CN108666393A - 太阳能电池的制备方法及太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于光伏发电技术领域，提供了一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池，该方法包括：衬底经制绒和背面抛光处理后，在所述衬底的正面制备第一隧穿氧化层，在所述衬底的背面制备第二隧穿氧化层；在所述第一隧穿氧化层中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层，并在所述衬底的正面制备前场，在所述衬底的背面制备发射极；在制备前场和发射极后的衬底的正面生长第一减反膜，衬底的背面生长第二减反膜；在制备第一减反膜和第二减反膜后的衬底的正面印刷正面栅线，衬底的背面印刷背面栅线，并进行烧结处理。本发明能够提高太阳能电池的效率。
Description
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，尤其涉及一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池。
背景技术
太阳能电池表面复合是制约太阳能电池效率的重要因素，在太阳能电池表面生长钝化膜是降低表面复合的常用方法。常用的钝化膜的材质包括但不限于二氧化硅、氮化硅和氧化铝。但是由于衬底上需要制备金属栅线收集产生的电流，金属栅线需要与衬底接触形成欧姆接触，导致金属栅线所在区域的钝化膜被破坏，金属栅线所在的区域会产生极大地表面复合，降低太阳能电池的效率。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池，以解决现有技术中太阳能电池效率低的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种太阳能电池的制备方法，包括：
衬底经制绒和背面抛光处理后，在所述衬底的正面制备第一隧穿氧化层，在所述衬底的背面制备第二隧穿氧化层；
在所述第一隧穿氧化层中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层，并在所述衬底的正面制备前场，在所述衬底的背面制备发射极；
在制备前场和发射极后的衬底的正面生长第一减反膜，衬底的背面生长第二减反膜；
在制备第一减反膜和第二减反膜后的衬底的正面印刷正面栅线，衬底的背面印刷背面栅线，并进行烧结处理。
可选的，所述在所述第一隧穿氧化层中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层，包括：
分别在所述第一隧穿氧化层的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层；
去除与吸光区对应区域的第一多晶硅层，其中，所述吸光区为所述衬底的正面中除与正面栅线对应区域以外的区域。
进一步的，所述去除与吸光区对应区域的第一多晶硅层，包括：
分别在所述第一多晶硅层的表面生长第一掩膜层，在所述第二多晶硅层的表面生长第二掩膜层；
分别在所述第一掩膜层中与正面栅线对应区域的表面，和所述第二掩膜层的表面印刷抗腐蚀浆料，并进行烘干处理；
将烘干处理后的衬底在第一清洗溶液中进行第一化学清洗处理，去除与吸光区对应区域的第一掩膜层；
将第一化学清洗处理后的衬底在第二清洗溶液中进行第二化学清洗处理，去除与吸光区对应区域的第一多晶硅层和所述抗腐蚀浆料；
将第二化学清洗后的衬底，再次在第一清洗溶液中进行第三化学清洗处理，去除与正面栅线对应区域的第一掩膜层和所述第二掩膜层。
更进一步的，所述第一掩膜层和所述第二掩膜层的材质均为氮化硅，所述第一掩膜层和所述第二掩膜层的厚度均为20纳米至30纳米。
更进一步的，所述第一清洗溶液为浓度范围为5％至8％的氢氟酸溶液；所述第二清洗溶液为浓度范围为1％至3％的氢氧化钾溶液。
可选的，所述衬底为n型硅衬底；所述第一隧穿氧化层和所述第二隧穿氧化层的材质均为二氧化硅；所述第一隧穿氧化层和所述第二隧穿氧化层的厚度均为1纳米至5纳米。
可选的，所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层的厚度均为100纳米至200纳米。
可选的，所述第一减反膜和所述第二减反膜的材质均为氮化硅，所述第一减反膜和所述第二减反膜的厚度均为60纳米至80纳米。
可选的，所述发射极的方阻范围为60Ω/□至80Ω/□，所述前场的方阻范围为20Ω/□至60Ω/□。
本发明实施例的第二方面提供了一种太阳能电池，通过如本发明实施例的第一方面所述的方法制备得到。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例通过在经制绒和背面抛光处理后的衬底的正面制备第一隧穿氧化层，在衬底的背面制备第二隧穿氧化层，并在第一隧穿氧化层中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层，在第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层，第一隧穿氧化层和第一多晶硅层作为衬底正面的钝化膜，第二隧穿氧化层和第二多晶硅层作为衬底背面的钝化膜，制备的正面栅线与第一多晶硅层形成欧姆接触，背面栅线与第二多晶硅层形成欧姆接触，由于正面栅线和背面栅线与衬底没有直接接触，从而减少金属栅线与衬底界面的复合。并且，由于多晶硅层会吸收入射光，通过使第一多晶硅层只覆盖第一隧穿氧化层中与正面栅线对应的区域，与吸光区对应的区域未覆盖第一多晶硅层，减小第一多晶硅层对光的吸收，从而提高太阳能电池的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的太阳能电池的制备方法的实现流程示意图；
图2是本发明又一实施例提供的太阳能电池的制备方法的剖视图；
图3是本发明再一实施例提供的生长第一多晶硅层和第二多晶硅层的方法的实现流程示意图；
图4是本发明又一实施例提供的生长第一多晶硅层和第二多晶硅层的方法的剖视图；
图5是本发明又一实施例提供的太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
请参考图1，太阳能电池的制备方法，包括：
步骤S101，衬底经制绒和背面抛光处理后，在所述衬底的正面制备第一隧穿氧化层，在所述衬底的背面制备第二隧穿氧化层。
在本发明实施例中，如图2所示，衬底21为制备太阳能电池的常用衬底，本发明实施例中，衬底21选用n型掺杂的硅衬底，制备n型双面太阳能电池。对衬底21进行制绒处理，在衬底21表面形成金字塔型的绒面，金字塔型的绒面高度为3微米至8微米，通过制绒处理减少衬底21表面反射和衬底21内部的光吸收。制绒后，对衬底21进行背面抛光处理，使用腐蚀性溶液腐蚀衬底21的背面，腐蚀深度的范围为1.5微米至4微米，通过背面抛光处理能够提高衬底21背面的反射率。
衬底21经制绒和抛光处理后，在衬底21的正面制备第一隧穿氧化层221，在衬底21的背面制备第二隧穿氧化层222。一种实现方式中，使用硝酸溶液等强氧化溶液氧化衬底21形成第一隧穿氧化221层和第二隧穿氧化层222，另一种实现方式中，通过高温热氧化法氧化衬底21制备第一隧穿氧化层221和第二隧穿氧化层222。第一隧穿氧化层221和第二隧穿氧化层222的很薄，以保证能够实现隧穿，选择性的使多数载流子通过，阻挡少数载流子，从而进一步增加少数载流子的寿命。优选的，第一隧穿氧化层221和第二隧穿氧化层222的厚度均为1纳米至5纳米。
步骤S102，在所述第一隧穿氧化层中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层，并在所述衬底的正面制备前场，在所述衬底的背面制备发射极。
在本发明实施例中，如图2所示，通过低压化学气相沉积工艺分别在第一隧穿氧化层221中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层231，在第二隧穿氧化层222的表面生长第二多晶硅层232，通过在衬底21正面掺杂磷杂质形成前场241，在衬底21背面掺杂硼杂质形成发射极242，在掺杂过程中，第一多晶硅层231中同样会掺杂磷杂质，第二多晶硅层232中同样会掺杂硼杂质。一种实现方式中，通过高温扩散、离子注入、印刷掺杂浆料等方式掺杂磷杂质或硼杂质，另一种实现方式中，在低压化学气相沉积设备中生长第一多晶硅层231时，在设备中通入磷源进行磷掺杂，在低压化学气相沉积设备中生长第二多晶硅层232时，在设备中通入硼源进行硼掺杂。掺杂的第一多晶硅层231能够与正面栅线形成良好的欧姆接触，掺杂的第二多晶硅层232能够与背面栅线形成良好的欧姆接触，并且，正面栅线和背面栅线与衬底没有直接接触，减少金属栅线与衬底界面的复合。
优选的，所述发射极242的方阻范围为60Ω/□至80Ω/□，所述前场241的方阻范围为20Ω/□至60Ω/□。
在生长第一多晶硅层231时，一种实现方式中，在第一隧穿氧化层221与吸光区对应区域的表面覆盖掩板，再生长第一多晶硅层231，则第一多晶硅层231只生长在第一隧穿氧化层221与正面栅线对应区域的表面，其中吸光区为衬底21正面中除与正面栅线261对应区域以外的区域。这种实现方式中，由于掩板的位置不能精确控制，不适用于太阳能电池的批量生产。
另一种实现方式中，如图3和图4所示，所述在所述第一隧穿氧化层中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层，包括以下步骤：
步骤S201，分别在所述第一隧穿氧化层的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层。
在本发明实施例中，在太阳能电池批量生产过程中，将多片衬底放入石英舟中，其中，相邻两片衬底中，衬底的正面与另一片衬底的正面接触，或衬底的背面与另一片衬底的背面接触。例如，在第一隧穿氧化层221的表面生长第一多晶硅层231时，第一片衬底的背面与第二片衬底的背面接触，第三片衬底的背面与第四片衬底的背面接触，依次类推，使衬底的正面暴露，然后将石英舟放入低压化学气相沉积设备中生长第一多晶硅层231。在第二隧穿氧化层222的表面生长第二多晶硅层232时，第一片衬底的正面与第二片衬底的正面接触，第三片衬底的正面与第四片衬底的正面接触，依次类推，使衬底的背面暴露，然后将石英舟放入低压化学气相沉积设备中生长第二多晶硅层232。
步骤S202，分别在所述第一多晶硅层的表面生长第一掩膜层，在所述第二多晶硅层的表面生长第二掩膜层。
在本发明实施例中，第一掩膜层311和第二掩膜层312的材质均为氮化硅，第一掩膜层311和第二掩膜层312的厚度均为20纳米至30纳米。通过等离子体增强型化学沉积工艺沉积第一掩膜层311和第二掩膜层312。与生长第一多晶硅层231和第二多晶硅层232的方式类似，将多片衬底放入石英舟中，相邻两片衬底中，衬底正面与另一片衬底的正面接触，或衬底背面与另一片衬底的背面接触，再将石英舟放入等离子体增强型化学沉积设备中生长第一掩膜层311或第二掩膜层312。
步骤S203，分别在所述第一掩膜层中与正面栅线对应区域的表面，和所述第二掩膜层的表面印刷抗腐蚀浆料，并进行烘干处理。
在本发明实施例中，通过抗腐蚀浆料32保护抗腐蚀浆料覆盖的区域不被腐蚀。通过丝网印刷工艺印刷抗腐蚀浆料32。
步骤S204，将烘干处理后的衬底在第一清洗溶液中进行第一化学清洗处理，去除与吸光区对应区域的第一掩膜层。
在本发明实施例中，第一清洗液为氢氟酸、硝酸等能去除氮化硅的强酸性溶液，优选的，第一清洗溶液为浓度范围为5％至8％的氢氟酸溶液，通过氢氟酸溶液去除未被抗腐蚀浆料32覆盖的第一掩膜层311，即吸光区对应区域的第一掩膜层311。
步骤S205，将第一化学清洗处理后的衬底在第二清洗溶液中进行第二化学清洗处理，去除与吸光区对应区域的第一多晶硅层和所述抗腐蚀浆料。
在本发明实施例中，第二清洗溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氨水等碱性溶液，优选的，第二清洗溶液为浓度范围为1％至3％的氢氧化钾溶液。通过氢氧化钾溶液去除抗腐蚀浆料32，和未被第一掩膜层311覆盖的第一多晶硅层231，即与吸光区对应的第一多晶硅层231，与正面栅线对应区域的第一多晶硅层231和第二多晶硅层232由于有第一掩膜层311和第二掩膜层312保护，不会被去除。
步骤S206，将第二化学清洗后的衬底，再次在第一清洗溶液中进行第三化学清洗处理，去除与正面栅线对应区域的第一掩膜层和所述第二掩膜层。
在本发明实施例中，再次使用第一清洗溶液去除剩余的第一掩膜层211和第二掩膜层312。
本发明实施例通过选择性刻蚀去除与吸光区对应的第一多晶硅层231，工艺简单，适合批量化生产。
步骤S103，在制备前场和发射极后的衬底的正面生长第一减反膜，衬底的背面生长第二减反膜。
在本发明实施例中，如图2所示，第一减反膜251覆盖第一多晶硅层231的表面和第一隧穿氧化层221中与吸光区对应区域的表面。第一减反膜251和第二减反膜252的材质为氮化硅，厚度为60纳米至80纳米。通过等离子体增强型化学气相沉积设备生长第一减反膜251和第二减反膜252。
步骤S104，在制备第一减反膜和第二减反膜后的衬底的正面印刷正面栅线，衬底的背面印刷背面栅线，并进行烧结处理。
在本发明实施例中，通过丝网印刷工艺，在衬底21的正面印刷银浆料，形成正面栅线261，在衬底21的背面印刷银铝浆料，形成背面栅线262。然后进行烧结处理，形成双面太阳能电池。印刷的金属浆料均为可穿透浆料，经烧结处理后，可穿透金属浆料穿透第一减反膜251和第二减反膜252，形成的正面栅线261与第一多晶硅层231接触，形成良好的欧姆接触，形成的背面栅线262与第二多晶硅层232接触，形成良好的欧姆接触。
本发明实施例通过在经制绒和背面抛光处理后的衬底的正面制备第一隧穿氧化层，在衬底的背面制备第二隧穿氧化层，并在第一隧穿氧化层中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层，在第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层，第一隧穿氧化层和第一多晶硅层作为衬底正面的钝化膜，第二隧穿氧化层和第二多晶硅层作为衬底背面的钝化膜，制备的正面栅线与第一多晶硅层形成欧姆接触，背面栅线与第二多晶硅层形成欧姆接触，由于正面栅线和背面栅线与衬底没有直接接触，从而减少金属栅线与衬底界面的复合。并且，由于多晶硅层会吸收入射光，通过使第一多晶硅层只覆盖第一隧穿氧化层中与正面栅线对应的区域，与吸光区对应的区域未覆盖第一多晶硅层，减小第一多晶硅层对光的吸收，从而提高太阳能电池的效率。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
实施例二
一种太阳能电池，通过如本发明实施例一所述的方法制备得到。
在本发明实施例中，请参考图5，一种太阳能电池，包括：衬底21，所述衬底21的正面设有前场241，所述衬底21的背面设有发射极242；所述前场241的上表面设有第一隧穿氧化层221，所述第一隧穿氧化层221与正面栅线261对应区域的表面设有第一多晶硅层231；所述第一隧穿氧化层221与吸光区对应区域的表面设有第一减反膜251，所述第一多晶硅层231的表面设有正面栅线261。所述发射极241表面设有第二隧穿氧化层222；所述第二隧穿氧化层222的表面设有第二多晶硅层232；所述第二多晶硅层232的表面设有背面栅线262，所述第二多晶硅层232中除与背面栅线对应区域以外的区域的表面设有第二减反膜252；其中，所述吸光区为所述衬底21的正面中除与所述正面栅线261对应区域以外的区域。
本发明实施例通过在衬底21的正面设置第一隧穿氧化层221，在衬底21的背面设置第二隧穿氧化层222，并在第一隧穿氧化层221中与正面栅线261对应区域的表面设置第一多晶硅层231，在第二隧穿氧化层222的表面设置第二多晶硅层232，第一隧穿氧化层221和第一多晶硅层231作为衬底21正面的钝化膜，第二隧穿氧化层222和第二多晶硅层232作为衬底21背面的钝化膜，制备的正面栅线261与第一多晶硅层231形成欧姆接触，背面栅线262与第二多晶硅层232形成欧姆接触，由于正面栅线261和背面栅线262与衬底21没有直接接触，从而减少金属栅线与衬底界面的复合。并且，由于多晶硅层会吸收入射光，通过使第一多晶硅层231只覆盖第一隧穿氧化层221中与正面栅线261对应的区域，与吸光区对应的区域未覆盖第一多晶硅层231，减小第一多晶硅层231对光的吸收，从而提高太阳能电池的效率。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
衬底经制绒和背面抛光处理后，在所述衬底的正面制备第一隧穿氧化层，在所述衬底的背面制备第二隧穿氧化层；
在所述第一隧穿氧化层中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层，并在所述衬底的正面制备前场，在所述衬底的背面制备发射极；
在制备前场和发射极后的衬底的正面生长第一减反膜，衬底的背面生长第二减反膜；
在制备第一减反膜和第二减反膜后的衬底的正面印刷正面栅线，衬底的背面印刷背面栅线，并进行烧结处理。
2.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在所述第一隧穿氧化层中与正面栅线对应区域的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层，包括：
分别在所述第一隧穿氧化层的表面生长第一多晶硅层，在所述第二隧穿氧化层的表面生长第二多晶硅层；
去除与吸光区对应区域的第一多晶硅层，其中，所述吸光区为所述衬底的正面中除与正面栅线对应区域以外的区域。
3.如权利要求2所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述去除与吸光区对应区域的第一多晶硅层，包括：
分别在所述第一多晶硅层的表面生长第一掩膜层，在所述第二多晶硅层的表面生长第二掩膜层；
分别在所述第一掩膜层中与正面栅线对应区域的表面，和所述第二掩膜层的表面印刷抗腐蚀浆料，并进行烘干处理；
将烘干处理后的衬底在第一清洗溶液中进行第一化学清洗处理，去除与吸光区对应区域的第一掩膜层；
将第一化学清洗处理后的衬底在第二清洗溶液中进行第二化学清洗处理，去除与吸光区对应区域的第一多晶硅层和所述抗腐蚀浆料；
将第二化学清洗后的衬底，再次在第一清洗溶液中进行第三化学清洗处理，去除与正面栅线对应区域的第一掩膜层和所述第二掩膜层。
4.如权利要求3所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一掩膜层和所述第二掩膜层的材质均为氮化硅，所述第一掩膜层和所述第二掩膜层的厚度均为20纳米至30纳米。
5.如权利要求3所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一清洗溶液为浓度范围为5％至8％的氢氟酸溶液；所述第二清洗溶液为浓度范围为1％至3％的氢氧化钾溶液。
6.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述衬底为n型硅衬底；所述第一隧穿氧化层和所述第二隧穿氧化层的材质均为二氧化硅；所述第一隧穿氧化层和所述第二隧穿氧化层的厚度均为1纳米至5纳米。
7.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层的厚度均为100纳米至200纳米。
8.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一减反膜和所述第二减反膜的材质均为氮化硅，所述第一减反膜和所述第二减反膜的厚度均为60纳米至80纳米。
9.如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述发射极的方阻范围为60Ω/□至80Ω/□，所述前场的方阻范围为20Ω/□至60Ω/□。
10.一种太阳能电池，其特征在于，通过如权利要求1至9任一项所述的方法制备得到。
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