CN112510105A - 一种高效太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效太阳能电池及其制备方法，所述电池包括硅基体，所述硅基体设有正面和背面，所述硅基体的正面上设有第一钝化层，所述第一钝化层上设有减反层；所述硅基体的背面设有第一掺杂区、第二掺杂区和第二钝化层，所述第一掺杂区和第二掺杂区交替设置；所述第一掺杂区上设有隧穿层，所述隧穿层上设有第一掺杂层，所述第一掺杂层上设有第一电极，所述第二掺杂区上设有第二电极；所述第二钝化层覆盖在裸露出来的第二掺杂区上，并延伸到第一掺杂层上，以使第一电极和第二电极绝缘。本发明的电池结构简单，通过背面区域织构化设计及多层钝化结构设计，串联电阻低，钝化效果好，转化效率高。

Description

一种高效太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种高效太阳能电池及其制备方法。
背景技术
晶体硅太阳能电池发展至今，在钝化结构上经历了背面无钝化(Al-BSF)、非接触钝化(PERC、PERT、PERL)和接触钝化(TOPCon、HJT)的演进，晶硅太阳能电池的光电转换效率逐渐接近其理论极限，目前以HBC电池结构及POLO-IBC结构转化效率最高。
背接触异质结(HBC)电池其结合背接触电池全面受光和HJT电池高质量钝化的优势，其实验效率达到26.63％，电池片效率的大幅度提高，一方面电池本身单瓦发电量提高，另一方面有利于降低整个产业链的LCOE。
中国专利公开号为CN107210331A的专利公开的一种HBC电池，其需要在P型半导体层与N型半导体层之间沉积绝缘层及基低保护层，以实现P/N之间的隔离，结构复杂，工序较多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高效太阳能电池，结构简单，通过背面区域织构化设计及多层钝化结构设计，串联电阻低，钝化效果好，转化效率高。
相应地，本发明还提供了一种高效太阳能电池的制备方法，工序少，质量可控，成本低。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高效太阳能电池，包括硅基体，所述硅基体设有正面和背面，所述硅基体的正面上设有第一钝化层，所述第一钝化层上设有减反层；
所述硅基体的背面设有第一掺杂区、第二掺杂区和第二钝化层，所述第一掺杂区和第二掺杂区交替设置；
所述第一掺杂区上设有隧穿层，所述隧穿层上设有第一掺杂层，所述第一掺杂层上设有第一电极，所述第二掺杂区上设有第二电极；
所述第二钝化层覆盖在裸露出来的第二掺杂区上，并延伸到第一掺杂层上，以使第一电极和第二电极绝缘。
作为上述方案的改进，所述隧穿层从第一掺杂区延伸到第二掺杂区上，所述第二电极设置在第二掺杂区的隧穿层上，所述第二钝化层覆盖在裸露出来的隧穿层上，并延伸到第一掺杂层上，以使第一电极和第二电极绝缘；
其中，覆盖在第一掺杂区的隧穿层与第二钝化层形成复合层。
作为上述方案的改进，所述第二掺杂区设有制绒区，所述制绒区的表面具有粗糙结构，其通过制绒工艺形成，所述第二电极设置在制绒区上。
作为上述方案的改进，所述制绒区的宽度为第一掺杂区宽度的25％～75％；
所述制绒区的制绒宽度小于等于第二电极的宽度。
作为上述方案的改进，设于第二掺杂区上的第二钝化层与硅基体之间还具有掩膜层和隧穿层，所述掩膜层设于硅基体和隧穿层之间，其中，第一掺杂区和第二掺杂区上的隧穿层隔开；
所述掩膜层和隧穿层的材料均为二氧化硅，所述掩膜层和隧穿层形成双层钝化隧穿结构。
作为上述方案的改进，所述第一钝化层的材料选自二氧化硅、氮化硅、氧化镍、碘化亚铜、氧化铜、氧化亚铜、硫化铜中的一种或多种，其厚度为1～10nm；
所述减反层的材料选自氮化硅、氧化硅、氮氧化硅和氟化镁中的一种或几种，其厚度为20～150nm。
作为上述方案的改进，所述第一掺杂层为掺B多晶硅层或掺B非晶硅层；所述隧穿层的材料选自SiO2、Al2O3、本征非晶硅中的一种或多种；所述第二钝化层的材料为氮化硅。
相应地，本发明还提供了一种高效太阳能电池的制备方法，包括：
一、对硅基体进行预处理，所述预处理包括对单晶硅片进行清洗、去除损伤层；
所述硅基体设有正面和背面，所述硅基体的背面设有第一掺杂区和第二掺杂区，其中，所述第一掺杂区和第二掺杂区交替设置；
二、在硅基体的正面依次形成第一钝化层和减反层；
三、在硅基体背面的第二掺杂区上形成掩膜层，所述掩膜层的材料选自二氧化硅、碳化硅、氮化硅和油墨中的一种或几种；
四、在硅基体背面的依次形成隧穿层和第一掺杂层；
五、除去掩膜层及掩膜层上的隧穿层和第一掺杂层，以将第二掺杂区裸露出来；
六、在硅基体背面沉积形成第二钝化层；
七、形成第一电极和第二电极，其中，第一电极与第一掺杂层导电连接，第二电极与第二掺杂区的硅基体导电连接。
作为上述方案的改进，当步骤(一)中的预处理还包括制绒工艺，则完成步骤(三)之后，还包括以下步骤：对硅基体进行抛光处理，以使硅基体背面的第一掺杂区的表面为平面结构。
作为上述方案的改进，步骤(五)中，只除第二掺杂区上的第一掺杂层，第二掺杂区上的掩膜层和隧穿层保留下来，并将第一掺杂区和第二掺杂区上的隧穿层隔开。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明的高效太阳能电池在硅基体的背面设置相互交替的第一掺杂区和第二掺杂区，并在第一掺杂区上依次设置隧穿层和第一掺杂层，最后在硅基体的背面覆盖一层第二钝化层，从而在电池的背面形成区域织构化设计及多层钝化结构设计，降低背面电极串联电阻，提升钝化效果，进一步提升电池的转化效率。
此外，本发明的隧穿层覆盖在硅基体的整个背面，其中，覆盖在第一掺杂区的隧穿层与第二钝化层形成复合层，有效减少表面复合，提升转化效率。
其次，本发明在第二掺杂区上形成具有粗糙结构的制绒区，增加第二电极与硅基体的接触面积，进一步降低串联电阻。
进一步地，本发明在硅基体背面形成隧穿层和第一掺杂层后，第二掺杂区上的掩膜层和隧穿层被保留下来，可以减少常规工艺的第二次掩膜工序及去掩膜工序，降低生产成本。
最后，本发明的电池结构简单，制作工艺少，质量可控，成本低。
附图说明
图1是本发明实施例1的太阳能电池结构的示意图；
图2是本发明实施例2的太阳能电池结构的示意图；
图3是本发明实施例3的太阳能电池结构的示意图；
图4是本发明实施例4的太阳能电池结构的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1
参见图1，本发明提供的一种高效太阳能电池，包括硅基体10，所述硅基体10设有正面和背面；所述硅基体10的正面上设有第一钝化层20，所述第一钝化层20上设有减反层30；所述硅基体的背面设有第一掺杂区、第二掺杂区和第二钝化层40，所述第一掺杂区和第二掺杂区交替设置；所述第一掺杂区上设有隧穿层50，所述隧穿层50上设有第一掺杂层60，所述第一掺杂层60上设有第一电极70，所述第二掺杂区上设有第二电极80；所述第二钝化层30覆盖在裸露出来的第二掺杂区上，并延伸到第一掺杂层60上，以使第一电极70和第二电极80绝缘。
所述硅基体10为N型硅片或P型硅片。
所述第一钝化层20的材料选自二氧化硅、氮化硅、氧化镍、碘化亚铜、氧化铜、氧化亚铜、硫化铜中的一种或多种，其厚度为1～10nm。
所述减反层30的材料选自氮化硅、氧化硅、氮氧化硅和氟化镁中的一种或几种。优选的，所述减反层30的厚度为20～150nm。
当所述硅基体10为N型硅片时，则所述隧穿层50的材料选自SiO2、Al2O3、本征非晶硅中的一种或多种。
优选的，所述隧穿层50的厚度为1～20nm。更优的，所述隧穿层50的厚度为1～5nm。最优的，所述隧穿层50的厚度为1.4～2nm。
优选的，所述第一掺杂层60为掺B多晶硅层或掺B非晶硅层。其中，当所述隧穿层50的材料选用本征非晶硅时，所述第一掺杂层60为掺B非晶硅层。
优选的，所述第二钝化层30的材料为氮化硅，由于第二钝化层30覆盖在电池的背面，因此可减少外界光对电池背面的反射，增加电池背面光的入射，提升短路电流。
相应地，本实施例高效太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
一、对硅基体进行预处理；
所述预处理包括对单晶硅片进行清洗、去除损伤层。具体的，包括：
(1)RCA标准清洗，清除硅片表面的颗粒及有机物等；
(2)硅片清洗后再放入20％的NaOH碱溶液中，去除切片工艺中造成的表面损伤层；
(3)使用HCl对硅片表面进行酸洗，以中和残留在硅片表面的碱液、去除硅片表面残留的金属杂质；
(4)采用HF溶液清洗硅片，以去除硅片表面的二氧化硅层并与硅片表面的悬挂键形成Si-H钝化键，最后氮气烘干备用。
具体的，所述硅基体设有正面和背面，所述硅基体的背面设有第一掺杂区和第二掺杂区，其中，所述第一掺杂区和第二掺杂区交替设置。
二、在硅基体的正面依次形成第一钝化层和减反层；
具体的，采用PECVD沉积法在硅基体的正面沉积形成第一钝化层，在第一钝化层上沉积形成减反层。
三、在硅基体背面的第二掺杂区上形成掩膜层；
具体的，采用光刻掩膜方式或激光消融法在硅基体背面的第二掺杂区上形成掩膜层，所述掩膜层的形状为叉指状。
其中，采用激光消融法在硅基体背面沉积形成SiO2层，再通过激光消融法去除第一掺杂区上的SiO2，以形成叉指状的掩膜层。除了SiO2外，所述掩膜层的材料还可以为碳化硅、氮化硅或油墨。
优选的，掩膜层的厚度为20～300nm。更优的，所述掩膜层的厚度为20nm、50nm、150nm或300nm。
为了能够形成叉指状的掩膜层，本发明采用波长为260～270nm的紫外皮秒激光来去除第一掺杂区上的SiO2，优选的，激光光斑为圆形，直径为10～20μm，光斑重叠度为5％～15％。
更优的，所述紫外皮秒激光的波长为263～267nm，光斑直径为13～17μm，光斑重叠度为5％～10％。
本发明采用紫外皮秒激光来刻蚀SiO2层，这样可以在很短的时间内将第一掺杂区上的SiO2去除，以减少激光热量对电池的热损伤。
本发明采用紫外皮秒激光来刻蚀SiO2层的技术难点在于：需要合理匹配激光能量、扫描速度、频率和光斑重叠度。只有激光能量、扫描速度、频率和光斑重叠度相互有效配合，才能让激光损伤减少到最低。其中，激光能量是通过激光功率来调节的，激光重合度＝(单个激光光斑直径-扫描速度/频率)/单个激光光斑直径；速度越快，激光光斑间重合度越小，硅片单位面积接收到激光能量越低，反之则相反；频率越高，激光光斑重合度越高，硅片单位面积接收到激光能量越低，反之则相反。因此，光斑的重叠度和光斑的直径对形成叉指状的掩膜层起着最重要的作用，尤其是对第一掺杂区的宽度和精度。若光斑的重叠度过小，则光斑间的SiO2层去除不干净，不能刻蚀到硅基体的表面，或形成的图案不完整；若光斑的重叠度过大，光斑的重叠区域能量过高，损失增大，影响电池性能。
四、在硅基体背面的依次形成隧穿层和第一掺杂层；
具体的，本发明在非晶硅层进行硼离子注入，形成第一掺杂层，经过离子注入处理后，会有产生离子轰击减缓刻蚀效应，即在表面形成一层抗有机碱刻蚀的非晶硅层。
其中，所述隧穿层覆盖在硅基体的整个背面上，即所述隧穿层覆盖在掩膜层和第一掺杂区上，所述第一掺杂层覆盖在隧穿层上。
五、除去掩膜层及掩膜层上的隧穿层和第一掺杂层，以将第二掺杂区裸露出来；
具体的，采用刻蚀液来刻蚀除去掩膜层及掩膜层上的隧穿层和第一掺杂层，其中，所述刻蚀液为1％～2％浓度的TMAH溶液，刻蚀液的温度为20～80℃。为了加快刻蚀速度，优选的，所述刻蚀液的温度为40～60℃。
六、在硅基体背面沉积形成第二钝化层；
具体的，采用热氧化法、PECVD法或热丝CVD在硅基体背面沉积形成第二钝化层。其中，所述第二钝化层覆盖在硅基体背面的所有结构上。
七、形成第一电极和第二电极，其中，第一电极与第一掺杂层导电连接，第二电极与第二掺杂区的硅基体导电连接；
具体的，对第一掺杂区上的第二钝化层进行刻蚀，刻蚀至第一掺杂层形成第一孔洞，对第二掺杂区上的第二钝化层进行刻蚀，刻蚀至硅基体的表面，形成第二孔洞；在第一孔洞内形成第一电极，在第二孔洞内形成第二电极。
优选的，在形成第一电极和第二电极后，对电池进行退火，以实现更好的欧姆接触。优选的，通入N2和/或O2气体进行退火，退火温度为750～1000℃，退火时间10～60min。
实施例2
作为本发明的另一优选实施例，如图2所示，与实施例1不同的是，所述隧穿层50从第一掺杂区延伸到第二掺杂区上，所述第二电极80设置在第二掺杂区的隧穿层50上，所述第二钝化层40覆盖在裸露出来的隧穿层50上，并延伸到第一掺杂层60上，以使第一电极70和第二电极80绝缘。
本实施例中，隧穿层50覆盖在硅基体的整个背面，其中，覆盖在第一掺杂区的隧穿层50与第二钝化层40形成复合层，有效减少表面复合，提升转化效率。
相应地，本实施例高效太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
一、对硅基体进行预处理；
所述预处理包括对单晶硅片进行清洗、去除损伤层。具体的，包括：
(1)RCA标准清洗，清除硅片表面的颗粒及有机物等；
(2)硅片清洗后再放入20％的NaOH碱溶液中，去除切片工艺中造成的表面损伤层；
(3)使用HCl对硅片表面进行酸洗，以中和残留在硅片表面的碱液、去除硅片表面残留的金属杂质；
(4)采用HF溶液清洗硅片，以去除硅片表面的二氧化硅层并与硅片表面的悬挂键形成Si-H钝化键，最后氮气烘干备用。
具体的，所述硅基体设有正面和背面，所述硅基体的背面设有第一掺杂区和第二掺杂区，其中，所述第一掺杂区和第二掺杂区交替设置。
二、在硅基体的正面依次形成第一钝化层和减反层；
具体的，采用PECVD沉积法在硅基体的正面沉积形成第一钝化层，在第一钝化层上沉积形成减反层。
三、在硅基体的背面形成隧穿层；
其中，所述隧穿层覆盖在硅基体的整个背面上，即所述隧穿层覆盖在第一掺杂区和第二掺杂区上。
四、在硅基体背面第二掺杂区的隧穿层上形成掩膜层；
具体的，采用光刻掩膜方式或激光消融法在硅基体背面第二掺杂区的隧穿层上形成掩膜层，所述掩膜层的形状为叉指状。
其中，采用激光消融法在硅基体背面沉积形成SiO2层，再通过激光消融法去除第一掺杂区上的SiO2，以形成叉指状的掩膜层。除了SiO2外，所述掩膜层的材料还可以为碳化硅、氮化硅或油墨。
优选的，掩膜层的厚度为20～300nm。更优的，所述掩膜层的厚度为20nm、50nm、150nm或300nm。
为了能够形成叉指状的掩膜层，本发明采用波长为260～270nm的紫外皮秒激光来去除第一掺杂区上的SiO2，优选的，激光光斑为圆形，直径为10～20μm，光斑重叠度为5％～15％。
更优的，所述紫外皮秒激光的波长为263～267nm，光斑直径为13～17μm，光斑重叠度为5％～10％。
本发明采用紫外皮秒激光来刻蚀SiO2层，这样可以在很短的时间内将第一掺杂区上的SiO2去除，以减少激光热量对电池的热损伤。
本发明采用紫外皮秒激光来刻蚀SiO2层的技术难点在于：需要合理匹配激光能量、扫描速度、频率和光斑重叠度。只有激光能量、扫描速度、频率和光斑重叠度相互有效配合，才能让激光损伤减少到最低。其中，激光能量是通过激光功率来调节的，激光重合度＝(单个激光光斑直径-扫描速度/频率)/单个激光光斑直径；速度越快，激光光斑间重合度越小，硅片单位面积接收到激光能量越低，反之则相反；频率越高，激光光斑重合度越高，硅片单位面积接收到激光能量越低，反之则相反。因此，光斑的重叠度和光斑的直径对形成叉指状的掩膜层起着最重要的作用，尤其是对第一掺杂区的宽度和精度。若光斑的重叠度过小，则光斑间的SiO2层去除不干净，不能刻蚀到硅基体的表面，或形成的图案不完整；若光斑的重叠度过大，光斑的重叠区域能量过高，损失增大，影响电池性能。
五、在硅基体的背面形成第一掺杂层；
具体的，本发明在非晶硅层进行硼离子注入，形成第一掺杂层，经过离子注入处理后，会有产生离子轰击减缓刻蚀效应，即在表面形成一层抗有机碱刻蚀的非晶硅层。
其中，所述第一掺杂层覆盖在硅基体的整个背面上，即所述第一掺杂层覆盖在掩膜层和隧穿层上。
六、除去掩膜层及掩膜层上的第一掺杂层，以将第二掺杂区裸露出来；
具体的，采用刻蚀液来刻蚀除去掩膜层及掩膜层上的隧穿层和第一掺杂层，其中，所述刻蚀液为1％～2％浓度的TMAH溶液，刻蚀液的温度为20～80℃。为了加快刻蚀速度，优选的，所述刻蚀液的温度为40～60℃。
七、在硅基体背面沉积形成第二钝化层；
具体的，采用热氧化法、PECVD法或热丝CVD在硅基体背面沉积形成第二钝化层。其中，所述第二钝化层覆盖在硅基体背面的所有结构上。
八、形成第一电极和第二电极，其中，第一电极与第一掺杂层导电连接，第二电极与第二掺杂区的硅基体导电连接；
具体的，对第一掺杂区上的第二钝化层进行刻蚀，刻蚀至第一掺杂层形成第一孔洞，对第二掺杂区上的第二钝化层进行刻蚀，刻蚀至硅基体的表面，形成第二孔洞；在第一孔洞内形成第一电极，在第二孔洞内形成第二电极。
优选的，在形成第一电极和第二电极后，对电池进行退火，以减少欧姆接触。优选的，通入N2和/或O2气体进行退火，退火温度为750～1000℃，退火时间10～60min。
实施例3
作为本发明的另一优选实施例，如图3所示，与实施例1不同的是，所述第二掺杂区设有制绒区11，所述制绒区11的表面具有粗糙结构，其通过制绒工艺形成，所述第二电极80设置在制绒区11上。本实施例通过在第二掺杂区上形成制绒区11以增加该区域与第二电极80的接触面积，从而减小接触电阻。
优选的，所述制绒区11的宽度为第一掺杂区宽度的25％～75％。本实施例可通过调整制绒区11的宽度，以使未制绒的区域尽量多，在减少接触电阻的同时，提升钝化效果及反射效果，从而最大程度提升转化效率。
优选的，所述制绒区11的制绒宽度小于等于第二电极80的宽度。更优的，所述制绒区11的制绒宽度为第二电极80宽度的25％～100％。其中，制绒区的制绒宽度是指粗糙结构的粒径大小。
相应地，本实施例高效太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
一、对硅基体进行预处理；
所述预处理包括对单晶硅片进行清洗、去除损伤层、制绒。具体的，包括：
(1)RCA标准清洗，清除硅片表面的颗粒及有机物等；
(2)硅片清洗后再放入20％的NaOH碱溶液中，去除切片工艺中造成的表面损伤层；
(3)浸入NaOH、NaSiO、IPA混合溶液中进行制绒；
(4)使用HCl对制绒后的硅片表面进行酸洗，以中和残留在硅片表面的碱液、去除硅片表面残留的金属杂质；
(5)采用HF溶液清洗硅片，以去除硅片表面的二氧化硅层并与硅片表面的悬挂键形成Si-H钝化键，最后氮气烘干备用。
具体的，所述硅基体设有正面和背面，所述硅基体的背面设有第一掺杂区和第二掺杂区，其中，所述第一掺杂区和第二掺杂区交替设置。
二、在硅基体的正面依次形成第一钝化层和减反层；
具体的，采用热氧化法、PECVD法或热丝CVD在硅基体的正面沉积形成第一钝化层，采用PECVD法在第一钝化层上沉积形成减反层。
三、在硅基体背面的第二掺杂区上形成掩膜层；
具体的，采用光刻掩膜方式或激光消融法在硅基体背面的第二掺杂区上形成掩膜层，所述掩膜层的形状为叉指状。
其中，采用激光消融法在硅基体背面沉积形成SiO2层，再通过激光消融法去除第一掺杂区上的SiO2，以形成叉指状的掩膜层。除了SiO2外，所述掩膜层的材料还可以为碳化硅、氮化硅或油墨。
优选的，掩膜层的厚度为20～300nm。更优的，所述掩膜层的厚度为20nm、50nm、150nm或300nm。
为了能够形成叉指状的掩膜层，本发明采用波长为260～270nm的紫外皮秒激光来去除第一掺杂区上的SiO2，优选的，激光光斑为圆形，直径为10～20μm，光斑重叠度为5％～15％。
更优的，所述紫外皮秒激光的波长为263～267nm，光斑直径为13～17μm，光斑重叠度为5％～10％。
本发明采用紫外皮秒激光来刻蚀SiO2层，这样可以在很短的时间内将第一掺杂区上的SiO2去除，以减少激光热量对电池的热损伤。
本发明采用紫外皮秒激光来刻蚀SiO2层的技术难点在于：需要合理匹配激光能量、扫描速度、频率和光斑重叠度。只有激光能量、扫描速度、频率和光斑重叠度相互有效配合，才能让激光损伤减少到最低。其中，激光能量是通过激光功率来调节的，激光重合度＝(单个激光光斑直径-扫描速度/频率)/单个激光光斑直径；速度越快，激光光斑间重合度越小，硅片单位面积接收到激光能量越低，反之则相反；频率越高，激光光斑重合度越高，硅片单位面积接收到激光能量越低，反之则相反。因此，光斑的重叠度和光斑的直径对形成叉指状的掩膜层起着最重要的作用，尤其是对第一掺杂区的宽度和精度。若光斑的重叠度过小，则光斑间的SiO2层去除不干净，不能刻蚀到硅基体的表面，或形成的图案不完整；若光斑的重叠度过大，光斑的重叠区域能量过高，损失增大，影响电池性能。
四、对硅基体进行抛光处理，以使硅基体背面的第一掺杂区的表面为平面结构；
具体的，本发明采用抛光液来对硅基体的第一掺杂区进行抛光，以使硅基体背面的第一掺杂区的表面为平面结构。
优选的，所述抛光液为KOH溶液。在抛光过程中，上述抛光液不能蚀穿掩膜层，从而得到具有选择性织构化的太阳能电池背面结构。
五、在硅基体背面上依次形成隧穿层和第一掺杂层；
具体的，本发明在非晶硅层进行硼离子注入，形成第一掺杂层，经过离子注入处理后，会有产生离子轰击减缓刻蚀效应，即在表面形成一层抗有机碱刻蚀的非晶硅层。
其中，所述隧穿层覆盖在硅基体的整个背面上，即所述隧穿层覆盖在掩膜层和第一掺杂区上，所述第一掺杂层覆盖在隧穿层上。
六、除去掩膜层及掩膜层上的隧穿层和第一掺杂层，以将第二掺杂区裸露出来；
具体的，采用刻蚀液来刻蚀除去掩膜层及掩膜层上的隧穿层和第一掺杂层，其中，所述刻蚀液为1％～2％浓度的TMAH溶液，刻蚀液的温度为20～80℃。为了加快刻蚀速度，优选的，所述刻蚀液的温度为40～60℃。
七、在硅基体背面沉积形成第二钝化层；
具体的，采用热氧化法、PECVD法或热丝CVD在硅基体背面沉积形成第二钝化层。其中，所述第二钝化层覆盖在硅基体背面的所有结构上。
八、形成第一电极和第二电极，其中，第一电极与第一掺杂层导电连接，第二电极与第二掺杂区的硅基体导电连接；
具体的，对第一掺杂区上的第二钝化层进行刻蚀，刻蚀至第一掺杂层形成第一孔洞，对第二掺杂区上的第二钝化层进行刻蚀，刻蚀至硅基体的表面，形成第二孔洞；在第一孔洞内形成第一电极，在第二孔洞内形成第二电极。
优选的，在形成第一电极和第二电极后，对电池进行退火，以减少欧姆接触。优选的，通入N2和/或O2气体进行退火，退火温度为750～1000℃，退火时间10～60min。
实施例4
作为本发明的另一优选实施例，如图4所示，与实施例3不同的是，设于第二掺杂区上的第二钝化层与硅基体之间还具有掩膜层和隧穿层，所述掩膜层设于硅基体和隧穿层之间，其中，第一掺杂区和第二掺杂区上的隧穿层隔开。
本实施例在硅基体背面形成隧穿层和第一掺杂层后，第二掺杂区上的掩膜层和隧穿层被保留下来，可以减少常规工艺的第二次掩膜工序及去掩膜工序，降低生产成本。
所述掩膜层的材料选自二氧化硅、碳化硅、氮化硅和油墨中的一种或几种。
优选的，所述掩膜层和隧穿层的材料均为二氧化硅，这样掩膜层和隧穿层可以形成良好的双层钝化隧穿结构，提升制绒区的钝化效果，减少复合，提升转化效率。
相应地，本实施例高效太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
一、对硅基体进行预处理；
所述预处理包括对单晶硅片进行清洗、去除损伤层、制绒。具体的，包括：
(1)RCA标准清洗，清除硅片表面的颗粒及有机物等；
(2)硅片清洗后再放入20％的NaOH碱溶液中，去除切片工艺中造成的表面损伤层；
(3)浸入NaOH、NaSiO、IPA混合溶液中进行制绒；
(4)使用HCl对制绒后的硅片表面进行酸洗，以中和残留在硅片表面的碱液、去除硅片表面残留的金属杂质；
(5)采用HF溶液清洗硅片，以去除硅片表面的二氧化硅层并与硅片表面的悬挂键形成Si-H钝化键，最后氮气烘干备用。
具体的，所述硅基体设有正面和背面，所述硅基体的背面设有第一掺杂区和第二掺杂区，其中，所述第一掺杂区和第二掺杂区交替设置。
二、在硅基体的正面依次形成第一钝化层和减反层；
具体的，采用热氧化法、PECVD法或热丝CVD在硅基体的正面沉积形成第一钝化层，采用PECVD法在第一钝化层上沉积形成减反层。
三、在硅基体背面的第二掺杂区上形成掩膜层；
具体的，采用光刻掩膜方式或激光消融法在硅基体背面的第二掺杂区上形成掩膜层，所述掩膜层的形状为叉指状。
其中，采用激光消融法在硅基体背面沉积形成SiO2层，再通过激光消融法去除第一掺杂区上的SiO2，以形成叉指状的掩膜层。除了SiO2外，所述掩膜层的材料还可以为碳化硅、氮化硅或油墨。
优选的，掩膜层的厚度为20～300nm。更优的，所述掩膜层的厚度为20nm、50nm、150nm或300nm。
为了能够形成叉指状的掩膜层，本发明采用波长为260～270nm的紫外皮秒激光来去除第一掺杂区上的SiO2，优选的，激光光斑为圆形，直径为10～20μm，光斑重叠度为5％～15％。
更优的，所述紫外皮秒激光的波长为263～267nm，光斑直径为13～17μm，光斑重叠度为5％～10％。
本发明采用紫外皮秒激光来刻蚀SiO2层，这样可以在很短的时间内将第一掺杂区上的SiO2去除，以减少激光热量对电池的热损伤。
本发明采用紫外皮秒激光来刻蚀SiO2层的技术难点在于：需要合理匹配激光能量、扫描速度、频率和光斑重叠度。只有激光能量、扫描速度、频率和光斑重叠度相互有效配合，才能让激光损伤减少到最低。其中，激光能量是通过激光功率来调节的，激光重合度＝(单个激光光斑直径-扫描速度/频率)/单个激光光斑直径；速度越快，激光光斑间重合度越小，硅片单位面积接收到激光能量越低，反之则相反；频率越高，激光光斑重合度越高，硅片单位面积接收到激光能量越低，反之则相反。因此，光斑的重叠度和光斑的直径对形成叉指状的掩膜层起着最重要的作用，尤其是对第一掺杂区的宽度和精度。若光斑的重叠度过小，则光斑间的SiO2层去除不干净，不能刻蚀到硅基体的表面，或形成的图案不完整；若光斑的重叠度过大，光斑的重叠区域能量过高，损失增大，影响电池性能。
四、对硅基体进行抛光处理，以使硅基体背面的第一掺杂区的表面为平面结构；
具体的，本发明采用抛光液来对硅基体的第一掺杂区进行抛光，以使硅基体背面的第一掺杂区的表面为平面结构。
优选的，所述抛光液为KOH溶液。在抛光过程中，上述抛光液不能蚀穿掩膜层，从而得到具有选择性织构化的太阳能电池背面结构。
五、在硅基体背面依次形成隧穿层和第一掺杂层；
具体的，本发明在非晶硅层进行硼离子注入，形成第一掺杂层，经过离子注入处理后，会有产生离子轰击减缓刻蚀效应，即在表面形成一层抗有机碱刻蚀的非晶硅层，作为掩膜结构，阻挡后续腐蚀液的腐蚀。
其中，所述隧穿层覆盖在硅基体的整个背面上，即所述隧穿层覆盖在掩膜层和第一掺杂区上，所述第一掺杂层覆盖在隧穿层上。
优选的，在形成第一掺杂层后，对第一掺杂层进行退火，使得掺杂均匀，以形成PN结区。优选的，通入N2和/或O2气体进行退火，退火温度为750～1000℃，退火时间10～60min。
六、除去第二掺杂区上的第一掺杂层，并将第一掺杂区和第二掺杂区上的隧穿层隔开；
具体的，采用刻蚀液来刻蚀除去第二掺杂区上的第一掺杂层，其中，所述刻蚀液只腐蚀第一掺杂层，并不腐蚀隧穿层和掩膜层。
或者，采用激光刻蚀除去第二掺杂区上的第一掺杂层。
具体的，采用激光或光刻工艺，对隧穿层进行刻蚀，在第一掺杂区和第二掺杂区之间形成隔离槽，以将第一掺杂区和第二掺杂区上的隧穿层隔开。
需要说明的是，在隔开第一掺杂区和第二掺杂区上的隧穿层之前，在硅基体的背面沉积形成透明导电层，以增强电池的电流扩展性。
具体的，采用PVD或RPD法在硅基体背面沉积形成透明导电层，其中，所述透明导电层的材料选自氧化铟锡、氧化铟、掺钛氧化铟、掺铝氧化锌、掺钨氧化铟中的一种或几种，其厚度为40～150nm。
七、在硅基体背面沉积形成第二钝化层；
具体的，采用热氧化法、PECVD法或热丝CVD在硅基体背面沉积形成第二钝化层。其中，所述第二钝化层覆盖在硅基体背面的所有结构上。
八、形成第一电极和第二电极，其中，第一电极与第一掺杂层导电连接，第二电极与第二掺杂区的硅基体导电连接；
具体的，对第一掺杂区上的第二钝化层进行刻蚀，刻蚀至第一掺杂层形成第一孔洞，对第二掺杂区上的第二钝化层进行刻蚀，刻蚀至硅基体的表面，形成第二孔洞；在第一孔洞内形成第一电极，在第二孔洞内形成第二电极。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种高效太阳能电池，其特征在于，包括硅基体，所述硅基体设有正面和背面，所述硅基体的正面上设有第一钝化层，所述第一钝化层上设有减反层；
所述硅基体的背面设有第一掺杂区、第二掺杂区和第二钝化层，所述第一掺杂区和第二掺杂区交替设置；
所述第一掺杂区上设有隧穿层，所述隧穿层上设有第一掺杂层，所述第一掺杂层上设有第一电极，所述第二掺杂区上设有第二电极；
所述第二钝化层覆盖在裸露出来的第二掺杂区上，并延伸到第一掺杂层上，以使第一电极和第二电极绝缘。
2.如权利要求1所述的高效太阳能电池，其特征在于，所述隧穿层从第一掺杂区延伸到第二掺杂区上，所述第二电极设置在第二掺杂区的隧穿层上，所述第二钝化层覆盖在裸露出来的隧穿层上，并延伸到第一掺杂层上，以使第一电极和第二电极绝缘；
其中，覆盖在第一掺杂区的隧穿层与第二钝化层形成复合层。
3.如权利要求1所述的高效太阳能电池，其特征在于，所述第二掺杂区设有制绒区，所述制绒区的表面具有粗糙结构，其通过制绒工艺形成，所述第二电极设置在制绒区上。
4.如权利要求3所述的高效太阳能电池，其特征在于，所述制绒区的宽度为第一掺杂区宽度的25％～75％；
所述制绒区的制绒宽度小于等于第二电极的宽度。
5.如权利要求3所述的高效太阳能电池，其特征在于，设于第二掺杂区上的第二钝化层与硅基体之间还具有掩膜层和隧穿层，所述掩膜层设于硅基体和隧穿层之间，其中，第一掺杂区和第二掺杂区上的隧穿层隔开；
所述掩膜层和隧穿层的材料均为二氧化硅，所述掩膜层和隧穿层形成双层钝化隧穿结构。
6.如权利要求1所述的高效太阳能电池，其特征在于，所述第一钝化层的材料选自二氧化硅、氮化硅、氧化镍、碘化亚铜、氧化铜、氧化亚铜、硫化铜中的一种或多种，其厚度为1～10nm；
所述减反层的材料选自氮化硅、氧化硅、氮氧化硅和氟化镁中的一种或几种，其厚度为20～150nm。
7.如权利要求6所述的高效太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂层为掺B多晶硅层或掺B非晶硅层；所述隧穿层的材料选自SiO2、Al2O3、本征非晶硅中的一种或多种；所述第二钝化层的材料为氮化硅。
8.一种高效太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
一、对硅基体进行预处理，所述预处理包括对单晶硅片进行清洗、去除损伤层；
所述硅基体设有正面和背面，所述硅基体的背面设有第一掺杂区和第二掺杂区，其中，所述第一掺杂区和第二掺杂区交替设置；
二、在硅基体的正面依次形成第一钝化层和减反层；
三、在硅基体背面的第二掺杂区上形成掩膜层，所述掩膜层的材料选自二氧化硅、碳化硅、氮化硅和油墨中的一种或几种；
四、在硅基体背面的依次形成隧穿层和第一掺杂层；
五、除去掩膜层及掩膜层上的隧穿层和第一掺杂层，以将第二掺杂区裸露出来；
六、在硅基体背面沉积形成第二钝化层；
七、形成第一电极和第二电极，其中，第一电极与第一掺杂层导电连接，第二电极与第二掺杂区的硅基体导电连接。
9.如权利要求8所述的高效太阳能电池的制备方法，其特征在于，当步骤(一)中的预处理还包括制绒工艺，则完成步骤(三)之后，还包括以下步骤：对硅基体进行抛光处理，以使硅基体背面的第一掺杂区的表面为平面结构。
10.如权利要求9所述的高效太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(五)中，只除第二掺杂区上的第一掺杂层，第二掺杂区上的掩膜层和隧穿层保留下来，并将第一掺杂区和第二掺杂区上的隧穿层隔开。
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