CN105679653A - 硫硅半导体合金叠层太阳能电池的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为硫硅半导体合金叠层太阳能电池的制作方法，解决在SF6气氛中激光掺硫形成黑硅，半导体非晶硅薄膜层硫元素的掺入量低且不稳定，在厚度到微米量级的非晶层中掺入5×1018-1020/cm3生长周期长，效率低，近红外光波段光电转换效应非常微弱的问题。在商用太阳能电池衬底芯片表面上激光外延生长含S/Si半导体合金层0.5-3.5μm厚度。在N2气氛中利用脉冲宽度为1-800ns脉冲激光，控制能量密度使太阳能电池表面上含硫的Si膜材料温度达到熔点。大约宽1mm×30mm高的带状ns激光，以50-500μm/s速度对其进行扫描，使其表面形成高浓度硫掺杂的具有多晶结构的n+(s)型硫硅半导体合金层，掺硫浓度为5×1018-1020/cm3。n+(s)合金层与衬底电池的掺P的n(p)型层构成n+(s)/n(p)异质结。

Description

硫硅半导体合金叠层太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明与在硅芯片表面激光掺硫方法有关，尤其与利用激光在太阳能电池芯片表面形成硫硅半导体多晶硅的方法有关。
背景技术：
为适应国防与民用领域对可再生资源的迫切需求，太阳光谱中近红外光波段（1.1-2.5μm）的光伏材料及其器件研究，一直受到各国广泛重视。目前普遍使用的硅基材料太阳能电池，由于硅禁带宽度的限制，光电响应的最大波长为1.12μm，导致近红外光波段占有太阳光能量22%的光能量未得到应用。
20世纪末，哈佛大学的Mazur教授研究组在含硫气氛中利用飞秒激光脉冲在硅基材料的表面制备了重掺杂硫的锥状微结构。这种异质结对近红外光谱的吸收率高达90%。在这种材料中，远超其固溶度的硫族掺杂元素在硅的禁带中引入的中间能带是硅获得红外吸收的主要原因。同时，重掺杂的硫深能级杂质，其电子态为非局域的，降低了载流子复合率。这种新材料在太阳能电池、红外探测器等领域具有非常诱人的应用前景。但是采用飞秒激光脉冲点光源在硫气氛中进行的硫重掺杂技术，其特征是可同时形成微结构和硫的重掺杂，微结构和掺硫互相影响，性能难以同时优化，致使黒硅材料表现为高的光吸收率和低的光电转换效率。飞秒激光同硅基材料作用时，通过液化、汽化、沉积多个物理过程形成的微结构表面呈现非晶结构，导致薄层电阻高达几千方欧，严重地影响载流子的输运，形成的光伏器件串联电阻大；且重掺杂（浓度≧1019cm3）深度有限，仅有0.2-0.5μm,影响红外吸收，造成光电转换效率低，使得器件性能还远不能进入实用化。
国内外大多数专利生成掺硫的硅半导体非晶硅薄膜层都是采用飞秒或皮秒脉冲激光点光斑的固有特性在SF6气氛中形成微结构的同时，在微结构表面层中掺入硫原子，在这个物理转换过程中硅材料会出现剧烈汽化，硫元素的掺入量低且不稳定，在厚度到微米量级的非晶层中掺入S原子浓度到达5×1018-1020/cm3很难，局限性大。生长周期长，效率低。
发明内容：
本发明的目的是提供一种掺入S原子浓度高、光电转换效率高、成本低、生产效率高的硫硅半导体合金叠层太阳能电池的制作方法。
本发明是这样实现的：
硫硅半导体合金叠层太阳能电池的制作方法，包含以下步骤：
1）将硅基太阳能电池衬底芯片清洗烘干后，放置于真空镀膜机真空室内旋转支架上，
2）用高真空电子束镀膜装置，真空度优于3×10-3Pa，电子束加热装置的束流100-350mA，蒸镀时间5-30min，石墨坩埚盛Si块，衬底芯片置于旋转支架上，旋转支架转速5-10圈/分，蒸镀第一层Si膜，厚度0.1-1μm，
3）关闭电子束加热装置，开启钼舟热电阻加热器，加热电流50-350A，钼舟内盛高纯S粉末0.05-0.15g重量，在衬底芯片的第一层Si膜上蒸镀第二层S膜，厚度0.1-0.5μm，关闭钼舟加热器，
4）用步骤2）同样工艺在衬底芯片的第二层S膜蒸镀第三层Si膜，厚度控制在0.3-1μm，在衬底芯片的表面形成Si/S/Si三层膜，
5）关闭电子束加热装置，开启旋转支架的电加热器，3×10-3Pa高真空度下升温至80-300℃，将Si/S/Si三层膜进行真空退火处理10-30分钟，使液态S原子向多孔的Si膜中扩散迁移，S均匀分布在多孔的Si膜中，3×10-3Pa高真空度下的退火处理，防止S原子的氧化，
6）将衬底芯片从高真空镀膜机真空室取出，置于高温退火炉或高温氧化炉，在300-800℃高温、N2保护下热处理5-30分钟，使衬底芯片表面上的多层薄膜转变成S均匀分布致密的S/Si混合物，防止ns激光外延生长S/Si合金，S原子的外扩散造成合金体中S原子浓度的降低，
7）将衬底芯片置于可移动的真空室中，充入高纯N2至1个大气压，
8）用激光带产生装置将纳秒激光整形，形成激光带，
9）将上述激光带扫描置于可移动的真空室中的衬底芯片，在其表面形成平行等间距的条状n+(s)型S/Si半导体合金层，呈现多晶结构。
步骤4）中在衬底芯片的表面形成Si/S/Si三层膜基础上至少重复镀S/Si膜一次，形成Si/S/Si/S/Si五层膜，镀S工艺同步骤3）镀Si工艺同步骤2），多层膜的总厚度达到0.5-3.5μm。
步骤7）中的真空室的体积为20×20×5cm，抽真空达10-1Pa后再充氮气，步骤8）中将532或1064nm波长的纳秒激光整形，在柱面透镜的聚焦点处形成激光带，激光带长度0.5-3cm,宽度0.5-2mm,纳秒激光脉冲宽度在1ns-800ns，重复频率10-100Hz，步骤9）中的参数如下：
（1）激光带激光能量密度5-100mj/cm2，使芯片表面S/Si混合物熔化，在其表面形成平行等间距的条状n+(s)型S/Si半导体合金层，
（2）衬底芯片移动速度50-500μm/s，
（3）条状S/Si半导体合金层宽度200nm，长度10mm，S/Si半导体合金平行条的间距为500nm，
（4）衬底芯片表面n+(s)型S/Si半导体合金层中S原子浓度到达5×1018-1020/cm3，n+(s)型S/Si半导体合金层的表面薄层电阻为10-50欧，在25-75℃环境温度下其薄层电阻具有负的电阻温度系数，
（5）S/Si半导体合金层在1.1～2.5μm太阳光近红外区的光吸收率达90%以上。
包含以下步骤8）中调整激光带产生装置的激光光路，使散焦位置处的带状ns激光平面尺寸为宽为5mm，长为30mm，散焦位置处的激光能量密度30mj～150mj/cm2，ns激光重复频率10～100Hz，在步骤9）中使可移动的真空室内的衬底芯片处于柱面透镜聚焦点后5～30mm散焦位置，衬底芯片移动速度50～500μm/s，S/Si半导体合金层与衬底芯片表面的绒面结构呈共形覆盖。
所述激光带产生装置采用现有的光纤分光技术，实现多光路，多衬底芯片同步快速生长S/Si多晶半导体合金层，其厚度0.5-3.5μm，用常规太阳能电池工艺技术在衬底芯片n+(s)表面制作收集栅电极，在P型衬底芯片背侧制作背场电极，构成硫硅半导体合金叠层太阳能电池。
商品硅基太阳能电池衬底芯片为不带钝化膜，带有Ag收集栅，n(p)型表面层的商品太阳能电池芯片，用高温胶带条或金属条将商品太阳能电池芯片上的主收集栅掩蔽保护，商品太阳能电池表面形成S/Si混合物的厚度0.5～3.5μm，在高温退火炉或高温氧化炉200-450℃下退火5-20分钟，防止Ag收集栅的Ag原子的扩散损坏体内的PN结，形成S/Si均匀混合物，S与Si原子的比率达到1:1000，在Ag主收集栅上焊接可伐合金外引出电极。激光外延生长n+(s)型S/Si半导体合金层0.5-3.5μm，使其叠加在太阳能电池芯片表面上，形成n+(s)/n(p)异质结，再用等离子增强化学汽相淀积PECVD技术在太阳能电池芯片n+(s)/n(p)异质结表面上生长SiO2钝化层，其厚度1000埃，或Si3N4膜，其厚度800埃，n+(s)/n(p)异质结形成的表面场提高n+(s)层光生载流子迁移率，增大了叠层太阳能电池的开路电压，依靠商品太阳能电池芯片中PN结的内建电场对n+(s)层中由近红外光产生的光生载流子作用，显著增大叠层太阳能电池芯片的短路电流。
所述激光带产生装置由纳秒激光器7发出的激光依次经第一、二45度全反镜8、9，小孔10，扩束镜11，衰减片12，柱面镜13，矩形孔14进入可移动的真空室15，真空室15与双频步进平台16连接，激光器7大功率，多光纤分光，532nm波长，全反镜8、9是45度、532波长的全反镜，小孔10的直径尺寸小于激光器输出光斑尺寸，输出圆形光斑，扩束镜11扩大输入光斑直径尺寸3-5倍并可调，适用于532nm波长扩束，衰减片12调整激光作用在太阳能电池芯片上的能量值，衰减量1dB-5dB，柱面镜13把输入的高斯光斑整形为带状光斑，柱面镜整形的光斑尺寸可以根据需求进行选择，尺寸为40×40mm-80×80mm，焦距10mm-30mm，放置于二维平移台上，便于调焦，矩形孔14使得从柱面镜的输出光斑变成矩形，同时得到最有效的光通量，真空室15抽真空度到2×10-1Pa，再充入1个大气压的氮气，双频步进工作台16移动精度10nm-100nm，移动范围10cm-20cm。
本发明技术特征与传统方法相比有以下几点本质不同：
1.国内外大多数专利生成掺硫的硅半导体非晶硅薄膜层都是采用飞秒或皮秒脉冲激光点光斑的固有特性在SF6气氛中形成微结构的同时，在微结构表面层中掺入硫原子，在这个物理转换过程中硅材料会出现剧烈汽化，硫元素的掺入量低且不稳定，在厚度到微米量级的非晶层中掺入S原子浓度到达5×1018-1020/cm3很难，局限性大。生长周期长，效率低。本发明用纳秒脉冲激光的热特征，多束光纤分光，经柱面镜将点光源转换为带状光源，形成光栅扫描技术装置，在商品太阳能电池基片衬底上预先生长出Si/S/Si多层膜，再在300-800℃N2中退火处理5-30分钟，形成多孔的S-Si混合物膜层，S在此膜中均匀分布，而不出现S原子的外扩散溢出。然后再用ns激光带扫描芯片，利用ns激光的热特性，使S-Si混合物薄膜快速形成“非平衡态”S-Si半导体合金，有效防止了S原子的外扩溢出，此合金中的S原子的浓度可达1018-1020/cm3，比“平衡态”Si中的S的最大固溶度高出3-5个数量级，在S-Si半导体合金中S原子浓度到达5×1018/cm3以上浓度硫硅半导体合金中硫原子不受固浓度制约，是实现在太阳光近红外波段的光吸收与光电转换的前提条件。不仅提高了加工效率，节约成本，且实现稳定的液态掺硫过程，形成具有强红外相应性能的非平衡态多晶结构的硫硅半导体合金新材料。是实现硅基材料构成新型近红外光太阳能发电的新技术。对于当今太阳能中占总能量22%的近红外光波段1.1-2.5μm开发利用意义重大。
2.本发明采用纳秒激光与其热特性使蒸镀在常规已具有绒面微结构的可见光太阳能电池芯片表面上的硫硅薄膜材料转变成液化状态，而不损伤常规太阳能电池表面的绒面微结构。ns激光使S,Si多层薄膜快速熔化又快速地冷却，可使S原子稳定地保持在合金层中，掺硫的Si外延薄膜与芯片微结构（绒面）形成共形覆盖，生长的硫硅半导体合金其结构较为完整，呈现多晶结构。已获得的多晶结构的硫硅半导体合金，薄层电阻R很低（10-50欧），表面硫硅合金层的厚度可调（0.5-3.5μm）,可调整硫原子浓度（S原子浓度5×1018-1020/cm3）。本发明采用纳秒激光的“散焦技术”，结合激光能量、光扫描速度、优化配置使硅基材料表面上能大面积、均匀生成硫硅合金微纳晶粒。具有从紫外光段到近红外光段全太阳光谱段的优良光吸收率，若再加入SiO2与Si3N4增透/钝化膜，全太阳光谱范围内的反射率可小于5%。
3.“太阳能电池硅片表面掺硫方法”（专利申请号201310398256.8）均在六氟化硫气氛中直接利用纳秒脉冲激光直接在“商品芯片”的Si表面上扫描掺硫。这种方法虽然可以在太阳能全光谱范围内降低硅片的反射率，但容易破坏硅基太阳能电池本身的PN结特性使芯片材料的薄层电阻增大。而本发明是在商用太阳能电池表面蒸镀Si层和硫层多层薄膜，再经过400℃以上高温退火转变为硫/硅均匀分布的混合物，再通过在N2气氛中用激光扫描方法在表面层形成最大3.5μm厚度、硫均匀分布的多晶结构的硫硅半导体合金层，这是一种非平衡固溶体材料，并完整保留下原商用太阳能电池表面本身结构，这种硫硅合金半导体——商用硅基太阳能电池，构成异质结叠层太阳能电池。新型叠层电池，保留商用电池的光电转换效率，增加了近红外并提高了紫外光波段的光电转换效率。
4.本发明红外光吸收层在太阳能电池芯片正表面，红外光生载流子的迁移路程仅有几微米，因而复合损失小，光电转换效率显著提高。目前国内外的掺S黑硅电池中掺S的黑硅微结构都在“电池”的背面。
5.本发明中制备的太阳能电池，串联电阻显著下降。
6.发明包括如下步骤：
1）在现有商品硅芯片太阳能电池表面蒸镀Si层及S层，形成0.5-3.5μm的多层薄膜结构。
2）将蒸涂好硫硅多层薄膜的太阳能电池放置于N2气氛中，高温300-800℃快速退火处理，形成硫原子均匀分布的硫硅混合物层。再用现有的光纤分光技术实现多光路、现有的多路柱面镜整形聚焦技术形成多个带状ns激光扫描和现有的多个双频步进工作台可同时大批量快速外延生长各种尺寸的硫硅半导体合金叠层新型太阳能电池。利用脉冲宽度在1ns-800ns的脉冲激光，能量密度控制在仅使蒸涂薄膜层太阳能电池表面0.5-3.5μm厚度内的硅材料温度达到熔点，激光作用深度不破坏原本的商用太阳能电池硅芯片材料。激光对其进行扫描，表面形成高浓度硫掺杂的多晶结构的硫硅半导体合金层，掺硫浓度为5×1018-1020/cm3。这样形成的多晶结构的硫硅半导体合金层与未被损伤的商用太阳能电池基底共同组成新型叠层太阳能电池芯片，这样既保留了原有太阳能的光电转换效率，同时有增加了近红外光谱波段的转换效率。
本发明在商品太阳能电池芯片表面上蒸涂S/Si多层膜（0.5-3.5μm），利用纳秒激光的热特性，光栅扫描技术实现稳定的液态掺硫过程，形成具有强红外响应性能的非平衡态硫硅半导体合金层，新型硫硅半导体合金层中，硫趋于均匀分布，硫的含量以远超硅中最大固溶度固化于合金体内，形成的合金层深度较大（0.5-3.5μm）;同时由于纳秒激光热特性仅使硅基材料处于稳定的液化状态，硫原子可充分熔入，生长的硫硅半导体合金层其结构较为完整，呈现多晶结构，从而使近红外光产生光生载流子的产生率、寿命、输运系数与收集效率有显著改善。
综上所述，本发明的有益效果是：
1、由于硫原子在Si中最大平衡固溶度低于5×1016/cm3,不具有近红外吸收与光电转换特性，本发明太阳能电池芯片表面采用硫硅合金，S含量大于5×1018/cm3，对太阳光中的近红外光具有90%以上的吸收率。
2、采用光纤分光技术实现多光路、多芯片，带状纳秒激光光栅扫描技术快速大面积熔融生长新型多晶结构的硫硅半导体合金材料。即将硫原子均匀分布的硫硅混合物，采用ns激光热特征快速地熔化Si/S/Si多层膜，又快速地冷却形成硫原子浓度高于5×
1018/cm3的非平衡固溶体，这是Si材料能在近红外光波段产生光吸收与光电转换先决条件。目前国内外相关专利、文献资料均未有报道。这种新型材料可实现近红外光电吸收与光电转换，与国内外相关技术比较，具有批量生产能力，成本大为降低，生产周期缩短的效果。
3、硫硅半导体合金其结构较为完整，呈现多晶结构。已获得多晶结构的硫硅半导体合金材料的表面薄层电阻R（10-50欧），合金中硫原子浓度为（5×1018-1020/cm3）。
4、纳秒激光外延生长硫硅合金，采用“散焦技术”，能够大面积、快速形成S分布均匀的硫硅半导体合金。在硅基材料表面生成硫硅合金微纳晶粒，具有从紫外光段到近红外光段全太阳光谱段的优良光吸收效率，在不使用SiO2与Si3N4增透/钝化膜状况下，使全太阳光谱范围内反射率小于5%。
5、硫硅合金半导体——商品硅基太阳能电池芯片，构成异质结新型叠层太阳能电池，既保留商品电池的光电转换效率，又增加了近红外光波段的光电转换效率并提高了紫外光波段的光电转换效率。
附图说明:
图1为本发明产生的太阳能电池芯片结构图。
图2为激光带产生装置结构图。
具体实施方式
实施例1：
本发明生成亚微米结构硫硅合金层叠层太阳能电池芯片的结构如下图1所示：
1、Al背场电级，
2、P型Si层，
3、n型Si层，
4、硫硅半导体合金层（厚度0.6μm），
5、商品太阳能电池芯片的收集栅。
1、2、3和5是商品硅基太阳能电池芯片层。
本发明的激光带产生装置结构如下图2所示：
激光带产生装置由纳秒激光器7发出的激光依次经第一、二45度全反镜8、9，小孔10，扩束镜11，衰减片12，柱面镜13，矩形孔14进入高真空镀膜机的真空室15，真空室15与双频步进工作台16连接。
一、首先在商用硅基太阳能电池芯片表面蒸涂Si/S/Si薄膜层（厚度0.6μm），工艺流程如下：
1、将商品硅基太阳能电池芯片表面的主收集栅电极掩蔽，保护好，安放在金属底盘上。
2、将带有底盘的硅基太阳能电池芯片置于真空镀膜机（ZZS500型号）旋转支架上。
3、真空镀膜机抽真空致5×10-5托，硅基太阳能电池芯片加温致100℃。
4、用电子束蒸镀Si，参数为束流150mA，蒸镀时间10min,第一层硅膜厚度为0.2μm,然后采用钼舟热阻蒸发S薄膜。高纯S粉末用量需与Si膜厚度相适配，使S/Si混合物中S原子含量达到5×1019cm3,S蒸发通常用量在0.05g。厚度为0.1μm,接着再次用电子束蒸镀第三层Si膜,厚度为0.3μm。
5、Si/S/Si三层膜蒸镀完毕后。将真空镀膜机的旋转支架加温到150℃真空退火15分钟。退火结束后冷却至40℃以下（防止氧化）方可取出硅基太阳能电池芯片。
6、去除收集栅的保护物和金属底盘将芯片放于石英板上再在置于300℃高温N2保护下退火15分钟，在硅基太阳能电池芯片表面形成S原子均匀分布的S/Si混合物（硫原子浓度≥5×1018/cm3）。
二、硫硅半导体合金薄膜纳秒激光外延生长
工艺流程如下：
1、在带有S、Si混合物多孔膜的太阳能电池基片的收集栅上焊接外电极引出线放置于塑料或金属支持盘上，接着将支持盘置于可移动的真空室16中，充入一个大气压的氮气。
2、激光光源波长为532nm,重复频率为10Hz，脉宽为12ns，最大单脉冲能量为500mj。
3、将纳秒脉冲激光通过激光带产生装置变形为光带长度约为15mm，宽度约为1mm。
4、ns激光光带的能量密度控制在使蒸涂于硅基太阳能电池芯片表面的S,Si多层薄膜层温度达到熔点,其能量17mj/cm2,调整双频步进工作台16，使其中置放的硅基太阳能电池芯片处于激光焦点的“焦后”20mm的散焦位置处。
5、启动电控平移台，保持激光光带固定，硅基太阳能电池芯片移动的扫描方式使蒸涂于硅基太阳能电池芯片表面的混合物薄膜层处于熔融状态，形成多晶结构的硫硅半导体合金层。采用17mj/cm2能量，Si片处于焦后20mm处，一个大气压的N2状态下扫描速度选择在100μm/s。
三、用常规商品太阳能电池的封装工艺完成硫/硅半导体合金叠层太阳能电池的封装。
实施例2：
本发明生成2.6μm硫硅合金层太阳能电池芯片的结构如下图1所示：
1、Al背场电级，
2、P型Si层，
3、n型Si层，
4、硫硅半导体合金层（厚度2.6μm），
5、商品太阳能电池芯片的收集栅。
1、2、3和5是商品硅基太阳能电池芯片层。
本发明的激光带产生装置结构如下图2所示：
激光带产生装置由纳秒激光器7发出的激光依次经第一、二45度全反镜8、9，小孔10，扩束镜11，衰减片12，柱面镜13，矩形孔14进入高真空镀膜机的真空室15，真空室15与双频步进工作台16连接。
一、首先在商用硅基太阳能电池芯片表面蒸涂Si/S/Si/S/Si五层薄膜层（厚度为2.6μm），工艺流程如下：
1、将商品硅基太阳能电池芯片表面的主收集栅电极掩蔽，保护好，安放在金属底盘上。
2、将带有底盘的硅基太阳能电池芯片置于真空镀膜机（ZZS500型号）旋转支架上。
3、真空镀膜机抽真空致5×10-5托，硅基太阳能电池芯片加温致100℃。
4、用电子束蒸镀Si，参数为束流200mA/20min,第一层硅膜厚度约为1μm，然后采用钼舟热阻蒸发S薄膜。高纯S粉末用量需与Si膜厚度相适配，使S/Si混合物中S原子含量达到5×1019/cm3,S蒸发通常用量在0.05g。厚度为0.1μm,接着再次用电子束蒸镀第三层Si膜,厚度0.8μm,第四层S膜（厚度为0.1μm），第五层Si膜（厚度为0.6μm），五层薄膜总厚度为2.6μm。
5、Si/S/Si/S/Si五层膜蒸镀完毕后。将真空镀膜机的旋转支架加温到150℃真空退火20分钟。退火结束后冷却至40℃以下（防止氧化）方可取出硅基太阳能电池芯片。
6、去除收集栅的保护物和金属底盘将芯片放于石英板上再在置于400℃高温N2保护下退火10分钟，在硅基太阳能电池芯片表面形成S原子均匀分布的S/Si混合物（硫原子浓度≥5×51018/cm3）。
二、硫硅半导体合金薄膜纳秒激光外延生长
工艺流程如下：
1、在带有S、Si混合物多孔膜的太阳能电池基片的收集栅上焊接外电极引出线放置于塑料或金属支持盘上，接着将支持盘置于可移动的真空室16中，充入一个大气压的氮气。
2、激光光源波长为532nm,重复频率为10Hz，脉宽为12ns，最大单脉冲能量为500mj。
3、将纳秒脉冲激光通过激光带产生装置变形为光带长度约为25mm，宽度约为4mm。
4、ns激光光带的能量密度控制在使蒸涂于硅基太阳能电池芯片表面的S,Si多层薄膜层温度达到熔点,其能量80mj/cm2,调整双频步进工作台16，使其中置放的硅基太阳能电池芯片处于激光焦点的“焦后”20mm的散焦位置处。
5、启动电控平移台，保持激光光带固定，硅基太阳能电池芯片移动的扫描方式使蒸涂于硅基太阳能电池芯片表面的混合物薄膜层处于熔融状态，形成多晶结构的硫硅半导体合金层。采用80mj/cm2能量，Si片处于焦后20mm处，一个大气压的N2状态下扫描速度选择在100μm/s。
三、用常规商品太阳能电池的封装工艺完成硫/硅半导体合金叠层太阳能电池的封装。

Claims (7)

1.硫硅半导体合金叠层太阳能电池的制作方法，其特征在于包含以下步骤：
1）将硅基太阳能电池衬底芯片清洗烘干后，放置于真空镀膜机真空室内旋转支架上，
2）用高真空电子束镀膜装置，真空度优于3′10-3Pa，电子束加热装置的束流100-350mA，蒸镀时间5-30min，石墨坩埚盛Si块，衬底芯片置于旋转支架上，旋转支架转速5-10圈/分，蒸镀第一层Si膜，厚度0.1-1μm，
3）关闭电子束加热装置，开启钼舟热电阻加热器，加热电流50-350A，钼舟内盛高纯S粉末0.05-0.15g重量，在衬底芯片的第一层Si膜上蒸镀第二层S膜，厚度0.1-0.5μm，关闭钼舟加热器，
4）用步骤2）同样工艺在衬底芯片的第二层S膜蒸镀第三层Si膜，厚度控制在0.3-1μm，在衬底芯片的表面形成Si/S/Si三层膜，
5）关闭电子束加热装置，开启旋转支架的电加热器，3′10-3Pa高真空度下升温至80-300℃，将Si/S/Si三层膜进行真空退火处理10-30分钟，使液态S原子向多孔的Si膜中扩散迁移，S均匀分布在多孔的Si膜中，3′10-3Pa高真空度下的退火处理，防止S原子的氧化，
6）将衬底芯片从高真空镀膜机真空室取出，置于高温退火炉或高温氧化炉，在300-800℃高温、N2保护下热处理5-30分钟，使衬底芯片表面上的多层薄膜转变成S均匀分布致密的S/Si混合物，防止ns激光外延生长S/Si合金，S原子的外扩散造成合金体中S原子浓度的降低，
7）将衬底芯片置于可移动的真空室中，充入高纯N2至1个大气压，
8）用激光带产生装置将纳秒激光整形，形成激光带，
9）将上述激光带扫描置于可移动的真空室中的衬底芯片，在其表面形成平行等间距的条状n+(s)型S/Si半导体合金层，呈现多晶结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤4）中在衬底芯片的表面形成Si/S/Si三层膜基础上至少重复镀S/Si膜一次，形成Si/S/Si/S/Si五层膜，镀S工艺同步骤3）镀Si工艺同步骤2），多层膜的总厚度达到0.5-3.5μm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤7）中的真空室的体积为20×20×5cm，抽真空达10-1Pa后再充氮气，步骤8）中将532或1064nm波长的纳秒激光整形，在柱面透镜的聚焦点处形成激光带，激光带长度0.5-3cm,宽度0.5-2mm,纳秒激光脉冲宽度在1ns-800ns，重复频率10-100Hz，步骤9）中的参数如下：
（1）激光带激光能量密度5-100mj/cm2，使芯片表面S/Si混合物熔化，在其表面形成平行等间距的条状n+(s)型S/Si半导体合金层，
（2）衬底芯片移动速度50-500μm/s，
（3）条状S/Si半导体合金层宽度200nm，长度10mm，S/Si半导体合金平行条的间距为500nm，
（4）衬底芯片表面n+(s)型S/Si半导体合金层中S原子浓度到达5×1018-1020/cm3，n+(s)型S/Si半导体合金层的表面薄层电阻为10-50欧，在25-75℃环境温度下其薄层电阻具有负的电阻温度系数，
（5）S/Si半导体合金层在1.1～2.5μm太阳光近红外区的光吸收率达90%以上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包含以下步骤8）中调整激光带产生装置的激光光路，使散焦位置处的带状ns激光平面尺寸为宽为5mm，长为30mm，散焦位置处的激光能量密度30mj～150mj/cm2，ns激光重复频率10～100Hz，在步骤9）中使可移动的真空室内的衬底芯片处于柱面透镜聚焦点后5～30mm散焦位置，衬底芯片移动速度50～500μm/s，S/Si半导体合金层与衬底芯片表面的绒面结构呈共形覆盖。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述激光带产生装置采用现有的光纤分光技术，实现多光路，多衬底芯片同步快速生长S/Si多晶半导体合金层，其厚度0.5-3.5μm，用常规太阳能电池工艺技术在衬底芯片n+(s)表面制作收集栅电极，在P型衬底芯片背侧制作背场电极，构成硫硅半导体合金叠层太阳能电池。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于商品硅基太阳能电池衬底芯片为不带钝化膜，带有Ag收集栅，n(p)型表面层的商品太阳能电池芯片，用高温胶带条或金属条将商品太阳能电池芯片上的主收集栅掩蔽保护，商品太阳能电池表面形成S/Si混合物的厚度0.5～3.5μm，在高温退火炉或高温氧化炉200-450℃下退火5-20分钟，防止Ag收集栅的Ag原子的扩散损坏体内的PN结，形成S/Si均匀混合物，S与Si原子的比率达到1:1000，在Ag主收集栅上焊接可伐合金外引出电极，激光外延生长n+(s)型S/Si半导体合金层0.5-3.5μm，使其叠加在太阳能电池芯片表面上，形成n+(s)/n(p)异质结，再用等离子增强化学汽相淀积PECVD技术在太阳能电池芯片n+(s)/n(p)异质结表面上生长SiO2钝化层，其厚度1000埃，或Si3N4膜，其厚度800埃，n+(s)/n(p)异质结形成的表面场提高n+(s)层光生载流子迁移率，增大了叠层太阳能电池的开路电压，依靠商品太阳能电池芯片中PN结的内建电场对n+(s)层中由近红外光产生的光生载流子作用，显著增大叠层太阳能电池芯片的短路电流。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述激光带产生装置由纳秒激光器（7）发出的激光依次经第一、二全反镜（8、9），小孔（10），扩束镜（11），衰减片（12），柱面镜（13），矩形孔（14）进入可移动的真空室（15），真空室（15）与双频步进平台（16）连接，激光器（7）大功率，多光纤分光，532nm波长，全反镜（8、9）是45度、532波长的全反镜，小孔（10）的直径尺寸小于激光器输出光斑尺寸，输出圆形光斑，扩束镜（11）扩大输入光斑直径尺寸3-5倍并可调，适用于532nm波长扩束，衰减片（12）调整激光作用在太阳能电池芯片上的能量值，衰减量1dB-5dB，柱面镜(13)把输入的高斯光斑整形为带状光斑，柱面镜整形的光斑尺寸可以根据需求进行选择，尺寸为40×40mm-80×80mm，焦距10mm-30mm，放置于二维平移台上，便于调焦，矩形孔(14)使得从柱面镜的输出光斑变成矩形，同时得到最有效的光通量，真空室(15)抽真空度到2×10-1Pa，再充入1个大气压的氮气，双频步进平台（16）移动精度10nm-100nm，移动范围10cm-20cm。
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