CN112786739B - 太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池及其制备方法。该方法包括：在硅基体的表面形成一层钝化层；在钝化层的表面形成第一层硅薄膜，第一层硅薄膜包括第一部分和第二部分；对第一部分进行第一掺杂处理，并去除第二部分；然后在第一部分的表面和钝化层的表面形成第二层硅薄膜，位于第一部分的表面的第二层硅薄膜向外凸出于位于钝化层的表面的第二层硅薄膜；对第二层硅薄膜进行第二掺杂处理；对硅基体进行退火处理，使第一部分形成第一掺杂硅层，使第二层硅薄膜形成第二掺杂硅层；在第二掺杂硅层背向硅基体的一侧且和第一掺杂硅层相对的位置形成金属电极，使金属电极和第二掺杂硅层欧姆接触，得到金属电极不会穿透至钝化层且具有良好透光率的太阳能电池。

Description

太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池及其制备方法。
背景技术
在太阳能电池制造领域，通常需要在硅基体的表面形成钝化层来降低太阳能电池的表面的少子的复合速率，进而使太阳能电池具有较高的开路电压、短路电流和能量转换效率。在形成钝化层之后，需要在钝化层的表面制备金属电极，实现金属电极和硅基体之间的欧姆接触，但是，这不可避免地破坏钝化层，使钝化层和金属电极的接触区域形成金属复合，不利于太阳能电池的表面的钝化效果。
通过在钝化层的表面制备掺杂硅层，并使金属电极和掺杂硅层欧姆接触，可以减少金属电极和钝化层之间的金属复合的问题。但是，当掺杂硅层的厚度较薄时，不能避免金属电极穿透掺杂硅层而和钝化层接触。当掺杂硅层的厚度较厚时，影响太阳能电池的光吸收率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种太阳能电池及其制备方法，不仅能够避免金属电极穿透至钝化层，还降低了因设置掺杂硅层导致的光吸收损失。
本发明的第一方面提供一种太阳能电池的制备方法，包括：
在硅基体的表面形成一层钝化层；
在所述钝化层背向所述硅基体的表面形成第一层硅薄膜，所述第一层硅薄膜包括和所述钝化层接触的第一部分和第二部分；
对所述第一部分进行第一掺杂处理，并去除所述第二部分；
在经所述第一掺杂处理后的第一部分的表面和去除所述第二部分的所述钝化层的表面形成第二层硅薄膜，位于经所述第一掺杂处理后的第一部分的表面的第二层硅薄膜向外凸出于位于所述钝化层的表面的第二层硅薄膜；
对所述第二层硅薄膜进行第二掺杂处理；
对经所述第二掺杂处理后的硅基体进行退火处理，使第一部分形成第一掺杂硅层，以及使第二层硅薄膜形成第二掺杂硅层；
在所述第二掺杂硅层背向所述硅基体的一侧且和所述第一掺杂硅层相对的位置形成金属电极，使所述金属电极和所述第二掺杂硅层欧姆接触，得到所述太阳能电池。
本发明提供的太阳能电池的制备方法，基于位于经第一掺杂处理后的第一部分的表面的第二层硅薄膜向外凸出于位于钝化层的表面的第二层硅薄膜，这使得位于第一掺杂硅层的表面的第二掺杂硅层向外凸出于位于钝化层的表面的第二掺杂硅层，以提升未设置第一掺杂硅层区域的透光率，进而提高太阳能电池的转换效率。通过在第二掺杂硅层背向硅基体的一侧且和第一掺杂硅层相对的位置形成金属电极，使金属电极和第二掺杂硅层欧姆接触，这样，通过叠层的第一掺杂硅层和第二掺杂硅层为金属电极提供较大的烧结深度，避免金属电极穿透第一掺杂硅层和钝化层接触而出现金属复合的问题，进而确保太阳能电池的表面钝化效果，提升短路电流和开路电压。
本发明的第二方面提供一种太阳能电池，包括：
硅基体；
钝化层，设于所述硅基体的表面，所述钝化层包括和所述硅基体接触的第三部分和第四部分；
第一掺杂硅层，设于所述第三部分背向所述硅基体的表面，所述第四部分未设置所述第一掺杂硅层；
第二掺杂硅层，一部分所述第二掺杂硅层设于所述第四部分的表面，另一部分所述第二掺杂硅层设于所述第一掺杂硅层背离所述钝化层的表面，设于所述第一掺杂硅层的表面的第二掺杂硅层向外凸出于设于所述第四部分的表面的第二掺杂硅层；以及
金属电极，与所述第一掺杂硅层相对并和所述第二掺杂硅层欧姆接触。
本发明提供的太阳能电池，基于第一掺杂硅层设于钝化层的第三部分的表面，第二掺杂硅层的一部分设于钝化层的第四部分的表面，第二掺杂硅层的另一部分设于第一掺杂硅层的表面，通过第一掺杂硅层和第二掺杂硅层配合，使金属电极不会穿透第一掺杂硅层而和钝化层接触，避免金属电极和钝化层之间形成金属复合的问题，以确保太阳能电池的表面钝化效果，进而提升太阳能电池的短路电流和开路电压。基于设于第一掺杂硅层的表面的第二掺杂硅层向外凸出于设于第四部分的表面的第二掺杂硅层，这确保了和钝化层的第四部分相对的太阳能电池区域的透光率，利于提高太阳能电池的转换效率。
附图说明
图1为本发明根据一示例性实施例示出的太阳能电池的制备方法的流程图；
图2为本发明根据一示例性实施例示出的在硅基体的表面形成钝化层的结构示意图；
图3为本发明根据一示例性实施例示出的在钝化层的表面形成第一层硅薄膜的结构示意图；
图4为本发明根据一示例性实施例示出的在第一层硅薄膜的第一部分的表面进行第一掺杂处理的结构示意图；
图5为本发明根据一示例性实施例示出的将第一层硅薄膜的第二部分去除后的结构示意图；
图6为本发明根据一示例性实施例示出的形成第二层硅薄膜后的结构示意图；
图7为本发明根据一示例性实施例示出的对第二层硅薄膜进行第二掺杂处理后的结构示意图；
图8为本发明根据一示例性实施例示出的形成第一掺杂硅层和第二掺杂硅层的结构示意图；
图9为本发明根据一示例性实施例示出的形成钝化减反膜的结构示意图；
图10为本发明根据一示例性实施例示出的太阳能电池的结构示意图。
附图标记：
硅基体10；
钝化层20；
第一层硅薄膜30；第一部分31；第二部分32；第一掺杂硅层33；第二层硅薄膜40；第二掺杂硅层41；钝化减反膜50；
金属电极60；
太阳能电池100；
无金属接触区域110；
金属接触区域120。
具体实施方式
首先，对得到本发明的太阳能电池的制备方法的技术方案解决的技术问题的发现进行说明。
钝化接触结构一般包括：超薄的钝化层以及在超薄的钝化层的表面制备的一层掺杂硅层。发明人研究发现，虽然这种钝化接触结构有效避免了由于金属化而带来的金属电极和钝化层之间的金属复合，然而该钝化接触结构中掺杂硅层会直接降低太阳能电池本身的光吸收效率。且太阳能电池的光吸收损失会随着掺杂硅层的厚度降低而降低，但是过薄的掺杂硅层在实现金属化的过程中，不能满足金属电极在烧结过程中所需要的烧结深度，而使得金属电极烧穿破坏超薄钝化层，极大的影响了太阳能电池的钝化效果，降低了开路电压和短路电流。在发明人发现该技术问题后，经过研究得到本发明的太阳能电池及其制备方法的技术方案。在下文中将详细的说明本发明的技术方案。
下面结合附图1具体描述本发明实施例的第一方面提供的太阳能电池的制备方法。从图1可以看出太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
步骤1、在硅基体的表面形成一层钝化层。其中，硅基体的表面可以是硅基体的正面或背面。
步骤2、在钝化层背向硅基体的表面形成第一层硅薄膜，第一层硅薄膜包括和钝化层接触的第一部分和第二部分。
步骤3、对第一部分进行第一掺杂处理，并去除第二部分，使得钝化层露出。
步骤4、在经第一掺杂处理后的第一部分的表面和去除第二部分的钝化层的表面形成第二层硅薄膜，位于经第一掺杂处理后的第一部分的表面的第二层硅薄膜向外凸出于位于钝化层的表面的第二层硅薄膜。
步骤5、对第二层硅薄膜进行第二掺杂处理。
步骤6、对经第二掺杂处理后的硅基体进行退火处理，使第一部分形成第一掺杂硅层，以及使第二层硅薄膜形成第二掺杂硅层。
步骤7、在第二掺杂硅层背向硅基体的一侧且和第一掺杂硅层相对的位置形成金属电极，金属电极和第二掺杂硅层欧姆接触，得到太阳能电池。
在上述制备方法中，通过步骤3对第一层硅薄膜的第一部分进行第一掺杂处理并保留在钝化层的表面，将未经过第一掺杂处理的第一层硅薄膜的第二部分去除，以露出硅基体上的钝化层。在经过步骤4形成的第二层硅薄膜层之后，使得第一层硅薄膜的表面增加了第二层硅薄膜。在步骤7中，在第二掺杂硅层背向硅基体的一侧且和第一掺杂硅层相对的位置形成金属电极，也即将金属电极设置在第一掺杂硅层和第二掺杂硅层重叠的位置，这为金属电极提供了较大的烧结深度，避免金属电极穿透至钝化层，确保了钝化层的钝化效果，进而确保了太阳能电池的开路电压和短路电流。
此外，位于经第一掺杂处理后的第一部分的表面的第二层硅薄膜向外凸出于位于钝化层的表面的第二层硅薄膜，这在形成第一掺杂硅层和第二掺杂硅层之后，钝化层的表面的第二掺杂硅层的厚度小于第一掺杂硅层和第二掺杂硅层的厚度之和，这使未设置第一掺杂硅层的区域具有较高的光吸收率，利于提升太阳能电池的光吸收率，提升转换效率。
在本发明实施例中，在上面的步骤6后，第二掺杂硅层的表面形成氧化层，太阳能电池的制备方法还包括：通过酸性溶液清洗去除经退火处理后的第二掺杂硅层的表面的氧化层，以提高第二掺杂硅层的导电性能。其中，氧化层可以为氧化硅层，酸性溶液可以包括HF溶液。
基于上述，本发明实施例提供的太阳能电池的制备方法，基于位于经第一掺杂处理后的第一部分的表面的第二层硅薄膜向外凸出于位于钝化层的表面的第二层硅薄膜，这使制得位于第一掺杂硅层的表面的第二掺杂硅层向外凸出于位于钝化层的表面的第二掺杂硅层，以提升未设置第一掺杂硅层区域的透光率，进而提高太阳能电池的转换效率。通过在第二掺杂硅层背向硅基体的一侧且和第一掺杂硅层相对的位置形成金属电极，使金属电极和第二掺杂硅层欧姆接触，这样，通过叠层的第一掺杂硅层和第二掺杂硅层为金属电极提供较大的烧结深度，避免金属电极穿透第一掺杂硅层和钝化层接触而出现金属复合的问题，进而确保太阳能电池的表面钝化效果，提升短路电流和开路电压。
以下对各步骤进行详细说明。
如图2所示，步骤1，在硅基体10的表面形成一层钝化层20。
在本发明实施例中，硅基体10可以包括P型掺杂晶体硅和N型掺杂晶体硅。一般而言，P型掺杂晶体硅是指在晶体硅中掺入了适量的3价元素如铝、铟或硼等。N型掺杂晶体硅是指在晶体硅中掺入了适量的5价元素如磷或砷等。本发明实施例的晶体硅可以是单晶硅或多晶硅。
在本发明实施例中，钝化层20的厚度优选为0.5nm～2.5nm，该厚度的钝化层20即本领域的超薄钝化层。比如，钝化层20的厚度可以为0.5nm、0.6nm、0.7nm、0.8nm、0.9nm、1nm、1.1nm、1.2nm、1.3nm、1.4nm、1.5nm、1.6nm、1.7nm、1.8nm、1.9nm、2.0nm、2.1nm、2.2nm、2.3nm、2.4nm或2.5nm等。本发明实施例关于钝化层的厚度不作具体限制。
钝化层20可以为氧化硅、氧化钛和氮氧化硅中的一种单层膜或几种叠层膜。钝化层20可以采用低温炉管氧化工艺、硝酸氧化工艺、臭氧氧化工艺或沉积法生长形成。其中，沉积法可以包括原子层沉积法(Atomic Layer Deposition,简称为ALD)、低压化学气相沉积法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，简称为LPCVD)、常压化学气相沉积法(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition，简称为APCVD)和等离子体增强的化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称为PECVD)等。钝化层可以保护硅基体，在后续对硅薄膜的掺杂步骤中，减少或避免掺杂元素进入硅基体中。
如图3所示，步骤2，在上述步骤1中形成的钝化层20的表面上形成第一层硅薄膜30，第一层硅薄膜30包括第一部分31和第二部分32。
在本发明实施例中，第一层硅薄膜30可以是微晶硅薄膜层、非晶硅薄膜层、多晶硅薄膜层、氧化硅薄膜层和碳化硅薄膜层中的一种单层膜或者几种叠层膜。第一层硅薄膜30可以通过低压化学气相沉积法、等离子增强化学气相沉积法或常压化学气相沉积法等形成。本发明关于化学气相沉积法的具体工艺条件不作具体限定，例如化学气相沉积法的反应腔体内的压力可以为低压或者常压，低压可以为0.1～0.5Torr，温度范围为100～700℃，优选温度范围在500～700℃之间。在化学气相沉积法中，可以使用硅烷作为反应气体。
在本发明实施例中，关于第一层硅薄膜30的厚度，并没有特别的限制。第一层硅薄膜30的厚度可以在5nm～200nm之间，例如可以为5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或200nm等。
如图4和图5所示，步骤3，对第一层硅薄膜30的第一部分31进行第一掺杂处理，并去除第二部分32。
在本发明实施例中，由第一部分31背向硅基体10的表面开始进行第一掺杂处理，经第一掺杂处理后去除第一层硅薄膜30的第二部分32。本发明实施例对第一掺杂处理的方法并没有限制，例如可以通过离子注入法在第一部分31背向钝化层20的表面进行第一掺杂处理。其中，第一部分31的位置可以按照金属电极将要设置的位置进行划分，可参见图4所示。也就是说，掺杂的位置与金属电极设置的位置相同。掺杂元素可以为3价元素如铝、铟或硼等，或者5价元素如磷或砷等。
在本发明实施例中，可以通过氨气的水溶液清洗去除第一层硅薄膜30的第二部分32。氨气的水溶液的质量百分比可以为15％～25％，比如可以为17.5％、20％、22.4％或25％等。当通过离子注入法对第一层硅薄膜30的第一部分31进行第一掺杂处理时，离子束轰击第一部分31的表面一定深度，第一层硅薄膜30的第一部分31的表面会形成不被氨气的水溶液腐蚀的化学惰性层，进而保护其下方的第一层硅薄膜30不被氨气的水溶液腐蚀。经氨气的水溶液清洗后的第一层硅薄膜30形成如图5所示的凹槽结构。而在实际中凹槽结构的内壁可以是弧形面，图5仅是作为示意图进行展示，对此不作任何限定。
如图6所示，步骤4，在经第一掺杂处理后的第一部分31的表面和去除第二部分32的钝化层20的表面形成第二层硅薄膜40，位于经第一掺杂处理后的第一部分31的表面的第二层硅薄膜40向外凸出于位于钝化层20的表面的第二层硅薄膜40。
在本发明实施例中，第一层硅薄膜30的材料和第二层硅薄膜40的材料相同，这样，利于形成的第一掺杂硅层和第二掺杂硅层之间稳定地传导电流。第一层硅薄膜30的材料和第二层硅薄膜40的材料包括微晶硅薄膜层、非晶硅薄膜层、多晶硅薄膜层、氧化硅薄膜层和碳化硅薄膜层中的至少一种，当第一层硅薄膜30包括多层时，可以为多层的叠层膜。
在本发明实施例中，第二层硅薄膜40可以通过低压化学气相沉积法、等离子增强化学气相沉积法或常压化学气相沉积法等形成。关于化学气相沉积法的具体工艺条件，在本发明中并没有特别的限定。例如在压力为低压或常压，低压可以为0.1～0.5Torr，温度可以为100℃～700℃，采用低压化学气相沉积法在经第一掺杂处理后的第一部分31的表面和去除第二部分后的钝化层20的表面形成第二层硅薄膜40。优选温度范围为500℃～700℃。其中，压力可以为0.1Torr、0.2Torr、0.3Torr、0.4Torr或0.5Torr等，温度可以为100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃或700℃等。在化学气相沉积法中，可以使用硅烷作为反应气体。
在本发明实施例中，关于第二层硅薄膜40的厚度可以为5nm～200nm，比如可以为5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或200nm等。
如图6所示，第二层硅薄膜40形成在经第一掺杂处理后的第一层硅薄膜30的第一部分31的表面和钝化层20的表面。位于经第一掺杂处理后的第一层硅薄膜30的表面的第二层硅薄膜40向外凸出于位于钝化层20的表面的第二层硅薄膜40。
如图7所示，步骤5，对第二层硅薄膜40进行第二掺杂处理。
在本发明实施例中，对第二层硅薄膜40的掺杂方法并没有限制，例如可以采用离子注入法对第二层硅薄膜40进行第二掺杂处理。掺杂元素可以为3价元素如铝、铟、硼等，或5价元素如磷、砷等。
在本发明实施例中，通过第一掺杂剂进行第一掺杂处理，通过第二掺杂剂进行第二掺杂处理，第一掺杂剂和第二掺杂剂可以相同，第一掺杂剂包括：磷源或硼源，其中，磷源包括磷烷或红磷，硼源包括溴化硼或硼烷。需要说明的是，在本发明实施例中，同一个太阳能电池中的第一层硅薄膜中的掺杂元素和第二层硅薄膜中的掺杂元素是相同的，这样避免第一掺杂硅层和第二掺杂硅层之间形成PN结而影响太阳能电池的导电性能。
如图8所示，步骤6，对经第二掺杂处理后的硅基体进行退火处理，使第一部分形成第一掺杂硅层33，以及使第二层硅薄膜形成第二掺杂硅层41。
在本发明实施例中，可以通过退火处理将掺杂的元素(P或B)进行激活，以提高太阳能电池的导电性能，同时对图7中的第一层硅薄膜30和第二层硅薄膜40进行了晶化热处理，进一步提升硅薄膜的性能。其中，对于退火处理并没有特别的限制，只要能够使掺杂元素进入第一层硅薄膜30和第二层硅薄膜40即可。可以认为，在加热条件下，一般是在高温条件下，掺杂元素例如磷原子被激活而进入具有掺杂元素的多晶硅层的各晶格结构中，并在硅薄膜的晶格结构中扩散，使得掺杂元素例如磷原子在多晶硅薄膜中重新分布，进而获得硅薄膜掺杂效果。在本发明实施例中，退火处理的温度范围可以为600℃～900℃，退火处理的时间可以为15～60min。
在本发明实施例中，第一掺杂剂的掺杂元素在第一掺杂硅层中的掺杂浓度可以为1.0E19atoms/cm3～2.0E21atoms/cm3，比如可以为：1.0E19atoms/cm3、2.0E19atoms/cm3、3.0E19atoms/cm3、4.0E19atoms/cm3、5.0E19atoms/cm3、6.0E19atoms/cm3、7.0E19atoms/cm3、8.0E19atoms/cm3、9.0E19atoms/cm3、1.0E20atoms/cm3、2.0E20atoms/cm3、3.0E20atoms/cm3、4.0E20atoms/cm3、5.0E20atoms/cm3、6.0E20atoms/cm3、7.0E20atoms/cm3、8.0E20atoms/cm3、9.0E20atoms/cm3、1.0E21atoms/cm3或2.0E21atoms/cm3等。其中，“1.0E19atoms/cm3”表示每立方厘米包含1.0乘以1019个原子，对于其他的数据类似，不再解释。
第二掺杂剂的掺杂元素在第二掺杂硅层中的掺杂浓度可以为1.0E19atoms/cm3～2.0E21atoms/cm3，比如可以为：1.0E19atoms/cm3、2.0E19atoms/cm3、3.0E19atoms/cm3、4.0E19atoms/cm3、5.0E19atoms/cm3、6.0E19atoms/cm3、7.0E19atoms/cm3、8.0E19atoms/cm3、9.0E19atoms/cm3、1.0E20atoms/cm3、2.0E20atoms/cm3、3.0E20atoms/cm3、4.0E20atoms/cm3、5.0E20atoms/cm3、6.0E20atoms/cm3、7.0E20atoms/cm3、8.0E20atoms/cm3、9.0E20atoms/cm3、1.0E21atoms/cm3或2.0E21atoms/cm3等。
在本发明实施例中，第一掺杂剂的掺杂元素在第一掺杂硅层33中的掺杂浓度可以大于或等于第二掺杂剂的掺杂元素在第二掺杂硅层40中的掺杂浓度。这样，利于第一掺杂硅层30向金属电极导出电流，且降低第二掺杂硅层41对光吸收的损失。如果只在金属电极的位置设置叠层的第一掺杂硅层33和第二掺杂硅层41，其他未设置金属电极的区域不设置掺杂硅层，这样不利于金属电极收集电流。
如果在钝化层20的表面形成第一层硅薄膜30和第二层硅薄膜40之后，仅对第二层硅薄膜40进行掺杂处理，而不对第一层硅薄膜30和第二层硅薄膜40分别进行掺杂处理，这样会使得钝化层20的表面的第二层硅薄膜40中的掺杂元素的浓度大于第一层硅薄膜30的表面的第二层硅薄膜40中掺杂元素的浓度，不利于第一掺杂硅层33和第二掺杂硅层41稳定地传输电流和起到钝化作用，不利于未设置第一掺杂硅层33的区域的透光率。所以，需要分步骤分别对第一层硅薄膜30进行第一掺杂处理，和对第二层硅薄膜40进行第二掺杂处理，以保证钝化层20表面的第二层硅薄膜40中的掺杂元素的浓度小于或等于第一层硅薄膜30的表面的第二层硅薄膜40中掺杂元素的浓度。
在本发明实施例中，第二掺杂硅层41的表面形成氧化层，在步骤6之后，通过酸性溶液清洗去除经退火处理后的第二掺杂硅层41的表面的氧化层。例如可以采用HF水溶液将退火后的第二掺杂硅层41的表面的氧化层除去等，从而有效提高太阳能电池的吸光率。其中，氧化层可以为氧化硅层。
第二掺杂硅层的厚度可以小于第一掺杂硅层的厚度，这样，更利于提升未设置金属电极的区域的透光率。
在步骤6之后，本发明实施例提供的制备方法还包括：如图9所示，在第二掺杂硅层41的表面形成钝化减反膜50。
在本发明实施例中，钝化减反膜50可以为氧化硅膜、氧化铝膜、氧化钛膜或氮氧化硅膜中的一种单层膜或者几种叠层膜。其中，钝化减反膜50的厚度可以在30～300nm之间，例如可以为30nm、50nm、70nm、90nm、110nm、130nm、150nm、170nm、190nm、210nm、230nm、250nm、270nm、290nm或300nm等。钝化减反膜的折射率可以在1.2～2.8之间，如1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7或2.8等。
对于钝化减反膜50的形成方法并不做限定，例如，可以通过低压化学气相沉积法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，简称为LPCVD)、常压化学气相沉积法(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition，简称为APCVD)或等离子体增强的化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称为PECVD)等形成。
如图10所示，步骤7，在第二掺杂硅层41背向硅基体10的一侧且和第一掺杂硅层33相对的位置形成金属电极60，使金属电极60和第二掺杂硅层41欧姆接触，得到太阳能电池100。
如图10所示，硅基体10表面上形成两个区域，分别是没有金属电极的无金属接触区域110和有金属电极的金属接触区域120，其中，无金属接触区域110，包括第二掺杂硅层41，金属接触区域120包括叠层的第一掺杂硅层33和第二掺杂硅层41。该结构既可以保证金属电极60的烧结深度，又可以确保太阳能电池100的光吸收率。
在本发明实施例中，步骤7包括：在第二掺杂硅层41背向硅基体10的一侧且和第一掺杂硅层33相对的位置通过丝网印刷工艺印刷电极浆料；将印刷有电极浆料的硅基体置于750℃～1000℃的烧结炉中进行烧结处理，使电极浆料形成和第二掺杂硅层41欧姆接触的金属电极60。其中，烧结处理的温度可以750℃、800℃、850℃、900℃、950℃或1000℃等。
本发明实施例提供的太阳能电池的制备方法，经第一掺杂处理可以在第一层硅薄膜30的第一部分31的表面形成化学惰性层，通过氨气的水溶液可以容易地清洗去除第一层硅薄膜30的第二部分32，在该方法中没有引入其他工艺或者材料，避免了工艺的复杂性，同时避免对太阳能电池造成损伤和污染。对于第一层硅薄膜30和第二层硅薄膜40的厚度和掺杂浓度也极易控制，可行性相对较高。同时，该制备方法生产的太阳能电池，将金属电极60设置在第一掺杂硅层33和第二掺杂硅层41叠层的位置，既可以保证金属电极60的烧结深度，又可以避免金属电极60烧穿第一掺杂硅层33和第二掺杂硅层41而破坏钝化层20，在保证较好的金属接触的情况下，有效的提高了短路电流和开路电压，进而提高了太阳能电池的转换效率。此外，在金属电极的其他区域仅有一层第二掺杂硅层41，利于提升太阳能电池的光吸收率，进而确保太阳能电池的转换效率。
本发明实施例的第二方面还提供一种太阳能电池，太阳能电池通过上述提及的任一种制备方法制备得到。如图10所示，该太阳能电池100包括：硅基体10、钝化层20、第一掺杂硅层33、第二掺杂硅层41和金属电极60。钝化层20设于硅基体10的表面，钝化层20包括和硅基体10接触的第三部分和第四部分。第一掺杂硅层33设于第三部分背向硅基体10的表面，第四部分未设置第一掺杂硅层。一部分第二掺杂硅层41设于第四部分的表面，另一部分第二掺杂硅层41设于第一掺杂硅层33背离钝化层20的表面，设于第一掺杂硅层33表面的第二掺杂硅层向外凸出于设于第四部分的表面的第二掺杂硅层。金属电极60与第一掺杂硅层33相对并和第二掺杂硅层41欧姆接触。
在本发明实施例中，金属电极60还与第一掺杂硅层33欧姆接触，通过第一掺杂硅层33避免金属电极60穿透至钝化层20而和钝化层20金属复合。
本发明实施例提供的太阳能电池100，基于第一掺杂硅层33设于钝化层20的第三部分的表面，第二掺杂硅层41的一部分设于钝化层20的第四部分的表面，第二掺杂硅层41的另一部分设于第一掺杂硅层33的表面，通过第一掺杂硅层33和第二掺杂硅层41配合，使金属电极60不会穿透第一掺杂硅层33而和钝化层20接触，避免金属电极60和钝化层20之间形成金属复合的问题，以确保太阳能电池的表面钝化效果，进而提升太阳能电池的短路电流和开路电压。基于设于第一掺杂硅层33表面的第二掺杂硅层向外凸出于设于第四部分的表面的第二掺杂硅层，这确保了和钝化层20的第四部分相对的太阳能电池区域的透光率，利于提高太阳能电池的转换效率。
下面通过具体实施例对本发明实施例提供的太阳能电池的制备方法进行进一步的描述。
实施例1
实施例1提供了一种太阳能电池的制备方法，包括：
1)制备绒面：将硅基体置于装有质量百分比为3.2％的NaOH溶液的槽内制绒处理500s，使硅基体的表面形成绒面。
2)制备PN结：将形成绒面后的硅基体置于炉管中，控制炉管的温度为900℃，并向炉管中通入氮气、BBr3和氧气，氧气和BBr3反应并沉积在硅基体的绒面上，控制炉管的温度为1000℃，使硼原子在硅基体中扩散，形成扩散层和硼硅玻璃层，扩散层和硅基体的基体之间形成PN结。
3)湿法刻蚀：然后将硅基体悬浮于质量百分比为6.2％的HF和质量百分比为30％的HNO3的混合酸液中，使混合酸液对硅基体的背面和侧面刻蚀1.5min，以去除硅基体的背面和侧面的硼硅玻璃层和扩散层。
4)制备钝化层：控制低压化学沉积(LPCVD)设备的内腔的温度为500℃，并向LPCVD设备中通入氧气，在硅基体的背面形成厚度为1.5nm的氧化硅层。
5)制备第一层硅薄膜：控制LPCVD设备的内腔的温度为610℃，压力为0.2Torr，并向LPCVD设备中通入硅烷，使硅烷分解并在氧化硅层的背面沉积形成厚度为60nm的第一层硅薄膜，第一层硅薄膜包括第一部分和第二部分。
6)第一层硅薄膜的掺杂：利用离子注入机对第一层硅薄膜的第一部分的表面注入红磷。
7)去除第二部分：将经红磷掺杂处理后的硅基体置于清洗机台上，并使用质量百分比为22.4％的氨气的水溶液清洗去除第一层硅薄膜的第二部分，使氧化硅层露出。
8)制备第二层硅薄膜：将经步骤7)处理的硅基体置于LPCVD设备中，调整温度为610℃，压力为0.2Torr，并向LPCVD设备中通入硅烷，使硅烷分解并在第一层硅薄膜和氧化硅层的表面沉积，形成厚度为40nm的第二层硅薄膜。
9)第二层硅薄膜的掺杂：利用离子注入机在第二层硅薄膜的表面注入红磷。
10)退火处理：将经过步骤9)的硅基体放入退火设备中，调整退火设备的温度为900℃，退火处理150min，使磷(P)激活扩散，使第一层硅薄膜形成第一掺杂硅层，第二层硅薄膜形成第二掺杂硅层。第一掺杂硅层中磷元素的掺杂浓度为2E20atoms/cm3，第二掺杂硅层中磷元素的掺杂浓度为1E20atoms/cm3。
11)氧化层去除：在清洗机台上采用质量百分比为5％的HF溶液将经退火处理后的第二掺杂硅层的表面的氧化硅层去除。
12)制备氮化硅层：将经步骤11)后的硅基体置于板式等离子增强的化学气相沉积法(PECVD)设备中，控制PECVD设备的内腔的温度为450℃、射频功率为15KW、压强为1.75Torr，并向PECVD设备中通入氨气和硅烷，使氨气和硅烷分解沉积在硅基体的正面和背面，形成厚度为50nm的氮化硅层。
13)制备金属电极：在第二掺杂硅层背向硅基体的一侧且和第一掺杂硅层相对的位置通过丝网印刷工艺印刷银浆料，并在硅基体的正面印刷银浆料，然后将印刷有银浆料的硅基体在750℃的烧结炉中进行烧结处理，以使硅基体的背面的金属电极与第二掺杂硅层欧姆接触，正面的金属电极和扩散层欧姆接触，得到太阳能电池。
实施例2
实施例2提供了一种太阳能电池的制备方法，包括：
1)制备绒面：将硅基体置于装有质量百分比为3.2％的NaOH溶液的槽内制绒处理500s，使硅基体的表面形成绒面。
2)制备PN结：将形成绒面后的硅基体置于炉管中，控制炉管的温度为850℃，并向炉管中通入氮气、磷烷和氧气，氧气和磷烷反应并沉积在硅基体的绒面上，控制炉管的温度为900℃，使磷原子在硅基体中扩散，形成扩散层和磷硅玻璃层，扩散层和硅基体的基体之间形成PN结。
3)湿法刻蚀：然后将硅基体悬浮于质量百分比为7.2％的HF和质量百分比为30％的HNO3的混合酸液中，使混合酸液对硅基体的背面和侧面刻蚀1.5min，以去除硅基体的背面和侧面的磷硅玻璃层和扩散层。
4)制备钝化层：控制低压化学沉积(LPCVD)设备的内腔的温度为500℃，并向LPCVD设备中通入氧气，在硅基体的背面形成厚度为1.5nm的氧化硅层。
5)制备第一层硅薄膜：将LPCVD设备的内腔的温度设为610℃，压力设为0.2Torr，并向LPCVD设备中通入硅烷，使硅烷分解并在氧化硅层的背面沉积形成厚度为60nm的第一层硅薄膜，第一层硅薄膜包括第一部分和第二部分。
6)第一层硅薄膜层掺杂：利用离子注入机对第一层硅薄膜的第一部分的表面注入硼烷。
7)去除第二部分：将硼掺杂处理后的硅基体置于清洗机台上，并使用质量百分比为22.4％的氨气的水溶液清洗去除第一层硅薄膜的第二部分，使氧化硅层露出。
8)制备第二层硅薄膜：将经步骤7)处理的硅基体置于LPCVD设备中，控制温度为610℃，压力为0.2Torr，并向LPCVD设备中通入硅烷，使硅烷分解并在第一层硅薄膜和氧化硅层的表面沉积，以形成厚度为40nm的第二层硅薄膜。
9)第二层硅薄膜的掺杂：利用离子注入机在第二层硅薄膜的表面注入硼烷。
10)退火处理：将经过步骤9)的硅基体放入退火设备中，调整退火设备的温度为1000℃，退火处理150min，使硼(B)激活扩散，使第一层硅薄膜形成第一掺杂硅层，第二层硅薄膜形成第二掺杂硅层。第一掺杂硅层中硼元素的掺杂浓度为3E20atoms/cm3，第二掺杂硅层中硼元素的掺杂浓度为1.5E20atoms/cm3。
11)氧化层去除：在清洗机台上采用质量百分比为5％的HF溶液将经退火处理后的第二掺杂硅层的表面的氧化硅层去除。
12)制备氮化硅层：将经步骤11)后的硅基体置于板式等离子增强的化学气相沉积法(PECVD)设备中，控制PECVD设备的内腔的温度为450℃、射频功率为15KW、压强为1.75Torr，并向PECVD设备中通入氨气和硅烷，使氨气和硅烷分解并沉积在硅基体的正面和背面，形成厚度为50nm的氮化硅层。
13)制备金属电极：在第二掺杂硅层背向硅基体的一侧且和第一掺杂硅层相对的位置通过丝网印刷工艺印刷银浆料，在硅基体的正面印刷银浆料，然后将印刷有银浆料的硅基体在800℃的烧结炉中进行烧结处理，以使硅基体的背面的金属电极与第二掺杂硅层欧姆接触，正面的金属电极和扩散层欧姆接触，得到太阳能电池。
实施例3
实施例3提供了一种太阳能电池的制备方法，包括：
1)制备绒面：将硅基体置于装有质量百分比为3.2％的NaOH溶液的槽内制绒处理500s，使硅基体的表面形成绒面。
2)制备PN结：将形成绒面后的硅基体置于炉管中，控制炉管的温度为900℃，并向炉管中通入氮气、BBr3和氧气，氧气和BBr3反应并沉积在硅基体的绒面上，控制炉管的温度为1000℃，使硼原子在硅基体中扩散，形成扩散层和硼硅玻璃层，扩散层和硅基体的基体之间形成PN结。
3)湿法刻蚀：然后将硅基体悬浮于质量百分比为7.2％的HF和质量百分比为30％的HNO3的混合酸液中，使混合酸液对硅基体的背面和侧面刻蚀1.5min，以去除硅基体的背面和侧面的硼硅玻璃层和扩散层。
4)制备钝化层：控制低压化学沉积(LPCVD)设备的内腔的温度为500℃，并向LPCVD设备中通入氧气，在硅基体的背面形成厚度为1.5nm的氧化硅层。
5)制备第一层硅薄膜：将经步骤4)处理后的硅基体置于PECVD设备中，控制PECVD设备的内腔的温度为550℃，并向PECVD设备中通入硅烷原料，使硅烷分解并在氧化硅层的背面沉积，形成厚度为70nm的第一层硅薄膜，第一层硅薄膜包括第一部分和第二部分。
6)第一层硅薄膜的掺杂：利用离子注入机对第一层硅薄膜的第一部分的表面注入红磷。
7)去除第二部分：将经红磷掺杂处理后的硅基体置于清洗机台上，并使用质量百分比为22.4％的氨气的水溶液清洗去除第一层硅薄膜的第二部分，使氧化硅层露出。
8)制备第二层硅薄膜：将经步骤7)处理的硅基体置于PECVD设备中，控制PECVD设备的内腔的温度为600℃，并向PECVD设备中通入硅烷原料，使硅烷分解并在第一层硅薄膜和氧化硅层的背面沉积，形成厚度为30nm的第二层硅薄膜。
9)第二层硅薄膜的掺杂：将经步骤8)处理的硅基体置于炉管中，控制炉管的温度为850℃，向炉管通入氮气、氧气和磷烷，以对第二层硅薄膜进行掺杂处理。
10)退火处理：将经过步骤9)的硅基体放入退火设备中，调整退火设备的温度为900℃，退火处理120min，使磷(P)激活扩散，进而使第一层硅薄膜形成第一掺杂硅层，第二层硅薄膜形成第二掺杂硅层。第一掺杂硅层中磷元素的掺杂浓度为4E19atoms/cm2，第二掺杂硅层中磷元素的掺杂浓度为2E19atoms/cm2。
11)氧化层去除：在清洗机台上采用质量百分比为5％的HF溶液将经退火处理后的第二掺杂硅层的表面的氧化硅层去除。
12)制备氮化硅：将经步骤11)后的硅基体置于板式等离子增强的化学气相沉积法(PECVD)设备中，控制PECVD设备的内腔的温度为450℃、射频功率为15KW、压强为1.75Torr，并向PECVD设备中通入氨气和硅烷，使氨气和硅烷分解沉积在硅基体的正面和背面，形成厚度为60nm的氮化硅层。
13)制备金属电极：在第二掺杂硅层背向硅基体的一侧且和第一掺杂硅层相对的位置通过丝网印刷工艺印刷银浆料，并在硅基体的正面印刷银浆料，然后将印刷有银浆料的硅基体在810℃的烧结炉中进行烧结处理，以使硅基体的背面的金属电极与第二掺杂硅层欧姆接触，正面的金属电极和扩散层欧姆接触，得到太阳能电池。
以上是本发明的一些具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干改变、改进和润饰，这些改变、改进和润饰后的技术方案也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在硅基体的表面形成一层钝化层；
在所述钝化层背向所述硅基体的表面形成第一层硅薄膜，所述第一层硅薄膜包括和所述钝化层接触的第一部分和第二部分；
对所述第一部分进行第一掺杂处理，并去除所述第二部分；
在经所述第一掺杂处理后的第一部分的表面和去除所述第二部分的所述钝化层的表面形成第二层硅薄膜，位于经所述第一掺杂处理后的第一部分的表面的第二层硅薄膜向外凸出于位于所述钝化层的表面的第二层硅薄膜；
对所述第二层硅薄膜进行第二掺杂处理；
对经所述第二掺杂处理后的硅基体进行退火处理，使第一部分形成第一掺杂硅层，以及使第二层硅薄膜形成第二掺杂硅层；
在所述第二掺杂硅层背向所述硅基体的一侧且和所述第一掺杂硅层相对的位置形成金属电极，使所述金属电极和所述第二掺杂硅层欧姆接触，得到所述太阳能电池；
通过第一掺杂剂进行所述第一掺杂处理，通过第二掺杂剂进行所述第二掺杂处理，所述第一掺杂剂的掺杂元素在所述第一掺杂硅层中的掺杂浓度大于所述第二掺杂剂的掺杂元素在所述第二掺杂硅层中的掺杂浓度。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述第一部分进行第一掺杂处理，并去除所述第二部分，包括：
通过离子注入法在所述第一部分背向所述钝化层的表面进行所述第一掺杂处理；
通过氨气的水溶液清洗去除所述第二部分。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在经所述第一掺杂处理后的第一部分的表面和去除所述第二部分的所述钝化层的表面形成第二层硅薄膜，包括：
在压力为0.1～0.5Torr，温度为100℃～700℃的条件下，采用低压化学气相沉积法在经所述第一掺杂处理后的第一部分的表面和去除所述第二部分的所述钝化层的表面形成所述第二层硅薄膜。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述第一掺杂剂和所述第二掺杂剂相同，所述第一掺杂剂包括：磷源或硼源，其中，所述磷源包括磷烷或红磷，所述硼源包括溴化硼或硼烷。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂剂的掺杂元素在所述第一掺杂硅层中的掺杂浓度为1.0E19atoms/cm3～2.0E21atoms/cm3；和/或
所述第二掺杂剂的掺杂元素在所述第二掺杂硅层中的掺杂浓度为1.0E19atoms/cm3～2.0E21atoms/cm3。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一层硅薄膜的材料和所述第二层硅薄膜的材料相同。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二掺杂硅层的表面形成氧化层，所述制备方法还包括：通过酸性溶液清洗去除经所述退火处理后的所述第二掺杂硅层的表面的所述氧化层；和/或
所述在所述第二掺杂硅层背向所述硅基体的一侧且和所述第一掺杂硅层相对的位置形成金属电极，使所述金属电极和所述第二掺杂硅层欧姆接触，包括：在所述第二掺杂硅层背向所述硅基体的一侧且和所述第一掺杂硅层相对的位置通过丝网印刷工艺印刷电极浆料；
将印刷有所述电极浆料的硅基体置于750℃～1000℃的烧结炉中进行烧结处理，使所述电极浆料形成和所述第二掺杂硅层欧姆接触的金属电极。
8.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括：
硅基体；
钝化层，设于所述硅基体的表面，所述钝化层包括和所述硅基体接触的第三部分和第四部分；
第一掺杂硅层，设于所述第三部分背向所述硅基体的表面，所述第四部分未设置所述第一掺杂硅层；
第二掺杂硅层，一部分所述第二掺杂硅层设于所述第四部分的表面，另一部分所述第二掺杂硅层设于所述第一掺杂硅层背离所述钝化层的表面，设于所述第一掺杂硅层的表面的第二掺杂硅层向外凸出于设于所述第四部分的表面的第二掺杂硅层；以及
金属电极，与所述第一掺杂硅层相对并和所述第二掺杂硅层欧姆接触；
所述太阳能电池由权利要求1-7任一项所述的太阳能电池的制备方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属电极还与所述第一掺杂硅层欧姆接触。
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