CN107017317B - 一种太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种太阳能电池及其制备方法，其中，所述太阳能电池的制备方法利用等离子体处理氨气的方式对硅衬底进行氢钝化，氨气在等离子体处理过程中产生的氢离子与所述太阳能电池的硅衬底中的缺陷或杂质反映，起到钝化的效果，从而提升了太阳能电池的光电转换效率；并且氨气非易燃易爆气体，避免了氢钝化过程总易燃易爆气体参与而造成危险的可能。
Description
技术领域
本申请涉及新能源技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着社会的不断发展，资源紧缺问题愈加凸显，新能源的利用迫在眉睫。太阳能作为可再生的清洁能源，受到广泛的关注，太阳能电池应运而生。
主流的太阳能电池一般为硅基太阳能电池，由于制备硅基太阳能电池的硅材料中不可避免的含有大量的杂质和缺陷，导致硅材料中少子寿命及扩散长度大大降低，从而影响太阳能电池的转换效率。为了降低硅材料中的杂质和缺陷数量以提升太阳能电池的光电转换效率，氢钝化技术广泛应用于太阳能电池的制备过程中。
现有技术中的氢钝化技术通常是在形成太阳能电池的正面电极和背电极之前将硅基置于450℃左右的氮气和氢气的混合气体中进行一定时间的退火，以使氢离子与硅基中的缺陷或杂质进行反应，起到钝化的效果，从而提升太阳电池的转换效率，但是由于氢气的易燃易爆，现有技术中对太阳能电池的氢钝化过程存在一定的危险性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池及其制备方法，以实现避免太阳能电池氢钝化过程中易燃易爆气体的参与而造成危险的目的。
为实现上述技术目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种太阳能电池的制备方法，包括：
提供硅衬底；
对所述硅衬底进行扩散处理，形成PN结；
利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理；
在经过等离子体处理后的硅衬底上表面和下表面分别形成正面电极和背电极。
可选的，所述对所述硅衬底进行扩散处理，形成PN结包括：
利用第一掺杂类型粒子对所述硅衬底进行掺杂，获得第一掺杂类型硅衬底；
利用第二掺杂类型粒子对所述第一掺杂类型硅衬底进行掺杂，形成PN结；
对形成PN结的硅衬底四周进行刻蚀，去除位于所述硅衬底四周表面的第二掺杂类型膜层，使所述形成PN结的硅衬底上表面与下表面绝缘；
所述第一掺杂类型与所述第二掺杂类型不同。
可选的，所述对形成PN结的硅衬底四周进行刻蚀，去除位于所述硅衬底四周表面的第二掺杂类型膜层，使所述形成PN结的硅衬底上表面与下表面绝缘之后，利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理之前还包括：
在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面形成抗反射层。
可选的，所述在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面形成抗反射层包括：
利用等离子体增强化学气相沉积法在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面衬底氮化硅膜层，形成所述抗反射层。
可选的，所述利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理的时间的取值范围为0.5min-60min，包括端点值。
一种太阳能电池，应用上述任一项所述的太阳能电池的制备方法制备，所述太阳能电池包括：
硅衬底，所述硅衬底包括第一掺杂类型层和第二掺杂类型层，所述第一掺杂类型层和第二掺杂类型层形成PN结；
位于所述第二掺杂类型层表面的正面电极；
位于所述第一掺杂类型层表面的背电极。
可选的，还包括：
位于所述第二掺杂类型层与所述正面电极之间的抗反射层。
可选的，所述抗反射层为氮化硅层。
可选的，所述正面电极包括：
位于所述第二掺杂类型层表面沿第一方向排布的多个细栅；
位于所述第二掺杂类型层表面沿第二方向排布的多个主栅；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种太阳能电池及其制备方法，其中，所述太阳能电池的制备方法利用等离子体处理氨气的方式对硅衬底进行氢钝化，氨气在等离子体处理过程中产生的氢离子与所述太阳能电池的硅衬底中的缺陷或杂质反映，起到钝化的效果，从而提升了太阳能电池的光电转换效率；并且氨气非易燃易爆气体，避免了氢钝化过程总易燃易爆气体参与而造成危险的可能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请的一个实施例提供的一种太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图2为本申请的另一个实施例提供的一种太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图3为本申请的又一个实施例提供的一种太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图4为本申请的再一个实施例提供的一种太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图5为本申请的一个实施例提供的一种太阳能电池的剖面结构示意图；
图6为本申请的另一个实施例提供的一种太阳能电池的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种太阳能电池的制备方法，如图1所示，包括：
S101：提供硅衬底；
需要说明的是，所述硅衬底优选为单晶结构的硅衬底。但在本申请的其他实施例中，所述硅衬底的种类包括但不限于：单晶、多晶或非晶体结构的硅材料。但本申请对所述硅衬底的具体类型不做限定，具体视实际情况而定。
优选的，所述硅衬底表面具有陷光绒面，以提升制备的太阳能电池的光线吸收效率；所述陷光绒面可以通过酸制绒工艺或碱制绒工艺制得，由于酸制绒工艺和碱制绒工艺的具体流程已为本领域技术人员所熟知，本申请在此不做赘述。
S102：对所述硅衬底进行扩散处理，形成PN结；
具体地，参考图2，所述对所述硅衬底进行扩散处理，形成PN结包括：
S1021：利用第一掺杂类型粒子对所述硅衬底进行掺杂，获得第一掺杂类型硅衬底；
S1022：利用第二掺杂类型粒子对所述第一掺杂类型硅衬底进行掺杂，形成PN结；
S1023：对形成PN结的硅衬底四周进行刻蚀，去除位于所述硅衬底四周表面的第二掺杂类型膜层，使所述形成PN结的硅衬底上表面与下表面绝缘；
所述第一掺杂类型与所述第二掺杂类型不同。
需要说明的是，在利用第二掺杂类型粒子对所述硅衬底进行了扩散处理之后，在所述硅衬底的四周也形成了一层第二掺杂类型膜层，这些第二掺杂类型膜层的存在使得所述形成PN结的硅衬底的上表面和下表面短路，因此，需要对硅衬底四周进行刻蚀，以去除位于所述硅衬底四周表面的第二掺杂类型膜层。
还需要说明的是，在本申请的一个实施例中，所述第一掺杂类型为P型，第二掺杂类型为N型；但在本申请的其他实施例中，所述第一掺杂类型还可以为N型，所述第二掺杂类型为P型。本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
S103：利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理；
需要说明的是，在本申请的一个具体实施例中，利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理的具体工艺参数可以为：温度400℃-600℃，包括端点值；氨气流量为5000-9000标况毫升每分(standard-state cubic centimeter per minute，sccm)，包括端点值；压力为1500毫托(mTor)-3500mTor，包括端点值；所述利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理的时间的取值范围为0.5min-60min，包括端点值。
优选的，在利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理之前，优选抽空所述硅衬底所在炉管内的气体，并通入氨气，进行一段时间的预通气。预通气过程的工艺参数可以为：温度400℃-600℃，包括端点值；氨气流量为5000-9000sccm，包括端点值；压力为1500毫托(mTor)-3500mTor，包括端点值；预通气时间的取值范围为10s-30s，包括端点值。
S104：在经过等离子体处理后的硅衬底上表面和下表面分别形成正面电极和背电极。
需要说明的是，一般情况下，所述正面电极包括沿第一方向排列的多个细栅和沿第二方向排列的多个主栅，其中，所述第一方向和第二方向垂直，主栅和细栅的具体数量取值视太阳能电池的面积大小而定，本申请对此并不做限定。
还需要说明的是，本申请实施例仅提供了一种可能的正面电极的组成结构。在本申请的一个实施例中，所述正面电极为H型的三主栅或四主栅结构。本申请对所述正面电极的具体组成形式并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，参考图3，所述对形成PN结的硅衬底四周进行刻蚀，去除位于所述硅衬底四周表面的第二掺杂类型膜层，使所述形成PN结的硅衬底上表面与下表面绝缘之后，利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理之前还包括：
S105：在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面形成抗反射层。
需要说明的是，在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面设置抗反射层的目的是减少入射光线的反射，增加太阳能电池的光线吸收率，从而增加所述太阳能电池的光电转换效率。
在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，参考图4，所述在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面形成抗反射层包括：
S1051：利用等离子体增强化学气相沉积法在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面衬底氮化硅膜层，形成所述抗反射层。
利用本申请实施例提供的太阳能电池的制备方法制备的太阳电池的剖面结构示意图参考图5和图6。
相应的，本申请实施例还提供了一种太阳能电池，参考图5，应用上述任一项所述的太阳能电池的制备方法制备，所述太阳能电池包括：
硅衬底，所述硅衬底包括第一掺杂类型层100和第二掺杂类型层200，所述第一掺杂类型层100和第二掺杂类型层200形成PN结；
位于所述第二掺杂类型层200表面的正面电极300；
位于所述第一掺杂类型层100表面的背电极400。
需要说明的是，所述硅衬底优选为单晶结构的硅衬底。但在本申请的其他实施例中，所述硅衬底的种类包括但不限于：单晶、多晶或非晶体结构的硅材料。但本申请对所述硅衬底的具体类型不做限定，具体视实际情况而定。
优选的，所述硅衬底表面具有陷光绒面，以提升制备的太阳能电池的光线吸收效率；所述陷光绒面可以通过酸制绒工艺或碱制绒工艺制得，由于酸制绒工艺和碱制绒工艺的具体流程已为本领域技术人员所熟知，本申请在此不做赘述。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，参考图6，所述太阳能电池还包括：
位于所述第二掺杂类型层200与所述正面电极300之间的抗反射层500。
需要说明的是，在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面设置抗反射层500的目的是减少入射光线的反射，增加太阳能电池的光线吸收率，从而增加所述太阳能电池的光电转换效率。
在本申请的一个具体实施例中，所述抗反射层500为氮化硅层。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，所述正面电极300包括：
位于所述第二掺杂类型层200表面沿第一方向排布的多个细栅；
位于所述第二掺杂类型层200表面沿第二方向排布的多个主栅；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
需要说明的是，本申请实施例仅提供了一种可能的正面电极300的组成结构。在本申请的一个实施例中，所述正面电极300为H型的三主栅或四主栅结构。本申请对所述正面电极300的具体组成形式并不做限定，具体视实际情况而定。
综上所述，本申请实施例提供了一种太阳能电池及其制备方法，其中，所述太阳能电池的制备方法利用等离子体处理氨气的方式对硅衬底进行氢钝化，氨气在等离子体处理过程中产生的氢离子与所述太阳能电池的硅衬底中的缺陷或杂质反映，起到钝化的效果，从而提升了太阳能电池的光电转换效率；并且氨气非易燃易爆气体，避免了氢钝化过程总易燃易爆气体参与而造成危险的可能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供硅衬底；
对所述硅衬底进行扩散处理，形成PN结；
抽空所述硅衬底所在炉管内的气体，并通入氨气进行预通气，预通气过程的工艺参数为：温度400℃-600℃，包括端点值；氨气流量为5000-9000sccm，包括端点值；压力为1500mTor-3500mTor，包括端点值；预通气时间的取值范围为10s-30s，包括端点值；
利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理；
在经过等离子体处理后的硅衬底上表面和下表面分别形成正面电极和背电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述硅衬底进行扩散处理，形成PN结包括：
利用第一掺杂类型粒子对所述硅衬底进行掺杂，获得第一掺杂类型硅衬底；
利用第二掺杂类型粒子对所述第一掺杂类型硅衬底进行掺杂，形成PN结；
对形成PN结的硅衬底四周进行刻蚀，去除位于所述硅衬底四周表面的第二掺杂类型膜层，使所述形成PN结的硅衬底上表面与下表面绝缘；
所述第一掺杂类型与所述第二掺杂类型不同。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对形成PN结的硅衬底四周进行刻蚀，去除位于所述硅衬底四周表面的第二掺杂类型膜层，使所述形成PN结的硅衬底上表面与下表面绝缘之后，利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理之前还包括：
在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面形成抗反射层。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面形成抗反射层包括：
利用等离子体增强化学气相沉积法在所述硅衬底第二掺杂类型膜层表面衬底氮化硅膜层，形成所述抗反射层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用氨气对形成PN结的硅衬底进行等离子体处理的时间的取值范围为0.5min-60min，包括端点值。
6.一种太阳能电池，其特征在于，应用权利要求1-5任一项所述的太阳能电池的制备方法制备，所述太阳能电池包括：
硅衬底，所述硅衬底包括第一掺杂类型层和第二掺杂类型层，所述第一掺杂类型层和第二掺杂类型层形成PN结；
位于所述第二掺杂类型层表面的正面电极；
位于所述第一掺杂类型层表面的背电极。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，还包括：
位于所述第二掺杂类型层与所述正面电极之间的抗反射层。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述抗反射层为氮化硅层。
9.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述正面电极包括：
位于所述第二掺杂类型层表面沿第一方向排布的多个细栅；
位于所述第二掺杂类型层表面沿第二方向排布的多个主栅；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
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2017
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