CN115172474A - 一种太阳电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种太阳电池及其制备方法，属于光伏技术领域。太阳电池的制备方法包括：提供半成品硅片，采用原子层沉积法在半成品硅片的正面和背面分别形成第一氧化硅层和第二氧化硅层。半成品硅片沿厚度方向包括依次层叠布置的至少一层氮化硅层、氧化铝层、硅层、至少一层氮化硅层、氮氧化硅层和第三氧化硅层，第一氧化硅层结合于第三氧化硅层表面，第二氧化硅层结合于氮化硅层表面。本申请的制备方法通过原子层沉积法能够在半成品硅片的正面和背面分别形成致密的氧化硅层，从而有效阻挡来自组件玻璃中的碱金属离子，防止这些金属离子透过太阳电池的膜层达到硅片内部而破坏PN结，提升太阳电池的抗PID性能。

Description

一种太阳电池及其制备方法
技术领域
本申请涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种太阳电池及其制备方法。
背景技术
光伏组件作为光伏发电的基本单元，在运行过程中受环境影响容易导致电势诱导衰减(Potential Induced Degradation,PID)，其主要原因是在潮湿环境下空气中的水汽进入组件使得EVA(醋酸乙烯酯)水解产生的醋酸与玻璃析出的碱盐反应生成可以自由移动的Na+、Ca+、Fe2+、Fe3+等碱金属离子，这些离子会在长时间受到一定外加电场作用下移动至电池片表面，穿透电池片的减反射膜，导致其钝化效果丧失。同时，这些离子会进一步迁移至电池片内部，与PN结产生的空穴形成内建电场，限制光生载流子的输出，最终导致组件功率衰减，严重影响发电量。
发明内容
本申请提供了一种太阳电池及其制备方法，其能够保证太阳电池的正面和背面均具有较好的减反射效果，并且提升太阳电池的抗PID性能。
本申请的实施例是这样实现的：
在第一方面，本申请示例提供了一种太阳电池的制备方法，其包括：提供半成品硅片，采用原子层沉积法在半成品硅片的正面和背面分别形成第一氧化硅层和第二氧化硅层。
半成品硅片沿厚度方向包括依次层叠布置的至少一层氮化硅层、氧化铝层、硅层、至少一层氮化硅层、氮氧化硅层和第三氧化硅层，第一氧化硅层结合于第三氧化硅层表面，第二氧化硅层结合于氮化硅层表面。
在上述技术方案中，本申请的太阳电池的制备方法通过原子层沉积法能够在半成品硅片的正面和背面分别形成致密的氧化硅层，从而有效阻挡来自组件玻璃中的碱金属离子，防止这些金属离子透过太阳电池的膜层达到硅片内部而破坏PN结，提升太阳电池的抗PID性能。同时，通过原子层沉积法形成的致密氧化硅层不会影响到太阳电池的正面和背面的减反射效果，保持较高的光电转换效率。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述第一氧化硅层和第二氧化硅层的厚度为5～10nm。
在上述示例中，合适的氧化硅层厚度既有利于提升太阳电池的抗PID性能，还能够使得太阳电池保持较高的光电转换效率。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述原子层沉积法包括：
将半成品硅片设置于反应室中，向反应室中通入2～5s的气态硅基前驱体，然后向反应室中通入5～15s的气态氧化剂前驱体，硅基前驱体的流量为10～50sccm，氧化剂前驱体的流量为10～50sccm。
重复上述步骤50～100次。
可选地，反应室在通入气态硅基前驱体前为真空环境。
在上述示例中，先向反应室中通入气态硅基前驱体，气态硅基前驱体会化学吸附在半成品硅片衬底表面，再向反应室中通入气态氧化剂前驱体，气态氧化剂前驱体和半成品硅片衬底表面的硅基前驱体反应生成氧化硅薄膜。单次沉积的氧化硅厚度为0.1～0.15nm，重复沉积50～100次可以获得5～10nm的氮化硅层。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述硅基前驱体包括六氯乙硅烷、双(二乙氨基)硅烷、三(二甲氨基)硅烷和三甲硅烷基胺中的任意一种或多种，氧化剂包括氧气和臭氧中的至少一种。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的示例中，上述反应室内压力为2～50mbar，半成品硅片的温度为150～400℃。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第五种可能的示例中，在每次完成气态硅基前驱体的通入后，气态硅基前驱体吸附在半成品硅片表面，使过剩的气态硅基前驱体从反应室中排出，再向反应室中通入气态氧化剂前驱体，完成反应后，使未反应的气态硅基前驱体和气态氧化剂前驱体从反应室中排出，再进行下一次的沉积。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第六种可能的示例中，上述半成品硅片通过以下方法制得：
分别在硅片的背面和正面沉积镀层；
其中，背面的镀层包括第一氮化硅层、第二氮化硅层、第三氮化硅层和氧化铝层，正面的镀层包括第四氮化硅层、第五氮化硅层、第六氮化硅层、氮氧化硅层和第三氧化硅层。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第七种可能的示例中，采用气相沉积法在硅片的背面依次沉积得到氧化铝层、第三氮化硅层、第二氮化硅层和第一氮化硅层。
可选地，第三氮化硅层的折射率为2.2～2.3，第二氮化硅层的折射率为2.09～2.15，第一氮化硅层的折射率为2.00～2.06。
可选地，背面的镀层的折射率为2.10～2.15。
在上述示例中，本申请制得的太阳电池的背面的镀层的折射率较低，太阳电池的短波响应较好，太阳电池吸收的蓝光较多，使其具有较高的短路电流和开路电压，从而提升太阳电池的光电转换效率。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第八种可能的示例中，采用气相沉积法在硅片的正面依次沉积得到第四氮化硅层、第五氮化硅层、第六氮化硅层、氮氧化硅层和第三氧化硅层。
可选地，第四氮化硅层的折射率为2.2～2.3，第五氮化硅层的折射率为2.09～2.17，第六氮化硅层的折射率为2.03～2.06，氮氧化硅层的折射率为1.55～1.9。
可选地，正面的镀层的折射率为2～2.05。
在上述示例中，本申请制得的太阳电池的正面的镀层的折射率较低，太阳电池的短波响应较好，太阳电池吸收的蓝光较多，使其具有较高的短路电流和开路电压，从而提升太阳电池的光电转换效率。
在第二方面，本申请示例提供了一种太阳电池，其根据上述的太阳电池的制备方法制得。
在上述技术方案中，本申请的太阳电池具有较好的抗PID性能，以及较高的光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例的半成品硅片的结构示意图；
图2为本申请实施例的太阳电池的结构示意图。
图标：10-半成品硅片；101-第一氮化硅层；102-第二氮化硅层；103-第三氮化硅层；104-氧化铝层；105-硅层；106-第四氮化硅层；107-第五氮化硅层；108-第六氮化硅层；109-氮氧化硅层；110-第三氧化硅层；20-硅片成品；201-第一氧化硅层；202-第二氧化硅层。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在目前行业内，主流PERC电池产品上PID衰减主要分为正面PID失效和背面PID失效，正背面的失效机理略有差异，所采取的抗PID衰减措施也不相同。
关于如何缓解正面PID衰减问题，组件端主要采用优化封装材料，防止外界水汽进入；电池端主要是进行工艺优化，如通过热氧、臭氧等方式在硅片与氮化硅正膜之间生长一层很薄的氧化硅膜来阻挡碱金属离子向硅片内部迁移；或是采用高折射率的氮化硅层来增强钝化效果和阻挡游离的带正电荷离子，同时在顶层采用PECVD沉积低折射率的SiOxNy来降低整体膜层的折射率，增加入射光比例，提升短路电流和光电转换效率。进一步在顶层沉积折射率更低的氧化硅层可以极大提高膜层的减反射效果，增强短波响应。
对于通过热氧、臭氧等方式在硅片与氮化硅正膜之间形成的氧化硅层很薄，约5～6μm。在此结构下，抗PID主要靠硅片与氮化硅正膜之间的氧化硅层。在组件降本趋势的推动下，组件物料的大幅度变动，造成硅片与氮化硅正膜之间的氧化硅层难以抵挡碱金属离子向硅片内部迁移破坏PN结，加剧组件功率衰减。如果通过增加热氧、臭氧等方式工艺时长来提升硅片底部氧化硅厚度，此方式对产能影响较大，且会造成太阳电池的光电转换效率下降。
且为了最大程度的提升正面膜层的减反效果，增加短波响应，最外层通过PECVD制备的氧化硅层的厚度往往达到了25nm，约占总膜厚的1/3，这层氧化硅不具备抗PID的能力，还导致其余的氮化硅层总厚度不够而更容易PID失效。
基于目前二合一的PECVD镀膜设备，直接将硅烷和含氧气体一起沉积在正面氮化硅顶层可以得到减反射效果较好的复合膜层，这种方式虽然在光电转换效率上和制造成本上有很大优势，但由于整体膜层的折射率偏低，在正面抗PID上存在劣势。如果正面膜层仅采用折射率高的氮化硅层，整体折射率可以高达2.12～2.15，正面抗PID性能得到明显提升，但电池片的短波吸收会遭到损失，光电转换效率下降0.1～0.15％。
发明人研究发现，在底层沉积折射率较大的碳氧化硅薄膜来提升钝化和抗PID性能的方法，虽然表层使用了氧化硅来降低整体折射率提升减反射效果，但通过PECVD制备的氧化硅薄膜的致密性很差，为疏松多孔结构，与通过热氧生成的氧化硅相比难以抵挡碱金属离子的迁移；碳化硅薄膜作为底层折射率高，消光系数也高，膜厚太厚时容易导致消光，入射光被正膜吸收造成光生载流子损失。所以从提升抗PID性能的角度来设计太阳电池正膜减反射膜需要同步考虑各膜层的特点，在提升抗PID性能的同时还要保持良好的减反射效果。
以下针对本申请实施例的一种太阳电池及其制备方法进行具体说明：
本申请提供一种太阳电池的制备方法，其包括：提供半成品硅片，采用原子层沉积法在半成品硅片的正面和背面分别形成第一氧化硅层和第二氧化硅层。
第一氧化硅层和第二氧化硅层的厚度为5～10nm。
合适的氧化硅层厚度既有利于提升太阳电池的抗PID性能，还能够使得太阳电池保持较高的光电转换效率。
在本申请的一种实施方式中，第一氧化硅层和第二氧化硅层的厚度为8nm。在本申请的其他一些实施方式一种，第一氧化硅层和第二氧化硅层的厚度还可以为5nm、6nm、7nm、9nm或10nm。
需要说明的是，第一氧化硅层和第二氧化硅层的厚度可以相等或不等。
原子层沉积法包括：
将半成品硅片设置于反应室中，在真空环境下先向反应室中通入气态硅基前驱体，气态硅基前驱体会化学吸附在半成品硅片衬底表面，使过剩的气态硅基前驱体从反应室中排出，然后向反应室中通入气态氧化剂前驱体，气态氧化剂前驱体和半成品硅片衬底表面的硅基前驱体反应生成氧化硅薄膜，使未反应的气态硅基前驱体和气态氧化剂前驱体从反应室中排出。
重复上述步骤，通过控制循环圈数来控制制得的氧化硅层的厚度，由于单次的沉积的氧化硅厚度为0.1～0.15nm，总循环圈数为50～100圈可以获得5～10nm的氮化硅层。
硅基前驱体包括六氯乙硅烷、双(二乙氨基)硅烷、三(二甲氨基)硅烷和三甲硅烷基胺中的任意一种或多种。
氧化剂包括氧气和臭氧中的至少一种。
气态硅基前驱体的通入时间为2～5s，硅基前驱体的流量为10～50sccm。
在本申请的一种实施方式中，气态硅基前驱体的通入时间为3s，硅基前驱体的流量为30sccm。在本申请的其他一些实施方式中，气态硅基前驱体的通入时间还可以为2s、2.5s、3.5s、4s、4.5s或5s，硅基前驱体的流量为10sccm、15sccm、20sccm、25sccm、35sccm、400sccm、45sccm或50sccm。
气态氧化剂前驱体的通入时间为5～15s，氧化剂前驱体的流量为10～50sccm。
在本申请的一种实施方式中，气态氧化剂前驱体的通入时间为10s，氧化剂前驱体的流量为30sccm。在本申请的其他一些实施方式中，气态氧化剂前驱体的通入时间还可以为5s、6s、7s、8s、9s、11s、12s、13s、14s或15s，氧化剂前驱体的流量还可以为30sccm。
反应室内压力为2～50mbar。
在本申请的一种实施方式中，反应室内压力为20mbar。在本申请的其他一些实施方式中，反应室内压力还可以为2mbar、5mbar、10mbar、15mbar、25mbar、30mbar、35mbar、40mbar、45mbar或50mbar。
半成品硅片的温度为150～400℃。
在本申请的一种实施方式中，半成品硅片的温度为250℃。在本申请的其他一些实施方式中，半成品硅片的温度还可以为150℃、200℃、300℃、350℃或400℃。
使过剩的气态硅基前驱体从反应室中排出和使未反应的气态硅基前驱体和气态氧化剂前驱体从反应室中排出的方法包括泵抽或惰性气体吹扫。
当使用惰性气体吹扫时，惰性气体的吹扫时间为0.5～20s，吹扫流量为100～3000sccm。
原子层沉积法可以为等离子体增强原子层沉积法。
其中，半成品硅片沿厚度方向包括依次层叠布置的至少一层氮化硅层、氧化铝层、硅层、至少一层氮化硅层、氮氧化硅层和第三氧化硅层。
请参阅图1，半成品硅片10沿厚度方向包括依次层叠布置的第一氮化硅层101、第二氮化硅层102、第三氮化硅层103、氧化铝层104、硅层105、第四氮化硅层106、第五氮化硅层107、第六氮化硅层108、氮氧化硅层109和第三氧化硅层110。
请参阅图2，本申请的太阳电池的制备方法通过原子层沉积法在半成品硅片的正面和背面分别形成致密的氧化硅层，制得成品硅片20，成品硅片20沿厚度方向包括依次层叠布置的第二氧化硅层202、第一氮化硅层101、第二氮化硅层102、第三氮化硅层103、氧化铝层104、硅层105、第四氮化硅层106、第五氮化硅层107、第六氮化硅层108、氮氧化硅层109、第三氧化硅层110和第一氧化硅层201。
半成品硅片通过分别在硅片的背面和正面沉积镀层制得。
硅片的背面的镀层的沉积方法包括：
采用PECVD二合一机台在热氧后的硅片背面先沉积得到氧化铝层来保证对背面的钝化效果，然后在氧化铝层表面依次沉积得到第三氮化硅层、第二氮化硅层和第一氮化硅层。
硅片背面的膜层整体折射率为2.10～2.15，总厚度80～110nm。
其中，氧化铝层的厚度为5～15nm。
在沉积氧化铝层的过程中，笑气的流量为1000～10000sccm，三甲基铝的流量为5～100sccm，硅片基体温度为280～350℃，沉积时间为100～150s。
可选地，在沉积氧化铝层的过程中，笑气的流量为3000～7000ccm，三甲基铝的流量为30～70sccm。
第三氮化硅层的厚度为5～25nm，折射率为2.2～2.3。
第四氧化硅层的厚度为10～20nm，折射率为2.09～2.15。
第五氧化硅层的厚度为20～40nm，折射率为2～2.06。
在硅片的背面沉积氮化硅层的过程中，硅烷的流量为1～3000sccm，氨气的流量为1～20000sccm，压力为800～2000mTor，功率600～2000W，沉积温度为400～450℃。
可选地，在硅片的背面沉积氮化硅层的过程中，硅烷的流量为1000～2000sccm，压力为1200～1800mTor，功率1000～1500W。
在沉积第三氮化硅层的过程中，硅烷和氨气的流量比1:4～1:5，沉积时间为50～200s。
在沉积第四氮化硅层的过程中，硅烷和氨气的流量比为1:7～1:9，沉积时间为100～200s。
在沉积第五氮化硅层的过程中，硅烷和氨气的流量比为1:10～1:12，沉积时间为200～400s。
硅片的正面的镀层的沉积方法包括：
采用PECVD二合一机台在完成背面镀层的硅片正面依次沉积得到第四氮化硅层、第五氮化硅层、第六氮化硅层、氮氧化硅层和第三氧化硅层。
硅片正面的膜层的整体折射率为2～2.05，总厚度为65～80nm。
其中，第四氮化硅层的厚度为5～25nm，折射率为2.2～2.3。
第五氮化硅层的厚度为10～20nm，折射率为2.09～2.17。
第六氮化硅层的厚度为10～15nm，折射率为2.03～2.06。
在硅片的正面沉积氮化硅层的过程中，硅烷的流量为100～3000sccm，氨气的流量为100～20000sccm，压力为800～2000mTor，功率600～2000W，沉积温度为500～600℃。
可选地，在硅片的正面沉积氮化硅层的过程中，硅烷的流量为1000～1500sccm，压力为1200～1800mTor，功率1000～1500W。
在沉积第四氮化硅层的过程中，硅烷和氨气的流量比为1:4～1:5，沉积时间为50～200s。
在沉积第五氮化硅层的过程中，硅烷和氨气的流量比为1:6～1:9，沉积时间为100～200s。
在沉积第六氮化硅层的过程中，硅烷和氨气的流量比为1:10～1:11，沉积时间为100～120s。
氮氧化硅层的厚度为10～30nm，折射率为1.55～1.90。
在沉积氮氧化硅层的过程中，硅烷的流量为1～1000sccm，氨气的流量为1～10000sccm，笑气的流量为1～10000sccm，压力为800～2000mTor，功率600～2000W，沉积温度为500～600℃。
可选地，在沉积氮氧化硅层的过程中，硅烷的流量为300～1000sccm，氨气的流量为6000～10000sccm，笑气的流量为5000～9000sccm，压力为1200～1800mTor，功率1000～1500W。
第三氧化硅层的厚度为10～30nm。
本申请的太阳电池的制备方法通过原子层沉积法能够在半成品硅片的正面和背面分别形成致密的氧化硅层，从而有效阻挡来自组件玻璃中的碱金属离子，防止这些金属离子透过太阳电池的膜层达到硅片内部而破坏PN结，提升太阳电池的抗PID性能。同时，通过原子层沉积法形成的致密氧化硅层不会影响到太阳电池的正面和背面的减反射效果，太阳电池的背面和正面的镀层的折射率较低，太阳电池的短波响应较好，太阳电池吸收的蓝光较多，使其具有较高的短路电流和开路电压，从而提升太阳电池的光电转换效率。
以单晶P型硅片为例，本申请提供一种太阳电池的制备方法，包括：
S1、制绒：采用单晶P型硅片，用碱进行正面和背面制绒形成绒面金字塔陷光结构。
S2、扩散：将制绒后硅片，用三氯氧磷和硅片在高温下进行反应，使正面扩散形成PN发射结。扩散后正表面薄层的方块电阻为150-190Ω/sq之间。
S3、激光SE：利用扩散过程中形成的磷硅玻璃为磷源，在扩散后硅片的正面且对应正电极栅线的金属化区域进行激光掺杂，形成重掺杂区，从而在硅片正面实现选择发射极的结构，重掺杂区的方块电阻为80-100Ω/sq之间。
S4、热氧：将激光SE后硅片通氧进行氧化，在正表面形成氧化层，保护正面PN结不被破坏。
S5、去PSG：将热氧化后的硅片，用氢氟酸去除背面及周边产生的PSG。
S6、碱抛：将去PSG后的硅片进行背面和边缘抛光，同时去除正面PSG。
S7、氧化退火：将碱抛后的硅片进行氧化及退火处理，在硅表面形成氧化硅层。
S8、在背面沉积钝化膜：按照前述方法在退火后的硅片背面制备镀层。
S9、在正面沉积减反膜：按照前述方法在硅片正面制备镀层制得半成品硅片。
S10、正背面致密氧化硅层：按照前述方法在半成品硅片正背面分别制备一层氧化硅层。
S11、背面激光：根据背面图形设计采用对应的背激光图形，其中背面细副栅区域进行激光开孔增加接触，铝主栅和背电极区域不打激光。
S12、背面电极制备：采用丝网印刷方式，在背激光开槽后的硅片上，选用银浆，印刷背银电极和PAD点。
S13、背面电场制备：选用铝浆，通过丝网印刷方式同步印刷铝主栅和铝副栅。
S14、正电极主栅区印刷：采用正银浆料，在印刷了背面电极的硅片上丝网印刷制备正面电极。
S15、正面副栅区印刷：按照网板图形，采用正银浆料印刷正面副栅。
S16、烧结：将印刷正面电极的硅片进行共烧结。
S17、电注入：将烧结后的电池片进行电注入处理。
S18、成品：将产品电池片测试、分选、包装入库。
需要说明的是，步骤S8和S9的顺序可以交换，即可以在背面沉积钝化膜和在正面沉积减反膜的顺序，先进行在正面沉积减反膜的步骤，再进行在背面沉积钝化膜的步骤。
本申请还提供一种太阳电池，其根据上述的太阳电池的制备方法制得。
在上述技术方案中，本申请的太阳电池具有较好的抗PID性能，以及较高的光电转换效率。
以下结合实施例对本申请的一种太阳电池及其制备方法作进一步的详细描述。
实施例1
本申请实施例提供一种太阳电池及其制备方法，其包括以下步骤：
S1、制绒：采用单晶P型硅片，用碱进行正面和背面制绒形成绒面金字塔陷光结构。
S2、扩散：将制绒后硅片，用三氯氧磷和硅片在高温下进行反应，使正面扩散形成PN发射结。扩散后正表面薄层的方块电阻为165Ω/sq之间。
S3、激光SE：利用扩散过程中形成的磷硅玻璃为磷源，在扩散后硅片的正面且对应正电极栅线的金属化区域进行激光掺杂，形成重掺杂区，从而在硅片正面实现选择发射极的结构，重掺杂区的方块电阻为90Ω/sq之间。
S4、热氧：将激光SE后硅片通氧进行氧化，在正表面形成氧化层，保护正面PN结不被破坏。
S5、去PSG：将热氧化后的硅片，用氢氟酸去除背面及周边产生的PSG。
S6、碱抛：将去PSG后的硅片进行背面和边缘抛光，同时去除正面PSG。
S7、氧化退火：将碱抛后的硅片进行氧化及退火处理，在硅表面形成氧化硅层。
S8、在背面沉积钝化膜：采用PECVD二合一机台在退火后的硅片的背面进行镀膜工艺：保持硅片基体温度为300℃，通入笑气流量5000sccm，三甲基铝流量为60sccm，沉积120s制得8nm厚的氧化铝层；然后抽真空后升温至420℃，通入硅烷流量1200sccm，氨气流量4800sccm，沉积200s制得24nm厚的第三氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量9600sccm，沉积180s制得18nm厚的第四氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量13200sccm，沉积400s制得40nm厚的第五氮化硅层；硅片背面的膜层整体折射率为2.13，总厚度90nm。
S9、在正面沉积减反膜：采用PECVD二合一机台在完成背面镀层的硅片正面完成背面镀层的硅片正面进行镀膜工艺：保持硅片基体温度为530℃，通入硅烷流量1200sccm，氨气流量4800sccm，沉积120s制得15nm厚且折射率为2.3的第四氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量8400sccm，沉积100s制得10nm厚且折射率为2.15的第五氮化硅层；通入烷流量1200sccm，氨气流量12000sccm，沉积120s制得15nm厚且折射率为2.06的第五氮化硅层；然后再通入硅烷流量800sccm，氮气流量7000sccm，笑气5000sccm，沉积130s制得厚度为15nm厚且折射率为1.8的氮氧化硅层；最后通入硅烷流量200sccm，笑气流量2000sccm，沉积150s制得20nm厚的多孔第三氧化硅层；硅片正面的膜层整体折射率为2.03，总厚度75nm。
S10、正背面致密氧化硅层：采用ALD原子层沉积法在半成品硅片的正面和背面分别沉积第一氧化硅层和第二氧化硅层的工艺包括：将半成品硅片设置于反应室中，在真空环境下先向反应室中通入六氯乙硅烷25sccm，持续4s，六氯乙硅烷会化学吸附在半成品硅片衬底表面，使过剩的六氯乙硅烷从反应室中排出，然后向反应室中通入臭氧25sccm，持续10s，臭氧和半成品硅片衬底表面的六氯乙硅烷反应生成氧化硅薄膜，使未反应的六氯乙硅烷和臭氧从反应室中排出；反应室内压力为25mbar，半成品硅片的温度为300℃；以上步骤循环50次制得厚度为5nm的第一氧化硅层和第二氧化硅层。
S11、背面激光：根据背面图形设计采用对应的背激光图形，其中背面细副栅区域进行激光开孔增加接触，铝主栅和背电极区域不打激光。
S12、背面电极制备：采用丝网印刷方式，在背激光开槽后的硅片上，选用银浆，印刷背银电极和PAD点。
S13、背面电场制备：选用铝浆，采用目数360目、线径16μm、沙厚28μm、膜厚16μm的网板，通过丝网印刷方式同步印刷铝主栅和铝副栅。
S14、正电极主栅区印刷：采用正银浆料，在印刷了背面电极的硅片上丝网印刷制备正面电极。
S15、正面副栅区印刷：按照网板图形，采用正银浆料印刷正面副栅，采用520目、线径17um，纱厚11um、膜厚6um的网板。
S16、烧结：将印刷正面电极的硅片进行共烧结，烧结峰值温度760℃。
S17、电注入：将烧结后的电池片进行电注入处理。
S18、成品：将产品电池片测试、分选、包装入库。
实施例2
本申请实施例提供一种太阳电池及其制备方法，其包括以下步骤：
S1、制绒：采用单晶P型硅片，用碱进行正面和背面制绒形成绒面金字塔陷光结构。
S2、扩散：将制绒后硅片，用三氯氧磷和硅片在高温下进行反应，使正面扩散形成PN发射结。扩散后正表面薄层的方块电阻为165Ω/sq之间。
S3、激光SE：利用扩散过程中形成的磷硅玻璃为磷源，在扩散后硅片的正面且对应正电极栅线的金属化区域进行激光掺杂，形成重掺杂区，从而在硅片正面实现选择发射极的结构，重掺杂区的方块电阻为90Ω/sq之间。
S4、热氧：将激光SE后硅片通氧进行氧化，在正表面形成氧化层，保护正面PN结不被破坏。
S5、去PSG：将热氧化后的硅片，用氢氟酸去除背面及周边产生的PSG。
S6、碱抛：将去PSG后的硅片进行背面和边缘抛光，同时去除正面PSG。
S7、氧化退火：将碱抛后的硅片进行氧化及退火处理，在硅表面形成氧化硅层。
S8、在背面沉积钝化膜：采用PECVD二合一机台在退火后的硅片的背面进行镀膜工艺：保持硅片基体温度为300℃，通入笑气流量5000sccm，三甲基铝流量为60sccm，沉积120s制得8nm厚的氧化铝层；然后抽真空后升温至420℃，通入硅烷流量1200sccm，氨气流量4800sccm，沉积200s制得24nm厚的第三氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量9600sccm，沉积180s制得18nm厚的第四氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量13200sccm，沉积400s制得40nm厚的第五氮化硅层；硅片背面的膜层整体折射率为2.13，总厚度90nm。
S9、在正面沉积减反膜：采用PECVD二合一机台在完成背面镀层的硅片正面完成背面镀层的硅片正面进行镀膜工艺：保持硅片基体温度为530℃，通入硅烷流量1200sccm，氨气流量4800sccm，沉积120s制得15nm厚且折射率为2.3的第四氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量8400sccm，沉积100s制得10nm厚且折射率为2.15的第五氮化硅层；通入烷流量1200sccm，氨气流量12000sccm，沉积120s制得15nm厚且折射率为2.06的第五氮化硅层；然后再通入硅烷流量800sccm，氮气流量7000sccm，笑气5000sccm，沉积130s制得厚度为15nm厚且折射率为1.8的氮氧化硅层；最后通入硅烷流量200sccm，笑气流量2000sccm，沉积150s制得20nm厚的多孔第三氧化硅层；硅片正面的膜层整体折射率为2.03，总厚度75nm。
S10、正背面致密氧化硅层：采用ALD原子层沉积法在半成品硅片的正面和背面分别沉积第一氧化硅层和第二氧化硅层的工艺包括：将半成品硅片设置于反应室中，在真空环境下先向反应室中通入六氯乙硅烷25sccm，持续4s，六氯乙硅烷会化学吸附在半成品硅片衬底表面，使过剩的六氯乙硅烷从反应室中排出，然后向反应室中通入臭氧25sccm，持续10s，臭氧和半成品硅片衬底表面的六氯乙硅烷反应生成氧化硅薄膜，使未反应的六氯乙硅烷和臭氧从反应室中排出；反应室内压力为25mbar，半成品硅片的温度为300℃；以上步骤循环100次制得厚度为10nm的第一氧化硅层和第二氧化硅层。
S11、背面激光：根据背面图形设计采用对应的背激光图形，其中背面细副栅区域进行激光开孔增加接触，铝主栅和背电极区域不打激光。
S12、背面电极制备：采用丝网印刷方式，在背激光开槽后的硅片上，选用银浆，印刷背银电极和PAD点。
S13、背面电场制备：选用铝浆，采用目数360目、线径16μm、沙厚28μm、膜厚16μm的网板，通过丝网印刷方式同步印刷铝主栅和铝副栅。
S14、正电极主栅区印刷：采用正银浆料，在印刷了背面电极的硅片上丝网印刷制备正面电极。
S15、正面副栅区印刷：按照网板图形，采用正银浆料印刷正面副栅，采用520目、线径17um，纱厚11um、膜厚6um的网板。
S16、烧结：将印刷正面电极的硅片进行共烧结，烧结峰值温度760℃。
S17、电注入：将烧结后的电池片进行电注入处理。
S18、成品：将产品电池片测试、分选、包装入库。
对比例1
本申请实施例提供一种太阳电池及其制备方法，其包括以下步骤：
S1、制绒：采用单晶P型硅片，用碱进行正面和背面制绒形成绒面金字塔陷光结构。
S2、扩散：将制绒后硅片，用三氯氧磷和硅片在高温下进行反应，使正面扩散形成PN发射结。扩散后正表面薄层的方块电阻为165Ω/sq之间。
S3、激光SE：利用扩散过程中形成的磷硅玻璃为磷源，在扩散后硅片的正面且对应正电极栅线的金属化区域进行激光掺杂，形成重掺杂区，从而在硅片正面实现选择发射极的结构，重掺杂区的方块电阻为90Ω/sq之间。
S4、热氧：将激光SE后硅片通氧进行氧化，在正表面形成氧化层，保护正面PN结不被破坏。
S5、去PSG：将热氧化后的硅片，用氢氟酸去除背面及周边产生的PSG。
S6、碱抛：将去PSG后的硅片进行背面和边缘抛光，同时去除正面PSG。
S7、氧化退火：将碱抛后的硅片进行氧化及退火处理，在硅表面形成氧化硅层。
S8、在背面沉积钝化膜：采用PECVD二合一机台在退火后的硅片的背面进行镀膜工艺：保持硅片基体温度为300℃，通入笑气流量5000sccm，三甲基铝流量为60sccm，沉积120s制得8nm厚的氧化铝层；然后抽真空后升温至420℃，通入硅烷流量1200sccm，氨气流量4800sccm，沉积200s制得24nm厚的第三氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量9600sccm，沉积180s制得18nm厚的第四氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量13200sccm，沉积400s制得40nm厚的第五氮化硅层；硅片背面的膜层整体折射率为2.13，总厚度90nm。
S9、在正面沉积减反膜：采用PECVD二合一机台在完成背面镀层的硅片正面完成背面镀层的硅片正面进行镀膜工艺：保持硅片基体温度为530℃，通入硅烷流量1200sccm，氨气流量4800sccm，沉积120s制得15nm厚且折射率为2.3的第四氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量8400sccm，沉积220s制得20nm厚且折射率为2.15的第五氮化硅层；通入烷流量1200sccm，氨气流量12000sccm，沉积350s制得35nm厚且折射率为2.06氮化硅层；硅片正面的膜层整体折射率为2.15，总厚度70nm。
S10、背面激光：根据背面图形设计采用对应的背激光图形，其中背面细副栅区域进行激光开孔增加接触，铝主栅和背电极区域不打激光。
S11、背面电极制备：采用丝网印刷方式，在背激光开槽后的硅片上，选用银浆，印刷背银电极和PAD点。
S12、背面电场制备：选用铝浆，采用目数360目、线径16μm、沙厚28μm、膜厚16μm的网板，通过丝网印刷方式同步印刷铝主栅和铝副栅。
S13、正电极主栅区印刷：采用正银浆料，在印刷了背面电极的硅片上丝网印刷制备正面电极。
S14、正面副栅区印刷：按照网板图形，采用正银浆料印刷正面副栅，采用520目、线径17um，纱厚11um、膜厚6um的网板。
S15、烧结：将印刷正面电极的硅片进行共烧结，烧结峰值温度760℃。
S16、电注入：将烧结后的电池片进行电注入处理。
S17、成品：将产品电池片测试、分选、包装入库。
对比例2
本申请实施例提供一种太阳电池及其制备方法，其包括以下步骤：
S1、制绒：采用单晶P型硅片，用碱进行正面和背面制绒形成绒面金字塔陷光结构。
S2、扩散：将制绒后硅片，用三氯氧磷和硅片在高温下进行反应，使正面扩散形成PN发射结。扩散后正表面薄层的方块电阻为165Ω/sq之间。
S3、激光SE：利用扩散过程中形成的磷硅玻璃为磷源，在扩散后硅片的正面且对应正电极栅线的金属化区域进行激光掺杂，形成重掺杂区，从而在硅片正面实现选择发射极的结构，重掺杂区的方块电阻为90Ω/sq之间。
S4、热氧：将激光SE后硅片通氧进行氧化，在正表面形成氧化层，保护正面PN结不被破坏。
S5、去PSG：将热氧化后的硅片，用氢氟酸去除背面及周边产生的PSG。
S6、碱抛：将去PSG后的硅片进行背面和边缘抛光，同时去除正面PSG。
S7、氧化退火：将碱抛后的硅片进行氧化及退火处理，在硅表面形成氧化硅层。
S8、在背面沉积钝化膜：采用PECVD二合一机台在退火后的硅片的背面进行镀膜工艺：保持硅片基体温度为300℃，通入笑气流量5000sccm，三甲基铝流量为60sccm，沉积120s制得8nm厚的氧化铝层；然后抽真空后升温至420℃，通入硅烷流量1200sccm，氨气流量4800sccm，沉积200s制得24nm厚的第三氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量9600sccm，沉积180s制得18nm厚的第四氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量13200sccm，沉积400s制得40nm厚的第五氮化硅层；硅片背面的膜层整体折射率为2.13，总厚度90nm。
S9、在正面沉积减反膜：采用PECVD二合一机台在完成背面镀层的硅片正面完成背面镀层的硅片正面进行镀膜工艺：保持硅片基体温度为530℃，通入硅烷流量1200sccm，氨气流量4800sccm，沉积120s制得15nm厚且折射率为2.3的第四氮化硅层；通入硅烷流量1200sccm，氨气流量8400sccm，沉积100s制得10nm厚且折射率为2.15的第五氮化硅层；通入烷流量1200sccm，氨气流量12000sccm，沉积120s制得15nm厚且折射率为2.06的第五氮化硅层；然后再通入硅烷流量800sccm，氮气流量7000sccm，笑气5000sccm，沉积130s制得厚度为15nm厚且折射率为1.8的氮氧化硅层；最后通入硅烷流量200sccm，笑气流量2000sccm，沉积150s制得20nm厚的多孔第三氧化硅层；硅片正面的膜层整体折射率为2.03，总厚度75nm。
S10、正背面非致密氧化硅层：采用PECVD二合一机台在半成品硅片的正面和背面分别沉积第一氧化硅层和第二氧化硅层的工艺包括：保持硅片基体温度为530℃，通入硅烷流量600sccm，氨气流量12000sccm，沉积180s制得15nm厚且折射率为1.45的第一氧化硅层和第二氧化硅层。
S11、背面激光：根据背面图形设计采用对应的背激光图形，其中背面细副栅区域进行激光开孔增加接触，铝主栅和背电极区域不打激光。
S12、背面电极制备：采用丝网印刷方式，在背激光开槽后的硅片上，选用银浆，印刷背银电极和PAD点。
S13、背面电场制备：选用铝浆，采用目数360目、线径16μm、沙厚28μm、膜厚16μm的网板，通过丝网印刷方式同步印刷铝主栅和铝副栅。
S14、正电极主栅区印刷：采用正银浆料，在印刷了背面电极的硅片上丝网印刷制备正面电极。
S15、正面副栅区印刷：按照网板图形，采用正银浆料印刷正面副栅，采用520目、线径17um，纱厚11um、膜厚6um的网板。
S16、烧结：将印刷正面电极的硅片进行共烧结，烧结峰值温度760℃。
S17、电注入：将烧结后的电池片进行电注入处理。
S18、成品：将产品电池片测试、分选、包装入库。
试验例1
在-1500V、85％湿度和85℃标准测试条件下(IEC61215或UL1703标准)，分别测试实施例1～2和对比例1～2制得的太阳电池的正面PID 96H衰减和192H衰减，测试结果如表1所示。
表1太阳电池的正面PID 96H衰减和192H衰减
项目 96H衰减 192H衰减
实施例1 0.95％ 1.87％
实施例2 0.16％ 0.33％
对比例1 1.87％ 3.59％
对比例2 3.73％ 5.36％
由表1可知，目前采用的对比例2正膜工艺，正面最外层为通过PECVD制备得到的疏松氧化硅PID衰减超过标准；对比例2正膜为三层纯氮化硅结构，PID衰减较对比例2有较大改善；实施例1为在对比例2的基础上正背面均通过ALD制备了5nm厚的致密氧化硅，抗PID性能大幅提升；实施例2进一步增加致密氧化硅厚度，PID衰减值进一步下降；对比例1为在实施例1的基础上无正背面致密氧化硅层步骤，PID衰减值提高。
试验例2
检测实施例1～2和对比例1～2制得的太阳电池的电性能，测试结果如表2所示。
表2太阳电池的电性能
项目 计数 Eta Uoc Isc FF
对比例1 800 22.91 0.6880 18.158 80.87
对比例2 800 23.03 0.6889 18.268 80.71
实施例1 800 22.96 0.6887 18.221 80.67
实施例2 800 23.01 0.6888 18.258 80.70
由表1和表2可知，对比例1虽然相对对比例2正面抗PID性能有改善，但其电池转换效率低，采用实施例1和实施例2既能满足抗PID要求，又能满足电池转换效率要求。
综上所述，本申请实施例制得的太阳电池的正面PID 96H衰减<1％，192H衰减<2％。
以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳电池的制备方法，其特征在于，其包括：提供半成品硅片，采用原子层沉积法在所述半成品硅片的正面和背面分别形成第一氧化硅层和第二氧化硅层；
所述半成品硅片沿厚度方向包括依次层叠布置的至少一层氮化硅层、氧化铝层、硅层、至少一层氮化硅层、氮氧化硅层和第三氧化硅层，所述第一氧化硅层结合于所述第三氧化硅层表面，所述第二氧化硅层结合于所述氮化硅层表面。
2.根据权利要求1所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，所述第一氧化硅层和所述第二氧化硅层的厚度为5～10nm。
3.根据权利要求1所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，所述原子层沉积法包括：
将所述半成品硅片设置于反应室中，向所述反应室中通入2～5s的气态硅基前驱体，然后向所述反应室中通入5～15s的气态氧化剂前驱体，所述硅基前驱体的流量为10～50sccm，所述氧化剂前驱体的流量为10～50sccm；
重复上述步骤50～100次；
可选地，所述反应室在通入所述气态硅基前驱体前为真空环境。
4.根据权利要求3所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，所述硅基前驱体包括六氯乙硅烷、双(二乙氨基)硅烷、三(二甲氨基)硅烷和三甲硅烷基胺中的任意一种或多种，所述氧化剂包括氧气和臭氧中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，所述反应室内压力为2～50mbar，所述半成品硅片的温度为150～400℃。
6.根据权利要求3所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，在每次完成所述气态硅基前驱体的通入后，所述气态硅基前驱体吸附在所述半成品硅片表面，使过剩的所述气态硅基前驱体从所述反应室中排出，再向所述反应室中通入所述气态氧化剂前驱体，完成反应后，使未反应的所述气态硅基前驱体和所述气态氧化剂前驱体从所述反应室中排出，再进行下一次的沉积。
7.根据权利要求1所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，所述半成品硅片通过以下方法制得：
分别在硅片的背面和正面沉积镀层；
其中，背面的镀层包括第一氮化硅层、第二氮化硅层、第三氮化硅层和所述氧化铝层，正面的镀层包括第四氮化硅层、第五氮化硅层、第六氮化硅层、所述氮氧化硅层和所述第三氧化硅层。
8.根据权利要求7所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，采用气相沉积法在所述硅片的背面依次沉积得到所述氧化铝层、所述第三氮化硅层、所述第二氮化硅层和所述第一氮化硅层；
可选地，所述第三氮化硅层的折射率为2.2～2.3，所述第二氮化硅层的折射率为2.09～2.15，所述第一氮化硅层的折射率为2.00～2.06；
可选地，所述背面的镀层的折射率为2.10～2.15。
9.根据权利要求7所述的太阳电池的制备方法，其特征在于，采用气相沉积法在所述硅片的正面依次沉积得到所述第四氮化硅层、所述第五氮化硅层、所述第六氮化硅层、所述氮氧化硅层和所述第三氧化硅层；
可选地，所述第四氮化硅层的折射率为2.2～2.3，所述第五氮化硅层的折射率为2.09～2.17，所述第六氮化硅层的折射率为2.03～2.06，所述氮氧化硅层的折射率为1.55～1.9；
可选地，所述正面的镀层的折射率为2～2.05。
10.一种太阳电池，其特征在于，其根据权利要求1～9任一项所述的太阳电池的制备方法制得。
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