CN113314630A - 一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，包括位于衬底背面的隧穿层、位于隧穿层背面的掺杂多晶硅层、位于掺杂多晶硅层背面的烧结电极，还包括位于掺杂多晶硅层和烧结电极之间的第一硅氧纳米晶层。本发明提供一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，增加掺杂的硅氧纳米晶层作为电极金属扩散的势垒层，防止金属浆料烧结时烧穿多晶硅层与晶体硅直接接触，阻挡电极金属向衬底扩散；本发明还提供了一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的制备方法和应用，其将制备隧穿层与掺杂多晶硅层中的退火晶化过程与制备烧结电极中的高温烧结过程合二为一，降低成本；将含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜应用于太阳能电池，提高电池效率。

Description

一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
晶体硅太阳能电池凭借着工艺成熟和低成本，目前依然占据着95％以上的光伏市场。而一个成品太阳能电池必须拥有金属电极以收集载流子，但是，金属与晶体硅的直接接触会造成了较高密度的缺陷态，复合电流十分巨大，限制电池的效率。PERC电池通过介质膜+开孔的方式，缩小了金属与晶硅的接触面积来减少缺陷态的存在；近年来的钝化接触技术则完全避免了金属电极与晶硅接触的问题。如TOPCon技术，通过超薄氧化硅和重掺杂多晶硅，既实现了钝化，又隔绝了金属与晶硅的接触。凭借着其优异的钝化与较低的成本，且与目前产线兼容度高，TOPCon技术被广泛誉为最有可能成为下一代晶硅电池量产技术。
在电池工业化生产中，为了降低生产成本，背面电极并不会如实验室一般使用蒸镀或者溅射的方法制备全面电极，而是采用传统的丝网印刷和烧结工艺，但是该工艺方法却存在许多不足之处。在大规模生产过程中，一般会使用铝浆料进行印刷，然后再通过高温烧结形成良好接触，一是因为铝金属与p型多晶硅的功函数更为匹配，二是因为铝浆料的价格较为便宜。但是却存在如下两大缺点：
(1)在高温烧结时，铝与硅会形成低阻的合金相达到良好的欧姆接触，但同时铝原子也会在硅中快速扩散，扩散深度可以达到十几微米，必然引入缺陷复合中心；
(2)在烧结过程中，铝浆会向下腐蚀，而多晶硅层的厚度通常在几十到几百纳米，铝浆非常容易穿过多晶硅与晶体硅直接接触，如上所述金属与晶体硅直接接触会形成高密度的缺陷态，造成非常大的复合电流，使得钝化质量严重下降。
发明内容
本发明的目的在于，为了解决上述金属浆料烧穿多晶硅层和铝原子扩散问题，本发明提供了一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜及其制备方法和应用。
为实现上述发明目的之一，本发明提供了一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，在多晶硅薄膜中增加掺杂的硅氧纳米晶层，硅氧纳米晶层作为电极金属扩散的势垒层，防止金属浆料烧结时烧穿多晶硅层与晶体硅直接接触，阻挡电极金属向衬底扩散。
为实现上述发明目的之一，本发明提供了一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的制备方法，其将制备隧穿层与掺杂多晶硅层中的退火晶化过程与制备烧结电极中的高温烧结过程合二为一，缩短工艺，降低成本。
为实现上述发明目的之一，本发明提供了一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的应用，将含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜应用于太阳能电池，太阳能电池还包括第二电极，第二电极位于所述衬底的正面，制得的太阳能电池中硅氧纳米晶层作为电极金属扩散的势垒层，防止金属浆料烧结时烧穿多晶硅层与晶体硅直接接触，阻挡电极金属向衬底扩散。
本发明所采取的技术方案是：提供一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，包括位于衬底背面的隧穿层、位于所述隧穿层背面的掺杂多晶硅层、位于掺杂多晶硅层背面的烧结电极，还包括位于所述掺杂多晶硅层和所述烧结电极之间的第一硅氧纳米晶层。
作为优选，所述掺杂多晶硅层表面集成有一层所述硅氧纳米晶层，还包括第一多晶硅层，所述第一多晶硅层位于所述第一硅氧纳米晶层与所述烧结电极之间。
作为优选，还包括第二硅氧纳米晶层，所述第二硅氧纳米晶层位于所述第一多晶硅层与所述烧结电极之间。
作为优选，还包括第二多晶硅层，所述第二多晶硅层位于所述第二硅氧纳米晶层与所述烧结电极之间。
作为优选，还包括第一多晶硅层，所述第一多晶硅层位于所述掺杂多晶硅层与所述第一硅氧纳米晶层之间。
作为优选的，所述隧穿层为超薄氧化硅层或氮氧化硅层，所述超薄氧化硅层厚度为1-3nm，所述掺杂多晶硅层厚度为10-1000nm；超薄氧化硅层厚度大于3纳米时，载流子运输困难。
作为优选，所述第一硅氧纳米晶层的掺杂氧含量范围为5at％-50at％；和/或，第一硅氧纳米晶层电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3；和/或，第一硅氧纳米晶层厚度为2-100nm；和/或，所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％；当硅氧纳米晶层的掺杂氧含量小于5at％时，不能有效阻缓铝原子向晶硅内部扩散，当硅氧纳米晶层的掺杂氧含量大于50at％时，电传输会受到影响；当硅氧纳米晶层的结晶率小于50％时，电活性杂质激活不够，影响电学性能。
作为优选，所述第一硅氧纳米晶层的厚度为5-20nm。
一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的制备方法，先制备薄膜半成品，即在衬底背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、金属浆料；
或，在衬底背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、金属浆料；
或，在衬底背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体、金属浆料；
或，在衬底背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体、第二多晶硅前驱体、金属浆料；
最后进行高温烧结退火，所述金属浆料高温烧结形成烧结电极，所述掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体和第二多晶硅前驱体分别对应形成掺杂多晶硅层、第一硅氧纳米晶层、第一多晶硅层、第二硅氧纳米晶层、第二多晶硅层。
一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的制备方法，先制备薄膜半成品，即在衬底背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体；
或，在衬底背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体；
或，在衬底背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体；
或，在衬底背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体、第二多晶硅前驱体；
再将所述薄膜半成品进行高温退火，所述掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体和第二多晶硅前驱体分别对应形成掺杂多晶硅层、第一硅氧纳米晶层、第一多晶硅层、第二硅氧纳米晶层、第二多晶硅层；
最后在位于最表面的第一硅氧纳米晶层、第一多晶硅层、第二硅氧纳米晶层或第二多晶硅层背面丝网印刷金属浆料，高温烧结形成烧结电极。
作为优选，在步骤C与步骤D之间，还包括以下步骤：对多晶硅薄膜进行高温退火晶化、激活掺杂原子，形成所述掺杂多晶硅层和所述硅氧纳米晶层。
一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的应用，将含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜应用于太阳能电池，所述太阳能电池还包括第二电极，所述第二电极位于所述衬底的正面。
与现有技术相比，本发明具有以下优点或有益效果：
1、本发明提供一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的制备方法，方法中增加一层含氧的硼掺杂纳米晶硅，该掺杂的硅氧纳米晶层可以和掺杂多晶硅层一起沉积，然后经过退火形成纳米晶。硅氧纳米晶层的存在可以有效阻止铝浆在薄膜中的腐蚀速率，这是因为氧原子和铝原子的键能较大，能够有效阻缓铝原子向晶硅内部扩散，减少缺陷态的产生，提升钝化性能。
2、本发明提供一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，由于硅氧纳米晶层的存在，避免了铝浆料烧穿多晶硅层与晶硅衬底直接接触，也就减少了界面缺陷态的产生；阻止了铝原子向衬底的扩散，也减少了缺陷态的产生，降低了复合电流，提高钝化效果。
3、一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的应用，将含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜应用于太阳能电池，由于硅氧纳米晶层的存在，在电池制备方工艺中可以将退火晶化过程与高温烧结过程合二为一，缩短工艺，降低成本，且提高电池效率。
附图说明
图1为一典型的含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的结构示意图；
图2为实施例1中含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的制备工艺流程图；
图3为实施例2中含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜样品a的结构示意图；
图4为实施例4中含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜样品b的结构示意图；
图5为实施例6中含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜样品c的结构示意图；
图6为实施例8中含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜样品d的结构示意图；
图7为对比例1中不含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜样品e的结构示意图；
图8为实施例10中含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜样品f的结构示意图；
图9为对比例3中不含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜样品g的结构示意图；
图10为实施例1中样品a与对比例1中样品e的ECV扩散曲线。
图中标号说明：
1、衬底；2a、超薄氧化硅层；2b、氮氧化硅层；3、掺杂多晶硅层；4、第一硅氧纳米晶层；5、烧结电极；6、第一多晶硅层；7、第二硅氧纳米晶层；8、第二多晶硅层；9、掺磷发射极；10、氧化硅；11、氮化硅；12、第二电极。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体陈述，否则术语“包含”、“具有”、“为”、“包括”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，包括位于衬底1背面的隧穿层、位于所述隧穿层背面的掺杂多晶硅层3、位于掺杂多晶硅层3背面的烧结电极5，还包括位于所述掺杂多晶硅层3和所述烧结电极5之间的第一硅氧纳米晶层4，第一硅氧纳米晶层4用来抑制烧结电极5金属的扩散。
进一步的，所述第一硅氧纳米晶层4的掺杂氧含量范围为5at％-50at％；和/或，第一硅氧纳米晶层4电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3；和/或，第一硅氧纳米晶层4厚度为2-100nm；和/或，所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％。
具体的，所述第一硅氧纳米晶层4的掺杂氧含量范围为5at％-50at％；或第一硅氧纳米晶层4电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3；或第一硅氧纳米晶层4厚度为2-100nm；或所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％；或第一硅氧纳米晶层4的掺杂氧含量范围为5at％-50at％和第一硅氧纳米晶层4电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3；或第一硅氧纳米晶层4的掺杂氧含量范围为5at％-50at％和第一硅氧纳米晶层4厚度为2-100nm；或第一硅氧纳米晶层4的掺杂氧含量范围为5at％-50at％和所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％；或第一硅氧纳米晶层4电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3和第一硅氧纳米晶层4厚度为2-100nm；或第一硅氧纳米晶层4电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3和所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％；或第一硅氧纳米晶层4厚度为2-100nm和所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％；或第一硅氧纳米晶层4电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3和第一硅氧纳米晶层4厚度为2-100nm和所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％；或所述第一硅氧纳米晶层4的掺杂氧含量范围为5at％-50at％和第一硅氧纳米晶层4厚度为2-100nm和所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％；或所述第一硅氧纳米晶层4的掺杂氧含量范围为5at％-50at％和第一硅氧纳米晶层4电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3和所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％；或所述第一硅氧纳米晶层4的掺杂氧含量范围为5at％-50at％和第一硅氧纳米晶层4电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3和第一硅氧纳米晶层4厚度为2-100nm；或所述第一硅氧纳米晶层4的掺杂氧含量范围为5at％-50at％和第一硅氧纳米晶层4电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3和第一硅氧纳米晶层4厚度为2-100nm和所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％。
在本实施例中衬底1表面集成的隧穿层为超薄氧化硅层2a，再在超薄氧化硅层2a表面沉积掺杂多晶硅层3，三者组成的结构TOPCon结构。不同于传统的TOPCon结构中的超薄氧化硅层2a厚度在2纳米以内，在本说明书中，超薄氧化硅层2a的厚度在3纳米之内。超薄氧化硅层2a可以使多子电子隧穿进入衬底1同时阻挡少子空穴复合，进而电子在衬底1横向传输被金属收集，从而极大地降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流。
如图3所示，在另一实施例中，衬底1表面集成的隧穿层为氮氧化硅层2b。
在本实施例中，所述掺杂多晶硅层3是P型掺杂，p型典型掺杂浓度范围：>1E20 cm-3，典型的激活硼浓度为1E18-5E21m-3。
进一步地，P型掺杂多晶硅层3中的掺杂元素不仅仅局限于硼，还可以是镓或者其他元素。
进一步地，第一硅氧纳米晶层4为一层含氧的掺杂纳米晶硅，第一硅氧纳米晶层4在掺杂氧的同时，还掺杂有与所述掺杂多晶硅层3中同种的掺杂元素。例如，当掺杂多晶硅层3采用P型硼多晶硅层时，第一硅氧纳米晶层4中掺杂有氧和硼。
在另一实施例中，掺杂多晶硅层3为N型掺杂时，N型典型掺杂浓度范围：1E18-5E21cm-3。
进一步地，N型掺杂多晶硅层3的掺杂元素不能包括但不局限于磷、砷或者锑。所述掺杂多晶硅层3表面集成有一层第一硅氧纳米晶层4，所述烧结电极5集成在第一硅氧纳米晶层4表面。第一硅氧纳米晶层4中掺杂有氧和磷，依次类推。
更进一步地，第一硅氧纳米晶层4与掺杂多晶硅层3一起沉积，然后一起经过退火后形成各自结构。
进一步地，烧结电极5是通过丝网印刷的方式，将金属浆料制备到第一硅氧纳米晶层4表面，再通过高温烧结形成良好的欧姆接触。其中的金属浆料包括但不局限于铝浆料或者银浆料。
更进一步地，掺杂多晶硅层3中的部分掺杂原子扩散入硅衬底1的表层区域，形成PN结结构，该PN结位于衬底1内，且超薄氧化硅层2a位于PN结的表面。
更进一步地，当掺杂多晶硅层3中处掺杂元素为硼时，硅衬底1中硼在界面处的激活浓度通常为1E18-2E20 cm-3，其扩散曲线到1E18cm-3浓度的深度范围在10-1000nm。
在本实施例中，第一硅氧纳米晶层4的结晶率>50％，可以在透射电镜下观察到硅纳米晶颗粒。
在一些实施例中，至少采用氧化法、物理或化学沉积法中的任意一种方式在硅衬底1表面隧穿层，但不限于此。所述氧化法包括但不限于湿化学氧化法、高温氧化法、等离子体辅助氧化法、臭氧氧化法或其它表面氧化方法等。所述物理或化学沉积法包括但不限于等离子体辅助原子层沉积法、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、低气压化学气相沉积法(LPCVD)等。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种制备实施例1中的含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的结构的制备方法，在衬底1背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、金属浆料；
最后进行高温退火，所述掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体分别对应形成掺杂多晶硅层3、第一硅氧纳米晶层4，得到样品a。
进一步地，本实施例的具体制备方法如下：p型硅片衬底1，清洗，双面碱抛光，采用PECVD原位氧化法在硅片正反面制备超薄氧化硅层2a，采用PECVD法在两面制备40nm掺硼的非晶硅薄膜，再通入笑气沉积第一硅氧纳米晶前驱体10nm，进行900℃-1000℃高温退火晶化；丝网印刷铝浆金属电极，金属接触面积是4％，并进行800℃-1150℃烧结，得到样品a，样品a中超薄氧化硅层2a厚度为2nm，掺杂多晶硅层3内掺杂硼浓度：7E19cm-3，第一硅氧纳米晶层4中掺杂氧含量为50at％，结晶率为50％。
在实施例中，掺杂多晶硅层3、第一硅氧纳米晶层4均采用等离子体增强化学气相沉积PECVD结合原位掺杂法，在另一些实施例中，也可以采用低气压化学气相沉积法结合原位/二次掺杂法以及磁控溅射等其他物理气相沉积法PVD结合原位/二次掺杂法中的一种制得。
进一步地，掺杂多晶硅层3、第一硅氧纳米晶层4采用同种方法制得。
更进一步地，掺杂多晶硅层3、第一硅氧纳米晶层4也采用不同方法制得。
实施例3
如图4所示，本实施例不同于实施例1之处在于，本实施例中还包括第一多晶硅层6，所述第一多晶硅层6位于所述第一硅氧纳米晶层4与所述烧结电极5之间。
进一步地，第一多晶硅层6是沉积在第一硅氧纳米晶层4表面，烧结电极5经丝网印刷在第一多晶硅层6表面。
更进一步地，第一多晶硅层6、第一硅氧纳米晶层4与掺杂多晶硅层3一起沉积，然后一起经过退火后形成各自结构。
实施例4
本实施例提供一种制备实施例3中的含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的结构的制备方法，先制备薄膜半成品，即在衬底1背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、金属浆料；
最后对薄膜半成品进行高温退火，所述掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体分别对应形成掺杂多晶硅层3、第一硅氧纳米晶层4、第一多晶硅层6，得到样品b。
进一步地，本实施例的具体制备方法如下：包括：p型硅片衬底1，清洗，双面碱抛光，采用PECVD原位氧化法在硅片正反面制备超薄氧化硅层2a，采用PECVD法在两面制备40nm掺硼的非晶硅薄膜，再加入笑气沉积第一硅氧纳米晶前驱体8nm，最后再沉积20nm掺硼的第一多晶硅前驱体，进行800℃-1100℃高温退火晶化；丝网印刷铝浆金属电极，金属接触面积是4％，并进行800-1150℃烧结，得到样品b，样品b中超薄氧化硅层2a厚度为2nm，第一掺杂多晶硅层3与第一多晶硅层6掺杂硼浓度为7E19cm-3，第一硅氧纳米晶层4中掺杂氧含量为40at％，结晶率为50％
实施例5
如图5所示，本实施例不同于实施例3之处在于，本实施例中还包括第二硅氧纳米晶层7，所述第二硅氧纳米晶层7位于所述第一多晶硅层6与所述烧结电极5之间。
进一步地，第一多晶硅层6是沉积在第一硅氧纳米晶层4表面，第二硅氧纳米晶层7沉积在第一多晶硅层6表面，烧结电极5经丝网印刷在第二硅氧纳米晶层7表面。
更进一步地，第二硅氧纳米晶层7、第一多晶硅层6、第一硅氧纳米晶层4与掺杂多晶硅层3一起沉积，然后一起经过退火后形成各自结构。
实施例6
本实施例提供一种制备实施例5中的含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的结构的制备方法，先制备薄膜半成品，即在衬底1背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶层7、金属浆料；
最后对薄膜半成品进行高温退火，所述掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体分别对应形成掺杂多晶硅层3、第一硅氧纳米晶层4、第一多晶硅层6、第二硅氧纳米晶层7，得到样品c。
进一步地，本实施例的具体制备方法如下：对p型硅片衬底1进行清洗，双面碱抛光，采用PECVD原位氧化法在衬底1正反面制备超薄氧化硅层2a，采用PECVD法在两面制备40nm掺硼的非晶硅薄膜，加入笑气沉积第一硅氧纳米晶前驱体5nm，再沉积20nm掺硼的第一多晶硅前驱体，加入笑气沉积第二硅氧纳米晶前驱体10nm，进行900℃-1000℃高温退火晶化；丝网印刷铝浆金属电极，金属接触面积是4％，并进行800-1150℃烧结，得到样品c，样品c中超薄氧化硅层2a厚度为2nm，掺杂多晶硅层3掺杂硼浓度：7E19cm-3，样品中第一硅氧纳米晶层4中掺杂氧含量为20at％，第二硅氧纳米晶层7中掺杂氧含量为30at％，两层硅氧纳米晶层结晶率均为50％。
实施例7
如图6所示，本实施例不同于实施例5之处在于，本实施例中还包括第二多晶硅层8，所述第二多晶硅层8位于所述第二硅氧纳米晶层7与所述烧结电极5之间。
进一步地，第一多晶硅层6是沉积在第一硅氧纳米晶层4表面，第二硅氧纳米晶层7沉积在第一多晶硅层6表面，第二多晶硅层8沉积在第二硅氧纳米晶层7表面，烧结电极5经丝网印刷在第二硅氧纳米晶层7表面。
更进一步地，第二多晶硅层8、第二硅氧纳米晶层7、第一多晶硅层6、第一硅氧纳米晶层4与掺杂多晶硅层3一起沉积，然后一起经过退火后形成各自结构。
实施例8
本实施例提供一种制备实施例7中的含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的结构的制备方法，先制备薄膜半成品，即在衬底1背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体、第二多晶硅前驱体、金属浆料；
最后对薄膜半成品进行高温退火，所述掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体、第二多晶硅前驱体分别对应形成掺杂多晶硅层3、第一硅氧纳米晶层4、第一多晶硅层6、第二硅氧纳米晶层7、第二多晶硅层8，得到样品d。
进一步地，本实施例的具体制备方法如下：首先对p型硅片衬底1进行清洗，双面碱抛光，采用PECVD原位氧化法在硅片正反面制备超薄氧化硅层2a，采用PECVD法在两面制备40nm掺硼的非晶硅薄膜，加入笑气沉积第一硅氧纳米晶前驱体5nm，再沉积20nm掺硼的第一多晶硅前驱体，加入笑气沉积第二硅氧纳米晶前驱体5nm，再沉积10nm掺硼的第二多晶硅前驱体，进行900℃-1000℃高温退火晶化；丝网印刷铝浆金属电极，金属接触面积是4％，并进行800-1150℃烧结，得到样品d。样品d中超薄氧化硅层2a厚度为2nm，掺杂多晶硅层3掺杂硼浓度：7E19cm-3，样品中第一硅氧纳米晶层4中掺杂氧含量为5at％，第二硅氧纳米晶层7中掺杂氧含量为10at％，两层硅氧纳米晶层的结晶率均为50％。
对比例1
如图7所示，本对比例提供一种不含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的结构，包括有衬底1，所述衬底1至少有一表面集成有超薄氧化硅层2a，超薄氧化硅层2a表面集成有掺杂多晶硅层3，在掺杂多晶硅层3表面制得烧结电极5，得到样品e。
对比例2
本对比例提供一种制备对比例1中不含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的结构的制备方法，包括：p型硅片衬底1进行清洗，双面碱抛光，采用PECVD原位氧化法在硅片正反面制备超薄氧化硅层2a，采用PECVD法在两面制备30-300nm掺硼的非晶硅薄膜，进行900℃-1000℃高温退火晶化；丝网印刷铝浆金属电极，金属接触面积是4％，并进行烧结，制得样品e。
分别对上述样品a、b、c、d、e进行测试，测试其金属接触区域的钝化效果(J0,met)、及接触电阻率ρc,met,poly，结果如下表1：
表1实施例1-8和对比例1的J0,met,Poly和ρc,met,Poly数据对比
Figure BDA0003030408500000121
Figure BDA0003030408500000131
实施例1中样品a与对比例1中样品e的ECV扩散曲线如图10所示，可知加上含硅氧纳米晶层的样品，其活性杂质扩散深度要比对比例不加的小许多，说明该硅氧纳米晶层的作用是可以有效阻止铝原子扩散。
实施例9
如图8所示，本实施例提供一种实施例1中含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的应用，包括正面带掺磷发射极9的p型硅片衬底1、位于衬底1背面的隧穿层、位于所述隧穿层背面的掺杂多晶硅层3、位于掺杂多晶硅层3背面的烧结电极5，还包括位于所述掺杂多晶硅层3和所述烧结电极5之间的第一硅氧纳米晶层4。在掺磷发射极9正表面沉积一层氧化硅10，氧化硅10正表面沉积一层氮化硅11，并在氮化硅11正表面印刷金属电极，烧结后形成第二电极12。
实施例10
本实施例提供一种制备实施例9中的含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的结构的制备方法，先制备薄膜半成品，即在衬底1背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体；再将所述薄膜半成品进行高温退火，所述掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体分别对应形成掺杂多晶硅层3、第一硅氧纳米晶层4和第一多晶硅层6；
最后在位于最表面的第一多晶硅层6层背面丝网印刷金属浆料，高温烧结形成烧结电极5，得到样品f。
进一步地，本实施例的具体制备方法如下：首先对带掺磷发射极9的p型硅片衬底1进行清洗，正面制绒，背面碱抛光；采用热氧化法在硅片背面制备超薄氧化硅层2a，采用PECVD法在两面制备40nm掺硼的非晶硅薄膜，再加入笑气沉积第一硅氧纳米晶前驱体10nm，最后再沉积20nm掺硼的第一多晶硅层6，进行900℃-1000℃高温退火晶化；采用氧化硅10和氮化硅11对电池正表面进行钝化处理；分别在正面和背面印刷金属电极，并进行800-1150℃烧结，正面的金属电极烧结形成第二电极12，背面的金属电极烧结形成烧结电极5。
对比例3
如图9所示，本对比例提供一种不含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的结构的制备方法，包括：带掺磷发射极9的p型硅片衬底1进行清洗，正面制绒，背面碱抛光；采用热氧化法在硅片背面制备超薄氧化硅层2a，采用PECVD法在两面制备40nm掺硼的非晶硅薄膜，进行900℃-1000℃高温退火，使得非晶硅薄膜晶化；采用氧化硅10和氮化硅11对电池正表面进行钝化处理；分别在正面和背面印刷金属电极，并进行800-1150℃烧结，正面的金属电极烧结形成第二电极12，背面的金属电极烧结形成烧结电极5，得到样品g。
分别对实施例10中样品f与对比例3中样品g进行测试，测试电池效率，结果如下表2：
表2实施例10和对比例3电池数据对比
V<sub>oc</sub>(mV) J<sub>sc</sub>(mA/cm<sup>2</sup>) FF/％ Eff./％
样品f 700-710 40.70±0.2 81.5-82.2 23.1-23.8
样品g 680-695 40.65.±0.2 81.9-82.8 22.5-23.4
由结果可知，多晶硅层中插入一个硅氧纳米晶层，可以保证电池的开路电压有所提高，而填充因子基本不受影响，最终电池效率会有0.4％左右的提升。
实施例11
如图3所示，本实施例提供一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的结构，首先对n型硅片衬底1进行清洗，双面碱抛光，采用PECVD原位氧化法在硅片正反面制备超薄氧化硅层2a，采用PECVD法在两面制备10nm掺磷的非晶硅薄膜，再通入笑气沉积第一硅氧纳米晶前驱体2nm，进行900℃-1000℃高温退火晶化；丝网印刷铝浆金属电极，金属接触面积是4％，并进行800-1150℃烧结，得到样品f，样品f中超薄氧化硅层2a厚度为1nm，掺杂多晶硅层3掺杂硼浓度：1E18cm-3，样品中硅氧纳米晶层中掺杂氧含量为5at％，结晶率为80％。
以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，包括位于衬底(1)背面的隧穿层、位于所述隧穿层背面的掺杂多晶硅层(3)、位于掺杂多晶硅层(3)背面的烧结电极(5)，其特征在于：还包括位于所述掺杂多晶硅层(3)和所述烧结电极(5)之间的第一硅氧纳米晶层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，其特征在于：还包括第一多晶硅层(6)，所述第一多晶硅层(6)位于所述第一硅氧纳米晶层(4)与所述烧结电极(5)之间。
3.根据权利要求2所述的一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，其特征在于：还包括第二硅氧纳米晶层(7)，所述第二硅氧纳米晶层(7)位于所述第一多晶硅层(6)与所述烧结电极(5)之间。
4.根据权利要求3所述的一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，其特征在于：还包括第二多晶硅层(8)，所述第二多晶硅层(8)位于所述第二硅氧纳米晶层(7)与所述烧结电极(5)之间。
5.根据权利要求1所述的一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，其特征在于：还包括第一多晶硅层(6)，所述第一多晶硅层(6)位于所述掺杂多晶硅层(3)与所述第一硅氧纳米晶层(4)之间。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，其特征在于：所述隧穿层为超薄氧化硅层(2a)或氮氧化硅层(2b)。
7.根据权利要求6所述的一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，其特征在于：所述超薄氧化硅层(2a)厚度为1-3nm。
8.根据权利要求1-5任一所述的一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，其特征在于：所述第一硅氧纳米晶层(4)的掺杂氧含量范围为5at％-50at％；和/或，第一硅氧纳米晶层(4)电活性杂质掺杂浓度范围为1E18-1E21cm-3；和/或，第一硅氧纳米晶层(4)厚度为2-100nm；和/或，所述硅氧纳米晶层的结晶率不小于50％。
9.根据权利要求8所述的一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜，其特征在于：所述第一硅氧纳米晶层的厚度为5-20nm。
10.一种如权利要求1-9任一所述的含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于：先制备薄膜半成品，即在衬底(1)背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、金属浆料；
或，在衬底(1)背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、金属浆料；
或，在衬底(1)背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体、金属浆料；
或，在衬底(1)背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体、第二多晶硅前驱体、金属浆料；
最后对薄膜半成品进行高温烧结退火，所述金属浆料高温烧结形成烧结电极(5)，所述掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体和第二多晶硅前驱体分别对应形成掺杂多晶硅层(3)、第一硅氧纳米晶层(4)、第一多晶硅层(6)、第二硅氧纳米晶层(7)、第二多晶硅层(8)。
11.一种如权利要求1-9任一所述的含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于：先制备薄膜半成品，即在衬底(1)背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体；
或，在衬底(1)背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体；
或，在衬底(1)背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体；
或，在衬底(1)背面依次沉积隧穿层、掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体、第二多晶硅前驱体；
再将所述薄膜半成品进行高温退火，所述掺杂多晶硅前驱体、第一硅氧纳米晶前驱体、第一多晶硅前驱体、第二硅氧纳米晶前驱体和第二多晶硅前驱体分别对应形成掺杂多晶硅层(3)、第一硅氧纳米晶层(4)、第一多晶硅层(6)、第二硅氧纳米晶层(7)、第二多晶硅层(8)；
最后在位于最表面的第一硅氧纳米晶层(4)、第一多晶硅层(6)、第二硅氧纳米晶层(7)或第二多晶硅层(8)背面丝网印刷金属浆料，高温烧结形成烧结电极(5)。
12.一种含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜的应用，其特征在于：将权利要求1-9任一所述的含硅氧纳米晶层的多晶硅薄膜应用于太阳能电池，所述太阳能电池还包括第二电极(12)，所述第二电极(12)位于所述衬底(1)的正面。
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