CN115036388A - 太阳能电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种太阳能电池及其制作方法，太阳能电池的制作方法包括：提供N型基底以及位于所述基底前表面的P型发射极；在所述基底前表面形成第一钝化层，所述第一钝化层包括多个氮氧化硅子层，所述氮氧化硅子层内掺杂有氢离子，在垂直于所述基底前表面的方向上，每一所述氮氧化硅子层的厚度不大于20nm，在远离所述基底的方向上，所述多个氮氧化硅子层的折射率递减；在所述第一钝化层表面形成第二钝化层，所述第二钝化层包括多个氮化硅子层，在远离所述基底的方向上，所述多个氮化硅子层的折射率递减；在所述基底后表面形成钝化接触结构。本发明实施例有利于提升太阳能电池的钝化效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及光伏领域，特别涉及一种太阳能电池及其制作方法。
背景技术
相较于采用氧化铝/氮化硅叠层作为N型太阳能电池的正面钝化叠层，采用氮氧化硅/氮化硅叠层作为正面钝化叠层，具有工艺过程简单、成本低廉以及安全性高等特点，同时，氮氧化硅对P型发射极也可以具有良好的钝化效果。
然而，由于P型发射极的特殊带电性质以及表面制绒的存在，采用传统工艺制备沉积在P型发射极表面的氮氧化硅层，氮氧化硅层具有不易沉积生长、生长不均匀以及钝化效果较差等问题。这对氮氧化硅层的大规模工艺应用造成限制。
发明内容
本发明实施例提供一种太阳能电池及其制作方法，有利于提升太阳能电池的钝化效果。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种太阳能电池的制作方法，包括：提供N型基底以及位于所述基底前表面的P型发射极；在所述基底前表面形成第一钝化层，所述第一钝化层包括多个氮氧化硅子层，所述氮氧化硅子层内掺杂有氢离子，在垂直于所述基底前表面的方向上，每一所述氮氧化硅子层的厚度不大于20nm，在远离所述基底的方向上，所述多个氮氧化硅子层的折射率递减；在所述第一钝化层表面形成第二钝化层，所述第二钝化层包括多个氮化硅子层，在远离所述基底的方向上，所述多个氮化硅子层的折射率递减；在所述基底后表面形成钝化接触结构。
另外，形成所述第一钝化层的工艺步骤包括：采用第一射频功率电离前驱体，以形成位于所述基底前表面的第一氮氧化硅子层；采用第二射频功率电离所述前驱体，以形成覆盖所述第一氮氧化硅子层的第二氮氧化硅子层，所述第一射频功率大于所述第二射频功率。
另外，所述第一射频功率为12000W～14000W，所述第二射频功率为10000W～12000W。
另外，在形成所述氮氧化硅子层之前，还包括：形成覆盖所述基底前表面的氧化硅层，所述氧化硅层背离所述基底的表面分布有悬挂键；在形成所述氧化硅层之后，沉积氮氧化硅材料，所述氮氧化硅材料通过所述悬挂键与所述氧化硅层结合，以形成覆盖所述氧化硅层的所述氮氧化硅子层。
另外，在垂直于所述基底前表面的方向上，所述第一钝化层的厚度为10nm～25nm。
另外，所述第一钝化层的第一折射率为1.4～2.0。
相应地，本发明实施例还提供一种太阳能电池，包括：N型基底以及位于所述基底前表面的P型发射极；位于所述基底前表面的第一钝化层，所述第一钝化层包括多个氮氧化硅子层，在垂直于所述基底前表面的方向上，每一所述氮氧化硅子层的厚度不大于20nm，所述氮氧化硅子层内掺杂有氢离子，在远离所述基底的方向上，所述多个氮氧化硅子层的折射率递减；覆盖所述第一钝化层表面的第二钝化层，所述第二钝化层包括多个氮化硅子层，在远离所述基底的方向上，所述多个氮化硅子层的折射率递减；位于所述基底后表面的钝化接触结构。
另外，第一钝化层包括层叠的第一氮氧化硅子层和第二氮氧化硅子层，所述第一氮氧化硅子层位于所述基底与所述第二氮氧化硅子层之间，所述第一氮氧化硅子层的致密度高于所述第二氮氧化硅子层的致密度。
另外，所述第一钝化层中氧原子的数量与氮原子的数量的比值为0.49～8.64。
另外，在垂直于所述基底前表面的方向上，所述第二钝化层的厚度为45nm～65nm，所述第二钝化层的折射率为1.8～2.2。
与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：
上述技术方案中，通过限制沉积的每层氮氧化硅子层的厚度，使得每层氮氧化硅子层具有良好的膜厚均匀性，避免因膜层厚度增大而导致的膜厚均匀性劣化，从而保证多层氮氧化硅子层构成的第一钝化层具有良好的膜厚均匀性以及良好的钝化效果。
另外，由于氧化硅层的悬挂键通常具有良好的平均均匀性，因此，通过悬挂键固定氮氧化硅材料并形成氮氧化硅子层，有利于使得氮氧化硅子层具有良好的膜厚均匀性，有利于提升氮氧化硅子层的钝化效果。
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，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1至图11为本发明实施例提供的太阳能电池的制作方法各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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，在本发明各实施例中，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至图10为本发明实施例提供的太阳能电池的制作方法各步骤对应的结构示意图。太阳能电池的制作方法包括以下步骤：
参考图1至图3，提供N型基底100并进行双面制绒，形成P型发射极111。
具体地，对N型基底100进行清洗，并采用湿法化学腐蚀的方式制备金字塔绒面，金字塔绒面可以降低基底100表面对光线的反射，从而增加基底100对光线的吸收利用率，提升太阳能电池的转换效率；此外，绒面制备可采用成熟的产线碱制绒工艺，形成45度正金字塔绒面。
需要说明的是，基底100的前表面制绒会形成台阶效应，即形成非平坦表面，后续沉积的膜层可能因沉积面为非平坦面而产生膜层生长速度慢、膜层生长均匀性差等问题，进而影响后续沉积的膜层的钝化效果；同时，制绒工艺可能会对基底100表面造成损伤并形成微小的空位缺陷。N型基底100为掺杂有N型离子(例如，磷等五主族元素)的硅基底，基底100前表面为基底100朝向阳光的表面，基底100后表面为基底100背离阳光的表面，硅基底的材料包括单晶硅、多晶硅、非晶硅以及微晶硅；在其他实施例中，基底的材料还可以为碳单质、有机材料以及多元化合物，多元化合物包括砷化镓、碲化镉、铜铟硒等。
在双面制绒之后，对基底100前表面进行硼扩散处理，形成P型发射极111，P型发射极111占据基底100朝阳侧的部分表层空间，P型发射极111与基底100构成PN结。P型发射极111呈正电性，会对后续形成的具有正电性的膜层(例如氮氧化硅子层)起到排斥作用，排斥作用可能导致膜层间的结合力较弱、膜层生长均匀性较差等问题。
硼扩散处理还会同时在基底100前表面、后表面以及侧面生成不必要的硼硅玻璃，硼硅玻璃对基底100有一定的保护作用，可避免某些工艺制程对基底100表面造成损伤。换句话说，不必要的硼硅玻璃可作为基底100的掩膜层。
参考图4，对基底100后表面进行平坦化工艺(例如，抛光)。
后表面为太阳能电池背离阳光的一面，平坦化工艺可形成用于沉积后表面膜层所需的平坦表面。在进行平坦化工艺的过程中，后表面的硼硅玻璃被一并去除。
参考图5和图6，形成界面钝化层121和场钝化层122，构成钝化接触结构。
在一些实施例中，采用沉积工艺形成界面钝化层121，具体来说，界面钝化层121的材料包括氧化硅，沉积工艺包括化学气相沉积工艺；在其他实施例中，还可以采用原位生成工艺形成界面钝化层，具体来说，可以在硅基底的基础上，采用热氧化工艺以及硝酸钝化等工艺原位生成界面钝化层。
在一些实施例中，在形成界面钝化层121之后，沉积本征多晶硅以形成多晶硅层，并通过离子注入以及源扩散的方式掺杂磷离子，形成N型掺杂多晶硅层，掺杂多晶硅层作为场钝化层122。
当采用沉积工艺形成界面钝化层121以及场钝化层122时，由于前表面有硼硅玻璃作为掩膜层对基底100前表面进行保护，因此，在进行沉积工艺时无需通过掩膜将沉积区域限定在后表面，后续可采用同一工艺同时去除前表面的硼酸玻璃以及沉积在前表面的氧化硅和多晶硅。如此，无需设置额外的掩膜，有利于减少工艺步骤，缩短工艺流程，降低工艺成本。
在其他实施例中，当界面钝化层采用原位生成工艺形成时，沉积在基底前表面的硼硅玻璃表面的只有多晶硅。
参考图7，形成覆盖基底100前表面的氧化硅层112。
在一些实施例中，在形成氧化硅层112之前，需要去除绕镀在基底100前表面的多余的硼硅玻璃、氧化硅和多晶硅；在其他实施例中，在形成第一钝化层之前，需要去除绕镀在基底前表面的多余的硼硅玻璃和多晶硅。
氧化硅层112的形成工艺包括化学气相沉积、热氧氧化、臭氧氧化、硝酸钝化和自然氧化等，在形成氧化硅层112之后，氧化硅层112背离基底100的表面分布有悬挂键，悬挂键用于与氮氧化硅材料反应并结合，以形成氮氧化硅子层。为控制氮氧化硅子层的膜厚均匀性和致密性，可选择合适的形成工艺以及工艺参数，使得最终形成的氧化硅层112表面具有均匀性较好且密度较大的悬挂键。
在一些实施例中，采用自然氧化工艺形成氧化硅层112，在垂直于基底100表面的方向上，氧化硅层112的厚度为1～8nm，例如2nm、4nm或6nm。如此，既可以使得氧化硅层112具有均匀性较好且密度较大的悬挂键，又可以减小氧化硅层112的设置对太阳能电池整体封装尺寸的影响。
参考图8，形成第一氮氧化硅子层113a。
在一些实施例中，钝化叠层中的第一钝化层包括多个氮氧化硅子层，不同氮氧化硅子层的物理特性不同。本文仅以第一钝化层包括两层依次堆叠的氮氧化硅子层作为示例进行具体说明，并不对氮氧化硅子层的层数进行限制；此外，氮氧化硅子层指的是以氮氧化硅材料为主的膜层，即该膜层的主要特性由氮氧化硅材料决定，实际上，该膜层还可以掺杂有氧化硅、氧化镓、氧化铪和氧化钽等材料，以调节氮氧化硅子层的特性。
形成第一氮氧化硅子层113a的工艺步骤包括：向反应腔室内通入前驱体，前驱体包括硅烷、笑气以及氨气；采用第一射频功率电离前驱体，形成前驱体等离子体，前驱体等离子体在氧化硅层112表面发生反应，形成覆盖氧化硅层112表面的第一氮氧化硅子层113a。需要说明的是，若未形成氧化硅层112，则第一氮氧化硅子层113a覆盖基底100前表面或者说P型发射极表面。
第一氮氧化硅子层113a的物理特性与第一射频功率的大小有关。具体来说，第一射频功率越大，前驱体被电离得越充分，形成氮氧化硅材料的不同元素更多以离子形式参与反应，相对于气体分子而言，离子具有相对较小的体积，更容易均匀覆盖基底100表面以及填补基底100表面的微小空位缺陷；同时，参与反应的前驱体分子较少，更少地占据基底100前表面的反应空间，有利于提高相同空间内参与有效反应的离子总数，从而提高第一氮氧化硅子层113a的生长速率以及致密度，致密度越高折射率越大。
在一些实施例中，第一射频功率为12000W～14000W，例如12500W、13000W或13500W。如此，有利于以较快的生长速度形成第一氮氧化硅子层113a，第一氮氧化硅子层113a能够填补基底100表面的空位缺陷且具有良好的膜厚均匀性，即背离基底100的表面较为平滑，能够为后续膜层的沉积提供良好的沉积环境，提升后续膜层的膜厚均匀性；同时，第一氮氧化硅子层113a具有致密度较高和折射率较大的特点，有利于提高光利用率。
在一些实施例中，氧化硅层112的折射率可设置为1.3～1.5，例如为1.35、1.4或1.45。设置氧化硅层112的折射率小于第一氮氧化硅子层113a，有利于减弱第一氮氧化硅子层113a的折射率大于基底100的折射率而导致的光反射，从而提高光利用率。
在一些实施例中，在垂直于基底100前表面的方向上，第一氮氧化硅子层113a的厚度不大于10nm，例如5nm、7nm或9nm。如此，有利于保证第一氮氧化硅子层113a具有较优的膜厚均匀性；同时，由于膜层厚度越大，膜层应力越大，设置覆盖氧化硅层112的第一氮氧化硅子层113a具有上述厚度，有利于保证第一氮氧化硅子层113a施加于氧化硅层112的应力较小。
膜厚均匀性可以用膜层的极大/极小厚度除以膜层的平均厚度得到的比值进行表征，比值越接近1，膜厚均匀性越好。一般情况下，随着膜层厚度的增加，膜厚均匀性逐渐降低；同时，随着膜层厚度的增加，膜层缺陷出现的概率也就越高，膜层缺陷的出现更容易导致膜厚均匀性较差。因此，控制每一氮氧化硅子层的厚度不大于20nm，有利于保证每一氮氧化硅子层具有较高的膜厚均匀性，进而使得由多层氮氧化硅子层构成的第一钝化层具有较高的膜厚均匀性。
参考图9，形成第二氮氧化硅子层113b，以构成第一钝化层113。
在一些实施例中，形成第二氮氧化硅子层113b的工艺步骤包括：向反应腔室内通入相同前驱体，并采用第二射频功率电离前驱体，形成前驱体等离子体，前驱体等离子体在第一氮氧化硅子层113a表面发生反应，形成覆盖第一氮氧化硅子层113a表面的第二氮氧化硅子层113b。
由于第一氮氧化硅子层113a的设置为第二氮氧化硅子层113b的沉积提供了良好的沉积环境，因此，在形成第二氮氧化硅子层113b的过程中，被沉积的氮氧化硅更容易呈现均匀覆盖和均匀生长的特征，对射频功率的要求降低；进一步地，可采用低于第一射频功率的第二射频功率形成第二氮氧化硅子层113b，使得第二氮氧化硅子层113b在保持膜厚均匀性的同时，呈现较低的致密性和较低的折射率，从而实现在基底100朝向第一钝化层113的方向上，第一钝化层113的不同子膜层的折射率递减，进而提高第一钝化层113的光利用率。
其中，第二射频功率可设置为10000W～12000W，例如为10500W、11000W或11500W，如此，有利于保证第二氮氧化硅子层113b具有较高的膜厚均匀性和合适的折射率。需要说明的是，合适的折射率指的是第二氮氧化硅子层113b的折射率低于第一氮氧化硅子层113a的折射率，但两者的折射率之差较小，如此，有利于避免因相邻膜层折射率差值过大而导致的光反射。
同时，作为第一钝化层113的氮氧化硅子层，第二氮氧化硅子层113b的厚度小于等于20nm，例如为10nm、13nm或16nm，从而保证第一钝化层113具有良好的膜厚均匀性以及良好的钝化效果。需要说明的是，当第二氮氧化硅子层113b向氧化硅层112和基底100传递应力时，第一氮氧化硅子层113a作为中间层可以阻隔部分应力，这使得在应力相同的情况下，第一氮氧化硅子层113a对氧化硅层112和基底100的影响较大，第二氮氧化硅子层113b对氧化硅层112和基底100的影响较小，因此，在保证膜层均匀性的情况下，设置厚度较薄的第一氮氧化硅子层113a，有利于减小氧化硅层112和基底100受到的应力；设置厚度较厚的第二氮氧化硅子层113b，有利于提高第一钝化层113的沉积效率。
在一些实施例中，第一钝化层中每一氮氧化硅子层的厚度不大于10nm。
在一些实施例中，在垂直于基底100前表面的方向上，第一钝化层113的厚度为10nm～25nm，例如为15nm、18nm或23nm。如此，有利于避免第一钝化层113的厚度过大而对基底100和氧化硅层112施加过大的应力，保证第一钝化层113具有较高的钝化效果；同时，有利于避免第一钝化层113的厚度过薄，保证第一钝化层113内掺杂有适量的氢离子，以实现良好的钝化效果。
基于上述射频功率，掺氢第一钝化层113中氧原子的数量与氮原子的数量的比值可设置为0.49～8.64，例如为2.5、5或7.5，相应地，第一钝化层113的折射率可设置为1.4～2.0，例如为1.5、1.7或1.9。如此，有利于避免第一钝化层113的折射率相对于氧化硅层112或基底100的折射率过大而导致的光反射，提高第一钝化层113的光利用率；同时，有利于避免后续形成的第二钝化层的折射率相较于第一钝化层113的折射率过大而导致的全反射，提高钝化叠层的光利用率。
参考图10，形成覆盖第一钝化层113表面的第二钝化层114。
在一些实施例中，第二钝化层114的材料包括氮化硅材料，可通过硅烷和氨气反应生成第二钝化层114，具体工艺包括化学气相沉积工艺、等离子体增强化学气相沉积工艺或磁控溅射工艺；其中，化学气相沉积工艺包括低压化学气相沉积工艺，等离子体增强化学气相沉积工艺包括直接等离子体沉积工艺和远程等离子体沉积工艺。
由于形成第一钝化层113的工艺设备与形成第二钝化层114的工艺设备相同，因此无需引出额外的设备以形成氧化铝层，有利于降低硬件成本；此外，第一钝化层113所使用的前驱体材料相较于形成氧化铝层所使用的前驱体材料(三甲基铝等)具有成本更低以及安全性更高的优势。
在一些实施例中，第二钝化层114可分为多层子膜层，例如2～5层膜层，在基底100朝向第二钝化层114的方向上，不同子膜层的折射率依次递减，如此，有利于提高太阳能电池的减反效果，使得太阳能电池后表面呈现全黑的效果。
在一些实施例中，在垂直于基底100前表面的方向上，氧化硅层112、第一钝化层113以及第二钝化层114的厚度之和为60nm～90nm，例如为70nm、75nm或80nm。如此，有利于控制太阳能电池具有较薄的封装尺寸。
参考图11，形成第三钝化层123、第一电极115以及第二电极124。
第三钝化层123为减反射层，通常以氮化硅作为主要材料；第三钝化层123可分为多层子膜层，例如2～5层膜层，在基底100朝向第三钝化层123的方向上，不同子膜层的折射率依次递减，如此，有利于提高太阳能电池的减反效果。
在形成第三钝化层123之后，进行金属化处理，具体包括丝网印刷工艺和高温烧结工艺，以形成与发射极111连接的第一电极115以及和场钝化层122连接的第二电极124。
本申请在发明过程中进行了多项对比试验，对比试验中第一氮氧化硅子层113a的厚度大于或等于第二氮氧化硅子层113b的厚度，第一射频功率小于或等于第二射频功率，得到的试验结果如下表所示：
表1试验数据表
从上表数据可以看出：相较于实例3(即本实施例)采用的厚度和射频功率，实例1中第一氮氧化硅子层的厚度和第二氮氧化硅子层的厚度都大于20nm，两层氮氧化硅子层的膜厚均匀性较差以及应力较大，进而导致少子寿命较短以及光电转换效率较低；实例2中，仅第一氮氧化硅子层的厚度大于20nm，少子寿命以及光电转换效率有一定提升；实例4和实例5中，第一射频功率小于等于第二射频功率，第一氮氧化硅子层的致密性和膜层均匀性较差，不利于填充基底表面或氧化硅层表面的空位缺陷，无法形成良好的膜层沉积环境，进而导致少子寿命较短以及光电转换效率较低。
本实施例中，通过限制沉积的每层氮氧化硅子层的厚度，使得每层氮氧化硅子层具有良好的膜厚均匀性，避免因膜层厚度增大而导致的膜厚均匀性劣化，从而保证多层氮氧化硅子层构成的第一钝化层具有良好的膜厚均匀性以及良好的钝化效果。
相应地，本发明实施例还提供一种太阳能电池，可采用上述太阳能电池的制作方法制作。
参考图11，太阳能电池包括：N型基底100以及位于基底100前表面的P型发射极111；位于基底100前表面的第一钝化层113，第一钝化层113包括多个氮氧化硅子层，在垂直于基底100前表面的方向上，每一氮氧化硅子层的厚度不大于20nm，氮氧化硅子层内掺杂有氢离子，在远离基底100的方向上，多个氮氧化硅子层的折射率递减；覆盖第一钝化层113表面的第二钝化层114，第二钝化层114包括多个氮化硅子层，在远离基底100的方向上，多个氮化硅子层的折射率递减；位于基底100后表面的钝化接触结构。
在一些实施例中，第一钝化层113包括层叠的第一氮氧化硅子层113a和第二氮氧化硅子层113b，第一氮氧化硅子层113a位于基底100与第二氮氧化硅子层113b之间，第一氮氧化硅子层113a的致密度高于第二氮氧化硅子层113b的致密度。如此，有利于弥补基底100表面的空位缺陷和提高钝化效果，还有利于形成折射率梯度，提高光利用率。
在一些实施例中，第一钝化层113中氧原子的数量与氮原子的数量的比值为0.49～8.84，例如为2.5、5或7.5；相应地，第一钝化层113的折射率为1.4～2.0，在基底100朝向第一钝化层113的方向上，第一钝化层113中不同氮氧化硅子层的折射率递减。如此，有利于减少第一钝化层113与基底100或氧化硅层之间因折射率差值较大而产生的光反射，提高第一钝化层113的光利用率，还有利于减少第二钝化层114与第一钝化层113之间因折射率差异而产生的光反射，提高正面钝化叠层的光利用率。
在一些实施例中，在垂直于基底100前表面的方向上，第二钝化层114的厚度为45nm～65nm，例如为50nm、55nm或60nm；相应的，第二钝化层114中硅原子的数量与氮原子的数量的比值为2.62～6.27，例如为3、4.5或6，第二钝化层114的折射率为1.8～2.2，例如为1.9、2或2.1。如此，有利于保证第二钝化层114具有良好的减反射效果。
在一些实施例中，通过限制沉积的每层氮氧化硅子层的厚度，使得每层氮氧化硅子层具有良好的膜厚均匀性，避免因膜层厚度增大而导致的膜厚均匀性劣化，从而保证多层氮氧化硅子层构成的第一钝化层具有良好的膜厚均匀性以及良好的钝化效果。
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发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供N型基底以及位于所述基底前表面的P型发射极；
在所述基底前表面形成第一钝化层，所述第一钝化层包括多个氮氧化硅子层，所述氮氧化硅子层内掺杂有氢离子，在垂直于所述基底前表面的方向上，每一所述氮氧化硅子层的厚度不大于20nm，在远离所述基底的方向上，所述多个氮氧化硅子层的折射率递减；
在所述第一钝化层表面形成第二钝化层，所述第二钝化层包括多个氮化硅子层，在远离所述基底的方向上，所述多个氮化硅子层的折射率递减；
在所述基底后表面形成钝化接触结构。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，形成所述第一钝化层的工艺步骤包括：采用第一射频功率电离前驱体，以形成位于所述基底前表面的第一氮氧化硅子层；采用第二射频功率电离所述前驱体，以形成覆盖所述第一氮氧化硅子层的第二氮氧化硅子层，所述第一射频功率大于所述第二射频功率。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一射频功率为12000W～14000W，所述第二射频功率为10000W～12000W。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在形成所述氮氧化硅子层之前，还包括：形成覆盖所述基底前表面的氧化硅层，所述氧化硅层背离所述基底的表面分布有悬挂键；在形成所述氧化硅层之后，沉积氮氧化硅材料，所述氮氧化硅材料通过所述悬挂键与所述氧化硅层结合，以形成覆盖所述氧化硅层的所述氮氧化硅子层。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在垂直于所述基底前表面的方向上，所述第一钝化层的厚度为10nm～25nm。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一钝化层的第一折射率为1.4～2.0。
7.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
N型基底以及位于所述基底前表面的P型发射极；
位于所述基底前表面的第一钝化层，所述第一钝化层包括多个氮氧化硅子层，在垂直于所述基底前表面的方向上，每一所述氮氧化硅子层的厚度不大于20nm，所述氮氧化硅子层内掺杂有氢离子，在远离所述基底的方向上，所述多个氮氧化硅子层的折射率递减；
覆盖所述第一钝化层表面的第二钝化层，所述第二钝化层包括多个氮化硅子层，在远离所述基底的方向上，所述多个氮化硅子层的折射率递减；
位于所述基底后表面的钝化接触结构。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，第一钝化层包括层叠的第一氮氧化硅子层和第二氮氧化硅子层，所述第一氮氧化硅子层位于所述基底与所述第二氮氧化硅子层之间，所述第一氮氧化硅子层的致密度高于所述第二氮氧化硅子层的致密度。
9.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一钝化层中氧原子的数量与氮原子的数量的比值为0.49～8.64。
10.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，在垂直于所述基底前表面的方向上，所述第二钝化层的厚度为45nm～65nm，所述第二钝化层的折射率为1.8～2.2。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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| CN105742391A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种隧穿硅氧氮层钝化接触太阳能电池及其制备方法 |
| US20180277701A1 (en) * | 2015-09-30 | 2018-09-27 | Tempress Ip B.V. | Method of Manufacturing of a Solar Cell and Solar Cell Thus Obtained |
| CN111668318A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-15 | 晶科绿能(上海)管理有限公司 | 一种光伏组件、太阳能电池及其制备方法 |
| CN111668317A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-15 | 晶科绿能(上海)管理有限公司 | 一种光伏组件、太阳能电池及其制备方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015164183A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-09-10 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子およびその製造方法、並びに、太陽電池モジュールおよびその製造方法 |
| US20180277701A1 (en) * | 2015-09-30 | 2018-09-27 | Tempress Ip B.V. | Method of Manufacturing of a Solar Cell and Solar Cell Thus Obtained |
| CN105742391A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种隧穿硅氧氮层钝化接触太阳能电池及其制备方法 |
| CN111668318A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-15 | 晶科绿能(上海)管理有限公司 | 一种光伏组件、太阳能电池及其制备方法 |
| CN111668317A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-15 | 晶科绿能(上海)管理有限公司 | 一种光伏组件、太阳能电池及其制备方法 |
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