化物、氮化物、非晶硅或非晶硅合金。
5.根据权利要求1所述的制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的掩模由金属或非金属材料制成；掩模的图案设计基于所需的P型非晶硅镀膜图案要求，硅片上的镀膜仅在掩模开口区域形成；P型非晶硅薄膜由PECVD或热丝辅助CVD镀膜形成。
6.根据权利要求1所述的制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的掩模由金属或非金属材料制成；掩模的图案设计基于所需的N型非晶硅镀膜图案要求，硅片上的镀膜仅在掩模开口区域形成；N型非晶硅薄膜由PECVD或热丝辅助CVD镀膜形成。
7.根据权利要求1所述的制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于：所述步骤(4)和(5)中掩模在硅片上的位置是互补的，所述的掩模有一定交叠区域，交叠区域大小为0～2mm；P型非晶硅和N型非晶硅薄膜之间会形成一个物理间隔，在物理间隔区域没有P型或N型非晶硅薄膜形成，该物理间隔的宽度e为0.05～2mm。
8.根据权利要求1所述的制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(6)中所述的掩模由金属或非金属材料制成，掩模的图案设计基于所需的保护膜图案要求，硅片上的镀膜仅在掩模开口区域形成，掩模开口置于P型和N型非晶硅区域之间，开口尺寸为0.1～3mm；
步骤(6)中所述的保护膜为以下一种或几种材料的组合：氧化物、或氮化物，保护膜薄膜由PECVD、热丝辅助CVD、PVD、IBD或其它镀膜技术形成。
9.根据权利要求1所述的制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(7)中所述的电镀技术既包括电极电镀也包括不需要电极的化学镀。
10.根据权利要求1所述的制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(2)可在步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)或步骤(7)之前或之后进行；步骤(4)、(5)(6)的次序可以互相交换。
11.根据权利要求1所述的制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法，其特征在于该背接触异质结单晶硅太阳能电池包括：单晶硅基体，正面钝化层，正面抗反射层，背面钝化层，背面基极，背面基极接触电极，背面发射极，背面发射极接触电极，背面保护膜；
正面钝化层和正面抗反射层依次沉积在单晶硅基体的正面，在单晶硅基体的背面先沉积背面钝化层；在背面钝化层表面交替生长背面基极和背面发射极，以及背面保护膜；在背面基极表面生长背面基极接触电极，在背面发射极表面生长背面发射极接触电极；背面保护膜层位于两相邻接触电极之间并覆盖底部区域，包括发射极与基极之间的开口区域。
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