CN113921658A - 一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池。该太阳能电池的制备方法包括：在P型硅衬底正面局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层，其中，N型掺杂多晶硅层层叠在隧穿氧化硅层之上；将正面局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层的P型硅衬底浸入电镀溶液中，并在P型硅衬底正面施加设定时长的光照，以在N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，并刻蚀去除P型硅衬底正面上残留的金属，其中，正面金属电极宽度与N型掺杂多晶硅层宽度一致。该制备方法可免去金属电极制备过程的对准操作，从而有效地降低了局部钝化接触发射极制备工艺难度。

Description

一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池。
背景技术
TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池技术。其在电池背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合。然而，由于掺杂硅薄层主要为多晶硅，该多晶硅的光学吸收系数相对于晶体硅更大，因此目前该钝化接触结构一般应用于太阳能电池背面。如果将TOPCon应用到太阳能电池正面，会导致照射到晶体硅太阳能电池正面的光在这层多晶硅薄膜中被过多地吸收，从而显著降低了吸收层晶体硅衬底的光吸收。
在将TOPCon应用到太阳能电池正面时，为了消除光的寄生吸收，通常会采用局部钝化接触/发射极结构，即仅在金属栅线区域沉积隧穿氧化硅和多晶硅薄膜，而在其他区域则不沉积。目前制备局部钝化接触/发射极结构主要通过掩膜方式在硅衬底表面设置局部的隧穿氧化钝化层和多晶硅层，并通过丝网印刷技术在隧穿氧化钝化层和多晶硅层所在区域制备正面金属电极。在通过丝网印刷技术制备正面金属电极过程中，需要与局部的隧穿氧化钝化层和多晶硅层进行对准。但是，由于掩膜方式设置的局部的隧穿氧化钝化层和多晶硅层存在结构误差，丝网印刷很难实现精确对准，导致局部钝化接触发射极制备工艺难度比较大。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池，可以免去金属电极制备过程的对准操作，从而有效地降低了局部钝化接触发射极制备工艺难度。
为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种局部钝化接触发射极制备方法，包括：
步骤101，在P型硅衬底正面局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层，其中，所述N型掺杂多晶硅层层叠在所述隧穿氧化硅层之上；
步骤102，将正面局部形成所述隧穿氧化硅层和所述N型掺杂多晶硅层的所述P型硅衬底浸入电镀溶液中，并在所述P型硅衬底正面施加设定时长的光照，以在所述N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，并刻蚀去除所述P型硅衬底正面上残留的金属，其中，所述正面金属电极宽度与所述N型掺杂多晶硅层宽度一致。
第二方面，本发明实施例提供一种太阳能电池，该太阳能电池采用根据上述第一方面提供的制备方法制备。
上述发明的第一方面的技术方案具有如下优点或有益效果：本发明实施例提供的太阳能电池的制备方法，通过将正面局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层的P型硅衬底浸入电镀溶液中，并在P型硅衬底正面施加设定时长的光照，在N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，即采用光诱导电镀方法在正面N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，可以在正面N型掺杂多晶硅层生长出金属电极，这是因为，在将P型衬底形成PN结的太阳能电池片放置于电镀溶液中，当在发射区正面N型掺杂多晶硅层上施加光照时，由于太阳能电池片的光生伏特效应，光生载流子在内建电场的作用下被分离开，其中电子聚集到N型掺杂多晶硅层上，并扩散到表面，并将电子传递给电镀溶液中的金属离子，金属离子在N型掺杂多晶硅层上被还原，从而在N型掺杂多晶硅层上镀一层金属，形成金属电极，即N型掺杂多晶硅层结合通过光诱导电镀方法在正面N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，可以使正面金属电极在生长过程中实现电子化。而在未被隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层遮盖的P型硅衬底生长的微量的金属，可以采用回蚀技术去除，使得制备正面金属电极过程可以无需对局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层进行校准，从而有效地降低了局部钝化接触发射极制备工艺难度。
另外，由于N型掺杂多晶硅层结合通过光诱导电镀方法在正面N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，可以使正面金属电极在生长过程中实现电子化，而无需外加电场，也无需额外制作金属电极种子层，进一步降低了工艺难度，且该制备方法步骤简单、易于实施。
另外，该隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层结合通过光诱导电镀方法在正面N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，可以使正面金属电极宽度与N型掺杂多晶硅层宽度一致，可有效规避短路电流Isc损失，提升开路电压Voc，因此，本发明实施例提供的太阳能电池可有效地提高太阳能电池效率。
另外，采用光诱导电镀方法在正面N型掺杂多晶硅层上生长的正面金属与N型掺杂多晶硅层宽度一致，可以降低其所在太阳能电池的串联电阻，并提高太阳能电池的填充因子，从而进一步提升太阳能电池效率。
附图说明
图1是根据本发明的太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图2是根据本发明的P型硅衬底正面生长隧穿氧化硅层的结构示意图；
图3是根据本发明的在隧穿氧化硅层上形成N型掺杂多晶硅层的结构示意图；
图4是根据本发明的图案化的掩模覆盖于N型掺杂多晶硅层上的结构示意图；
图5是根据本发明的图案化的掩模的平面示意图；
图6是根据本发明的去除无掩膜覆盖区域的N型掺杂多晶硅层后的结构示意图；
图7是根据本发明的去除无掩膜覆盖区域的隧穿氧化硅层以及掩膜后的结构示意图；
图8是根据本发明的局部钝化接触发射极金属化结构的示意图；
图9是根据本发明的局部钝化接触发射极金属化结构为铜电极的示意图；
图10是根据本发明的局部钝化接触发射极金属化结构为银电极的示意图；
图11是根据本发明的在正面N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极的流程示意图；
图12是根据本发明的局部钝化接触发射极金属化结构为镍电极和铜电极的示意图；
图13是根据本发明的局部钝化接触发射极金属化结构为镍电极和银电极的示意图；
图14是根据本发明的在正面N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极的流程示意图；
图15是根据本发明的局部钝化接触发射极金属化结构为镍电极、铜电极和银电极的示意图；
图16是根据本发明图8所示的结构在背面形成P+型掺杂层的结构的示意图；
图17是根据本发明图9所示的结构在背面形成P+型掺杂层的结构的示意图；
图18是根据本发明图10所示的结构在背面形成P+型掺杂层的结构的示意图；
图19是根据本发明图12所示的结构在背面形成P+型掺杂层的结构的示意图；
图20是根据本发明图13所示的结构在背面形成P+型掺杂层的结构的示意图；
图21是根据本发明图15所示的结构在背面形成P+型掺杂层的结构的示意图；
图22是根据本发明图8所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层以及P型掺杂多晶硅层的结构的示意图；
图23是根据本发明图9所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层以及P型掺杂多晶硅层的结构的示意图；
图24是根据本发明图10所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层以及P型掺杂多晶硅层的结构的示意图；
图25是根据本发明图12所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层以及P型掺杂多晶硅层的结构的示意图；
图26是根据本发明图13所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层以及P型掺杂多晶硅层的结构的示意图；
图27是根据本发明图15所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层以及P型掺杂多晶硅层的结构的示意图；
图28是根据本发明图16所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图29是根据本发明图17所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图30是根据本发明图18所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图31是根据本发明图19所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图32是根据本发明图20所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图33是根据本发明图21所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图34是根据本发明图22所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图35是根据本发明图23所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图36是根据本发明图24所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图37是根据本发明图25所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图38是根据本发明图26所示的结构形成背面金属电极结构的示意图；
图39是根据本发明图27所示的结构形成背面金属电极结构的示意图。
附图标记如下：
10-P型硅衬底；20-隧穿氧化硅层；30-N型掺杂多晶硅层；40-正面金属电极；41-金属镍电极；42-金属铜电极；43-金属银电极；50-掩膜；60-P+型掺杂层；70-P型掺杂多晶硅层；80-背面电极。
具体实施方式
在将TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)技术运用于电池正面时，为了消除光的寄生吸收，通常会采用局部钝化接触/发射极结构，即仅在金属栅线(金属电极)所在区域沉积隧穿氧化硅层和多晶硅层，而在其他区域则不沉积。由此带来一个问题，如何做局域化(也称图案化)的钝化接触/发射极结构。目前常采用的做局域化的钝化接触/发射极结构的第一种方案是采用光刻的方式，虽然可以做到完美的图形化，但缺点是非常昂贵，不适合产业化。做局域化的钝化接触/发射极结构的第二种方案是用掩膜剂做出图形化的隧穿氧化硅和多晶硅层，然后采用丝网印刷工艺在多晶硅层上制备金属电极。第二种方案优点是适合产业化，但缺点是很难做出精细的图形化，且在采用丝网印刷工艺制备金属电极过程中，由于丝网印刷工艺的工作原理以及图形化存在的误差，需要将图形化后的多晶硅层与丝网印刷进行二次对准，增加了工艺难度，另外，通过丝网印刷制作金属电极还需要外加电场的辅助，增加了制备工序和制备成本。
为了解决以上制备金属电极过程中存在的问题，本发明实施例提供一种太阳能电池的制备方法。其中，图1为太阳能电池的制备方法的主要流程的示意图。如图1所示，该太阳能电池的制备方法可包括如下步骤：
步骤S101，在P型硅衬底的正面局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层，其中，N型掺杂多晶硅层层叠在隧穿氧化硅层之上；
其中，P型硅衬底正面是指，在应用P型硅衬底制作成太阳能电池后，P型硅衬底朝向太阳光的一面，即P型硅衬底的接受太阳光照射的受光面，相反，P型硅衬底背面是指，背向太阳光的一面，即与P型硅衬底的受光面相反的背光面。
针对该步骤S101，具体的实施方式可包括：
首先，在P型硅衬底10的正面生长整层的隧穿氧化硅层20，该隧穿氧化硅层20的厚度可为0.5～2nm中的任意一个值，比如，0.5nm、0.7nm、0.9nm、1nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2nm等。一个优选地实施例中，该隧穿氧化硅层20的宽度为5～30μm中的任意一个值。一个更优选地实施例中，该隧穿氧化硅层20的宽度为5～20μm中的任意一个值。该厚度和宽度的范围，在保证太阳能电池制备工艺比较简单的同时，能够有效地降低横向电阻以及隧穿氧化硅层20的遮光性。其中，图2示出了P型硅衬底正面生长隧穿氧化硅层的结构示意图。
然后，在正面生长的隧穿氧化硅层20上形成整层的N型掺杂多晶硅层30，其中，该N型掺杂多晶硅层30的宽度与隧穿氧化硅层20一致，在进一步保证太阳能电池制备工艺比较简单的同时，能够有效地降低横向电阻以及N型掺杂多晶硅层30的遮光性。其中，图3示出了在隧穿氧化硅层上形成N型掺杂多晶硅层的结构示意图。
再者，在N型掺杂多晶硅层30上设置图案化的掩膜50，该掩膜50可包括：SiOx薄膜、SiNx薄膜以及SiON薄膜中的任意一种。其中，图案化的掩模50覆盖于N型掺杂多晶硅层30上的结构的示意图可如图4所示；图案化的掩模50的平面示意图可如图5所示。如图4所示，图案化的掩模50彼此间隔开，可以通过控制图案化的掩膜50之间的间距实现控制隧穿氧化硅层20之间的间距以及N型掺杂多晶硅层30之间的间距。其中，隧穿氧化硅层20之间的间距是指相邻两个隧穿氧化硅层20中，相邻侧面之间的间距；N型掺杂多晶硅层30之间的间距是指，相邻两个N型掺杂多晶硅层30中，相邻侧面之间的间距；相应地，后面所提到的金属电极40之间的间距是指，相邻两个金属电极40中，相邻侧面之间的间距。
然后，用碱溶液去除无掩膜50覆盖区域的N型掺杂多晶硅层30，其中，图6示出了去除无掩膜50覆盖区域的N型掺杂多晶硅层30后的结构示意图；去除无掩膜50覆盖区域的N型掺杂多晶硅层30后，留下掩模50覆盖区域的N型掺杂多晶硅层30的宽度可为5～50μm，比如，5μm、10μm、12μm、15μm、17μm、20μm、25μm、28μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm等。
该碱溶液一般为KOH、NaOH溶液等，其浓度和作用时长可根据实际需要进行调整。比如，可以选用KOH溶液，其中KOH:去离子水的比例为3:11，腐蚀时间为5min，腐蚀温度为70℃。
腐蚀掉无掩模50覆盖区域的N型掺杂多晶硅层后，采用酸溶液去除无掩膜50覆盖区域的隧穿氧化硅层20，并同时去除掩膜50，其中，图7示出了去除无掩膜50覆盖区域的隧穿氧化硅层20以及掩膜50后的结构示意图。去除无掩膜50覆盖区域的隧穿氧化硅层20后，该隧穿氧化硅层20与上述N型掺杂多晶硅层30的宽度一致。
该酸溶液一般为HF溶液，HF溶液的浓度和腐蚀作用时长可根据实际需要进行调整。比如，HF溶液中HF:去离子水的比例为2：3，腐蚀时间为大于或等于10秒，腐蚀温度为室温。
步骤S102，将正面局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层的P型硅衬底浸入电镀溶液中，并在P型硅衬底正面施加设定时长的光照，在正面的N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，并通过刻蚀去除P型硅衬底正面上残留的金属，其中，正面金属电极宽度与N型掺杂多晶硅层宽度一致。
当P型硅衬底10浸入电镀溶液中，并在P型硅衬底的正面施加设定时长的光照时，由于太阳能电池片的光生伏特效应，光生载流子在内建电场的作用下被分离开，其中电子聚集到N型掺杂多晶硅层上，并扩散到表面，电镀溶液中的金属离子被N型掺杂多晶硅层上表面聚集的电子换位为金属原子并在N型掺杂多晶硅层上表面沉积，从而在N型掺杂多晶硅层上镀一层金属，形成金属电极。
因此，光照的设定时长可以为毫秒级、秒级等。具体设定时长可基于电镀溶液包含的金属离子的浓度、金属电极的厚度等参数确定。
在通过光诱导镀方法在N型掺杂多晶硅层上表面生长金属电极时，在无N型掺杂多晶硅层和隧穿氧化硅层覆盖的裸露的P型硅衬底上也会残留少量的金属。通过回蚀技术去除P型硅衬底上残留的金属。该回蚀技术可采用比如离子刻蚀等的物理方法、比如会回蚀液等的化学方法来去除P型硅衬底上残留的金属。由于光诱导作用下，金属主要在N型掺杂多晶硅层上形成金属电极，而N型掺杂多晶硅层之外的区域只有微量的金属，因此，回蚀技术对P型硅衬底的作用时长一般在毫秒级或者秒级，在这种情况下，既可实现去除P型硅衬底上的金属，也不影响N型掺杂多晶硅层30上的金属电极。
其中，在采用回蚀液回蚀P型硅衬底10上的金属时，可根据不同金属选用不同的回蚀液，比如，针对金属镍，可选用的回蚀液可以为硝酸和盐酸的混合酸溶液，也可以为硝酸和三氯化铁形成的混合溶液；针对金属铜，可选用的回蚀液可以为硫酸和过氧化氢混合液；针对金属银，可选用的回蚀液可以为盐酸溶液或者HNO3溶液。值得说明的是，在采用回蚀液回蚀P型硅衬底10上的金属时，回蚀的温度、时间、溶液的浓度等参数可根据实际需求进行调变。
通过该步骤S102可得到如图8所示的局部钝化接触发射极金属化结构的示意图。
根据正面金属电极种类的差异，该步骤S102可以有几种不同的实现方式。
针对正面金属电极为一种金属，比如金属铜电极或者金属银电极，步骤S102的第一种实现方式可包括如下步骤：
步骤S2-11，将正面局部形成隧穿氧化硅层20和N型掺杂多晶硅层30的P型硅衬底10浸入包含铜离子或者银离子的电镀溶液中，并在P型硅衬底10正面施加设定时长的光照，在N型掺杂多晶硅层30上生长金属铜电极或者金属银电极，
步骤S2-12，通过刻蚀去除P型硅衬底10上的金属铜或者金属银。该第一种实现方式形成的局部钝化接触发射极金属化结构的示意图可如图9和图10所示。由于N型掺杂多晶硅层30的存在，光诱导电镀方法生长的金属铜或者金属银则主要存在于N型掺杂多晶硅层30，且N型掺杂多晶硅层30上生长的金属铜或者金属银在光诱导电镀方法下可直接实现电子化，即直接形成金属电极，而无需金属种子层或者外加电场。另外，由于在P型硅衬底10上仅存在微量的金属铜或者金属银，因此，采用回蚀技术，通过控制回蚀时间(该时间可根据实际情况进行调整)即可将P型硅衬底10上仅存在微量的金属铜或者金属银去除，而对N型掺杂多晶硅层30上生长的金属铜或者金属银影响不大。
针对正面金属电极为两种金属，比如金属镍电极和金属铜电极或者金属镍电极和金属银电极，如图11所示，该步骤S102的第二种实现方式可包括如下步骤：
步骤S1021，将正面局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层的P型硅衬底浸入包含镍离子的电镀溶液中，并在P型硅衬底正面施加设定时长的光照，在N型掺杂多晶硅层上生长金属镍电极；
一般电极总高度控制在10～35μm之间。其中，在N型掺杂多晶硅层30上金属镍电极41的厚度一般为1～2μm。比如，1μm、1.2μm、1.3μm、1.5μm、1.7μm、1.9μm、2μm等。
步骤S1022，通过刻蚀去除P型硅衬底上的金属镍；
步骤S1023，将具有金属镍电极的P型硅衬底浸入包含铜离子或银离子的电镀溶液中，并在P型硅衬底正面施加设定时长的光照，在金属镍电极上生长金属铜电极或者金属银电极；
其中，金属铜电极42或者金属银电极43的厚度一般为8～34μm中的任意一个值。一个优选地实施例中，金属铜电极42或者金属银电极43的厚度在10～15μm之间。
步骤S1024，通过刻蚀去除P型硅衬底上的金属铜或者金属银。
通过上述步骤S1021至S1024得到的局部钝化接触发射极金属化结构可如图12或图13所示。
针对正面金属电极为三种金属，比如金属镍电极、金属铜电极和金属镍电极，如图14所示，该步骤S102的第三种实现方式可包括如下步骤：
步骤S1021'，将正面局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层的P型硅衬底浸入包含镍离子的电镀溶液中，并在P型硅衬底正面施加设定时长的光照，在N型掺杂多晶硅层上生长金属镍电极；
步骤S1022'，通过刻蚀去除P型硅衬底上的金属镍；
步骤S1023'，将具有金属镍电极的P型硅衬底浸入包含铜离子的电镀溶液中，并在P型硅衬底正面施加设定时长的光照，在金属镍电极上生长金属铜电极；
步骤S1024'，通过刻蚀去除P型硅衬底上的金属铜；
步骤S1025'，将叠加有金属镍电极和金属铜电极的P型硅衬底浸入包含银离子的电镀溶液中，并在P型硅衬底正面施加设定时长的光照，在金属铜电极上生长金属银电极；
步骤S1026'，通过刻蚀去除P型硅衬底上的金属银。
在该第三种实现方式中，金属镍电极41的厚度一般为1～2μm之间。金属铜电极42的厚度一般在6～33μm之间。金属银电极43的厚度一般在1～2μm之间。一个优选地实施例中，金属铜电极42的厚度在10～15μm之间。
该第三种实现方式得到的局部钝化接触发射极金属化结构中金属电极比较优化的厚度为Ni/Cu/Ag＝2/15/2。
该第三种实现方式得到的局部钝化接触发射极金属化结构可如图15所示。
针对上述第二种实现方式和第三种实现方式，通过增加金属镍电极，可以有效地提高金属铜电极或者金属银电极的粘结性，可以有效地降低金属铜电极或者金属银电极脱落的风险。
另外，针对每一次光诱导电镀方法后均进行一次回蚀的原因，一方面，由于每种金属的刻蚀液和刻蚀条件都不一样，通过每一次光诱导电镀方法后均进行针对性的一次回蚀，可保证回蚀的完整性，同时避免对已生长金属电极造成伤害；另一方面，如果在进行下次光诱导电镀时P型硅衬底上残留的金属没有被回蚀掉，则残留的金属会在下次光诱导电镀时形成金属种子层，加速光诱导时的该区域的金属生长速度，增加刻蚀难度。
上述第一种实现方式至第三种实现方式均可使正面金属电极之间的间距为100～2000μm。值得说明的是，正面金属电极之间的间距可由分布于P型硅衬底10正面的N型掺杂多晶硅层30之间的间距决定，即N型掺杂多晶硅层30之间的间距也为100～2000μm中的任意一个值，比如，100μm、200μm、300μm、500μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、1200μm、1500μm、1800μm、2000μm。
用户可以根据需求选择上述三种实现方式中的一种制备金属电极，提高局部钝化接触发射极制备方法的灵活选择性和使用性。
本发明实施例提供的太阳能电池制备方法，由于将正面局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层的P型硅衬底浸入电镀溶液中，并在P型硅衬底正面施加设定时长的光照，在N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，即采用光诱导电镀方法在正面N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，可以在正面N型掺杂多晶硅层生长出金属电极，这是因为，在将P型衬底形成PN结的太阳能电池片放置于电镀液中，当在发射区正面N型掺杂多晶硅层上施加光照时，由于太阳能电池片的光生伏特效应，光生载流子在内建电场的作用下被分离开，其中电子聚集到N型掺杂多晶硅层上，并扩散到表面，并将电子传递给镀液中的金属离子，从而在N型掺杂多晶硅层上将金属离子还原，在N型掺杂多晶硅层上镀一层金属，形成金属电极，即N型掺杂多晶硅层结合通过光诱导电镀方法在正面N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，可以使正面金属电极在生长过程中实现电子化。而在未被隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层遮盖的P型硅衬底生长的微量的金属，可以通过刻蚀如回蚀技术去除，使得制备正面金属电极过程可以无需对局部形成隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层进行校准，从而有效地降低了局部钝化接触发射极制备工艺难度。
另外，由于N型掺杂多晶硅层结合通过光诱导电镀方法在正面N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，可以使正面金属电极在生长过程中实现电子化，而无需外加电场，也无需额外制作金属电极种子层，进一步降低了工艺难度，且该制备方法步骤简单、易于实施。
另外，该隧穿氧化硅层和N型掺杂多晶硅层结合通过光诱导电镀方法在正面N型掺杂多晶硅层上生长正面金属电极，可以使正面金属电极宽度与N型掺杂多晶硅层宽度一致，该结构应用于太阳能电池中，可有效规避短路电流Isc损失，提升开路电压Voc，因此，本发明实施例提供的局部钝化接触发射极制备方法得到的局部钝化接触发射极应用于太阳能电池，可有效地提高太阳能电池效率。
另外，采用光诱导电镀方法在正面N型掺杂多晶硅层上生长的正面金属与N型掺杂多晶硅层宽度一致，可以降低其所在太阳能电池的串联电阻，并提高太阳能电池的填充因子，从而进一步提升太阳能电池效率。
在本发明实施例提供的太阳能电池制备方法中，为了进一步提高金属电极的电子化诱导，还可以进一步包括以下两种具体实施方式的步骤。
第一种具体实施方式为：在上述步骤S102之前还包括在P型硅衬底10背面形成P+型掺杂层60。该在P型硅衬底10背面形成P+型掺杂层60的步骤可以在上述步骤S101之前，也可在上述步骤S101之后。具体地，对图8所示的结构在背面形成P+型掺杂层后形成图16所示的结构；对图9所示的结构在背面形成P+型掺杂层后形成图17所示的结构；对图10所示的结构在背面形成P+型掺杂层后形成图18所示的结构；对图12所示的结构在背面形成P+型掺杂层后形成图19所示的结构；对图13所示的结构在背面形成P+型掺杂层后形成图20所示的结构；对图15所示的结构在背面形成P+型掺杂层后形成图21所示的结构。需要注意的是，P+型掺杂层表示P型掺杂层并且掺杂浓度大于P型硅衬底的掺杂浓度。
第二种具体实施方式为：在上述步骤S102之前还包括在P型硅衬底10背面顺次形成隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70。该在P型硅衬底10背面顺次形成隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70的步骤可以在上述步骤S101之前，也可在上述步骤S101之后。具体地，对图8所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70后形成图22所示的结构；对图9所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70后形成图23所示的结构；对图10所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70后形成图24所示的结构；对图12所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70后形成图25所示的结构；对图13所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70后形成图26所示的结构；对图15所示的结构在背面顺次形成隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70后形成图27所示的结构。
通过在上述步骤S102之前增加上述第一种具体实施方式或者第二种具体实施方式可以有效地提高金属电极的电子化诱导，从而保证太阳能电池的效率。
在本发明实施例中，在上述步骤S102之前或者步骤S102之后，还可在P型硅衬底10正面局部钝化/金属化结构之外的区域进行N型掺杂，以在P型硅衬底10正面局部钝化/金属化结构之外的区域形成N型掺杂结。其中，形成N型掺杂结所需掺杂剂可通过离子注入、扩散、激光掺杂等方式进入P型硅衬底10正面局部钝化/金属化结构之外的区域。
另外，本发明实施例提供一种太阳能电池制备方法还包括设置背面金属电极的步骤。具体地，在P型硅衬底背面的P+型掺杂层的表面制备金属电极，或者在P型硅衬底背面顺次设置的隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70的表面设置背面电极。
在图16所示的P+型掺杂层60表面设置背面金属电极80得到图28所示的结构；在图17所示的P+型掺杂层60表面设置背面金属电极80得到图29所示的结构；在图18所示的P+型掺杂层60表面设置背面金属电极80得到图30所示的结构；在图19所示的P+型掺杂层60表面设置背面金属电极80得到图31所示的结构；在图20所示的P+型掺杂层60表面设置背面金属电极80得到图32所示的结构；在图21所示的P+型掺杂层60表面设置背面金属电极80得到图33所示的结构。
在图22所示的顺次形成的隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70的表面形成背面金属电极80得到图34所示的结构；在图23所示的顺次形成的隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70的表面形成背面金属电极80得到图35所示的结构；在图24所示的顺次形成的隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70的表面形成背面金属电极80得到图36所示的结构；在图25所示的顺次形成的隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70的表面形成背面金属电极80得到图37所示的结构；在图26所示的顺次形成的隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70的表面形成背面金属电极80得到图38所示的结构；在图27所示的顺次形成的隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70的表面形成背面金属电极80得到图39所示的结构。
本发明的另一方面还包括通过以上太阳能电池制备方法制备的太阳能电池。
下面以几个具体实施例详细说明本发明提供的太阳能电池制备方法和其得到的太阳能电池。
实施例1
步骤(A1)、提供一种P型硅衬底10。
步骤(B1)、通过高温热氧化法在P型硅衬底10正面生长厚度为1～2nm的隧穿氧化硅层20，得到如图2所示的结构；优选地该隧穿氧化硅层20的厚度为1.5～2nm。
步骤(C1)、通过LPCVD/PVD在正面隧穿氧化硅层20上形成本征多晶硅后进行硼扩散、退火，然后形成厚度100～200nm的N型掺杂多晶硅层30，得到如图3所示的结构，其中在一个优选地实施例中，该N型掺杂多晶硅层30的厚度在100～150nm之间。
步骤(D1)、在N型掺杂多晶硅层30上设置一层图案化的掩膜50，得到如图4所示的结构；掩膜50的平面图案如图5所示。掩膜50为SiOx、SiNx或SiON薄膜中的一种。
步骤(E1)、用碱溶液去除无掩膜50覆盖区域的N型掺杂多晶硅层30，得到如图6所示的结构。比如选用KOH:去离子水为3:11的碱溶液腐蚀5min，腐蚀温度为70℃。
步骤(F1)、用HF溶液去除无掩膜50覆盖区域的隧穿氧化硅层20和掩膜50，得到宽为W＝5μm、间距L＝为100μm的图案化隧穿氧化硅层/N型掺杂多晶硅层，如图7所示的结构。
步骤(G1)、将步骤(F1)得到的图7所示的结构浸入电镀溶液中，并用光照射具有N型掺杂多晶硅层30的P型硅衬底10的正面，在正面N型掺杂多晶硅层30上生长金属电极40，然后利用硫酸和过氧化氢混合液回蚀(Etching back)P型硅衬底10的正面残留的微量金属，去除除了N型掺杂多晶硅层30区域之外的微量金属，得到如图8所示的结构。
实施例2
步骤(A2)与实施例1提供的步骤(A1)一致。
步骤(B2)通过硝酸氧化法在P型硅衬底10正面生长隧穿氧化硅层20。
步骤(C2)通过离子注入在正面隧穿氧化硅层20上形成本征多晶硅后进行硼掺杂、退火后形成N型掺杂多晶硅层30。
步骤(D2)至步骤(F2)与实施例1提供的步骤(D1)至步骤(F1)一致，只是在步骤(F2)中得到宽为W＝10μm、间距L＝为500μm的图案化隧穿氧化硅层/N型掺杂多晶硅层。
在步骤(F2)之后增加步骤(G02)。
步骤(G02)、在P型硅衬底10背面形成一层P+型掺杂层。
步骤(G2)、将步骤(G02)得到的结构浸入包含镍离子的电镀溶液，并用光照射具有N型掺杂多晶硅层30的P型硅衬底10的正面，在正面N型掺杂多晶硅层30上生长金属镍电极41，利用硝酸和盐酸组成的混合酸回蚀(Etching back)P型硅衬底10的正面的微量镍，去除P型硅衬底10的正面的的微量金属镍；然后继续将生长了金属镍电极41的P型硅衬底10浸入包含铜离子的电镀溶液中，并用光照射具有N型掺杂多晶硅层30的P型硅衬底10的正面，在金属镍电极41上生长金属铜电极42，利用硫酸和过氧化氢混合液回蚀(Etching back)P型硅衬底10的正面的微量铜，去除P型硅衬底10的正面的微量金属铜，得到如图19所示的结构。
实施例3
该实施例的步骤(A3)至步骤(G03)与实施例2提供的步骤(A2)至步骤(G02)一致。
步骤(G3)、将步骤(G03)得到的结构浸入包含镍离子的电镀溶液，并用光照射具有N型掺杂多晶硅层30的P型硅衬底10的正面，在正面N型掺杂多晶硅层30上生长金属镍电极41，利用硝酸和盐酸组成的混合酸回蚀(Etching back)P型硅衬底10的正面的微量镍，去P型硅衬底10的正面的微量金属镍；然后继续将生长了金属镍电极41的P型硅衬底10浸入包含铜离子的电镀溶液中，并用光照射具有N型掺杂多晶硅层30的P型硅衬底10的正面，在金属镍电极41上生长金属铜电极42，利用硫酸和过氧化氢混合液回蚀(Etching back)P型硅衬底10的正面的微量铜，去除P型硅衬底10的正面的微量金属铜；最后，将生长了金属镍电极41和金属铜电极的P型硅衬底10浸入包含银离子的电镀溶液中，并用光照射具有N型掺杂多晶硅层30的P型硅衬底10的正面，在金属铜电极42上生长金属银电极43，利用HCI溶或HNO3溶液回蚀(Etching back)P型硅衬底10的正面的微量银，去P型硅衬底10的正面的微量金属银，得到如图21所示的结构。
实施例4
该实施例的各个步骤与实施例2的各步骤一致，只是在步骤(C4)中形成厚度200μm的N型掺杂多晶硅层；并在步骤(F4)中得到宽为W＝40μm、间距L＝为800μm的图案化隧穿氧化硅层/N型掺杂多晶硅层。
实施例5
该实施例的步骤(A5)至步骤(F5)与实施例3一致，只是在步骤(C5)中形成厚度150μm的N型掺杂多晶硅层；并在步骤(F5)中得到宽为W＝20μm、间距L＝为400μm的图案化隧穿氧化硅层/N型掺杂多晶硅层。
步骤(G05)、在P型硅衬底10背面形成一层隧穿氧化硅层20以及P型掺杂多晶硅层70。
步骤(G5)与实施例2的步骤(G2)一致，得到如图27所示的结构。
实施例6
该实施例的步骤(A6)至步骤(G6)与实施例3一致，只是在步骤(F5)中得到宽为W＝50μm、间距L＝为1000μm的图案化隧穿氧化硅层/N型掺杂多晶硅层。
实施例7
步骤(A7)至步骤(G7)与实施例1的步骤(A1)至步骤(G1)一致；并在步骤(G7)后增加新的步骤(H7)和步骤(I7)。
步骤(H7)、在P型硅衬底10背面形成一层P+型掺杂层。
步骤(I7)、在P型硅衬底10背面的P+型掺杂层上制备背面金属电极80，得到如图28所示的太阳能电池结构。
实施例8
步骤(A8)至步骤(G8)与实施例2的步骤(A2)至步骤(G2)一致；并在步骤(G8)后增加新的步骤(H8)。
步骤(H8)、在P型硅衬底10背面的P+型掺杂层上制备背面金属电极80，得到如图31所示的太阳能电池结构。
实施例9
步骤(A9)至步骤(G9)与实施例3的步骤(A3)至步骤(G3)一致；并在步骤(G9)后增加新的步骤(H9)。
步骤(H9)、在P型硅衬底10背面的P+型掺杂层上制备背面金属电极80，得到如图33所示的太阳能电池结构。
实施例10
步骤(A10)至步骤(G10)与实施例5的步骤(A5)至步骤(G5)一致；并在步骤(G10)后增加新的步骤(H10)。
步骤(H10)、在P型硅衬底10背面的P型掺杂多晶硅层70上制备背面金属电极80，得到如图39所示的太阳能电池结构。
以上步骤所提供的介绍，只是用于帮助理解本发明的方法、结构及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也同样属于本发明权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
步骤101，在P型硅衬底(10)正面局部形成隧穿氧化硅层(20)和N型掺杂多晶硅层(30)，其中，所述N型掺杂多晶硅层(30)层叠在所述隧穿氧化硅层(20)之上；
步骤102，将正面局部形成所述隧穿氧化硅层(20)和所述N型掺杂多晶硅层(30)的所述P型硅衬底(10)浸入电镀溶液中，并在所述P型硅衬底(10)正面施加设定时长的光照，以在所述N型掺杂多晶硅层(30)上生长正面金属电极(40)，并通过刻蚀去除所述P型硅衬底(10)正面上残留的金属，其中，所述正面金属电极宽度与所述N型掺杂多晶硅层(30)宽度一致。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤101包括：
步骤1-1，在所述P型硅衬底(10)正面生长整层的隧穿氧化硅层(20)；
步骤1-2，在正面生长的整层的所述隧穿氧化硅层(20)上形成整层的N型掺杂多晶硅层(30)；
步骤1-3，在整层的所述N型掺杂多晶硅层(30)上设置图案化的掩膜(50)；
步骤1-4，用碱溶液去除无掩膜(50)覆盖区域的N型掺杂多晶硅层(30)；
步骤1-5，采用酸溶液去除无掩膜(50)覆盖区域的隧穿氧化硅层(20)，并去除所述掩膜(50)。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述步骤1-3中的掩膜(50)包括：SiOx薄膜、SiNx薄膜以及SiON薄膜中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述步骤101形成的所述隧穿氧化硅层(20)和所述N型掺杂多晶硅层(30)的宽度为5～50μm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述步骤102之前还包括：
在所述P型硅衬底(10)背面形成P+型掺杂层(60)。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述步骤102之前还包括：
在所述P型硅衬底(10)背面顺次形成隧穿氧化硅层(20)以及P型掺杂多晶硅层(70)。
7.根据权利要求1、5-6任一项所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤102包括：
步骤2-11，将正面局部形成所述隧穿氧化硅层(20)和所述N型掺杂多晶硅层(30)的P型硅衬底(10)浸入包含铜离子或银离子的电镀溶液中，并在所述P型硅衬底(10)正面施加设定时长的光照，在所述N型掺杂多晶硅层(30)上生长金属铜电极(42)或金属银电极(43)；
步骤2-12，通过刻蚀去除所述P型硅衬底(10)上残留的金属铜或银。
8.根据权利要求1、5-6任一项所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤102包括：
步骤1021，将正面局部形成所述隧穿氧化硅层(20)和所述N型掺杂多晶硅层(30)的P型硅衬底(10)浸入包含镍离子的电镀溶液中，并在所述P型硅衬底(10)正面施加设定时长的光照，在所述N型掺杂多晶硅层(30)上生长金属镍电极(41)；
步骤1022，通过刻蚀去除所述P型硅衬底(10)上残留的金属镍；
步骤1023，将具有所述金属镍电极(41)的P型硅衬底(10)浸入包含铜离子的电镀溶液或者包含银离子的电镀溶液中，并在所述P型硅衬底(10)正面施加设定时长的光照，在所述金属镍电极(41)上生长金属铜电极(42)或者金属银电极(43)；
步骤1024，通过刻蚀去除所述P型硅衬底(10)上残留的金属铜或者金属银。
9.根据权利要求1、5-6任一项所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤102包括：
步骤S1021'，将正面局部形成所述隧穿氧化硅层(20)和所述N型掺杂多晶硅层(30)的P型硅衬底(10)浸入包含镍离子的电镀溶液中，并在所述P型硅衬底(10)正面施加设定时长的光照，在所述N型掺杂多晶硅层(30)上生长金属镍电极(41)；
步骤S1022'，通过刻蚀去除所述P型硅衬底(10)上残留的金属镍；
步骤S1023'，将具有所述金属镍电极(41)的P型硅衬底(10)浸入包含铜离子的电镀溶液中，并在所述P型硅衬底(10)正面施加设定时长的光照，在所述金属镍电极(41)上生长金属铜电极(42)；
步骤S1024'，通过刻蚀去除所述P型硅衬底(10)上残留的金属铜；
步骤S1025'，将叠加有所述金属镍电极(41)和所述金属铜电极(42)的P型硅衬底(10)浸入包含银离子的电镀溶液中，并在所述P型硅衬底(10)正面施加设定时长的光照，在所述金属铜电极(42)上生长金属银电极(43)；
步骤S1026'，通过刻蚀去除所述P型硅衬底(10)上残留的金属银。
10.一种太阳能电池，其特征在于，采用根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备。
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