CN106252466B - 一种背接触异质结单晶硅太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于太阳能光伏技术领域，提供了一种背接触异质结单晶硅太阳能电池及其制作方法，所述方法包括：在非晶硅层表面，通过第一镀膜技术形成一层透明导电氧化物层；在透明导电氧化物层表面，通过第二镀膜技术形成一层金属层；通过激光划线技术，按照预设的金属电极图案，在金属层上进行激光划线，在所述金属层形成包括主电极和栅线电极的金属电极图案。通过在非晶硅层与金属层中间镀一层透明导电氧化物层，再结合不同的激光特性，进行激光划线，可以避免激光划线过程中对非晶硅和硅基底的损伤，同时可有效避免金属对硅的扩散，并且相对于现有技术，本发明工艺流程较为简单，且可以采用铝等廉价金属材料，降低了电池制作成本，可以达到量产的目的。

Description

一种背接触异质结单晶硅太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明属于太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种背接触异质结单晶硅太阳能电池及其制作方法。
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正负载流子，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证非晶硅，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。
在背接触异质结单晶硅太阳能电池中，为便于收集光生电流，一般都会在太阳能电池中设置一金属电极，而对于金属电极的制作，目前一般采用光刻、电镀、掩膜镀膜、喷墨打印等技术实现，但是，采用光刻技术，由于制作效率低，因此不适宜量产；采用电镀的方式，在实际操作中，存在电镀技术形成的金属层跟硅片之间的结合力不高的技术难题；采用掩膜镀膜的方式，由于金属层通常较厚，为保证金属层在掩膜表面不脱落，需要频繁更换掩膜，制造成本较高；而采用喷墨打印技术结合化学腐蚀技术制作背面金属电极工艺比较复杂，需要用到化学腐蚀的技术形成所需的电极图案，生产效率和成本控制都是很大的挑战。因此通过上述已知的方式进行对背接触异质结单晶硅太阳能电池的金属电极的制作时，存在工艺复杂、成本较高，并且不适宜于量产的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种背接触异质结单晶硅太阳能电池的制作方法，旨在解决目前在对背接触异质结单晶硅太阳能电池制作金属电极时，存在工艺复杂、成本较高，并且不适宜量产的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种背接触异质结单晶硅太阳能的制作方法，包括：
在所述非晶硅层表面，通过第一镀膜技术形成一层透明导电氧化物层；
在所述透明导电氧化物层表面，通过第二镀膜技术形成一层金属层；
通过激光划线技术，按照预设的金属电极图案，在所述金属层上进行激光划线，在所述金属层形成包括主电极和栅线电极的金属电极图案。
本发明实施例还提供了一种背接触异质结单晶硅太阳能电池片，包括：
附着于所述非晶硅层的透明导电氧化物层；以及
附着于所述透明导电氧化物层的金属层；
所述金属层包括通过激光划线技术形成的、包括主电极和栅线电极的金属电极图案。
在本发明实施例中，通过在背接触异质结单晶硅太阳能电池的非晶硅层表面，通过第一镀膜技术形成一层透明导电氧化物层，通过第二镀膜技术在透明导电氧化物层的表面形成一层金属层，并通过激光划刻技术在金属层的表面形成主电极和栅线电极的金属电极图案，工艺流程简单，并且通过在交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅的非晶硅层与金属层中间镀上一层透明导电氧化物层，再结合不同的激光特性，进行激光划线，可以有效解决激光划线过程中对非晶硅和硅基底的损伤，同时可有效避免金属对硅的扩散，解决了应用激光刻蚀制作背接触异质结太阳能电池背面金属电极的两大难题。并且相对于现有技术，本发明工艺流程较为简单，且可以采用铝等廉价金属材料，降低了电池制作成本，可以达到量产的目的。
附图说明
图1示出了本发明实施例提供的一种背接触异质结单晶硅太阳能电池的制作方法的实现流程图；
图2示出了本发明实施例提供的另一种背接触异质结单晶硅太阳能电池的制作方法的实现流程图；
图3示出了本发明实施例提供的又一种背接触异质结单晶硅太阳能电池的制作方法的实现流程图；
图4示出了本发明实施例提供的一种背接触异质结单晶硅太阳能电池的结构示意图；
图5示出了本发明实施例提供的一种背接触异质结单晶硅太阳能电池背面金属电极结构示意图；
图6示出了本发明实施例提供的一种包括刻槽的背接触异质结单晶硅太阳能电池结构示意图；
图7示出了本发明实施例提供的另一种包括刻槽的背接触异质结单晶硅太阳能电池结构示意图；
图8示出了本发明实施例提供的另一种背接触异质结太阳能电池的结构示意图；
图9示出了本发明实施例提供的又一种背接触异质结单晶硅太阳能电池的结构示意图；
图10示出了本发明实施例提供的一种背接触异质结单晶硅太阳能电池的各制作阶段的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例中，通过在背接触异质结单晶硅太阳能电池的非晶硅层表面，通过第一镀膜技术形成一层透明导电氧化物层，通过第二镀膜技术在透明导电氧化物层的表面形成一层金属层，并通过激光划刻技术在金属层的表面形成主电极和栅线电极的金属电极图案，工艺流程简单，并且通过在交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅的非晶硅层与金属层中间镀上一层透明导电氧化物层，再结合不同的激光特性，进行激光划线，可以有效解决激光划线过程中对非晶硅和硅基底的损伤，同时可有效避免金属对硅的扩散，解决了应用激光刻蚀制作背接触异质结太阳能电池背面金属电极的两大难题。并且相对于现有技术，本发明工艺流程较为简单，且可以采用铝等廉价金属材料，降低了电池制作成本，可以达到量产的目的。
实施例一、
图1示出了本发明实施例提供的一种异质结单晶硅太阳能电池的制作方法的实现流程，所述背接触异质结太阳能电池包括依次层叠的硅基底、钝化层、交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅层，详述如下：
在步骤S110中，在所述交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅层表面，通过第一镀膜技术形成一层透明导电氧化物层。
在本发明实施例中，背接触异质结单晶硅太阳能电池中的硅基底1可以是P型或N型单晶硅片，其电阻率为0.5～50Ω·cm，其厚度为50～500μm。硅基底1的正面可以采用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)技术形成表面钝化层和减反射层，单晶硅背面可采用PECVD技术形成背面钝化层2和交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层。
在本发明实施例中，第一镀膜技术包括但不限于溅射、蒸发、离子束、化学气相淀积技术(Chemical Vapor Deposition，CVD)。
在本发明实施例中，透明导电氧化物层包括：ITO薄膜，即InSnOx(掺铟的氧化锡薄膜)，广泛用于触摸屏等领域；以及AZO薄膜，即AlZnOx(掺铝的氧化锌薄膜)等氧化物材料。
其中，透明导电氧化层的厚度为1～1000nm，优选为50-300nm。
在步骤S120中，在所述透明导电氧化物层表面，通过第二镀膜技术形成一层金属层。
在本发明实施例中，第二镀膜技术包括但不限于溅射、蒸发、离子束、电镀、丝网印刷技术。
在本发明实施例中，金属层为合金层、多层金属层或者单一金属层，当为单一金属层时，该单一金属层的材料可以是铝、银、铜、镍等具有较低电阻率的单质金属材料，当为合金层时，合金层材料可以为铝、铬等金属组合形成的合金材料，但通常合金材料电阻率较高，不利于载流子的有效收集。当为多层金属层时，可由两层或两层以上不同金属材料组成，例如，采用铝层以及铬层组成的两层金属层结构，可以解决铝在空气中很容易氧化的问题，优选的，金属层为铝层，导电率高，成本低。
在步骤S130中，通过激光划线技术，按照预设的金属电极图案，在所述金属层上进行激光划线，在所述金属层形成包括主电极和栅线电极的金属电极图案。
在本发明实施例中，通过激光划线技术在金属层进行激光划线时，可通过设置定位点、硅片边缘定位等方法进行定位，以便计算划线的距离，进一步，在金属层上完成金属电极图案。
可以在本发明实施例中，激光划刻过程中的激光波长包括可见光、红外光或者紫外光，脉冲宽度为纳秒激光或者皮秒激光，激光刻蚀时，需要优化激光刻蚀工艺参数，包括扫描速度、激光功率、聚焦等，以达到刻槽深度可控、刻槽边缘清晰、无边缘沉积的目的。
作为本发明的一个实施例，针对不同波长、不同脉冲宽度的激光，透明导电氧化物层、非晶硅、金属可以具有不同的激光刻蚀能量阈值，比如采用皮秒紫外激光作为激光划线采用的激光类型，采用铝层做为金属层，铝层的刻蚀阈值低于透明导电氧化物层和非晶硅，当使用的激光能量高于铝层的刻蚀阈值但低于透明导氧化物层和非晶硅的刻蚀阈值时，就会产生自动选择性刻蚀的效果，从而可以避免激光对透明导电氧化物层和非晶硅、硅基底的损伤。
作为本发明的一个实施例，透明导电氧化物层对可见光波长的激光能量的吸收系数很低，当采用可见光波长范围的激光对金属层进行刻蚀时，激光会穿过透明导电氧化物层到达底下的非晶硅，可能对非晶硅造成一定损伤，但由于非晶硅表面覆盖有透明导电氧化物层，非晶硅吸收激光能量后产生的汽化原子不会扩散，因而激光刻蚀损伤可以减小到最小。相对于纳秒激光，皮秒激光的脉冲宽度小于电子的热化时间，因而激光能量更多的被汽化原子所吸收而不会产生更多的热量，因此选择皮秒激光可以更有效避免对底下非晶硅和单晶硅的刻蚀损伤
作为本发明的另一个实施例，采用紫外光波长的激光对金属层进行刻蚀，金属层、透明导电氧化物、甚至非晶硅膜层和硅基底都会对激光能量产生较强的吸收，激光划线形成的刻槽深度可以到达硅基底，但由于非晶硅表面覆盖了一层透明导电氧化物层，可以有效避免金属对硅基底的扩散。相对于纳秒激光，皮秒激光的脉冲宽度小于电子的热化时间，因而激光能量更多的被汽化原子所吸收而不会产生更多的热量，因此选择皮秒激光可以更有效避免对底下非晶硅和单晶硅的刻蚀损伤
作为本发明的又一个实施例，采用红外激光进行刻蚀，由于透明导电氧化物层对红外光可以具有很高的反射率，从而可以有效避免激光对透明导氧化物层底下非晶硅的损伤。
在本发明实施例中，透明导电氧化物层介于金属层和非晶硅层之间，当激光刻蚀时，透明导电氧化物层可有效阻止金属对非晶硅和硅片的扩散，避免了金属扩散导致的正负极之间的短路。当选择合适的激光种类和刻蚀条件，金属刻蚀完成后，透明导电氧化物层部分甚至全部可以不受损伤，由于透明导电氧化物层的电导率比金属低一个数量级，载流子会优先被金属电极收集，而不会在刻槽区域横向流动造成复合。
在本发明的一个实施例中，通过在背接触异质结太阳能非晶硅电池的非晶硅层上，根据交叉排列的P型和N型非晶硅设置定位点，该定位点可通过激光技术形成一个可识别的图案，如十字形的图案，在完成定位点的制作后，将该定位电通过掩膜技术进行掩盖处理，并通过第一镀膜技术形成透明导电氧化物层以及通过第二镀膜技术形成金属层，之后，将定位点呈现出来，进行定位，以便计算划线的距离，并在金属层上完成金属电极图案。
在本发明实施例中，通过在交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅的非晶硅层与金属层中间镀上一层透明导电氧化物层，再结合不同的激光特性，进行激光划线，可以有效解决激光划线过程中对非晶硅和硅基底的损伤，同时可有效避免金属对硅的扩散，解决了应用激光刻蚀制作背接触异质结太阳能电池背面金属电极的两大难题。并且相对于现有技术，本发明工艺流程较为简单，且可以采用铝等廉价金属材料，降低了电池制作成本，可以达到量产的目的。
实施例二、
图2示出本发明实施例提供的另一种背接触异质结太阳能电池的制作方法的实现流程，在所述通过激光划线技术，按照预设的金属电极图案，在所述金属层上进行激光划线，在所述金属层形成包括主电极和栅线电极的金属电极图案之前，还包括：
在步骤S210中，在所述金属层表面，通过第三镀膜技术形成一层抗氧化金属合金层。
在本发明实施例中，第三镀膜技术包括但不限于溅射、蒸发、离子束、电镀、丝网印刷技术。
在本发明实施例中，抗氧化金属合金层为根据合金材料在金属层上形成的抗氧化的金属合金层，如，铬钒合金，比如，金属层为铝层，通过在铝层上再镀一层铬钒合金薄膜，可以根据铬钒合金薄膜防腐蚀、硬度高等特点，增加金属层的抗氧化性、以及抗腐蚀性。
实施例三、
图3示出本发明实施例提供的又一种背接触异质结太阳能电池的制作方法的实现流程，通过激光划线技术，按照预设的金属电极图案，在所述金属层上进行激光划线，在所述金属层形成包括主栅线和细栅线的金属电极图案之后，还包括：
在步骤S310中，在所述金属层除主电极之外的区域，通过第四镀膜技术形成一层电极保护层。
在本发明实施例中，第四镀膜技术包括但不限于溅射、蒸发、离子束、电镀、丝网印刷技术。
在本发明实施例中，在通过激光划线技术在背接触异质结太阳能电池背面形成金属电极图案后，对其进行清洗，清除金属颗粒，以避免电极短路，在清洗后进烘干处理，并将烘干后的硅片重新放入PECVD腔室，通过掩膜技术将硅片上通过激光划线技术形成的主电极进行掩盖，其余部分全部暴露，将硅片加热至200℃，镀一层氧化硅薄膜，薄膜厚度为100nm。
其中，该电极保护层可以为氧化硅、氮化硅、氧化铝等氧化物或者氮化物等非导电、硬度大、耐腐蚀的材料避免金属电极易腐蚀的情况。
在本发明实施例中，通过在交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层与金属层中间镀上一层透明导电氧化物层，再结合不同的激光特性，进行激光划线，可以有效解决激光划线过程中对非晶硅和硅基底1的损伤，同时可有效避免金属对硅的扩散，解决了应用激光刻蚀制作背接触异质结太阳能电池背面金属电极的两大难题。并且相对于现有技术，本发明工艺流程较为简单，且可以采用铝等廉价金属材料，降低了电池制作成本，可以达到量产的目的。
以下，针对不同波长、不同脉冲宽度的激光进行激光划线制备背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法为例，详述如下：
实施例四、
以532纳米皮秒激光制备背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法为例：
在本发明实施例中，以第一镀膜技术与第二镀膜技术为真空磁控溅射成膜技术，透明导电氧化物层采用AZO，金属层采用铝层的方式为例，具体实现方式如下：
选取电阻率为1Ω·cm，厚度为170μm的N型单晶硅基底，进行清洗、去损伤层、制绒。并将烘干后的硅片立即放入PECVD腔室，完成硅基底正面钝化层和抗反射层的镀膜，然后翻转硅片，完成背面钝化层和交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅的非晶硅层。
然后，从PECVD腔室取出完成背面钝化层和交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅的非晶硅层的硅片，将其背面朝上，使用激光刻蚀机上自带的成像系统观测P型非晶硅和N型非晶硅图案，确定四个定位点的位置，在每个定位点上用激光刻蚀方法形成一个十字线，定位点相对于P型非晶硅和N型非晶硅的图案的位置已知。
完成定位点制作后，用掩膜技术将四个定位十字线遮盖住，并将硅片进入TCO真空镀膜腔室，采用直流脉冲磁控溅射技术在硅片背面镀一层AZO薄膜，厚度为300nm，镀膜条件为：功率300W，Ar流量30sccm，气压3mTorr，衬底温度200℃，镀膜时间20min。
完成AZO镀膜后，硅片进入铝镀膜真空腔室，使用直流磁控溅射技术在AZO上镀一层铝薄膜，膜厚为1μm，镀膜条件为：功率400W，氩气流量30sccm，气压3mTorr，镀膜时间15min。
完成铝镀膜后，硅片进入铬钒合金真空镀膜腔室，同样采用直流磁控溅射技术，在铝膜上再镀一层铬钒合金薄膜，薄膜厚度为100nm，镀膜条件为：功率300W，氩气流量30sccm，气压3mTorr，镀膜时间30sec。通过在铝膜上再镀一层铬钒合金薄膜，可以根据铬钒合金薄膜防腐蚀、硬度高等特点，增加金属层的抗氧化性、以及抗腐蚀性。
完成金属层镀膜后，去掉定位点的掩膜，在激光刻蚀机的成像系统下，找到四个定位点，根据事先设计好的电极图案，计算激光头需要移动的水平和纵向距离，采用绿光皮秒激光扫描刻蚀划线。形成的刻槽完全隔离P型非晶硅和N型非晶硅之上的金属层，最终形成所需的背面金属电极图案，通过选择合适的激光刻蚀条件，相对应区域的金属层全部被刻蚀掉后形成刻槽，透明导电氧化物层完全保留，透明导电氧化物层下面的非晶硅和单晶硅几乎不受激光损伤。
其中，设计激光刻槽宽度为100μm，刻槽深度≥1μm。
进一步，在完成划线后，可用去离子水冲洗硅片5分钟，去除划线后残留的金属颗粒。避免金属颗粒对金属电极造成短路。
将清洗后的硅片进行烘干，并将烘干后的硅片重新放入PECVD腔室，通过掩膜技术将硅片上通过激光划线技术形成的主电极进行掩盖，其余部分全部暴露，将硅片加热至200℃，镀一层氧化硅薄膜，薄膜厚度为100nm。通过在金属电极图案的表面镀上一层电极保护层，该电极保护层可以为氧化硅、氮化硅、氧化铝等氧化物或者氮化物或者非晶硅等非导电、硬度大、耐腐蚀的物质避免金属电极易腐蚀的情况。
在本发明实施例中，通过在交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅的非晶硅层与金属层中间镀上一层透明导电氧化物层，再结合不同的激光特性，进行激光划线，可以有效解决激光划线过程中对非晶硅和硅基底的损伤，同时可有效避免金属对硅的扩散，解决了应用激光刻蚀制作背接触异质结太阳能电池背面金属电极的两大难题。并且相对于现有技术，本发明工艺流程较为简单，且可以采用铝等廉价金属材料，降低了电池制作成本，可以达到量产的目的。
实施例五、
以紫外皮秒激光进行划线制备的背接触异质结太阳能电池方法为例：
在本发明实施例中，以第一镀膜技术与第二镀膜技术为真空磁控溅射成膜技术，透明导电氧化物层采用AZO，金属层采用铝层的方式为例，具体实现方式如下：
选取电阻率为1Ω·cm，厚度为170μm的N型单晶硅基体，进行清洗、去损伤层、制绒。并将烘干后的硅片立即放入PECVD腔室，完成正面钝化层和抗反射层的镀膜，然后翻转硅片，完成背面钝化层和P型非晶硅和N型非晶硅的非晶硅层。
然后，从PECVD腔室取出完成背面钝化层和交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅的非晶硅层的硅片，将其背面朝上，使用激光刻蚀机上自带的成像系统观测P型非晶硅层和N型非晶硅图案，确定四个定位点的位置，在每个定位点用激光刻蚀方法形成一个十字线，定位点相对于P型非晶硅层和N型非晶硅图案的位置已知。
完成定位点制作后，通过掩膜技术将四个定位十字遮盖住，然后将硅片放入TCO真空镀膜腔室，采用直流脉冲磁控溅射技术在硅片背面镀一层AZO薄膜，厚度为300nm，镀膜条件为：功率300W，Ar流量30sccm，气压3mTorr，衬底温度200℃，镀膜时间20min。
完成AZO镀膜后，硅片进入铝镀膜真空腔室，使用直流磁控溅射技术在AZO上镀一层铝薄膜，膜厚为1μm，镀膜条件为：功率400W，氩气流量30sccm，气压3mTorr，镀膜时间15min。
完成铝镀膜后，硅片进入铬钒合金真空镀膜腔室，采用直流磁控溅射技术，在铝膜上再镀一层铬钒合金薄膜，薄膜厚度为100nm，镀膜条件为：功率300W，氩气流量30sccm，气压3mTorr，镀膜时间30sec，通过在铝膜上再镀一层铬钒合金薄膜，可以根据铬钒合金薄膜防腐蚀、硬度高等特点，增加金属层的抗氧化性、以及狂腐蚀性。
完成金属膜镀膜后，去掉定位点的掩膜，在激光刻蚀机的成像系统下，找到四个定位点，根据事先设计好的电极图案，计算激光头需要移动的水平和纵向距离，开始采用紫外皮秒激光对位于P型非晶硅和N型非晶硅之间区域上方的导电膜层进行定位激光扫描刻蚀，形成的刻槽完全隔离P型非晶硅和N型非晶硅之上的金属层，最终形成所需的背面金属电极图案。通过选择合适的激光刻蚀条件，相对应区域的金属层全部被刻蚀掉，刻蚀金属层下面的透明导电氧化物层被部分或全部刻蚀掉，透明导电氧化物层下面的非晶硅和单晶硅基本不受损伤。
其中，设计激光刻槽宽度为100μm，刻槽深度≥1μm。
进一步，完成划线后，可用去离子水冲洗硅片5分钟，去除划线后残留的金属颗粒。通过去除金属颗粒，可以防止金属电极短路。
然后将硅片进行烘干，并将烘干后的硅片重新放入PECVD腔室，通过掩膜技术，将激光划线形成的主电极覆盖，其余部分全部暴露，将硅片加热至200℃，镀一层氧化硅薄膜，薄膜厚度为100nm。
通过在金属电极图案的表面镀上一层电极保护层，该电极保护层可以为氧化硅、氮化硅、氧化铝等氧化物或者氮化物或者非晶硅等非导电、硬度大、耐腐蚀的物质避免金属电极易腐蚀的情况。
在本发明实施例中，通过在交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅的非晶硅层与金属层中间镀上一层透明导电氧化物层，再结合不同的激光特性，进行激光划线，可以有效解决激光划线过程中对非晶硅和硅基底的损伤，同时可有效避免金属对硅的扩散，解决了应用激光刻蚀制作背接触异质结太阳能电池背面金属电极的两大难题。并且相对于现有技术，本发明工艺流程较为简单，且可以采用铝等廉价金属材料，降低了电池制作成本，可以达到量产的目的。
实施例六
在本发明实施例中，参见图4、图5，提供了一种背接触异质结单晶硅太阳能电池，包括依次层叠的硅基底1、钝化层2、交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层，以及在交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层表面附着的一层透明导电氧化物层5，在透明导电氧化物层5表面附着的金属层6，本发明中通过激光划线技术在金属层6上形成包括主电极7以及栅线电极8的金属电极图案，通过P型非晶硅3和N型非晶硅4分别收集正负载流子，通过激光划线技术将P型非晶硅3和N型非晶硅4分别对应的金属电极进行隔离，并通过主电极7以及栅线电极8将正负载流子传输给外接设备，以达到将光能转化为电能，并进行电能使用的目的。
在发明实施例中，背接触异质结单晶硅太阳能电池片中的硅基底1可以是P型或N型单晶硅片，其电阻率为0.5～50Ω·cm，其厚度为50～500μm。硅基底1的正面可以采用PECVD技术形成表面钝化层和减反射层，单晶硅背面可采用PECVD技术形成背面钝化层2和交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层。
在本发明实施例中，透明导电氧化物层5包括：ITO薄膜，即InSnOx(掺铟的氧化锡薄膜)，广泛用于触摸屏等领域；以及AZO薄膜，即AlZnOx(掺铝的氧化锌薄膜)等氧化物。
其中，透明导电氧化层5的厚度为1～1000nm，优选为50-300nm。
在本发明实施例中，金属层6是通过镀膜技术在透明导电氧化物层5表面形成的，所镀金属层6将透明导电氧化物层5全部覆盖，其中，镀膜技术包括溅射、蒸发、离子束、电镀、丝网印刷等各种金属镀膜技术。
其中，金属层6厚度为0.5～100μm，优选为1～50μm。
其中，金属层6为合金层、多层金属层或者单一金属层，当为单一金属层时，该单一金属层的材料可以是铝、银、铜、镍等具有较低电阻率的单质金属材料，当为合金层时，合金层材料可以为铝、铬等金属组合形成的合金材料，但通常合金材料电阻率较高，不利于载流子的有效收集。当为多层金属层时，可由两层或两层以上不同金属材料组成，例如，采用铝层以及铬层组成的两层金属层结构，可以解决铝在空气中很容易氧化的问题，优选的，金属层6为铝层，导电率高，成本低。
在本发明实施例中，激光划刻过程中的激光波长包括可见光、红外光或者紫外光，脉冲宽度为纳秒激光或者皮秒激光，激光刻蚀时，需要优化激光刻蚀工艺参数，包括扫描速度、激光功率、聚焦等，以达到刻槽深度可控、刻槽边缘清晰、无边缘沉积的目的。
其中，激光划刻技术可通过设置定位点9、硅片边缘定位等方法进行定位，以便计算划线的距离，进一步，在金属层6上完成金属电极图案。
实施例七、
参考图4、图5，背接触异质结单晶硅太阳能电池包括硅基底1、钝化层2、交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层，以及在交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层表面附着的一层透明导电氧化物层5，在透明导电氧化物层5表面附着的金属层6，以及通过激光划线技术在金属层6上形成包括主电极7以及栅线电极8的金属电极图案。
在本发明实施例中，为可以准确在金属层6上通过激光划线技术形成金属图案，在交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层表面通过第一镀膜技术形成透明导电氧化物之前，根据交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的排列方式，采用激光技术制作定位点9，该定位点9可以是十字线或者其他可以识别的形状，具体根据实际情况进行设置，本发明不做限定。
在本发明实施例中，在定位点9制作完成后，为保证定位点9在激光划线时可见，在交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层表面通过第一镀膜技术形成透明导电氧化物5之前，通过掩膜技术，将定位点9覆盖，并通过第一镀膜技术在交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层表面形成透明导电氧化物层5以及通过第二镀膜技术在透明导电氧化物层5表面形成金属层6，此时定位点9依然可见。
在本发明实施例中，在通过激光划线技术形成包括主电极7及栅线电极8的金属图案时，首先找到定位点9，然后根据事先设计好的金属电极图案，计算好激光头扫描移动的距离，快速扫描完成对金属层6的划线，以形成金属电极图案。
实施例八、
在本发明实施例中，背接触异质结单晶硅太阳能的金属电极图案为三主电极结构、五主电极结构，或者其他结构，根据不同的载流子的收集效率可选择不同主电极设计。栅线电极的电阻值要远高于主电极的阻值，栅线电极过长，会增加电池片的电学损失，主电极数目多，则栅线较短，电学损失较低。但是，主电极的宽度宽，会造成载流子的复合损失，主电极数目过多，同样不利于载流子的收集，因此具体主电极数目需要结合硅片的尺寸和金属电极本身的电阻高低具体考虑，本发明实施例对此不做限定。
在本发明实施例中，参见图5，以三主电极结构为例，金属电极图案包括主电极7、栅线电极8以及定位点9，图中的黑粗线代表激光刻蚀形成的刻槽10。
其中，中间主电极7为收集多数载流子的电极主栅，两边为两条收集少数载流子的主电极7。
在本发明实施例中，在通过激光划线技术进行划线所形成的刻槽10的宽度和深度需严格控制。在保证正负极电学绝缘的前提下，刻槽10尽量要窄，因为在刻槽10区域没有载流子收集，载流子要水平穿过刻槽10区域到达旁边的正负电极被收集起来，刻槽10越宽，载流子越容易在该区域复合，从而降低电池的转换效率。
其中，槽宽为1～1000μm，优选为10～100μm。
在本发明实施例中，参见图6，激光划线技术进行划线形成的刻槽10的深度刚好等于金属层厚度，即透明导电氧化物层5没有完全被刻蚀掉，通过选择合适的激光刻蚀条件可以达成本效果。
在本发明实施例中，参见图7，激光划线技术进行划线形成的刻槽10的深度大于金属层6的厚度，即透明导电氧化物层5被部分甚至是全部刻蚀掉了，通过选择合适的激光刻蚀条件可以达成本效果。
实施例九、
参见图8，提供了一种被接触异质结太阳能电池的结构，包括硅基底1、钝化层2、交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4层，以及在交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4层表面附着的一层透明导电氧化物层5，在透明导电氧化物层5表面附着的金属层6，通过激光划线技术在金属层6上形成包括主电极7以及栅线电极8的金属电极图案，以及在形成金属电极图案的金属层表面附着的一层电极保护层11。
在本发明实施例中，在通过激光划线技术在背接触异质结太阳能电池背面形成金属电极图案后，对其进行清洗，清除金属颗粒，以避免电极短路，在清洗后进烘干处理，并将烘干后的硅片重新放入PECVD腔室，通过掩膜技术将硅片上通过激光划线技术形成的主电极7进行掩盖，其余部分全部暴露，将硅片加热至200℃，镀一层氧化硅薄膜，薄膜厚度为100nm。
其中，该电极保护层11可以为氧化硅、氮化硅、氧化铝等氧化物或者氮化物或者非晶硅等非导电、硬度大、耐腐蚀的物质避免金属电极易腐蚀的情况。
在本发明实施例中，通过在交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层与金属层6中间镀上一层透明导电氧化物层5，再结合不同的激光特性，进行激光划线，可以有效解决激光划线过程中对非晶硅层和硅基底1的损伤，同时可有效避免金属对硅的扩散，解决了应用激光刻蚀制作背接触异质结太阳能电池背面金属电极的两大难题。并且相对于现有技术，本发明工艺流程较为简单，且可以采用铝等廉价金属材料，降低了电池制作成本，可以达到量产的目的。
实施例十、
参见图9，提供了一种背接触异质结太阳能电池的结构，包括硅基底1、钝化层2、交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层，以及在交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4组成的非晶硅层表面附着的一层透明导电氧化物层5，在透明导电氧化物层5表面附着的金属层6，通过激光划线技术在金属层6上形成包括主电极7以及栅线电极8的金属电极图案。
在本发明实施例中，当金属层6为铝层61时，所述背接触异质结太阳能电池还包括：附着于铝层61的抗氧化金属合金层12。
在本发明实施例中，抗氧化金属合金层12为根据合金材料在金属6上形成的抗氧化的金属合金层12，如，铬钒合金，比如，金属层6为铝层61，通过在铝层61上再镀一层铬钒合金薄膜，可以根据铬钒合金薄膜防腐蚀、硬度高等特点，增加金属层的抗氧化性、以及抗腐蚀性。
实施例十一、
图10示出了一种背接触异质结单晶硅太阳能电池的各制作阶段的结构示意图。
参见图10，一种背接触异质结单晶硅太阳能电池包括依次层叠的硅基底1、钝化层2、交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层，首先通过镀膜技术在交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4的非晶硅层的表面形成一层透明导电氧化物层5，在通过镀膜技术在透明导电氧化物层5的表面形成一层金属层6，最后，通过激光划线技术在金属层的表面形成用来隔离交叉排列的P型非晶硅3和N型非晶硅4分别对应的金属电极进行隔离的刻槽10，以使金属电极收集的正负载流子不宜复合，并且通过在非晶硅层与金属层6之间形成一层透明导电氧化物层5，可以有效避免对激光对底下非晶硅和单晶硅的刻蚀损伤。
在本发明实施例中，通过在背接触异质结单晶硅太阳能的非晶硅层表面，通过第一镀膜技术形成一层透明导电氧化物层，通过第二镀膜技术在透明导电氧化物层的表面形成一层金属层，并通过激光划刻技术在金属层的表面形成主电极和栅线电极的金属电极图案，工艺流程简单，并且通过在交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅的非晶硅层与金属层中间镀上一层透明导电氧化物层，再结合不同的激光特性，进行激光划线，可以有效解决激光划线过程中对非晶硅和硅基底的损伤，同时可有效避免金属对硅的扩散，解决了应用激光刻蚀制作背接触异质结太阳能电池背面金属电极的两大难题。并且相对于现有技术，本发明工艺流程较为简单，且可以采用铝等廉价金属材料，降低了电池制作成本，可以达到量产的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种背接触异质结单晶硅太阳能电池的制作方法，所述背接触异质结单晶硅太阳能电池片包括依次层叠的硅基底、钝化层、交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅层，其特征在于，所述方法包括：
在所述交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅层表面，通过第一镀膜技术形成一层透明导电氧化物层；
在所述透明导电氧化物层表面，通过第二镀膜技术形成一层金属层；
通过激光划线技术，按照预设的金属电极图案，在所述金属层上进行激光划线，在所述金属层形成包括主电极和栅线电极的金属电极图案；
其中，所述金属层为合金层、多层金属层或者单一金属层。
2.如权利要求1所述的背接触异质结单晶硅太阳能电池的制作方法，其特征在于，在所述通过激光划线技术，按照预设的金属电极图案，在所述金属层上进行激光划线，在所述金属层形成包括主电极和栅线电极的金属电极图案之前，还包括：
在所述金属层表面，通过第三镀膜技术形成一层抗氧化金属合金层。
3.如权利要求1所述的背接触异质结单晶硅太阳能电池的制作方法，其特征在于，在所述通过激光划线技术，按照预设的金属电极图案，在所述金属层上进行激光划线，在所述金属层形成包括主电极和栅线电极的金属电极图案之后，还包括：
在所述金属层除所述主电极之外的区域，通过第四镀膜技术形成一层电极保护层。
4.一种背接触异质结单晶硅太阳能电池，包括依次层叠的硅基底、钝化层、交叉排列的P型非晶硅和N型非晶硅层，其特征在于，所述电池还包括：
附着于所述非晶硅层的透明导电氧化物层；以及
附着于所述透明导电氧化物层的金属层；
所述金属层包括通过激光划线技术形成的、包括主电极和栅线电极的金属电极图案；
其中，在所述金属层除所述主电极之外的区域附着有电极保护层；
其中，所述金属层为合金层、多层金属层或者单一金属层。
5.如权利要求4所述的背接触异质结单晶硅太阳能电池，其特征在于，所述透明导电氧化物层包括掺铟的氧化锡薄膜或者掺铝的氧化锌薄膜。
6.如权利要求4所述的背接触异质结单晶硅太阳能电池，其特征在于，所述金属层为铝层，所述电池还包括：
附着于所述铝层的抗氧化金属合金层。
7.如权利要求4所述的背接触异质结单晶硅太阳能电池，其特征在于，所述透明导电氧化层的厚度为1～1000nm。
8.如权利要求4所述的背接触异质结单晶硅太阳能电池，其特征在于，所述金属层的厚度为0.5～100μm。
9.如权利要求4所述的背接触异质结单晶硅太阳能电池，其特征在于，激光划线形成的刻槽的宽度为1～1000μm。
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