CN109560149A - 一种p型晶硅太阳电池及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种p型晶硅太阳电池及制备方法，这种p型晶硅太阳电池的特征在于：p型晶硅基体的背面具有依次层叠的第一氧化物层、掺杂p型硅基薄膜层、第二氧化物层及硅基薄膜层，以形成叠层结构；所述叠层结构中形成有背面接触窗口，所述背面接触窗口中形成有金属栅线电极，所述金属栅线电极与所述p型晶硅基体及掺杂p型硅基薄膜层中的一者或两者形成欧姆接触。本发明可提高p型晶硅基体表面的空穴浓度和横向传输性能，降低载流子的复合和损耗，相比现有PERC电池(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发射极背电池)，可获得更高的开路电压和光电转换效率。

Description

一种p型晶硅太阳电池及制备方法
技术领域
本发明属于太阳电池领域，特别是涉及一种p型晶硅太阳电池及制备方法。
背景技术
PERC(Passivated Emitter and Rear Cell，钝化发射极背电池)p型晶硅太阳电池可将传统全面积接触铝背场电池光电转换效率提高1％以上，制造工艺与现有产线兼容性好。PERC电池的主要特点在于通过在p型晶硅背面采用Al2O3/SiNx叠层薄膜和局部铝背场的结构设计，减少传统全面积接触铝背场电池背面的载流子复合和金属电极的寄生光吸收。但是，现有PERC电池结构中，远离局部铝背场区域的光生载流子需要横向传输一段距离才能经铝背场和铝电极所收集，这增加了复合和损耗的几率，限制了电池填充因子、开路电压等性能参数进一步的提高。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种p型晶硅太阳电池及制备方法，用于提高p型晶硅基体表面载流子的浓度，降低载流子之间的复合和损耗，而且可双面发电，可获得更高的开路电压和光电转换效率。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种p型晶硅太阳电池，包括：
p型晶硅基体；
正面结构，形成于所述p型晶硅基体正表面；
第一氧化物层，设置于所述p型晶硅基体背表面；
掺杂p型硅基薄膜层，设置于所述第一氧化物层表面；
第二氧化物层，设置于所述掺杂p型硅基薄膜层表面；
硅基薄膜层，设置于所述第二氧化物层表面，所述第一氧化物层、所述掺杂p型硅基薄膜层、所述第二氧化物层及所述硅基薄膜层形成叠层结构；
背面接触窗口，形成于所述叠层结构中；
金属栅线电极，形成于所述背面接触窗口中，并与所述p型晶硅基体及掺杂p型硅基薄膜层中的一者或两者形成欧姆接触。
可选地，p型晶硅基体可以是单晶硅也可以是多晶硅。
可选地，正面结构包括：所述p型晶硅基体正表面具有绒面陷光结构；n型掺杂层，设置于所述p型晶硅基体正表面绒面陷光结构之上；硅基薄膜层，设置于所述n型掺杂层表面；金属栅线电极，该电极穿过硅基薄膜层与n型掺杂层形成欧姆接触。
可选地，所述第一氧化层包括但不限于氧化硅层及氧化铝层中的一种以及这些氧化物层的叠层组合，所述第一氧化层的厚度介于1～10nm。
可选地，所述掺杂p型硅基薄膜层的材料包括但不限于非晶硅、多晶硅、氧化硅及碳化硅，所述掺杂p型硅基薄膜层的厚度介于1～20nm。
可选地，所述设置于掺杂p型硅基薄膜层的第二氧化物层包括但不限于氧化铝层，其厚度范围为0～100nm。
可选地，所述设置于所述第二氧化物层表面的硅基薄膜层，包括但不限于氮化硅层，其厚度范围为70～200nm。
可选地，所述金属栅线电极与所述p型晶硅基体及掺杂p型硅基薄膜层中的一者或两者形成欧姆接触。
可选地，所述金属栅线电极的线宽介于10～120μm，所述金属栅线电极的间距介于700～2000μm，所述金属栅线电极包括单不限于铝金属栅线电极。
可选地，所述p型晶硅基体背表面形状包括平面及绒面陷光结构中的一种。
本发明还提供一种p型晶硅太阳电池的制备方法，包括步骤：
提供一p型晶硅基体，于所述p型晶硅基体正表面形成正面结构；
于所述p型晶硅基体背表面形成第一氧化物层；
于所述第一氧化物层表面形成掺杂p型硅基薄膜层；
于所述掺杂p型硅基薄膜层表面形成第二氧化物层；
于所述第二氧化物层表面形成硅基薄膜层，以形成包含所述成第一氧化物层、掺杂p型硅基薄膜层、第二氧化物层及硅基薄膜层的叠层结构；
于所述叠层结构中形成背面接触窗口；
于所述背面接触窗口中形成金属栅线电极并进行合金化处理。
可选地，于所述p型晶硅基体正表面形成正面结构，包括步骤：于所述p型晶硅基体正表面形成绒面陷光结构；于所述p型晶硅基体正表面形成n型掺杂层；于所述n型掺杂层表面形成硅基薄膜层；于所述p型晶硅基体正表面形成正面接触窗口；于所述正面接触窗口中形成金属栅线电极并进行合金化处理。
可选地，于所述p型晶硅基体正表面形成n型掺杂层；于所述p型晶硅基体正表面形成重掺杂n型层；于所述n型掺杂层表面形成硅基薄膜层；于所述p型晶硅基体正表面重掺杂n型层中心位置形成正面接触窗口，于所述正面接触窗口中形成金属栅线电极并进行合金化处理。
可选地，所述正表面硅基薄膜层包括折射率不同的若干子薄膜层，且越靠近所述p型晶硅基体的一侧所述子薄膜层的折射率越大。
可选地，于所述p型晶硅基体背表面形成的所述第一氧化物层包括但不限于氧化硅层及氧化铝中的一种以及这些氧化物层的叠层组合，所述第一氧化物层的厚度介于1～10nm，形成所述第一氧化层的方法包括但不限于热氧化法、湿化学方法、原子层沉积方法及等离子体增强化学气相沉积法中的一种。
可选地，于所述第一氧化物层表面形成的所述掺杂p型硅基薄膜层的种类包括非晶硅、多晶硅、氧化硅、碳化硅，所述掺杂p型硅基薄膜层的厚度介于1～20nm，形成所述掺杂p型硅基薄膜层的方法包括但不限于原子层沉积方法、等离子体增强化学气相沉积法。
可选地，所述设置于掺杂p型硅基薄膜层的第二氧化物层的制备方法包括但不限于原子层沉积方法、等离子体增强化学气相沉积法。
可选地，所述设置于所述第二氧化物层表面的硅基薄膜层的制备方法包括但不限于原子层沉积方法、等离子体增强化学气相沉积法。
可选地，采用激光剥离的方法于所述硅基薄膜层、所述第二氧化物层、所述掺杂p型硅基薄膜层、所述第一氧化物层中形成所述背面接触窗口，以显露所述p型晶硅基体，于所述背面接触窗口中形成金属栅线电极，对所述金属栅线电极与所述p型晶硅基体进行合金化处理以形成金属硅化物，以使所述金属栅线电极与所述p型晶硅基体形成欧姆接触。
可选地，采用激光剥离的方法于所述硅基薄膜层、所述第二氧化物层中形成所述背面接触窗口，以显露所述掺杂p型硅基薄膜层，于所述背面接触窗口中形成金属栅线电极，对所述金属栅线电极与所述掺杂p型硅基薄膜层进行合金化处理以形成金属硅化物，且所述金属硅化物在合金化处理的过程中穿透所述第一氧化物层，以使所述金属栅线电极与所述p型晶硅基体形成欧姆接触。
可选地，采用激光剥离的方法于所述硅基薄膜层、所述第二氧化物层中形成所述背面接触窗口，以显露所述掺杂p型硅基薄膜层，于所述背面接触窗口中形成金属栅线电极，对所述金属栅线电极与所述掺杂p型硅基薄膜层进行合金化处理以形成金属硅化物，以使所述金属栅线电极与所述掺杂p型硅基薄膜层形成欧姆接触。
可选地，通过丝网印刷的方法于所述背面接触窗口中形成金属栅线电极，所述金属栅线电极的线宽介于10～120μm，所述金属栅线电极的间距介于700～2000μm，所述金属栅线电极种类包括铝金属栅线电极。
可选地，形成所述第一氧化物层之前还包括于所述p型晶硅基体背表面形成预定形状的步骤，所述预定形状包括平面及绒面陷光结构中的一种。
可选地，于所述第一氧化物层表面形成掺杂p型硅基薄膜层并进行退火处理。
如上所述，本发明提供一种p型晶硅太阳电池及制备方法，本发明具有以下功效：
于所述p型晶硅基体正表面形成重掺杂n型层，所述重掺杂n型层对太阳电池整体性能具有一定的促进作用。
所述p型晶硅基体背表面形状包括平面、绒面陷光结构，当光从p型晶硅基体正表面入射时，背表面为平面的结构具有较大的短路电流和转换效率；当光从晶硅基体背表面入射时，背表面为绒面陷光结构的结构具有较大的短路电流和转换效率。
第一层氧化物薄膜的作用在于降低硅片表面缺陷密度，提供化学钝化功能。
通过电荷的转移，掺杂p型硅基薄膜层可以引起p型晶硅基体背表面能带的弯曲，在p型晶硅基体一侧形成空穴积累层，提高硅片表面空穴的浓度，从而降低空穴传输过程中的损耗。此外，掺杂p型硅基薄膜层中电荷所形成的电场可以排斥电子，减少电子在p型晶硅基体背表面的浓度，从而降低p型晶硅基体背表面电子和空穴发生复合的概率。可提供更高的电场强度，从而提供更为优异的场钝化效果。
于所述第一氧化物层表面形成掺杂p型硅基薄膜层并进行退火处理，所述退火处理提高掺杂p型硅基薄膜层的结晶程度，进一步提高掺杂p型硅基薄膜层的热稳定性和导电性。
将p型晶硅基体背表面金属电极设计成栅状结构，使得来自背面的太阳光也可以进入电池进行发电，这种双面电池做成的双面发电组件在背面可接受太阳光的应用场合，相对于单面发电组件，发电量可提升10-35％。
掺杂p型硅基薄膜层中的掺杂元素参与金属栅线电极合金化的过程，提高局部接触区域的载流子浓度，从而提高金属栅线电极对光生载流子的收集效率，降低电极接触电阻。
本发明的一种p型晶硅太阳电池及制备方法提高了p型晶硅基体表面空穴载流子的浓度，降低了载流子之间的复合和损耗，而且可双面发电，可获得更高的开路电压和光电转换效率。
附图说明
图1～图7显示为本发明的一种p型晶硅太阳电池的制备方法各步骤所呈现的结构示意图。
图7显示为本发明的在实施例1中一种p型晶硅太阳电池所呈现的结构示意图。
图8显示为本发明的在实施例1中一种p型晶硅太阳电池所呈现的结构示意图。
图9显示为本发明的在实施例2中一种p型晶硅太阳电池所呈现的结构示意图。
元件标号说明
101 p型晶硅基体
102 绒面陷光结构
103 n型掺杂层
104 重掺杂n型层
105 背表面预定形状
106 第一氧化物层
107 掺杂p型硅基薄膜层
108 第二氧化物层
109 硅基薄膜层
110 硅基薄膜层
111 硅基薄膜层
112 硅基薄膜层
113 金属栅线电极
114 金属栅线电极
115 正面接触窗口
116 背面接触窗口
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例1
如图1～图7所示，本实施例提供一种p型晶硅太阳电池的制备方法，包括步骤：
如图1所示，进行步骤1)提供一p型晶硅基体101，采用制绒处理于所述p型晶硅基体101正表面形成绒面陷光结构102。
作为示例，所述p型晶硅基体101的厚度介于40～200μm，所述p型晶硅基体101的电阻率介于0.5～3Ω·cm，所述p型晶硅基体101可以是单晶硅也可以是多晶硅。
如图2所示，进行步骤2)采用磷扩散工艺于所述p型晶硅基体101正表面形成n型掺杂层103，所述n型掺杂层103与所述p型晶硅基体101形成pn结，采用刻蚀方法去除边缘pn结。
作为示例，所述扩散过程方阻介于50-150Ω/□。
作为示例，采用磷硅玻璃层作为掺杂源，采用激光作用于所述磷硅玻璃层，通过局部地消融磷硅玻璃层和所述p型晶硅基体101的正表面，使磷硅玻璃层中的磷扩散到所述p型晶硅基体101中形成重掺杂n型层104，所述重掺杂n型层104的线宽介于40～80μm，方阻介于30～70Ω/□。
在本实施例中，采用POCl3为磷源于所述p型晶硅基体101正表面形成n型掺杂层103，所述扩散过程方阻为90Ω/□，采用皮秒激光器形成重掺杂n型层104，所述重掺杂n型层104的线宽为60μm，方阻为50Ω/□。
于所述p型晶硅基体101正表面形成重掺杂n型层104，所述重掺杂n型层104对太阳电池整体性能具有一定的促进作用。
如图2所示，进行步骤3)去除磷硅玻璃层，于所述p型晶硅基体101背表面形成预定形状105。
作为示例，所述p型晶硅基体101背表面形状包括平面、绒面陷光结构。
在本实施例中，所述p型晶硅基体101背表面形状为平面。
于所述重掺杂n型层104表面设置硅基减反射膜，包括折射率不同的若干子薄膜层，且越靠近所述p型晶硅基体的一侧所述子薄膜层的折射率越大。
所述p型晶硅基体101背表面形状包括平面、绒面陷光结构，当光从p型晶硅基体101正表面入射时，背表面为平面的结构具有较大的短路电流和转换效率；当光从p型晶硅基体101背表面入射时，背表面为绒面陷光结构的结构具有较大的短路电流和转换效率。
如图3所示，进行步骤4)于所述p型晶硅基体101背表面形成第一氧化物层106。
在一具体的实施例中，于所述p型晶硅基体101背表面形成第一氧化物层106，所述第一氧化层106的种类包括氧化硅层，所述第一氧化层106的厚度介于1～10nm，形成所述第一氧化层106的方法包括热氧化法、湿化学方法、原子层沉积方法、等离子体增强化学气相沉积法。
在另一具体的实施例中，于所述p型晶硅基体101背表面形成第一氧化物层106，所述第一氧化层106的种类包括氧化铝层，所述第一氧化层106的厚度介于1～10nm，形成所述第一氧化层106的方法包括原子层沉积方法、等离子体增强化学气相沉积法。
在又一具体的实施例中，所述第一氧化层包括氧化硅层及氧化铝层的叠层组合。
在本实施例中，所述第一氧化层106的种类为氧化硅层，所述第一氧化层106的厚度为1.6nm，形成所述第一氧化层106的方法为热氧化法。
第一氧化层106的作用在于降低p型晶硅基体101表面缺陷密度，提供化学钝化功能。
如图4所示，进行步骤5)于所述第一氧化物层106表面形成掺杂p型硅基薄膜层107。
作为示例，于所述第一氧化物层106表面形成掺杂p型硅基薄膜层107，所述掺杂p型硅基薄膜层107的材料种类包括非晶硅、多晶硅、氧化硅、碳化硅，所述掺杂p型硅基薄膜层107的厚度介于1～20nm，形成所述掺杂p型硅基薄膜层107的方法包括原子层沉积方法、等离子体增强化学气相沉积法。
作为示例，于所述第一氧化物层106表面形成掺杂p型硅基薄膜层107并进行退火处理，所述退火过程温度介于600～1050℃，所述退火过程时间介于0.1～1h。
在本实施例中，所述掺杂p型硅基薄膜层107的材料种类为硼掺杂的非晶硅，所述掺杂p型硅基薄膜层107的厚度为5nm，形成所述掺杂p型硅基薄膜层107的方法为等离子体增强化学气相沉积法，后续进行退火处理。
通过电荷的转移，掺杂p型硅基薄膜层107可以引起p型晶硅基体101背表面能带的弯曲，在p型晶硅基体101一侧形成空穴积累层，提高p型晶硅基体101表面空穴的浓度，从而降低空穴传输过程中的损耗。此外，掺杂p型硅基薄膜层107中电荷所形成的电场可以排斥电子，减少电子在p型晶硅基体101背表面的浓度，从而降低p型晶硅基体101背表面电子和空穴发生复合的概率。可提供更高的电场强度，从而提供更为优异的场钝化效果。
于所述第一氧化物层106表面形成采用等离子体掺杂p型硅基薄膜层107并进行退火处理，所述退火处理提高掺杂p型硅基薄膜层107的结晶程度，进一步提高掺杂p型硅基薄膜层107的热稳定性和导电性。
如图5所示，进行步骤6)于所述掺杂p型硅基薄膜层107表面形成第二氧化物层108。
作为示例，于所述掺杂p型硅基薄膜层107表面形成第二氧化物层108，所述第二氧化层108的种类包括但不限于氧化铝层，所述第二氧化层108的厚度介于0～100nm，形成所述第二氧化层108的方法包括原子层沉积方法、等离子体增强化学气相沉积法。
在本实施例中，所述第二氧化层108的种类为氧化铝层，所述第二氧化层108的厚度为10nm，形成所述第二氧化层108的方法为原子层沉积方法。
如图6所示，进行步骤7)于所述n型掺杂层103表面形成硅基薄膜层109；于所述第二氧化物层108表面形成硅基薄膜层111，以形成包含所述成第一氧化物层106、掺杂p型硅基薄膜层107、第二氧化物层108及硅基薄膜层111的叠层结构。
作为示例，采用等离子体增强化学气相沉积法于所述第二氧化物层108表面形成硅基薄膜层111，所述硅基薄膜层111，包括但不限于氮化硅层，其厚度范围为70～200nm，所述背表面硅基薄膜层108折射率不同的层数大于等于一层，越靠近所述p型晶硅基体101的一侧所述硅基薄膜层108的折射率越大，所述硅基薄膜层108的折射率介于1.91～2.37；所述正表面硅基薄膜层109折射率不同的层数可以是2层，越靠近所述p型晶硅基体101的一侧所述硅基薄膜层109的折射率越大，所述硅基薄膜层109的折射率介于1.91～2.37，折射率较小的硅基薄膜层110的厚度介于40～80nm，折射率较大的硅基薄膜层109厚度介于5～30nm。
在本实施例中，所述背表面硅基薄膜层折射率不同的层数为2层，所述硅基薄膜层为氮化硅层，硅基薄膜层109和硅基薄膜层111的折射率为2.09厚度为10nm，硅基薄膜层110和硅基薄膜层112的折射率为1.96厚度为60nm。
如图7所示，进行步骤8)于所述p型晶硅基体101正表面形成正面接触窗口115；于所述叠层结构中形成背面接触窗口116；于所述正表面正面接触窗口115中形成金属栅线电极113并进行合金化处理；于所述背表面背面接触窗口116中形成金属栅线电极114并进行合金化处理。
作为示例，于所述p型晶硅基体101正表面重掺杂n型层104中心位置形成正面接触窗口115，所述正面接触窗口115与重掺杂n型层104形状相同。
在一具体的实施例中，采用激光剥离的方法于所述硅基薄膜层111、所述第二氧化物层108、所述掺杂p型硅基薄膜层107、所述第一氧化物层106中形成所述背面接触窗口116，以显露所述p型晶硅基体101，于所述背面接触窗口116中形成金属栅线电极114，采用烧结方法对所述金属栅线电极114与所述p型晶硅基体101进行合金化处理以形成金属硅化物，以使所述金属栅线电极114与所述p型晶硅基体101形成欧姆接触。
在另一具体的实施例中，采用激光剥离的方法于所述硅基薄膜层111、所述第二氧化物层108中形成所述背面接触窗口116，以显露所述掺杂p型硅基薄膜层107，于所述背面接触窗口116中形成金属栅线电极114，采用烧结方法对所述金属栅线电极114与所述掺杂p型硅基薄膜层107进行合金化处理以形成金属硅化物，且所述金属硅化物在合金化处理的过程中穿透所述第一氧化物层106，以使所述金属栅线电极114与所述p型晶硅基体101形成欧姆接触。
如图8所示，在又一具体的实施例中，采用激光剥离的方法于所述硅基薄膜层111、所述第二氧化物层108中形成所述背面接触窗口116，以显露所述掺杂p型硅基薄膜层107，于所述背面接触窗口116中形成金属栅线电极114，采用烧结方法对所述金属栅线电极114与所述掺杂p型硅基薄膜层107进行合金化处理以形成金属硅化物，以使所述金属栅线电极114与所述掺杂p型硅基薄膜层107形成欧姆接触。
其中，所述激光剥离所用激光器的脉冲宽度包括飞秒、皮秒、纳秒，激光种类包括波长为365nm的紫外激光、波长为532nm的绿激光，功率介于20～30W，束斑直径介于30～50μm。
作为示例，通过丝网印刷的方法于所述背面接触窗口116中形成金属栅线电极114，所述背面接触窗口116线宽介于20～100μm，所述背表面金属栅线电极114的线宽介于10～120μm，所述背表面金属栅线电极114的间距介于700～2000μm，所述金属栅线电极114种类包括铝金属栅线电极。
作为示例，所述正表面金属栅线电极113的线宽介于30～50μm，所述正表面金属栅线电极113的间距介于1400～1800μm。
在本实施例中，采用激光剥离的方法于所述硅基薄膜层111、所述第二氧化物层108、所述掺杂p型硅基薄膜层107、所述第一氧化物层106中形成所述背面接触窗口116，以显露所述p型晶硅基体101，采用烧结方法使所述金属栅线电极114与所述p型晶硅基体101合金化，以使所述金属栅线电极114与所述p型晶硅基体101形成欧姆接触；激光种类为波长为532nm的绿激光，束斑直径为40μm，脉冲宽度为10ps，所述背表面金属栅线电极114的线宽为50μm，所述背表面金属栅线电极114的间距为800μm，所述正表面金属栅线电极113的线宽为40μm，所述正表面银金属栅线电极113的间距为1600μm。
将p型晶硅基体101背表面金属电极114设计成栅状结构，使得来自背面的太阳光也可以进入电池进行发电，这种双面电池做成的双面发电组件在背面可接受太阳光的应用场合，相对于单面发电组件，发电量可提升10-35％。
掺杂p型硅基薄膜层107中的掺杂元素参与金属栅线电极114合金化的过程，提高局部接触区域的载流子浓度，从而提高金属栅线电极114对光生载流子的收集效率，降低电极接触电阻。
如图7所示，本发明还提供一种p型晶硅太阳电池，包括：p型晶硅基体101、n型掺杂层103、第一氧化物层106、掺杂p型硅基薄膜层107、第二氧化物层108、硅基薄膜层109、硅基薄膜层111、背面接触窗口116、金属栅线电极114。
所述p型晶硅基体101背表面形状包括平面、绒面陷光结构。在本实施例中，所述p型晶硅基体101背表面形状为平面。
n型掺杂层103设置于所述p型晶硅基体101正表面，所述p型晶硅基体101正表面形状包括绒面陷光结构102。
第一氧化物层106设置于所述p型晶硅基体101背表面。所述第一氧化层包括但不限于氧化硅层及氧化铝层中的一种以及这些氧化物层的叠层组合，所述第一氧化层106的厚度介于1～10nm。在本实施例中，所述第一氧化层106的种类为氧化硅层，所述第一氧化层106的厚度为1.6nm。
掺杂p型硅基薄膜层107设置于所述第一氧化物层106表面。所述掺杂p型硅基薄膜层107的材料种类包括非晶硅、多晶硅、氧化硅、碳化硅，所述掺杂p型硅基薄膜层107的厚度介于1～20nm。在本实施例中，所述掺杂p型硅基薄膜层107的材料种类为硼掺杂的非晶硅，所述掺杂p型硅基薄膜层107的厚度为5nm。
第二氧化物层108设置于所述掺杂p型硅基薄膜层107表面。在本实施例中，所述第二氧化层108的种类为氧化铝层，所述第二氧化层108的厚度为10nm。
硅基薄膜层109设置于所述n型掺杂层表面103。硅基薄膜层111，设置于所述第二氧化物层108表面，所述第一氧化物层106、所述掺杂p型硅基薄膜层107、所述第二氧化物层108及所述硅基薄膜层111形成叠层结构。所述正背表面硅基薄膜层折射率不同的层数大于等于一层，越靠近所述p型晶硅基体101的一侧所述硅基薄膜层的折射率越大。在本实施例中，所述正背表面硅基薄膜层折射率不同的层数为2层，所述硅基薄膜层为氮化硅层，硅基薄膜层109和硅基薄膜层111的折射率为2.09厚度为10nm，硅基薄膜层110和硅基薄膜层112的折射率为1.96，厚度为60nm。
背面接触窗口116形成于所述叠层结构中。
金属栅线电极114形成于所述背面接触窗口116中，并与所述p型晶硅基体101及掺杂p型硅基薄膜层107中的一者或两者形成欧姆接触。在一实施例中，所述金属栅线电极114与所述p型晶硅基体101形成欧姆接触。在另一实施例中，所述金属栅线电极114与所述掺杂p型硅基薄膜层107形成欧姆接触。所述金属栅线电极114的线宽介于10～120μm，所述金属栅线电极114的间距介于700～2000μm，所述金属栅线电极114种类包括铝金属栅线电极。重掺杂n型层104设置于金属栅线电极113下方中心位置，所述重掺杂n型层104与所述金属栅线电极113形状相同。在本实施例中，设置重掺杂n型层104。在本实施例中，所述金属栅线电极114与所述p型晶硅基体101形成欧姆接触；所述背表面金属栅线电极114的线宽为50μm，所述背表面金属栅线电极114的间距为800μm，所述正表面金属栅线电极113的线宽为40μm，所述正表面银金属栅线电极113的间距为1600μm。
实施例2
如图9所示，本实施例与实施例1的区别仅在于：在本实施例中，不设置重掺杂n型层104。
表1
表1为实施例1与实施例2的电池性能参数。
综上所述，本发明提供一种p型晶硅太阳电池及制备方法，具有以下功效：
于所述p型晶硅基体101正表面形成重掺杂n型层104，所述重掺杂n型层104对太阳电池整体性能具有一定的促进作用。
所述p型晶硅基体101背表面形状105包括平面、绒面陷光结构，当光从p型晶硅基体101正表面入射时，背表面为平面的结构具有较大的短路电流和转换效率；当光从晶硅基体背表面入射时，背表面为绒面陷光结构的结构具有较大的短路电流和转换效率。
第一氧化层106的作用在于降低p型晶硅基体101表面缺陷密度，提供化学钝化功能。
通过电荷的转移，掺杂p型硅基薄膜层107可以引起p型晶硅基体101背表面能带的弯曲，在p型晶硅基体101一侧形成空穴积累层，提高p型晶硅基体101表面空穴的浓度，从而降低空穴传输过程中的损耗。此外，掺杂p型硅基薄膜层107中电荷所形成的电场可以排斥电子，减少电子在p型晶硅基体101背表面的浓度，从而降低p型晶硅基体101背表面电子和空穴发生复合的概率。可提供更高的电场强度，从而提供更为优异的场钝化效果。
于所述第一氧化物层106表面形成掺杂p型硅基薄膜层107并进行退火处理，所述退火处理提高掺杂p型硅基薄膜层107的结晶程度，进一步提高掺杂p型硅基薄膜层107的热稳定性和导电性。
所述p型晶硅基体101背表面设置膜，可增加p型晶硅基体101背表面附近的空穴浓度，提升空穴横向传输性能。
将p型晶硅基体101背表面金属电极设计成栅状结构，使得来自背面的太阳光也可以进入电池进行发电，这种双面电池做成的双面发电组件在背面可接受太阳光的应用场合，相对于单面发电组件，发电量可提升10-35％。
掺杂p型硅基薄膜层107中的掺杂元素参与金属栅线电极114合金化的过程，提高局部接触区域的载流子浓度，从而提高金属栅线电极114对光生载流子的收集效率，降低电极接触电阻。
本发明的一种p型晶硅太阳电池及制备方法提高了p型晶硅基体101表面载流子的浓度，降低了载流子之间的复合和损耗，而且可双面发电，可获得更高的开路电压和光电转换效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (22)

1.一种p型晶硅太阳电池，其特征在于，包括：
p型晶硅基体；
正面结构，形成于所述p型晶硅基体正表面；
第一氧化物层，设置于所述p型晶硅基体背表面；
掺杂p型硅基薄膜层，设置于所述第一氧化物层表面；
第二氧化物层，设置于所述掺杂p型硅基薄膜层表面；
硅基薄膜层，设置于所述第二氧化物层表面，所述第一氧化物层、所述掺杂p型硅基薄膜层、所述第二氧化物层及所述硅基薄膜层形成叠层结构；
背面接触窗口，形成于所述叠层结构中；
金属栅线电极，形成于所述背面接触窗口中，并与所述p型晶硅基体及掺杂p型硅基薄膜层中的一者或两者形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的一种p型晶硅太阳电池，其特征在于，p型晶硅基体可以是单晶硅也可以是多晶硅。
3.根据权利要求1所述的一种p型晶硅太阳电池，其特征在于，正面结构包括：所述p型晶硅基体正表面具有绒面陷光结构；n型掺杂层，设置于所述p型晶硅基体正表面绒面陷光结构之上；硅基薄膜层，设置于所述n型掺杂层表面；金属栅线电极，该电极穿过硅基薄膜层与n型掺杂层形成欧姆接触。
4.根据权利要求3所述的一种p型晶硅太阳电池，其特征在于：所述p型晶硅基体正表面绒面陷光结构之上的硅基薄膜层，包括折射率不同的若干子薄膜层，且越靠近所述p型晶硅基体一侧的所述子薄膜层的折射率越大。
5.根据权利要求1所述的一种p型晶硅太阳电池，其特征在于，所述第一氧化层包括但不限于氧化硅层及氧化铝层中的一种以及这些氧化物层的叠层组合，所述第一氧化层的厚度介于1～10nm。
6.根据权利要求1所述的一种p型晶硅太阳电池，其特征在于，所述掺杂p型硅基薄膜层的材料包括但不限于非晶硅、多晶硅、氧化硅及碳化硅，所述掺杂p型硅基薄膜层的厚度介于1～20nm。
7.根据权利要求1所述的一种p型晶硅太阳电池，其特征在于：所述设置于掺杂p型硅基薄膜层的第二氧化物层包括但不限于氧化铝层，其厚度范围为0～100nm。
8.根据权利要求1所述的一种p型晶硅太阳电池，其特征在于：所述设置于所述第二氧化物层表面的硅基薄膜层，包括但不限于氮化硅层，其厚度范围为70～200nm。
9.根据权利要求1所述的一种p型晶硅太阳电池，其特征在于，所述金属栅线电极与所述p型晶硅基体及掺杂p型硅基薄膜层中的一者或两者形成欧姆接触。
10.根据权利要求1所述的一种p型晶硅太阳电池，其特征在于，所述金属栅线电极的线宽介于10～120μm，所述金属栅线电极的间距介于700～2000μm，所述金属栅线电极包括但不限于铝金属栅线电极。
11.根据权利要求1所述的一种p型晶硅太阳电池，其特征在于，所述p型晶硅基体背表面形状包括平面及绒面陷光结构中的一种。
12.一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供一p型晶硅基体，于所述p型晶硅基体正表面形成正面结构；
于所述p型晶硅基体背表面形成第一氧化物层；
于所述第一氧化物层表面形成掺杂p型硅基薄膜层；
于所述掺杂p型硅基薄膜层表面形成第二氧化物层；
于所述第二氧化物层表面形成硅基薄膜层，以形成包含所述成第一氧化物层、掺杂p型硅基薄膜层、第二氧化物层及硅基薄膜层的叠层结构；
于所述叠层结构中形成背面接触窗口；
于所述背面接触窗口中形成金属栅线电极并进行合金化处理。
13.根据权利要求12所述的一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：于所述p型晶硅基体正表面形成n型掺杂层；于所述p型晶硅基体正表面形成重掺杂n型层；于所述n型掺杂层表面形成硅基薄膜层；于所述p型晶硅基体正表面重掺杂n型层中心位置形成正面接触窗口；于所述正面接触窗口中形成金属栅线电极并进行合金化处理。
14.根据权利要求12所述的一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：于所述p型晶硅基体背表面形成的所述第一氧化物层包括但不限于氧化硅层及氧化铝中的一种以及这些氧化物层的叠层组合，所述第一氧化物层的厚度介于1～10nm，形成所述第一氧化层的方法包括但不限于热氧化法、湿化学方法、原子层沉积方法及等离子体增强化学气相沉积法中的一种。
15.根据权利要求12所述的一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：于所述第一氧化物层表面形成的所述掺杂p型硅基薄膜层的种类包括非晶硅、多晶硅、氧化硅、碳化硅，所述掺杂p型硅基薄膜层的厚度介于1～20nm，形成所述掺杂p型硅基薄膜层的制备方法包括但不限于原子层沉积方法、等离子体增强化学气相沉积法。
16.根据权利要求12所述的一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述设置于掺杂p型硅基薄膜层的第二氧化物层的制备方法包括但不限于原子层沉积方法、等离子体增强化学气相沉积法。
17.根据权利要求12所述的一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述设置于所述第二氧化物层表面的硅基薄膜层的制备方法包括但不限于原子层沉积方法、等离子体增强化学气相沉积法。
18.根据权利要求12所述的一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：采用激光剥离的方法于所述硅基薄膜层、所述第二氧化物层、所述掺杂p型硅基薄膜层、所述第一氧化物层中形成所述背面接触窗口，以显露所述p型晶硅基体，于所述背面接触窗口中形成金属栅线电极，对所述金属栅线电极与所述p型晶硅基体进行合金化处理以形成金属硅化物，以使所述金属栅线电极与所述p型晶硅基体形成欧姆接触。
19.根据权利要求12所述的一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：采用激光剥离的方法于所述硅基薄膜层、所述第二氧化物层中形成所述背面接触窗口，以显露所述掺杂p型硅基薄膜层，于所述背面接触窗口中形成金属栅线电极，对所述金属栅线电极与所述掺杂p型硅基薄膜层进行合金化处理以形成金属硅化物，且所述金属硅化物在合金化处理的过程中穿透所述第一氧化物层，以使所述金属栅线电极与所述p型晶硅基体形成欧姆接触。
20.根据权利要求12所述的一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：采用激光剥离的方法于所述硅基薄膜层、所述第二氧化物层中形成所述背面接触窗口，以显露所述掺杂p型硅基薄膜层，于所述背面接触窗口中形成金属栅线电极，对所述金属栅线电极与所述掺杂p型硅基薄膜层进行合金化处理以形成金属硅化物，以使所述金属栅线电极与所述掺杂p型硅基薄膜层形成欧姆接触。
21.根据权利要求12所述的一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：通过丝网印刷的方法于所述背面接触窗口中形成金属栅线电极，所述金属栅线电极的线宽介于10～120μm，所述金属栅线电极的间距介于700～2000μm，所述金属栅线电极种类包括铝金属栅线电极。
22.根据权利要求12所述的一种p型晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：形成所述第一氧化物层之前还包括于所述p型晶硅基体背表面形成预定形状的步骤，所述预定形状包括平面及绒面陷光结构中的一种。
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