CN113506842A - 异质结太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种异质结太阳能电池的制备方法，包括：提供半导体衬底层；在所述半导体衬底层的两侧均分别形成掺杂半导体层；对所述半导体衬底层至少一侧的所述掺杂半导体层进行等离子体处理，以钝化所述掺杂半导体层的晶界缺陷。本发明通过对半导体衬底层至少一侧的掺杂半导体层进行等离子体处理，钝化掺杂半导体层的晶界缺陷，用以改善膜层的界面态密度，掺杂半导体层晶界缺陷较少、结晶率高，异质结电池的光电转换效率提高。
Description
技术领域
本发明涉及异质结电池技术领域，具体涉及一种异质结太阳能电池的制备方法。
背景技术
异质结太阳电池作为一种新型太阳能电池，由于其结构简单、工艺步骤少，原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产，因而具有广阔的市场前景。现有技术中，非晶硅薄膜是太阳能电池核心原材料之一。
现有制备技术中，异质结太阳能电池所得到的半导体层的由于晶界缺陷较多，层厚度相对较厚以及结晶率较差，会带来较多的寄生吸收，降低电池的短路电流。进而，由于制备得到的半导体层的结晶率较差，导致该膜层较低的导电性，会增加电池的串联内阻，并且较差的结晶率会导致更多的隧穿电流复合，降低电池的光电转化效率。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有异质结电池的光电转换效率较低的缺点，从而提供一种异质结太阳能电池的制备方法。
本发明提供一种异质结太阳能电池的制备方法，包括：提供半导体衬底层；在所述半导体衬底层的两侧均分别形成掺杂半导体层；对所述半导体衬底层至少一侧的所述掺杂半导体层进行等离子体处理，以钝化所述掺杂半导体层的晶界缺陷。
可选的，形成半导体衬底层任一侧的所述掺杂半导体层的步骤包括：在所述半导体衬底层的一侧依次形成多层层叠的子掺杂层；
对所述掺杂半导体层进行等离子体处理的步骤包括：在形成每一层所述子掺杂层之后，均对所述子掺杂层进行等离子体处理。
可选的，所述掺杂半导体层为纳米晶态或者微晶态。
可选的，形成掺杂半导体层的步骤包括：在所述半导体衬底层的一侧形成第一掺杂半导体层；在所述半导体衬底层的另一侧形成第二掺杂半导体层；
对所述掺杂半导体层进行等离子体处理的步骤包括：对所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第一等离子体处理，和/或，对所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第二等离子体处理。
可选的，当所述第二掺杂半导体层位于所述半导体衬底层的背面一侧时，所述第二掺杂半导体层与所述半导体衬底层的价带差为0.35eV-0.55eV。
可选的，形成所述第一掺杂半导体层的步骤包括：在所述半导体衬底层的一侧依次形成多层层叠的第一子掺杂层；在形成每一层所述第一子掺杂层之后，均对所述第一子掺杂层进行第一等离子体处理；形成所述第二掺杂半导体层的步骤包括：在所述半导体衬底层的另一侧依次形成多层层叠的第二子掺杂层；在形成每一层所述第二子掺杂层之后，均对所述第二子掺杂层进行第二等离子体处理。
可选的，所述第一掺杂半导体层位于所述半导体衬底层的正面侧，所述第二掺杂半导体层位于所述半导体衬底层的背面侧。
可选的，所述第一掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiOx1或SiCy1；当所述第一掺杂半导体层的材料为N型导电离子的SiOx1时，所述第一等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第一掺杂半导体层的材料为N型导电离子的SiCy1时，所述第一等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；优选的，x1为1～2的整数；y1为0～1的整数。
可选的，所述第二掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiOx2或SiCy2；当所述第二掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiOx2时，所述第二等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第二掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiCy2时，所述第二等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；优选的，x2为1～2的整数，y2为0～1的整数。
可选的，所述第一等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
可选的，所述第二等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
可选的，在对所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第一等离子体处理步骤后，还包括：在所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第三掺杂半导体层；对所述第三掺杂半导体层进行第三等离子体处理，以钝化所述第三掺杂半导体层的晶界缺陷。
可选的，所述第三掺杂半导体层为纳米晶态或者微晶态。
可选的，所述第三掺杂半导体层中导电离子的掺杂浓度大于所述第一掺杂半导体层中导电离子的掺杂浓度。
可选的，所述第三掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiOx3或SiCy3；当所述第三掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiOx3时，所述第三等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第三掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiCy3时，所述第三等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；优选的，x3为1～2的整数；y3为0～1的整数。
可选的，所述第三掺杂半导体层的导电类型与所述第一掺杂半导体层的导电类型相同；所述第三掺杂半导体层光学带隙宽度大于所述第一掺杂半导体层的光学带隙宽度。
可选的，所述第一掺杂半导体层的折射率小于所述半导体衬底层的折射率，所述第三掺杂半导体层的折射率小于第一掺杂半导体层的折射率。
可选的，形成所述第三掺杂半导体层的步骤包括：在所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧依次形成多层层叠的第三子掺杂层；在形成每一层所述第三子掺杂层之后，均对所述第三子掺杂层进行第三等离子体处理。
可选的，所述第三等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
可选的，在对所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第二等离子体处理步骤之后，还包括：在所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第四掺杂半导体层；对所述第四掺杂半导体层进行第四等离子体处理，以钝化所述第四掺杂半导体层的晶界缺陷。
可选的，当所述第四掺杂层位于所述半导体衬底层的背面一侧时，所述第四掺杂半导体层中导电离子的掺杂浓度大于所述第二掺杂半导体层中导电离子的掺杂浓度；优选的，所述第四掺杂半导体层中导电离子的体积百分比掺杂浓度范围0.5％-2％。
可选的，所述第四掺杂半导体层为纳米晶态或者微晶态。
可选的，所述第四掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiOx4或SiCy4；当所述第四掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiOx4时，所述第四等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第四掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiCy4时，所述第四等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；优选的，x4为1～2的整数，y4为0～1的整数。
可选的，形成所述第四掺杂半导体层的步骤包括：在所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧依次形成多层层叠的第四子掺杂层；在形成每一层所述第四子掺杂层之后，均对所述第四子掺杂层进行第四等离子体处理。
可选的，所述第四等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
可选的，在形成所述第一掺杂半导体层之前，还包括：在所述半导体衬底层的一侧形成第一本征半导体层；对所述第一本征半导体层进行第六等离子体处理，以钝化所述第一本征半导体层表面的缺陷；形成所述第一掺杂半导体层之后，所述第一本征半导体层位于所述半导体衬底层和所述第一掺杂半导体层之间。
可选的，在形成所述第二掺杂半导体层之前，还包括：在所述半导体衬底层的另一侧形成第二本征半导体层；对所述第二本征半导体层进行第七等离子体处理，以钝化所述第二本征半导体层表面的缺陷；形成所述第二掺杂半导体层之后，所述第二本征半导体层位于所述半导体衬底层和所述第二掺杂半导体层之间。
可选的，在形成所述第一本征半导体层和第二本征半导体层之前，还包括：对所述半导体衬底层表面进行第五等离子体处理，以钝化所述半导体衬底层表面的缺陷。
可选的，所述第五等离子体处理所采用的气体包括含氢气体。
可选的，所述第五等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
可选的，所述第六等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；所述第七等离子体处理所采用的气体包括含氢气体。
可选的，所述第六等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
可选的，所述第七等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
本发明技术方案，具有如下优点：
首先，通过对半导体衬底层至少一侧的掺杂半导体层进行等离子体处理，钝化所述掺杂半导体层的晶界缺陷，用以改善膜层的界面态密度，提高膜层的质量，提升异质结电池的光电转换效率。
其次，对所述本征半导体层进行等离子体处理，以钝化所述本征半导体层表面的缺陷。这可以改善本征半导体层表面的界面态密度，提高膜层质量，利于掺杂半导体层形核结晶，因此掺杂半导体层的厚度得以降低，因此可以降低对长波光波段的吸收，提高电池的短路电流。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的采用该异质结太阳能电池的制备方法的制备流程图；
图2-图18为本发明实施例中提供的采用该异质结太阳能电池的制备方法制备异质结太阳能电池的结构示意图。
标记说明：
半导体衬底层101；第一掺杂半导体层103；第三掺杂半导体层104；
第一本征半导体层102；第二本征半导体层105；第二掺杂半导体层106；
第四掺杂半导体层107；第一透明电极层108；第二透明电极层109；
第一栅线110；第二栅线111。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1所示，本发明提供一种异质结太阳能电池的制备方法，包括：
S1、提供半导体衬底层。
S2、在所述半导体衬底层的两侧均分别形成掺杂半导体层。
S3、对至少一侧的所述掺杂半导体层进行等离子体处理，以钝化所述掺杂半导体层的晶界缺陷。
本发明提供一种异质结太阳能电池的制备方法，通过对半导体衬底层至少一侧的掺杂半导体层进行等离子体处理，用以改善膜层的界面态密度，提高膜层的质量，最终可以钝化所述掺杂半导体层的晶界缺陷；并且，利于后续所述掺杂半导体层表面形核结晶，提高设于所述掺杂半导体层背离所述半导体层一侧的掺杂层的结晶率，同时降低掺杂层的厚度，改善该层的透光性和导电性，最终提升异质结电池的转换效率。
形成半导体衬底层任一侧的所述掺杂半导体层的步骤包括：在所述半导体衬底层的一侧依次形成多层层叠的子掺杂层；在形成每一层所述子掺杂层之后，均对所述子掺杂层进行等离子体处理。
优选的，所述掺杂半导体层为纳米晶态或者微晶态。掺杂半导体层为纳米晶态或者微晶态对于提高光电转换效率有很大的贡献。
在所述半导体衬底层的两侧均分别形成掺杂半导体层的步骤包括：在所述半导体衬底层的一侧形成第一掺杂半导体层；在所述半导体衬底层的另一侧形成第二掺杂半导体层；对所述半导体衬底层至少一侧的所述掺杂半导体层进行等离子体处理的步骤包括：对所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第一等离子体处理，和/或，对所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第二等离子体处理。
下面以对所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第一等离子体处理，对第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第二等离子体处理为示例进行说明。
参考图1-图18所示，以下具体对本发明的异质结太阳能电池的制备方法进行解释说明。以所述第一掺杂半导体层103和所述第三掺杂半导体层104位于所述半导体衬底层101的正面侧为示例进行说明。
如图2所示，提供半导体衬底层101。所述半导体衬底层101的材料包括N型晶体硅。
在本实施例中，如图3所示，所述制备方法还包括对所述半导体衬底层101表面进行第五等离子体处理(Plasma)。通过第五等离子体处理可以改善半导体衬底层101表面的界面态密度，提高界面质量，利于第一本征半导体层102与第二本征半导体层105形核结晶。
第五等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；第五等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
如图4所示，在所述半导体衬底层101的一侧形成第一本征半导体层102；在所述半导体衬底层101的背离所述第一本征半导体层102一侧形成第二本征半导体层105。所述第一本征半导体层102以及所述第二本征半导体层105的材料包括氢化非晶硅(a-Si：H)，其可以为多层的叠层结构。进行所述第五等离子体处理之后，形成所述第一本征半导体层102和所述第二本征半导体层105。
如图5所示，对所述第一本征半导体层102进行第六等离子体处理，以钝化所述第一本征半导体层102表面的缺陷。通过第六等离子体处理可以改善第一本征半导体层102表面的界面态密度，提高界面质量，利于第一掺杂半导体层形核结晶。
优选的，所述第六等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；所述第六等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
如图6所示，在所述第一本征半导体层102背离所述半导体衬底层101的一侧形成第一掺杂半导体层103。
优选的，所述第一掺杂半导体层103为纳米晶态或者微晶态。
所述第一掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiOx1或SiCy1。
如图7所示，对所述第一掺杂半导体层103进行第一等离子体处理。第一等离子体处理可以钝化所述第一掺杂半导体层103的晶界缺陷。
由于改善第一掺杂半导体层103界面态密度，提高界面质量，利于后续第三掺杂半导体层形核结晶，可以提高第三掺杂半导体层的结晶率，同时降低第三掺杂半导体层的厚度，改善该层的透光性和导电性，提升异质结太阳能电池的转换效率。
在实施例中，形成所述第一掺杂半导体层103的步骤包括：在所述半导体衬底层101的一侧依次形成多层层叠的第一子掺杂层；在形成每一层所述第一子掺杂层之后，均对所述第一子掺杂层进行第一等离子体处理。
所述第一等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
当所述第一掺杂半导体层的材料为N型导电离子的SiOx1时，所述第一等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第一掺杂半导体层的材料为N型导电离子的SiCy1时，所述第一等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；优选的，x1为1～2的整数；y1为0～1的整数。当y1为0时，所述第一掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的Si。
如图8所示，在所述第一掺杂半导体层103背离所述半导体衬底层101的一侧表面形成第三掺杂半导体层104。
优选的，所述第三掺杂半导体层104为纳米晶态或者微晶态。
所述第三掺杂半导体层104的材料为掺杂N型导电离子的SiOx3或SiCy3。优选的，x3为1～2的整数；y3为0～1的整数。当y3为0时，所述第三掺杂半导体层104的材料为掺杂N型导电离子的Si。
所述第三掺杂半导体层104的导电类型与所述第一掺杂半导体层103的导电类型相同。
优选的，所述第三掺杂半导体层104中导电离子的掺杂浓度大于所述第一掺杂半导体层103中导电离子的掺杂浓度。
所述第三掺杂半导体层104光学带隙宽度大于所述第一掺杂半导体层103的光学带隙宽度。所述第一掺杂半导体层103的折射率小于所述半导体衬底层101的折射率，所述第三掺杂半导体层104的折射率小于第一掺杂半导体层103的折射率。因为，n侧为太阳光的入射光面，需要有比较高的光学带隙，这样保证最小的光学吸收损失；另外还需要第三掺杂半导体层104与第一掺杂半导体层103的折射率介于正面的透明电极层(折射率2.1左右)和半导体衬底层101(折射率3.8左右)，这样能起到入射光线减反的作用。
如图9所示，对所述第三掺杂半导体层104进行第三等离子体处理，以钝化所述第三掺杂半导体层104的晶界缺陷，改善膜层质量，结晶率可以提高，因此膜层导电性提高，电池的串联内阻降低。由于所述第三掺杂半导体层104经第三等离子体处理，第三掺杂半导体层104的结晶率得以提高，第三掺杂半导体层104的厚度降低，减少对入射光的吸收，提高电池的短路电流。
所述第三等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
当所述第三掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiOx3时，所述第三等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第三掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiCy3时，所述第三等离子体处理所采用的气体包括含氢气体。
在一个实施例中，当所述第一掺杂半导体层103的材料为掺杂N型导电离子的SiOx1，所述第三掺杂半导体层104的材料为掺杂N型导电离子的SiCy3。
在另一个实施例中，当所述第一掺杂半导体层103的材料为掺杂N型导电离子的SiCy1，所述第三掺杂半导体层104的材料为掺杂N型导电离子的SiOx3。
在其他实施例中，第一掺杂半导体层103的材料为掺杂N型导电离子的SiOx1，第三掺杂半导体层104的材料为掺杂N型导电离子的SiOx3；在其他实施例中，第一掺杂半导体层103的材料为掺杂N型导电离子的SiCy1，第三掺杂半导体层104的材料为掺杂N型导电离子的SiCy3。
本发明中的氧(O)等离子体在界面处理中的作用：1，O等离子体可以扩散进入掺杂N型导电离子的SiOx半导体层体内，钝化氧空位；2，同时加热的作用下Si可以和间隙O在微结构上进行原子级别的重排，可以让掺杂N型导电离子的SiOx半导体层的再次结晶化，提高结晶率；3，O等离子体可以钝化表面的Si悬挂键，降低电流的表面复合；4，最重要的是：O等离子体可以被表面物理吸附，以及与表面的B或者P进行键合，提高表面异质形核的密度，有利于接下来的纳米晶和微晶硅膜层更好的结晶性。
在本实施例中，形成所述第三掺杂半导体层104的步骤包括：在所述第一掺杂半导体层103背离所述半导体衬底层101的一侧依次形成多层层叠的第三子掺杂层；在形成每一层所述第三子掺杂层之后，均对所述第三子掺杂层进行第三等离子体处理。
本发明的第一掺杂半导体层103和第三掺杂半导体层104可以是多层叠层结构，其好处为：多层叠层结构的折射率连续可调，调节范围为1.5-2.6。可以通过改变第一掺杂半导体层103的制备参数，实现将第一掺杂半导体层103的折射率调到2.6；通过改变第三掺杂半导体层104制备参数，实现将第三掺杂半导体层104的折射率调2.2，这样从上层透明电极层(折射率2.0)到第三掺杂半导体层104(折射率2.2)到第一掺杂半导体层103(折射率2.6)到所述半导体衬底层101(折射率3.8)，存在一个折射率渐变的过程，可以减小反射，增加光透过。由于所述第三掺杂半导体层104光学带隙宽度大于所述第一掺杂半导体层103的光学带隙宽度，第一掺杂半导体层103和第三掺杂半导体层104的多膜层叠层结构可以最大限度的降低光的寄生吸收，增加光线的透过率。
在其他实施例中，第三掺杂半导体层104也可以是单层结构，第一掺杂半导体层103也可以是单层结构。
第一掺杂半导体层103和第三掺杂半导体层104的导电类型与半导体衬底层的导电类型相同。
在一实施例中，所述第一掺杂半导体层103为单层结构，所述第三掺杂半导体层104包括三层叠层结构。具体制备工艺流程：1，形成第一子掺杂层，对第一子掺杂层进行含氢气体的等离子体处理，对第一子掺杂层进行的等离子体处理的工艺采用的功率高，气压低，含氢气体包括氢气，含氢气体的体积流量为2000sccm-5000sccm，压强为0.8mBa-1.2mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为750瓦每平方米-900瓦每平方米；2，形成第一层第三子掺杂层，对第一层第三子掺杂层进行含氧气体的等离子体处理，对第一层第三子掺杂层进行的等离子体处理采用的功率低，气压高，含氧气体包括CO2，CO2的体积流量为5000sccm-8000sccm，压强为1.2mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-750瓦每平方米；3，形成第二层第三子掺杂层，对第二层第三子掺杂层进行含氧气体等离子体处理，对第二层第三子掺杂层进行的等离子体处理的功率低，气压高，含氧气体包括CO2，CO2的体积流量为5000sccm-8000sccm，压腔为1.2mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-750瓦每平方米；4，形成第三层第三子掺杂层，对第三层第三子掺杂层进行含氧气体的等离子体处理，对第三层第三子掺杂层进行的等离子体处理采用的功率高，气压低，含氧气体包括CO2，CO2的体积流量为2000sccm-5000sccm，压强为0.8mBar-1.2mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为750瓦每平方米-900瓦每平方米。
需要说明的是，在其他实施例中，可以不进行形成第三掺杂半导体层104的步骤和进行第三等离子体处理的步骤。
如图10所示，对所述第二本征半导体层105进行第七等离子体处理，以钝化所述第二本征半导体层105表面的缺陷，并且可以提高第二掺杂半导体层的结晶率，因此可以减小第二掺杂半导体层的厚度，这能够降低对长波光波段的吸收，提高电池的短路电流。
所述第七等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；所述第七等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
如图11所示，在所述第二本征半导体层105背离所述半导体衬底层101的一侧形成第二掺杂半导体层106。
优选的，所述第二掺杂半导体层106为纳米晶态或者微晶态。
本实施例中，所述第二掺杂半导体层106位于所述半导体衬底层101的背面侧。
所述第二掺杂半导体层106位于所述半导体衬底层101的背面侧时，所述第二掺杂半导体层106与所述半导体衬底层101的价带差为0.35eV-0.55eV。因为在异质结电池的p侧，第二掺杂半导体层106的宽光学带隙同时也提供了和N型半导体衬底层101很高的价带差，高的价带差能获得很好的开路电压。
所述第二掺杂半导体层106的材料为掺杂P型导电离子的SiOx2或SiCy2，优选的，x2为1～2的整数，y2为0～1的整数。当y2为0时，所述第二掺杂半导体层106的材料为掺杂P型导电离子的Si。
如图12所示，对所述第二掺杂半导体层106进行第二等离子体处理；具体的，对所述第二掺杂半导体层106背离半导体衬底层的表面进行第二等离子体处理，以钝化所述第二掺杂半导体层106的晶界缺陷，提升其结晶率，较高的结晶率会减少隧穿电流复合，提高电池的效率。
具体地，第二等离子体处理还可以改善第二掺杂半导体层106的膜层质量；同时，利于后续膜层形核结晶，可以提高后续第四掺杂半导体层的结晶率，同时降低第四掺杂半导体层的厚度，改善该层的透光性和导电性，提升异质结太阳能电池的转换效率。
形成所述第二掺杂半导体层106的步骤包括：在所述半导体衬底层101的另一侧依次形成多层层叠的第二子掺杂层；在形成每一层所述第二子掺杂层之后，均对所述第二子掺杂层进行第二等离子体处理。
当所述第二掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiOx2时，所述第二等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第二掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiCy2时，所述第二等离子体处理所采用的气体包括含氢气体。
所述第二等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
如图13所示，在所述第二掺杂半导体层106背离所述半导体衬底层101的一侧表面形成第四掺杂半导体层107。
所述第四掺杂半导体层位于所述半导体衬底层101的背面侧；所述第四掺杂半导体层位于所述半导体衬底层101的背面侧时，所述第四掺杂半导体层107中导电离子的掺杂浓度大于所述第二掺杂半导体层106中导电离子的掺杂浓度。优选的，所述第四掺杂半导体层中导电离子的体积百分比掺杂浓度范围0.5％-2％；优选的，所述第四掺杂半导体层107为纳米晶态或者微晶态。
所述第四掺杂半导体层107的材料为掺杂P型导电离子的SiOx4或SiCy4。优选的，x4为1～2的整数，y4为0～1的整数。
因为光经过N型半导体衬底层101吸收发电后，能达到电池p侧的光已经很少了，主要是一小部分比较难吸收的长波光，这个时候第四掺杂半导体层107采用具有更佳掺杂且迁移率更好的微晶/或者纳米晶硅，这一方面可以达到很强的P/N结内建电场；另外一方面是通过重掺杂，可以降低与背面的透明电极层的接触势垒，增加p侧空穴载流子传输。
如图14所示，对所述第四掺杂半导体层107进行第四等离子体处理，以钝化所述第四掺杂半导体层107的晶界缺陷，提高第四掺杂半导体层107结晶率，较高的结晶率带来第四掺杂半导体层107较好的导电性，减小电池的串联内阻；同时较高的结晶率的第四掺杂半导体层107与第二透明电极结合时的接触势垒降低，也减小电池的串联电阻。
当所述第四掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiOx4时，所述第四等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第四掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiCy4i时，所述第四等离子体处理所采用的气体包括含氢气体。
所述第四等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
形成所述第四掺杂半导体层107的步骤包括：在所述第二掺杂半导体层106背离所述半导体衬底层101的一侧依次形成多层层叠的第四子掺杂层；在形成每一层所述第四子掺杂层之后，均对所述第四子掺杂层进行第四等离子体处理。
本发明所制备的第二掺杂半导体层106和第四掺杂半导体层107是多层叠层结构，其好处为：第二掺杂半导体层106叠层的目的是增加空穴的累积，增加电池的开路电压；第四掺杂半导体层107叠层的作用是：叠层可以实现重掺杂，增加与所述半导体衬底层101(P/N结)的内建电场，提高载流子的收集能力。在其他实施例中，第四掺杂半导体层107也可以是单层结构，第二掺杂半导体层106也可以是单层结构。
在一实施例中，所述第二掺杂半导体层106包括三层叠层结构，所述第四掺杂半导体层107为单层结构。具体制备工艺流程：1，形成第一层第二子掺杂层，对第一层第二子掺杂层进行含氧气体的等离子体处理工艺，高功率，低气压，采用的CO2的体积流量为2000sccm-5000sccm，压强为0.8mBar-1.2mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为750瓦每平方米--900瓦每平方米；2，形成第二层第二子掺杂层，对第二层第二子掺杂层进行含氧气体的等离子体处理工艺，低功率，高气压，采用的CO2的体积流量为5000sccm-8000sccm，压强为1.2mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-750瓦每平方米；3，形成第三层第二子掺杂层，对第三层第二子掺杂层进行含氧气体的等离子体处理工艺，低功率，高气压，采用的CO2的体积流量为5000sccm-8000sccm，压强为1.2mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-750瓦每平方米；4，形成第四子掺杂层，对第四子掺杂层进行含氢气体的等离子体处理工艺，高功率，低气压：含氢气体的体积流量为2000sccm-5000sccm，压强为0.8mBar-1.2mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为750瓦每平方米-900瓦每平方米。
需要说明的是，在其他实施例中，可以不进行形成第四掺杂半导体层107的步骤和第四等离子体处理的步骤。
如图15所示，在所述第三掺杂半导体层104背离所述第一掺杂半导体层103一侧的表面形成第一透明电极层108。
第一透明电极层108的材料为氧化铟锡。
当不形成第三掺杂半导体层时，在第一掺杂半导体层背离所述第一掺杂半导体层一侧的表面形成第一透明电极层。
如图16所示，在所述第四掺杂半导体层107背离所述第二掺杂半导体层106一侧的表面形成第二透明电极层109，其材料为氧化铟锡。
当不形成第四掺杂半导体层时，在第二掺杂半导体层背离所述第二掺杂半导体层一侧的表面形成第二透明电极层。
如图17所示，在所述第一透明电极层108背离所述第三掺杂半导体层104一侧的表面形成第一栅线110。
如图18所示，在所述第二透明电极层109背离所述第四掺杂半导体层107一侧的表面形成第二栅线111。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种异质结太阳能电池的制备方法，包括提供半导体衬底层，其特征在于，还包括如下步骤：
在所述半导体衬底层的两侧均分别形成掺杂半导体层；
对所述半导体衬底层至少一侧的所述掺杂半导体层进行等离子体处理，以钝化所述掺杂半导体层的晶界缺陷。
2.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，
形成半导体衬底层任一侧的所述掺杂半导体层的步骤包括：在所述半导体衬底层的一侧依次形成多层层叠的子掺杂层；
对所述掺杂半导体层进行等离子体处理的步骤包括：在形成每一层所述子掺杂层之后，均对所述子掺杂层进行等离子体处理；
优选的，所述掺杂半导体层为纳米晶态或者微晶态。
3.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，
形成掺杂半导体层的步骤包括：在所述半导体衬底层的一侧形成第一掺杂半导体层；在所述半导体衬底层的另一侧形成第二掺杂半导体层；
对所述掺杂半导体层进行等离子体处理的步骤包括：对所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第一等离子体处理，和/或，对所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第二等离子体处理；
优选的，当所述第二掺杂半导体层位于所述半导体衬底层的背面一侧时，所述第二掺杂半导体层与所述半导体衬底层的价带差为0.35eV-0.55eV。
4.根据权利要求3所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，
形成所述第一掺杂半导体层的步骤包括：在所述半导体衬底层的一侧依次形成多层层叠的第一子掺杂层；
在形成每一层所述第一子掺杂层之后，均对所述第一子掺杂层进行第一等离子体处理；
形成所述第二掺杂半导体层的步骤包括：在所述半导体衬底层的另一侧依次形成多层层叠的第二子掺杂层；
在形成每一层所述第二子掺杂层之后，均对所述第二子掺杂层进行第二等离子体处理。
5.根据权利要求3所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂半导体层位于所述半导体衬底层的正面侧，所述第二掺杂半导体层位于所述半导体衬底层的背面侧；
优选的，所述第一掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiOx1或SiCy1；当所述第一掺杂半导体层的材料为N型导电离子的SiOx1时，所述第一等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第一掺杂半导体层的材料为N型导电离子的SiCy1时，所述第一等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；优选的，x1为1～2的整数；y1为0～1的整数；
优选的，所述第二掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiOx2或SiCy2；当所述第二掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiOx2时，所述第二等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第二掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiCy2时，所述第二等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；优选的，x2为1～2的整数，y2为0～1的整数；
优选的，所述第一等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米；优选的，所述第二等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
6.根据权利要求3所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，在对所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第一等离子体处理步骤后，还包括：在所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第三掺杂半导体层；对所述第三掺杂半导体层进行第三等离子体处理，以钝化所述第三掺杂半导体层的晶界缺陷；
优选的，所述第三掺杂半导体层为纳米晶态或者微晶态；
优选的，所述第三掺杂半导体层中导电离子的掺杂浓度大于所述第一掺杂半导体层中导电离子的掺杂浓度；
优选的，所述第三掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiOx3或SiCy3；当所述第三掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiOx3时，所述第三等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第三掺杂半导体层的材料为掺杂N型导电离子的SiCy3时，所述第三等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；优选的，x3为1～2的整数；y3为0～1的整数；
优选的，所述第三掺杂半导体层的导电类型与所述第一掺杂半导体层的导电类型相同；所述第三掺杂半导体层光学带隙宽度大于所述第一掺杂半导体层的光学带隙宽度；
优选的，所述第一掺杂半导体层的折射率小于所述半导体衬底层的折射率，所述第三掺杂半导体层的折射率小于第一掺杂半导体层的折射率；
优选的，形成所述第三掺杂半导体层的步骤包括：在所述第一掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧依次形成多层层叠的第三子掺杂层；在形成每一层所述第三子掺杂层之后，均对所述第三子掺杂层进行第三等离子体处理；
优选的，所述第三等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
7.根据权利要求3所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，
在对所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧进行第二等离子体处理步骤之后，还包括：在所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第四掺杂半导体层；对所述第四掺杂半导体层进行第四等离子体处理，以钝化所述第四掺杂半导体层的晶界缺陷；
优选的，所述第四掺杂半导体层为纳米晶态或者微晶态；
优选的，当所述第四掺杂层位于所述半导体衬底层的背面一侧时，所述第四掺杂半导体层中导电离子的掺杂浓度大于所述第二掺杂半导体层中导电离子的掺杂浓度；优选的，所述第四掺杂半导体层中导电离子的体积百分比掺杂浓度范围0.5％-2％；
优选的，所述第四掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiOx4或SiCy4；当所述第四掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiOx4时，所述第四等离子体处理所采用的气体包括含氢气体和/或含氧气体；当所述第四掺杂半导体层的材料为掺杂P型导电离子的SiCy4时，所述第四等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；优选的，x4为1～2的整数，y4为0～1的整数；
优选的，形成所述第四掺杂半导体层的步骤包括：在所述第二掺杂半导体层背离所述半导体衬底层的一侧依次形成多层层叠的第四子掺杂层；在形成每一层所述第四子掺杂层之后，均对所述第四子掺杂层进行第四等离子体处理；
优选的，所述第四等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
8.根据权利要求3-7任一项所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，在形成所述第一掺杂半导体层之前，还包括：在所述半导体衬底层的一侧形成第一本征半导体层；对所述第一本征半导体层进行第六等离子体处理，以钝化所述第一本征半导体层表面的缺陷；
形成所述第一掺杂半导体层之后，所述第一本征半导体层位于所述半导体衬底层和所述第一掺杂半导体层之间；
优选的，在形成所述第二掺杂半导体层之前，还包括：在所述半导体衬底层的另一侧形成第二本征半导体层；对所述第二本征半导体层进行第七等离子体处理，以钝化所述第二本征半导体层表面的缺陷；
形成所述第二掺杂半导体层之后，所述第二本征半导体层位于所述半导体衬底层和所述第二掺杂半导体层之间。
9.根据权利要求8所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，在形成所述第一本征半导体层和第二本征半导体层之前，还包括：对所述半导体衬底层表面进行第五等离子体处理，以钝化所述半导体衬底层表面的缺陷；
优选的，所述第五等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；
优选的，所述第五等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
10.根据权利要求8所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第六等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；所述第七等离子体处理所采用的气体包括含氢气体；
优选的，所述第六等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米；
优选的，所述第七等离子体处理的参数包括：采用的气体的总流量为2000sccm-8000sccm，腔室压强为0.8mBar-1.5mBar，温度为180℃-240℃，等离子体功率密度为500瓦每平方米-900瓦每平方米。
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