CN110571299A - 一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳电池技术领域，具体涉及一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池及其制备方法；包括硅衬底、发射极、铝背场以及分别设置于发射极和铝背场上的金属电极，发射极和/或铝背场包括非金属区域以及金属电极的金属区域，发射极和/或铝背场的非金属区域设置钝化层；发射极和/或铝背场上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜；本发明中只在金属电极下方设置对光具有很强吸收特性的多晶硅薄膜，避免了寄生吸收；提出的图形化办法，利用电池制备过程中的金属栅线作为掩膜层，碱溶液作为刻蚀液，不需要额外的掩膜试剂，就可以形成精细的图形；且该金属栅线还可以作为对准点，显著降低二次对准的难度。

Description

一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，具体涉及一种新型的自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池及其制备方法。
背景技术
通过对晶体硅太阳电池的运作原理和损失分析可知，限制电池效率提升的一个最大的因素就是复合，包括界面复合和金属接触区域的复合。由于氧化铝和氮化硅等高品质钝化薄膜的应用，使得电池的J0可以达到<10fA/cm2，如HIT，IBC等。因此进一步的效率提升就落在了如何降低金属接触区域的复合上。
近几年来，一种既能实现整面钝化，且无需开孔接触的技术成为机构研究的热点，这就是钝化接触(Passivated Contact)技术。该技术首先由德国的弗朗霍夫研究所提出，主要包含一层极薄的氧化硅薄膜和一层多晶硅薄膜，其主要优点在于优良的钝化效果，由于多晶硅薄膜层的存在，彻底根除了背面金属与硅的直接接触，提高开路电压，而这被认为是目前太阳能电池主要的复合损失，即金属接触区域复合。截至目前基于该技术的晶硅电池最高效率已达到25.8％。
但钝化接触技术也存在一个缺点，就是它的多晶硅薄膜的高吸收系数，由此导致的对入射光的寄生吸收。因此在运用该技术时，为了消除光的寄生吸收，通常会采用局域钝化接触结构，即仅在金属栅线区域沉积SiO和多晶硅薄膜，而在其他区域则不沉积。由此带来一个问题，如何做局域化的也就是图形化的钝化接触结构？一种方案是光刻，可以做到完美的图形化，但缺点是非常昂贵，不适合产业化；第二种方案是用掩膜剂做出图形化。这种方案优点是适合产业化，但缺点是增加成本，很难做出精细的图形化，且需要与丝网印刷进行二次对准，增加工艺难度。因此这也制约了钝化接触技术的大规模应用。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种新型的自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池及其制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适合产业化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池，包括硅衬底、发射极、基区、铝背场以及分别设置于发射极和铝背场上的金属电极，所述发射极以及铝背场分别位于硅衬底的两侧，所述发射极和/或铝背场包括非金属区域以及金属电极的金属区域，所述发射极和/或铝背场的非金属区域设置钝化层；所述发射极和/或铝背场上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜，使得金属电极只与多晶硅层接触，形成局域钝化接触结构。
进一步的，所述硅衬底两侧的金属电极包括细栅线部分和主栅线部分；所述细栅线部分位于保护层SiN的下面，主栅线部分位于SiN的上面。
进一步的，所述多晶硅薄膜的掺杂类型与发射极和/或背电场的掺杂类型相同。
进一步的，所述多晶硅薄膜的厚度为1～1000nm。
进一步的，所述氧化硅薄膜的厚度为0.1～10nm，带隙宽度为1～2eV。
进一步的，所述发射极和/或铝背场非金属区域的钝化层为氮化硅、氧化硅或者氧化铝中的一种材料制成。
进一步的，所述硅衬底为P型或者N型硅材料制成，所述硅衬底电阻率为0.01～1000Ωcm。
一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以P型单晶硅片作为硅衬底，首先进行制绒处理，所用的溶液KOH溶液，KOH溶液按照KOH：制绒添加剂：H2O＝18-21:3:150-160的比例配制，温度为75-85℃；然后在2-5％的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
(2)在硅片正面进行磷扩散，形成发射极，方块电阻范围为10-500ohm，然后在HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结，在HF溶液中去除正面的磷硅玻璃；
(3)在硅片两面采用热氧或者化学方法生长一层氧化硅薄膜，厚度<2nm；在氧化硅上采用LPCVD沉积n型的多晶硅层；
(4)在正面多晶硅层上，采用丝网印刷的方法，形成具有一定图形的金属电极，包括细栅线部分和主栅线部分，金属主栅电极部分不印刷金属银浆；
(5)将印刷的浆料放入烧结炉中进行烧结，去除浆料中的有机物，烧结峰值温度在755-765℃，时间30-60s；
(6)采用刻蚀溶液NH3·H2O或者TMAH溶液去除金属电极区域外的多晶硅薄膜，刻蚀时间10s-36000s；
(7)在正面采用水膜保护的方法，利用HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结；
(8)生长钝化层；
(9)激光开膜：激光烧蚀铝背场p区的氧化铝/氮化硅薄膜以便于形成局域铝背场；
(10)丝网印刷形成金属电极。
进一步的，所述步骤(8)中的生长钝化层包括：对发射极n+区，匹配的钝化膜为SiN膜或者SiO2/SiN叠层膜；铝背场p区，匹配的钝化膜为Al2O3/SiN叠层，SiO2厚度1-10nm，Al2O3层的厚度为1-50nm，SiN层的厚度为50-200nm。
进一步的，所述步骤(10)中的丝网印刷形成金属电极包括：正面发射极区只印刷金属主栅银电极，铝背场区p区采用银浆+铝浆结构，料宽度控制在小于50μm，高度大于5μm；烧结峰值温度在755-765℃左右，时间30-60秒。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
(1)该电池采用隧穿氧化硅/多晶硅叠层的选择性载流子输运特性，实现局域的接触钝化，使得金属电极与多晶硅薄膜层接触，而不与硅衬底直接接触，从而在保证金属电极的欧姆接触的同时，完全消除金属区复合，极大的提高电池的转换效率；
(2)对光具有很强的吸收特性的多晶硅薄膜，只位于金属电极的下方，其他非金属区域则没有，因此不会吸收入射光，避免了寄生吸收；
(3)本发明提出的新颖的图形化办法，该方法利用电池制备过程中的金属栅线作为掩膜层，碱溶液作为刻蚀液，不需要额外的掩膜试剂，就可以形成精细的图形。此外，该金属栅线还可以作为对准点，极大的降低二次对准的难度；
(4)本发明提出的电池，电池正面仅保留主栅线，细栅线被掩埋在SiN薄膜下面，因此可以极大的降低正面金属栅线的遮挡，增加光的入射，提高电池的转换效率；
(5)本发明提出的电池，工艺步骤简单，适合大规模产业化应用，可以有效的降低度电成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、硅衬底；2、发射极(n+)；3、氧化硅薄膜(SiO2)；4、氮化硅薄膜(SiNx)；5、金属电极；6、钝化层氧化铝(Al2O3)；7、钝化层氮化硅(SiN)；8、铝背场。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1所示，一种晶体硅太阳能电池，包括硅衬底1、发射极2、基区、铝背场以及分别设置于发射极2和铝背场上的金属电极5，发射极2以及铝背场位于硅衬底1两侧，发射极2和铝背场包括非金属区域以及金属电极5的金属区域，发射极2和铝背场非金属区域设置钝化层，对发射极2(n+)区，匹配的钝化膜为氮化硅膜4；铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层，即钝化层氧化铝6和钝化层氮化硅7；发射极2和铝背场上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜3，使得金属电极5只与多晶硅层接触，形成局域钝化接触结构。在形成良好的欧姆接触的同时，消除金属区域的表面复合，提高电池转换效率。同时，为了形成局域的氧化硅和多晶硅叠层的钝化接触结构，创造性的采用了自对准式的图形化方案，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与碱刻蚀溶液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的图形化方案为自对准式，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与刻蚀碱液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的硅衬底两侧的金属电极5包括细栅线部分和主栅线部分；所述细栅线部分位于保护层SiN的下面，可以有效降低金属电极5的遮光面积。
其中，多晶硅薄膜的掺杂类型与发射极2和背电场的掺杂类型相同。
其中，多晶硅薄膜的厚度为1nm。
其中，氧化硅层的厚度为0.1nm，带隙宽度为1eV。
其中，发射极2和铝背场非金属区域的钝化层为氮化硅材料制成。
其中，硅衬底1为P型硅材料制成，所述硅衬底1电阻率为0.01Ωcm。
本发明还提供了上述的晶体硅太阳能电池的制备方法，以P型硅片为例，包括以下步骤：
(1)以P型单晶硅片作为硅衬底1，首先进行制绒处理，所用的溶液通常为KOH溶液，KOH溶液按照KOH:添加剂:H2O＝18:3:150的比例配制，温度为75℃。然后在2％的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
(2)在硅片正面进行磷扩散，形成发射极2。方块电阻范围为10ohm。然后在HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结，在HF溶液中去除正面的磷硅玻璃。HNO3和HF酸的摩尔比为5:1，HNO3的浓度为36％；
(3)在硅片两面采用热氧法生长一层氧化硅薄膜3，厚度<2nm。在氧化硅上采用LPCVD沉积n型的多晶硅层；
(4)在正面多晶硅层上，采用丝网印刷的方法，形成具有一定图形的金属电极，包括细栅线部分和主栅线部分，金属主栅电极部分不印刷金属银浆；
(5)将印刷的浆料放入烧结炉中进行烧结，去除浆料中的有机物等。烧结峰值温度在755℃，时间30s；
(6)采用刻蚀溶液NH3.H2O去除金属电极5区域外的多晶硅薄膜，刻蚀时间10ss。NH3.H2O溶液的浓度为25％；
(7)在正面采用水膜保护的方法，利用HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结(生长多晶硅过程中引入)；
(8)生长钝化层。对发射极2n+区，匹配的钝化膜为SiN膜或者SiO2/SiN叠层膜；铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层。SiO2厚度1nm，氧化铝厚度1nm，SiN厚度50nm；
(9)激光开膜：激光烧蚀铝背场p区的氧化铝/氮化硅薄膜4以便于形成局域铝背场8；
(10)丝网印刷形成金属电极5。正面发射极区只印刷金属主栅银电极，可以采用非烧穿型银浆。铝背场区p区采用银浆+铝浆结构，铝浆用于形成局域铝背场8，银浆用于焊接。浆料宽度控制在小于50μm，高度大于5μm；烧结峰值温度在755℃，时间30s。
实施例2
如图1所示，一种晶体硅太阳能电池，包括硅衬底1、发射极2、基区、铝背场以及分别设置于发射极2和铝背场上的金属电极5，发射极2以及铝背场位于硅衬底1两侧，发射极2和铝背场包括非金属区域以及金属电极5的金属区域，发射极2和铝背场非金属区域设置钝化层，对发射极2(n+)区，匹配的钝化膜为氧化硅3/氮化硅4叠层膜；铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层，即钝化层氧化铝6和钝化层氮化硅7；发射极2和铝背场上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜3，使得金属电极5只与多晶硅层接触，形成局域钝化接触结构。在形成良好的欧姆接触的同时，消除金属区域的表面复合，提高电池转换效率。同时，为了形成局域的氧化硅和多晶硅叠层的钝化接触结构，创造性的采用了自对准式的图形化方案，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与碱刻蚀溶液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的图形化方案为自对准式，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与刻蚀碱液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的硅衬底两侧的金属电极5包括细栅线部分和主栅线部分；所述细栅线部分位于保护层SiN的下面，可以有效降低金属电极5的遮光面积。
其中，多晶硅薄膜的掺杂类型与发射极2和背电场的掺杂类型相同。
其中，多晶硅薄膜的厚度为100nm。
其中，氧化硅层的厚度为2nm，带隙宽度为1.2eV。
其中，发射极2和铝背场非金属区域的钝化层为氧化硅材料制成。
其中，硅衬底1为N型硅材料制成，所述硅衬底1电阻率为100Ωcm。
本发明还提供了上述的晶体硅太阳能电池的制备方法，以P型硅片为例，包括以下步骤：
(1)以P型单晶硅片作为硅衬底1，首先进行制绒处理，所用的溶液通常为KOH溶液，KOH溶液一般按照KOH:添加剂:H2O＝20:3:160的比例配制，温度为80℃。然后在3.5％的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
(2)在硅片正面进行磷扩散，形成发射极2。方块电阻范围为150ohm。然后在HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结，在HF溶液中去除正面的磷硅玻璃。HNO3和HF酸的摩尔比为5:1，HNO3的浓度为36％。
(3)在硅片两面采用热氧法生长一层氧化硅薄膜3，厚度<2nm。在氧化硅上采用LPCVD沉积n型的多晶硅层。
(4)在正面多晶硅层上，采用丝网印刷的方法，形成具有一定图形的金属电极，包括细栅线部分和主栅线部分，金属主栅电极部分不印刷金属银浆。
(5)将印刷的浆料放入烧结炉中进行烧结，去除浆料中的有机物等。烧结峰值温度在760℃，时间40s。
(6)采用刻蚀溶液NH3.H2O去除金属电极5区域外的多晶硅薄膜，刻蚀时间6000s。NH3.H2O溶液的浓度为25％。
(7)在正面采用水膜保护的方法，利用HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结(生长多晶硅过程中引入)。
(8)生长钝化层。对发射极2n+区，匹配的钝化膜为者SiO2/SiN叠层膜；铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层。SiO2厚度5nm，氧化铝厚度30nm，SiN厚度100nm；
(9)激光开膜：激光烧蚀铝背场p区的氧化铝/氮化硅薄膜4以便于形成局域铝背场8；
(10)丝网印刷形成金属电极5。正面发射极区只印刷金属主栅银电极，可以采用烧穿型。铝背场区p区采用银浆+铝浆结构，铝浆用于形成局域铝背场8，银浆用于焊接。浆料宽度控制在小于50μm，高度大于5μm；烧结峰值温度在760℃，时间40s。
实施例3
如图1所示，一种晶体硅太阳能电池，包括硅衬底1、发射极2、基区、铝背场以及分别设置于发射极2和铝背场上的金属电极5，发射极2以及铝背场位于硅衬底1两侧，发射极2和铝背场包括非金属区域以及金属电极5的金属区域，发射极2和铝背场非金属区域设置钝化层，对发射极2(n+)区，匹配的钝化膜为氧化硅3/氮化硅4叠层膜；铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层，即钝化层氧化铝6和钝化层氮化硅7；发射极2和铝背场上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜3，使得金属电极5只与多晶硅层接触，形成局域钝化接触结构。在形成良好的欧姆接触的同时，消除金属区域的表面复合，提高电池转换效率。同时，为了形成局域的氧化硅和多晶硅叠层的钝化接触结构，创造性的采用了自对准式的图形化方案，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与碱刻蚀溶液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的图形化方案为自对准式，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与刻蚀碱液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的硅衬底两侧的金属电极5包括细栅线部分和主栅线部分；所述细栅线部分位于保护层SiN的下面，可以有效降低金属电极5的遮光面积。
其中，多晶硅薄膜的掺杂类型与发射极2和背电场的掺杂类型相同。
其中，多晶硅薄膜的厚度为500nm。
其中，氧化硅层的厚度为5nm，带隙宽度为1.5eV。
其中，发射极2和铝背场非金属区域的钝化层为氮化硅、氧化硅材料制成。
其中，硅衬底1为P型或者N型硅材料制成，所述硅衬底1电阻率为600Ωcm。
本发明还提供了上述的晶体硅太阳能电池的制备方法，以P型硅片为例，包括以下步骤：
(1)以P型单晶硅片作为硅衬底1，首先进行制绒处理，所用的溶液通常为KOH溶液，KOH溶液一般按照KOH:添加剂:H2O＝20:3:155的比例配制，温度为80℃。然后在4％的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
(2)在硅片正面进行磷扩散，形成发射极2。方块电阻范围为300ohm。然后在HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结，在HF溶液中去除正面的磷硅玻璃。HNO3和HF酸的摩尔比为5:1，HNO3的浓度为36％；
(3)在硅片两面采用化学方法生长一层氧化硅薄膜3，厚度<2nm。在氧化硅上采用LPCVD沉积n型的多晶硅层；
(4)在正面多晶硅层上，采用丝网印刷的方法，形成具有一定图形的金属电极，包括细栅线部分和主栅线部分，金属主栅电极部分不印刷金属银浆；
(5)将印刷的浆料放入烧结炉中进行烧结，去除浆料中的有机物等。烧结峰值温度在760℃，时间40s；
(6)采用刻蚀溶液TMAH溶液去除金属电极5区域外的多晶硅薄膜，刻蚀时间32000s。TMAH溶液浓度为2wt％；
(7)在正面采用水膜保护的方法，利用HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结(生长多晶硅过程中引入)；
(8)生长钝化层。对发射极2n+区，匹配的钝化膜为SiN膜或者SiO2/SiN叠层膜；铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层。SiO2厚度8nm，氧化铝厚度40nm，SiN厚度180nm；
(9)激光开膜：激光烧蚀铝背场p区的氧化铝/氮化硅薄膜4以便于形成局域铝背场8；
(10)丝网印刷形成金属电极5。正面发射极区只印刷金属主栅银电极，可以采用烧穿型银浆。铝背场区p区采用银浆+铝浆结构，铝浆用于形成局域铝背场8，银浆用于焊接。浆料宽度控制在小于50μm，高度大于5μm；烧结峰值温度在760℃，时间40s。
实施例4
如图1所示，一种晶体硅太阳能电池，包括硅衬底1、发射极2、基区、铝背场以及分别设置于发射极2和铝背场上的金属电极5，发射极2以及铝背场位于硅衬底1两侧，发射极2和铝背场包括非金属区域以及金属电极5的金属区域，发射极2和铝背场非金属区域设置钝化层，对发射极2(n+)区，匹配的钝化膜为氮化硅膜4或者氧化硅3/氮化硅4叠层膜；铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层，即钝化层氧化铝6和钝化层氮化硅7；发射极2和铝背场上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜3，使得金属电极5只与多晶硅层接触，形成局域钝化接触结构。在形成良好的欧姆接触的同时，消除金属区域的表面复合，提高电池转换效率。同时，为了形成局域的氧化硅和多晶硅叠层的钝化接触结构，创造性的采用了自对准式的图形化方案，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与碱刻蚀溶液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的图形化方案为自对准式，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与刻蚀碱液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的硅衬底两侧的金属电极5包括细栅线部分和主栅线部分；所述细栅线部分位于保护层SiN的下面，可以有效降低金属电极5的遮光面积。
其中，多晶硅薄膜的掺杂类型与发射极2和背电场的掺杂类型相同。
其中，多晶硅薄膜的厚度为1000nm。
其中，氧化硅层的厚度为10nm，带隙宽度为2eV。
其中，发射极2和铝背场非金属区域的钝化层为氧化铝材料制成。
其中，硅衬底1为P型或者N型硅材料制成，所述硅衬底1电阻率为1000Ωcm。
本发明还提供了上述的晶体硅太阳能电池的制备方法，以P型硅片为例，包括以下步骤：
(1)以P型单晶硅片作为硅衬底1，首先进行制绒处理，所用的溶液通常为KOH溶液，KOH溶液一般按照KOH:添加剂:H2O＝21:3:160的比例配制，温度为85℃。然后在5％的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
(2)在硅片正面进行磷扩散，形成发射极2。方块电阻范围为500ohm。然后在HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结，在HF溶液中去除正面的磷硅玻璃。HNO3和HF酸的摩尔比为5:1，HNO3的浓度为36％。
(3)在硅片两面采用热氧法生长一层氧化硅薄膜3，厚度<2nm。在氧化硅上采用LPCVD沉积n型的多晶硅层。
(4)在正面多晶硅层上，采用丝网印刷的方法，形成具有一定图形的金属电极，包括细栅线部分和主栅线部分，金属主栅电极部分不印刷金属银浆。
(5)将印刷的浆料放入烧结炉中进行烧结，去除浆料中的有机物等。烧结峰值温度在765℃，时间60s。
(6)采用刻蚀溶液TMAH溶液去除金属电极5区域外的多晶硅薄膜，刻蚀时间36000s。TMAH溶液浓度为2wt％。
(7)在正面采用水膜保护的方法，利用HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结(生长多晶硅过程中引入)。
(8)生长钝化层。对发射极2n+区，匹配的钝化膜为SiN膜或者SiO2/SiN叠层膜；铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层。SiO2厚度10nm，氧化铝厚度50nm，SiN厚度200nm；
(9)激光开膜：激光烧蚀铝背场p区的氧化铝/氮化硅薄膜4以便于形成局域铝背场8；
(10)丝网印刷形成金属电极5。正面发射极区只印刷金属主栅银电极，可以采用烧穿型银浆。铝背场区p区采用银浆+铝浆结构，铝浆用于形成局域铝背场8，银浆用于焊接。浆料宽度控制在小于50μm，高度大于5μm；烧结峰值温度在765℃，时间60s。
实施例5
如图1所示，一种晶体硅太阳能电池，包括硅衬底1、发射极2、基区、铝背场以及分别设置于发射极2和铝背场上的金属电极5，发射极2以及铝背场位于硅衬底1两侧，发射极2包括非金属区域以及金属电极5的金属区域，发射极2的非金属区域设置钝化层，对发射极2(n+)区，匹配的钝化膜为氧化硅3/氮化硅4叠层膜；铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层，即钝化层氧化铝6和钝化层氮化硅7；发射极2上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜3，使得金属电极5只与多晶硅层接触，形成局域钝化接触结构。在形成良好的欧姆接触的同时，消除金属区域的表面复合，提高电池转换效率。同时，为了形成局域的氧化硅和多晶硅叠层的钝化接触结构，创造性的采用了自对准式的图形化方案，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与碱刻蚀溶液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的图形化方案为自对准式，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与刻蚀碱液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的硅衬底两侧的金属电极5包括细栅线部分和主栅线部分；所述细栅线部分位于保护层SiN的下面，可以有效降低金属电极5的遮光面积。
其中，多晶硅薄膜的掺杂类型与发射极2的掺杂类型相同。
其中，多晶硅薄膜的厚度为800nm。
其中，氧化硅层的厚度为8nm，带隙宽度为1.5eV。
其中，发射极2的非金属区域的钝化层为氮化硅材料制成。
其中，硅衬底1为P型硅材料制成，所述硅衬底1电阻率为800Ωcm。
本发明还提供了上述的晶体硅太阳能电池的制备方法，以P型硅片为例，包括以下步骤：
(1)以P型单晶硅片作为硅衬底1，首先进行制绒处理，所用的溶液通常为KOH溶液，KOH溶液一般按照KOH:添加剂:H2O＝20:3:160的比例配制，温度为80℃。然后在5％的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
(2)在硅片正面进行磷扩散，形成发射极2。方块电阻范围为500ohm。然后在HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结，在HF溶液中去除正面的磷硅玻璃。HNO3和HF酸的摩尔比为5:1，HNO3的浓度为36％。
(3)在硅片两面采用热氧法生长一层氧化硅薄膜3，厚度<2nm。在氧化硅上采用LPCVD沉积n型的多晶硅层。
(4)在正面多晶硅层上，采用丝网印刷的方法，形成具有一定图形的金属电极，包括细栅线部分和主栅线部分，金属主栅电极部分不印刷金属银浆。
(5)将印刷的浆料放入烧结炉中进行烧结，去除浆料中的有机物等。烧结峰值温度在760℃，时间40s。
(6)采用刻蚀溶液NH3.H2O溶液去除金属电极5区域外的多晶硅薄膜，刻蚀时间32000s。NH3.H2O溶液的浓度为25％。
(7)在正面采用水膜保护的方法，利用HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结(生长多晶硅过程中引入)。
(8)生长钝化层。对发射极2n+区，匹配的钝化膜为SiN膜或者SiO2/SiN叠层膜；SiO2厚度8nm，SiN厚度150nm；
(9)激光开膜：激光烧蚀铝背场p区的氧化铝/氮化硅薄膜4以便于形成局域铝背场8；
(10)丝网印刷形成金属电极5。正面发射极区只印刷金属主栅银电极，可以采用烧穿型银浆。铝背场区p区采用银浆+铝浆结构，铝浆用于形成局域铝背场8，银浆用于焊接。浆料宽度控制在小于50μm，高度大于5μm；烧结峰值温度在760℃，时间40s。
实施例6
如图1所示，一种晶体硅太阳能电池，包括硅衬底1、发射极2、基区、铝背场以及分别设置于发射极2和铝背场上的金属电极5，发射极2以及铝背场位于硅衬底1两侧，铝背场包括非金属区域以及金属电极5的金属区域，铝背场非金属区域设置钝化层，铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层，即钝化层氧化铝6和钝化层氮化硅7；铝背场上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜3，使得金属电极5只与多晶硅层接触，形成局域钝化接触结构。在形成良好的欧姆接触的同时，消除金属区域的表面复合，提高电池转换效率。同时，为了形成局域的氧化硅和多晶硅叠层的钝化接触结构，创造性的采用了自对准式的图形化方案，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与碱刻蚀溶液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的图形化方案为自对准式，即将金属电极5作为掩膜层，利用金属不与刻蚀碱液反应的原理来去除图形化外的膜层部分。
本实施例中的硅衬底两侧的金属电极5包括细栅线部分和主栅线部分；所述细栅线部分位于保护层SiN的下面，可以有效降低金属电极5的遮光面积。
其中，多晶硅薄膜的掺杂类型与背电场的掺杂类型相同。
其中，多晶硅薄膜的厚度为800nm。
其中，氧化硅层的厚度为8nm，带隙宽度为1.5eV。
其中，铝背场的非金属区域的钝化层为氮化硅材料制成。
其中，硅衬底1为P型硅材料制成，所述硅衬底1电阻率为800Ωcm。
本发明还提供了上述的晶体硅太阳能电池的制备方法，以P型硅片为例，包括以下步骤：
(1)以P型单晶硅片作为硅衬底1，首先进行制绒处理，所用的溶液通常为KOH溶液，KOH溶液一般按照KOH:添加剂:H2O＝20:3:160的比例配制，温度为80℃。然后在4％的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
(2)在硅片正面进行磷扩散，形成发射极2。方块电阻范围为500ohm。然后在HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结，在HF溶液中去除正面的磷硅玻璃。HNO3和HF酸的摩尔比为5:1，HNO3的浓度为36％。
(3)在硅片两面采用化学方法生长一层氧化硅薄膜3，厚度<2nm。在氧化硅上采用LPCVD沉积n型的多晶硅层。
(4)在正面多晶硅层上，采用丝网印刷的方法，形成具有一定图形的金属电极，包括细栅线部分和主栅线部分，金属主栅电极部分不印刷金属银浆。
(5)将印刷的浆料放入烧结炉中进行烧结，去除浆料中的有机物等。烧结峰值温度在760℃，时间40s。
(6)采用刻蚀溶液采用TMAH溶液去除金属电极5区域外的多晶硅薄膜，刻蚀时间32000s。TMAH溶液浓度为2wt％。
(7)在正面采用水膜保护的方法，利用HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结(生长多晶硅过程中引入)。
(8)生长钝化层。铝背场p区，匹配的钝化膜为氧化铝/氮化硅叠层。氧化铝厚度40nm，SiN厚度150nm；
(9)激光开膜：激光烧蚀铝背场p区的氧化铝/氮化硅薄膜4以便于形成局域铝背场8；
(10)丝网印刷形成金属电极5。正面发射极区只印刷金属主栅银电极，可以采用非烧穿型银浆。铝背场区p区采用银浆+铝浆结构，铝浆用于形成局域铝背场8，银浆用于焊接。浆料宽度控制在小于50μm，高度大于5μm；烧结峰值温度在760℃，时间40s。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池，其特征在于：包括硅衬底、发射极、基区、铝背场以及分别设置于发射极和铝背场上的金属电极，所述发射极以及铝背场分别位于硅衬底的两侧，所述发射极和/或铝背场包括非金属区域以及金属电极的金属区域，所述发射极和/或铝背场的非金属区域设置钝化层；所述发射极和/或铝背场上的金属区域下方依次为多晶硅薄膜和氧化硅薄膜，使得金属电极只与多晶硅层接触，形成局域钝化接触结构。
2.根据权利要求1所述的一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池，其特征在于：所述硅衬底两侧的金属电极包括细栅线部分和主栅线部分；所述细栅线部分位于保护层SiN的下面，主栅线部分位于SiN的上面。
3.根据权利要求1所述的一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池，其特征在于：所述多晶硅薄膜的掺杂类型与发射极和/或背电场的掺杂类型相同。
4.根据权利要求1所述的一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池，其特征在于：所述多晶硅薄膜的厚度为1～1000nm。
5.根据权利要求1所述的一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池，其特征在于：所述氧化硅薄膜的厚度为0.1～10nm，带隙宽度为1～2eV。
6.根据权利要求1所述的一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池，其特征在于：所述发射极和/或铝背场非金属区域的钝化层为氮化硅、氧化硅或者氧化铝中的一种材料制成。
7.根据权利要求1所述的一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池，其特征在于：所述硅衬底为P型或者N型硅材料制成，所述硅衬底电阻率为0.01～1000Ωcm。
8.如权利要求1-7中任一项所述的一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
（1）以P型单晶硅片作为硅衬底，首先进行制绒处理，所用的溶液KOH溶液， KOH溶液按照KOH：制绒添加剂：H2O=18-21:3:150-160的比例配制，温度为75-85℃；然后在2-5%的HF溶液中进行清洗，清洗干净硅片表面；
（2）在硅片正面进行磷扩散，形成发射极，方块电阻范围为10-500ohm，然后在HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结，在HF溶液中去除正面的磷硅玻璃；
（3）在硅片两面采用热氧或者化学方法生长一层氧化硅薄膜，厚度<2nm；在氧化硅上采用LPCVD沉积n型的多晶硅层，
（4）在正面多晶硅层上，采用丝网印刷的方法，形成具有一定图形的金属电极，包括细栅线部分和主栅线部分，金属主栅电极部分不印刷金属银浆；
（5）将印刷的浆料放入烧结炉中进行烧结，去除浆料中的有机物，烧结峰值温度在755-765℃，时间30-60s；
（6）采用刻蚀溶液NH3•H2O或者TMAH溶液去除金属电极区域外的多晶硅薄膜，刻蚀时间10s-36000s；
（7）在正面采用水膜保护的方法，利用HF酸和HNO3的混合溶液中去除背面的pn结；
（8）生长钝化层；
（9）激光开膜：激光烧蚀铝背场p区的氧化铝/氮化硅薄膜以便于形成局域铝背场；
（10）丝网印刷形成金属电极。
9.根据权利要求8所述的一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（8）中的生长钝化层包括：对发射极n+区，匹配的钝化膜为SiN膜或者SiO2/SiN叠层膜；铝背场p区，匹配的钝化膜为Al2O3/SiN叠层，SiO2厚度1-10nm，Al2O3层的厚度为1-50nm，SiN层的厚度为50-200nm。
10.根据权利要求8所述的一种自对准式埋栅钝化接触晶硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（10）中的丝网印刷形成金属电极包括：正面发射极区只印刷金属主栅银电极，铝背场区p区采用银浆+铝浆结构，料宽度控制在小于50μm，高度大于5μm；烧结峰值温度在755-765℃左右，时间30-60秒。
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