CN114823302A - 硅基薄膜、太阳电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硅基薄膜、太阳电池及其制备方法，硅基薄膜的制备方法包括如下步骤：对基底进行预热；将预热后的所述基底置于沉积腔室内，向所述沉积腔室内充入氢气和惰性气体，触发辉光放电，然后向所述沉积腔室内充入反应气体在所述基底上沉积形成硅基薄膜。通过在辉光放电之前，在沉积腔室内引入氢气和惰性气体，启动辉光后通过惰性气体与氢气相互作用，增强气体分子的碰撞频率，激发出丰富的亚稳态原子氢，从而大幅度地降低薄膜中的悬挂键密度、降低缺陷态，进而提高硅基薄膜的质量；惰性气体的加入还可以加速反应气体的分解，提高反应气体的利用率，降低生产成本。本发明的硅基薄膜生产成本较低、薄膜质量较好。

Description

硅基薄膜、太阳电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体光电转换技术领域，特别是涉及一种硅基薄膜、太阳电池及其制备方法。
背景技术
硅异质结(HJT，Heterojunction with Intrinsic Thin Film)太阳电池是一种高效率晶体硅太阳电池，因为其开路电压高、转换效率高、温度系数低等特点受到光伏行业的广泛关注。HJT电池也是一种双面率很高的双面电池，由于背面同样是栅线电极允许光进入而对发电量有进一步的贡献，在相同条件下其发电输出功率高于普通晶体硅太阳电池10％以上。因此，该类太阳电池具有更高的性价比。
HJT电池以n型单晶硅片为衬底，基本制作工艺包括制绒清洗、硅基薄膜钝化层沉积、透明导电氧化物薄膜沉积和金属电极制作。与常规晶体硅太阳电池相比，工艺过程更简单，规模化生成过程容易管控。
硅基薄膜钝化层沉积是HJT太阳电池所有制作工艺中的关键，也是HJT电池制作技术的难点。非晶硅薄膜一般使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、触媒化学气相沉积(Cat-CVD)、光化学气相沉积(Photo-CVD)等设备沉积。在经过制绒清洗的硅片第一表面沉积本征硅和n型掺杂硅薄膜叠层，形成第一受光面；在第二表面沉积本征硅和p型掺杂硅薄膜叠层，形成第二受光面。
区别于传统的晶体硅太阳电池，本征硅薄膜对n型单晶硅表面有终止悬挂键的作用，从而可以形成良好的表面钝化。硅薄膜中丰富的原子氢可以降低表面缺陷陷获光生载流子的几率，从而极大地提升HJT太阳电池的开路电压。n型和p型掺杂硅薄膜与n型单晶硅之间形成内建电场，起到分离并收集电子和空穴的作用，形成电力输出。
通常沉积本征型和掺杂型硅基薄膜钝化层的反应气体为SiH4、Si2H6、PH3、B2H6、CH4、CO2，稀释气体通常为H2，沉积硅基薄膜时，采用功率馈入或高温热分解将气体分解成主要前驱物为SiH3、SiH2、PH2、PH、BH3、BH2、CH3和CO等基团，在温度为200℃左右的基底上形成大面积连续、均匀的硅基薄膜。
沉积过程中受馈入功率或热丝温度高低的影响，反应气体中的SiH4等反应气体仅有少部分被分解，大部分反应气体由于没有来得及分解而被排出腔室；另外，工艺技术方面经常采用低压高流量减少反应气体在腔室中的滞留时间获得新鲜的前驱物来提高薄膜质量。鉴于以上原因，常规工艺的气体利用率非常低。这种低效气体利用率给大规模高效HJT太阳电池的生产带来较大的成本压力。而且，实际生产中经常采取进一步降低反应气体利用率的方法来提高薄膜质量，更加提高了生产成本。
发明内容
基于此，有必要提供一种生产成本较低、薄膜质量较好的硅基薄膜、太阳电池及其制备方法。
本发明提出的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种硅基薄膜的制备方法，包括如下步骤：
对基底进行预热；及
将预热后的所述基底置于沉积腔室内，向所述沉积腔室内充入氢气和惰性气体，触发辉光放电，然后向所述沉积腔室内充入反应气体在所述基底上沉积形成硅基薄膜。
在其中一些实施例中，所述沉积腔室内氢气、惰性气体和反应气体形成的混合气体中，氢气与反应气体的体积比为(1～3000)：1，惰性气体的体积百分比为5％～80％；沉积形成所述硅基薄膜过程中，所述沉积腔室内的气压范围为1Pa～300Pa。
在其中一些实施例中，在所述基底上触发辉光1s～120s之后，向所述沉积腔室内充入所述反应气体。
在其中一些实施例中，所述硅基薄膜为本征硅薄膜，所述反应气体包括CO2和CH4中的至少一种以及SiH4和Si2H6中的至少一种；或者
所述硅基薄膜为n型掺杂硅薄膜，所述反应气体包括SiH4和Si2H6中的至少一种以及PH3；或者
所述硅基薄膜为p型掺杂硅薄膜，所述反应气体包括SiH4和Si2H6中的至少一种以及B2H6。
在其中一些实施例中，所述对基底进行预热，包括如下步骤：
将基底置于预热腔室内，对所述基底进行预热，预热过程中向所述预热腔室内充入氢气和惰性气体。
在其中一些实施例中，预热过程中向所述预热腔室内还充入氮气。
在其中一些实施例中，所述预热腔室内氮气、氢气和惰性气体形成的混合气体中，氮气的体积百分比为50％～90％，氢气的体积百分比为5％～49％，惰性气体的体积百分比为5％～45％；预热过程中所述预热腔室内的气压范围为1Pa～300Pa。
在其中一些实施例中，所述基底的预热温度为150℃～300℃，预热时间为20s～200s。
根据本发明的另一方面，提供了一种硅基薄膜，所述硅基薄膜通过本发明上述的制备方法制备得到。
根据本发明的另一方面，提供了一种太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
对n型单晶硅基底进行制绒和清洗处理；
采用本发明上述的硅基薄膜的制备方法在所述基底的相对的两个表面上分别沉积硅基薄膜；
在所述基底的相对两个表面上的所述硅基薄膜上分别沉积透明导电薄膜；及
在所述基底的相对两个表面上的所述透明导电薄膜上分别制作金属电极。
在其中一些实施例中，所述硅基薄膜包括本征硅薄膜和掺杂硅薄膜，所述本征硅薄膜沉积在所述基底的表面，所述掺杂硅薄膜沉积在所述本征硅薄膜背离所述基底的表面，所述掺杂硅薄膜为n型掺杂硅薄膜或p型掺杂硅薄膜。
根据本发明的另一方面，提供了一种太阳电池，所述太阳电池通过本发明上述的太阳电池的制备方法制备得到。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的硅基薄膜的制备方法，通过在辉光放电之前在沉积腔室内引入氢气和惰性气体，启动辉光之后通过惰性气体与氢气相互作用，增强气体分子的碰撞频率，激发出丰富的亚稳态原子氢，从而大幅度地降低了薄膜中的悬挂键密度、降低了缺陷态，进而提高了硅基薄膜的质量；惰性气体的加入还可以增强分子碰撞，加速反应气体的分解，提高反应气体的利用率，降低生产成本。
此外，本发明在基底预热过程中向预热腔室内充入氢气、惰性气体和氮气，预热时惰性气体可与氢气作用增强分子碰撞，激发出更多的亚稳态原子氢，可起到加热、清洁和钝化基底表面的作用，提高预热速度和薄膜质量。充入氮气部分取代氢气可以进一步降低生产成本。
附图说明
图1为使用本发明的方法生长的硅基薄膜与普通方法生长的硅基薄膜氢含量比较图；
图2为使用本发明的方法生长的硅基薄膜与普通方法生长的硅基薄膜的介电常数比较图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明的一些实施方式提供了一种硅基薄膜的制备方法，包括如下步骤S100和步骤S200。
步骤S100：对基底进行预热。
具体来说，所用的基底为n型单晶硅基底。对基底进行预热的具体步骤如下：先将基底置于真空的预热腔室内，对基底进行预热，预热过程中向预热腔室内充入氢气和惰性气体。
传统的硅基薄膜沉积方法中，n型单晶硅基底的预热时间一般较长，导致生产节拍时间长，影响生产效率。本发明在基底预热过程中向预热腔室内充入氢气和惰性气体；引入氢气可以增强气体分子的碰撞，从而加快基底的预热速度；引入惰性气体可以与氢气作用增强分子碰撞，激发出更多的亚稳态原子氢，可以起到加热、清洁和钝化基底表面的作用，有利于提高预热速度和薄膜质量。
在其中一些实施方式中，基底的预热温度为150℃～300℃。基底的预热时间为20s～200s。
可以理解，基底的预热温度具体可以为150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃等具体值，基底的预热时间可以为20s、50s、80s、100s、120s、140s、160s、180s、200s等具体值。
在其中一些实施方式中，在预热过程中向预热腔室内还充入氮气。在预热腔室内引入成本较低的氮气来部分取代氢气，可以降低价格较高的特殊气体(氢气)的使用成本，从而降低硅基薄膜的整体生产成本。
在其中一些实施方式中，预热腔室内氮气、氢气和惰性气体所形成的混合气体中，氮气的体积百分比为50％～90％，氢气的体积百分比为5％～49％，惰性气体的体积百分比为5％～45％。预热过程中预热腔室内的气压范围为1Pa～300Pa。预热过程中氮气、氢气和惰性气体的体积比和气压在上述范围内，既可以有效地缩短基底的预热时间、缩短生产节拍时间，又可以降低生产成本。
可以理解，氮气的体积百分比具体可以为50％、60％、70％、80％、90％等具体值；氢气的体积百分比具体可以为5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、49％等具体值；惰性气体的体积百分比具体可以为5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％等具体值；预热过程中预热腔室内的气压范围具体可以为1Pa、50Pa、100Pa、150Pa、200Pa、250Pa、300Pa等具体值。
步骤S200：将预热后的基底置于沉积腔室内，向沉积腔室内充入氢气和惰性气体，触发辉光放电，然后向沉积腔室内充入反应气体在基底上沉积形成硅基薄膜。
传统的硅基薄膜的制备方法中，反应气体中的SiH4等仅有少部分被分解，大部分反应气体由于没有来得及分解而被排出腔室。另外，传统的工艺经常采用低压高流量的反应气体，以减少反应气体在沉积腔室中的滞留时间，从而获得新鲜的前驱物来提高薄膜质量。因此，传统工艺中的反应气体利用率非常低。这种低效的反应气体利用率给大规模高效HJT太阳电池的生产带来较大的成本压力。并且，为了更好地提高硅基薄膜的质量，经常采取进一步降低反应气体利用率的方法，这就进一步加大了生产成本。
本发明通过在辉光放电之前，在沉积腔室内引入氢气和惰性气体，在启动辉光放电之后通过惰性气体与氢气相互作用，增强气体分子的碰撞频率，激发出丰富的亚稳态原子氢，从而大幅度地降低硅基薄膜中的悬挂键密度、降低缺陷态，进而提高硅基薄膜的质量。惰性气体的引入，一方面可以消耗馈入功率，降低高能粒子产生的几率，减少对薄膜界面的轰击；另一方面可以诱发等离子体中产生大量的原子氢，提高薄膜质量；再一方面惰性气体的加入还可以通过增强分子碰撞加速反应气体的分解，从而提高反应气体的利用率，降低生产成本。沉积过程中引入惰性气体还可以降低启动辉光的功率，从而降低能耗。
在其中一些实施方式中，沉积腔室内氢气、惰性气体和反应气体形成的混合气体中，氢气与反应气体的体积比为(1～3000)：1，惰性气体的体积百分比为5％～80％。沉积形成硅基薄膜过程中，沉积腔室内的气压范围为1Pa～300Pa。可以理解，氢气与反应气体的体积比可以为1:1、2:1、200:1、500:1、800:1、1200:1、1500:1、2000:1、2500:1、3000:1等具体值；惰性气体的体积百分比可以为5％、15％、25％、35％、45％、55％、65％、75％、80％等具体值；沉积腔室内的气压可以为1Pa、50Pa、100Pa、150Pa、200Pa、250Pa、300Pa等具体值。
具体地，可以通过在预热后的基底上馈入功率或者点燃热丝的方式来触发辉光放电。当采用馈入功率方式触发辉光放电时，馈入功率一般为10mW/cm2～200mW/cm2。可理解，馈入功率可以为10mW/cm2、50mW/cm2、100mW/cm2、150mW/cm2、200mW/cm2等具体值。
在其中一些优选的实施方式中，在触发稀释气体辉光放电1s～120s(更优选为1s～20s)之后，再向沉积腔室内充入反应气体。如此，在触发辉光放电之后，间隔一定时间再充入反应气体，可以使先启辉的稀释气体辉光对基底表面起到清洁、刻蚀和成核的作用，使得硅基薄膜与基底之间密切键合无缺陷。可理解，触发稀释气体辉光放电之后，再向沉积腔室内充入反应气体的间隔时间可以为1s、20s、40s、60s、80s、100s、120s等具体值。
具体地，预热腔室内和沉积腔室内所充入的惰性气体可以是氦气、氩气等。预热腔室可以为单独的真空预热腔室，也可以与沉积腔室共用，即直接在沉积腔室内进行预热操作。
本发明中所用的反应气体为CO2、CH4、PH3和B2H6中的至少一种以及SiH4和Si2H6中的至少一种。所沉积的硅基薄膜包括本征硅薄膜和掺杂硅薄膜，其中掺杂硅薄膜又包括n型掺杂硅薄膜和p型掺杂硅薄膜。
具体来说，当所沉积的硅基薄膜为本征硅薄膜时，反应气体为CO2和CH4中的至少一种以及SiH4和Si2H6中的至少一种。触发辉光放电后，向沉积腔室内通入上述反应气体，可以在基底上沉积形成低缺陷的c-Si/Si:H本征硅薄膜。
当所沉积的硅基薄膜为n型掺杂硅薄膜时，反应气体为SiH4和Si2H6中的至少一种以及PH3。触发辉光放电后，向沉积腔室内通入上述反应气体，可以在基底上沉积形成高质量的n型掺杂硅薄膜。
当所沉积的硅基薄膜为p型掺杂硅薄膜时，反应气体为SiH4和Si2H6中的至少一种以及B2H6。触发辉光放电后，向沉积腔室内通入上述反应气体，可以在基底上沉积形成高质量的p型掺杂硅薄膜。
本发明的一些实施方式提供了一种硅基薄膜，该硅基薄膜通过本发明上述的硅基薄膜的制备方法制备得到。该硅基薄膜的生产成本低、薄膜质量好、生产效率较高。该硅基薄膜具体包括本征硅薄膜、n型掺杂硅薄膜和p型掺杂硅薄膜。根据制备方法中所使用的反应气体不同，可以得到不同类型的硅基薄膜。
本发明的一些实施方式提供了一种太阳电池的制备方法，该制备方法包括如下步骤S300至步骤S600。
步骤S300：对n型单晶硅基底进行制绒和清洗处理。
具体来说，采用KOH、NaOH等碱溶液对n型单晶硅基底进行制绒处理，利用KOH、NaOH等对单晶硅各向异性腐蚀的特性，在n型单晶硅基底上形成绒面；然后利用RCA溶液对n型单晶硅基底进行清洗，获得表面清洁的n型单晶硅基底。
步骤S400：采用本发明上述的硅基薄膜的制备方法在基底的相对的两个表面上分别沉积硅基薄膜。
具体地，在制绒和清洗处理后的n型单晶硅基底的第一表面上和相对的第二表面上分别沉积本征硅薄膜，然后在第一表面上的本征硅薄膜上沉积n型掺杂硅薄膜，在第二表面上的本征硅薄膜上沉积p型掺杂硅薄膜。上述本征硅薄膜、n型掺杂硅薄膜和p型掺杂硅薄膜均采用本发明的硅基薄膜的制备方法制备。沉积硅基薄膜的方法可以为等离子体增强化学气相沉积、金属热丝触媒敏化化学气相沉积和光化学气相沉积法，但不限于此。
步骤S500：在基底的相对两个表面上的硅基薄膜上分别沉积透明导电薄膜。
在制备得到硅基薄膜之后，本发明在n型掺杂硅薄膜背离本征硅薄膜的表面和p型掺杂硅薄膜背离本征硅薄膜的表面上，分别沉积透明导电氧化物(TCO)，形成透明导电薄膜。
步骤S600：在基底的相对两个表面上的透明导电薄膜上分别制作金属电极。
进一步地，本发明在透明导电薄膜背离掺杂硅薄膜的表面上制备金属电极，形成异质结太阳电池。具体地，金属电极可以采用银栅线电极。
本发明的太阳电池的制备方法，通过采用本发明的硅基薄膜的制备方法在n型单晶硅基底上制备得到本征单晶硅薄膜、n型掺杂硅薄膜和p型掺杂硅薄膜；硅基薄膜的生产成本低、薄膜质量好、生产效率较高。
本发明的一些实施方式提供了一种太阳电池，该太阳电池通过本发明上述的太阳电池的制备方法制备得到。
具体来说，该太阳电池包括n型单晶硅基底，在n型单晶硅基底的第一表面和相对于的第二表面上均沉积有本征硅薄膜，在第一表面的本征硅薄膜上沉积有n型掺杂硅薄膜，在第二表面的本征硅薄膜上沉积有p型掺杂硅薄膜，在n型掺杂硅薄膜和p型掺杂硅薄膜背离本征硅薄膜的表面上沉积有透明导电薄膜，并且在透明导电薄膜上制备有金属电极。其中，本征硅薄膜、n型掺杂硅薄膜和p型掺杂硅薄膜均采用本发明上述的硅基薄膜的制备方法制备得到。
本发明的太阳电池生产成本较低、硅基薄膜质量好、生产效率较高，电池的转换效率较高。
总体而言，采用本发明的制备方法在预热和沉积过程中增加氮气、氦气或两种气体的组合，可以节省10％～80％的氢气，节省5％～50％的硅烷。如图1所示，使用该方法生长的薄膜氢含量比普通方法生长的薄膜的氢含量高40％左右，且主要是低波数代表的Si-H含量增加，证明薄膜的致密度在氢含量增加的同时也得到了升高。氢含量高代表薄膜的缺陷态密度低，高的致密度代表薄膜对晶体硅表面悬挂键的钝化能力增强。
采用本发明的制备方法，先使氢气辉光再通入反应气体，所得到的薄膜；与采用常规方法在<100>晶向的晶圆上生长硅薄膜相比；使用椭圆偏振光谱仪测试两种薄膜，拟合后的光学介电常数如图2所示。与常规方法得到的薄膜的介电常数相比，反应气体后进制备的薄膜的介电常数强度增加，证明反应气体后进生长的薄膜密度较高，缺陷态密度相对较小。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1：
一种本发明实施例的异质结太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制绒、清洗n型单晶硅基底：
采用KOH、NaOH等碱溶液对n型单晶硅基底进行制绒，利用碱溶液对单晶硅各向异性腐蚀的特性使n型单晶硅基底的表面形成绒面；然后利用RCA1和RCA2溶液对n型单晶硅基底进行清洗，获得表面清洁的n型单晶硅基底。
2)沉积硅基薄膜：
通过PECVD法在n型单晶硅基底的第一表面上依次沉积本征硅薄膜和n型掺杂硅叠层薄膜；在n型单晶硅基底与第一表面相对的第二表面上依次沉积本征硅薄膜和p型掺杂硅叠层薄膜。
其中，第一表面上的本征硅薄膜与n型掺杂硅叠层薄膜通过如下方法制备得到：将n型单晶硅基底置于预热腔室内，充入氮气、氢气和氦气，该三种气体的流量体积比为5:4:1，总气压为300Pa，开启加热器升温至150℃～300℃预热80s；将预热后的n型单晶硅基底置于沉积腔室内，向沉积腔室内充入氢气和氦气，沉积气压为100Pa，并在电极上馈入功率密度30mW/cm2触发辉光放电，启动辉光10s后向沉积腔室内充入反应气体SiH4和CO2，稀释气体(氢气)和反应气体的体积比为2:1，从而在基底上沉积形成厚度为10nm的本征硅基薄膜；再将样品置于同一或另一沉积腔室内，向沉积腔室内充入氢气和氦气，保持压力在50Pa，并在电极上馈入30～500mW/cm2的功率，启动辉光2s～20s后向沉积腔室内充入SiH4和PH3，氢气和氦气的总流量与反应气体的体积比为100～500，PH3与SiH4的体积比为1:100，在基底上沉积形成厚度为5nm～10nm的n型硅薄膜。
第二表面上的本征硅薄膜与p型掺杂硅叠层薄膜通过如下方法制备得到：将沉积好第一表面硅薄膜的n型单晶硅基底置于预热腔室内，充入氮气、氢气和氦气，该三种气体的流量体积比为5:3:2，总气压范围为50Pa～300Pa，开启加热器升温至150℃～300℃预热80s；将预热后的n型单晶硅基底置于沉积腔室内，向沉积腔室内充入体积比为1:1～4:1的氢气和氦气，沉积气压为100Pa，并在电极上馈入功率密度10～30mW/cm2触发辉光放电，启动辉光2～20s后向沉积腔室内充入反应气体SiH4和CO2，稀释气体和反应气体的比为1:1～1:4，在基底上沉积形成厚度为10nm的本征硅基薄膜；再将样品置于同一或另一沉积腔室内，向沉积腔室内充入比例为1:1～4:1的氢气和氦气，保持压力在50Pa～300Pa，并在电极上馈入10～500mW/cm2的功率，启动辉光2s后向沉积腔室内充入SiH4和B2H6，氢气和氦气的总流量与反应气体的比例为100～500，B2H6与SiH4的比例为1:100，在基底上沉积形成厚度为10nm～15nm的p型硅薄膜。
3)沉积透明导电薄膜：
分别在n型掺杂硅叠层薄膜和p型掺杂硅叠层薄膜上沉积透明导电氧化物，形成透明导电薄膜。
4)制作金属电极：
分别在n型单晶硅基底的第一面和第二面的透明导电薄膜上制备银栅线电极，即得到异质结太阳电池。
本实施例中，在硅基薄膜沉积过程中通入氦气参与硅基薄膜的沉积生长。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)检测，所制备的硅基薄膜中和Si原子键合的H含量达到15％以上，远远高于未引入氦气所制备的硅基薄膜的键合氢含量。该硅基薄膜可用于钝化n型单晶硅基底的表面，起到降低基底表面缺陷态的作用，本实施例的异质结太阳电池少数载流子的复合速率降低至5cm/s以下。
在硅基薄膜沉积过程中，氮气和惰性气体的引入大大减少了预热过程中氢气的使用，同时减少了沉积过程中SiH4的使用量，并且提升了沉积过程的气体利用率，降低了薄膜沉积过程中消耗气体产生的成本。
实施例2：
一种本发明实施例的硅异质结太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
1)制绒、清洗n型单晶硅基底：
采用KOH、NaOH等碱溶液对n型单晶硅基底进行制绒，利用碱溶液对单晶硅各向异性腐蚀的特性使n型单晶硅基底的表面形成绒面；然后利用臭氧对单晶硅基底进行清洗，获得表面清洁的n型单晶硅基底，置于超洁净空间使得单晶硅基底表面形成2nm左右的自然氧化层。
2)沉积硅薄膜钝化层：
通过HWCVD技术在n型单晶硅基底的第一表面上依次沉积本征硅薄膜和n型掺杂硅叠层薄膜；在n型单晶硅基底与第一表面相对的第二表面上依次沉积本征硅薄膜和p型掺杂硅叠层薄膜。
其中，第一表面上的本征硅薄膜与n型掺杂硅叠层薄膜通过如下方法制备得到：将n型单晶硅基底置于预热腔室内，充入氮气、氢气和氦气，该三种气体的流量体积比为6:1:1，总气压为100Pa，开启红外灯管加热器升温至150℃预热50s～150s；将预热后的n型单晶硅基底置于沉积腔室内，向沉积腔室内充入体积比为1:1的氢气和氦气，沉积气压为1Pa，并在热丝上通入20A的电流，受热的热丝迅速升温分解气体产生辉光，1s后向沉积腔室内充入反应气体SiH4和CH4，稀释气体(氢气)和反应气体的体积比为2:1，从而在基底上沉积形成厚度为6nm～8nm的本征硅基薄膜；再将样品置于同一或另一沉积腔室内，向沉积腔室内充入体积比为1:1的氢气和氦气，保持压力在1Pa，并在热丝上通入30A的电流，启动辉光2s后向沉积腔室内充入SiH4、CH4和PH3，氢气和氦气的总流量与反应气体的比例为5:1，PH3与SiH4的体积比为1:50，在基底上沉积形成厚度为6nm的n型宽带隙硅碳薄膜。
第二表面上的本征硅薄膜与p型掺杂硅叠层薄膜通过如下方法制备得到：将沉积好第一表面硅薄膜的n型单晶硅基底置于预热腔室内，充入氮气、氢气和氦气，该三种气体的流量体积比为2:1:1，总气压范围为2Pa，开启加热器升温至150℃～300℃预热80s；将预热后的n型单晶硅基底置于沉积腔室内，向沉积腔室内充入体积比为1:1的氢气和氦气，且沉积气压为1.2Pa，并热丝上通入20A的电流分解反应气体，启动辉光2s后向沉积腔室内充入反应气体SiH4，稀释气体和反应气体的体积比为1:1，在基底上沉积形成厚度为10nm的本征硅基薄膜；再将样品置于同一或另一沉积腔室内，向沉积腔室内充入比例为4:1的氢气和氦气，保持压力在1.8Pa，并在热丝上通入25A的电流，分解气体2s后向沉积腔室内充入SiH4和B2H6，氢气和氦气的总流量与反应气体的体积比为5:1，B2H6与SiH4的体积比为1:100～1:10，在基底上沉积形成厚度为10nm～20nm的p型硅薄膜。
3)沉积透明导电薄膜：
分别在n型掺杂硅碳叠层薄膜和p型掺杂硅叠层薄膜上沉积90nm～120nm的铟锡氧透明导电氧化物，形成透明导电薄膜。
4)制作金属电极：
分别在n型单晶硅基底的第一面和第二面的透明导电薄膜上制备银栅线电极，即得到硅异质结太阳电池。
本实施例中，在硅基薄膜沉积过程中通入氮气和氦气参与基底的预热，通入氦气参与热丝法沉积硅基薄膜，一方面可以节省气体的使用量，另一方面可以提高薄膜的密度。通过椭圆光谱偏振仪(SE)检测，所制备的硅基薄膜的介电常数虚部可以达到30左右，普通的硅薄膜仅有20左右。
综上，在硅基薄膜预热和沉积过程中，引入氮气和惰性气体氦可以大大减少了预热过程中氢气的使用，同时减少了沉积过程中SiH4的使用量，并且提升了沉积过程的气体利用率，降低了薄膜沉积过程中消耗气体产生的成本，同时氦气对反应气体和稀释气体解离率的降低增加了等离子体区域的氢含量，提高了硅薄膜的质量。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种硅基薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
对基底进行预热；及
将预热后的所述基底置于沉积腔室内，向所述沉积腔室内充入氢气和惰性气体，触发辉光放电，然后向所述沉积腔室内充入反应气体在所述基底上沉积形成硅基薄膜。
2.根据权利要求1所述的硅基薄膜的制备方法，其特征在于，所述沉积腔室内氢气、惰性气体和反应气体形成的混合气体中，氢气与反应气体的体积比为(1～3000)：1，所述惰性气体的体积百分比为5％～80％；沉积形成所述硅基薄膜过程中，所述沉积腔室内的气压范围为1Pa～300Pa。
3.根据权利要求1所述的硅基薄膜的制备方法，其特征在于，在所述基底上触发辉光1s～120s之后，向所述沉积腔室内充入所述反应气体。
4.根据权利要求1所述的硅基薄膜的制备方法，其特征在于，所述硅基薄膜为本征硅薄膜，所述反应气体包括CO2和CH4中的至少一种以及SiH4和Si2H6中的至少一种；或者
所述硅基薄膜为n型掺杂硅薄膜，所述反应气体包括SiH4和Si2H6中的至少一种以及PH3；或者
所述硅基薄膜为p型掺杂硅薄膜，所述反应气体包括SiH4和Si2H6中的至少一种以及B2H6。
5.根据权利要求1至4任一项所述的硅基薄膜的制备方法，其特征在于，所述对基底进行预热，包括如下步骤：
将基底置于预热腔室内，对所述基底进行预热，预热过程中向预热腔室内充入氢气和惰性气体。
6.根据权利要求5所述的硅基薄膜的制备方法，其特征在于，预热过程中向所述预热腔室内还充入氮气；和/或
所述基底的预热温度为150℃～300℃，预热时间为20s～200s。
7.根据权利要求6所述的硅基薄膜的制备方法，其特征在于，所述预热腔室内氮气、氢气和惰性气体形成的混合气体中，所述氮气的体积百分比为50％～90％，氢气的体积百分比为5％～49％，惰性气体的体积百分比为5％～45％；预热过程中所述预热腔室内的气压范围为1Pa～300Pa。
8.一种硅基薄膜，其特征在于，所述硅基薄膜通过权利要求1至7任一项所述的制备方法制备得到。
9.一种太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
对n型单晶硅基底进行制绒和清洗处理；
采用权利要求1至7任一项所述的制备方法在所述基底的相对的两个表面上分别沉积硅基薄膜；
在所述基底的相对两个表面上的所述硅基薄膜上分别沉积透明导电薄膜；及
在所述基底的相对两个表面上的所述透明导电薄膜上分别制作金属电极。
10.一种太阳电池，其特征在于，所述太阳电池通过权利要求9所述的太阳电池的制备方法制备得到。
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