CN115224137B - 半导体衬底及太阳能电池和光伏组件 - Google Patents

半导体衬底及太阳能电池和光伏组件 Download PDF

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Abstract

本申请涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种半导体衬底及太阳能电池和光伏组件。半导体衬底的后表面具有N型导电区域和P型导电区域，N型导电区域设有第一非金字塔状纹理结构，P型导电区域设有第二非金字塔状纹理结构；第一非金字塔状纹理结构的顶部表面和第二非金字塔状纹理结构的顶部表面均为多边形平面，且第一非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸小于第二非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸；第一非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸大于等于5μm，且小于等于12μm；第二非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸大于等于10μm，且小于等于40μm。通过在半导体衬底上设置不同非金字塔纹理结构能提高电池转换效率。

Description

半导体衬底及太阳能电池和光伏组件
技术领域
本申请涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种半导体衬底及太阳能电池和光伏组件。
背景技术
现有的晶硅电池采用双面接触金属化设计，电池的正面或者反面需要采用具有纹理的陷光结构来增加入射光在电池中的传输路径，以提高对于太阳能光谱的利用。但现有的纹理表面对于随后的膜层钝化和浆料接触界面有一定影响，进而会影响电池性能。
发明内容
本申请提供了一种半导体衬底及太阳能电池和光伏组件，以解决现有太阳能电池的表面纹理结构对于随后的膜层钝化和浆料接触界面有一定影响，进而会影响电池性能的问题。
根据本申请的第一方面，本申请提供一种半导体衬底，所述半导体衬底的后表面具有N型导电区域和P型导电区域，所述N型导电区域设置有第一非金字塔状纹理结构，所述P型导电区域设置有第二非金字塔状纹理结构；
所述第一非金字塔状纹理结构的顶部表面和所述第二非金字塔状纹理结构的顶部表面均为多边形平面，且所述第一非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸小于所述第二非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸；
所述第一非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸大于等于5μm，且小于等于12μm；所述第二非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸大于等于10μm，且小于等于40μm。
在一种可能的设计中，所述第一非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸大于等于7μm，且小于等于10μm。
在一种可能的设计中，所述第二非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸大于等于15μm，且小于等于35μm。
在一种可能的设计中，所述第一非金字塔状纹理结构包括：
至少部分堆叠的两个或多个第一子结构，对于所述至少部分堆叠的两个或多个第一子结构，在远离所述后表面且垂直于所述后表面的方向上，最外侧所述第一子结构的顶部表面的一维尺寸大于等于5μm，且小于等于12μm；
邻接非堆叠排布的两个或多个第二子结构，远离所述后表面的所述第二子结构的顶部表面的一维尺寸大于等于5μm，且小于等于12μm。
在一种可能的设计中，所述第二非金字塔状纹理结构包括：
至少部分堆叠的两个或多个第三子结构，对于所述至少部分堆叠的两个或多个第三子结构，在远离所述后表面且垂直于所述后表面的方向上，最外侧所述第三子结构的顶部表面的一维尺寸大于等于10μm，且小于等于40μm；
邻接非堆叠排布的两个或多个第四子结构，远离所述后表面的所述第四子结构的顶部表面的一维尺寸大于等于10μm，且小于等于40μm。
在一种可能的设计中，所述N型导电区域和所述P型导电区域之间具有分界线，所述N型导电区域和/或所述P型导电区域靠近所述分界线的位置设置有孔洞。
在一种可能的设计中，所述N型导电区域和/或所述P型导电区域距离所述分界线的位置5μm-15μm设置有孔洞。
在一种可能的设计中，所述N型导电区域和/或所述P型导电区域距离所述分界线的位置5μm-10μm设置有孔洞。
在一种可能的设计中，所述孔洞的直径为1μm-10μm。
在一种可能的设计中，所述孔洞的直径为1μm-5μm。
在一种可能的设计中，所述孔洞的深度为0.5μm-2μm。
在一种可能的设计中，相邻两个所述N型导电区域之间或相邻两个所述P型导电区域之间的间距为0.8mm-1.2mm；所述N型导电区域在所述半导体衬底的后表面上的分布占比为50％-85％；所述P型导电区域在所述半导体衬底的后表面上的分布占比为15％-50％。
在一种可能的设计中，所述多边形平面的形状包括菱形、方形、梯形、近似菱形、近似方形、近似梯形中的至少一种。
在一种可能的设计中，所述半导体衬底为P型晶硅衬底。
根据本申请的第二方面，本申请还提供一种太阳能电池，包括：
上述的半导体衬底；
隧穿氧化层，设置于所述半导体衬底的后表面的N型导电区域；
局域背场，设置于所述半导体衬底的后表面的P型导电区域；
多晶硅薄膜层，设置于所述隧穿氧化层背离所述半导体衬底的一侧；
共晶层，设置于所述局域背场上；
后表面钝化层，设置于所述多晶硅薄膜层背离所述隧穿氧化层的一侧以及所述P型导电区域；
第一电极，穿过所述后表面钝化层与所述局域背场形成欧姆接触；
第二电极，依次穿过所述后表面钝化层与所述多晶硅薄膜层形成欧姆接触。
在一种可能的设计中，还包括：
设置于所述半导体衬底前表面上且在远离所述半导体衬底的方向上依次层叠设置的前表面钝化层和防反射层。
根据本申请的第三方面，本申请还提供一种光伏组件，所述光伏组件包括上述的太阳能电池，所述太阳能电池以整片或多分片的形式电连接成太阳能电池串。
本申请的有益效果：
本申请一种半导体衬底的后表面具有N型导电区域和P型导电区域，N型导电区域设置有第一非金字塔状纹理结构，P型导电区域设置有第二非金字塔状纹理结构，限定第一非金字塔状纹理结构的顶部表面和所述第二非金字塔状纹理结构的顶部表面均为多边形平面，且第一非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸小于第二非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸，且进一步地限定第一非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸范围和第二非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸范围，本申请是针对N型导电类型掺杂和P型导电类型掺杂的掺杂特性，相应地设计不同尺寸的非金字塔状纹理结构，可以更有针对性地提高相应区域的钝化质量以及提升与相对于浆料之间的接触特征，使制备的太阳能电池获得更高的电池转换效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为根据本申请第一方面的半导体衬底在1k放大倍数下的扫描电镜图；
图2为根据本申请第一方面的半导体衬底上N型导电区域上的第一非金字塔状纹理结构在第一角度时的显微镜图；
图3为根据本申请第一方面的半导体衬底上N型导电区域上的第一非金字塔状纹理结构在第二角度时的扫描电镜图；
图4为根据本申请第一方面的半导体衬底上P型导电区域上的第二非金字塔状纹理结构在第一个角度时的显微镜图；
图5为根据本申请第一方面的半导体衬底上P型导电区域上的第二非金字塔状纹理结构在第二个角度时的扫描电镜图；
图6为根据本申请第一方面的半导体衬底在2k放大倍数下的扫描电镜图；
图7为根据本申请第一方面的半导体衬底在5k放大倍数下的扫描电镜图；
图8为根据本申请第一方面的半导体衬底在10k放大倍数下的扫描电镜图；
图9为根据本申请第二方面的太阳能电池的结构示意图。
附图标记：
1-半导体衬底；
11-N型导电区域；
111-第一非金字塔状纹理结构；
1111-第一子结构；
1112-第二子结构；
12-P型导电区域；
121-第二非金字塔状纹理结构；
1211-第三子结构；
1212-第四子结构；
13-分界线；
131-孔洞；
2-隧穿氧化层；
3-局域背场；
4-多晶硅薄膜层；
5-共晶层；
6-后表面钝化层；
61-第一后表面钝化层；
62-第二后表面钝化层；
7-第一电极；
8-第二电极；
9-前表面钝化层；
10-防反射层。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
IBC(Interdigitated Back Contact)电池是一种电极全部设置在半导体衬底后表面的背接触太阳能电池，由于半导体衬底前表面没有电极的遮挡，因此前表面全部的面积都能接收太阳光，这使得IBC电池具有较高的光电转换效率。IBC电池的半导体衬底后表面一般采用抛光或者部分制绒形成一定的纹理结构，现有的纹理结构对于随后的膜层钝化以及浆料接触界面有一定影响，进而影响IBC电池的光电转换效率。
基于此，第一方面，如图1所示，本申请提供一种半导体衬底1，所述半导体衬底1的后表面具有N型导电区域11和P型导电区域12，如图2和图3所示，所述N型导电区域11设置有第一非金字塔状纹理结构111，如图4和图5所示，所述P型导电区域12设置有第二非金字塔状纹理结构121；
所述第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面和所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面均为多边形平面，且所述第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面的一维尺寸L1小于所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面的一维尺寸L2；
所述第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面的一维尺寸L1大于等于5μm，且小于等于12μm；所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面的一维尺寸L2大于等于10μm，且小于等于40μm。
需要说明的是，半导体衬底1一般具有前表面和后表面，半导体衬底1的前表面可以指受光面，即接收太阳光线照射的表面(受光面)，半导体衬底1的后表面是指与所述前表面相对的表面。非金字塔状可以理解为是由于金字塔状微结构的塔尖被破坏而形成的塔基/四棱台状或者台阶状形貌。非金字塔状纹理结构可以通过对半导体衬底1进行化学刻蚀、激光刻蚀、机械法或等离子刻蚀等工艺形成。非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸具体可以是表面的长、宽、对角线长度、圆形的直径等，在此不做限定。在一些实例中，在测量表征非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸时，可以通过测试仪器(光学显微镜、原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等)直接测量膜层表面标定。
可选地，半导体衬底1可以为单晶硅衬底、多晶硅衬底、微晶硅衬底或碳化硅衬底中的一种，在一些实施例中，所述半导体衬底为P型晶硅衬底；所述第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面的一维尺寸可以为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm或12μm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。所述多边形平面的形状包括菱形、方形、梯形、近似菱形、近似方形、近似梯形中的至少一种。所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面的一维尺寸可以为10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm或40μm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。
可以理解地，本申请的半导体衬底在后表面具有N型导电区域11和P型导电区域12，在制备太阳能电池时分别用于N型导电类型掺杂和P型导电类型掺杂。本申请在N型导电区域11设置有第一非金字塔状纹理结构111，在P型导电区域12设置有第二非金字塔状纹理结构121，相比于金字塔状纹理结构，在制备太阳能电池过程中，非金字塔状纹理结构有利于后期膜层在半导体衬底1上的形成，进而可以获得更高的钝化质量，非金字塔状纹理结构具有更好的与浆料之间的接触特征，使得丝网印刷金属浆料在形成电极时可以更好地填充其中，从而获得更优异的电极接触，进而获得更高的开路电压和填充因子，进而获得更高的电池转化效率。
本申请限定第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面和所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面均为多边形平面，且所述第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面的一维尺寸小于所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面的一维尺寸，且进一步地限定所述第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面的一维尺寸范围和所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面的一维尺寸范围，本申请是针对N型导电类型掺杂和P型导电类型掺杂的掺杂特性，相应地设计不同尺寸的非金字塔状纹理结构，可以更有针对性地提高相应区域的钝化质量以及提升与相对于浆料之间的接触特征，使制备的太阳能电池获得更高的电池转换效率。
优选地，所述第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面的一维尺寸大于等于7μm，且小于等于10μm。
可以理解地，通过对第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面的一维尺寸的进一步限定，能够使得在制备太阳能电池过程中，N型导电区域11能获得更高的钝化质量以及更好的与浆料之间的接触特征，进而获得更高的开路电压和填充因子，进而获得更高的电池转化效率。
优选地，所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面的一维尺寸大于等于15μm，且小于等于35μm。
可以理解地，通过对第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面的一维尺寸的进一步限定，能够使得在制备太阳能电池过程中，P型导电区域12能获得更高的钝化质量以及更好的与浆料之间的接触特征，进而获得更高的开路电压和填充因子，进而获得更高的电池转化效率。
在一些实施例中，如图2所示，所述第一非金字塔状纹理结构111包括：
至少部分堆叠的两个或多个第一子结构1111，对于所述至少部分堆叠的两个或多个第一子结构1111，在远离所述后表面且垂直于所述后表面的方向上，最外侧所述第一子结构1111的顶部表面的一维尺寸L11大于等于5μm，且小于等于12μm；
邻接非堆叠排布的两个或多个第二子结构1112，远离所述后表面的所述第二子结构1112的顶部表面的一维尺寸L12大于等于5μm，且小于等于12μm。
需要说明的是，在远离所述后表面且垂直于所述后表面的方向上也可以理解为堆叠方向上。
可以理解地，本申请的第一非金字塔状纹理结构111包括至少部分堆叠的两个或多个第一子结构1111和邻接非堆叠排布的两个或多个第二子结构1112，可以使得第一非金字塔状纹理结构111的粗糙度控制在所需范围内，有利于太阳能电池在丝网印刷段，增强N型导电区域11处浆料接触，提升浆料拉力，提高电池片品质及良率，还可以提高太阳能电池的开路电压，提升填充因子及光电转换效率。
在一些实施例中，如图4所示，所述第二非金字塔状纹理结构121包括：
至少部分堆叠的两个或多个第三子结构1211，对于所述至少部分堆叠的两个或多个第三子结构1211，在远离所述后表面且垂直于所述后表面的方向上，最外侧所述第三子结构1211的顶部表面的一维尺寸大于等于10μm，且小于等于40μm；
邻接非堆叠排布的两个或多个第四子结构1212，远离所述后表面的所述第四子结构1212的顶部表面的一维尺寸大于等于10μm，且小于等于40μm。
可以理解地，本申请的第二非金字塔状纹理结构121包括至少部分堆叠的两个或多个第三子结构1211和邻接非堆叠排布的两个或多个第四子结构1212，可以使得第二非金字塔状纹理结构121的粗糙度控制在所需范围内，有利于太阳能电池在丝网印刷段，增强P型导电区域11处浆料接触，提升浆料拉力，提高电池片品质及良率，还可以提高太阳能电池的开路电压，提升填充因子及光电转换效率。
在一些实施例中，如图6所示，所述N型导电区域11和所述P型导电区域12之间具有分界线13，如图6-8所示，所述N型导电区域11和/或所述P型导电区域12靠近所述分界线13的位置设置有孔洞131。
可以理解地，所述N型导电区域11和/或所述P型导电区域12靠近所述分界线13的位置设置的孔洞131有利于载流子的传输，进而有利于电池性能的提升，此外还可以提升900-1200波段的反射率1％-10％。
在一些实施例中，孔洞131是在太阳能电池的制备过程中，运用激光去掉P型导电区域12多余膜层的时候，激光对于临近N型导电区域11存在热损伤，破坏了其表面膜层，在后续的碱抛过程对于热损伤区域进行了刻蚀形成。
在一些实施例中，所述N型导电区域和/或所述P型导电区域距离所述分界线13的位置5μm-15μm设置有孔洞131。
可选地，孔洞131的设置位置可以为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。
优选地，所述N型导电区域11和/或所述P型导电区域12距离所述分界线13的位置5μm-10μm设置有孔洞131。
在一些实施例中，所述孔洞131的直径为1μm-10μm。
可选地，所述孔洞131的直径可以为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。
优选地，所述孔洞131的直径为1μm-5μm。
在一些实施例中，所述孔洞131的深度为0.5μm-2μm。
可选地，所述孔洞131的深度可以为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm或2μm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。这里，所述孔洞131的深度值可以通过3D显微镜下扫描得到。在一些具体实施例中，孔洞131深度可以为碱抛刻蚀深度的1/2到1/3(基于抛光面刻蚀)。
在一些实施例中，相邻两个所述N型导电区域11之间或相邻两个所述P型导电区域12之间的间距为0.8mm-1.2mm；所述N型导电区域11在所述半导体衬底1的后表面上的分布占比为50％-85％；所述P型导电区域12在所述半导体衬底1的后表面上的分布占比为15％-50％。
可选地，相邻两个所述N型导电区域11之间或相邻两个所述P型导电区域12之间的间距可以为0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm、1.0mm、1.05mm、1.1mm、1.15mm或1.2mm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。所述N型导电区域11在所述半导体衬底1的后表面上的分布占比可以为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％或85％等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定，对应地，所述P型导电区域12在所述半导体衬底1的后表面上的分布占比可以为50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、或15％等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。
可以理解地，通过对半导体衬底1上相邻两个所述N型导电区域11之间或相邻两个所述P型导电区域12之间的间距的限定和对N型导电区域11与P型导电区域12分布在所述半导体衬底1的后表面上的分布占比的限定，在制备太阳能电池过程中，能在半导体衬底1形成具有优异导电性的PN结，从而提升制备的太阳能电池的光电性能。
在一些具体实施例中，本申请半导体衬底1的制备首先采用碱抛制备具有小塔基形貌的背面结构进行相应膜层沉积作为N型导电区域，随后利用激光开膜确定P型导电区域，再次利用碱抛去掉激光损伤形成大塔基的平面表面形貌。其中运用激光去掉P型区域多余膜层的时候，激光对于临近N型导电区域存在热损伤，破坏了其表面膜层，在后续的碱抛过程对于热损伤区域进行了刻蚀形成孔洞。在制备过程中可以调整激光工艺，使热损伤控制在交界处一定范围内。
需要说明的是，本申请半导体衬底1可以在太阳能电池制造过程中形成，也可以是在太阳能电池制造过程前的原始衬底(硅片)制备时形成。
第二方面，本申请还提供一种太阳能电池，如图9所示，太阳能电池包括：
本申请上述的半导体衬底1，半导体衬底1可以为单晶硅衬底、多晶硅衬底、微晶硅衬底或碳化硅衬底中的一种，在一些实施例中，所述半导体衬底为P型晶硅衬底。
隧穿氧化层2，设置于所述半导体衬底1的后表面的N型导电区域11。隧穿氧化层2可以是氧化硅层、氧化铝层、氮氧化硅层、氧化钼层、氧化铪层中的一种或多种层叠结构。在其他实施例中，隧穿氧化层2也可以是含氧氮化硅层、含氧碳化硅层等。在一些可行的实施方式中，可以采用臭氧氧化法、高温热氧化法、硝酸氧化法、化学气相沉积法、低压化学气相沉积法对半导体衬底1后表面的N型导电区域11刻蚀之后进行处理，形成隧穿氧化层2。
局域背场3，设置于所述半导体衬底1的后表面的P型导电区域12。在P型导电区域12形成局域背场3，能够提高所制备太阳能电池的开路电压，降低铝硅搭接电阻Rs，有效提高电池的光电转换效率。在一些具体实施例中，局域背场3为铝背场。
多晶硅薄膜层4，设置于所述隧穿氧化层2背离所述半导体衬底1的一侧。多晶硅薄膜具有晶体硅的电学特性，还具有非晶硅薄膜成本低、设备简单且可大面积制备等优点。可以采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法、原子层沉积法中的任意一种方法沉积在隧穿氧化层2的表面沉积形成多晶硅薄膜层4。
共晶层5，设置于所述局域背场3上。在一些具体实施例中，共晶层5为硅铝共晶层。
后表面钝化层6，设置于所述多晶硅薄膜层4背离所述隧穿氧化层2的一侧以及所述P型导电区域12；后表面钝化层6对半导体衬底1的后表面起到钝化作用，后表面钝化层6可以由一层或多层钝化层组成。后表面钝化层6可以包括氧化铝、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅层等钝化层。在一些具体实施例中，后表面钝化层6包括第一后表面钝化层61和第二后表面钝化层62，第一后表面钝化层61和第二后表面钝化层62沿着背离半导体衬底1后表面的方向依次设置。在一些具体实施例中，第一后表面钝化层61可以为氧化铝层，第二后表面钝化层62可以为氮化硅层。
第一电极7，穿过所述后表面钝化层6与所述局域背场3形成欧姆接触。
第二电极8，依次穿过所述后表面钝化层6与所述多晶硅薄膜层4形成欧姆接触。第一电极7和第二电极8可以通过涂敷在后表面钝化层6表面的金属导电浆料烧结形成。在一些实施例中，所述第一电极7和/或第二电极8的材料包括银、铝、铜、镍等金属材料。在一种具体实施例中，第一电极7包括铝材料，第二电极包括银材料。
在一些具体实施例中，如图9所示，太阳能电池还包括：
设置于所述半导体衬底1前表面上且在远离所述半导体衬底1的方向上依次层叠设置的前表面钝化层9和防反射层10。前表面钝化层9对半导体衬底1的前表面起到钝化作用，前表面钝化层9可以由一层或多层钝化层组成。前表面钝化层9可以包括氧化铝、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅层等钝化层。在一些具体实施例中，前表面钝化层9可以为氧化铝层。防反射层10能够防止和减少光的反射，从而达到充分利用太阳能的目的。防反射层10可以通过化学气相沉积法、物理气相沉积法和高温氮化等方法形成于前表面钝化层9上。在一些具体实施例中，防反射层10可以为氮氧化硅层。
第三方面，本申请还提供一种光伏组件，所述光伏组件包括上述的太阳能电池，能提升光伏组件的电池转化效率。该光伏组件包括上述太阳能电池所述太阳能电池以整片或者多分片(例如，1/2等分片、1/3等分片、1/4等分片等多分片)的形式电连接形成多个电池串，所述多个电池串以串联和/或并联的方式进行电连接。在一些实施例中，所述光伏组件还包括封装材料层以及盖板，其中所述封装材料层用于密封所述多个太阳能电池串以及所述盖板覆盖所述封装材料层。例如，所述封装材料层的材质可以为EVA、POE或PET等有机材料，所述盖板可以为玻璃盖板、塑料盖板等具有透光功能的盖板。
第四方面，本申请还提供一种太阳能电池的制备方法，用于制备上述太阳能电池，制备方法包括如下步骤：
步骤S1，提供半导体衬底1，对半导体衬底1依次进行制绒处理和氧化处理。
步骤S2，在半导体衬底1前表面上且在远离所述半导体衬底1的方向上依次层叠设置的前表面钝化层9和防反射层10。
步骤S3，对半导体衬底1的后表面采用酸洗后，再采用碱溶液对半导体衬底1的后表面进行抛光处理，使得半导体衬底1后表面形成有第一非金字塔状纹理结构111。
步骤S4，在所述半导体衬底1后表面的第一非金字塔状纹理结构111上形成隧穿氧化层2；在隧穿氧化层2表面沉积形成多晶硅薄膜层4。在一些具体实施例中，还可以对多晶硅薄膜层4进行掺杂处理，形成掺杂导电层。
步骤S5，采用激光开膜确定并形成P型导电区域12，并将形成有第一非金字塔状纹理结构111的区域作为N型导电区域11；再利用碱溶液对半导体衬底1的后表面的P型导电区域12进行抛光处理，使得半导体衬底1后表面的P型导电区域12形成有第二非金字塔状纹理结构121。其中，所述第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面和所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面均为多边形平面，且所述第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面的一维尺寸L1小于所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面的一维尺寸L2；所述第一非金字塔状纹理结构111的顶部表面的一维尺寸L1大于等于5μm，且小于等于12μm；所述第二非金字塔状纹理结构121的顶部表面的一维尺寸L2大于等于10μm，且小于等于40μm。在一些具体实施例中，激光开膜的条件包括：激光类型选用波长为355nm的紫外激光或者波长为556nm的绿光激光，光斑大小为30μm-100μm。在一些具体实施例中，运用激光去掉P型导电区域12多余膜层的时候，激光对于临近N型导电区域11存在热损伤，破坏了其表面膜层，在后续的碱抛过程对于热损伤区域进行了刻蚀形成孔洞131。在制备过程中，可以通过调整激光开膜参数使热损失控制在一定范围内。
步骤S6，在所述半导体衬底1后表面的P型导电区域12进行图案化，形成局域背场3和共晶层5。
步骤S7，在多晶硅薄膜层4表面以及所述P型导电区域12沉积后表面钝化层6。在一些具体实施例中，后表面钝化层6包括第一后表面钝化层61和第二后表面钝化层62，制备时，先在多晶硅薄膜层4表面以及所述P型导电区域12沉积第一后表面钝化层61，再沉积第二后表面钝化层62。
对比例
对比例提供了一种太阳能电池，太阳能电池包括半导体衬底，所述半导体衬底的后表面具有N型导电区域和P型导电区域，所述N型导电区域和所述P型导电区域设置有相同的非金字塔状纹理结构。
相较于对比例电池结构，本申请太阳能电池的后表面的N型导电区域和P型导电区域分别设置有不同尺寸规格的第一非金字塔状纹理结构和第二非金字塔状纹理结构，其余结构和制备方法均相同，通过对比实验发现：
表1本申请太阳能电池和对比例太阳能电池的性能对比表
其中，太阳能电池的转换效率＝(开路电压*短路电流*填充因子)/(电池面积*光照幅度)10*100％，可以看出，开路电压、短路电流、填充因子与转换效率呈正比。从表1中数据可以看出，在半导体衬底1上设置不同规格尺寸的非金字塔纹理结构的太阳能电池的转换效率比在半导体衬底1上设置有规格一致的非金字塔纹理结构的太阳能电池的转换效率高0.17％。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，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 (17)

1.一种半导体衬底，其特征在于，所述半导体衬底的后表面具有N型导电区域和P型导电区域，所述N型导电区域设置有第一非金字塔状纹理结构，所述P型导电区域设置有第二非金字塔状纹理结构；
所述第一非金字塔状纹理结构的顶部表面和所述第二非金字塔状纹理结构的顶部表面均为多边形平面，且所述第一非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸小于所述第二非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸；
所述第一非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸大于等于5μm，且小于等于12μm；所述第二非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸大于等于10μm，且小于等于40μm。
2.如权利要求1所述的半导体衬底，其特征在于，所述第一非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸大于等于7μm，且小于等于10μm。
3.如权利要求1所述的半导体衬底，其特征在于，所述第二非金字塔状纹理结构的顶部表面的一维尺寸大于等于15μm，且小于等于35μm。
4.如权利要求1所述的半导体衬底，其特征在于，所述第一非金字塔状纹理结构包括：
至少部分堆叠的两个或多个第一子结构，对于所述至少部分堆叠的两个或多个第一子结构，在远离所述后表面且垂直于所述后表面的方向上，最外侧所述第一子结构的顶部表面的一维尺寸大于等于5μm，且小于等于12μm；
邻接非堆叠排布的两个或多个第二子结构，远离所述后表面的所述第二子结构的顶部表面的一维尺寸大于等于5μm，且小于等于12μm。
5.如权利要求1所述的半导体衬底，其特征在于，所述第二非金字塔状纹理结构包括：
至少部分堆叠的两个或多个第三子结构，对于所述至少部分堆叠的两个或多个第三子结构，在远离所述后表面且垂直于所述后表面的方向上，最外侧所述第三子结构的顶部表面的一维尺寸大于等于10μm，且小于等于40μm；
邻接非堆叠排布的两个或多个第四子结构，远离所述后表面的所述第四子结构的顶部表面的一维尺寸大于等于10μm，且小于等于40μm。
6.如权利要求1所述的半导体衬底，其特征在于，所述N型导电区域和所述P型导电区域之间具有分界线，所述N型导电区域和/或所述P型导电区域靠近所述分界线的位置设置有孔洞。
7.如权利要求6所述的半导体衬底，其特征在于，所述N型导电区域和/或所述P型导电区域距离所述分界线的位置5μm-15μm设置有孔洞。
8.如权利要求7所述的半导体衬底，其特征在于，所述N型导电区域和/或所述P型导电区域距离所述分界线的位置5μm-10μm设置有孔洞。
9.如权利要求6所述的半导体衬底，其特征在于，所述孔洞的直径为1μm-10μm。
10.如权利要求9所述的半导体衬底，其特征在于，所述孔洞的直径为1μm-5μm。
11.如权利要求6所述的半导体衬底，其特征在于，所述孔洞的深度为0.5μm-2μm。
12.如权利要求6所述的半导体衬底，其特征在于，相邻两个所述N型导电区域之间或相邻两个所述P型导电区域之间的间距为0.8mm-1.2mm；所述N型导电区域在所述半导体衬底的后表面上的分布占比为50％-85％；所述P型导电区域在所述半导体衬底的后表面上的分布占比为15％-50％。
13.如权利要求1所述的半导体衬底，其特征在于，所述多边形平面的形状包括菱形、方形、梯形、近似菱形、近似方形、近似梯形中的至少一种。
14.如权利要求1所述的半导体衬底，其特征在于，所述半导体衬底为P型晶硅衬底。
15.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
权利要求1-14任一项所述的半导体衬底；
隧穿氧化层，设置于所述半导体衬底的后表面的N型导电区域；
局域背场，设置于所述半导体衬底的后表面的P型导电区域；
多晶硅薄膜层，设置于所述隧穿氧化层背离所述半导体衬底的一侧；
共晶层，设置于所述局域背场上；
后表面钝化层，设置于所述多晶硅薄膜层背离所述隧穿氧化层的一侧以及所述P型导电区域；
第一电极，穿过所述后表面钝化层与所述局域背场形成欧姆接触；
第二电极，依次穿过所述后表面钝化层与所述多晶硅薄膜层形成欧姆接触。
16.如权利要求15所述的太阳能电池，其特征在于，还包括：
设置于所述半导体衬底前表面上且在远离所述半导体衬底的方向上依次层叠设置的前表面钝化层和防反射层。
17.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件包括权利要求15-16任一项所述的太阳能电池，所述太阳能电池以整片或多分片的形式电连接成太阳能电池串。
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