CN105826412B - 一种太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池，所述太阳能电池包括设置于第一发射层上部的载流子放大单元，用于增大入射光产生的载流子数量；所述载流子放大单元包含至少一层再晶化硅层，所述再晶化硅层具有浓度为1018～1020cm‑3的缺陷态，所述缺陷态的能级在导带低之下0.2～0.4eV。在保持单结电池基本结构的同时，可以获得超高的效率，其最高理论效率可以高达60％，远远超过现有技术中单结电池结构。
Description
技术领域
本发明属于半导体物理、光伏、光电子及新能源等领域，涉及一种太阳能电池及其制备方法，进一步涉及一种具有高效光电转化效率的太阳能电池及其制备方法，特别涉及一种理论效率远远突破单结太阳能电池最高理论极限效率(32％)的新型单结太阳能电池的结构设计与制造技术，该电池的最高理论效率可以达到60％。
背景技术
如何提高太阳能电池(或其它光电转换器件)的光电转换效率是这一领域研究工作持续不断的目标。然而，对于只有一个PN结(单结)的太阳能电池而言，其最高理论效率为32％；而对于单结硅太阳能电池，其最高理论效率则为29％。目前，实验室获得的硅太阳能电池的光电转换效率已经达到25％，商业化量产硅太阳能电池的效率已经达到24.2％。无论是实验室效率还是商业化量产的太阳能电池效率都已接近硅太阳能电池的最高理论效率极限。
为了突破单结太阳能电池的最高理论效率极限，人们提出了不同的技术方案。
比如包含多个PN结的多结太阳能电池结构。多结太阳能电池可分为两种：横向结构和纵向结构。
所谓横向多结太阳能电池结构就是把不同材料(因此具有不同的带隙Eg)制成的单结太阳能电池横向排列，并与一个光学分光器集成。光学分光器把入射的太阳光按照波长分成不同的光线，分别照射到与之相匹配的太阳能电池上，完成光电转换。这种太阳能电池的最高理论效率可以达到54％。
所谓的纵向多结太阳能电池(多结叠层太阳能电池)就是把不同材料制成的多个太阳能电池沿着纵向叠在一起，分别响应不同波长的入射光。一般地，响应短波长的电池排在上部，而响应长波长的电池排在底部。这种太阳能电池的理论效率可以达到50％以上，但是结构设计还要充分考虑各个电池之间的电流匹配。
无论是横向结构还是纵向结构，其制造工艺都是非常复杂的，因此成本也非常高(比如3结叠层化合物半导体太阳能电池的制造成本是现有商业太阳能电池的100倍以上)。在现有的技术条件下，上述多结电池结构不适合大规模的商业化量产。
因此，太阳能电池如何在单结基本结构的基础上实现高效率就成为一个重要的目标。为了在单结结构的基础上突破32％最高效率的理论限制，有人曾经提出来通过材料改性增加其光吸收的范围。
有人提出在硅中注入氢，从而在硅的禁带之中产生一系列能级，使得硅可以吸收1100纳米以外的红外光，太阳能电池的转换效率也可以提高到35％。也有人提出，通过材料改性改善硅对于短波长光的响应特性，利用一个高能光子激发出多个载流子，从而提高太阳能电池的效率(理论上可以达到60％)。
但是，上述方案存在着一些关键的问题还没有解决：一是高离子注入导致材料的吸收系数激增，造成所谓的“光晕”现象。由于光晕发生在太阳能电池上表面的“死区”，造成很大一部分光吸收不能产生有用的电子-空穴对；另一个问题是载流子不能被及时有效的收集，因此也就不能最终形成有用的电流。
如何通过有效的手段产生有用的“材料改性”、如何消除材料改性带来的负面影响、以及如何使载流子被电极有效收集从而形成电流是最终实现太阳能电池的超高效率需要解决关键问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能电池及其制备方法，其光电转化效率最高能够达到60％。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：
一种太阳能电池，所述太阳能电池包括设置于第一发射层上部的载流子放大(Multiplication of Photo-generated Carriers)单元，用于增大入射光产生的载流子数量；
所述载流子放大单元包含至少一层再晶化硅层，所述再晶化硅层具有缺陷态，所述缺陷态的能级在导带低之下0.2～0.4eV，所述再晶化硅层中缺陷态的密度为1018～1020cm-3。
本发明制备的太阳能电池为改良的太阳能电池，以OSJS(Optimized Single-Junction Structure)记。
单结太阳能电池的主要损失机理包括：高能量光子激发的高动能载流子的热弛豫所损失的能量(热弛豫损失)、长波长的光子由于其能量小于材料的禁带宽度Eg从而不能被电池吸收所产生的能量损失(不吸收损失)、载流子的复合损失等以及其它的能量损失机理，其中热弛豫损失和不吸收损失造成的能量损失分别高达33％和19％，成为限制单结太阳能电池理论效率的最主要因素。
本发明通过在发射层之上设置载流子放大单元，来解决热弛豫损失的问题。
本发明所述再晶化层是指在发射层的硅材料的上部注入离子，使得硅材料内部的晶体无序化，产生非晶化硅层，之后经过退火，得到由于固相晶化(固相外延)而产生的紧邻非晶化硅层的再晶化硅层，以及形成于再晶化硅层和非晶化硅层两者之间的界面层。
所述非晶化硅层是因为离子注入造成的硅材料的无序化引起的，其结构上高度无序，因此载流子的迁移率很低(0.1～10cm/Vs)，当从太阳能电池其它区域产生的电子运动到该非晶化硅层时，电子会在该非晶层形成积累，使得该层实际上成为一个载流子的阻挡层。同时，由于非晶化硅层是通过高浓度掺杂剂注入(比如P原子或B原子)所产生的，所以其本身电子浓度也很高。上述两个原因会导致该层的电子浓度非常高，高电子浓度造成了很高的光吸收系数，其吸收系数可以高达106cm-1，因此造成所谓的“光晕”现象，也就是说，入射光很大一部分被这一很薄的非晶化硅层吸收；因此需要通过有效的手段，如结构设计、或施加外电场，把电子迅速抽取到上表面电极，被电极收集。
本发明抽取电子至金属电极的的方案之一为：
通过离子刻蚀或者化学刻蚀等方法去除非晶化硅层，只保留再晶化硅层，起到放大入射光产生载流子的数量，作为载流子放大单元的必要部件。
刻蚀去除非晶化硅层使得电池上表面的电极(栅线)直接和非晶话硅层下面的再结晶话硅层相接触，载流子不必经过非晶层就可以被电极收集。
本发明通过离子刻蚀或者化学刻蚀等方法去除上表面的非晶层(去除阻挡层)，从而使得光生载流子很容易被电极收集。在该种设计中，再结晶的薄层将成为发射区的表面层，为了减小该层的表面复合和增加电子的收集效率，该层的上面可以增加一层TCO(TCO，Transparent Conduction Oxide)薄膜，此时电子由再结晶化硅层首先进入TCO，再在TCO层中横向传输达到电极栅线。也可以在所述再结晶化硅层上面增加一层钝化膜(如SiO2、SiNx、Al2O3、或者它们的复合膜以及其它材料组成的钝化膜)，此时载流子将在该再结晶层中横向运动，然后再被上表面的电极(栅线)收集。
但是，对于再晶化硅层的形成过程中，非晶化硅层是必然形成的，如若不刻蚀除去非晶化硅层，则本发明所述载流子放大单元还包含非晶化硅层。对于再晶化硅层和非晶化硅层的形成过程中，离子注入的位置和浓度不同，导致了载流子放大单元结构的不同。
情况之一为：所述载流子放大单元还包含设置于再晶化硅层入射光一侧的非晶化硅层。
当所述载流子放大单元包含设置于再晶化硅层入射光一侧的非晶化硅层时，本发明抽取电子至金属电极的的方案之一为：
当所述载流子放大单元包含设置于再晶化硅层入射光一侧的非晶化硅层时，在载流子放大单元的入射光一侧设置透明导电层，用于将载流子导出至金属电极。
为了解决光生载流子被电极有效收集的问题，本发明在非晶层上面增加一层透明导电氧化膜(TCO，Transparent Conduction Oxide)，在TCO膜的上面，再制备梳状电极栅线。这样，光生载流子不需要在非晶层中横向运动，只需要纵向穿越该非晶层即可到达TCO，从而很容易被电极收集。由于该非晶层较薄(其厚度5～50nm)，所以电子可以通过隧穿的机理穿过该薄层；另外，由于非晶化硅层掺杂浓度明显高于其下面各层，所以该界面处存在一个内建电场，该电场也有助于电子纵向穿越非晶化薄层达到TCO电极。
当所述载流子放大单元包含设置于再晶化硅层入射光一侧的非晶化硅层时，本发明抽取电子至金属电极的的方案之二为：
当所述载流子放大单元包含设置于再晶化硅层入射光一侧的非晶化硅层时，将所述太阳能电池的金属电极深入至与再晶化层接触，这种情况下，在所述载流子放大单元的入射光一侧设置钝化膜。
为了解决光生载流子被电极有效收集的问题，本发明利用刻蚀技术(包括各种干法或湿法刻蚀)把上表面的非晶化硅层进行定位刻蚀，从而使得电池上表面的电极(栅线)直接和非晶化硅层下面的再结晶化硅层相接触，载流子不必经过非晶层就可以被电极收集。
情况之二为：所述载流子放大单元包含一层非晶化硅层和设置于所述非晶化硅层两侧的第一再晶化硅层和第二再晶化硅层。
当所述载流子放大单元包含一层非晶化硅层和设置于所述非晶化硅层两侧的第一再晶化硅层和第二再晶化硅层时，本发明抽取电子至金属电极的的方案之一为：
当所述载流子放大单元包含一层非晶化硅层和设置于所述非晶化硅层两侧的第一再晶化硅层和第二再晶化硅层时，在载流子放大单元的入射光一侧设置透明导电层，用于将载流子导出至金属电极。
当所述载流子放大单元包含一层非晶化硅层和设置于所述非晶化硅层两侧的第一再晶化硅层和第二再晶化硅层时，本发明抽取电子至金属电极的的方案之二为：
当所述载流子放大单元包含一层非晶化硅层和设置于所述非晶化硅层两侧的第一再晶化硅层和第二再晶化硅层时，将所述太阳能电池的金属电极深入至与第二再晶化层接触，这种情况下，在所述载流子放大单元的入射光一侧设置钝化膜。
情况之三为：所述载流子放大单元包含一层非晶化硅层和设置于所述非晶化硅层两侧的第一再晶化硅层和第二再晶化硅层；且在所述载流子放大单元上方设有第二发射层；且所述第一发射层和第二发射层材质相同。
当存在第二发射层时，本发明抽取电子至金属电极的的方案之一为：
当设有第二发射层时，在第二发射层的入射光一侧设置透明导电层，用于将载流子导出至金属电极；
当存在第二发射层时，本发明抽取电子至金属电极的的方案之二为：
当设有第二发射层时，将所述太阳能电池的金属电极深入至与第二再晶化层接触，这种情况下，在所述载流子放大单元的入射光一侧设置钝化膜。
本发明所述载流子放大单元通过向第一发射层的晶体硅进行离子注入后，退火处理得到。
优选地，所述载流子放大单元的厚度为5～100nm，例如8nm、25nm、37nm、56nm、75nm、82nm、95nm等。
优选地，所述非晶化硅层的每层厚度0～50nm，例如2nm、5nm、8nm、18nm、25nm、37nm、46nm等。
优选地，所述再晶化硅层的厚度为5～50nm，例如7nm、11nm、15nm、18nm、25nm、37nm、46nm等。
优选地，所述离子注入的离子优选磷和/或硼。
优选地，所述离子注入的剂量为1014～1015cm-2，例如2×1014cm-2、3×1014cm-2、4×1014cm-2、5×1014cm-2、6×1014cm-2、7×1014cm-2、8×1014cm-2、9×1014cm-2等。
优选地，所述离子注入的能量为10～250keV，例如15keV、18keV、24keV、50keV、88keV、135keV、167keV、188keV、200keV、234keV、248keV等。
优选地，所述退火温度为400～600℃，例如420℃、450℃、480℃、530℃、570℃、590℃等。
优选地，所述退火时间为5～100min，例如6min、10min、15min、23min、45min、60min、85min、93min等。
优选地，所述透明导电膜选自掺杂的二氧化锡、二氧化锌和氧化铟锡中的任意1种或至少2种的组合。
优选地，所述透明导电膜厚度为5～100nm，例如8nm、25nm、37nm、56nm、75nm、82nm、95nm等。
优选地，所述钝化膜选自二氧化硅、氮化硅和氧化铝中的任意1种或至少2种的组合。
优选地，所述钝化膜厚度为10～200nm，例如18nm、25nm、37nm、56nm、75nm、82nm、95nm、108nm、125nm、137nm、156nm、175nm、182nm、195nm等。
所述第一发射层和第二发射层为P型硅或N型硅。
本发明目的之二是提供一种如目的之一所述的太阳能电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)对具有太阳能电池的发射层进行离子注入，之后退火处理，在发射层的上部形成载流子放大单元；所述载流子单元包括至少一层再晶化层；
(2)形成载流子导出结构；
(3)可选地形成钝化膜，并必选地形成金属电极；
其中，所述步骤(2)任选自步骤(2a)、步骤(2b)或步骤(2c)中的任意1个：
步骤(2a)在所述载流子放大单元入射光一侧沉积透明导电层；
步骤(2b)刻蚀完全除去步骤(1)经过离子注入和退火形成的非晶硅层；
步骤(2c)刻蚀除去预沉积金属电极区域的由步骤(1)经过离子注入和退火形成的非晶硅层。
本发明通过在常规商用太阳能电池制造工艺中，插入几道简单的成熟的半导体制造工序(离子注入、热退火、以及TCO沉积)，就可以获得超高效率单结太阳能电池。
优选地，当步骤(2)为步骤(2a)时，步骤(3)不形成钝化膜。
当步骤(2)为步骤(2b)时，步骤(3)在形成钝化膜之后形成金属电极，且所述金属电极与再晶化硅层接触。
当步骤(2)为步骤(2c)时，步骤(3)在形成钝化膜之后形成金属电极，且所述金属电极与再晶化硅层接触。
优选地，所述离子注入的离子优选磷和/或硼。
优选地，所述离子注入的剂量为1014～1015cm-2。
优选地，所述离子注入的能量为10～250keV。
优选地，所述退火温度为400～600℃。
优选地，所述退火时间为5～100min。
本发明所述载流子放大单元的具体结构根据离子注入的深度有所不同，离子注入深度浅，则非晶化硅层形成于第一发射层的表面，再晶化硅层形成于非晶化硅层的下表面，典型但非限制性地，此时的离子注入深度≤50nm，甚至≤20nm，此时可以选择通过刻蚀除去非晶化硅层，得到只含有再晶化硅层的载流子放大单元；如果离子注入深度较深，则在非晶化硅层的两侧形成再晶化硅层(第一再晶化硅层和第二再晶化硅层)，所述载流子放大单元包括第一再晶化硅层、非晶化硅层和第二再晶化硅层，且所述载流子放大单元位于所述第一发射层的表面，典型但非限制性地，此时的离子注入深度为50～500nm；甚至于，如果离子注入深度进一步加深，则在非晶化硅层的两侧形成再晶化硅层(第一再晶化硅层和第二再晶化硅层)，且在上层的再晶化硅层之上还有一层未注入离子的硅，成为第二发射层，此时载流子放大单元包括第二发射层、第一再晶化硅层、非晶化硅层和第二再晶化硅层，典型但非限制性地，此时的离子注入深度为500nm以上。
本领域技术人员应该明了，对于离子注入深度对载流子放大单元的影响并不构成对太阳能电池结构性能的影响，原因在于，无论是离子注入深还是浅，本领域技术人员均可以采用本发明所提供的具体技术方案获得具有较高光电转化效率的太阳能电池。
其中，所述再晶化硅层具有缺陷态，所述缺陷态的能级在导带低之下0.2～0.4eV，缺陷态的浓度可以高达1018～1020cm-3。该再晶化层晶格结构与太阳能电池的本体材料(晶体材料)相似，但是其内部包含大量的注入杂质，存在大量的缺陷态。这些杂质缺陷态在退火过程中会发生聚集效应，形成“杂质团”。
所述非晶化硅层为晶格结构与太阳能电池的本体材料(晶体材料)完全不同的材料，其内部原子偏离原来的位置，整个物质结构不再呈现周期性晶格结构。载流子在这种材料中的迁移率很低。
本发明提供的所述OSJS太阳能电池除了在所述发射层的上部发生材料改性之外，电池其余部分的结构与普通太阳能电池相同(比如有一个PN结、电池前表面绒面化、电池背面有背面电场区、有背钝化层、有背电极等)。
本发明所述OSJS电池的工作原理如下：
离子注入后在太阳能电池上表面产生非晶化，在退火过程中，被注入的离子打乱的晶体结构可以产生固相晶化，从而产生一个上述所谓的“再晶化硅层”。所述再晶化硅层尽管晶格结构与太阳能电池的本体材料(晶体材料)相似，但是由于其内部包含大量的注入杂质，所以存在大量的缺陷态。这些杂质缺陷态在退火过程中会发生聚集效应，形成“杂质团”。如果注入的杂质为磷(P)，则这些磷“杂质团”产生被电子占据的缺陷态(杂质团浓度较高时甚至形成“缺陷带”)，其能级位于导带底以下0.2～0.4eV，缺陷态的浓度可以高达1018～1020cm-3。这样，当具有一定能量的载流子撞击到这样的一个缺陷态时，缺陷态上的电子很容易通过这一碰撞获得足够的能量跃迁到导带成为自由电子，也就是说，在该再结晶层会发生电子浓度的碰撞放大效应；
在本发明所提出的OSJS太阳能电池结构中，入射光进入电池材料，绝大部分被非晶层以下的区域(发射区、基区、PN结的空间电荷区等)吸收从而产生光生载流子(电子空穴对，光子直接产生的电子称为“一次电子”)，电子与空穴在PN结电场的作用下分离，分别向N型区表面和P型区表面运动。电子在向N型区表面运动中要经过上述所述再结晶化硅层。如果电子是被短波光子激发产生的，那么该电子将携带很大的动能。这些携带很高动能的自由电子穿过再结晶层时将与该层的缺陷态(亦即所述“杂质团”)发生碰撞从而电离出更多的自由电子(碰撞电离产生的自由电子称为“二次电子”)。无论是一次电子还是二次电子，都继续向N型区表面运动，最后被负电极收集。再结晶化硅层的缺陷态所束缚的电子被碰撞电离之后，缺陷态失去电子，但是它可以捕获从PN结方向运动来的电子从而重新成为束缚着电子的缺陷态。
一次、二次电子等通过外电路形成电流的回路，产生光电转换。由于此时一个高能电子可以以很低的阈能(0.2～0.4eV)产生二次电子(比如，如果本发明所述太阳能电池用硅材料制成，那么，一个波长为400nm的入射光子，理论上可以产生1个一次电子和6个二次电子)，所以光电转换效率大大提高。
理论上，本发明所述太阳能电池的理论效率可以高达60％。因此，本发明所述太阳能电池结构虽然保持单结结构，但是通过部分区域的材料改性，获得的太阳能电池的效率远大于单结太阳能电池32％的最高理论效率的上限。
本发明所提出的4种电池结构，都能很好地克服上述所谓的非晶化硅层的“光晕”现象。这是因为这几种结构都能快速把非晶化硅层中的电子收集到上表面电极，非晶化硅层中的载流子浓度较低，所以不会发生由于高浓度的自由载流子吸收引起的“光晕”现象，当然也不会产生自由载流子的阻挡层。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)在保持单结电池基本结构的同时，可以获得超高的效率，其最高理论效率可以高达60％，远远超过现有技术中单结电池结构；
(2)制造成本低廉，由于与常规商用电池制造工艺相比，只是增加了3道成熟的半导体制造工艺，所以所有设备和技术都是成熟的、低廉的，这保证了本发明所述超高效太阳能电池制造成本低廉；
(3)与现有商用太阳能电池制造工艺兼容，在现有常规商用太阳能电池制造生产线上，只需要增加(或更换)几个简单的工艺设备(离子注入机、热退火炉、TCO沉积设备)，其它设备都不需要改变，即可成为本发明所述超高效太阳能电池生产线。
附图说明
图1是具体实施方式一提供的OSJS太阳能电池的结构示意图；
图2是具体实施方式二提供的OSJS太阳能电池的结构示意图；
图3是具体实施方式三提供的OSJS太阳能电池的结构示意图；
图4是具体实施方式四提供的OSJS太阳能电池的结构示意图；
图5是具体实施方式四提供的OSJS太阳能电池的结构示意图；
图6是具体实施方式一提供的OSJS太阳能电池的能带示意图，其中位于再结晶硅区域导带底下0.2～0.4eV处的高浓度缺陷态是产生自由电子二次激发的中心。
图7是具体实施方式二提供的OSJS太阳能电池的能带示意图，其中位于再结晶硅区域导带底下0.2～0.4eV处的高浓度缺陷态是产生自由电子二次激发的中心。
图8具体实施方式三、具体实施方式四、具体实施方式五提供的OSJS太阳能电池的能带示意图，其中位于再结晶硅区域导带底下0.2～0.4eV处的高浓度缺陷态是产生自由电子二次激发的中心。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用电阻率ρ＝0.2～3Ω·cm的P-型(100)单晶硅片，采用碱制绒方式在硅片表面制绒，制绒溶液为NaOH+IPA+Na2SiO3+H2O的混合溶液，制绒分为“超声清洗-溢流清洗-各向异性刻蚀-超声清洗-喷淋清洗-溢流清洗”等几个环节；
(2)PN结扩散：将制绒-清洗的P-型硅片，插入扩散舟上，在扩散炉温度等达到预设的温度之后，把插有硅片的扩散舟推入扩散炉中，利用POCl3扩散工艺进行N-型杂质扩散；硅片在扩散炉中经过“回温-稳定-预扩散-扩散-再分布-冷却-进浆/出舟”各步骤后，在P-型硅片表面形成了一层N-型扩散区(即形成PN结)；提供开展扩散工艺条件，把扩散后硅片表面的方块电阻控制在80Ω/□左右；
(3)表面及边缘刻蚀：采用湿法(酸腐蚀)刻蚀工艺刻蚀掉扩散过程中产生的表面磷硅玻璃(PSG)以及硅片四周边缘的N型扩散层，去除硅片四周边缘的短路通道；采用硝酸(HNO3)与氢氟酸(HF)混合溶液刻蚀；
(4)硅片上表面N型区(即发射区)的非晶化：利用磷原子的离子注入工艺，在硅片N型区上表面注入大剂量的磷原子(注入剂量5×1014/cm2)，采用两次注入工艺，注入能量分别为25与100keV，提供离子注入，硅片上表面形成一层高掺杂的N-型非晶硅层；
(5)热退火：在500℃条件下对上一步非晶化的硅片进行热退火，退火时间30min，退火进行3个循环；退火过程在N2+H2保护气氛中进行(N2与H2比例为3:1)，通过退火，表面非晶化层底部将发生固相晶化，即非晶化层底部区域会沿着下面没有的晶体硅的结晶方向重新结晶变成所谓的“再结晶层”(也称为“固相外延”)。同时，离子注入产生的缺陷态会发生迁移聚集，在再结晶层形成具有一定浓度的(～1019/cm3)带间缺陷态，该条件下形成的非晶层的厚度约为30nm，再结晶层的厚度约为20nm；
(6)表面氧化层去除：通过湿法(腐蚀)或干法(等离子刻蚀)去除热退火过程中在非晶硅层表面形成的氧化层，得到清洁的非晶硅表面；这一步骤通过湿法刻蚀完成，刻蚀溶液为HF+HNO3溶液，该过程可以使表面非晶硅层厚度适当减薄，将其厚度控制在10nm左右；
(7)表面TCO沉积：利用溅射法在非晶硅表面沉积一层AZO(ZnO:Al)薄膜，薄膜厚度在150nm左右；
(8)印刷与烧结：首先Al背场的印刷与背电极印刷，其次是上表面电极印刷，该工序与常规商用电池片制造工艺相同，目的是在电池片背表面形成Al背场，同时在上下表面良好的电极接触。此处工艺与目前商用单晶硅太阳能电池所用的“印刷-烧结”工艺完全相同；
(9)测试分选：该工序与常规商用电池片制造工艺相同，把电池片按照功率、电流等电学参数进行分档；
(10)通过以上各步骤，制备出P-型高效单晶硅电池片(结构如图1所示)。
根据步骤(4)离子注入的深度，本发明提供的OSJS太阳能电池具有不同的结构，图1给出了OSJS太阳能电池具体实施方式一的结构：
所述OSJS太阳能电池由下至上(与入射光方向相反)包括P型硅100、PN结200、N型硅300、再晶化硅层401(厚度约为20nm)、非晶化硅层402(厚度约为10nm)和透明导电层500(厚度约为150nm)，以及设置于透明导电层之上的金属电极600；
另外，与普通太阳能电池一样，在P型硅的背面具有背电极、制绒等结构，在附图中未示出。
在具体实施方式一种，在(N-型)发射区上表面，制备出一个含有非晶硅和再结晶硅的“微结构层”，即载流子放大单元，在非晶硅上面，制备一层TCO透明导电薄膜，用于载流子的收集。
图6是具体实施方式一提供的OSJS太阳能电池的能带示意图，其中位于再结晶硅区域导带底下0.2～0.4eV处的高浓度缺陷态是产生自由电子二次激发的中心。
实施例2
太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用电阻率ρ＝0.2～3Ω·cm的P-型多晶硅片，采用酸制绒方式在硅片表面制绒，制绒溶液为HNO3+HF+H2O的混合溶液；
(2)PN结扩散：将制绒-清洗的P-型硅片，插入扩散舟上，在扩散炉温度等达到预设的温度之后，把插有硅片的扩散舟推入扩散炉中，利用POCl3扩散工艺进行N-型杂质扩散；硅片在扩散炉中经过“回温-稳定-预扩散-扩散-再分布-冷却-进浆/出舟”各步骤后，在P-型硅片表面形成了一层N-型扩散区(即形成PN结)；提供开展扩散工艺条件，把扩散后硅片表面的方块电阻控制在70Ω/□左右；
(3)表面及边缘刻蚀：采用湿法(酸腐蚀)刻蚀工艺刻蚀掉扩散过程中产生的表面磷硅玻璃(PSG)以及硅片四周边缘的N型扩散层，去除硅片四周边缘的短路通道；采用硝酸(HNO3)与氢氟酸(HF)混合溶液刻蚀；
(4)硅片上表面N型区(即发射区)的非晶化：利用磷原子的离子注入工艺，在硅片N型区上表面注入大剂量的磷原子(注入剂量5×1014/cm2)，采用两次注入工艺，注入能量分别为25keV与100keV；提供离子注入，硅片上表面形成一层高掺杂的N-型非晶硅层；
(5)热退火：在500℃条件下对上一步非晶化的硅片进行热退火，退火时间30min，退火进行3个循环；退火过程在N2+H2保护气氛中进行(N2与H2比例为3:1)；通过退火，表面非晶化层底部将发生固相晶化，即非晶化层底部区域会沿着下面没有的晶体硅的结晶方向重新结晶变成所谓的“再结晶化硅层”(也称为“固相外延”)；同时，离子注入产生的缺陷态会发生迁移聚集，在再结晶层形成具有一定浓度的(1018～1020/cm3)带间缺陷态；热退火之后非晶层的厚度控制在30nm，再结晶层的厚度应控制在20nm；
(6)表面氧化层及非晶化硅层的去除：通过湿法(腐蚀)或干法(等离子刻蚀)去除热退火过程中在非晶化硅层表面形成的氧化层，进而进一步去除非晶化硅层，得到清洁的再晶化硅表面；这一步骤通过湿法刻蚀完成，刻蚀溶液为HF+HNO3溶液，通过调整刻蚀液的浓度、温度、刻蚀时间可以保证把表面非晶硅层完全去除，同时保留适当厚度的再结晶层(厚度20nm左右)；
(7)表面TCO沉积：利用溅射法在再结晶硅表面沉积一层AZO(ZnO:Al)薄膜，薄膜厚度在150nm左右；
(8)印刷与烧结：首先Al背场的印刷与背电极印刷，其次是上表面电极印刷；该工序与常规商用电池片制造工艺相同，目的是在电池片背表面形成Al背场，同时在上下表面良好的电极接触；此处工艺与目前商用单晶硅太阳能电池所用的“印刷-烧结”工艺完全相同；
(9)测试分选：该工序与常规商用电池片制造工艺相同，把电池片按照功率、电流等电学参数进行分档；
(10)通过以上各步骤，制备出P-型高效多晶硅电池片(结构如图2所示)。
根据步骤(4)离子注入的深度，本发明提供的OSJS太阳能电池具有不同的结构，图2给出了OSJS太阳能电池具体实施方式二的结构：
所述OSJS太阳能电池由下至上(与入射光方向相反)包括P型硅100、PN结200、N型硅300、再晶化硅层401和透明导电层500，以及设置于透明导电层之上的金属电极600；
另外，与普通太阳能电池一样，在P型硅的背面具有背电极、制绒等结构，在附图中未示出。
在具体实施方式二的OSJS太阳能电池中，在(N-型)发射区上表面，制备出一个含有再结晶硅的“微结构层”，即载流子放大单元，该再结晶化硅层是通过离子注入非晶化，然后再热退火固相外延再结晶的方法获得，在该再结晶化硅上面，制备一层TCO透明导电薄膜，用于载流子的收集。
图7是具体实施方式二提供的OSJS太阳能电池的能带示意图，其中位于再结晶硅区域导带底下0.2～0.4eV处的高浓度缺陷态是产生自由电子二次激发的中心。
实施例3
太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用电阻率ρ＝0.2～3Ω·cm的P-型多晶硅片，采用酸制绒方式在硅片表面制绒，制绒溶液为HNO3+HF+H2O的混合溶液；
(2)PN结扩散：将制绒-清洗的P-型硅片，插入扩散舟上，在扩散炉温度等达到预设的温度之后，把插有硅片的扩散舟推入扩散炉中，利用POCl3扩散工艺进行N-型杂质扩散；硅片在扩散炉中经过“回温-稳定-预扩散-扩散-再分布-冷却-进浆/出舟”各步骤后，在P-型硅片表面形成了一层N-型扩散区(即形成PN结)；提供开展扩散工艺条件，把扩散后硅片表面的方块电阻控制在70Ω/□左右；
(3)表面及边缘刻蚀：采用湿法(酸腐蚀)刻蚀工艺刻蚀掉扩散过程中产生的表面磷硅玻璃(PSG)以及硅片四周边缘的N型扩散层，去除硅片四周边缘的短路通道；采用硝酸(HNO3)与氢氟酸(HF)混合溶液刻蚀；
(4)硅片上表面N型区(即发射区)的非晶化：利用磷原子的离子注入工艺，在硅片N型区上表面注入大剂量的磷原子(注入剂量5×1014/cm2)，采用两次注入工艺，注入能量分别为25keV与100keV；提供离子注入，硅片上表面形成一层高掺杂的N-型非晶硅层；
(5)热退火：在500℃条件下对上一步非晶化的硅片进行热退火，退火时间30min，退火进行3个循环；退火过程在N2+H2保护气氛中进行(N2与H2比例为3:1)；通过退火，表面非晶化层底部将发生固相晶化，即非晶化层底部区域会沿着下面没有的晶体硅的结晶方向重新结晶变成所谓的“再结晶化硅层”(也称为“固相外延”)；同时，离子注入产生的缺陷态会发生迁移聚集，在再结晶层形成具有一定浓度的(1018～1020/cm3)带间缺陷态；热退火之后非晶层的厚度控制在30nm，再结晶层的厚度应控制在20nm；
(6)表面氧化层及非晶化硅层的去除：通过湿法(腐蚀)或干法(等离子刻蚀)去除热退火过程中在非晶化硅层表面形成的氧化层，进而进一步去除非晶化硅层，得到清洁的再晶化硅表面；这一步骤通过湿法刻蚀完成，刻蚀溶液为HF+HNO3溶液，通过调整刻蚀液的浓度、温度、刻蚀时间可以保证把表面非晶硅层完全去除，同时保留适当厚度的再结晶层(厚度20nm左右)；
(7)表面沉积钝化层：利用PECVD技术再结晶硅层表面沉积一层Si3N4钝化/减反层，该薄膜层厚度在100nm左右；
(8)定位刻蚀钝化层：通过湿法(腐蚀)或干法(等离子刻蚀)在预形成电极(栅线)的位置进行定位刻蚀，刻蚀深度为100nm(保证刻蚀透表面的Si3N4钝化层)。
(8)印刷与烧结：首先Al背场的印刷与背电极印刷，其次是上表面电极印刷；该工序与常规商用电池片制造工艺相同，目的是在电池片背表面形成Al背场，同时在上下表面良好的电极接触；此处工艺与目前商用单晶硅太阳能电池所用的“印刷-烧结”工艺完全相同；
(9)测试分选：该工序与常规商用电池片制造工艺相同，把电池片按照功率、电流等电学参数进行分档；
(10)通过以上各步骤，可以制备出P-型高效晶硅电池片，其结构如图3所示，其能带图如图8所示。
根据步骤(4)离子注入的深度，本发明提供的OSJS太阳能电池具有不同的结构，图3给出了OSJS太阳能电池具体实施方式三的结构：
所述OSJS太阳能电池由下至上(与入射光方向相反)包括P型硅100、PN结200、N型硅300、再晶化硅层401和钝化层700，以及金属电极600，所述金属电极600穿过钝化层700与再晶化硅层401接触；
另外，与普通太阳能电池一样，在P型硅的背面具有背电极、制绒等结构，在附图中未示出。
在具体实施方式三提供的OSJS太阳能电池中，在N-型发射区上表面，制备出一个含有再结晶化硅的“微结构层”，即载流子放大单元，该再结晶化硅层是通过离子注入非晶化，然后再热退火固相外延再结晶的方法获得。在该再结晶硅上面，制备一层钝化层(可以是SiO2、Si3N4、Al2O3等，或者它们组成的多层膜复合层)，在该钝化层上面制备金属栅线电极，金属电极通过烧结透过钝化层直接与再结晶硅层接触，形成良好的欧姆接触。
图8具体实施方式四提供的OSJS太阳能电池的能带示意图，其中位于再结晶硅区域导带底下0.2～0.4eV处的高浓度缺陷态是产生自由电子二次激发的中心。
实施例4
太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用电阻率ρ＝0.2～3Ω·cm的P-型多晶硅片，采用酸制绒方式在硅片表面制绒，制绒溶液为HNO3+HF+H2O的混合溶液；
(2)PN结扩散：将制绒-清洗的P-型硅片，插入扩散舟上，在扩散炉温度等达到预设的温度之后，把插有硅片的扩散舟推入扩散炉中，利用POCl3扩散工艺进行N-型杂质扩散。硅片在扩散炉中经过“回温-稳定-预扩散-扩散-再分布-冷却-进浆/出舟”各步骤后，在P-型硅片表面形成了一层N-型扩散区(即形成PN结)；提供开展扩散工艺条件，把扩散后硅片表面的方块电阻控制在70Ω/□左右；
(3)表面及边缘刻蚀：采用湿法(酸腐蚀)刻蚀工艺刻蚀掉扩散过程中产生的表面磷硅玻璃(PSG)以及硅片四周边缘的N型扩散层，去除硅片四周边缘的短路通道；采用硝酸(HNO3)与氢氟酸(HF)混合溶液刻蚀；
(4)硅片上表面N型区(即发射区)的非晶化：利用磷原子的离子注入工艺，在硅片N型区上表面注入大剂量的磷原子(注入剂量5×1014/cm2)，采用两次注入工艺，注入能量分别为25keV与100keV；提供离子注入，硅片上表面形成一层高掺杂的N-型非晶硅层；
(5)热退火：在500℃条件下对上一步非晶化的硅片进行热退火，退火时间30min，退火进行3个循环；退火过程在N2+H2保护气氛中进行(N2与H2比例为3:1)；通过退火，表面非晶化层底部将发生固相晶化，即非晶化层底部区域会沿着下面没有的晶体硅的结晶方向重新结晶变成所谓的“再结晶化硅层”(也称为“固相外延”)；同时，离子注入产生的缺陷态会发生迁移聚集，在再结晶层形成具有一定浓度的(～1019/cm3)带间缺陷态；热退火之后非晶层的厚度控制在30nm，再结晶层的厚度应控制在20nm；
(6)表面氧化层去除：通过湿法(腐蚀)或干法(等离子刻蚀)去除热退火过程中在非晶硅层表面形成的氧化层，得到清洁的非晶硅表面；这一步骤通过湿法刻蚀完成，刻蚀溶液为HF+HNO3溶液，该过程可以使表面非晶硅层厚度适当减薄，将其厚度控制在10nm左右。
(7)表面沉积钝化层：利用PECVD技术非晶硅表面沉积一层Si3N4钝化/减反层，该薄膜层厚度在100nm左右；
(8)定位刻蚀钝化层：通过湿法(腐蚀)或干法(等离子刻蚀)在预形成电极(栅线)的位置进行定位刻蚀，刻蚀深度为120nm(保证刻蚀透表面钝化层和非晶硅层)。
(8)印刷与烧结：首先Al背场的印刷与背电极印刷，其次是上表面电极印刷；该工序与常规商用电池片制造工艺相同，目的是在电池片背表面形成Al背场，同时在上下表面良好的电极接触；此处工艺与目前商用单晶硅太阳能电池所用的“印刷-烧结”工艺完全相同；
(9)测试分选：该工序与常规商用电池片制造工艺相同，把电池片按照功率、电流等电学参数进行分档；
(10)通过以上各步骤，制备出P-型高效晶硅电池片，其结构如图4所示，其能带图如图8所示。
根据步骤(4)离子注入的深度，本发明提供的OSJS太阳能电池具有不同的结构，图4给出了OSJS太阳能电池具体实施方式四的结构：
所述OSJS太阳能电池由下至上(与入射光方向相反)包括P型硅100、PN结200、N型硅300、再晶化硅层401、非晶硅层402和钝化层700，以及金属电极600，所述金属电极600穿过钝化层700和非晶硅层402与再晶化硅层401接触；
另外，与普通太阳能电池一样，在P型硅的背面具有背电极、制绒等结构，在附图中未示出。
在具体实施方式三提供的OSJS太阳能电池中，在N-型发射区上表面，制备出一个含有再结晶化硅的“微结构层”，即载流子放大单元，该再结晶化硅层是通过离子注入非晶化，然后再热退火固相外延再结晶的方法获得。在该再结晶硅上面，制备一层钝化层(可以是SiO2、Si3N4、Al2O3等，或者它们组成的多层膜复合层)，在该钝化层上面制备金属栅线电极，金属电极通过烧结透过钝化层直接与再结晶硅层接触，形成良好的欧姆接触。
图8具体实施方式四提供的OSJS太阳能电池的能带示意图，其中位于再结晶硅区域导带底下0.2～0.4eV处的高浓度缺陷态是产生自由电子二次激发的中心。
实施例5
太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用电阻率ρ＝0.2～3Ω·cm的P-型多晶硅片，采用酸制绒方式在硅片表面制绒，制绒溶液为HNO3+HF+H2O的混合溶液；
(2)PN结扩散：将制绒-清洗的P-型硅片，插入扩散舟上，在扩散炉温度等达到预设的温度之后，把插有硅片的扩散舟推入扩散炉中，利用POCl3扩散工艺进行N-型杂质扩散。硅片在扩散炉中经过“回温-稳定-预扩散-扩散-再分布-冷却-进浆/出舟”各步骤后，在P-型硅片表面形成了一层N-型扩散区(即形成PN结)；提供开展扩散工艺条件，把扩散后硅片表面的方块电阻控制在70Ω/□左右；
(3)表面及边缘刻蚀：采用湿法(酸腐蚀)刻蚀工艺刻蚀掉扩散过程中产生的表面磷硅玻璃(PSG)以及硅片四周边缘的N型扩散层，去除硅片四周边缘的短路通道；采用硝酸(HNO3)与氢氟酸(HF)混合溶液刻蚀；
(4)硅片上表面N型区(即发射区)的非晶化：利用磷原子的离子注入工艺，在硅片N型区上表面注入大剂量的磷原子(注入剂量2×1014/cm2)，采用一次注入工艺，注入能量分别为200keV，注入深度约为1.0μm左右；提供离子注入，硅片上表面形成一层高掺杂的N-型非晶硅层；
(5)热退火：在500℃条件下对上一步非晶化的硅片进行热退火，退火时间30min，退火进行3个循环；退火过程在N2+H2保护气氛中进行(N2与H2比例为3:1)；通过退火，表面非晶化层顶部和底部将发生固相晶化，即非晶化层两边区域会重新结晶变成所谓的“再结晶化硅层”(也称为“固相外延”)；同时，离子注入产生的缺陷态会发生迁移聚集，在两个再结晶层形成具有一定浓度的(3×1018/cm3)带间缺陷态；热退火之后非晶层的厚度控制在20nm，再结晶层的厚度应控制在10nm；
(6)表面氧化层的去除：通过湿法(腐蚀)或干法(等离子刻蚀)去除热退火过程中在非晶化硅层表面形成的氧化层；
(7)表面沉积钝化层：利用PECVD技术在第二发射区(晶硅)表面沉积一层Si3N4钝化/减反层，该薄膜层厚度在100nm左右；
(8)定位刻蚀钝化层：通过湿法(腐蚀)或干法(等离子刻蚀)在预形成电极(栅线)的位置进行定位刻蚀，刻蚀深度为1.1μm(保证刻蚀透表面的Si3N4钝化层、第二发射区、顶部再结晶层、以及非晶硅层)。
(8)印刷与烧结：首先Al背场的印刷与背电极印刷，其次是上表面电极印刷；该工序与常规商用电池片制造工艺相同，目的是在电池片背表面形成Al背场，同时在上下表面良好的电极接触；此处工艺与目前商用单晶硅太阳能电池所用的“印刷-烧结”工艺完全相同；
(9)测试分选：该工序与常规商用电池片制造工艺相同，把电池片按照功率、电流等电学参数进行分档；
(10)通过以上各步骤，可以制备出P-型高效晶硅电池片，其结构如图5所示，其能带图如图8所示
根据步骤(4)离子注入的深度，本发明提供的OSJS太阳能电池具有不同的结构，图5给出了OSJS太阳能电池具体实施方式五的结构：
所述OSJS太阳能电池由下至上(与入射光方向相反)包括P型硅100、PN结200、N型硅300、第一再晶化硅层401、非晶化硅层402、第二非晶化硅层403和钝化层700，以及金属电极600，所述金属电极600穿过钝化层700、第一非晶化硅层402和第二非晶化硅层403，与再晶化硅层401接触；
另外，与普通太阳能电池一样，在P型硅的背面具有背电极、制绒等结构，在附图中未示出。
具体实施方式五提供的OSJS太阳能电池中，在N-型发射区上表面之下(发射区上半部)，制备出一个含有“再结晶-非晶-再结晶”的“微结构层”，即载流子放大单元，该微结构层是通过离子注入非晶化，然后再热退火固相外延再结晶的方法获得。在电池的上表面，制备一层钝化-减反层(可以是SiO2、Si3N4、Al2O3等，或者它们组成的多层膜复合层)。利用激光刻蚀或者化学刻蚀方法，在要制备金属电极的区域把钝化-减反层以及下面的非晶硅层刻蚀掉，然后在该刻蚀区域制备金属栅线电极，金属电极直接与再结晶硅层接触，形成良好的欧姆接触。这样可以避免非晶硅层造成载流子的阻塞效应，提供载流子的收集效率。
图8具体实施方式三、具体实施方式四、具体实施方式五提供的OSJS太阳能电池的能带示意图，其中位于再结晶硅区域导带底下0.2～0.4eV处的高浓度缺陷态是产生自由电子二次激发的中心。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (24)
1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括设置于第一发射层上部的载流子放大单元，用于增大入射光产生的载流子数量；
所述载流子放大单元包含至少一层再晶化硅层，所述再晶化硅层具有缺陷态，所述缺陷态的能级在导带低之下0.2～0.4eV，所述再晶化硅层中缺陷态的密度为1018～1020cm-3；
所述载流子放大单元还包含设置于再晶化硅层入射光一侧的非晶化硅层；
当所述载流子放大单元包含设置于再晶化硅层入射光一侧的非晶化硅层时，在载流子放大单元的入射光一侧设置透明导电层，用于将载流子导出至金属电极；
或者，
当所述载流子放大单元包含设置于再晶化硅层入射光一侧的非晶化硅层时，将所述太阳能电池的金属电极深入至与再晶化层接触，这种情况下，在所述载流子放大单元的入射光一侧设置钝化膜。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述载流子放大单元包含一层非晶化硅层和设置于所述非晶化硅层两侧的第一再晶化硅层和第二再晶化硅层；
当所述载流子放大单元包含一层非晶化硅层和设置于所述非晶化硅层两侧的第一再晶化硅层和第二再晶化硅层时，在载流子放大单元的入射光一侧设置透明导电层，用于将载流子导出至金属电极；
或者，
当所述载流子放大单元包含一层非晶化硅层和设置于所述非晶化硅层两侧的第一再晶化硅层和第二再晶化硅层时，将所述太阳能电池的金属电极深入至与第二再晶化层接触，这种情况下，在所述载流子放大单元的入射光一侧设置钝化膜。
3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述载流子放大单元包含一层非晶化硅层和设置于所述非晶化硅层两侧的第一再晶化硅层和第二再晶化硅层；且在所述载流子放大单元上方设有第二发射层；且所述第一发射层和第二发射层材质相同；
当设有第二发射层时，在第二发射层的入射光一侧设置透明导电层，用于将载流子导出至金属电极；
或者，
当设有第二发射层时，将所述太阳能电池的金属电极深入至与第二再晶化层接触，这种情况下，在所述载流子放大单元的入射光一侧设置钝化膜。
4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述载流子放大单元通过向第一发射层的晶体硅进行离子注入后，退火处理得到。
5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述载流子放大单元的厚度为5～100nm。
6.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述非晶化硅层的每层厚度0～50nm。
7.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述再晶化硅层的厚度为5～50nm。
8.如权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述离子注入的离子为磷和/或硼。
9.如权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述离子注入的剂量为1014～1015cm-2。
10.如权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述离子注入的能量为10～250keV。
11.如权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述退火温度为400～600℃。
12.如权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述退火时间为5～100min。
13.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述透明导电层选自掺杂的二氧化锡、二氧化锌和氧化铟锡中的任意1种或至少2种的组合。
14.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述透明导电层厚度为5～100nm。
15.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述钝化膜选自二氧化硅、氮化硅和氧化铝中的任意1种或至少2种的组合。
16.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述钝化膜厚度为10～200nm。
17.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一发射层和第二发射层为P型硅或N型硅。
18.一种如权利要求1～17之一所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)对具有太阳能电池的发射层进行离子注入，之后退火处理，在发射层的上部形成载流子放大单元；所述载流子单元包括至少一层再晶化层；
(2)形成载流子导出结构；
(3)可选地形成钝化膜，并必选地形成金属电极；
其中，所述步骤(2)任选自步骤(2a)、步骤(2b)或步骤(2c)中的任意1个：
步骤(2a)在所述载流子放大单元入射光一侧沉积透明导电层；
步骤(2b)刻蚀完全除去步骤(1)经过离子注入和退火形成的非晶硅层；
步骤(2c)刻蚀除去预沉积金属电极区域的由步骤(1)经过离子注入和退火形成的非晶硅层。
19.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，当步骤(2)为步骤(2a)时，步骤(3)不形成钝化膜；
当步骤(2)为步骤(2b)时，步骤(3)在形成钝化膜之后形成金属电极，且所述金属电极与再晶化硅层接触；
当步骤(2)为步骤(2c)时，步骤(3)在形成钝化膜之后形成金属电极，且所述金属电极与再晶化硅层接触。
20.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述离子注入的离子为磷和/或硼。
21.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述离子注入的剂量为1014～1015cm-2。
22.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述离子注入的能量为10～250keV。
23.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述退火温度为400～600℃。
24.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述退火时间为5～100min。
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