CN105576083A - 一种基于apcvd技术的n型双面太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池及其制备方法。本发明提供的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，利用APCVD设备分别在硅基体前后表面沉积掺硼SiO2，形成BSG膜，和掺磷SiO2，形成PSG膜，然后作退火处理，使得要掺杂的硼杂质和磷杂质分别从BSG膜和PSG膜中扩散到硅基体中，从而在硅基体前表面形成p+掺杂的发射极，在硅基体背表面形成n+掺杂的基极，制备钝化减反膜和钝化膜，最后通过丝网印刷和共烧结的工艺实现硅基体前表面p+掺杂的发射极和背表面n+掺杂的基极的欧姆接触，完成N型双面太阳能电池的制作。本发明的制备方法将APCVD技术引入N型双面电池的制作工艺中，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，工艺流程简单可靠。

Description

一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，追求较低的生产成本和较高的能量转化效率，一直是太阳能电池工业的目标，n型太阳能电池具有光照无衰减，使用寿命长等优点，是高效晶硅太阳能电池一个重要的发展方向，并且由于N型太阳能电池的正负电极均可以制作成常规的H-型栅线电极结构，因此该电池不仅正面可以吸收光，其背表面也能吸收外界反射和散射光从而产生额外的电力，实现双面发电。
目前N型双面电池的制作工艺大多是采用热扩散的工艺实现发射极和基极的掺杂，制作工艺过程中需要使用掩膜技术实现单面的扩散掺杂，并且还需要边缘刻蚀去除扩散在硅片边缘的硼硅玻璃或磷硅玻璃，防止边缘漏电，因此工艺流程相对较为复杂，大大增加了太阳能电池的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，该制备方法工艺流程相对较为简单、工艺合理、安全可靠、且成本低、无需使用掩膜技术。本发明的另一目的是提供一种发电效率高、性能稳定的基于APCVD技术的N型双面太阳能电池。
本发明提供的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，其技术方案是：
一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)选择N型晶体硅基体，并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；
(2)利用APCVD技术在N型晶体硅基体的前表面沉积一层掺硼的SiO2，形成BSG膜(硼硅玻璃)；利用APCVD技术在N型晶体硅基体的背表面沉积一层掺磷的SiO2，形成PSG膜(磷硅玻璃)；
(3)利用退火设备对沉积有BSG膜和PSG膜的N型晶体硅基体进行退火，使掺杂的硼杂质从BSG膜扩散到N型晶体硅基体中，在前表面形成p+掺杂的发射极，使掺杂的磷杂质从PSG膜扩散到N型晶体硅基体中，在背表面形成n+掺杂的基极；
(4)利用化学药液去除N型晶体硅基体前表面的BSG膜和后表面的PSG膜，并对N型晶体硅基体进行清洗；
(5)在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面制备钝化膜；
(6)在N型晶体硅基体的前表面形成与发射极欧姆接触的P+电极，在N型晶体硅基体的背表面形成与基极欧姆接触的N+电极，完成N型双面太阳能电池的制作。
优选地，N型晶体硅基体为N型单晶硅基体，N型单晶硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm，厚度为50～300μm，N型单晶硅基体的前表面(受光面)为金字塔状的绒面，硅基体背表面的表面形貌不作限定，制绒面和抛光面均可。
优选地，步骤(1)中制绒处理的具体方式为将该N型单晶硅基体置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，然后将N型单晶硅基体用质量浓度为5～10％的盐酸浸泡1～3分钟，再用去离子水将硅基体漂洗干净。
优选地，步骤(2)中沉积BSG膜所使用的硼源为气态的B2H6，环境气体为SiH4和O2。
优选地，步骤(2)中沉积PSG膜所使用的磷源为气态的PH3，环境气体为SiH4和O2。
优选地，步骤(3)中退火设备为管式的退火炉，退火的峰值温度为700～1100℃，退火时间为30～200min，环境气源为N2和O2。
优选地，步骤(4)中化学药液为HF溶液，去除BSG膜和PSG膜后，按照RCA标准清洗法对N型晶体硅基体进行清洗。
优选地，步骤(5)中在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜和在N型晶体硅基体的背表面制备钝化膜的方法是：
在N型晶体硅基体的前表面利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜作为钝化减反膜，然后在N型晶体硅基体的背表面利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜作为钝化膜；
或者，在N型晶体硅基体的前表面利用ALD的方式先沉积一层Al2O3介质膜，再在Al2O3介质膜上利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜，形成Al2O3/SiNx复合的钝化减反膜；然后在N型晶体硅基体背表面利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜作为钝化膜；
或者，将N型晶体硅基体进行热氧化，在硅基体的前后表面形成SiO2介质膜，热氧化温度为600～900℃，氧化时间优选为不少于10分钟，环境气源为N2和O2；氧化结束后，用ALD的方式在N型晶体硅基体前表面沉积一层Al2O3介质膜，再在Al2O3介质膜上利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜，形成SiO2/Al2O3/SiNx复合的钝化减反膜；然后在N型晶体硅基体背表面利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜，形成SiO2/SiNx复合的钝化膜。
优选地，步骤(6)中通过丝网印刷工艺在N型晶体硅基体的p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极上分别印刷上金属细栅线和金属主栅线，印刷结束后经烧结形成与p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极欧姆接触的P+电极和N+电极。
本发明还提供了一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池，其技术方案是：
一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的p+掺杂的发射极、钝化减反膜和与p+掺杂的发射极欧姆接触的P+电极；N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂的基极、钝化膜和与n+掺杂的基极欧姆接触的N+电极；p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极利用APCVD技术分别沉积一层掺硼的SiO2和掺磷的SiO2，然后退火处理的方式制备。
优选地，钝化减反膜是单层的SiNx介质膜，或者是Al2O3介质膜与SiNx介质膜组成的双层复合介质膜，或者是SiO2介质膜、Al2O3介质膜和SiNx介质膜组成的三层复合介质膜；钝化减反膜的厚度为70～110nm；钝化膜是单层的SiNx介质膜或者是SiO2介质膜和SiNx介质膜组成的双层复合介质膜，钝化膜的厚度大于或者等于20nm。
优选地，SiNx介质膜的制备方式采用PECVD技术沉积；N型晶体硅基体前表面的SiNx介质膜的厚度为60nm～100nm，N型晶体硅基体背表面的SiNx介质膜厚度大于或者等于20nm；Al2O3介质膜的制备方式采用ALD技术沉积，Al2O3介质膜的厚度大于或者等于2nm；SiO2介质膜的制备方式是在退火设备中进行热氧化，热氧化温度为600～900℃，氧化时间不少于20分钟，环境气源为N2和O2；SiO2介质膜的厚度为2～15nm。
与现有技术相比，本发明包括如下有益效果：
(1)、本发明提供的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，利用APCVD设备沉积BSG膜和PSG膜的方式来实现发射极和基极的掺杂，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，工艺流程简单可靠，降低了生产成本。制备得到的基于APCVD技术的N型双面太阳能电池发电效率高、性能稳定。
(2)本发明给出的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法仅需要一步高温退火处理就可以实现发射极和基极的同时掺杂，因此对N型硅片的高温破坏影响较小，从而可以有效提高产品良率。
(3)本发明优选采用Al2O3介质膜对前表面p+掺杂的发射极进行钝化，可以有效降低表面复合速率，提高电池的开路电压和短路电流。
附图说明
图1是本发明实施例一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中所选用的N型单晶硅基体的示意图；
图2是本发明实施例一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中对硅基体前表面沉积BSG后的示意图；
图3是本发明实施例一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中对硅基体背表面沉积的PSG后示意图；
图4是本发明实施例一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中对带有BSG/PSG的硅基体退火后形成的p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极的示意图；
图5是本发明实施例一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中去除硅基体前后表面BSG/PSG的示意图；
图6是本发明实施例1一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中在硅基体前表面制备SiNx钝化减反膜和在硅基体背表面制备SiNx钝化膜的示意图；
图7是本发明施例2一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中在硅基体前表面制备Al2O3/SiNx钝化减反膜和在硅基体背表面制备SiNx钝化膜的示意图；
图8是本发明施例3一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中在硅基体前表面制备SiO2/Al2O3/SiNx钝化减反膜和在硅基体背表面制备SiO2/SiNx钝化膜的示意图；
图9是本发明实施例1一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中通过丝网印刷和共烧结的工艺实现p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极欧姆接触并完成N型双面电池制作的示意图；
图10是本发明实施例2一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中通过丝网印刷和共烧结的工艺实现p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极欧姆接触并完成N型双面电池制作的示意图；
图11是本发明实施例2一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法中通过丝网印刷和共烧结的工艺实现p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极欧姆接触并完成N型双面电池制作的示意图。
1、N型单晶硅基体；2、BSG膜；3、PSG膜；4、p+掺杂的发射极；5、n+掺杂的基极；6、SiO2介质膜；7、SiNx介质膜；8、Al2O3介质膜；9、p+电极；10、n+电极。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1
参见图1至图6以及图9所示，本实施例提供的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)、选择N型晶体硅基体，并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；本实施例中，如图1所示，所选用的N型晶体硅基体为有<100>晶向的N型单晶硅基体1，本实施例的N型单晶硅基体1是N型CZ单晶硅基体(按照直拉生长的方法得到的单晶硅)，N型单晶硅基体1的电阻率为0.5～15Ω·cm，优选1～5Ω·cm；N型单晶硅基体1的厚度为50～300μm，优选80～200μm；制绒处理的具体方式为：将该N型单晶硅基体1置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，碱性水溶液优选为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，制绒后的N型单晶硅基体1用质量浓度为5～10％的盐酸浸泡1～3分钟，优选2分钟，再用去离子水将N型单晶硅基体1漂洗干净，进行下一步骤。
(2)、如图2所示，将步骤(1)处理后的N型单晶硅基体1放入工业用APCVD(常压化学气相沉积)设备中，在N型晶体硅基体的前表面沉积掺硼的SiO2膜，形成BSG膜2(硼硅玻璃)，所使用的硼源优选为气态的B2H6，沉积膜所用环境气体为SiH4和O2，所沉积的BSG膜2的厚度优选为大于50nm。
(3)、如图3所示，将N型单晶硅基体1放入工业用APCVD设备中，在N型单晶硅基体1的背表面沉积掺磷的SiO2膜，形成PSG膜3(磷硅玻璃)，所使用的磷源优选为气态的PH3，沉积膜所使用的环境气体为SiH4和O2，沉积的PSG膜3的厚度优选为大于50nm。
(4)、如图4所示，将同时沉积有BSG膜2和PSG膜3的N型单晶硅基体1放入退火炉(本实施例优选管式的退火炉)中进行退火处理，退火的峰值温度优选为700～1100℃，优选为900～1000℃，退火时间为30～200min，优选为60～200min，环境气源优选为N2和O2，退火处理使得要掺杂的硼杂质和磷杂质分别从BSG膜2和PSG膜3中扩散到N型单晶硅基体1中，从而在N型单晶硅基体1的前表面形成p+掺杂的发射极4，在N型单晶硅基体1的背表面形成n+掺杂的基极5。
(5)、如图5所示，将退火后的N型单晶硅基体1置于HF溶液中，用于去除硅基体前后表面的BSG膜2和PSG膜3，然后按照RCA标准清洗法的清洗流程对硅片进行清洗。
(6)、如图6所示，在清洗后的N型单晶硅基体1的前表面用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)的方式沉积一层SiNx介质膜7，SiNx介质膜7的厚度优选为60～100nm，在N型单晶硅基体1的背表面同样采用PECVD方式沉积一层SiNx介质膜7，SiNx介质膜7的厚度优选为30～80nm，N型单晶硅基体1前表面的SiNx介质膜7的作用为实现N型单晶硅基体1前表面的钝化和光的减反射，N型单晶硅基体1背表面的SiNx介质膜的作用为实现N型单晶硅基体1背表面的钝化。
(7)、如图9所示，通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型单晶硅基体1的前表面实现与p+掺杂的发射极欧姆接触的P+电极9，P+电极9包括金属细栅线和金属主栅线；在N型单晶硅基体1的背表面实现与n+掺杂的基极欧姆接触的N+电极10，N+电极10也包括金属细栅线和金属主栅线，完成N型双面电池的制作。
本实施例中通过丝网印刷和共烧结的方式制作金属电极并与p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极形成欧姆接触，与p+掺杂的发射极相欧姆接触的金属电极为正极金属电极，其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线。与n+掺杂的基极相欧姆接触的金属电极为负极金属电极，其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的N型单晶硅基体1前后表面，印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触，制备工艺简单。
参见图9所示，本实施例还提供了一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的p+掺杂的发射极4、钝化减反膜和与p+掺杂的发射极4欧姆接触的P+电极9；N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂的基极5、钝化膜和与n+掺杂的基极5欧姆接触的N+电极10；p+掺杂的发射极4和n+掺杂的基极5利用APCVD技术分别沉积一层掺硼的SiO2和掺磷的SiO2，然后退火处理的方式制备。本实施例中钝化减反膜是单层的SiNx介质膜7，钝化减反膜的厚度为70～110nm，优选30～110nm；钝化膜是单层的SiNx介质膜7，钝化膜的厚度大于或者等于20nm。优选地，N型晶体硅基体前表面的SiNx介质膜7的厚度为60nm～100nm，N型晶体硅基体背表面的SiNx介质膜7厚度大于或者等于20nm。
本实施例提供的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，利用APCVD设备沉积BSG膜2和PSG膜3的方式来实现发射极和基极的掺杂，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，工艺流程简单可靠，降低了生产成本。仅需要一步高温退火处理就可以实现发射极和基极的同时掺杂，因此对N型硅片的高温破坏影响较小，从而可以有效提高产品良率。制备得到的基于APCVD技术的N型双面太阳能电池发电效率高、性能稳定。
实施例2
参见图1至图5、图7以及图10所示，本实施例提供的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)、选择N型晶体硅基体，并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；本实施例中，如图1所示，所选用的N型晶体硅基体为有<100>晶向的N型单晶硅基体1，本实施例的N型单晶硅基体1是N型CZ单晶硅基体(按照直拉生长的方法得到的单晶硅)，N型单晶硅基体1的电阻率为0.5～15Ω·cm，优选1～5Ω·cm；N型单晶硅基体1的厚度为50～300μm，优选80～200μm；制绒处理的具体方式为：将该N型单晶硅基体1置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，碱性水溶液优选为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，制绒后的N型单晶硅基体1用质量浓度为5～10％的盐酸浸泡1～3分钟，优选2分钟，再用去离子水将N型单晶硅基体1漂洗干净，进行下一步骤。
(2)、如图3所示，将N型单晶硅基体1放入工业用APCVD设备中，在N型单晶硅基体1的背表面沉积掺磷的SiO2膜，形成PSG膜3(磷硅玻璃)，所使用的磷源优选为气态的PH3，沉积膜所使用的环境气体为SiH4和O2，沉积的PSG膜3的厚度优选为大于50nm。
(3)、如图2所示，将步骤(1)处理后的N型单晶硅基体1放入工业用APCVD(常压化学气相沉积)设备中，在N型晶体硅基体的前表面沉积掺硼的SiO2膜，形成BSG膜2(硼硅玻璃)，所使用的硼源优选为气态的B2H6，沉积膜所用环境气体为SiH4和O2，所沉积的BSG膜的厚度优选为大于50nm。
(4)、如图4所示，将同时沉积有BSG膜2和PSG膜3的N型单晶硅基体1放入退火炉(本实施例优选管式的退火炉)中进行退火处理，退火的峰值温度优选为700～1100℃，优选为900～1000℃，退火时间为30～200min，优选为60～200min，环境气源优选为N2和O2，退火处理使得要掺杂的硼杂质和磷杂质分别从BSG膜2和PSG膜3中扩散到N型单晶硅基体1中，从而在N型单晶硅基体1的前表面形成p+掺杂的发射极4，在N型单晶硅基体1的背表面形成n+掺杂的基极5。
(5)、如图5所示，将退火后的N型单晶硅基体1置于HF溶液中，用于去除硅基体前后表面的BSG膜2和PSG膜3，然后按照RCA标准清洗法的清洗流程对硅片进行清洗。
(6)、如图7所示，在N型单晶硅基体1的前表面采用ALD(原子层沉积，Atomiclayerdeposition)的方式先沉积一层厚度为不小于2nm的Al2O3介质膜8，然后在Al2O3介质膜8上利用PECVD技术再沉积一层SiNx介质膜7，SiNx介质膜7的厚度优选为60nm～100nm，在N型单晶硅基体1背表面同样采用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜，SiNx介质膜7的厚度优选为大于20nm，N型单晶硅基体1前表面的Al2O3介质膜8和SiNx介质膜7组成的复合膜的作用为实现硅基体前表面的钝化和光的减反射，硅基体背表面SiNx介质膜7的作用为实现硅基体背表面的钝化。
(7)、如图10所示，通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型单晶硅基体1的前表面实现与p+掺杂的发射极欧姆接触的P+电极9，P+电极9包括金属细栅线和金属主栅线；在N型单晶硅基体1的背表面实现与n+掺杂的基极欧姆接触的N+电极10，N+电极10也包括金属细栅线和金属主栅线，完成N型双面电池的制作。
本实施例中通过丝网印刷和共烧结的方式制作金属电极并与p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极形成欧姆接触，与p+掺杂的发射极相欧姆接触的金属电极为正极金属电极，其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线。与n+掺杂的基极相欧姆接触的金属电极为负极金属电极，其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的N型单晶硅基体1前后表面，印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触，制备工艺简单。
需要说明的是，本实施例中步骤(2)和步骤(3)的顺序可以调换，不影响本实施例的实施，调换之后亦在本发明的保护范围。
参见图10所示，本实施例还提供了一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的p+掺杂的发射极4、钝化减反膜和与p+掺杂的发射极4欧姆接触的P+电极9；N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂的基极5、钝化膜和与n+掺杂的基极5欧姆接触的N+电极10；p+掺杂的发射极4和n+掺杂的基极5利用APCVD技术分别沉积一层掺硼的SiO2和掺磷的SiO2，然后退火处理的方式制备。本实施例中钝化减反膜是Al2O3介质膜8与SiNx介质膜7组成的双层复合介质膜，钝化减反膜的厚度为70～110nm；钝化膜是单层的SiNx介质膜，钝化膜的厚度大于或者等于20nm。优选地，N型晶体硅基体前表面的SiNx介质膜7的厚度为60nm～100nm，N型晶体硅基体背表面的SiNx介质膜7厚度大于或者等于20nm；Al2O3介质膜8的厚度大于或者等于2nm。
本实施例提供的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，利用APCVD设备沉积BSG膜2和PSG膜3的方式来实现发射极和基极的掺杂，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，工艺流程简单可靠，降低了生产成本。仅需要一步高温退火处理就可以实现发射极和基极的同时掺杂，因此对N型硅片的高温破坏影响较小，从而可以有效提高产品良率。制备得到的基于APCVD技术的N型双面太阳能电池发电效率高、性能稳定。
本实施例采用Al2O3介质膜8对前表面p+掺杂的发射极4进行钝化，可以有效降低表面复合速率，提高电池的开路电压和短路电流。
实施例3
参见图1至图5、图8以及图11所示，本实施例提供的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)、选择N型晶体硅基体，并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；本实施例中，如图1所示，所选用的N型晶体硅基体为有<100>晶向的N型单晶硅基体1，本实施例的N型单晶硅基体1是N型CZ单晶硅基体(按照直拉生长的方法得到的单晶硅)，N型单晶硅基体1的电阻率为0.5～15Ω·cm，优选1～5Ω·cm；N型单晶硅基体1的厚度为50～300μm，优选80～200μm；制绒处理的具体方式为：将该N型单晶硅基体1置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，碱性水溶液优选为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，制绒后的N型单晶硅基体1用质量浓度为5～10％的盐酸浸泡1～3分钟，优选2分钟，再用去离子水将N型单晶硅基体1漂洗干净，进行下一步骤。
(2)、如图2所示，将步骤(1)处理后的N型单晶硅基体1放入工业用APCVD(常压化学气相沉积)设备中，在N型晶体硅基体的前表面沉积掺硼的SiO2膜，形成BSG膜2(硼硅玻璃)，所使用的硼源优选为气态的B2H6，沉积膜所用环境气体为SiH4和O2，所沉积的BSG膜的厚度优选为大于50nm。
(3)、如图3所示，将N型单晶硅基体1放入工业用APCVD设备中，在N型单晶硅基体1的背表面沉积掺磷的SiO2膜，形成PSG膜3(磷硅玻璃)，所使用的磷源优选为气态的PH3，沉积膜所使用的环境气体为SiH4和O2，沉积的PSG膜3的厚度优选为大于50nm。
(4)、如图4所示，将同时沉积有BSG膜2和PSG膜3的N型单晶硅基体1放入退火炉(本实施例优选管式的退火炉)中进行退火处理，退火的峰值温度优选为700～1100℃，优选为900～1000℃，退火时间为30～200min，优选为60～200min，环境气源优选为N2和O2，退火处理使得要掺杂的硼杂质和磷杂质分别从BSG膜2和PSG膜3中扩散到N型单晶硅基体1中，从而在N型单晶硅基体1的前表面形成p+掺杂的发射极4，在N型单晶硅基体1的背表面形成n+掺杂的基极5。
(5)、如图5所示，将退火后的N型单晶硅基体1置于HF溶液中，用于去除硅基体前后表面的BSG膜2和PSG膜3，然后按照RCA标准清洗法的清洗流程对硅片进行清洗。
(6)、如图8所示，将清洗后N型单晶硅基体1置于工业用管式退火炉中进行热氧化，热氧化温度优选为600～900℃，通氧氧化时间一般不少于10分钟，环境气源为N2和O2，氧化结束后，将会在硅基体的前后表面形成SiO2介质膜6，SiO2介质膜6的厚度优选为2～15nm，氧化结束后，再用ALD的方式在N型单晶硅基体1前表面沉积一层厚度为2nm～10nm的Al2O3介质膜8，然后在Al2O3介质膜8上用PECVD的方式再沉积一层SiNx介质膜7，SiNx介质膜7的厚度优选为50nm～90nm，在N型单晶硅基体1背表面同样采用PECVD的方式沉积一层SiNx介质膜7，SiNx介质膜7的厚度优选为大于20nm，N型单晶硅基体1前表面的SiO2介质膜，Al2O3介质膜8和SiNx介质膜7的共同实现硅基体前表面的钝化和光的减反射，硅基体背表面的SiO2膜与背表面的SiNx介质膜的作用为实现硅基体背表面的钝化。
(7)、如图11所示，通过丝网印刷工艺和共烧结工艺在N型单晶硅基体1的前表面实现与p+掺杂的发射极欧姆接触的P+电极9，P+电极9包括金属细栅线和金属主栅线；在N型单晶硅基体1的背表面实现与n+掺杂的基极欧姆接触的N+电极10，N+电极10也包括金属细栅线和金属主栅线，完成N型双面电池的制作。
本实施例中通过丝网印刷和共烧结的方式制作金属电极并与p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极形成欧姆接触，与p+掺杂的发射极相欧姆接触的金属电极为正极金属电极，其包括相垂直设置的正极金属细栅线和正极金属主栅线。与n+掺杂的基极相欧姆接触的金属电极为负极金属电极，其包括负极金属细栅线和负极金属主栅线，这两种金属电极通过丝网印刷的方式分别印刷在镀膜后的N型单晶硅基体1前后表面，印刷结束后经一次烧结形成欧姆接触，制备工艺简单。
本实施例还提供了一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的p+掺杂的发射极4、钝化减反膜和与p+掺杂的发射极4欧姆接触的P+电极9；N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂的基极5、钝化膜和与n+掺杂的基极5欧姆接触的N+电极10；p+掺杂的发射极4和n+掺杂的基极5利用APCVD技术分别沉积一层掺硼的SiO2和掺磷的SiO2，然后退火处理的方式制备。本实施例中钝化减反膜是SiO2介质膜6、Al2O3介质膜8和SiNx介质膜7组成的三层复合介质膜；钝化减反膜的厚度为70～110nm，优选30～110nm；钝化膜是SiO2介质膜6和SiNx介质膜7组成的双层复合介质膜，钝化膜的厚度大于或者等于20nm。优选地，N型晶体硅基体前表面的SiNx介质膜7的厚度为60nm～100nm，N型晶体硅基体背表面的SiNx介质膜7厚度大于或者等于20nm；Al2O3介质膜8的厚度大于或者等于2nm；SiO2介质膜6的厚度为2～15nm。
参见图11所示，本实施例提供的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，利用APCVD设备沉积BSG膜2和PSG膜3的方式来实现发射极和基极的掺杂，不仅可以省去掩膜的工艺，而且也不需要边缘刻蚀，工艺流程简单可靠，降低了生产成本。仅需要一步高温退火处理就可以实现发射极和基极的同时掺杂，因此对N型硅片的高温破坏影响较小，从而可以有效提高产品良率。制备得到的基于APCVD技术的N型双面太阳能电池发电效率高、性能稳定。
本实施例采用Al2O3介质膜8对前表面p+掺杂的发射极4进行钝化，可以有效降低表面复合速率，提高电池的开路电压和短路电流。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)选择N型晶体硅基体，并对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理；
(2)利用APCVD技术在N型晶体硅基体的前表面沉积一层掺硼的SiO2，形成BSG膜；利用APCVD技术在N型晶体硅基体的背表面沉积一层掺磷的SiO2，形成PSG膜；
(3)利用退火设备对沉积有BSG膜和PSG膜的N型晶体硅基体进行退火，使掺杂的硼杂质从BSG膜扩散到N型晶体硅基体中，在前表面形成p+掺杂的发射极，使掺杂的磷杂质从PSG膜扩散到N型晶体硅基体中，在背表面形成n+掺杂的基极；
(4)利用化学药液去除N型晶体硅基体前表面的BSG膜和后表面的PSG膜，并对N型晶体硅基体进行清洗；
(5)在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面制备钝化膜；
(6)在N型晶体硅基体的前表面形成与发射极欧姆接触的P+电极，在N型晶体硅基体的背表面形成与基极欧姆接触的N+电极，完成N型双面太阳能电池的制作。
2.根据权利要求1所述的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述N型晶体硅基体为N型单晶硅基体，所述N型单晶硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm，厚度为50～300μm。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(1)中制绒处理的具体方式为将该N型单晶硅基体置于碱性水溶液中进行表面腐蚀以形成金字塔小绒面，然后将N型单晶硅基体用质量浓度为5～10％的盐酸浸泡1～3分钟，再用去离子水将硅基体漂洗干净。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(2)中沉积BSG膜所使用的硼源为气态的B2H6，环境气体为SiH4和O2。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(2)中沉积PSG膜所使用的磷源为气态的PH3，环境气体为SiH4和O2。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述退火设备为管式的退火炉，退火的峰值温度为700～1100℃，退火时间为30～200min，环境气源为N2和O2。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述化学药液为HF溶液，去除BSG膜和PSG膜后，按照RCA标准清洗法对N型晶体硅基体进行清洗。
8.根据权利要求1或2所述的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(5)中在N型晶体硅基体的前表面制备钝化减反膜和在N型晶体硅基体的背表面制备钝化膜的方法是：
在N型晶体硅基体的前表面利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜作为钝化减反膜，然后在N型晶体硅基体的背表面利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜作为钝化膜；
或者，在N型晶体硅基体的前表面利用ALD的方式先沉积一层Al2O3介质膜，再在Al2O3介质膜上利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜，形成Al2O3/SiNx复合的钝化减反膜；然后在N型晶体硅基体背表面利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜作为钝化膜；
或者，将N型晶体硅基体进行热氧化，在硅基体的前后表面形成SiO2介质膜，热氧化温度为600～900℃，氧化时间不少于10分钟，环境气源为N2和O2；氧化结束后，利用ALD的方式在N型晶体硅基体前表面沉积一层Al2O3介质膜，再在Al2O3介质膜上利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜，形成SiO2/Al2O3/SiNx复合的钝化减反膜；然后在N型晶体硅基体背表面利用PECVD技术沉积一层SiNx介质膜，形成SiO2/SiNx复合的钝化膜。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(6)中通过丝网印刷工艺在N型晶体硅基体p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极上分别印刷上金属细栅线和金属主栅线，印刷结束后经烧结形成与p+掺杂的发射极和n+掺杂的基极欧姆接触的P+电极和N+电极。
10.一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池，其特征在于：包括N型晶体硅基体，所述N型晶体硅基体的前表面包括依次从内到外的p+掺杂的发射极、钝化减反膜和与p+掺杂的发射极欧姆接触的P+电极；所述N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的n+掺杂的基极、钝化膜和与n+掺杂的基极欧姆接触的N+电极；所述p+掺杂的发射极和所述n+掺杂的基极利用APCVD技术分别沉积一层掺硼的SiO2和掺磷的SiO2，然后退火处理的方式制备。
11.根据权利要求10所述的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池，其特征在于：所述钝化减反膜是单层的SiNx介质膜，或者是Al2O3介质膜与SiNx介质膜组成的双层复合介质膜，或者是SiO2介质膜、Al2O3介质膜和SiNx介质膜组成的三层复合介质膜；所述钝化减反膜的厚度为70～110nm；所述钝化膜是单层的SiNx介质膜或者是SiO2介质膜和SiNx介质膜组成的双层复合介质膜，所述钝化膜的厚度大于或者等于20nm。
12.根据权利要求11所述的一种基于APCVD技术的N型双面太阳能电池，其特征在于：所述N型晶体硅基体前表面的SiNx介质膜的厚度为60nm～100nm，所述N型晶体硅基体背表面的SiNx介质膜厚度大于或者等于20nm；所述Al2O3介质膜的厚度大于或者等于2nm；所述SiO2介质膜的厚度为2～15nm。
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