CN114784148A - 太阳能电池的制备方法及太阳能电池、光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池、光伏组件，太阳能电池的制备方法包括：提供基底；在基底的第一表面一侧形成掺杂非晶硅层；对掺杂非晶硅层进行N次激光处理以在远离基底第一表面的方向上形成N层掺杂多晶硅层，其中，N＞1，且第n次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数均小于第n‑1次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数，形成的N层掺杂多晶硅层中，第n层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸大于第n‑1层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸，其中，n≤N，第一层掺杂多晶硅层朝向基底设置。本申请实施例有利于简化形成太阳能电池的工艺。

Description

太阳能电池的制备方法及太阳能电池、光伏组件
技术领域
本申请实施例涉及太阳能电池领域，特别涉及一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池、光伏组件。
背景技术
为了提高太阳能电池的光电转化性能，通常会在太阳能电池背面制备钝化接触层，通过钝化接触层来对太阳能电池进行钝化，从而降低太阳能电池基底内以及基底表面的复合。目前的钝化接触层中，通常包含掺杂多晶硅层，掺杂多晶硅层中掺杂有导电离子，以在基底表面形成能带弯曲，从而对少子起到场钝化作用。
然而，以目前的工艺来制备掺杂多晶硅层的操作难度较高，导致制备太阳能电池的整体工艺较为复杂。
发明内容
本申请实施例提供一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池、光伏组件，至少有利于简化形成太阳能电池的工艺。
本申请实施例提供一种太阳能电池的制备方法，包括：提供基底；在基底的第一表面一侧形成掺杂非晶硅层；对掺杂非晶硅层进行N次激光处理以在远离基底第一表面的方向上形成N层掺杂多晶硅层，其中，N＞1，且第n次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数均小于第n-1次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数，形成的N层掺杂多晶硅层中，第n层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸大于第n-1层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸，其中，n≤N，第一层掺杂多晶硅层朝向基底设置。
另外，掺杂非晶硅层的厚度为30nm~300nm。
另外，激光处理的功率为150mJ/cm2~500mJ/cm2，激光处理的波长为250nm~600nm，激光处理的脉冲辐照数为1~300次。
另外，掺杂非晶硅层的晶化体积分数为10%~100%。
另外，N为2，形成两层掺杂多晶硅层的方法包括：对掺杂非晶硅层进行第一次激光处理，形成初始第一层掺杂多晶硅层；对初始第一层掺杂多晶硅层进行第二次激光处理，其中，第一次激光处理的功率为450mJ/cm2~500mJ/cm2；波长为520nm~600nm，脉冲辐照数为250~300次；第二次激光处理的功率为150mJ/cm2~450mJ/cm2，波长为520nm~600nm，脉冲辐照数为230~380次。
另外，第一层掺杂多晶硅层的厚度为100nm~300nm；第二层掺杂多晶硅层的厚度为80nm~180nm。
另外，对初始第一层掺杂多晶硅层进行第二次激光处理的方法包括：对预设区域的初始第一层掺杂多晶硅层进行第二次激光处理，以在预设区域的初始第一层掺杂多晶硅层中形成第二层掺杂多晶硅层。
另外，预设区域为金属电极区域，还包括：形成第一金属电极，第一金属电极与第二层掺杂多晶硅层电连接。
另外，第二层掺杂多晶硅层的宽度不小于第一金属电极的宽度。
另外，在进行激光处理的步骤中向掺杂非晶硅层中掺入碳元素、氮元素、磷元素或者硼元素中的至少一种元素。
另外，在形成掺杂非晶硅层的步骤之前，还包括：在基底的第一表面形成隧穿层。
相应地，本申请实施例还提供一种太阳能电池，包括：基底；位于基底第一表面一侧的且在远离基底的方向上设置的N层掺杂多晶硅层，第n层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸大于第n-1层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸，其中，N＞1，n≤N，第一层掺杂多晶硅层朝向基底设置。
另外，N为2，其中，第一层掺杂多晶硅层环绕第二层掺杂多晶硅层设置，且第一层掺杂多晶硅层的顶面与第二层掺杂多晶硅层的顶面齐平。
另外，还包括，第一金属电极，第一金属电极与第二层掺杂多晶硅层电连接。
另外，掺杂多晶硅层中还包括：碳元素、氮元素、磷元素或者硼元素中的至少一种元素。
另外，还包括：隧穿层，隧穿层位于基底第一表面与第一层掺杂多晶硅层之间。
相应地，本申请实施例还提供一种光伏组件，包括电池串，电池串由多个上述任一项太阳能电池或者由多个上述任一项太阳能电池的制备方法制备的太阳能电池连接而成；封装层，封装层用于覆盖电池串的表面；盖板，盖板用于覆盖封装层远离电池串的表面。
本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：
本申请实施例提供的太阳能电池的制备方法的技术方案中，太阳能电池的制备方法包括：在基底的第一表面形成掺杂非晶硅层；对掺杂非晶硅层进行N次激光处理以在远离基底第一表面的方向上形成依次堆叠的N层掺杂多晶硅层，其中，N大于1，且第n次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数均小于第n-1次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数，如此，使得第n次激光处理到达掺杂非晶硅层中的深度小于第n-1次激光处理到达掺杂非晶硅层中的深度。也就是说，形成的第n层掺杂多晶硅层是经过了n次激光处理的，从而使得最靠近基底部分的掺杂非晶硅层的晶化次数要小于远离基底部分的掺杂非晶硅层的晶化次数，如此形成的N层掺杂多晶硅层中，第n层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸大于第n-1层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸，即第n层掺杂多晶硅层的晶化程度大于第n-1层掺杂多晶硅层的晶化程度，从而形成多层不同晶化程度的掺杂多晶硅层。本申请实施例提供的太阳能电池的制备方法中，仅需形成一层掺杂非晶硅层，并对掺杂非晶硅层进行多次激光处理即可形成多层晶化程度不同的掺杂多晶硅层，极大地简化了形成太阳能电池的制备工艺，易于量产。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中提供基底的步骤对应的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成发射极的步骤对应的结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成隧穿层的步骤对应的结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成掺杂非晶硅层的步骤对应的结构示意图；
图5为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成多层掺杂多晶硅层的步骤对应的结构示意图；
图6为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成初始第一层掺杂多晶硅层的步骤对应的结构示意图；
图7为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成第二层掺杂多晶硅层的步骤对应的结构示意图；
图8为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成第一钝化层的步骤对应的结构示意图；
图9为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成第一金属电极步骤对应的结构示意图；
图10为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成第二钝化层以及第二金属电极的步骤对应的结构示意图；
图11为本申请另一实施例提供的一种太阳能电池的剖面结构示意图；
图12为本申请一实施例提供的一种光伏组件的剖面结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，目前存在太阳能电池的制备工艺较复杂的问题。
分析发现，导致太阳能电池的制备工艺较复杂的原因之一在于，目前，在形成钝化接触层时，通常会形成多层晶化程度不同的掺杂多晶硅层，从而实现不同掺杂多晶硅层的性质调控，进而使得不同晶化程度的掺杂多晶硅层起到不同的作用，协同提高太阳能电池的光电转换性能。在形成多层晶化程度不同的掺杂多晶硅的工艺中，需要先形成第一层掺杂非晶硅层，再对第一层掺杂非晶硅层进行晶化，以形成第一层掺杂多晶硅层；接着再形成第二层掺杂非晶硅层，再对第二层掺杂非晶硅层进行晶化以形成第二层掺杂多晶硅层，以此类推，如此形成多层掺杂非晶硅层的步骤十分繁杂，使得制备太阳能电池的工艺较为复杂。
本申请实施例提供一种太阳能电池的制备方法，包括：在基底的第一表面形成掺杂非晶硅层；对掺杂非晶硅层进行N次激光处理以在远离基底第一表面的方向上形成依次堆叠的N层掺杂多晶硅层，其中，N大于1，且第n次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数均小于第n-1次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数，如此，使得第n次激光处理到达掺杂非晶硅层中的深度小于第n-1次激光处理到达掺杂非晶硅层中的深度。使得第n层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸大于第n-1层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸，即第n层掺杂多晶硅层的晶化程度大于第n-1层掺杂多晶硅层的晶化程度，从而形成多层不同晶化程度的掺杂多晶硅层。本申请实施例提供的太阳能电池的制备方法中，仅需形成一层掺杂非晶硅层，并对掺杂非晶硅层进行多次激光处理即可形成多层晶化程度不同的掺杂多晶硅层，极大地简化了形成太阳能电池的制备工艺。
下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
图1为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中提供基底的步骤对应的结构示意图。
参考图1，提供基底100。
基底100用于接收入射光线并产生光生载流子。在一些实施例中，太阳能电池为双面电池，即基底100的第一表面和第二表面都用于接收太阳光线。在一些实施例中，基底100可以为硅基底，硅基底的材料可以包括单晶硅、多晶硅、非晶硅以及微晶硅。
在一些实施例中，太阳能电池为TOPCON（Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触）电池，基底100的第一表面和第二表面均可以用于接收入射光线。
在一些实施例中，基底100为N型半导体基底，即基底100内掺杂有N型离子，N型离子可以为磷、砷或者锑中的任意一者。基底100具有与第一表面相对的第二表面，基底100的第二表面具有发射极，发射极可以为P型掺杂层，掺杂有P型离子，发射极与基底100形成PN结。在一些实施例中，发射极可以通过对基底100的表层进行P型离子的扩散掺杂得到，被掺杂的部分基底100转化为发射极。具体的，在一些实施例中，P型离子可以为硼离子。
在一些实施例中，可以对基底100进行双面制绒。例如可以采用湿法化学腐蚀的方式制备金字塔绒面，基底100的第一表面和第二表面设置为金字塔绒面，以使基底100的第一表面以及第二表面对入射光线的反射率较小，从而对入射光线的吸收利用率较大，使得太阳能电池的光电转化效率较高。具体地，在一些实施例中，基底100为N型半导体基底，可以采用碱性溶液进行制绒，例如可以是NaOH溶液，NaOH溶液的腐蚀具有各向异性，有利于制备金字塔状结构。在一些实施例中，金字塔状结构可以是四面体、近似四面体、五面体、近似五面体等结构。可以理解的是，在另一些实施例中，还可以采用化学刻蚀、激光刻蚀、机械法以及等离子刻蚀等方式制备金字塔绒面。
图2为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成发射极的步骤对应的结构示意图。
参考图2，形成发射极110。在一些实施例中，基底100为N型半导体基底，发射极110可以为P型发射极。具体地，形成发射极110的具体工艺方法可以为：对基底100的第二表面进行硼扩散处理，形成发射极110，发射极110与N型基底100形成PN结。值得注意的是，在形成发射极110后，需要去除硼扩散处理形成的硼硅玻璃，如此，后续在发射极110上形成第二钝化层时，使得第二钝化层的厚度均匀，有利于提高基底100第二表面对入射光线的吸收能力。具体地，硼扩散处理所使用的硼源包括液态三溴化硼。
图3为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成隧穿层的步骤对应的结构示意图，图4为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成掺杂非晶硅层的步骤对应的结构示意图，图5为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成多层掺杂多晶硅层的步骤对应的结构示意图。
参考图3至图5，在基底100的第一表面一侧形成掺杂非晶硅层10。沉积的掺杂非晶硅层10用于后续进行激光处理，从而形成掺杂多晶硅层。
参考图3，在一些实施例中，在形成掺杂非晶硅层10的步骤之前，还包括：在基底100的第一表面形成隧穿层130。隧穿层130可以与掺杂多晶硅层一起构成钝化接触层，隧穿层130用于实现基底100第一表面的界面钝化，起到化学钝化的效果。具体地，设置隧穿层130位于基底100的第一表面，使得隧穿层130对基底100第一表面起到化学钝化的效果，具体为：通过饱和基底100表面的悬挂键，降低基底100第一表面的界面缺陷态密度，从而减少基底100第一表面的复合中心来降低载流子复合速率。隧穿层130的材料可以为电介质材料，例如为氧化硅、氟化镁、氧化硅、非晶硅、多晶硅、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝或者氧化钛中的任一种。
在一些实施例中，可以采用沉积工艺形成隧穿层130，例如可以采用化学气相沉积工艺。在另一些实施例中，当隧穿层130的材料为氧化硅时，也可以采用原位生长工艺形成隧穿层130，例如可以采用热氧化工艺以及硝酸钝化等工艺在基底100第一表面上原位生成隧穿层130。
参考图4，在隧穿层130远离基底100的表面形成掺杂非晶硅层10。在一些实施例中，掺杂非晶硅层10中的掺杂离子的导电类型与基底100中的掺杂离子的导电类型相同，从而可以实现对多数载流子的选择性传输。当基底100为N型半导体基底时，掺杂非晶硅层10的掺杂离子为N型掺杂离子，例如可以是磷、砷或者锑中的任意一者。当基底100为P型半导体基底时，掺杂非晶硅层10的掺杂离子为P型掺杂离子，例如可以是硼离子。
在一些实施例中，形成掺杂非晶硅层10的方法可以为：首先在隧穿层130表面沉积非晶硅层。例如可以采用等离子体化学气相沉积法形成非晶硅层；采用掺杂工艺对非晶硅层进行处理。以使非晶硅层中掺杂P型或者N型离子，从而转变成掺杂非晶硅层10，具体可以采用离子注入或者热扩散中的任一种工艺对非晶硅层进行掺杂。可以理解的是，在一些实施例中，也可以仅形成非晶硅层，后续对非晶硅层直接进行激光处理，以使非晶硅层转变为多晶硅层，再采用掺杂工艺对多晶硅层进行掺杂处理以形成掺杂多晶硅层。
在一些实施例中，掺杂非晶硅层10的厚度为30nm~300nm，例如可以为30nm~60nm、60nm~100nm、100nm~150nm、150nm~200nm、200nm~250nm或者250nm~300nm。可以理解的是，本申请实施例中，形成的掺杂非晶硅层10用于作为后续形成多层掺杂多晶硅层的基础，因此，设置掺杂非晶硅层10的厚度在这个范围内，使得形成的掺杂非晶硅层10的厚度不至于过小，从而可以为后续形成多层掺杂多晶硅层提供较多的空间。另外，在这个范围内，掺杂非晶硅层10的厚度也不至于过大，从而使得后续形成的掺杂多晶硅层的整体厚度不至于过大，有利于实现太阳能电池的微型化。具体地，可以预先设置掺杂多晶硅层的厚度，再基于掺杂多晶硅层的厚度来设置需要形成的掺杂非晶硅层10的厚度，如此，可以使得基于掺杂非晶硅层10形成的掺杂多晶硅层的厚度符合预期。
参考图4以及图5，对掺杂非晶硅层10进行N次激光处理以在远离基底100第一表面的方向上形成N层掺杂多晶硅层120，其中，N＞1，且第n次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数均小于第n-1次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数，形成的N层掺杂多晶硅层120中，第n层掺杂多晶硅层120中的晶粒尺寸大于第n-1层掺杂多晶硅层120中的晶粒尺寸，其中，n≤N，第一层掺杂多晶硅层朝向基底100设置。
由于第n次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数均小于第n-1次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数，使得第n次激光处理到达掺杂非晶硅层10中的深度小于第n-1次激光处理到达掺杂非晶硅层10中的深度。由此可知，最靠近基底100部分的掺杂非晶硅层10的晶化次数要小于远离基底100部分的掺杂非晶硅层10的晶化次数。晶化次数越多，则形成的掺杂非晶硅层10中的晶粒尺寸越大，即晶化程度越高，由此可以形成多层晶化程度不同的掺杂多晶硅层120。具体地，经过1次激光处理的掺杂非晶硅层10形成第一层掺杂多晶硅层，经过2次激光处理的掺杂非晶硅层10形成第二层掺杂多晶硅层，经过n次激光处理的掺杂非晶硅层10形成第n层掺杂多晶硅层。
由上述分析可知，本申请实施例提供的太阳能电池的制备方法中，仅需形成一层掺杂非晶硅层10，并且，对掺杂非晶硅层10每进行一次激光处理即可以形成一层掺杂多晶硅层120，形成多层掺杂非晶硅层10仅需对掺杂非晶硅层10进行多次激光处理，制备方法简单，易于量产，从而可以提高产能。此外，形成不同的晶化程度的掺杂多晶硅层120，进而可以实现不同掺杂多晶硅层120的性质调控，进而使得不同掺杂多晶硅层120起到不同的作用，可以协同提高太阳能电池的光电转换性能。
在一些实施例中，激光处理可以为激光热处理，激光热处理对掺杂非晶硅层10进行晶化处理的原理为：利用瞬间激光脉冲产生的高能量入射掺杂非晶硅中，使得掺杂非晶硅表层产生热能效应，使掺杂非晶硅在瞬间达到极高的温度，从而实现非晶硅向多晶硅的转变。激光热处理采用的激光可以为红外激光、绿光激光、紫外激光中的任一种，激光处理所采用的激光器可以为CO2激光器、准分子激光器、钛宝石激光器、半导体激光器中的任一种，本申请实施例不对具体的激光器类型做具体限定。
在一些实施例中，激光处理的功率可以为150mJ/cm2~500mJ/cm2，例如可以为150mJ/cm2~200mJ/cm2、200mJ/cm2~250mJ/cm2、250mJ/cm2~300mJ/cm2、300mJ/cm2~350mJ/cm2、350mJ/cm2~400mJ/cm2、400mJ/cm2~450mJ/cm2或者450mJ/cm2~500mJ/cm2；激光处理的波长可以为250nm~600nm，例如可以为250nm~300nm、300nm~350nm、350nm~400nm、400nm~450nm、450nm~500nm、500nm~550nm或者550nm~600nm；激光处理的脉冲辐照数可以为1~300次，例如可以为1~50次、50~100次、100~150次、150~200次、200~250次或者250~300次。激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数的大小会影响激光到达掺杂非晶硅层10中的深度以及结晶程度。设置激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数在这个范围内，可以保证激光热处理所使用的激光具有足够高的热量，从而可以使掺杂非晶硅层10的表层产生热能效应，实现非晶硅向多晶硅的转变。此外，在这个范围内，激光处理的功率也不至于过大，从而可以防止由于激光处理的功率过大而导致对掺杂非晶硅层10表面造成损伤的问题。另外，还可以防止由于激光处理功率过大而使得经过多次激光处理的掺杂多晶硅层120中的晶粒过大的问题，从而避免形成的掺杂多晶硅层120具有过强的吸光能力。
值得注意的是，这里所指的激光处理的功率范围、波长范围以及脉冲辐照数范围是每一次激光处理的功率范围、波长范围以及脉冲辐照数范围，即不论进行几次激光处理，每一次激光处理的功率范围、波长范围以及脉冲辐照数范围均位于上述数值范围中。
在一些实施例中，掺杂非晶硅层10的晶化体积分数为10%~100%。例如可以为10%~20%、20%~40%、40%~55%、55%~70%、70%~85%或者85%~100%。晶化体积分数是指掺杂非晶硅层10中，已结晶的掺杂非晶硅层10与整层掺杂非晶硅层10的体积之比。当掺杂非晶硅层10的晶化体积分数越高时，即掺杂非晶硅层10的晶化程度越高。因此，设置掺杂非晶硅层10的晶化体积分数在这个范围内，可以保证掺杂非晶硅层10转变为掺杂多晶硅层120。
在一些实施例中，N为2，形成两层掺杂多晶硅层120的方法包括：参考图4以及图6，对掺杂非晶硅层10进行第一次激光处理，形成初始第一层掺杂多晶硅层20；初始第一层掺杂多晶硅层20仅经过一次激光处理，因此，晶化程度较低。
接着，对初始第一层掺杂多晶硅层20进行第二次激光处理，其中，进行了第二次激光处理部分的初始第一层掺杂多晶硅层20转化为第二层掺杂多晶硅层，初始第一层掺杂多晶硅层20中，除第二层掺杂多晶硅层以外的部分形成第一层掺杂多晶硅层；第二次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照次数均小于第一次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照次数，因此，第二次激光处理仅对部分深度的初始第一层掺杂多晶硅层20进行处理，以对该部分初始第一层掺杂多晶硅层20进行再次晶化，从而使得经过第二次激光处理的初始第一层掺杂多晶硅层20的晶化程度较高。基于此形成了第二层掺杂多晶硅层，而未被第二次激光处理部分的初始第一层掺杂多晶硅层20为第一层掺杂多晶硅层，且第二层掺杂多晶硅层的晶化程度大于第一层掺杂多晶硅层的晶化程度。
具体地，第一次激光处理的功率可以为450mJ/cm2~500mJ/cm2，例如可以为450mJ/cm2~460mJ/cm2、460mJ/cm2~470mJ/cm2、470mJ/cm2~480mJ/cm2、480mJ/cm2~490mJ/cm2或者490mJ/cm2~500mJ/cm2，具体可以为500mJ/cm2；波长可以为520nm~600nm，例如可以为520nm~540nm、540nm~550nm、550nm~565nm、565nm~580nm或者580nm~600nm，具体可以为550nm；脉冲辐照数可以为250~300次，例如可以为250~260次、260~270次、270~280次、280~290次或者290~300次，具体可以为280次；第二次激光处理的功率可以为150mJ/cm2~450mJ/cm2，例如可以为150mJ/cm2~200mJ/cm2、200mJ/cm2~250mJ/cm2、250mJ/cm2~300mJ/cm2、300mJ/cm2~350mJ/cm2或者350mJ/cm2~450mJ/cm2，具体可以为250mJ/cm2；波长可以为520~600nm，例如可以为520nm~535nm、535nm~550nm、550nm~560nm、560nm~575nm、575nm~585nm或者585nm~600nm，具体可以为500nm或者550nm；脉冲辐照数可以为230~280次，例如可以为230~245次、245~260次、260~275次、275~290次或者290~300次，具体可以为260次。在这个范围内，使得基于第一次激光处理形成的第一层掺杂多晶硅层的晶化程度与基于第二次激光处理形成的第二层掺杂多晶硅层的晶化程度差异不至于过大，从而使得相邻第一层掺杂多晶硅层与第二层掺杂多晶硅层对多数载流子的传输能力差异不至于过大，有利于保持第一层掺杂多晶硅层与第二层掺杂多晶硅层较好的钝化效果。此外，在这个范围内，使得形成的第二层掺杂多晶硅层的晶化程度不至于多高，从而可以避免由于第二层掺杂多晶硅层的晶化程度过高而导致对入射光线的吸收能力过强的问题。
基于第一次激光处理以及第二次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数，使得形成的第一层掺杂多晶硅层的厚度为100nm~300nm，例如可以为100nm~150nm、150nm~200nm、200nm~250nm或者250nm~300nm，具体可以为200nm。第二层掺杂多晶硅层的厚度为80nm~180nm，例如可以为80nm~100nm、100nm~120nm、120nm~145nm、145nm~160nm或者160nm~180nm，具体可以为第一层掺杂多晶硅层厚度的60%。在这个厚度范围内，使得第一层掺杂多晶硅层以及第二层掺杂多晶硅层的厚度较大，从而当后续在基底100第一表面形成金属电极时，金属电极不容易穿透第一层掺杂多晶硅以及第二层掺杂多晶硅，有利于保持形成的太阳能电池的完整性。另外，在这个范围内，第一层掺杂多晶硅以及第二层掺杂多晶硅的厚度也不至于过大，从而可以避免由于第一层掺杂多晶硅以及第二层掺杂多晶硅体积过大导致对入射光线的吸收能力过强的问题，从而使得较多的入射光线可以被基底100吸收。在一些实施例中，可以设置第二层掺杂多晶硅层的厚度小于第一层掺杂多晶硅层的厚度，这是因为，由于第二层掺杂多晶硅层的晶化程度较大，因此，第二层掺杂多晶硅层对入射光线的吸收能力更强，设置第二层掺杂多晶硅层的厚度较小，可以削弱第二层掺杂多晶硅层对入射光线的吸收能力。可以理解的是，在一些实施例中，可以预先设置第一层掺杂多晶硅层以及第二层掺杂多晶硅层的厚度，基于此设置第一次激光处理以及第二次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照次数。
图6为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成初始第一层掺杂多晶硅层的步骤对应的结构示意图，图7为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成第二层掺杂多晶硅层的步骤对应的结构示意图。
参考图6以及图7，在一些实施例中，对初始第一层掺杂多晶硅层20进行第二次激光处理的方法包括：对预设区域的初始第一层掺杂多晶硅层20进行第二次激光处理，以在预设区域的初始第一层掺杂多晶硅层20中形成第二层掺杂多晶硅层122，未经过第二次激光处理的初始第一层掺杂多晶硅层20形成第一层掺杂多晶硅层121。即仅对部分初始第一层掺杂多晶硅层20进行第二次激光处理，使得形成的第二层掺杂多晶硅层122的体积较小。如此，由于第一层掺杂多晶硅层121的晶化程度相较于第二层掺杂多晶硅层122的晶化程度更小，因此，设置第二层掺杂多晶硅层122的体积较小，可以进一步削弱第二层掺杂多晶硅层122对入射光线的吸收能力，从而增加进入基底100内的入射光线的总量，提高太阳能电池的短路电流和开路电压。具体地，第一层掺杂多晶硅层121环绕第二层掺杂多晶硅层122设置，且第一层掺杂多晶硅层121的顶面与第二层掺杂多晶硅层122的顶面齐平。
参考图4至图7，在一些实施例中，还可以在进行激光处理的步骤中向掺杂非晶硅层1,中掺入碳元素、氮元素、磷元素或者硼元素中的至少一种元素。在掺杂非晶硅层10中掺入碳元素、氧元素、磷元素或者硼元素，可以调节掺杂多晶硅层120中的带隙，从而调控掺杂多晶硅层120的性能，从而进一步减小形成的掺杂多晶硅层120对入射光线的吸收能力，实现低光学吸收。
在一些实施例中，当对掺杂非晶硅层10进行两次激光处理工艺以形成两层掺杂多晶硅层120时，第一次激光处理与第二次激光处理掺入的元素可以不同，例如可以在进行第一次激光处理时掺入碳元素，在第二次激光处理时掺入氧元素，结合两种不同的元素，调节掺杂多晶硅层120的带隙，从而实现对掺杂多晶硅层120不同程度的性能调控。
具体地，在一些实施例中，在进行激光处理的步骤中掺杂元素的方法可以包括：在反应腔室中通入含有碳元素、氧元素、磷元素或者硼元素中至少一种元素的反应气体，例如，当需要掺入氧元素时，可以通入氧气，在氧气氛围下，进行激光处理，在激光热效应的作用下，氧气中的氧元素被推进掺杂非晶硅中。
在另一些实施例中，在进行激光处理的步骤中掺杂元素的方法也可以包括：在掺杂非晶硅层的表面涂覆含有碳元素、氧元素、磷元素或者硼元素中至少一种元素反应溶液，并进行激光处理，在激光热效应的作用下，反应溶液中的掺杂元素被推进掺杂非晶硅层中。
图8为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成第一钝化层的步骤对应的结构示意图，图9为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成第一金属电极步骤对应的结构示意图。
参考图8以及图9，在一些实施例中，预设区域为金属电极区域，还包括：形成第一金属电极140，第一金属电极140与第二层掺杂多晶硅层122电连接。由于第二层掺杂多晶硅层122的晶化程度较高，当第一金属电极140与第二层掺杂多晶硅层122电连接时，可以降低第一金属电极140与第二层掺杂多晶硅层122之间的载流子复合。而第一层掺杂多晶硅层121的晶化程度较低，因此第一层掺杂多晶硅层121对入射光线的吸收能力较弱，使得经由第一层掺杂多晶硅层121到达基底100的入射光线较多，从而可以提高对入射光线的利用率，实现在改善第一金属电极140接触区域的钝化效果的同时，实现低光学吸收。
在一些实施例中，第二层掺杂多晶硅层122的宽度不小于第一金属电极140的宽度。如此可以保证第一金属电极140被第二层掺杂多晶硅层122所包覆，使得第一金属电极140的侧面以及底面均与第二层掺杂多晶硅层122接触，从而可以进一步降低第一金属电极140与第二层掺杂多晶硅层122之间的载流子复合，改善钝化效果。此外，设置第二层掺杂多晶硅层122的宽度较大，还有利于增大形成第一金属电极140与第二层掺杂多晶硅层122接触的工艺窗口。
参考图8，在一些实施例中，在形成第一金属电极140之前，还包括：在最外侧掺杂多晶硅层远离基底100的表面形成第一钝化层150，第一钝化层150具有较好的钝化效果，可以使得基底100表面的载流子浓度较高，抑制载流子复合，提高太阳能电池的开路电压、短路电流以及填充因子，提高双面光电转化率。在一些实施例中，第一钝化层150的材料可以是氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅或者碳氮氧化硅中的一种或多种。具体地，在一些实施例中，第一钝化层150可以为单层结构。在另一些实施例中，第一钝化层150也可以为多层结构。具体地，在一些实施例中，可以采用PECVD（Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体增强化学的气相沉积法）方法形成第一钝化层150。
参考图9，在形成第一钝化层150之后，形成第一金属电极140，形成第一金属电极140的方法可以包括：在基底100第一表面的第一钝化层150表面进行金属化处理，包括丝网印刷工艺和高温烧结工艺，以形成第一金属电极140与第二层掺杂多晶硅层122的电连接。具体地，可以采用丝网印刷工艺在第二层掺杂多晶硅层122对应的第一钝化层150表面印刷金属化浆料并烧结形成第一金属电极140。
图10为本申请一实施例提供的太阳能电池的制备方法中形成第二钝化层以及第二金属电极的步骤对应的结构示意图。
参考图10，在一些实施例中，还包括：在发射极110远离基底100的表面形成第二钝化层160，例如，可以采用PECVD方法，在发射极110远离基底100的表面形成第二钝化层160。
在一些实施例中，还包括：形成第二金属电极170，第二金属电极170穿透第二钝化层160与发射极110电连接。在一些实施例中，可以采用丝网印刷工艺和高温烧结工艺在基底100第二表面形成与基底100第二表面的发射极110电连接的第二金属电极170。
上述实施例提供的太阳能电池的制备方法中，包括：在基底100的第一表面形成掺杂非晶硅层10；对掺杂非晶硅层10进行N次激光处理以在远离基底100第一表面的方向上形成依次堆叠的N层掺杂多晶硅层120，且第n次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数均小于第n-1次激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数，如此，使得第n次激光处理到达掺杂非晶硅层10中的深度小于第n-1次激光处理到达掺杂非晶硅层10中的深度。使得第n层掺杂多晶硅层120中的晶粒尺寸大于第n-1层掺杂多晶硅层120中的晶粒尺寸，即第n层掺杂多晶硅层120的晶化程度大于第n-1层掺杂多晶硅层120的晶化程度，从而形成多层不同晶化程度的掺杂多晶硅层120。即，仅需形成一层掺杂非晶硅层10，并对掺杂非晶硅层10进行多次激光处理即可形成多层晶化程度不同的掺杂多晶硅层120，极大地简化了形成太阳能电池的制备工艺。
相应地，本申请另一实施例还提供一种太阳能电池，该太阳能电池可用上一申请实施例提供的太阳能电池的制备方法制备而成。以下将结合附图对本申请另一实施例提供的太阳能电池进行详细说明。
图11为本申请另一实施例提供的一种太阳能电池的剖面结构示意图。
参考图11，太阳能电池包括：基底100；位于基底100第一表面一侧的且在远离基底100的方向上设置的N层掺杂多晶硅层120，第n层掺杂多晶硅层120中的晶粒尺寸大于第n-1层掺杂多晶硅层120中的晶粒尺寸，其中，N＞1，n≤N，第一层掺杂多晶硅层朝向基底100设置。
基底100用于接收入射光线并产生光生载流子。在一些实施例中，太阳能电池为双面电池，即基底100的第一表面和第二表面都用于接收太阳光线。在一些实施例中，基底100可以为硅基底，硅基底的材料可以包括单晶硅、多晶硅、非晶硅以及微晶硅。
在一些实施例中，基底100为N型半导体基底。基底100具有与第一表面相对的第二表面，基底100的第二表面具有发射极110，发射极110可以为P型掺杂层，掺杂有P型离子，发射极110与基底100形成PN结。
掺杂多晶硅层120用于形成场钝化，即在基底100界面处形成一个指向基底100内部的静电场，使少数载流子逃离界面，降低少数载流子浓度，使得基底100界面处的载流子复合速率较低，改善太阳能电池的光电转换性能。N层掺杂多晶硅层120中，每一层掺杂多晶硅层120的晶化程度不同，且越靠近基底100的掺杂多晶硅层120中的晶粒尺寸越大，使得不同的掺杂多晶硅层120起到不同的作用。其中，晶化程度较高的掺杂多晶硅层120在与金属电极接触时，可以减小与金属电极之间的界面复合，从而改善钝化效果，晶化程度较低的掺杂多晶硅层120具有较弱的光学吸收能力，从而可以吸收较少的入射光线，使较多的入射光线被基底100吸收，如此可以协同提高太阳能电池的光电转换性能。
在一些实施例中，掺杂多晶硅层120具有与基底100相同导电类型的掺杂元素，例如，当基底100为N型基底时，掺杂多晶硅层120中包含N型掺杂离子，例如可以为磷离子、砷离子或者锑离子中的任意一者。
参考图10，在一些实施例中，N为2，其中，第一层掺杂多晶硅层121环绕第二层掺杂多晶硅层122设置，且第一层掺杂多晶硅层121的顶面与第二层掺杂多晶硅层122的顶面齐平。也就是说，第二层掺杂多晶硅层122露出第一层掺杂多晶硅层121的顶面，即第二层掺杂多晶硅层122的体积小于第一层掺杂多晶硅层121的体积。如此，使得晶化程度较高的第二层掺杂多晶硅层122体积占比较少，从而可以削弱第二层掺杂多晶硅层122对入射光线的吸收能力，并保持第二层掺杂多晶硅层122较好的钝化能力。另外，是晶化程度较低的第一层掺杂多晶硅层121体积占比较高，从而使得整体掺杂多晶硅层120可以实现低光学吸收的同时，改善钝化效果。
在一些实施例中，还包括，第一金属电极140，第一金属电极140与第二层掺杂多晶硅层122电连接。由于第二层掺杂多晶硅层122的晶化程度较高，当第一金属电极140与第二层掺杂多晶硅层122电连接时，可以降低第一金属电极140与第二层掺杂多晶硅层122之间的载流子复合。而第一层掺杂多晶硅层121的晶化程度较低，因此第一层掺杂多晶硅层121对入射光线的吸收能力较弱，使得经由第一层掺杂多晶硅层121到达基底100的入射光线较多，从而可以提高对入射光线的利用率，实现在改善第一金属电极140接触区域的钝化效果的同时，实现低光学吸收。
在一些实施例中，第二层掺杂多晶硅层122的宽度不小于第一金属电极140的宽度，如此可以保证第一金属电极140被第二层掺杂多晶硅层122所包覆，从而进一步改善第一金属电极140与第二层掺杂多晶硅层122之间的界面复合。
在一些实施例中，掺杂多晶硅层120中还包括：碳元素、氮元素、磷元素或者硼元素中的至少一种元素，如此，可以调节掺杂多晶硅层120中的带隙，从而调控掺杂多晶硅层120的光学吸收性能，减小掺杂多晶硅层120对入射光线的吸收能力，实现低光学吸收。具体地，在一些实施例中，当掺杂多晶硅层120有两层时，第一层掺杂多晶硅层121可以掺杂有氧元素，第二层掺杂多晶硅层122可以掺杂有碳元素。即第一层掺杂多晶硅层121与第二层掺杂多晶硅层122的掺杂元素不相同，调节掺杂多晶硅层120的带隙，从而可以实现对掺杂多晶硅层120不同程度的性能调控。可以理解的是，第一层掺杂多晶硅层121与第二层掺杂多晶硅层122中的掺杂元素也可以相同。
参考图10以及图11，在一些实施例中，还包括：隧穿层130，隧穿层130位于基底100第一表面与第一层掺杂多晶硅层121之间。隧穿层130可以与掺杂多晶硅层120一起构成钝化接触层，隧穿层130用于实现基底100第二表面的界面钝化，起到化学钝化的效果，具体作用为降低基底100第一表面的界面缺陷态密度，从而减少基底100第一表面的复合中心来降低载流子复合速率。隧穿层130的材料可以为电介质材料，例如为氧化硅、氟化镁、氧化硅、非晶硅、多晶硅、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅或者氧化铝，氧化钛中的任一种。
在一些实施例中，还包括：第一钝化层150，第一钝化层150位于最外侧掺杂多晶硅层远离基底100的一侧，第一金属电极140穿透第一钝化层150、隧穿层130并与第二层掺杂多晶硅层122电连接。第一钝化层150具有较好的钝化效果，可以使得基底100表面的载流子浓度较高，抑制载流子复合，提高太阳能电池的开路电压、短路电流以及填充因子，提高双面光电转化率。在一些实施例中，第一钝化层150的材料可以是氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅或者碳氮氧化硅中的一种或多种。具体地，在一些实施例中，第一钝化层150可以为单层结构。在另一些实施例中，第一钝化层150也可以为多层结构。具体地，在一些实施例中，可以采用PECVD方法形成第一钝化层150。
在一些实施例中，还包括：位于发射极110远离基底100的表面的第二钝化层160，第二钝化层160起到减反射效果，可以使更多的入射光线照射至基底100表面。
在一些实施例中，还包括：第二金属电极170，第二金属电极170穿透第二钝化层160与发射极110电连接。
上述实施例提供的太阳能电池中，形成的N层掺杂多晶硅层120中，每一层掺杂多晶硅层120的晶化程度不同，且越靠近基底100的掺杂多晶硅层120中的晶粒尺寸越大，使得不同的掺杂多晶硅层120起到不同的作用。其中，晶化程度较高的掺杂多晶硅层120在可以减小与金属电极之间的界面复合，从而改善钝化效果，晶化程度较低的掺杂多晶硅层120具有较弱的光学吸收能力，从而可以吸收较少的入射光线，使较多的入射光线被基底100吸收，如此可以协同提高太阳能电池的光电转换性能。
相应地，本申请实施例还提供一种光伏组件，参考图12，图12为本申请一实施例提供的一种光伏组件的剖面结构示意图，光伏组件包括电池串，电池串由多个上述实施例提供的太阳能电池101或者多个由上述实施例提供的太阳能电池101的制备方法制备的太阳能电池101连接而成；封装层102，封装层102用于覆盖电池串的表面；盖板103，盖板103用于覆盖封装层102远离电池串的表面。太阳能电池以整片或者多分片的形式电连接形成多个电池串，多个电池串以串联和/或并联的方式进行电连接。具体地，在一些实施例中，多个电池串之间可以通过导电带104电连接。封装层102覆盖太阳能电池101的第一表面以及第二表面，具体地，封装层102可以为乙烯-乙酸乙烯共聚物胶膜、聚乙烯辛烯共弹性体胶膜或者聚对苯二甲酸乙二醇酯胶膜等有机封装胶膜。在一些实施例中，盖板103可以为玻璃盖板、塑料盖板等具有透光功能的盖板。具体地，盖板103朝向封装层102的表面可以为凹凸表面，从而增加入射光线的利用率。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (17)

1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供基底；
在所述基底的第一表面一侧形成掺杂非晶硅层；
对所述掺杂非晶硅层进行N次激光处理以在远离所述基底第一表面的方向上形成N层掺杂多晶硅层，其中，N＞1，且第n次所述激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数均小于第n-1次所述激光处理的功率、波长以及脉冲辐照数，形成的N层所述掺杂多晶硅层中，第n层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸大于第n-1层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸，其中，n≤N，第一层掺杂多晶硅层朝向所述基底设置。
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，所述掺杂非晶硅层的厚度为30nm~300nm。
3.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，所述激光处理的功率为150mJ/cm2~500mJ/cm2，所述激光处理的波长为250nm~600nm，所述激光处理的脉冲辐照数为1~300次。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述掺杂非晶硅层的晶化体积分数为10%~100%。
5.根据权利要求1或所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，N为2，形成两层掺杂多晶硅层的方法包括：
对所述掺杂非晶硅层进行第一次激光处理，形成初始第一层掺杂多晶硅层；
对所述初始第一层掺杂多晶硅层进行第二次激光处理，其中，进行了第二次激光处理部分的所述初始第一层掺杂多晶硅层转化为第二层掺杂多晶硅层，所述初始第一层掺杂多晶硅层中，除所述第二层掺杂多晶硅层以外的部分形成第一层掺杂多晶硅层；其中，第一次激光处理的功率为450mJ/cm2~500mJ/cm2；波长为520nm~600nm，脉冲辐照数为250~300次；第二次激光处理的功率为150mJ/cm2~450mJ/cm2，波长为520nm~600nm，脉冲辐照数为230~380次。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，第一层掺杂多晶硅层的厚度为100nm~300nm；第二层掺杂多晶硅层的厚度为80nm~180nm。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对所述初始第一层掺杂多晶硅层进行第二次激光处理的方法包括：对预设区域的所述初始第一层掺杂多晶硅层进行第二次激光处理，以在预设区域的所述初始第一层掺杂多晶硅层中形成第二层掺杂多晶硅层。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述预设区域为金属电极区域，还包括：形成第一金属电极，所述第一金属电极与所述第二层掺杂多晶硅层电连接。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第二层掺杂多晶硅层的宽度不小于所述第一金属电极的宽度。
10.根据权利要求1或7所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，在进行所述激光处理的步骤中向所述掺杂非晶硅层中掺入碳元素、氮元素、磷元素或者硼元素中的至少一种元素。
11.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，在形成所述掺杂非晶硅层的步骤之前，还包括：在所述基底的第一表面形成隧穿层。
12.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
基底；
位于所述基底第一表面一侧的且在远离所述基底的方向上设置的N层掺杂多晶硅层，第n层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸大于第n-1层掺杂多晶硅层中的晶粒尺寸，其中，N＞1，n≤N，第一层掺杂多晶硅层朝向所述基底设置。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池，其特征在于，N为2，其中，所述第一层掺杂多晶硅层环绕第二层掺杂多晶硅层设置，且所述第一层掺杂多晶硅层的顶面与所述第二层掺杂多晶硅层的顶面齐平。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池，其特征在于，还包括，第一金属电极，所述第一金属电极与所述第二层掺杂多晶硅层电连接。
15.根据权利要求12或13所述的太阳能电池，其特征在于，所述掺杂多晶硅层中还包括：碳元素、氮元素、磷元素或者硼元素中的至少一种元素。
16.根据权利要求12所述的太阳能电池，其特征在于，还包括：隧穿层，所述隧穿层位于所述基底第一表面与所述第一层掺杂多晶硅层之间。
17.一种光伏组件，其特征在于，包括：
电池串，所述电池串由多个权利要求12至16中任一项所述的太阳能电池连接而成；
封装层，所述封装层用于覆盖所述电池串的表面；
盖板，所述盖板用于覆盖所述封装层远离所述电池串的表面。
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