CN111952408A - 一种钝化金属接触的背结太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钝化金属接触的背结太阳能电池及其制备方法。该方法包括：在硅片的正面采用带负电荷的材料制备介质膜，该介质膜用于提供反型层，以代替n+前场；在介质膜上制备钝化减反射膜；在硅片背面采用激光进行局域开槽，形成激光开槽区域和激光未开槽区域；在硅片背面沉积隧穿氧化层和多晶硅薄膜层；在硅片背面的激光开槽区域注入磷原子，在硅片背面的激光未开槽区域注入硼原子；对硅片进行退火处理，以激活激光开槽区域的磷原子和未开槽区域的硼原子，以在激光开槽区域形成重掺杂的n+poly背场，在激光未开槽区域形成重掺杂的p+poly发射极；对退火后的硅片进行背面钝化和背面金属化处理。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种钝化金属接触的背结太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着当今世界能源格局的改变，可再生能源的发展受到越来越多的关注，而降低电力成本是光伏发展的持续目标。然而实现这一目标的有效方法是提高电池和组件的转换效率，而近年采用钝化接触结构提高电池效率已变成一种趋势。形成高效钝化接触结构的方法有两种：(1)非晶硅(a-Si)/晶体硅(c-Si)-异质结；(2)在超薄隧穿氧化层上沉积多晶硅(poly-Si)-POLO结。POLO接触主要是在氧化层上沉积一层重掺杂的p+或n+多晶硅，与金属电极接触。此结构的优势是：(1)具有较低的隧穿电阻和接触电阻；(1)金属与硅接触区域具有较高的钝化性能。故与传统扩散结相比，可以大大提高接触选择性。
众所周知，另一种高效电池的结构是背面电极呈叉指状排列的IBC电池，此结构电池的空穴收集和电子收集的电极都位于背面，完全消除了金属栅线的遮挡，具有较高的电流密度。而钝化接触结构因其具有较高的钝化性能，故开路电压较高。所以未来高效电池的发展一定是将这两种电池相结合的POLO-IBC电池结构，可以有效降低电池正面掺杂多晶硅中的寄生性吸收和横向传输电阻。
产业化方面，POLO结的优点是耐高温，可以与传统电池制备过程中高温丝网印刷工艺相兼容。与非晶硅或纳米硅层相比，重掺杂的多晶硅层具有较好的导电性，可以有效降低带有局域接触IBC电池的串联电阻。然而，对于POLO-IBC电池，重掺杂的p+和n+区域直接接触，将会存在较大复合，并且会产生漏电风险。
因此，选择一种合适的隔离结构对p+和n+区域进行有效隔离是本领域急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法。
本发明的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法，包括以下步骤：
(1)、在硅片的正面采用带负电荷的材料制备介质膜，所述介质膜用于提供反型层，以代替n+前场；
(2)在所述介质膜上制备钝化减反射膜；
(3)、在硅片背面采用激光进行局域开槽，形成激光开槽区域和激光未开槽区域；其中，激光的功率20～40W，激光开槽区域的深度为1～5μm；
(4)、在硅片背面依次沉积隧穿氧化层和多晶硅薄膜层；
(5)、在硅片背面的激光开槽区域注入磷原子，在硅片背面的激光未开槽区域注入硼原子；
(6)、对硅片进行退火处理，激活激光开槽区域的磷原子，以在激光开槽区域形成重掺杂的n+poly背场，同时激活激光未开槽区域的硼原子，以在激光未开槽区域形成重掺杂的p+poly发射极；
(7)、对退火后的硅片进行背面钝化和背面金属化处理。
本发明提供的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法，还包括如下附属技术方案：
其中，在步骤(1)中，
以三甲基铝和H2O为前驱体，采用原子层沉积法在硅片的正面制备Al2O3介质膜；其中，三甲基铝的脉冲时间为2-5s，吹扫时间为6-10s；H2O的脉冲时间为3-6s，吹扫时间为8-12s；
沉积完成后，Al2O3介质膜的厚度为3～24nm。
其中，在步骤(2)中，
采用PECVD法在所述Al2O3介质膜上制备氮化硅钝化减反膜；其中，所述PECVD法包括：
在压力为1300～1500mTorr，功率为7000～9000W，SiH4与N2O的比为1:10，温度为400～500℃的条件下，沉积25～35min；
沉积完成后，氮化硅钝化减反膜的厚度为150～250nm。
其中，在步骤(3)中，
激光为波长为532nm的绿光，其频率为50～500KHz，激光开槽区域的深度为1～5μm。
其中，在步骤(4)中，
采用LPCVD法在硅片背面沉积隧穿氧化层和多晶硅薄膜层；其中，所述LPCVD法包括：
首先，将硅片置于石英舟上，并使两个硅片置于一个槽中，其中，硅片上非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，多晶硅薄膜沉积面朝外；
接着将石英舟送入LPCVD管内，管内抽真空至7×10-3Torr，温度升至500～600℃，通入氧气沉积10～20min后，完成超薄隧穿氧化层的制备；
然后再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至600～700℃，通入SiH4沉积10-40min后，完成多晶硅薄膜层的制备；
最后再次抽真空至SiH4抽干净后，通入氮气至常压，冷却降温，取出硅片。
其中，在步骤(5)中，
采用具有精准对位功能的离子注入设备在硅片背面的激光开槽区域注入磷原子，在硅片背面的激光未开槽区域注入硼原子；其中，
当注入磷原子时，离子注入机的牵引电压为10～15KeV，束流为250～350mA，方阻为30～50Ω/sqr，在激光未开槽区域用离子注入机自带的掩模阻挡磷原子的注入；
当注入硼原子时，离子注入机的牵引电压为15～23KeV，束流为300～400mA，方阻为75～100Ω/sqr，在激光开槽区域用离子注入机自带的掩模阻挡硼原子的注入。
其中，在步骤(6)中，
先对退火炉进行抽真空处理，再充氮气作为保护气，退火炉的真空度为450～950mbar，退火温度为700～900℃，退火时间为25～60min；
退火完成后，n+poly背场和p+poly发射极的高度差为1～5μm。
其中，在步骤(7)中，
在硅片的背面制备叠层的钝化结构；
在硅片背面的n+poly背场采用银浆印刷n+金属电极，并烧结，在硅片背面的p+poly发射极采用银铝浆印刷p+金属电极，并烧结。
其中，在步骤(4)之前，所述方法还包括：
(4)’、对硅片的背面进行抛光处理，以去除硅片背面的损伤层；其中，抛光采用的试剂为质量分数45％的NaOH溶液、质量分数37％的KOH溶液或质量分数40％的TMAH溶液，抛光时间为4～10min，抛光温度为60～90℃。
其中，在步骤(6)之前，所述方法还包括：
(6)’、对硅片进行清洗处理，以去除离子注入的残留杂质，其包括：
首先将硅片放入SC2溶液中，在温度为40～70℃时，反应80～200s，去除离子注入中的金属杂质离子；SC2溶液中，各成分的比例为HCL:H2O2:H2O＝1:1:6然后将硅片放入浓度为1-5％的HF溶液中，在常温下，反应2～6min，去除硅片表面的杂质离子。
本发明还提供了一种钝化金属接触的背结太阳能电池，所述太阳能电池的正面从内到外依次包括N型硅基体、介质膜、以及SiNx钝化减反射膜；所述太阳能电池的背面从内到外依次包括N型硅基体、背面隧穿氧化层、背面n+poly背场、背面p+poly发射极、背面Al2O3钝化膜、背面SiNx钝化膜、背面p+金属电极、背面n+金属电极。
本发明的实施包括以下技术效果：
1.硅片背面的重掺杂的p+poly区和重掺杂的n+poly区通过激光的方法实现高低差分隔，以使p+poly区和重掺杂的n+poly区不直接接触，从而减少漏电的可能性；
2.硅片正面采用带负电荷的材料制备介质膜，以提供反型层代替n+前场，可降低俄歇复合；
3.钝化接触结构与IBC工艺相结合，可有效降低金属接触区域复合；
4.工艺步骤简单，无需复杂的掩膜工艺，易实现大规模量产。
附图说明
图1为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法步骤(1)’后的电池结构截面示意图。
图2为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法步骤(1)后的电池结构截面示意图。
图3为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法步骤(3)后的电池结构截面示意图。
图4为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法步骤(4)’后的电池结构截面示意图。
图5为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法步骤(4)后的电池结构截面示意图。
图6为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法步骤(6)后的电池结构截面示意图。
图7为本发明实施例的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法步骤(7)后的电池结构截面示意图。
图中，1-SiNx钝化减反射膜，2-介质膜，3-N型硅基体，4-背面隧穿氧化层，5-背面n+poly背场，6-背面p+poly发射极，7-背面Al2O3钝化膜，8-背面SiNx钝化膜，9-背面p+金属电极，10-背面n+金属电极，11-背面“H”型栅线。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细的说明。
具体实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到保护。
本发明的一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法，包括以下步骤：
(1)、在硅片的正面采用带负电荷的材料制备介质膜，所述介质膜用于提供反型层，以代替n+前场；
(2)、在所述介质膜上制备钝化减反射膜；
(3)、在硅片背面采用激光进行局域开槽，形成激光开槽区域和激光未开槽区域；其中，激光的功率20～40W，激光开槽区域的深度为1～5μm；
(4)、在硅片背面依次沉积隧穿氧化层和多晶硅薄膜层；
(5)、在硅片背面的激光开槽区域注入磷原子，在硅片背面的激光未开槽区域注入硼原子；
(6)、对硅片进行退火处理，激活激光开槽区域的磷原子，以在激光开槽区域形成重掺杂的n+poly背场，同时激活激光未开槽区域的硼原子，以在激光未开槽区域形成重掺杂的p+poly发射极；其中，p+poly为硼硅玻璃层，n+poly为磷硅玻璃层。
(7)、对退火后的硅片进行背面钝化和背面金属化处理。
本发明的硅片背面的重掺杂的p+poly区和重掺杂的n+poly区通过激光的方法实现高低差分隔，以使p+poly区和重掺杂的n+poly区不直接接触，从而减少漏电的可能性；硅片正面采用带负电荷的材料制备介质膜，以提供反型层代替n+前场，可降低俄歇复合；钝化接触结构与IBC工艺相结合，可有效降低金属接触区域复合；工艺步骤简单，无需复杂的掩膜工艺，易实现大规模量产。
在一个实施例中，在步骤(1)中，
以三甲基铝和H2O为前驱体，采用原子层沉积法在硅片的正面制备Al2O3介质膜；其中，三甲基铝的脉冲时间为2-5s，吹扫时间为6-10s；H2O的脉冲时间为3-6s，吹扫时间为8-12s；
沉积完成后，Al2O3介质膜的厚度为3～24nm。
本实施例中，由于Al2O3介质膜带负电荷，当负电荷达到较高量时，与n型硅接触，会对硅片表面的电子形成静电屏蔽作用，使得硅片表面的电子浓度降低，空穴浓度相对升高，呈现出p+层的特性，从而可以为n型硅表面提供很好的反型层。
在一个实施例中，在步骤(2)中，
采用PECVD法在所述Al2O3介质膜上制备氮化硅钝化减反膜；其中，所述PECVD法包括：
在压力为1300～1500mTorr，功率为7000～9000W，SiH4与N2O的比为1:10，温度为400～500℃的条件下，沉积25～35min；
沉积完成后，氮化硅钝化减反膜的厚度为150～250nm。
在一个实施例中，在步骤(3)中，
激光为波长为532nm的绿光，其频率为50～500KHz，激光开槽区域的深度为1～5μm。
本实施例通过将激光开槽区域的深度设置为1～5μm，以保证p+poly区和重掺杂的n+poly区不直接接触，从而减少漏电的可能性；
优选地，激光开槽区域的深度为2～5μm。本实施例通过将激光开槽区域的深度设置为2～5μm以充分保证p+poly区和重掺杂的n+poly区不直接接触，从而进一步减少漏电的可能性。
在一个实施例中，在步骤(4)中，
采用LPCVD法在硅片背面沉积隧穿氧化层和多晶硅薄膜层；其中，所述LPCVD法包括：
首先，将硅片置于石英舟上，并使两个硅片置于一个槽中，其中，硅片上非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，多晶硅薄膜沉积面朝外；
接着将石英舟送入LPCVD管内，管内抽真空至7×10-3Torr，温度升至500～600℃，通入氧气沉积10～20min后，完成超薄隧穿氧化层的制备；
然后再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至600～700℃，通入SiH4沉积10-40min后，完成多晶硅薄膜层的制备；
最后再次抽真空至SiH4抽干净后，通入氮气至常压，冷却降温，取出硅片。
在一个实施例中，在步骤(5)中，
采用具有精准对位功能的离子注入设备在硅片背面的激光开槽区域注入磷原子，在硅片背面的激光未开槽区域注入硼原子；其中，
当注入磷原子时，离子注入机的牵引电压为10～15KeV，束流为250～350mA，方阻为30～50Ω/sqr，在激光未开槽区域用离子注入机自带的掩模阻挡磷原子的注入；
当注入硼原子时，离子注入机的牵引电压为15～23KeV，束流为300～400mA，方阻为75～100Ω/sqr，在激光开槽区域用离子注入机自带的掩模阻挡硼原子的注入。
在一个实施例中，在步骤(6)中，
先对退火炉进行抽真空处理，再充氮气作为保护气，退火炉的真空度为450～950mbar，退火温度为700～900℃，退火时间为25～60min；
退火完成后，n+poly背场和p+poly发射极的高度差为1～5μm。
在一个实施例中，在步骤(7)中，
在硅片的正面制备SiNx的钝化结构，在硅片的背面制备Al2O3/SiOx/SiNx叠层的钝化结构；
在硅片背面的n+poly背场采用银浆印刷n+金属电极，并烧结，在硅片背面的p+poly发射极采用银铝浆印刷p+金属电极，并烧结。
在一个实施例中，在步骤(4)之前，所述方法还包括：
(4)’、对硅片的背面进行抛光处理，以去除硅片背面的损伤层；其中，抛光采用的试剂为质量分数45％的NaOH溶液、质量分数37％的KOH溶液或质量分数40％的TMAH溶液，抛光时间为4～10min，抛光温度为60～90℃；其中，TMAH为四甲基氢氧化铵。
在一个实施例中，在步骤(6)之前，所述方法还包括：
(6)’、对硅片进行清洗处理，以去除离子注入的残留杂质，其包括：
首先将硅片放入SC2溶液中，在温度为40～70℃时，反应80～200s，去除离子注入中的金属杂质离子；SC2溶液中，各成分的比例为HCl:H2O2:H2O＝1:1:6然后将硅片放入浓度为1-5％的HF溶液中，在常温下，反应2～6min，去除硅片表面的杂质离子。
在一个实施例中，在步骤(1)之前，所述方法还包括：
(1)’、对硅片的正面进行制绒处理，硅片的背面进行抛光处理。
本发明还提供了一种钝化金属接触的背结太阳能电池，如图7所示，所述太阳能电池的正面从内到外依次包括N型硅基体3、介质膜2、以及SiNx钝化减反射膜1；所述太阳能电池的背面从内到外依次包括N型硅基体3、背面隧穿氧化层4、背面n+poly背场5、背面p+poly发射极6、背面Al2O3钝化膜7、背面SiNX钝化膜8、背面p+金属电极9、背面n+金属电极10。
下面将以具体的实施例对发明的制备方法进行详细地说明。
实施例1
步骤(1)’、选择厚度为150μm，电阻率为1～9Ω·cm，尺寸为157.25mm×157.25mm的N型硅基体3进行前表面制绒、背表面抛光处理。完成本步骤后的电池结构如图1所示。
步骤(1)、将经过步骤(1)’处理后的N型硅正面采用ALD原子层沉积的方法制备Al2O3介质膜2。其具体为：以三甲基铝和H2O为前驱体，采用原子层沉积法在硅片的正面制备Al2O3介质膜2；其中，三甲基铝的脉冲时间为2s，吹扫时间为6s；H2O的脉冲时间为3s，吹扫时间为8s；沉积完成后，Al2O3介质膜的厚度为3nm。完成本步骤后的电池结构如图2所示。
步骤(2)、采用PECVD法在所述Al2O3介质膜2上制备氮化硅钝化减反膜1；其具体为：在压力为1300mTorr，功率为7000W，SiH4与N2O的比为1:10，温度为400℃的条件下，沉积25min，沉积完成后，氮化硅钝化减反膜的厚度为150nm。完成本步骤后的电池结构如图3所示。
步骤(3)、采用波长为532nm的绿光对硅片背面进行激光局域开槽，形成激光开槽区域和激光未开槽区域；其中，激光的频率为50KHz，功率20W，激光开槽区域的深度为1μm。
步骤(4)’、采用质量分数37％的KOH溶液对硅片的背面进行抛光处理，以去除硅片背面的激光损伤层；其中，抛光时间为4min，抛光温度为60℃。完成本步骤后的电池结构如图4所示。
步骤(4)、在经过步骤(4)’抛光处理后的硅片背面沉积隧穿氧化层4和多晶硅薄膜11。其具体为：首先将硅片置于石英舟上，两片置于一个槽中，非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，沉积多晶硅薄膜面朝外，借用自动化设备将石英舟传输送入LPCVD管内，管内抽真空至7×10-3Torr，温度升至500℃，通入氧气10min，完成0.5nm超薄隧穿氧化层的制备；工艺完成后，再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至600℃，通入SiH4沉积10min后，完成多晶硅薄膜层的制备；工艺完成后，再次抽真空，确认危险气体SiH4抽干净后通入氮气至常压，冷却降温并取出硅片。完成本步骤后的电池结构如图5所示。
步骤(5)、在经过步骤(4)处理后的硅片背面采用具有精准对位功能的离子注入设备在硅片背面的激光开槽区域注入磷原子，在硅片背面的激光未开槽区域注入硼原子。当注入磷原子时，离子注入机的牵引电压为10KeV，束流为250mA，方阻为30Ω/sqr，此时需注入硼原子的区域用设备自带的掩模工具对其进行掩盖以阻挡磷原子的注入；当注入硼原子时，离子注入机的牵引电压为15KeV，束流为300mA，方阻为75Ω/sqr，此时已注入过磷原子的区域用设备自带的掩模工具对其进行掩盖以阻挡硼原子的注入。
步骤(6)’、对硅片进行清洗处理，以去除离子注入的残留杂质。其具体为：首先将硅片放入SC2溶液中，在温度为40℃时，反应80s，去除离子注入中的金属杂质离子；SC2溶液中，各成分的比例为HCL:H2O2:H2O＝1:1:6；然后将硅片放入浓度为1％的HF溶液中，在常温下，反应2min，去除硅片表面的杂质离子。
步骤(6)、对经过步骤(6)’清洗处理后的硅片进行退火处理。其具体为：先对退火炉进行抽真空处理，再充氮气作为保护气。退火过程中退火炉的真空度是450mbar，退火温度700℃，退火时间25min，以激活激光开槽区域的磷原子，以在激光开槽区域形成重掺杂的n+poly背场5，同时激活激光未开槽区域的硼原子，以在激光未开槽区域形成重掺杂的p+poly发射极6，此时，n+poly背场6和p+poly发射极5的高度差为1μm。完成本步骤后的电池结构如图6所示。
步骤(7)、首先对经过步骤(6)退火处理后的硅片进行背表面钝化处理，背表面采用背面Al2O3钝化膜7与背面SiNx钝化膜8的叠层膜作为钝化结构；然后对硅片背面进行金属化处理，其具体为：在硅片背面的n+poly背场采用银浆印刷n+金属电极10，并烧结，在硅片背面的p+poly发射极采用银铝浆印刷p+金属电极9，并烧结；其中，烧结温度900℃，p+细栅线数110根，n+细栅线数111根，即完成钝化金属接触的背结太阳能电池的制备。完成本步骤后的电池结构如图7所示。
实施例2
步骤(1)’、选择厚度为180μm，电阻率为9Ω·cm，尺寸为157.25mm×157.25mm的N型硅基体3进行前表面制绒、背表面抛光处理。完成本步骤后的电池结构如图1所示。
步骤(1)、将经过步骤(1)’处理后的N型硅正面采用ALD原子层沉积的方法制备Al2O3介质膜2。其具体为：以三甲基铝和H2O为前驱体，采用原子层沉积法在硅片的正面制备Al2O3介质膜2；其中，三甲基铝的脉冲时间为5s，吹扫时间为10s；H2O的脉冲时间为6s，吹扫时间为12s；沉积完成后，Al2O3介质膜的厚度为24nm。完成本步骤后的电池结构如图2所示。
本步骤中，由于氧化铝带负电荷，因此，氧化铝介质膜可以为n型硅表面提供很好的反型层。
步骤(2)、采用PECVD法在所述Al2O3介质膜2上制备氮化硅钝化减反膜1；其具体为：在压力为1500mTorr，功率为9000W，SiH4与N2O的比为1:10，温度为500℃的条件下，沉积35min，沉积完成后，氮化硅钝化减反膜的厚度为250nm。完成本步骤后的电池结构如图3所示。
步骤(3)、采用波长为532nm的绿光对硅片背面进行激光局域开槽，形成激光开槽区域和激光未开槽区域；其中，激光的频率为500KHz，功率40W，激光开槽区域的深度为3μm。
步骤(4)’、采用质量分数37％的KOH溶液对硅片的背面进行抛光处理，以去除硅片背面的激光损伤层；其中，抛光时间为10min，抛光温度为90℃。完成本步骤后的电池结构如图4所示。
步骤(4)、在经过步骤(4)’抛光处理后的硅片背面沉积隧穿氧化层4和多晶硅薄膜11。其具体为：首先将硅片置于石英舟上，两片置于一个槽中，非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，沉积多晶硅薄膜面朝外，借用自动化设备将石英舟传输送入LPCVD管内，管内抽真空至7×10-3Torr，温度升至600℃，通入氧气10～20min，完成0.5～3nm超薄隧穿氧化层的制备；工艺完成后，再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至700℃，通入SiH4沉积40min后，完成多晶硅薄膜层的制备；工艺完成后，再次抽真空，确认危险气体SiH4抽干净后通入氮气至常压，冷却降温并取出硅片。完成本步骤后的电池结构如图5所示。
步骤(5)、在经过步骤(4)处理后的硅片背面采用具有精准对位功能的离子注入设备在硅片背面的激光开槽区域注入磷原子，在硅片背面的激光未开槽区域注入硼原子。当注入磷原子时，离子注入机的牵引电压为15KeV，束流为350mA，方阻为50Ω/sqr，此时需注入硼原子的区域用设备自带的掩模工具对其进行掩盖以阻挡磷原子的注入；当注入硼原子时，离子注入机的牵引电压为23KeV，束流为400mA，方阻为100Ω/sqr，此时已注入过磷原子的区域用设备自带的掩模工具对其进行掩盖以阻挡硼原子的注入。
步骤(6)’、对硅片进行清洗处理，以去除离子注入的残留杂质。其具体为：首先将硅片放入SC2溶液中，在温度为70℃时，反应200s，去除离子注入中的金属杂质离子；SC2溶液中，各成分的比例为HCl:H2O2:H2O＝1:1:6；然后将硅片放入浓度为5％的HF溶液中，在常温下，反应6min，去除硅片表面的杂质离子。
步骤(6)、对经过步骤(6)’清洗处理后的硅片进行退火处理。其具体为：先对退火炉进行抽真空处理，再充氮气作为保护气。退火过程中退火炉的真空度是950mbar，退火温度900℃，退火时间60min，以激活激光开槽区域的磷原子，以在激光开槽区域形成重掺杂的n+poly背场5，同时激活激光未开槽区域的硼原子，以在激光未开槽区域形成重掺杂的p+poly发射极6，此时，n+poly背场6和p+poly发射极5的高度差为3μm。完成本步骤后的电池结构如图6所示。
步骤(7)、首先对经过步骤(6)退火处理后的硅片进行背表面钝化处理，背表面采用背面Al2O3钝化膜7与背面SiNx钝化膜8的叠层膜作为钝化结构；然后对硅片背面进行金属化处理，其具体为：在硅片背面的n+poly背场采用银浆印刷n+金属电极10，并烧结，在硅片背面的p+poly发射极采用银铝浆印刷p+金属电极9，并烧结；其中，烧结温度870℃，p+细栅线数150根，n+细栅线数151根，即完成钝化金属接触的背结太阳能电池的制备。完成本步骤后的电池结构如图7所示。
实施例3
步骤(1)’、选择厚度为170μm，电阻率为6Ω·cm，尺寸为157.25mm×157.25mm的N型硅基体3进行前表面制绒、背表面抛光处理。完成本步骤后的电池结构如图1所示。
步骤(1)、将经过步骤(1)’处理后的N型硅正面采用ALD原子层沉积的方法制备Al2O3介质膜2。其具体为：以三甲基铝和H2O为前驱体，采用原子层沉积法在硅片的正面制备Al2O3介质膜2；其中，三甲基铝的脉冲时间为3s，吹扫时间为8s；H2O的脉冲时间为4s，吹扫时间为10s；沉积完成后，Al2O3介质膜的厚度为15nm。完成本步骤后的电池结构如图2所示。
本步骤中，由于氧化铝带负电荷，因此，氧化铝介质膜可以为n型硅表面提供很好的反型层。
步骤(2)、采用PECVD法在所述Al2O3介质膜2上制备氮化硅钝化减反膜1；其具体为：在压力为1400mTorr，功率为8000W，SiH4与N2O的比为1:10，温度为450℃的条件下，沉积30min，沉积完成后，氮化硅钝化减反膜的厚度为200nm。完成本步骤后的电池结构如图3所示。
步骤(3)、采用波长为532nm的绿光对硅片背面进行激光局域开槽，形成激光开槽区域和激光未开槽区域；其中，激光的频率为200KHz，功率30W，激光开槽区域的深度为2μm。完成本步骤后的电池结构如图4所示。
步骤(4)’、采用质量分数40％的TMAH溶液对硅片的背面进行抛光处理，以去除硅片背面的激光损伤层；其中，抛光时间为810min，抛光温度为80℃。完成本步骤后的电池结构如图4所示。
步骤(4)、在经过步骤(4)’抛光处理后的硅片背面沉积隧穿氧化层4和多晶硅薄膜11。其具体为：首先将硅片置于石英舟上，两片置于一个槽中，非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，沉积多晶硅薄膜面朝外，借用自动化设备将石英舟传输送入LPCVD管内，管内抽真空至7×10-3Torr，温度升至550℃，通入氧气10～20min，完成0.5～3nm超薄隧穿氧化层的制备；工艺完成后，再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至650℃，通入SiH4沉积30min后，完成多晶硅薄膜层的制备；工艺完成后，再次抽真空，确认危险气体SiH4抽干净后通入氮气至常压，冷却降温并取出硅片。完成本步骤后的电池结构如图5所示。
步骤(5)、在经过步骤(4)处理后的硅片背面采用具有精准对位功能的离子注入设备在硅片背面的激光开槽区域注入磷原子，在硅片背面的激光未开槽区域注入硼原子。当注入磷原子时，离子注入机的牵引电压为12KeV，束流为300mA，方阻为40Ω/sqr，此时需注入硼原子的区域用设备自带的掩模工具对其进行掩盖以阻挡磷原子的注入；当注入硼原子时，离子注入机的牵引电压为20KeV，束流为350mA，方阻为85Ω/sqr，此时已注入过磷原子的区域用设备自带的掩模工具对其进行掩盖以阻挡硼原子的注入。
步骤(6)’、对硅片进行清洗处理，以去除离子注入的残留杂质。其具体为：首先将硅片放入SC2溶液中，在温度为60℃时，反应150s，去除离子注入中的金属杂质离子；SC2溶液中，各成分的比例为HCl:H2O2:H2O＝1:1:6；然后将硅片放入浓度为1-5％的HF溶液中，在常温下，反应5min，去除硅片表面的杂质离子。
步骤(6)、对经过步骤(6)’清洗处理后的硅片进行退火处理。其具体为：先对退火炉进行抽真空处理，再充氮气作为保护气。退火过程中退火炉的真空度是700mbar，退火温度800℃，退火时间40min，以激活激光开槽区域的磷原子，以在激光开槽区域形成重掺杂的n+poly背场5，同时激活激光未开槽区域的硼原子，以在激光未开槽区域形成重掺杂的p+poly发射极6，此时，n+poly背场6和p+poly发射极5的高度差为2μm。完成本步骤后的电池结构如图6所示。
步骤(7)、首先对经过步骤(6)退火处理后的硅片进行背表面钝化处理，背表面采用背面Al2O3钝化膜7与背面SiNx钝化膜8的叠层膜作为钝化结构；然后对硅片背面进行金属化处理，其具体为：在硅片背面的n+poly背场采用银浆印刷n+金属电极10，并烧结，在硅片背面的p+poly发射极采用银铝浆印刷p+金属电极9，并烧结；其中，烧结温度870℃，p+细栅线数130根，n+细栅线数130根，即完成钝化金属接触的背结太阳能电池的制备。完成本步骤后的电池结构如图7所示。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (11)
1.一种钝化金属接触的背结太阳能电池的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、在硅片的正面采用带负电荷的材料制备介质膜，所述介质膜用于提供反型层，以代替n+前场；
(2)、在所述介质膜上制备钝化减反射膜；
(3)、在硅片背面采用激光进行局域开槽，形成激光开槽区域和激光未开槽区域；
(4)、在硅片背面依次沉积隧穿氧化层和多晶硅薄膜层；
(5)、在硅片背面的激光开槽区域注入磷原子，在硅片背面的激光未开槽区域注入硼原子；
(6)、对硅片进行退火处理，激活激光开槽区域的磷原子和未开槽区域的硼原子，以在激光开槽区域形成重掺杂的n+poly背场，在激光未开槽区域形成重掺杂的p+poly发射极；
(7)、对退火后的硅片进行背面钝化和背面金属化处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，
以三甲基铝和H2O为前驱体，采用原子层沉积法在硅片的正面制备Al2O3介质膜；其中，三甲基铝的脉冲时间为2-5s，吹扫时间为6-10s；H2O的脉冲时间为3-6s，吹扫时间为8-12s；
沉积完成后，Al2O3介质膜的厚度为3～24nm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，
采用PECVD法在所述质膜上制备氮化硅钝化减反膜；其中，所述PECVD法包括：
在压力为1300～1500mTorr，功率为7000～9000W，SiH4与N2O的比为1:10，温度为400～500℃的条件下，沉积25～35min；
沉积完成后，氮化硅钝化减反膜的厚度为150～250nm。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，
激光为波长为532nm的绿光，其频率为50～500KHz；
其中，激光的功率20～40W，激光开槽区域的深度为1～5μm。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，
采用LPCVD法在硅片背面沉积隧穿氧化层和多晶硅薄膜层；其中，所述LPCVD法包括：
首先将硅片置于石英舟上，并使两个硅片置于一个槽中，其中，硅片上非多晶硅薄膜沉积面朝内相贴，多晶硅薄膜沉积面朝外；
接着将石英舟送入LPCVD管内，管内抽真空至7×10-3Torr，温度升至500～600℃，通入氧气沉积10～20min后，完成超薄隧穿氧化层的制备；
然后再次抽真空至7×10-3Torr，温度升至600～700℃，通入SiH4沉积10-40min后，完成多晶硅薄膜层的制备；
最后再次抽真空至SiH4抽干净后，通入氮气至常压，冷却降温，取出硅片。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(5)中，
采用具有精准对位功能的离子注入设备在硅片背面的激光开槽区域注入磷原子，在硅片背面的激光未开槽区域注入硼原子；其中，
当注入磷原子时，离子注入机的牵引电压为10～15KeV，束流为250～350mA，方阻为30～50Ω/sqr，在激光未开槽区域用离子注入机自带的掩模阻挡磷原子的注入；
当注入硼原子时，离子注入机的牵引电压为15～23KeV，束流为300～400mA，方阻为75～100Ω/sqr，在激光开槽区域用离子注入机自带的掩模阻挡硼原子的注入。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(6)中，
先对退火炉进行抽真空处理，再充氮气作为保护气，退火炉的真空度为450～950mbar，退火温度为700～900℃，退火时间为25～60min；
退火完成后，n+poly背场和p+poly发射极的高度差为1～5μm。
8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(7)中，
在硅片的背面制备叠层钝化结构；
在硅片背面的n+poly背场采用银浆印刷n+金属电极，并烧结，在硅片背面的p+poly发射极采用银铝浆印刷p+金属电极，并烧结。
9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)之前，所述方法还包括：
(4)’、对硅片的背面进行抛光处理，以去除硅片背面的损伤层；其中，抛光采用的试剂为质量分数45％的NaOH溶液、质量分数37％的KOH溶液或质量分数40％的TMAH溶液，抛光时间为4～10min，抛光温度为60～90℃。
10.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(6)之前，所述方法还包括：
(6)’、对硅片进行清洗处理，以去除离子注入的残留杂质，其包括：
首先将硅片放入SC2溶液中，在温度为40～70℃时，反应80～200s，去除离子注入中的金属杂质离子；SC2溶液中，各成分比例为HCl:H2O2:H2O＝1:1:6；
然后将硅片放入浓度为1-5％的HF溶液中，在常温下，反应2～6min，去除硅片表面的杂质离子。
11.一种钝化金属接触的背结太阳能电池，其特征在于，
所述太阳能电池的正面从内到外依次包括N型硅基体、介质膜、以及SiNx钝化减反射膜；
所述太阳能电池的背面从内到外依次包括N型硅基体、背面隧穿氧化层、背面n+poly背场、背面p+poly发射极、背面Al2O3钝化膜、背面SiNx钝化膜、背面p+金属电极、背面n+金属电极。
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