CN114883427A - 一种晶硅异质结太阳电池结构及其制备方法 - Google Patents

一种晶硅异质结太阳电池结构及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及太阳电池技术领域，尤其涉及一种高效晶硅异质结太阳电池及其制备方法。本发明提供的晶硅异质结太阳电池通过减小载流子选择性接触层在电池迎光面上的面积占比，使更多太阳光进入到晶硅衬底中，从而提升电池短路电流密度。同时，所述的制备方法不影响电池表面的钝化效果，可确保电池保持高开路电压和高填充因子，也不显著增加电池制备过程的复杂性，便捷易实施。

Description

一种晶硅异质结太阳电池结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，尤其涉及一种晶硅异质结太阳电池结构及其制备方法。
背景技术
众所周知，进一步提升晶硅太阳电池的转换效率是促进光伏发电成本下降的关键。基于异质结的钝化载流子选择性接触被认为是提升晶硅太阳电池转换效率的重要途径。通常采用P型掺杂或功函数比较高的载流子选择性接触层取出晶硅衬底中的空穴，采用N型掺杂或功函数比较低的载流子选择性接触层取出晶硅衬底中的电子。晶硅衬底中含有的空穴和电子，数量较多的一个称为多子，数量较少的一个称为少子。取出晶硅衬底中的多子的载流子选择性接触层构成太阳电池的高低结表面场，取出晶硅衬底中的少子的载流子选择性接触层构成太阳电池的发射极。为了提高载流子选择性接触层和晶硅衬底之间的异质结界面质量，一般在两者之间还要插入界面钝化层来消除异质结界面上的缺陷。
为了制作简便，晶硅太阳电池一般采用双面电极结构，即前述的发射极和表面场分别制作在太阳电池的迎光面和背光面上。高性能的载流子选择性接触层和界面钝化层结合可使晶硅衬底获得优异的钝化效果，从而使太阳电池获得高开路电压。但是，由于这些载流子选择性接触层一般存在较大的光学自吸收效应，当将其制作在太阳电池的迎光面上时，就会引起电池较大的光学损失从而导致电池短路电流密度下降。在晶硅同质结太阳电池的迎光面上，为减少掺杂引起的自吸收损耗和复合增加，一种常用的做法是采用选择性发射极结构，即SE(Selective Emitter)结构，通过减少无金属电极区域的掺杂浓度来提高电池的光响应能力。但是这种结构很难制作在晶硅异质结太阳电池上，即使制作出来也难以达到明显改善电池性能的效果。因为如果减小载流子选择性接触层的掺杂浓度，就必须通过增大其厚度来避免其横向电阻变大，但由于这些载流子选择性接触层一般都不是完美的晶体结构，内部含有很多缺陷，厚度越大，缺陷引起的复合越大，电池效率就越低。所以，针对如何提高采用双面电极的晶硅异质结太阳电池的短路电流密度，现有技术仍然缺乏切实可行的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶硅异质结太阳电池结构及其制备方法，所述结构容易制作且有潜力提升双面电极晶硅异质结太阳电池的短路电流密度。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种晶硅异质结太阳电池结构，包括晶硅衬底1；
所述晶硅衬底1的背光面依次层叠设置有第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的少子的发射极层3和透明导电电极层4；所述透明导电电极层4的表面设置有栅线状第一金属电极M1；所述栅线状第一金属电极M1包括由内层到外层依次层叠设置的第一金属种子层M1a、第一金属层M1b和第一金属保护层M1c；未设置有栅线状第一金属电极M1的透明导电电极层4的表面设置有第一光学介质层5；
所述晶硅衬底1的迎光面设置有第二界面钝化层6；所述第二界面钝化层6的表面栅线状选区设置有取出晶硅衬底1中的多子的表面场层7，所述表面场层7的表面设置有栅线状第二金属电极M2；所述栅线状第二金属电极M2包括由内层到外层依次层叠设置的第二金属种子层M2a、第二金属层M2b和第二金属保护层M2c；未设置有表面场层7的第二界面钝化层6的表面设置有第二光学介质层8。
优选的，所述表面场层7和第二金属电极之间设置有导电介质层9。
优选的，所述晶硅衬底1为P型掺杂或N型掺杂的；所述晶硅衬底1的电阻率为0.4～4Ω·cm。
优选的，所述第一界面钝化层2和第二界面钝化层6独立的为硅薄膜层、硅氧薄膜层和包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种。
优选的，所述晶硅衬底1为P型掺杂的，所述发射极层3具有≤4.2eV的功函数，所述表面场层7具有≥5.0eV的功函数；
所述发射极层3是N型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层和包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；
或所述发射极层3优选是无主动掺杂的，为氧化物层、氟化物层和硫化层中的一种或几种；
所述表面场层7优选是P+型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层和包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；
或所述表面场层7优选是无主动掺杂的，为氧化物层、氮化物层、碳化层和碳氮化物层中的一种或几种。
优选的，所述晶硅衬底1为N型掺杂的，所述发射极层3具有≥5.0eV的功函数，所述表面场层7具有≤4.2eV的功函数；
所述发射极层3是P型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层和包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；
或所述发射极层3是无主动掺杂的，为氧化物层、氮化物层、碳化物层和碳氮化物层中的一种或几种；
所述表面场层7是N+型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层和包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；
或所述表面场层7优选是无主动掺杂的，为氧化物层、氟化物层和硫化物层中的一种或几种。
优选的，所述透明导电电极层4为氧化铟基透明导电氧化物层、氧化锌基透明导电氧化物、导电化合物层、导电聚合物层、透明金属纳米线层和透明导电石墨烯层中的一种或几种。
优选的，所述导电介质层9为导电氧化物层、导电硼化物层、导电氮化物层、导电碳化物层和导电碳氮化物层中的一种或几种。。
本发明还提供一种晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，包括以下步骤：
在晶硅衬底1的背光面依次层叠制备第一界面钝化层2、发射极层3、透明导电电极层4、第一光学介质层5、非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2；
在晶硅衬底1的迎光面依次层叠制备第二界面钝化层6、第二光学介质层8、非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4；
在所述氧化硅第二牺牲层S2的表面制备图形化的第一掩膜R1，在所述氧化硅第四牺牲层S4的表面制备图形化的第二掩膜R2；所述图形化的第一掩膜R1和图形化的第二掩膜R2的图形化结构均为栅线状图形化结构；
采用第一酸性溶液刻蚀裸露的氧化硅第二牺牲层S2和氧化硅第四牺牲层S4，裸露出栅线状的非晶硅第一牺牲层S1和非晶硅第三牺牲层S3；
采用第一碱性溶液刻蚀裸露的非晶硅第一牺牲层S1和非晶硅第三牺牲层S3，裸露出栅线状的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时去除图形化的第一掩膜R1和图形化的第二掩膜R2；
采用第二酸性溶液刻蚀裸露的第一光学介质层5和第二光学介质层8，裸露出透明导电电极层4和第二界面钝化层6，同时去除氧化硅第二牺牲层S2和氧化硅第四牺牲层S4；
在裸露的透明导电电极层4和剩余的非晶硅第一牺牲层S1的表面制备第一金属种子层M1a；在裸露的第二界面钝化层6和剩余的非晶硅第三牺牲层S3的表面依次层叠制备表面场层7和第二金属种子层M2a；所述第一金属种子层M1a的厚度小于所述第一光学介质层5和非晶硅第一牺牲层S1的总厚度；所述表面场层7和第二金属种子层M2a的总厚度小于所述第二光学介质层8和非晶硅第三牺牲层S3的总厚度；
采用第二碱性溶液刻蚀去除剩余的非晶硅第一牺牲层S1、所述非晶硅第一牺牲层S1表面的第一金属种子层M1a、非晶硅第三牺牲层S3和所述非晶硅第三牺牲层S3表面的表面场层7和第二金属种子层M2a；
在所述第一金属种子层M1a表面依次制备第一金属层M1b和第一金属保护层M1c；
在所述第二金属种子层M2a表面依次制备第二金属层M2b和第二金属保护层M2c。
优选的，还包括在裸露的第二界面钝化层6和剩余的非晶硅第三牺牲层S3的表面依次层叠制备表面场层7、导电介质层9和第二金属种子层M2a；
采用第二碱性溶液刻蚀去除剩余的非晶硅第一牺牲层S1、所述非晶硅第一牺牲层S1表面的第一金属种子层M1a、非晶硅第三牺牲层S3和所述非晶硅第三牺牲层S3表面的表面场层7、导电介质层9和第二金属种子层M2a。
本发明提供了一种晶硅异质结太阳电池结构，包括晶硅衬底1；所述晶硅衬底1的背光面依次层叠设置有第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的少子的发射极层3和透明导电电极层4；所述透明导电电极层4的表面设置有栅线状第一金属电极M1；所述栅线状第一金属电极M1包括由内层到外层依次层叠设置的第一金属种子层M1a、第一金属层M1b和第一金属保护层M1c；未设置有栅线状第一金属电极M1的透明导电电极层4的表面设置有第一光学介质层5；所述晶硅衬底1的迎光面设置有第二界面钝化层6；所述第二界面钝化层6的表面栅线状选区设置有取出晶硅衬底1中的多子的表面场层7，所述表面场层7的表面设置有栅线状第二金属电极M2；所述栅线状第二金属电极M2包括由内层到外层依次层叠设置的第二金属种子层M2a、第二金属层M2b和第二金属保护层M2c；未设置有表面场层7的第二界面钝化层6的表面设置有第二光学介质层8。本发明所述晶硅异质结太阳电池结构将能够取出晶硅衬底中的多子的载流子选择性接触表面场层设置成局域接触，并设置在太阳电池的迎光面上，通过利用多子在晶硅衬底中较大的输运距离，确保了局域的表面场层之间可以具有较大的间距，从而避免了栅线过多可能引起的遮光问题。所述表面场层的结构设置可以减小载流子选择性接触区在电池迎光面上的面积占比，使太阳光更好的进入到晶硅衬底中，有效解决了载流子选择性接触结构处于电池迎光面时因其光学自吸收所导致的电池光电流下降的问题，可以实现提高太阳电池短路电流密度的目的。受限于少子在晶硅衬底中的扩散长度，取出晶硅衬底中的少子的载流子选择性接触层即太阳电池的发射极采用全面积覆盖的方式才能获得好的少子取出效果。本发明将所述发射极制备在太阳电池的背光面避免了其光学自吸收对电池造成的光电流损失，同时有效保障了光生少子的传输和收集效率。最先在晶硅衬底上全面积覆盖的界面钝化层确保了晶硅衬底表面的钝化性，使太阳电池获得高开路电压。三层复合金属电极结构可以确保电极导电性能的同时提供低成本制备的可能。多种优点相结合，可确保所述晶硅异质结太阳电池结构具有获得高转换效率的潜力。
本发明还提供了一种晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，包括以下步骤：在晶硅衬底1的背光面依次层叠制备第一界面钝化层2、发射极层3、透明导电电极层4、第一光学介质层5、非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2；在晶硅衬底1的迎光面依次层叠制备第二界面钝化层6、第二光学介质层8、非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4；在所述氧化硅第二牺牲层S2的表面制备图形化的第一掩膜R1，在所述氧化硅第四牺牲层S4的表面制备图形化的第二掩膜R2；所述图形化的第一掩膜R1和图形化的第二掩膜R2的图形化结构均为栅线状图形化结构；采用第一酸性溶液刻蚀裸露的氧化硅第二牺牲层S2和氧化硅第四牺牲层S4，裸露出栅线状的非晶硅第一牺牲层S1和非晶硅第三牺牲层S3；采用第一碱性溶液刻蚀裸露的非晶硅第一牺牲层S1和非晶硅第三牺牲层S3，裸露出栅线状的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时去除图形化的第一掩膜R1和图形化的第二掩膜R2；采用第二酸性溶液刻蚀裸露的第一光学介质层5和第二光学介质层8，裸露出透明导电电极层4和第二界面钝化层6，同时去除氧化硅第二牺牲层S2和氧化硅第四牺牲层S4；在裸露的透明导电电极层4和剩余的非晶硅第一牺牲层S1的表面制备第一金属种子层M1a；在裸露的第二界面钝化层6和剩余的非晶硅第三牺牲层S3的表面依次层叠制备表面场层7和第二金属种子层M2a；所述第一金属种子层M1a的厚度小于所述第一光学介质层5和非晶硅第一牺牲层S1的总厚度；所述表面场层7和第二金属种子层M2a的总厚度小于所述第二光学介质层8和非晶硅第三牺牲层S3的总厚度；采用第二碱性溶液刻蚀去除剩余的非晶硅第一牺牲层S1、所述非晶硅第一牺牲层S1表面的第一金属种子层M1a、非晶硅第三牺牲层S3和所述非晶硅第三牺牲层S3表面的表面场层7和第二金属种子层M2a；在所述第一金属种子层M1a表面依次制备第一金属层M1b和第一金属保护层M1c；在所述第二金属种子层M2a表面依次制备第二金属层M2b和第二金属保护层M2c。
所述的晶硅异质结太阳电池结构的制备方法采用无机的稳定的非晶硅、氧化硅材料作牺牲层，可在后续各材料层制备过程中，避免牺牲层不稳定比如变形、放气等对材料层性能造成的影响，同时实现了便捷制备所述晶硅异质结太阳电池结构的目的。
附图说明
图1为本发明所述晶硅异质结太阳电池结构(不含导电介质层)的示意图；
图2为本发明所述晶硅异质结太阳电池结构(含导电介质层)的示意图；
图3为本发明所述晶硅异质结太阳电池结构(不含导电介质层)的制备方法的流程图；
图4为本发明所述晶硅异质结太阳电池结构(含导电介质层)的制备方法的流程图；
其中，1-晶硅衬底，2-第一界面钝化层，3-发射极层，4-透明导电电极层，5-第一光学介质层，6-第二界面钝化层，7-表面场层，8-第二光学介质层，9-导电介质层，M1-栅线状第一金属电极，M2-栅线状第二金属电极，S1-非晶硅第一牺牲层，S2-氧化硅第二牺牲层，S3-非晶硅第三牺牲层，S4-氧化硅第四牺牲层，R1-第一掩膜，R2-第二掩膜，M1a-第一金属种子层，M1b-第一金属层，M1c-第一金属保护层，M2a-第二金属种子层，M2b-第二金属层，M2c-第二金属保护层。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种晶硅异质结太阳电池结构，包括晶硅衬底1；
所述晶硅衬底1的背光面依次层叠设置有第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的少子的发射极层3和透明导电电极层4；所述透明导电电极层4的表面设置有栅线状第一金属电极M1；所述栅线状第一金属电极M1包括由内层到外层依次层叠设置的第一金属种子层M1a、第一金属层M1b和第一金属保护层M1c；未设置有栅线状第一金属电极M1的透明导电电极层4的表面设置有第一光学介质层5；
所述晶硅衬底1的迎光面设置有第二界面钝化层6；所述第二界面钝化层6的表面栅线状选区设置有取出晶硅衬底1中的多子的表面场层7，所述表面场层7的表面设置有栅线状第二金属电极M2；所述栅线状第二金属电极M2包括由内层到外层依次层叠设置的第二金属种子层M2a、第二金属层M2b和第二金属保护层M2c；未设置有表面场层7的第二界面钝化层6的表面设置有第二光学介质层8。
在本发明中，所述晶硅衬底1为N型掺杂的或P型掺杂的；所述晶硅衬底1的电阻率优选为0.4～4Ω·cm。在本发明中，所述晶硅衬底1的迎光面和背光面的表面结构优选为随机分布的金字塔结构。在本发明中，所述迎光面的表面结构优选通过制绒得到。在本发明中，采用所述迎光面的表面结构可以进一步的降低晶硅衬底迎光面的反射率。
在本发明中，所述第一界面钝化层2优选为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种；所述硅合金薄膜层优选包括第ⅣA族的非硅元素；且所述第一界面钝化层2是一层非晶层或至少包含一层非晶层的复合层。本发明对所述硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。在本发明中，所述第一界面钝化层2的厚度优选为1～8nm。
在本发明中，当所述晶硅衬底1是P型掺杂的时，优选的，所述发射极层3具有≤4.2eV的功函数。
所述发射极层3优选是N型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层或包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；本发明对所述硅薄膜层、硅氧薄膜层或硅合金薄膜层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。
或所述发射极层3优选是无主动掺杂的，为氧化物层、氟化物层或硫化层中的一种或几种；本发明对所述氧化物层、氟化物层或硫化层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。
在本发明中，当所述晶硅衬底1是N型掺杂的时，优选的，所述发射极层3具有≥5.0eV的功函数。
所述发射极层3优选是P型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层或包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；本发明对所述硅薄膜层、硅氧薄膜层或硅合金薄膜层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。
或所述发射极层3优选是无主动掺杂的，为氧化物层、氮化物层、碳化层或碳氮化物层中的一种或几种；本发明对所述氧化物层、氮化物层、碳化物层或碳氮化物层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。
在本发明中，所述透明导电电极层4优选为氧化铟基透明导电氧化物层、氧化锌基透明导电氧化物、导电化合物层、导电聚合物层、透明金属纳米线层和透明导电石墨烯层中的一种或几种。
在本发明中，所述第一光学介质层5的折射率优选小于所述透明导电电极层4的折射率。在本发明中，所述第一光学介质层5优选为氧化物层、氟化物层和有机聚合物层中的一种或几种。
在本发明中，所述第二界面钝化层6优选为硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层中的一种或几种；所述硅合金薄膜层优选包括第ⅣA族的非硅元素；且所述第二界面钝化层6是一层非晶层或包含至少一层非晶层的复合层。本发明对所述硅薄膜层、硅氧薄膜层和硅合金薄膜层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。在本发明中，所述第二界面钝化层6的厚度优选为1～8nm。
在本发明中，当所述晶硅衬底1是P型掺杂的时，优选的，所述表面场层7具有≥5.0eV的功函数。
所述表面场层7优选是P+型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层或包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；本发明对所述硅薄膜层、硅氧薄膜层或硅合金薄膜层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。
或所述表面场层7优选是无主动掺杂的，为氧化物层、氮化物层、碳化层或碳氮化物层中的一种或几种；本发明对所述氧化物层、氮化物层、碳化物层或碳氮化物层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。
在本发明中，当所述晶硅衬底1是N型掺杂的时，优选的，所述表面场层7具有≤4.2eV的功函数。
所述表面场层7优选是N+型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层或包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；本发明对所述硅薄膜层、硅氧薄膜层或硅合金薄膜层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。
或所述表面场层7优选是无主动掺杂的，为氧化物层、氟化物层或硫化层中的一种或几种；本发明对所述氧化物层、氟化物层或硫化层没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材料来源按需调节配比即可。
在本发明中，所述表面场层7的厚度优选为5～100nm。
在本发明中，所述第二光学介质层8的折射率优选小于所述晶硅衬底1的折射率。在本发明中，所述第二光学介质层8优选为氮化硅层、氮氧化硅层、硫化锌层和氟化镁层中的一种或几种。
在本发明中，所述栅线状第一金属电极M1和所述栅线状第二金属电极M2的栅线状结构的线宽独立的优选≤50μm，相邻两栅线之间的间距优选为1～3mm。
在本发明中，所述第一金属种子层M1a和第二金属种子层M2a独立的优选为镍种子层或铜种子层；所述第一金属层M1b和第二金属层M2b均优选为铜金属层；所述第一金属保护层M1c和第二金属保护层M2c独立的优选为银保护层或锡保护层。
在本发明中，所述表面场层7和第二金属电极M2之间优选设置有导电介质层9(如图2所示)；所述导电介质层9优选为导电氧化物层、导电硼化物层、导电氮化物层、导电碳化物层和导电碳氮化物层中的一种或几种。
如图3所示，本发明还提供了一种晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，包括以下步骤：
在晶硅衬底1的背光面依次层叠制备第一界面钝化层2、发射极层3、透明导电电极层4、第一光学介质层5、非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2；
在晶硅衬底1的迎光面依次层叠制备第二界面钝化层6、第二光学介质层8、非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4；
在所述氧化硅第二牺牲层S2的表面制备图形化的第一掩膜R1，在所述氧化硅第四牺牲层S4的表面制备图形化的第二掩膜R2；所述图形化的第一掩膜R1和图形化的第二掩膜R2的图形化结构均为栅线状图形化结构；
采用第一酸性溶液刻蚀裸露的氧化硅第二牺牲层S2和氧化硅第四牺牲层S4，裸露出栅线状的非晶硅第一牺牲层S1和非晶硅第三牺牲层S3；
采用第一碱性溶液刻蚀裸露的非晶硅第一牺牲层S1和非晶硅第三牺牲层S3，裸露出栅线状的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时去除图形化的第一掩膜R1和图形化的第二掩膜R2；
采用第二酸性溶液刻蚀裸露的第一光学介质层5和第二光学介质层8，裸露出透明导电电极层4和第二界面钝化层6，同时去除氧化硅第二牺牲层S2和氧化硅第四牺牲层S4；
在裸露的透明导电电极层4和剩余的非晶硅第一牺牲层S1的表面制备第一金属种子层M1a；在裸露的第二界面钝化层6和剩余的非晶硅第三牺牲层S3的表面依次层叠制备表面场层7和第二金属种子层M2a；所述第一金属种子层M1a的厚度小于所述第一光学介质层5和非晶硅第一牺牲层S1的总厚度；所述表面场层7和第二金属种子层M2a的总厚度小于所述第二光学介质层8和非晶硅第三牺牲层S3的总厚度；
采用第二碱性溶液刻蚀去除剩余的非晶硅第一牺牲层S1、所述非晶硅第一牺牲层S1表面的第一金属种子层M1a、非晶硅第三牺牲层S3和所述非晶硅第三牺牲层S3表面的表面场层7和第二金属种子层M2a；
在所述第一金属种子层M1a表面依次制备第一金属层M1b和第一金属保护层M1c；
在所述第二金属种子层M2a表面依次制备第二金属层M2b和第二金属保护层M2c。
本发明在晶硅衬底1的背光面依次层叠制备第一界面钝化层2、发射极层3、透明导电电极层4、第一光学介质层5、非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2。在晶硅衬底1的迎光面依次层叠制备第二界面钝化层6、第二光学介质层8、非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4。
本发明在制备第一界面钝化层2和第二界面钝化层6前，优选对所述晶硅衬底进行预处理，所述预处理优选包括一起进行的制绒和清洗；本发明对所述制绒和清洗的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，制备所述第一界面钝化层2的方法优选为等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)、湿化学氧化或等离子体氧化；本发明对所述等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)、湿化学氧化或等离子体氧化的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，制备所述发射极层3的方法优选为等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、磁控溅射(PVD)或原子层沉积(ALD)；本发明对所述等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、磁控溅射(PVD)或原子层沉积(ALD)的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，制备所述透明导电电极层4的方法优选为反应等离子体沉积(RPD)、磁控溅射(PVD)、原子层沉积(ALD)或旋涂；本发明对所述反应等离子体沉积(RPD)、磁控溅射(PVD)、原子层沉积(ALD)或旋涂的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，制备所述第一光学介质层5的方法优选为化学气相沉积(CVD)、反应等离子体沉积(RPD)、磁控溅射(PVD)、原子层沉积(ALD)或热蒸发；本发明对所述化学气相沉积(CVD)、反应等离子体沉积(RPD)、磁控溅射(PVD)、原子层沉积(ALD)或热蒸发的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，制备所述第二界面钝化层6的方法优选为等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)或热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)，本发明对所述等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)或热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，制备所述第二光学介质层8的方法优选为化学气相沉积(CVD)、反应等离子体沉积(RPD)、磁控溅射(PVD)、原子层沉积(ALD)或热蒸发；本发明对所述化学气相沉积(CVD)、反应等离子体沉积(RPD)、磁控溅射(PVD)、原子层沉积(ALD)或热蒸发的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，制备非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2、非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4的方法优选为等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)或磁控溅射(PVD)；本发明对所述等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)或磁控溅射(PVD)的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明在所述氧化硅第二牺牲层S2的表面制备图形化的第一掩膜R1，在所述氧化硅第四牺牲层S4的表面制备图形化的第二掩膜R2；所述图形化的第一掩膜R1和图形化的第二掩膜R2的图形化结构均为栅线状图形化结构。
在本发明中，在所述氧化硅第二牺牲层S2的表面制备图形化的第一掩膜R1的过程优选为：在所述氧化硅第二牺牲层S2的表面覆盖光刻胶或干膜后，通过光刻工艺对所述光刻胶或干膜进行栅线状图形化刻蚀。在本发明中，所述光刻工艺优选为依次进行的曝光和显影。
在本发明中，所述氧化硅第四牺牲层S4的表面制备第二掩膜R2的过程优选参考上述技术方案所述的第一掩膜R1的过程，在此不再进行赘述。
在本发明中，所述栅线状图形化结构的栅线线宽优选≤50μm，相邻两栅线之间的间距优选为1～3mm。
本发明采用第一酸性溶液刻蚀裸露的氧化硅第二牺牲层S2和氧化硅第四牺牲层S4，裸露出栅线状的非晶硅第一牺牲层S1和非晶硅第三牺牲层S3。
在本发明中，所述第一酸性溶液优选为氢氟酸溶液或盐酸溶液，本发明对所述氢氟酸溶液或盐酸溶液的浓度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知用于刻蚀的浓度即可。
在所述刻蚀过程中，所述第一酸性溶液只能够刻蚀氧化硅第二牺牲层S2和氧化硅第四牺牲层S4，不刻蚀所述图形化的第一掩膜R1和图形化的第二掩膜R2。
本发明采用第一碱性溶液刻蚀裸露的非晶硅第一牺牲层S1和非晶硅第三牺牲层S3，裸露出栅线状的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时去除图形化的第一掩膜R1和图形化的第二掩膜R2。
在本发明中，所述第一碱性溶液优选为氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液，本发明对所述氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液的浓度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的浓度即可。
本发明采用第二酸性溶液刻蚀裸露的第一光学介质层5和第二光学介质层8，裸露出透明导电电极层4和第二界面钝化层6，同时去除氧化硅第二牺牲层S2和氧化硅第四牺牲层S4。
在本发明中，所述第二酸性溶液优选为氢氟酸溶液或盐酸溶液，本发明对所述氢氟酸溶液或盐酸溶液的浓度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知用于刻蚀的浓度即可。
在所述刻蚀过程中，所述第二酸性溶液只能够刻蚀裸露的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时去除氧化硅第二牺牲层S2和氧化硅第四牺牲层S4，不刻蚀第二界面钝化层，不刻蚀或部分刻蚀透明导电电极层。
所述刻蚀完成后，本发明还优选包括依次进行的清洗和干燥；所述清洗优选为采用去离子水进行冲洗，所述干燥的气氛优选为惰性气体。
本发明在裸露的透明导电电极层4和剩余的非晶硅第一牺牲层S1的表面制备第一金属种子层M1a；在裸露的第二界面钝化层6和剩余的非晶硅第三牺牲层S3的表面依次层叠制备表面场层7和第二金属种子层M2a；所述第一金属种子层M1a的厚度小于所述第一光学介质层5和非晶硅第一牺牲层S1的总厚度；所述表面场层7和第二金属种子层M2a的总厚度小于所述第二光学介质层8和非晶硅第三牺牲层S3的总厚度。
在本发明中，所述第一金属种子层M1a优选为镍金属种子层或铜金属种子层；制备所述第一金属种子层M1a的方法优选为磁控溅射或电子束蒸发；本发明对所述磁控溅射或电子束蒸发的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程即可。
在本发明中，制备所述表面场层7的方法优选为等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、磁控溅射(PVD)或原子层沉积(ALD)，本发明对所述等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、磁控溅射(PVD)或原子层沉积(ALD)的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程即可。
在本发明中，所述第二金属种子层M2a优选为镍金属种子层或铜金属种子层；制备所述第二金属种子层M2a的方法优选为磁控溅射或电子束蒸发；本发明对所述磁控溅射或电子束蒸发的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程即可。
本发明采用第二碱性溶液刻蚀去除剩余的非晶硅第一牺牲层S1、所述非晶硅第一牺牲层S1表面的第一金属种子层M1a、非晶硅第三牺牲层S3和所述非晶硅第三牺牲层S3表面的表面场层7和第二金属种子层M2a。
在本发明中，所述第二碱性溶液优选为氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液，本发明对所述氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液的浓度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的浓度即可。
在本发明中，所述第二碱性溶液不能刻蚀第一光学介质层5和第二光学介质层8。
所述刻蚀完成后，本发明还优选包括依次进行的清洗和干燥；所述清洗优选采用去离子水进行清洗；所述干燥的气氛优选为惰性气氛。
本发明在所述第一金属种子层M1a表面依次制备第一金属层M1b和第一金属保护层M1c；在所述第二金属种子层M2a表面依次制备第二金属层M2b和第二金属保护层M2c。
在本发明中，所述第一金属层M1b、第二金属层M2b、第一金属保护层M1c和第二金属保护层M2c的制备方法优选为电镀；本发明对所述电镀的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述电镀的过程不刻蚀所述第一光学介质层5和第二光学介质层8。
所述电镀完成后，本发明还优选包括依次进行的清洗和干燥；所述清洗优选采用去离子水进行清洗；所述干燥的气氛优选为惰性气氛。
在本发明中，当所述表面场层7和第二金属电极之间优选设置有导电介质层9时，与上述技术方案所述制备方法的区别在于：在裸露的第二界面钝化层6和剩余的非晶硅第三牺牲层S3的表面依次层叠制备表面场层7、导电介质层9和第二金属种子层M2a；
采用第二碱性溶液刻蚀去除剩余的非晶硅第一牺牲层S1、所述非晶硅第一牺牲层S1表面的第一金属种子层M1a、非晶硅第三牺牲层S3和所述非晶硅第三牺牲层S3表面的表面场层7、导电介质层9和第二金属种子层M2a(如图4所示)。
在本发明中，所述导电介质层9的制备方法优选为反应等离子体沉积(RPD)、磁控溅射(PVD)或原子层沉积(ALD)；本发明对所述反应等离子体沉积(RPD)、磁控溅射(PVD)或原子层沉积(ALD)的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
下面结合实施例对本发明提供的晶硅异质结太阳电池结构及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
如图1所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构，包括晶硅衬底1(N型掺杂的电阻率为0.4Ω·cm的表面带随机金字塔绒面的晶硅衬底)；
所述晶硅衬底1的背光面依次层叠设置有厚度为4nm的非晶硅氧第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的空穴的厚度8nm的P型掺杂的非晶硅发射极层3和氧化铟锡(ITO)透明导电电极层4；所述氧化铟锡(ITO)透明导电电极层4的表面设置有栅线状第一金属电极M1；所述栅线状第一金属电极M1包括由内层到外层依次层叠设置的镍第一金属种子层M1a、铜第一金属层M1b和银第一金属保护层M1c；未设置有栅线状第一金属电极M1的透明导电电极层4的表面设置有氟化镁第一光学介质层5；
所述晶硅衬底1的迎光面设置有厚度3nm的非晶硅第二界面钝化层6；所述第二界面钝化层6的表面栅线状选取设置有厚度15nm的N+掺杂的纳米晶硅表面场层7，所述表面场层7的表面设置有栅线状第二金属电极M2；所述栅线状第二金属电极M2包括由内层到外层依次层叠设置的镍第二金属种子层M2a、铜第二金属层M2b和银第二金属保护层M2c；未设置有表面场层7的第二界面钝化层6的表面设置有氮化硅第二光学介质层8；所述银第二金属电极M2的栅线线宽为50μm，相邻两栅线之间的间距为3mm。
本实施例所述晶硅异质结太阳电池结构，将取出晶硅衬底中的多子的载流子选择性接触层，即表面场层设置成局域接触，并制备在太阳电池的迎光面上，通过利用多子在晶硅衬底中较大的输运距离，确保了局域表面场层之间可以具有较大的间距，从而避免了栅线过多可能引起的遮光问题。通过减小载流子选择性接触区在电池迎光面上的面积占比，使太阳光更好的进入到晶硅衬底中，有效解决了载流子选择性接触结构处于电池迎光面时因其光学自吸收所导致的电池光电流下降的问题，实现了提高太阳电池短路电流密度的目的。将全面积发射极制备在太阳电池的背光面避免了其光学自吸收对电池所造成的光电流损失，同时有效保障了光生少子的传输和收集效率。最先在晶硅衬底上全面积覆盖的界面钝化层确保了晶硅衬底表面的钝化性能，使电池获得高开路电压。三层复合金属电极结构可以确保电极导电性能同时降低金属电极的成本。多种优点相结合，可确保所述晶硅异质结太阳电池结构具有获得高转换效率的潜力。
实施例2
如图1所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构，包括晶硅衬底1(P型掺杂的电阻率为4Ω·cm的表面带随机金字塔绒面的晶硅衬底)；
所述晶硅衬底1的背光面依次层叠设置有厚度1nm的氧化硅第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的电子的厚度100nm的N型掺杂的多晶硅发射极层3和氧化锌铝(AZO)透明导电电极层4；所述氧化锌铝(AZO)透明导电电极层4的表面设置有栅线状第一金属电极M1；所述栅线状第一金属电极M1包括由内层到外层依次层叠设置的镍第一金属种子层M1a、铜第一金属层M1b和银第一金属保护层M1c；未设置有栅线状银第一金属电极M1的氧化锌铝(AZO)透明导电电极层4的表面设置有氟化镁第一光学介质层5；
所述晶硅衬底1的迎光面设置有厚度5nm的非晶硅纳米硅复合第二界面钝化层6；所述非晶硅纳米硅复合第二界面钝化层6的表面栅线状选取设置有取出晶硅衬底1中的空穴的厚度15nm的P+掺杂的纳米晶硅表面场层7，所述表面场层7的表面设置有栅线状第二金属电极M2；所述栅线状第二金属电极M2包括由内层到外层依次层叠设置的铜第二金属种子层M2a、铜第二金属层M2b和银第二金属保护层M2c；未设置有表面场层7的非晶硅纳米硅复合第二界面钝化层6的表面设置有氮氧化硅第二光学介质层8；所述银第二金属电极M2的栅线线宽为30μm，相邻两栅线之间的间距为1mm。
本实施例所述晶硅异质结太阳电池结构，将取出晶硅衬底中的多子的载流子选择性接触层，即表面场层设置成局域接触，并制备在太阳电池的迎光面上，通过利用多子在晶硅衬底中较大的输运距离，确保了局域表面场层之间可以具有较大的间距，从而避免了栅线过多可能引起的遮光问题。通过减小载流子选择性接触区在电池迎光面上的面积占比，使太阳光更好的进入到晶硅衬底中，有效解决了载流子选择性接触结构处于电池迎光面时因其光学自吸收所导致的电池光电流下降的问题，实现了提高太阳电池短路电流密度的目的。将全面积发射极制备在太阳电池的背光面避免了其光学自吸收对电池所造成的光电流损失，同时有效保障了光生少子的传输和收集效率。最先在晶硅衬底上全面积覆盖的界面钝化层确保了晶硅衬底表面的钝化性能，使电池获得高开路电压。三层复合金属电极结构可以确保电极导电性能同时降低金属电极的成本。多种优点相结合，可确保所述晶硅异质结太阳电池结构具有获得高转换效率的潜力。
实施例3
如图1所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构，包括晶硅衬底1(P型掺杂的电阻率为2Ω·cm的表面带随机金字塔绒面的晶硅衬底)；
所述晶硅衬底1的背光面依次层叠设置有厚度8nm的非晶硅锗非晶硅复合第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的电子的厚度15nm的N型掺杂的纳米晶硅微晶硅碳复合发射极层3和银纳米线透明导电电极层4；所述银纳米线透明导电电极层4的表面设置有栅线状第一金属电极M1；所述栅线状第一金属电极M1包括由内层到外层依次层叠设置的镍第一金属种子层M1a、铜第一金属层M1b和银第一金属保护层M1c；未设置有栅线状第一金属电极M1的银纳米线透明导电电极层4的表面设置有氧化硅第一光学介质层5；
所述晶硅衬底1的迎光面设置有厚度8nm的非晶硅锗纳米硅复合第二界面钝化层6；所述第二界面钝化层6的表面栅线状选取设置有取出晶硅衬底1中的空穴的厚度15nm的碳化钒表面场层7，所述表面场层7的表面设置有栅线状第二金属电极M2；所述栅线状第二金属电极M2包括由内层到外层依次层叠设置的铜第二金属种子层M2a、铜第二金属层M2b和锡第二金属保护层M2c；未设置有表面场层7的第二界面钝化层6的表面设置有硫化锌氟化镁复合第二光学介质层8；所述栅线状第二金属电极M2的栅线线宽为35μm，相邻两栅线之间的间距为2mm。
本实施例所述晶硅异质结太阳电池结构，将取出晶硅衬底中的多子的载流子选择性接触层，即表面场层设置成局域接触，并制备在太阳电池的迎光面上，通过利用多子在晶硅衬底中较大的输运距离，确保了局域表面场层之间可以具有较大的间距，从而避免了栅线过多可能引起的遮光问题。通过减小载流子选择性接触区在电池迎光面上的面积占比，使太阳光更好的进入到晶硅衬底中，有效解决了载流子选择性接触结构处于电池迎光面时因其光学自吸收所导致的电池光电流下降的问题，实现了提高太阳电池短路电流密度的目的。将全面积发射极制备在太阳电池的背光面避免了其光学自吸收对电池所造成的光电流损失，同时有效保障了光生少子的传输和收集效率。最先在晶硅衬底上全面积覆盖的界面钝化层确保了晶硅衬底表面的钝化性能，使电池获得高开路电压。三层复合金属电极结构可以确保电极导电性能同时降低金属电极的成本。多种优点相结合，可确保所述晶硅异质结太阳电池结构具有获得高转换效率的潜力。
实施例4
如图2所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构，包括晶硅衬底1(N型掺杂的电阻率为2Ω·cm的表面带随机金字塔绒面的晶硅衬底)；
所述晶硅衬底1的背光面依次层叠设置有厚度4nm的非晶硅第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的空穴的厚度15nm的氧化钼发射极层3和石墨烯透明导电电极层4；所述石墨烯透明导电电极层4的表面设置有栅线状第一金属电极M1；所述栅线状第一金属电极M1包括由内层到外层依次层叠设置的镍第一金属种子层M1a、铜第一金属层M1b和锡第一金属保护层M1c；未设置有栅线状银第一金属电极M1的石墨烯透明导电电极层4的表面设置有氧化硅第一光学介质层5；
所述晶硅衬底1的迎光面设置有厚度3nm的非晶硅第二界面钝化层6；所述第二界面钝化层6的表面栅线状选取设置有取出晶硅衬底1中的电子的厚度10nm的N+掺杂的纳米晶硅表面场层7，所述表面场层7的表面依次设置有氧化铟锡(ITO)栅线状导电介质层9和栅线状第二金属电极M2；所述栅线状第二金属电极M2包括由内层到外层依次层叠设置的镍第二金属种子层M2a、铜第二金属层M2b和银第二金属保护层M2c；未设置有表面场层7的第二界面钝化层6的表面设置有硫化锌第二光学介质层8；所述银第二金属电极M2的栅线线宽为40μm，相邻两栅线之间的间距为2mm。
本实施例所述晶硅异质结太阳电池结构，将取出晶硅衬底中的多子的载流子选择性接触层，即表面场层设置成局域接触，并制备在太阳电池的迎光面上，通过利用多子在晶硅衬底中较大的输运距离，确保了局域表面场层之间可以具有较大的间距，从而避免了栅线过多可能引起的遮光问题。通过减小载流子选择性接触区在电池迎光面上的面积占比，使太阳光更好的进入到晶硅衬底中，有效解决了载流子选择性接触结构处于电池迎光面时因其光学自吸收所导致的电池光电流下降的问题，实现了提高太阳电池短路电流密度的目的。将全面积发射极制备在太阳电池的背光面避免了其光学自吸收对电池所造成的光电流损失，同时有效保障了光生少子的传输和收集效率。最先在晶硅衬底上全面积覆盖的界面钝化层确保了晶硅衬底表面的钝化性能，使电池获得高开路电压。三层复合金属电极结构可以确保电极导电性能同时降低金属电极的成本。导电介质层能够改善表面场层和第二金属电极之间的接触性能。多种优点相结合，可确保所述晶硅异质结太阳电池结构具有获得高转换效率的潜力。
实施例5
如图2所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构，包括晶硅衬底1(N型掺杂的电阻率为4Ω·cm的表面带随机金字塔绒面的晶硅衬底)；
所述晶硅衬底1的背光面依次层叠设置有厚度5nm的非晶硅氧第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的空穴的厚度20nm的氧化钼发射极层3和氧化铟铈(ICO)透明导电电极层4；所述氧化铟铈(ICO)透明导电电极层4的表面设置有栅线状第一金属电极M1；所述栅线状第一金属电极M1包括由内层到外层依次层叠设置的铜第一金属种子层M1a、铜第一金属层M1b和银第一金属保护层M1c；未设置有栅线状铜第一金属电极M1的氧化铟铈(ICO)透明导电电极层4的表面设置有PDMS第一光学介质层5；
所述晶硅衬底1的迎光面设置有厚度6nm的非晶硅微晶硅复合第二界面钝化层6；所述第二界面钝化层6的表面栅线状选取设置有取出晶硅衬底1中的电子的厚度5nm的N+掺杂的非晶硅表面场层7，所述表面场层7的表面依次设置有氧化锌铝(AZO)栅线状导电介质层9和栅线状第二金属电极M2；所述栅线状第二金属电极M2包括由内层到外层依次层叠设置的铜第二金属种子层M2a、铜第二金属层M2b和银第二金属保护层M2c；未设置有表面场层7的第二界面钝化层6的表面设置有氮化硅氟化镁复合第二光学介质层8；所述铜第二金属电极M2的栅线线宽为30μm，相邻两栅线之间的间距为1mm。
本实施例所述晶硅异质结太阳电池结构，将取出晶硅衬底中的多子的载流子选择性接触层，即表面场层设置成局域接触，并制备在太阳电池的迎光面上，通过利用多子在晶硅衬底中较大的输运距离，确保了局域表面场层之间可以具有较大的间距，从而避免了栅线过多可能引起的遮光问题。通过减小载流子选择性接触区在电池迎光面上的面积占比，使太阳光更好的进入到晶硅衬底中，有效解决了载流子选择性接触结构处于电池迎光面时因其光学自吸收所导致的电池光电流下降的问题，实现了提高太阳电池短路电流密度的目的。将全面积发射极制备在太阳电池的背光面避免了其光学自吸收对电池所造成的光电流损失，同时有效保障了光生少子的传输和收集效率。最先在晶硅衬底上全面积覆盖的界面钝化层确保了晶硅衬底表面的钝化性能，使电池获得高开路电压。三层复合金属电极结构可以确保电极导电性能同时降低金属电极的成本。导电介质层能够改善表面场层和第二金属电极之间的接触性能。多种优点相结合，可确保所述晶硅异质结太阳电池结构具有获得高转换效率的潜力。
实施例6
如图2所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构，包括晶硅衬底1(P型掺杂的电阻率为0.4Ω·cm的表面带随机金字塔绒面的晶硅衬底)；
所述晶硅衬底1的背光面依次层叠设置有厚度1.2nm的氧化硅第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的电子的厚度80nm的N型掺杂的多晶硅发射极层3和氧化铟锡(ITO)透明导电电极层4；所述氧化铟锡(ITO)透明导电电极层4的表面设置有栅线状第一金属电极M1；所述栅线状第一金属电极M1包括由内层到外层依次层叠设置的镍第一金属种子层M1a、铜第一金属层M1b和银第一金属保护层M1c；未设置有栅线状第一金属电极M1的氧化铟锡(ITO)透明导电电极层4的表面设置有氟化镁第一光学介质层5；
所述晶硅衬底1的迎光面设置有厚度1nm的氧化硅第二界面钝化层6；所述厚度1nm的氧化硅第二界面钝化层6的表面栅线状选取设置有取出晶硅衬底1中的空穴的厚度60nm的P+掺杂的多晶硅表面场层7，所述表面场层7的表面依次设置有氮化钒栅线状导电介质层9和栅线状第二金属电极M2；所述栅线状第二金属电极M2包括由内层到外层依次层叠设置的镍第二金属种子层M2a、铜第二金属层M2b和银第二金属保护层M2c；未设置有表面场层7的第二界面钝化层6的表面设置有氮化硅第二光学介质层8；所述栅线状第二金属电极M2的栅线线宽为45μm，相邻两栅线之间的间距为2.5mm。
本实施例所述晶硅异质结太阳电池结构，将取出晶硅衬底中的多子的载流子选择性接触层，即表面场层设置成局域接触，并制备在太阳电池的迎光面上，通过利用多子在晶硅衬底中较大的输运距离，确保了局域表面场层之间可以具有较大的间距，从而避免了栅线过多可能引起的遮光问题。通过减小载流子选择性接触区在电池迎光面上的面积占比，使太阳光更好的进入到晶硅衬底中，有效解决了载流子选择性接触结构处于电池迎光面时因其光学自吸收所导致的电池光电流下降的问题，实现了提高太阳电池短路电流密度的目的。将全面积发射极制备在太阳电池的背光面避免了其光学自吸收对电池所造成的光电流损失，同时有效保障了光生少子的传输和收集效率。最先在晶硅衬底上全面积覆盖的界面钝化层确保了晶硅衬底表面的钝化性能，使电池获得高开路电压。三层复合金属电极结构可以确保电极导电性能同时降低金属电极的成本。导电介质层能够改善表面场层和第二金属电极之间的接触性能。多种优点相结合，可确保所述晶硅异质结太阳电池结构具有获得高转换效率的潜力。
实施例7
如图3所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：
对N型掺杂的电阻率为0.4Ω·cm的晶硅衬底1进行随机金字塔绒面制绒和清洗；
在所述的晶硅衬底1的背光面上采用硅烷、氢气和二氧化碳为源以及采用硅烷、氢气和三甲基硼为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)依次覆盖制备厚度4nm的非晶硅氧第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的空穴的厚度8nm的P型掺杂的非晶硅发射极层3，采用氧化铟锡(ITO)靶为源以及采用氧化硅靶为源通过磁控溅射(PVD)依次覆盖制备ITO透明导电电极层4、氧化硅第一光学介质层5，采用硅烷和氢气为源以及采用硅烷和笑气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2；在所述的晶硅衬底1的迎光面上依次采用硅烷和氢气为源、采用硅烷和氨气为源、采用硅烷和氢气为源以及采用硅烷和笑气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)依次覆盖制备厚度3nm的非晶硅第二界面钝化层6、绝缘的氮化硅第二光学介质层8，非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4；
在氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上分别覆盖光刻胶或干膜R1和R2，通过曝光、显影等光刻工艺对所述的光刻胶或干膜R1和R2进行栅线状图形化刻蚀，并按照栅线状图形化结构露出下面的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4。在第四牺牲层S4上覆盖的光刻胶或干膜R2上制备的栅线状图形化结构的栅线线宽为50μm，栅线间距为3mm；
采用稀氢氟酸溶液作为第一酸性溶液刻蚀露出的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4，使所述光刻胶或干膜R1和R2上的栅线状图形转刻到所述的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上，并按照图形化结构露出所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3；
采用稀氢氧化钠溶液作为第一碱性溶液刻蚀露出的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，使所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上的栅线状图形转刻到所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上，并按照图形化结构露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时刻蚀去除剩余的所述光刻胶或干膜R1和R2；
采用稀氢氟酸水溶液作为第二酸性溶液刻蚀露出的所述第一光学介质层5和第二光学介质层8，使所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上的栅线状图形转刻到所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8上，并按照图形化结构露出所述的透明导电电极层4和第二界面钝化层6，同时刻蚀去除剩余的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4；
用去离子水清洗并在氮气气氛中干燥后，在背光面上采用镍靶为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备镍第一金属种子层M1a；在迎光面采用硅烷、氢气和磷烷为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备取出晶硅衬底1中的电子的厚度15nm的N+掺杂的纳米晶硅表面场层7，采用镍靶为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备镍第二金属种子层M2a；
采用稀的氢氧化钠溶液作为第二碱性溶液刻蚀去除剩余的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，同时剥离去除制备在其上的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a，在电池上获得栅线状图形化结构的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a。在没有第一金属种子层M1a和第二金属种子层M2a的区域露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8；
通过去离子水清洗后，采用电镀工艺在背光面的栅线状图形化结构的镍第一金属种子层M1a上依次制备铜第一金属层M1b和银第一金属保护层M1c，所述的第一金属种子层M1a、第一金属层M1b和第一金属保护层M1c共同构成电池的第一金属电极M1；采用电镀工艺在迎光面的栅线状图形化结构的镍第二金属种子层M2a上依次制备铜第二金属层M2b和银第二金属保护层M2c，所述的第二金属种子层M2a、第二金属层M2b和第二金属保护层M2c共同构成电池的第二金属电极M2。电镀完成后清洗并干燥。
本实施例提供了一种所述晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，通过采用非晶硅、氧化硅牺牲层与光刻、电镀工艺相结合，实现了便捷制备迎光面具有局域载流子选择性接触结构的晶硅异质结太阳电池结构的目的。采用无机的稳定的非晶硅、氧化硅材料作牺牲层，可在后续各材料层制备过程中，避免牺牲层不稳定比如变形、放气等对材料层性能造成影响。光刻工艺可以确保获得窄线宽的栅线，电镀工艺采用纯铜作为金属电极的主体，不但降低金属电极的材料成本，而且确保了窄细金属电极的良好导电性。
实施例8
如图3所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：
对P型掺杂的电阻率为4Ω·cm的晶硅衬底1进行随机金字塔绒面制绒和清洗；
在所述的晶硅衬底1的背光面上采用氩气和氧气为源通过等离子体氧化覆盖制备厚度1nm的氧化硅第一界面钝化层2，采用硅烷和氢气为源通过低压化学气相沉积(LPCVD)结合磷离子注入覆盖制备取出晶硅衬底1中的电子的厚度100nm的N型掺杂的多晶硅发射极层3，采用氧化锌铝(AZO)靶为源通过反应等离子体沉积(RPD)覆盖制备AZO透明导电电极层4，采用热蒸发覆盖制备氟化镁第一光学介质层5，采用硅靶为源以及采用硅靶和氧气为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2；在所述的晶硅衬底1的迎光面上采用硅烷和氢气为源通过热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)覆盖制备厚度5nm的非晶硅纳米晶硅复合第二界面钝化层6，采用硅靶、氧气和氨气为源、采用硅靶和氢气为源以及采用氧化硅靶为源通过磁控溅射覆盖制备绝缘的氧氮化硅第二光学介质层8，非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4；
在氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上分别覆盖光刻胶或干膜R1和R2，通过曝光、显影等光刻工艺对所述的光刻胶或干膜R1和R2进行栅线状图形化刻蚀，并按照栅线状图形化结构露出下面的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4。在第四牺牲层S4上覆盖的光刻胶或干膜R2上制备的栅线状图形化结构的栅线线宽为30μm，栅线间距为1mm；
采用稀氢氟酸溶液作为第一酸性溶液刻蚀露出的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4，使所述光刻胶或干膜R1和R2上的栅线状图形转刻到所述的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上，并按照图形化结构露出所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3；
采用稀碳酸钠溶液作为第一碱性溶液刻蚀露出的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，使所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上的栅线状图形转刻到所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上，并按照图形化结构露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时刻蚀去除剩余的所述光刻胶或干膜R1和R2；
采用稀氢氟酸和盐酸的混合溶液作为第二酸性溶液刻蚀露出的所述第一光学介质层5和第二光学介质层8，使所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上的栅线状图形转刻到所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8上，并按照图形化结构露出所述的透明导电电极层4和第二界面钝化层6，同时刻蚀去除剩余的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4；
用去离子水清洗并在氮气气氛中干燥后，在背光面上采用电子束蒸发覆盖制备镍第一金属种子层M1a；在迎光面采用硅烷、氢气和硼烷为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备取出晶硅衬底1中的空穴的厚度15nm的P+掺杂的纳米晶硅表面场层7，采用电子束蒸发覆盖制备镍第二金属种子层M2a；
采用稀氢氧化钠溶液作为第二碱性溶液刻蚀去除剩余的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，同时剥离去除制备在其上的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a，在电池上获得栅线状图形化结构的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a。在没有第一金属种子层M1a和第二金属种子层M2a的区域露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8；
通过去离子水清洗后，采用电镀工艺在背光面的栅线状图形化结构的镍第一金属种子层M1a上依次制备铜第一金属层M1b和银第一金属保护层M1c，所述的第一金属种子层M1a、第一金属层M1b和第一金属保护层M1c共同构成电池的第一金属电极M1；采用电镀工艺在迎光面的栅线状图形化结构的镍第二金属种子层M2a上依次制备铜第二金属层M2b和银第二金属保护层M2c，所述的第二金属种子层M2a、第二金属层M2b和第二金属保护层M2c共同构成电池的第二金属电极M2。电镀完成后清洗并干燥。
本实施例提供了一种所述晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，通过采用非晶硅、氧化硅牺牲层与光刻、电镀工艺相结合，实现了便捷制备迎光面具有局域载流子选择性接触结构的晶硅异质结太阳电池结构的目的。采用无机的稳定的非晶硅、氧化硅材料作牺牲层，可在后续各材料层制备过程中，避免牺牲层不稳定比如变形、放气等对材料层性能造成影响。光刻工艺可以确保获得窄线宽的栅线，电镀工艺采用纯铜作为金属电极的主体，不但降低金属电极的材料成本，而且确保了窄细金属电极的良好导电性。
实施例9
如图3所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：
对P型掺杂的电阻率为2Ω·cm的晶硅衬底1进行随机金字塔绒面制绒和清洗；
在所述的晶硅衬底1的背光面上采用硅烷、锗烷和氢气为源以及采用硅烷、甲烷、氢气和磷烷为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备厚度8nm的非晶硅锗非晶硅复合第一界面钝化层2、取出晶硅衬底1中的电子的厚度15nm的N型掺杂的纳米晶硅微晶硅碳复合发射极层3，采用旋涂工艺覆盖制备银纳米线透明导电电极层4、采用硅靶和氧气为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备氧化硅第一光学介质层5，采用硅烷和氢气为源以及采用硅烷和笑气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2；在所述的晶硅衬底1的迎光面上依次采用硅烷、锗烷和氢气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备厚度8nm的非晶硅锗纳米硅复合第二界面钝化层6，采用热蒸发覆盖制备硫化锌氟化镁复合第二光学介质层8，采用硅靶和氢气为源以及采用硅靶和氧气为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4；
在氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上分别覆盖光刻胶或干膜R1和R2，通过曝光、显影等光刻工艺对所述的光刻胶或干膜R1和R2进行栅线状图形化刻蚀，并按照栅线状图形化结构露出下面的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4。在第四牺牲层S4上覆盖的光刻胶或干膜R2上制备的栅线状图形化结构的栅线线宽为35μm，栅线间距为2mm；
采用稀的氢氟酸溶液作为第一酸性溶液刻蚀露出的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4，使所述光刻胶或干膜R1和R2上的栅线状图形转刻到所述的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上，并按照图形化结构露出所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3；
采用稀的氢氧化钠溶液作为第一碱性溶液刻蚀露出的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，使所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上的栅线状图形转刻到所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上，并按照图形化结构露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时刻蚀去除剩余的所述光刻胶或干膜R1和R2；
采用稀的氢氟酸和盐酸的混合溶液作为第二酸性溶液刻蚀露出的所述第一光学介质层5和第二光学介质层8，使所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上的栅线状图形转刻到所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8上，并按照图形化结构露出所述的透明导电电极层4和第二界面钝化层6，同时刻蚀去除剩余的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4；
用去离子水清洗并在氮气气氛中干燥后，在背光面上采用铜靶为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备铜第一金属种子层M1a；在迎光面依次采用碳化钒靶为源以及采用镍靶为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备取出晶硅衬底1中的空穴的厚度15nm的高功函数的碳化钒表面场层7和镍第二金属种子层M2a；
采用稀的氢氧化钠溶液作为第二碱性溶液刻蚀去除剩余的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，同时剥离去除制备在其上的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a，在电池上获得栅线状图形化结构的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a。在没有第一金属种子层M1a和第二金属种子层M2a的区域露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8；
通过去离子水清洗后，采用电镀工艺在背光面的栅线状图形化结构的镍第一金属种子层M1a上依次制备铜第一金属层M1b和锡第一金属保护层M1c，所述的第一金属种子层M1a、第一金属层M1b和第一金属保护层M1c共同构成电池的第一金属电极M1；采用电镀工艺在迎光面的栅线状图形化结构的镍第二金属种子层M2a上依次制备铜第二金属层M2b和锡第二金属保护层M2c，所述的第二金属种子层M2a、第二金属层M2b和第二金属保护层M2c共同构成电池的第二金属电极M2。电镀完成后清洗并干燥。
本实施例提供了一种所述晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，通过采用非晶硅、氧化硅牺牲层与光刻、电镀工艺相结合，实现了便捷制备迎光面具有局域载流子选择性接触结构的晶硅异质结太阳电池结构的目的。采用无机的稳定的非晶硅、氧化硅材料作牺牲层，可在后续各材料层制备过程中，避免牺牲层不稳定比如变形、放气等对材料层性能造成影响。光刻工艺可以确保获得窄线宽的栅线，电镀工艺采用纯铜作为金属电极的主体，不但降低金属电极的材料成本，而且确保了窄细金属电极的良好导电性。
实施例10
如图4所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：
对N型掺杂的电阻率为2Ω·cm的晶硅衬底1进行随机金字塔绒面制绒和清洗；
在所述的晶硅衬底1的背光面上依次采用硅烷和氢气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备厚度4nm的非晶硅第一界面钝化层2，采用氧化钼靶为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备取出晶硅衬底1中的空穴的厚度15nm的高功函数的氧化钼发射极层3，采用层转移工艺覆盖制备石墨烯透明导电电极层4，采用硅靶和氧气为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备氧化硅第一光学介质层5，采用硅烷和氢气为源以及采用硅烷和笑气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2；在所述的晶硅衬底1的迎光面上依次采用硅烷和氢气为源通过热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)覆盖制备厚度3nm的非晶硅第二界面钝化层6，采用热蒸发覆盖制备绝缘的硫化锌第二光学介质层8，采用硅烷和氢气为源以及采用硅烷和笑气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4；
在氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上分别覆盖光刻胶或干膜R1和R2，通过曝光、显影等光刻工艺对所述的光刻胶或干膜R1和R2进行栅线状图形化刻蚀，并按照栅线状图形化结构露出下面的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4。在第四牺牲层S4上覆盖的光刻胶或干膜R2上制备的栅线状图形化结构的栅线线宽为40μm，栅线间距为2mm；
采用稀的氢氟酸溶液作为第一酸性溶液刻蚀露出的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4，使所述光刻胶或干膜R1和R2上的栅线状图形转刻到所述的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上，并按照图形化结构露出所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3；
采用稀的氢氧化钠溶液作为第一碱性溶液刻蚀露出的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，使所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上的栅线状图形转刻到所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上，并按照图形化结构露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时刻蚀去除剩余的所述光刻胶或干膜R1和R2；
采用稀的氢氟酸和盐酸的混合溶液作为第二酸性溶液刻蚀露出的所述第一光学介质层5和第二光学介质层8，使所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上的栅线状图形转刻到所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8上，并按照图形化结构露出所述的透明导电电极层4和第二界面钝化层6，同时刻蚀去除剩余的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4；
用去离子水清洗并在氮气气氛中干燥后，在背光面上采用铜靶为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备铜第一金属种子层M1a；在迎光面依次采用硅烷、氢气和磷烷为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备取出晶硅衬底1中的电子的厚度10nm的N+掺杂的纳米晶硅表面场层7，采用氧化铟锡(ITO)靶为源以及采用铜靶为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备ITO栅线状导电介质层9和铜第二金属种子层M2a；
采用稀的氢氧化钠溶液作为第二碱性溶液刻蚀去除剩余的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，同时剥离去除制备在其上的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a，在电池上获得栅线状图形化结构的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a。在没有第一金属种子层M1a和第二金属种子层M2a的区域露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8；
通过去离子水清洗后，采用电镀工艺在背光面的栅线状图形化结构的铜第一金属种子层M1a上依次制备铜第一金属层M1b和银第一金属保护层M1c，所述的第一金属种子层M1a、第一金属层M1b和第一金属保护层M1c共同构成电池的第一金属电极M1；采用电镀工艺在迎光面的栅线状图形化结构的铜第二金属种子层M2a上依次制备铜第二金属层M2b和银第二金属保护层M2c，所述的第二金属种子层M2a、第二金属层M2b和第二金属保护层M2c共同构成电池的第二金属电极M2。电镀完成后清洗并干燥。
本实施例提供了一种所述晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，通过采用非晶硅、氧化硅牺牲层与光刻、电镀工艺相结合，实现了便捷制备迎光面具有局域载流子选择性接触结构的晶硅异质结太阳电池结构的目的。采用无机的稳定的非晶硅、氧化硅材料作牺牲层，可在后续各材料层制备过程中，避免牺牲层不稳定比如变形、放气等对材料层性能造成影响。光刻工艺可以确保获得窄线宽的栅线，电镀工艺采用纯铜作为金属电极的主体，不但降低金属电极的材料成本，而且确保了窄细金属电极的良好导电性。导电介质层能够改善表面场层和第二金属电极之间的接触性能。
实施例11
如图4所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：
对N型掺杂的电阻率为4Ω·cm的晶硅衬底1进行随机金字塔绒面制绒和清洗；
在所述的晶硅衬底1的背光面上依次采用硅烷、氢气和二氧化碳为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备厚度5nm的非晶硅氧第一界面钝化层2，采用氧化钼靶为源、采用氧化铟铈(ICO)为源以及采用硅靶和氧气为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备取出晶硅衬底1中的空穴的厚度20nm的高功函数的氧化钼发射极层3、氧化铟铈(ICO)透明导电电极层4、氧化硅第一光学介质层5，采用硅烷和氢气为源以及采用硅烷和笑气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2；在所述的晶硅衬底1的迎光面上依次采用硅烷和氢气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备厚度6nm的非晶硅纳米晶硅复合第二界面钝化层6、采用硅靶和氨气为源通过磁控溅射结合热蒸发覆盖制备绝缘的氮化硅氟化镁复合第二光学介质层8，采用硅烷和氢气为源以及采用硅烷和笑气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4；
在氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上分别覆盖光刻胶或干膜R1和R2，通过曝光、显影等光刻工艺对所述的光刻胶或干膜R1和R2进行栅线状图形化刻蚀，并按照栅线状图形化结构露出下面的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4。在第四牺牲层S4上覆盖的光刻胶或干膜R2上制备的栅线状图形化结构的栅线线宽为30μm，栅线间距为1mm；
采用稀的氢氟酸溶液作为第一酸性溶液刻蚀露出的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4，使所述光刻胶或干膜R1和R2上的栅线状图形转刻到所述的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上，并按照图形化结构露出所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3；
采用稀的氢氧化钠溶液作为第一碱性溶液刻蚀露出的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，使所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上的栅线状图形转刻到所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上，并按照图形化结构露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时刻蚀去除剩余的所述光刻胶或干膜R1和R2；
采用稀的氢氟酸和盐酸的混合溶液作为第二酸性溶液刻蚀露出的所述第一光学介质层5和第二光学介质层8，使所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上的栅线状图形转刻到所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8上，并按照图形化结构露出所述的透明导电电极层4和第二界面钝化层6，同时刻蚀去除剩余的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4；
用去离子水清洗并在氮气气氛中干燥后，在背光面上采用镍靶为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备镍第一金属种子层M1a；在迎光面依次采用硅烷、氢气和磷烷为源通过热丝辅助化学气相沉积(HWCVD)覆盖制备取出晶硅衬底1中的电子的厚度5nm的N+掺杂的非晶硅表面场层7，采用氧化锌铝(AZO)靶为源以及采用镍靶为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备氧化锌铝(AZO)栅线状导电介质层9和镍第二金属种子层M2a；
采用稀的氢氧化钠溶液作为第二碱性溶液刻蚀去除剩余的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，同时剥离去除制备在其上的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a，在电池上获得栅线状图形化结构的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a。在没有第一金属种子层M1a和第二金属种子层M2a的区域露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8；
通过去离子水清洗后，采用电镀工艺在背光面的栅线状图形化结构的镍第一金属种子层M1a上依次制备铜第一金属层M1b和锡第一金属保护层M1c，所述的第一金属种子层M1a、第一金属层M1b和第一金属保护层M1c共同构成电池的第一金属电极M1；采用电镀工艺在迎光面的栅线状图形化结构的镍第二金属种子层M2a上依次制备铜第二金属层M2b和锡第二金属保护层M2c，所述的第二金属种子层M2a、第二金属层M2b和第二金属保护层M2c共同构成电池的第二金属电极M2。电镀完成后清洗并干燥。
本实施例提供了一种所述晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，通过采用非晶硅、氧化硅牺牲层与光刻、电镀工艺相结合，实现了便捷制备迎光面具有局域载流子选择性接触结构的晶硅异质结太阳电池结构的目的。采用无机的稳定的非晶硅、氧化硅材料作牺牲层，可在后续各材料层制备过程中，避免牺牲层不稳定比如变形、放气等对材料层性能造成影响。光刻工艺可以确保获得窄线宽的栅线，电镀工艺采用纯铜作为金属电极的主体，不但降低金属电极的材料成本，而且确保了窄细金属电极的良好导电性。导电介质层能够改善表面场层和第二金属电极之间的接触性能。
实施例12
如图4所示，提供一种晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：
对P型掺杂的电阻率为0.4Ω·cm的晶硅衬底1进行随机金字塔绒面制绒和清洗；
在所述的晶硅衬底1的背光面上依次采用浓硝酸湿化学氧化覆盖制备厚度1.2nm的氧化硅第一界面钝化层2，采用硅烷和氢气为源通过低压化学气相沉积(LPCVD)结合磷离子注入覆盖制备取出晶硅衬底1中的电子的厚度80nm的N型掺杂的多晶硅发射极层3，采用氧化铟锡(ITO)靶为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备ITO透明导电电极层4，采用氨基乙硅烷和臭氧为源通过原子层沉积(ALD)覆盖制备氧化硅第一光学介质层5，采用硅靶和氢气为源以及采用硅靶和氧气为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备非晶硅第一牺牲层S1和氧化硅第二牺牲层S2；在所述的晶硅衬底1的迎光面上依次采用氩气和氧气为源通过等离子氧化覆盖制备厚度1nm的氧化硅第二界面钝化层6，采用硅烷和氨气为源、采用硅烷和氢气为源以及采用硅烷和笑气为源通过等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)覆盖制备绝缘的氮化硅第二光学介质层8、非晶硅第三牺牲层S3和氧化硅第四牺牲层S4；
在氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上分别覆盖光刻胶或干膜R1和R2，通过曝光、显影等光刻工艺对所述的光刻胶或干膜R1和R2进行栅线状图形化刻蚀，并按照栅线状图形化结构露出下面的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4。在第四牺牲层S4上覆盖的光刻胶或干膜R2上制备的栅线状图形化结构的栅线线宽为45μm，栅线间距为2.5mm；
采用稀的氢氟酸溶液作为第一酸性溶液刻蚀露出的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4，使所述光刻胶或干膜R1和R2上的栅线状图形转刻到所述的氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上，并按照图形化结构露出所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3；
采用稀的碳酸钠溶液作为第一碱性溶液刻蚀露出的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，使所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4上的栅线状图形转刻到所述的非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上，并按照图形化结构露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8，同时刻蚀去除剩余的所述光刻胶或干膜R1和R2；
采用稀的氢氟酸溶液作为第二酸性溶液刻蚀露出的所述第一光学介质层5和第二光学介质层8，使所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3上的栅线状图形转刻到所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8上，并按照图形化结构露出所述的透明导电电极层4和第二界面钝化层6，同时刻蚀去除剩余的所述氧化硅第二牺牲层S2和第四牺牲层S4；
用去离子水清洗并在氮气气氛中干燥后，在背光面上采用电子束蒸发覆盖制备铜第一金属种子层M1a；在迎光面依次采用硅烷和氢气为源通过低压化学气相沉积(LPCVD)结合硼离子注入覆盖制备取出晶硅衬底1中的空穴的厚度60nm的P+掺杂的多晶硅表面场层7，采用钒靶和氨气为源通过磁控溅射(PVD)覆盖制备氮化钒栅线状导电介质层9，采用电子束蒸发覆盖制备铜第二金属种子层M2a；
采用稀的氢氧化钠溶液作为第二碱性溶液刻蚀去除剩余的所述非晶硅第一牺牲层S1和第三牺牲层S3，同时剥离去除制备在其上的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a，在电池上获得栅线状图形化结构的第一金属种子层M1a、表面场层7和第二金属种子层M2a。在没有第一金属种子层M1a和第二金属种子层M2a的区域露出所述的第一光学介质层5和第二光学介质层8；
通过去离子水清洗后，采用电镀工艺在背光面的栅线状图形化结构的铜第一金属种子层M1a上依次制备铜第一金属层M1b和银第一金属保护层M1c，所述的第一金属种子层M1a、第一金属层M1b和第一金属保护层M1c共同构成电池的第一金属电极M1；采用电镀工艺在迎光面的栅线状图形化结构的铜第二金属种子层M2a上依次制备铜第二金属层M2b和银第二金属保护层M2c，所述的第二金属种子层M2a、第二金属层M2b和第二金属保护层M2c共同构成电池的第二金属电极M2。电镀完成后清洗并干燥。
本实施例提供了一种所述晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，通过采用非晶硅、氧化硅牺牲层与光刻、电镀工艺相结合，实现了便捷制备迎光面具有局域载流子选择性接触结构的晶硅异质结太阳电池结构的目的。采用无机的稳定的非晶硅、氧化硅材料作牺牲层，可在后续各材料层制备过程中，避免牺牲层不稳定比如变形、放气等对材料层性能造成影响。光刻工艺可以确保获得窄线宽的栅线，电镀工艺采用纯铜作为金属电极的主体，不但降低金属电极的材料成本，而且确保了窄细金属电极的良好导电性。导电介质层能够改善表面场层和第二金属电极之间的接触性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶硅异质结太阳电池结构，其特征在于，包括晶硅衬底(1)；
所述晶硅衬底(1)的背光面依次层叠设置有第一界面钝化层(2)、取出晶硅衬底(1)中的少子的发射极层(3)和透明导电电极层(4)；所述透明导电电极层(4)的表面设置有栅线状第一金属电极(M1)；所述栅线状第一金属电极(M1)包括由内层到外层依次层叠设置的第一金属种子层(M1a)、第一金属层(M1b)和第一金属保护层(M1c)；未设置有栅线状第一金属电极(M1)的透明导电电极层(4)的表面设置有第一光学介质层(5)；
所述晶硅衬底(1)的迎光面设置有第二界面钝化层(6)；所述第二界面钝化层(6)的表面栅线状选区设置有取出晶硅衬底(1)中的多子的表面场层(7)，所述表面场层(7)的表面设置有栅线状第二金属电极(M2)；所述栅线状第二金属电极(M2)包括由内层到外层依次层叠设置的第二金属种子层(M2a)、第二金属层(M2b)和第二金属保护层(M2c)；未设置有表面场层(7)的第二界面钝化层(6)的表面设置有第二光学介质层(8)。
2.如权利要求1所述的晶硅异质结太阳电池结构，其特征在于，所述表面场层(7)和第二金属电极(M2)之间设置有导电介质层(9)。
3.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池结构，其特征在于，所述晶硅衬底(1)为P型掺杂或N型掺杂的；所述晶硅衬底(1)的电阻率为0.4～4Ω·cm。
4.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池结构，其特征在于，所述第一界面钝化层(2)和第二界面钝化层(6)独立的为硅薄膜层、硅氧薄膜层和包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种。
5.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池结构，其特征在于，所述晶硅衬底(1)为P型掺杂的，所述发射极层(3)具有≤4.2eV的功函数，所述表面场层(7)具有≥5.0eV的功函数；
所述发射极层(3)是N型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层和包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；
或所述发射极层(3)是无主动掺杂的，为氧化物层、氟化物层和硫化层中的一种或几种；
所述表面场层(7)是P+型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层和包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；
或所述表面场层(7)是无主动掺杂的，为氧化物层、氮化物层、碳化层和碳氮化物层中的一种或几种。
6.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池结构，其特征在于，所述晶硅衬底(1)为N型掺杂的，所述发射极层(3)具有≥5.0eV的功函数，所述表面场层(7)具有≤4.2eV的功函数；
所述发射极层(3)是P型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层和包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；
或所述发射极层(3)是无主动掺杂的，为氧化物层、氮化物层、碳化物层和碳氮化物层中的一种或几种；
所述表面场层(7)是N+型掺杂的，为硅薄膜层、硅氧薄膜层和包含其他IVA族元素的硅合金薄膜层中的一种或几种；
或所述表面场层(7)是无主动掺杂的，为氧化物层、氟化物层和硫化物层中的一种或几种。
7.如权利要求1或2所述的晶硅异质结太阳电池结构，其特征在于，所述透明导电电极层(4)为氧化铟基透明导电氧化物层、氧化锌基透明导电氧化物层、导电化合物层、导电聚合物层、透明金属纳米线层和透明导电石墨烯层中的一种或几种。
8.如权利要求2所述的晶硅异质结太阳电池结构，其特征在于，所述导电介质层(9)为导电氧化物层、导电硼化物层、导电氮化物层、导电碳化物层和导电碳氮化物层中的一种或几种。
9.权利要求1～8任一项所述的晶硅异质结太阳电池结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在晶硅衬底(1)的背光面依次层叠制备第一界面钝化层(2)、发射极层(3)、透明导电电极层(4)、第一光学介质层(5)、非晶硅第一牺牲层(S1)和氧化硅第二牺牲层(S2)；
在晶硅衬底(1)的迎光面依次层叠制备第二界面钝化层(6)、第二光学介质层(8)、非晶硅第三牺牲层(S3)和氧化硅第四牺牲层(S4)；
在所述氧化硅第二牺牲层(S2)的表面制备图形化的第一掩膜(R1)，在所述氧化硅第四牺牲层(S4)的表面制备图形化的第二掩膜(R2)；所述图形化的第一掩膜(R1)和图形化的第二掩膜(R2)的图形化结构均为栅线状图形化结构；
采用第一酸性溶液刻蚀裸露的氧化硅第二牺牲层(S2)和氧化硅第四牺牲层(S4)，裸露出栅线状的非晶硅第一牺牲层(S1)和非晶硅第三牺牲层(S3)；
采用第一碱性溶液刻蚀裸露的非晶硅第一牺牲层(S1)和非晶硅第三牺牲层(S3)，裸露出栅线状的第一光学介质层(5)和第二光学介质层(8)，同时去除图形化的第一掩膜(R1)和图形化的第二掩膜(R2)；
采用第二酸性溶液刻蚀裸露的第一光学介质层(5)和第二光学介质层(8)，裸露出透明导电电极层(4)和第二界面钝化层(6)，同时去除氧化硅第二牺牲层(S2)和氧化硅第四牺牲层(S4)；
在裸露的透明导电电极层(4)和剩余的非晶硅第一牺牲层(S1)的表面制备第一金属种子层(M1a)；在裸露的第二界面钝化层(6)和剩余的非晶硅第三牺牲层(S3)的表面依次层叠制备表面场层(7)和第二金属种子层(M2a)；所述第一金属种子层(M1a)的厚度小于所述第一光学介质层(5)和非晶硅第一牺牲层(S1)的总厚度；所述表面场层(7)和第二金属种子层(M2a)的总厚度小于所述第二光学介质层(8)和非晶硅第三牺牲层(S3)的总厚度；
采用第二碱性溶液刻蚀去除剩余的非晶硅第一牺牲层(S1)、所述非晶硅第一牺牲层(S1)表面的第一金属种子层(M1a)、非晶硅第三牺牲层(S3)和所述非晶硅第三牺牲层(S3)表面的表面场层(7)和第二金属种子层(M2a)；
在所述第一金属种子层(M1a)表面依次制备第一金属层(M1b)和第一金属保护层(M1c)；
在所述第二金属种子层(M2a)表面依次制备第二金属层(M2b)和第二金属保护层(M2c)。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括在裸露的第二界面钝化层(6)和剩余的非晶硅第三牺牲层(S3)的表面依次层叠制备表面场层(7)、导电介质层(9)和第二金属种子层(M2a)；
采用第二碱性溶液刻蚀去除剩余的非晶硅第一牺牲层(S1)、所述非晶硅第一牺牲层(S1)表面的第一金属种子层(M1a)、非晶硅第三牺牲层(S3)和所述非晶硅第三牺牲层(S3)表面的表面场层(7)、导电介质层(9)和第二金属种子层(M2a)。
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