CN115513308A - 背接触太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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CN115513308A CN202211056084.1A CN202211056084A CN115513308A CN 115513308 A CN115513308 A CN 115513308A CN 202211056084 A CN202211056084 A CN 202211056084A CN 115513308 A CN115513308 A CN 115513308A
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Abstract

本发明公开了背接触太阳能电池及其制备方法，背接触太阳能电池包括：半导体基底；隧穿氧化层和掺杂晶硅层，隧穿氧化层在第一区域上，掺杂晶硅层在隧穿氧化层的远离半导体基底的表面上；本征非晶硅层和掺杂非晶硅层，掺杂晶硅层与掺杂非晶硅层的导电类型相反，本征非晶硅层在第二区域上，并延伸在掺杂晶硅层的远离遂穿氧化层的部分表面上，掺杂非晶硅层在本征非晶硅层的远离半导体基底的表面上；隔离结构，隔离结构包括隔离层和隔离槽。本发明既增大了背接触太阳能电池的制备工艺窗口，降低了工艺难度，又提高了掺杂区的表面钝化效果，从而使太阳能电池的Eta、Uoc、FF均能达到与现有的HBC电池结构相当的水平。

Description

背接触太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种背接触太阳能电池及其制备方法。
背景技术
近年来，随着光伏相关技术的不断发展，各大厂家的量产电池效率不断提升，PERC电池作为当前市场的主流产品，仍然占有相当大的体量，但是其量产效率已经逼近理论极限24.5％。按照晶硅电池转换效率每年进步0.5个百分点的规律，到2030年晶硅电池转换效率将达到27.5％的产业化极限，接近单结晶硅电池29.43％的理论极限，从而进入到晶硅叠层电池发展时代。作为高效电池的代表，隧穿氧化层钝化接触太阳能电池(Tunnel OxidePassivated Contact,TOPCON)、异质结太阳能电池(Hetero-Junction with InstrinsicThin-layer，HIT)和叉指背接触电池技术(Interdigitated back contact，IBC)三种N型技术路线都拥有非常高的效率天花板。
目前业界的目光主要聚焦在TOPCON和HJT这两种钝化接触技术路线。高效晶硅电池技术演进的逻辑是：用更低成本的规模化工艺手段，减少电池载流子的复合，从而提高开路电压和转换效率。PERC电池胜出BSF铝背场电池，关键在于在电池背面实行更好的钝化技术，增强光线的内背反射，降低了背面复合。从实验室和产业化结果来看，TOPCON和HJT电池的钝化接触技术，能大幅减少金属电极和电池的接触复合，从而实现比PERC电池更高的转换效率。在量产成本上，能兼容PERC生产线的TOPCON电池工艺比HJT领先一步。
而IBC电池技术，作为历史最悠久的晶硅电池技术，师出名门，自成体系，长期霸占晶硅电池转换效率纪录榜榜首，却一直受限于较高的量产成本，发展较为曲折。IBC电池与其他晶硅电池最大的不同是，其发射极、表面场和金属电极都做在电池背面，并交叉指式分布，电池正表面无任何栅线遮挡，吸光面积最大。
IBC电池技术能持续发展几十年，并越来越受关注，除了拥有最高转换效率潜力的电池结构外，还在于它能兼容并蓄，不断吸收其他晶硅技术路线的工艺优点和钝化技术，来不断提升转换效率。IBC吸收了PERC技术发展阶段的优点，转换效率提升到24％-25％；吸收TOPCON钝化接触技术，演变成TBC(Tunnel oxide Back Contact)电池，转换效率能到25％-26％；吸收HJT的非晶硅钝化技术，演变成HBC(Hetero-Junction Back Contact)电池，转换效率能到26％-27％。
与IBC电池相比，HBC电池采用a-Si:H作为双面钝化层，具有优异的钝化效果，能够取得更高的开路电压。在生长PN结的工艺中，他们采用区域型掩膜掺杂，降低了载流子的复合损失。与HJT电池相比，其前表面无电极遮挡，减少光学损失的优势更加显著，结合前表面两点优势，HBC电池能够取得更高的短路电流。
电池新技术研究开发的最终目的是实现规模量产化，而能否大规模量产主要涉及成本问题，目前N型电池在制造、设备等方面仍面临难题有待解决。TOPCON电池当前良率还需要进一步解决，与PERC非硅成本差异是硅成本差异的2倍，高温工艺与硅片的工艺匹配需要进一步磨合。而HJT电池良率与PERC差异不大，但是银浆成本是PERC的两倍左右，非硅成本急需解决。同时，设备国产化需要进一步替代。HBC电池代表晶硅电池最高效率水平，然而，HBC电池在继承了IBC和HJT两者优点的同时，也保留了两者各自生产工艺的难点：1)设备昂贵，工序长，投资成本高；2)本征和掺杂非晶硅镀膜工艺，工艺窗口窄，对工艺清洁度要求极高；3)在制造过程中激光对n和p区的损伤需要严格控制，特别是对n区，激光的工艺窗口窄，增加了工艺难度。这些方面制约了HBC电池的效率提升和成本降低，限制了它的产业化应用。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种背接触太阳能电池及其制备方法。本发明既增大了背接触太阳能电池的制备工艺窗口，降低了工艺难度，又提高了掺杂区的表面钝化效果，从而使太阳能电池的能量转化效率Eta、开路电压Uoc、填充因子FF均能达到与现有的HBC电池结构相当的水平。同时还解决了传统HBC本征非晶硅的寄生吸收大和受光面反射率较大的问题，提高了电池的短路电流。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种背接触太阳能电池。根据本发明的实施例，所述背接触太阳能电池包括：
半导体基底，所述半导体基底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面包括相邻的第一区域和第二区域；
隧穿氧化层和掺杂晶硅层，所述隧穿氧化层在所述第一区域上，所述掺杂晶硅层在所述隧穿氧化层的远离所述半导体基底的表面上；
本征非晶硅层和掺杂非晶硅层，所述掺杂晶硅层与所述掺杂非晶硅层的导电类型相反，所述本征非晶硅层在所述第二区域上，并延伸在所述掺杂晶硅层的远离所述遂穿氧化层的部分表面上，所述掺杂非晶硅层在所述本征非晶硅层的远离所述半导体基底的表面上，形成所述本征非晶硅层和所述掺杂非晶硅层与所述隧穿氧化层和所述掺杂晶硅层的交错叠置区域；
隔离结构，所述隔离结构包括隔离层和隔离槽，所述隔离层在所述交错叠置区域中的所述本征非晶硅层与所述掺杂晶硅层之间；所述隔离槽贯穿所述交错叠置区域中的所述掺杂非晶硅层和所述本征非晶硅层。
根据本发明实施例的背接触太阳能电池，与现有技术中的HBC电池结构相比，本发明采用隧穿氧化层+掺杂晶硅层钝化接触代替现有的HBC电池结构中的本征a-si:H+a-si:H(N)膜层，由于隧穿氧化层+掺杂晶硅层对激光热损伤敏感度相对较小，在激光开膜工艺时可以减小对第一区域对应掺杂区钝化效果的影响，进一步增大了工艺窗口，降低了工艺难度。与现有技术中的TBC电池结构相比，本发明采用本征非晶硅层i-a-Si+掺杂非晶硅层钝化接触代替现有的TBC电池结构中的SiOx+p-poly-Si，避免了TBC电池中p poly和n poly两个高温制备导致硅片同心圆严重的问题，从而提高了第二区域对应掺杂区的表面钝化效果，提高了太阳能电池的电性能。由此，本发明的背接触太阳能电池的结构既增大了背接触太阳能电池的制备工艺窗口，降低了工艺难度，又提高了掺杂区的表面钝化效果，从而使太阳能电池的能量转化效率Eta、开路电压Uoc、填充因子FF均能达到与现有的HBC电池结构相当的水平。另外，本发明的背接触太阳能电池采用氧化物钝化层+氮化硅钝化层取代传统HBC正面本征a-si:H+SiNx膜层，解决了传统HBC本征非晶硅的寄生吸收大和受光面反射率较大的问题，提高了电池的短路电流。
另外，根据本发明上述实施例的背接触太阳能电池还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述第一区域为绒面结构；和/或，所述第二区域为绒面结构；和/或，所述第二表面为绒面结构。
在本发明的一些实施例中，所述背接触太阳能电池还包括：第一电极层和第二电极层，所述第一电极层在所述隔离槽的一侧，且所述第一电极层覆盖所述掺杂非晶硅层，所述第二电极层在所述隔离槽的另一侧，且所述第二电极层覆盖所述掺杂非晶硅层和所述掺杂晶硅层。
在本发明的一些实施例中，所述第一电极层和所述第二电极层为透明导电层，所述第一电极层和所述第二电极层的材料各自独立地选自氧化铟锡、氧化铝锌、掺氢氧化铟和氧化铟钨中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述隔离层包括绝缘层，所述绝缘层在所述本征非晶硅层与所述掺杂晶硅层之间；或，所述隔离层包括绝缘层和掺杂氧化层，所述掺杂氧化层在所述掺杂晶硅层的远离所述隧穿氧化层的表面上，所述绝缘层在所述掺杂氧化层的远离所述掺杂晶硅层的表面上。
在本发明的一些实施例中，所述绝缘层的厚度为40～60nm。
在本发明的一些实施例中，所述绝缘层为氮化硅层。
在本发明的一些实施例中，所述背接触太阳能电池还包括钝化层，所述钝化层包括氧化物钝化层和氮化硅钝化层，所述氧化物钝化层设置在所述第二表面上，所述氮化硅钝化层设置在所述氧化物钝化层的远离所述半导体基底的表面。
在本发明的一些实施例中，所述氧化物钝化层的厚度为5～15nm，所述氮化硅钝化层的厚度为70～110nm。
在本发明的一些实施例中，所述掺杂非晶硅层为P型掺杂非晶硅层p-a-Si，所述掺杂晶硅层为N型掺杂晶硅层n-poly-Si；或者，所述掺杂非晶硅层为N型掺杂非晶硅层n-a-Si，所述掺杂晶硅层为P型掺杂晶硅层p-poly-Si。
在本发明的一些实施例中，所述绒面结构为类金字塔绒面，所述类金字塔在所述半导体基底表面上的正投影在宽度方向的尺寸为1-3μm，所述类金字塔在厚度方向的尺寸为1.5-2μm。
在本发明的一些实施例中，所述隧穿氧化层为隧穿SiO2层；和/或，所述隧穿氧化层的厚度为1.2～1.8nm；和/或，所述掺杂晶硅层的厚度为80～200nm；和/或，所述掺杂晶硅层的扩散方阻为70～110Ω/sq；和/或，所述掺杂氧化层的厚度为25～35nm；和/或，所述本征非晶硅层的厚度为5～30nm；和/或，所述掺杂非晶硅层的厚度为10～30nm；和/或，所述掺杂非晶硅层中的元素掺杂浓度为10e20cm-3～10e21cm-3。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备背接触太阳能电池的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
提供半导体基底，所述半导体基底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面包括相邻的第一区域和第二区域；
在所述第一表面依次形成隧穿氧化层、掺杂晶硅层和隔离层；
采用激光对第二区域的所述隔离层进行开膜，以裸露出所述第二区域，剩余所述隧穿氧化层和所述掺杂晶硅层在所述第一区域；
在制备的中间件的远离所述第二表面的表面依次形成本征非晶硅层和掺杂非晶硅层；
去除远离所述第二区域一端的部分所述本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和隔离层，剩余所述本征非晶硅层、所述掺杂非晶硅层与所述隧穿氧化层、所述掺杂晶硅层交错排列，形成交错叠置区域；
对所述交错叠置区域进行开槽，以便将所述交错叠置区域分隔为第一交错叠置区域和第二交错叠置区域。
根据本发明实施例的方法，与现有技术中的HBC电池的制备工艺相比，该方法采用隧穿氧化层+掺杂晶硅层钝化接触代替现有的HBC电池结构中的本征a-si:H+a-si:H(N)膜层，由于隧穿氧化层+掺杂晶硅层对激光热损伤敏感度相对较小，在激光开膜工艺时可以减小对第一区域对应掺杂区钝化效果的影响，进一步增大了工艺窗口，降低了工艺难度。与现有技术中的TBC电池的制备工艺相比，该方法采用本征非晶硅层i-a-Si+掺杂非晶硅层钝化接触代替现有的TBC电池结构中的SiOx+p-poly-Si，避免了TBC电池中p poly和n poly两个高温制备导致硅片同心圆严重的问题，从而提高了第二区域对应掺杂区的表面钝化效果，提高了太阳能电池的电性能。由此，该方法既增大了背接触太阳能电池的制备工艺窗口，降低了工艺难度，又提高了掺杂区的表面钝化效果，从而使太阳能电池的能量转化效率Eta、开路电压Uoc、填充因子FF均能达到与现有的HBC电池结构相当的水平。另外，该方法采用氧化物钝化层+氮化硅钝化层取代传统HBC正面本征a-si:H+SiNx膜层，解决了传统HBC本征非晶硅的寄生吸收大和受光面反射率较大的问题，提高了电池的短路电流。
另外，根据本发明上述实施例的方法还可以具有如下技术方案：
在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：在裸露出所述第二区域后对所述半导体基底进行碱制绒，以便在所述第二表面和所述第二区域形成类金字塔绒面结构。
在本发明的一些实施例中，在所述第二表面和所述第二区域形成类金字塔绒面结构后，在所述第二表面依次形成氧化物钝化层和氮化硅钝化层。
在本发明的一些实施例中，在对所述交错叠置区域开槽后，在所述隔离槽的一侧形成第一电极层，且所述第一电极层覆盖所述掺杂非晶硅层，在所述隔离槽的另一侧形成第二电极层，且所述第二电极层覆盖所述掺杂非晶硅层和所述掺杂晶硅层。
在本发明的一些实施例中，在所述第一电极层的部分表面形成第一栅线，在所述第二电极层的部分表面形成第二栅线。
在本发明的一些实施例中，采用LPCVD沉积所述隧穿氧化层和所述掺杂晶硅层。
在本发明的一些实施例中，所述隔离层包括绝缘层；或，所述隔离层包括绝缘层和掺杂氧化层，所述掺杂氧化层形成在所述掺杂晶硅层的远离所述隧穿氧化层的表面上，所述绝缘层形成在所述掺杂氧化层的远离所述掺杂晶硅层的表面上。
在本发明的一些实施例中，采用激光去除远离所述第二区域一端的部分所述本征非晶硅层和所述掺杂非晶硅层，所述激光的功率为6-12W。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明一个实施例的背接触太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明实施例的制备背接触太阳能电池过程中的中间件的结构示意图；
图3为本发明实施例的制备背接触太阳能电池过程中的中间件的结构示意图；
图4为本发明实施例的制备背接触太阳能电池过程中的中间件的结构示意图；
图5为本发明实施例的制备背接触太阳能电池过程中的中间件的结构示意图；
图6为本发明实施例的制备背接触太阳能电池过程中的中间件的结构示意图；
图7为本发明实施例的制备背接触太阳能电池过程中的中间件的结构示意图；
图8为本发明实施例的制备背接触太阳能电池过程中的中间件的结构示意图；
图9为本发明实施例的制备背接触太阳能电池过程中的中间件的结构示意图。
附图标注：
1-氮化硅钝化层，2-氧化物钝化层，3-半导体基底，3-1-第一表面，3-2-第二表面，4-隧穿氧化层，5-掺杂晶硅层，6-第二电极层，7-第二栅线，8-本征非晶硅层，9-掺杂非晶硅层，10-第一栅线，11-掺杂氧化层，12-绝缘层，13-隔离槽，14-第一电极层，B-第一区域，C-第二区域，A-交错叠置区域，A1-第一交错叠置区域，A2-第二交错叠置区域。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种背接触太阳能电池。根据本发明的实施例，参考附图1，背接触太阳能电池包括：半导体基底3，半导体基底3具有相对的第一表面3-1和第二表面3-2，第一表面3-1包括相邻的第一区域(B区)和第二区域(C区)；隧穿氧化层4和掺杂晶硅层5，隧穿氧化层4在第一区域(B区)上，掺杂晶硅层5在隧穿氧化层4的远离半导体基底3的表面上；本征非晶硅层8和掺杂非晶硅层9，掺杂晶硅层5与掺杂非晶硅层9的导电类型相反，本征非晶硅层8在第二区域(C区)上，并延伸在掺杂晶硅层5的远离遂穿氧化层的部分表面上，掺杂非晶硅层9在本征非晶硅层8的远离半导体基底3的表面上，形成本征非晶硅层8和掺杂非晶硅层9与隧穿氧化层4和掺杂晶硅层5的交错叠置区域(A区)；隔离结构，隔离结构包括隔离层和隔离槽13，隔离层13在交错叠置区域(A区)中的本征非晶硅层8与掺杂晶硅层5之间；隔离槽贯穿交错叠置区域中的掺杂非晶硅层9和本征非晶硅层8。由此，与现有技术中的HBC电池结构相比，本发明采用隧穿氧化层4+掺杂晶硅层5钝化接触代替现有的HBC电池结构中的本征a-si:H+a-si:H(N)膜层，由于隧穿氧化层4+掺杂晶硅层5对激光热损伤敏感度相对较小，在激光开膜工艺时可以减小对第一区域对应掺杂区钝化效果的影响，进一步增大了工艺窗口，降低了工艺难度。与现有技术中的TBC电池结构相比，本发明采用本征非晶硅层i-a-Si+掺杂非晶硅层9钝化接触代替现有的TBC电池结构中的SiOx+p-poly-Si，避免了TBC电池中p poly和n poly两个高温制备导致硅片同心圆严重的问题，从而提高了第二区域对应掺杂区的表面钝化效果，提高了太阳能电池的电性能。由此，本发明的背接触太阳能电池的结构既增大了背接触太阳能电池的制备工艺窗口，降低了工艺难度，又提高了掺杂区的表面钝化效果，从而使太阳能电池的能量转化效率Eta、开路电压Uoc、填充因子FF均能达到与现有的HBC电池结构相当的水平。另外，本发明的背接触太阳能电池采用氧化物钝化层2+氮化硅钝化层1取代传统HBC正面本征a-si:H+SiNx膜层，解决了传统HBC本征非晶硅的寄生吸收大和受光面反射率较大的问题，提高了电池的短路电流。
根据本发明的一个具体实施例，掺杂非晶硅层9为P型掺杂非晶硅层9(简称p-a-Si)，掺杂晶硅层5为N型掺杂晶硅层5(简称n-poly-Si)，也就是说，在该实施例的电池结构中，第二区域对应掺杂区采用的是本征非晶硅层8+硼掺杂非晶硅层9，第一区域对应掺杂区采用的是隧穿氧化层4+磷掺杂晶硅层5。
根据本发明的再一个具体实施例，掺杂非晶硅层9为N型掺杂非晶硅层9(简称n-a-Si)，掺杂晶硅层5为P型掺杂晶硅层5(简称p-poly-Si)，也就是说，在该实施例的电池结构中，第二区域对应掺杂区采用的是本征非晶硅层8+磷掺杂非晶硅层9，第一区域对应掺杂区采用的是隧穿氧化层4+硼掺杂晶硅层5。
在本发明的实施例中，上述半导体基底3的材料可以选择硅(Si)或者锗(Ge)等材料或者砷化镓(GaAs)等材料。在导电类型方面，上述半导体基底3可以采用N型半导体基底3，也可以采用P型半导体基底3。需要说明的是，半导体基底3的第一表面3-1指的是背光面，半导体基底3的第二表面3-2指的是迎光面。
在本发明的实施例中，上述隧穿氧化层4的具体种类并不受特别限定，作为一个具体示例，隧穿氧化层4为隧穿SiO2层。根据本发明的一些具体实施例，隧穿氧化层4的厚度为1.2～1.8nm(例如可以为1.2/1.3/1.4/1.5/1.6/1.7/1.8nm)，由此，将上述隧穿氧化层4的厚度限定在上述范围内，进一步可以保证较好的表面钝化效果，同时保证多子隧穿效应。
根据本发明的再一些具体实施例，掺杂晶硅层5的厚度为80～200nm(例如可以为80/100/120/140/160/180/200nm)，优选40～200nm，由此，将上述掺杂晶硅层5的厚度限定在上述范围内，在保证较好的场钝化效果的同时，尽量降低poly厚度，减少寄生吸收。
根据本发明的又一些具体实施例，掺杂晶硅层5的扩散方阻为70～110Ω/sq(例如可以为70/80/90/100/110Ω/sq)，由此，将掺杂晶硅层5的扩散方阻限定在上述范围内，在保证较好的场钝化效果的同时，还提高了后道金属浆料与poly的接触性能。
根据本发明的又一些具体实施例，本征非晶硅层8的厚度为5～30nm，例如可以为5/10/15/20/25/30nm，由此，将上述本征非晶硅层8的厚度限定在上述范围内，对硅基表面具有较好的钝化效果。
根据本发明的又一些具体实施例，掺杂非晶硅层9的厚度为10～30nm(例如可以为10/15/20/25/30nm)，由此，将上述掺杂非晶硅层9的厚度限定在上述范围内，有利于匹配后续的激光及清洗步骤。
根据本发明的又一些具体实施例，掺杂非晶硅层9中的元素(例如硼或者磷)掺杂浓度为10e20cm-3～10e21cm-3，由此，将掺杂非晶硅层9的元素掺杂浓度限定在上述范围内，在兼顾钝化效果的同时，还有较好的接触性能。
根据本发明的又一些具体实施例，隔离层包括绝缘层12，绝缘层12在本征非晶硅层与掺杂晶硅层之间。在一些示例中，绝缘层12可以为掩膜保护层，隔离槽13贯穿本征非晶硅层8和掺杂非晶硅层9至掩膜保护层，该掩膜保护层作为激光能量吸收层，具有减小激光开膜工艺对第一区域对应掺杂区钝化效果影响的作用，且还具有提供氢源进一步对多晶硅和基体进行钝化的作用，提升钝化效果，并保护掺杂晶硅层5在制绒工艺中不被碱腐蚀。需要说明的是，隔离槽可以贯穿上述绝缘层12，也可以不贯穿上述绝缘层12。
根据本发明的又一些具体实施例，隔离层包括绝缘层12和掺杂氧化层11，掺杂氧化层11在掺杂晶硅层的远离隧穿氧化层的表面上，绝缘层12在掺杂氧化层11的远离掺杂晶硅层的表面上。在一些示例中，绝缘层12可以为掩膜保护层。需要说明的是，上述掺杂氧化层1111是在掺杂晶硅层5的磷掺杂或者硼掺杂过程中在氧气的作用下自然形成的，其厚度为25～35nm。同样地，隔离槽可以贯穿上述绝缘层12和掺杂氧化层11，也可以不贯穿上述绝缘层12和掺杂氧化层11。
可以理解的是，如果掺杂晶硅层5为N型掺杂晶硅层n-poly-Si(即磷掺杂)，则形成的掺杂氧化层11为PSG层，即磷硅玻璃层，其成分为掺杂磷的氧化硅。如果掺杂晶硅层5为P型掺杂晶硅层p-poly-Si(即硼掺杂)，则形成的掺杂氧化层11为BSG层，即硼硅玻璃层，其成分为掺杂硼的氧化硅。
在本发明的实施例中，上述掩膜保护层的具体种类并不受特别限制，作为一些具体示例，掩膜保护层可以为SiNx层。在一些示例中，掩膜保护层的厚度可以为40～60nm，由此，进一步确保了掩膜保护层的上述效果。
进一步地，参考附图1，背接触太阳能电池还包括：第一电极层14和第二电极层6，第一电极层14在隔离槽的一侧，且第一电极层14覆盖掺杂非晶硅层，第二电极层6在隔离槽的另一侧，且第二电极层6覆盖掺杂非晶硅层和掺杂晶硅层。第一电极层14的作用是增强了掺杂非晶硅层9与第一栅线10之间的导电性，第二电极层6增强了掺杂晶硅层5与第二栅线7之间的导电性。
在本发明的实施例中，第一电极层14和第二电极层6为透明导电层。上述第一电极层14和第二电极层6的具体材料并不受特别限制，作为一些具体示例，第一电极层14和第二电极层6的材料各自独立地选自氧化铟锡、氧化铝锌、掺氢氧化铟和氧化铟钨中的至少一种。在一些示例中，第一电极层14和第二电极层6的厚度各自独立地可以为60～100nm。
根据本发明的又一个具体实施例，参考附图1，背接触太阳能电池还包括：钝化层，钝化层包括氧化物钝化层2和氮化硅钝化层1，氧化物钝化层2设置在第二表面3-2上，氮化硅钝化层1设置在氧化物钝化层2的远离半导体基底3的表面。氮化硅钝化层1具有作为反射防止膜及保护膜的功能，同时兼具作为抑制光载流子复合的钝化膜的功能。氧化物钝化层2具有抑制与第二表面3-2的接合界面处的光载流子复合的功能。在一些示例中，至少部分第二表面3-2上设有类金字塔的绒面结构，类金字塔在半导体基底表面上的正投影在宽度方向的尺寸为1-3μm，类金字塔在厚度方向的尺寸为1.5-2μm，使第二表面3-2的反射率降低至9-11％，由此，解决了传统HBC本征非晶硅的寄生吸收大和受光面反射率较大的问题，进一步提高了电池的短路电流。在又一些示例中，第一区域为绒面结构；和/或，第二区域为绒面结构，上述第一区域和第二区域上的绒面结构是在背接触太阳能电池的制备过程的清洗步骤中形成的。
根据本发明的又一些具体实施例，氧化物钝化层2的厚度为5～15nm(例如可以为5/7/9/10/12/15nm)，氮化硅钝化层1的厚度为70～110nm(例如可以为70/80/90/100/110110nm)，由此，将氧化物钝化层2和氮化硅钝化层1的厚度限定在上述范围内，解决了传统HBC本征非晶硅的寄生吸收大和受光面反射率较大的问题，进一步提高了电池的短路电流。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备背接触太阳能电池的方法。根据本发明的实施例，方法包括：
S100：提供半导体基底
在该步骤中，提供半导体基底3，半导体基底3具有相对的第一表面3-1和第二表面3-2，第一表面包括相邻的第一区域和第二区域，如附图2所示。半导体基底3的第一表面3-1指的是背光面，半导体基底3的第二表面3-2指的是迎光面。在本发明的实施例中，上述半导体基底3的材料可以选择硅(Si)或者锗(Ge)等材料或者砷化镓(GaAs)等材料。上述半导体基底3可以使用N型硅片或者P型硅片。
为了确保半导体基底3的清洁度且将硅片的切割损伤层去除，可将裸硅片投入槽式抛光清洗机中进行抛光工艺，在一些示例中，清洗溶液为质量浓度5.5-6.5％的KOH溶液，清洗时的溶液温度为81-87℃，清洗时间为290-310s，得到尺寸为20±3μm的方块，硅片的背光面的反射率为40-44％。
S200：在第一表面依次形成隧穿氧化层、掺杂晶硅层和隔离层
在该步骤中，可采用低压化学气相沉积炉LPCVD、PECVD、PVD、PEALD等实现隧穿氧化层4和本征或原位原位掺杂poly Si的制备，优选采用LPCVD进行背面隧穿氧化层4及多晶硅(poly)层的沉积，隧穿氧化层4的沉积温度为570-800℃，多晶硅(poly)层的沉积温度为570-800℃。现有的HBC电池结构中的本征a-si:H+a-si:H(N)膜层的沉积大多采用昂贵的CVD设备，而本申请采用价格便宜的LPCVD设备取代了昂贵的CVD设备，有效降低了设备投资成本。
然后将沉积多晶硅(poly)层后的中间体置于管式扩散炉中，通入含磷化合物(例如三氯氧磷)，在750-880℃高温下使多晶硅转换成N型晶硅层；或者通入含硼化合物，在980-1050℃高温下使多晶硅转换成P型晶硅层。需要说明的是，在poly-Si的磷掺杂过程中在氧气的作用下自然形成了掺杂氧化层11，其厚度为厚度为25～35nm。具体来说，在poly-Si的磷掺杂过程中在氧气的作用下自然形成了PSG层，PSG层具有增强掩膜的效果；而在poly-Si的硼掺杂过程中在氧气的作用下自然形成了BSG层，BSG层具有增强掩膜的效果。
在一些示例中，该掺杂晶硅层5的扩散方阻为70～110Ω/sq。在一些示例中，掺杂晶硅层5的厚度为80～200nm。在一些示例中，隧穿氧化层4的厚度为1.2～1.8nm。在本发明的实施例中，上述隧穿氧化层4的具体种类并不受特别限定，例如隧穿氧化层4为隧穿SiO2层。
最后在掺杂氧化层的表面形成绝缘层，在一些示例中，该绝缘层可以为掩膜保护层，采用PECVD设备在400-600℃的温度下沉积掩膜保护层，该掩膜保护层作为激光能量吸收层，具有减小激光开膜工艺对第一区域对应掺杂区钝化效果影响的作用，且还具有提供氢源进一步对多晶硅和基体进行钝化的作用，提升钝化效果，并保护掺杂晶硅层5在制绒工艺中不被碱腐蚀。S200制备得到的中间件的结构如附图3所示。
在本发明的实施例中，上述掩膜保护层的具体种类并不受特别限制，例如掩膜保护层可以为SiNx层。在一些示例中，掩膜保护层的厚度可以为40～60nm，由此，进一步确保了掩膜保护层的上述效果。在一些示例中，掩膜保护层的折射率可以为2.3～2.5，由此，进一步确保了掩膜保护层的上述效果。
S300：采用激光对第二区域的隔离层进行开膜
在该步骤中，采用激光对第二区域的隔离层进行开膜，以裸露出第二区域，剩余隧穿氧化层和掺杂晶硅层在第一区域，其结构如附图4所示。由于本申请中采用隧穿氧化层4+掺杂晶硅层5钝化接触代替现有的HBC电池结构中的本征a-si:H+a-si:H(N)膜层钝化，且隧穿氧化层4+掺杂晶硅层5对激光热损伤敏感度相对较小，因此，该步骤中可直接采用激光工艺进行开膜，不需要多次使用掩膜和去掩膜技术形成图案化，进一步增大了工艺窗口，降低了工艺难度。而在现有的HBC电池结构中，此步骤一般大量使用掩膜和去掩膜技术形成图案化，生产成本高，制程控制难度大，本发明在该步骤中激光开膜的过程中节省了掩膜和去掩膜的步骤，提高了生产效率。
在本发明的实施例中，可采用图形化对应丝网图形进行设计，激光器类型可以选用绿光纳秒、紫外皮秒、绿光皮秒或紫外纳秒。
S400：在步骤S300制备的中间件的远离第二表面的表面依次形成本征非晶硅层和掺杂非晶硅层
在该步骤中，采用CVD设备在对步骤S300制备的中间件的远离第二表面3-2的表面依次形成本征非晶硅层8和掺杂非晶硅层9，具体来说，本征非晶硅层8的沉积温度为180-300℃，P型非晶硅层的沉积温度为180-300℃，N型非晶硅层的沉积温度为180-300℃。本申请采用本征非晶硅层8i-a-Si+掺杂非晶硅层9钝化接触代替现有的TBC电池结构中的SiOx+掺杂晶硅层5，提高了第二区域对应掺杂区的表面钝化效果，从而提高了太阳能电池的电性能。在一些示例中，本征非晶硅层8的厚度为5～30nm。在一些示例中，掺杂非晶硅层9的厚度为10～30nm。
根据本发明的一个具体实施例，步骤S400还包括：在形成本征非晶硅层和掺杂非晶硅层之前，先在第二表面3-2依次沉积氧化物钝化层2和氮化硅钝化层1，氧化物钝化层2的沉积温度为250±20℃，氮化硅钝化层1的沉积温度为550±20℃，制备得到的中间件如附图6所示。氮化硅钝化层1具有作为反射防止膜及保护膜的功能，同时兼具作为抑制光载流子复合的钝化膜的功能。氧化物钝化层2具有抑制与第二表面3-2的接合界面处的光载流子复合的功能。
需要说明的是，在形成本征非晶硅层和掺杂非晶硅层之前沉积氧化物钝化层和氮化硅钝化层的原因在于：氧化物钝化层和氮化硅钝化层需要经过高温处理，由此可避免掺杂非晶硅层经历高温。另外，氧化物钝化层和氮化硅钝化层的高温处理会在裸露的第二区域的绒面上产生很薄的一层氧化硅，因此，可以将经历高温的裸露的第二区域置于酸溶液(例如HF溶液)中大约30秒钟，进行刻蚀，由此去除掉上述氧化硅。
进一步地，在步骤S300和S400之间，上述方法还包括：对步骤S300制备的中间件的表面进行碱制绒，以便在第二表面和第二区域形成类金字塔绒面结构，同时去除激光后第二区域内残留的隧穿氧化层4、掺杂晶硅层5和隔离层。具体地，将步骤S300后的中间件依次置于氢氟酸槽-制绒槽-SC1清洗槽-CP圆滑槽-SC2清洗槽-酸洗槽中，氢氟酸槽的作用是去除激光后第二区域内残留的隧穿氧化层4、掺杂晶硅层5和隔离层，制绒槽的作用是在激光区域和第二表面3-2区域同时完成制绒，SC1清洗槽的作用主要是去除中间件表面的沾污和化学残留，CP圆滑槽的作用是对金字塔塔尖及谷底进行圆滑处理，防止非晶硅沉积外延生长，SC2清洗槽的作用是去除硅片金属残留，酸洗槽的作用是对中间件完成化学钝化，并形成疏水结构。由此，该步骤既完成了对激光后第二区域内的残留物的清除，同时还完成了第二表面3-2的制绒，使第二表面3-2上具有类金字塔的绒面结构，如附图5所示。根据本发明的一些具体实施例，类金字塔在半导体基底表面上的正投影在宽度方向的尺寸为1-3μm，类金字塔在厚度方向的尺寸为1.5-2μm，由此，解决了传统HBC本征非晶硅的寄生吸收大和受光面反射率较大的问题，使第二表面3-2的反射率降低至9-11％，进一步提高了电池的短路电流。
S500：去除远离第二区域一端的部分本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和隔离层
在该步骤中，去除远离第二区域一端的部分本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和隔离层，剩余本征非晶硅层、掺杂非晶硅层与隧穿氧化层、掺杂晶硅层交错排列，形成交错叠置区域。
具体地，首先采用激光去除远离第二区域一端的部分本征非晶硅层和掺杂非晶硅层，以裸露出隔离层。激光器类型可以选用绿光纳秒、紫外皮秒、绿光皮秒或者紫外纳秒。在一些示例中，所述激光的功率为6-12W。然后，采用酸溶液(例如HF溶液)去除裸露的隔离层，以裸露出部分掺杂晶硅层5，剩余本征非晶硅层8、掺杂非晶硅层9与隧穿氧化层4、掺杂晶硅层5交错排列，形成交错叠置区域(A区)，其中间件的结构如附图7所示。步骤S500的目的是使开槽的区域裸露出部分掺杂晶硅层5，方便后续步骤制备第二电极层以及第二栅线。在一些实施例中，HF溶液的质量浓度为7-9％，常温下酸洗380-420s。
S600：对交错叠置区域进行开槽
在该步骤中，采用激光消融技术对交错叠置区域(A区)进行开槽，以裸露出部分隔离层，形成隔离槽13，隔离槽13将交错叠置区域(A区)分为第一交错叠置区域(A1区)和第二交错叠置区域(A2区)，如附图9所示。
在步骤S500、S600中，由于隧穿氧化层+掺杂晶硅层对激光热损伤敏感度相对较小，在激光开膜工艺时可以减小对第一区域对应掺杂区膜层的影响，如果还是常规HBC中的本征非晶硅层和掺杂非晶硅层，在经历激光刻蚀的过程中本征非晶硅层和掺杂非晶硅层会受到激光高温烧蚀的影响，改变非晶硅的结构，以及本征非晶硅层与半导体基底的附着情况，造成脱模或是影响钝化效果，本方案由于采用了经过高温沉积的隧穿氧化层和掺杂晶硅层在第一区域，在经过高温后的隧穿氧化层和掺杂晶硅层晶格已经稳定，即使经历激光处理，隧穿氧化层和掺杂晶硅层依然可以保持稳定，因此进一步增大了激光刻蚀的工艺窗口，允许激光可以选择更多频率和能量的激光，从而降低了工艺难度。
在一些示例中，隔离槽13的宽度为20-200μm，优选80-120μm。
进一步地，在对交错叠置区域开槽后，方法还包括：在隔离槽的一侧形成第一电极层，且第一电极层覆盖掺杂非晶硅层，在隔离槽的另一侧形成第二电极层，且第二电极层覆盖掺杂非晶硅层和掺杂晶硅层。第一电极层的作用是增强了掺杂非晶硅层9与第一栅线10之间的导电性，第二电极层增强了掺杂晶硅层5与第二栅线7之间的导电性。在一些实施例中，也可以先在掺杂非晶硅层的表面形成电极层，其中间件的结构如附图8所示，然后在交错叠置区域进行开槽，如附图9所示。
在本发明的实施例中，第一电极层和第二电极层为透明导电层。上述第一电极层和第二电极层的具体材料并不受特别限制，作为一些具体示例，第一电极层和第二电极层的材料各自独立地选自氧化铟锡、氧化铝锌、掺氢氧化铟和氧化铟钨中的至少一种。在一些示例中，第一电极层和第二电极层的厚度各自独立地可以为60～100nm。
进一步地，方法还包括：在第一电极层的部分表面形成第一栅线，在第二电极层的部分表面形成第二栅线。具体地，可以采用丝网印刷、喷墨打印、激光转印、化学镀、电镀或PVD法在第一电极层的部分表面形成第一栅线，在第二电极层的部分表面形成第二栅线。
根据本发明实施例的方法，与现有技术中的HBC电池的制备工艺相比，该方法采用隧穿氧化层+掺杂晶硅层钝化接触代替现有的HBC电池结构中的本征a-si:H+a-si:H(N)膜层，由于隧穿氧化层+掺杂晶硅层对激光热损伤敏感度相对较小，在激光开膜工艺时可以减小对第一区域对应掺杂区钝化效果的影响，进一步增大了工艺窗口，降低了工艺难度。与现有技术中的TBC电池的制备工艺相比，该方法采用本征非晶硅层i-a-Si+掺杂非晶硅层钝化接触代替现有的TBC电池结构中的SiOx+p-poly-Si，避免了TBC电池中p poly和n poly两个高温制备导致硅片同心圆严重的问题，从而提高了第二区域对应掺杂区的表面钝化效果，提高了太阳能电池的电性能。由此，该方法既增大了背接触太阳能电池的制备工艺窗口，降低了工艺难度，又提高了掺杂区的表面钝化效果，从而使太阳能电池的能量转化效率Eta、开路电压Uoc、填充因子FF均能达到与现有的HBC电池结构相当的水平。另外，该方法采用氧化物钝化层+氮化硅钝化层取代传统HBC正面本征a-si:H+SiNx膜层，解决了传统HBC本征非晶硅的寄生吸收大和受光面反射率较大的问题，提高了电池的短路电流。且，在隧穿氧化层和掺杂晶硅层的沉积过程中，采用价格便宜的LPCVD设备取代了昂贵的CVD设备，有效降低了设备投资成本。
下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。另外，如果没有明确说明，在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，也均为本领域技术人员容易获得的。
实施例1
本实施例提供一种太阳能电池，其制备方法如下：
1)提供一种N型1.3Ωcm的166*166硅片，厚度165μm。
2)抛光清洗：将上述硅片放入到槽式碱抛光机台中进行抛光清洗，该清洗机槽体工作体积为360L，首先将硅片进行预清洗，去除硅片切割及运输过程产生的有机及其他沾污；本实施例使用标准RCA清洗的1号液进行清洗，1号液由NH4OH-H2O2-H2O组成，三者的体积比例为1：1：5，清洗时的温度为65℃；SC-1试剂清洗的主要作用是碱性氧化，去除硅片上的颗粒，并可氧化及去除表面少量的有机物和Au、Ag、Cu、Ni、Cd、Zn、Ca、Cr等金属原子污染；水洗中与残留化学品后进行碱抛光处理，碱抛光配方为5.97％wt的KOH，温度80℃，碱抛光处理时间为300s，进行去除损伤及抛光。再进行SC1的清洗，臭氧清洗，最后酸洗脱水，完成抛光清洗。
3)将抛光后的硅片送入低压气相沉积LPCVD中，沉积得到1.4nm厚度的隧穿SiO2以及90nm厚度的本征多晶硅poly Si，隧穿SiO2的沉积温度为590℃，本征多晶硅poly Si的沉积温度为590℃。
4)将沉积多晶硅(poly)层后的中间体置于管式扩散炉中，通入三氯氧磷，在870℃下对poly Si区进行磷掺杂并完成对poly的晶化，形成N型晶硅层n-poly-Si，其扩散方阻为90Ω/sq。在此过程中形成了大约30nm厚度的PSG层。需要说明的是，poly Si在高温下会从非晶态转向晶态，这里因为有磷扩的高温可以完成100％晶化。
5)采用PECVD方式在N型晶硅层n-poly-Si表面沉积厚度为50nm且折射率为2.4％的SiNx单层膜，该SiNx单层膜作为掩膜层。
6)采用532nm绿光纳秒的激光器对P区的SiNx膜进行开膜，裸露出硅片的背光面。
7)将激光后的硅片放入制绒机台中，机台槽工作体积为360L，其主要流程及作用为：①第一个功能槽使用25℃恒温的1％wt的HF对残留物进行去除。②经过清洗后硅片进入下一个制绒槽，制绒液为3.29％wt的KOH溶液，制绒温度为82℃，制绒时间为570s，由此完成了对正面及背面激光区域制绒处理。③然后进行高效SC1清洗，清洗液为NH4OH-H2O2-H2O，三者的体积比例为1：1：5，清洗温度为65℃，清洗时间为300s。④采用50ppm O3水加HF进行金字塔圆滑处理，氢氟酸浓度为0.31％wt。⑤进行SC2去金属残留清洗，清洗液为HCL-H2O2-H2O，三者体积比为1:1:5，清洗温度为65℃，清洗时间为200s。⑥最后经过5％wt氢氟酸清洗，完成制绒。
8)采用PEALD设备，先在正面沉积Al2O3层，沉积温度为260℃，沉积厚度为10nm。随后在Al2O3层上沉积SiNx，沉积温度为550℃，沉积厚度为90nm，折射率为2.1％。
然后将P区裸露出硅片的背光面置于HF溶液中浸泡30S。
9)采用CVD设备对背面依次沉积15nm厚的a-si:H(即本征非晶硅层i-a-Si)和25nm厚的a-si:H(P)(即P型非晶硅层p-a-Si)，a-si:H的沉积温度为200℃，a-si:H(P)的沉积温度为200℃。
10)采用纳秒激光对远离P掺杂区的P型非晶硅层p-a-Si的一端进行开膜，以裸露出SiNx掩膜层，激光功率12W。
11)采用8％wt的氢氟酸清洗步骤10)中裸露出的SiNx掩膜层，由此去除了开槽区域的SiNx掩膜层及PSG层，以裸露出N型晶硅层n-poly-Si。同时，经过氢氟酸处理后，SiNx层部分被去除，正面SiNx厚度保留至80nm。
12)在背面沉积ITO(氧化铟锡)层，厚度为80nm。
13)采用355nm的紫外皮秒激光开槽，以裸露出SiNx掩膜层，形成隔离槽，对N区和P区进行绝缘，防止N/P区互联导致漏电。测试绝缘区绝缘电阻＞10MΩ，激光宽度为100μm。
14)采用金属银通过丝网印刷技术，完成对背面金属化电极制备，并进行固化，退火。
实施例2
本实施例提供一种太阳能电池，本实施例与实施例1的区别仅在于：
3)将抛光的硅片送入低压气相沉积LPCVD中，沉积得到1.4nm厚度的隧穿SiO2以及50nm厚度的本征多晶硅poly Si。
10)激光功率10W。
其他步骤均与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种太阳能电池，本实施例与实施例1的区别仅在于：
3)将抛光的硅片送入低压气相沉积LPCVD中，在温度640℃下，沉积得到1.4nm厚度的隧穿SiO2以及70nm厚度的本征多晶硅poly Si。
10)激光功率8W。
其他步骤均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种太阳能电池，本实施例与实施例1的区别仅在于：
3)将抛光的硅片送入低压气相沉积LPCVD中，在温度640℃下，沉积得到1.4nm厚度的隧穿SiO2以及70nm厚度的本征多晶硅poly Si。
10)激光功率7.5W。
其他步骤均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种太阳能电池，本实施例与实施例1的区别仅在于：
3)将抛光的硅片送入低压气相沉积LPCVD中，在温度640℃下，沉积得到1.4nm厚度的隧穿SiO2以及70nm厚度的本征多晶硅poly Si。
10)激光功率6W。
其他步骤均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种太阳能电池，本实施例与实施例1的区别仅在于：
3)将抛光的硅片送入低压气相沉积LPCVD中，在温度640℃下，沉积得到1.4nm厚度的隧穿SiO2以及70nm厚度的本征多晶硅poly Si。
10)激光功率10W。
其他步骤均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种太阳能电池，本实施例与实施例1的区别仅在于：
3)将抛光的硅片送入低压气相沉积LPCVD中，在温度640℃下，沉积得到1.4nm厚度的隧穿SiO2以及70nm厚度的本征多晶硅poly Si。
10)激光功率12W。
其他步骤均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种太阳能电池，其制备方法如下：
1)提供一种N型1.3Ωcm的166*166硅片，厚度165μm。
2)抛光清洗：将上述硅片放入到槽式碱抛光机台中进行抛光清洗，该清洗机槽体工作体积为360L，首先将硅片进行预清洗，去除硅片切割及运输过程产生的有机及其他沾污；本实施例使用标准RCA清洗的1号液进行清洗，1号液由NH4OH-H2O2-H2O组成，三者的体积比例为1：1：5，清洗时的温度为65℃；SC-1试剂清洗的主要作用是碱性氧化，去除硅片上的颗粒，并可氧化及去除表面少量的有机物和Au、Ag、Cu、Ni、Cd、Zn、Ca、Cr等金属原子污染；水洗中与残留化学品后进行碱抛光处理，碱抛光配方为5.97％wt的KOH，温度80℃，碱抛光处理时间为300s，进行去除损伤及抛光。再进行SC1的清洗，臭氧清洗，最后酸洗脱水，完成抛光清洗。
3)将抛光后的硅片送入低压气相沉积LPCVD中，沉积得到1.4nm厚度的隧穿SiO2以及90nm厚度的本征多晶硅poly Si，隧穿SiO2的沉积温度为590℃，本征多晶硅poly Si的沉积温度为590℃。
4)将沉积多晶硅(poly)层后的中间体置于管式扩散炉中，通入BCl3，在1000℃下对poly Si区进行硼掺杂并完成对poly的晶化，形成P型晶硅层p-poly-Si，其扩散方阻为100Ω/sq。在此过程中形成了大约30nm厚度的BSG层。需要说明的是，poly Si在高温下会从非晶态转向晶态，这里因为有硼扩的高温可以完成100％晶化。
5)采用PECVD方式在P型晶硅层p-poly-Si表面沉积厚度为50nm且折射率为2.4％的SiNx单层膜，该SiNx单层膜作为掩膜层。
6)采用532nm绿光纳秒的激光器对N区的SiNx膜进行开膜，裸露出硅片的背光面。
7)将激光后的硅片放入制绒机台中，机台槽工作体积为360L，其主要流程及作用为：①第一个功能槽使用25℃恒温的1％wt的HF对残留物进行去除。②经过清洗后硅片进入下一个制绒槽，制绒液为3.29％wt的KOH溶液，制绒温度为82℃，制绒时间为570s，由此完成了对正面及背面激光区域制绒处理。③然后进行高效SC1清洗，清洗液为NH4OH-H2O2-H2O，三者的体积比例为1：1：5，清洗温度为65℃，清洗时间为300s。④采用50ppm O3水加HF进行金字塔圆滑处理，氢氟酸浓度为0.31％wt。⑤进行SC2去金属残留清洗，清洗液为HCL-H2O2-H2O，三者体积比为1:1:5，清洗温度为65℃，清洗时间为200s。⑥最后经过5％wt氢氟酸清洗，完成制绒。
8)采用PEALD设备，先在正面沉积Al2O3层，沉积温度为260℃，沉积厚度为10nm。随后在Al2O3层上沉积SiNx，沉积温度为550℃，沉积厚度为90nm，折射率为2.1％。
然后将N区裸露出硅片的背光面置于HF溶液中浸泡30S。
9)采用CVD设备对背面依次沉积15nm厚的a-si:H(即本征非晶硅层i-a-Si)和25nm厚的a-si:H(N)(即N型非晶硅层n-a-Si)，a-si:H的沉积温度为200℃，a-si:H(N)的沉积温度为200℃。
10)采用纳秒激光对远离N型非晶硅层n-a-Si的一端进行开膜，以裸露出SiNx掩膜层，激光功率8W。
11)采用8％wt的氢氟酸清洗步骤10)中裸露出的SiNx掩膜层，由此去除了开槽区域的SiNx掩膜层及BSG层，以裸露出P型晶硅层p-poly-Si。同时，经过氢氟酸处理后，SiNx层部分被去除，正面SiNx厚度保留至80nm。
12)在背面沉积ITO(氧化铟锡)层，厚度为80nm。
13)采用355nm的紫外皮秒激光开槽，以裸露出SiNx掩膜层，形成隔离槽，对N区和P区进行绝缘，防止N/P区互联导致漏电。测试绝缘区绝缘电阻＞10MΩ，激光宽度为100μm。
14)采用金属银通过丝网印刷技术，完成对背面金属化电极制备，并进行固化，退火。
对比例1
本对比例提供一种HBC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
1)提供一种N型1.3Ωcm的166*166硅片，厚度165μm。
2)抛光清洗：将上述硅片放入到槽式碱抛光机台中进行抛光清洗，该清洗机槽体工作体积为360L，首先将硅片进行预清洗，去除硅片切割及运输过程产生的有机及其他沾污；本实施例使用标准RCA清洗的1号液进行清洗，1号液由NH4OH-H2O2-H2O组成，三者的体积比例为1：1：5，清洗时的温度为65℃；SC-1试剂清洗的主要作用是碱性氧化，去除硅片上的颗粒，并可氧化及去除表面少量的有机物和Au、Ag、Cu、Ni、Cd、Zn、Ca、Cr等金属原子污染；水洗中与残留化学品后进行碱抛光处理，碱抛光配方为5.97％wt的KOH，温度80℃，碱抛光处理时间为300s，进行去除损伤及抛光。再进行SC1的清洗，臭氧清洗，最后酸洗脱水，完成抛光清洗。
3)使用PECVD设备在硅片背面沉积一层SiNx掩膜，其厚度为200nm，折射率为2.4％；
4)在槽式清洗机中，首先将硅片进入HF槽中，HF溶液的质量浓度为1％，常温处理30s，以对电池侧边及正面绕镀的SiNx的进行去除。随后进入碱槽进行制绒处理，制绒溶液为质量浓度为2.5％的KOH+制绒添加剂溶液，制绒温度为82℃，制绒时间为780s。随后进入HNO3/HF槽内进行绒面圆滑处理，溶液体积比HNO3:HF＝1:100，总体刻蚀量1.8g，使正面的反射率12％，绒面金字塔大小为4um的大绒面微观结构，最后在8％wt的HF槽中常温处理300s，将背面残留的SiNx掩膜完全去除。
5)在CVD设备中，在硅片背面依次沉积15nm的本征a-si:H、25nm的掺杂磷的a-si:H(N)、200nm的SiNx层及15nm的本征a-si:H。
6)采用激光对背面最外层本征a-si:H进行开槽，开出P+区，为后续步骤中的本征a-si:H和a-si:H(P)沉积的区域。
7)在槽式清洗机中，首先将硅片放入HF槽中，HF溶液的质量浓度为8％，处理时间为200s，以对激光开槽区域进行SiNx的去除处理；随后进入碱槽进行刻蚀处理，溶液为0.5wt％的KOH加0.15wt％的H2O2溶液，溶液温度为25℃，刻蚀时间为400s，以去除残留的本征a-si:H和掺杂磷的a-si:H(N)层。
8)在CVD设备中，硅片背面依次镀厚度为15nm的本征a-si:H和厚度为25nm的掺杂B的a-si:H(P)。
9)在CVD设备中，在硅片正面依次镀厚度为15nm的本征a-si:H和厚度为85nm的SiNx层。
10)采用激光对背面N+区的本征a-si:H及a-si:H(P)进行刻蚀，激光功率6W。
11)将激光后N+区漏出的SiNx层使用HF溶液进行去除，溶液的质量浓度为8％，时间为400s，以裸露出掺杂磷的a-si:H(N)层。
12)在背面沉积ITO(氧化铟锡)层，厚度为80nm。
13)采用355nm的紫外皮秒激光开槽，以裸露出SiNx掩膜层，形成隔离槽，对N区和P区进行绝缘，防止N/P区互联导致漏电。测试绝缘区绝缘电阻＞10MΩ，激光宽度为100μm。
14)采用金属银通过丝网印刷技术，完成对背面金属化电极制备，并进行固化，退火。
对比例2
本对比例提供一种HBC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
10)采用激光对背面N+区的本征a-si:H及a-si:H(P)进行刻蚀，激光功率7.5W。
其他步骤均与对比例1相同。
对比例3
本对比例提供一种HBC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
10)采用激光对背面N+区的本征a-si:H及a-si:H(P)进行刻蚀，激光功率8W。
其他步骤均与对比例1相同。
对比例4
本对比例提供一种HBC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
10)采用激光对背面N+区的本征a-si:H及a-si:H(P)进行刻蚀，激光功率10W。
其他步骤均与对比例1相同。
对比例5
本对比例提供一种HBC太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
10)采用激光对背面N+区的本征a-si:H及a-si:H(P)进行刻蚀，激光功率12W。
其他步骤均与对比例1相同。
对实施例1-4以及对比例1制备的太阳能电池的能量转化效率Eta、开路电压Uoc、短路电流Isc、填充因子FF进行性能测试，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003825459840000191
Figure BDA0003825459840000201
可以看出，对比例1-5中多次使用掩膜和去掩膜技术形成图案化，生产成本高，制程控制难度大，而实施例1-8中采用隧穿SiO2层+N型晶硅层n-poly-Si钝化接触代替对比例1中的本征a-si:H+a-si:H(N)膜层钝化，由于实施例1-8中的隧穿SiO2层+N型晶硅层n-poly-Si对激光热损伤敏感度相对较小，因此，该步骤中可直接采用激光工艺进行开膜，不需要多次使用掩膜和去掩膜技术形成图案化。对比例1-2在较低的激光功率下产生了较高的效率，但是在更大的激光功率下，对比例3-5则出现了明显的效率降低，可见隧穿SiO2层+N型晶硅层n-poly-Si对激光热损伤敏感度相对较小，激光开膜工艺时可以减小对第一区域对应掺杂区钝化效果的影响。且从表1中还可以看出，与对比例1-2相比，实施例1-8的能量转化效率Eta、开路电压Uoc、填充因子FF均达到了与对比例1-2相当的水平。与对比例1-2相比，实施例1-8的正面反射率明显降低，导致实施例1-8的平均效率、短路电流Isc也高于对比例1-2。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (18)

1.一种背接触太阳能电池，其特征在于，包括：
半导体基底，所述半导体基底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面包括相邻的第一区域和第二区域；
隧穿氧化层和掺杂晶硅层，所述隧穿氧化层在所述第一区域上，所述掺杂晶硅层在所述隧穿氧化层的远离所述半导体基底的表面上；
本征非晶硅层和掺杂非晶硅层，所述掺杂晶硅层与所述掺杂非晶硅层的导电类型相反，所述本征非晶硅层在所述第二区域上，并延伸在所述掺杂晶硅层的远离所述遂穿氧化层的部分表面上，所述掺杂非晶硅层在所述本征非晶硅层的远离所述半导体基底的表面上，形成所述本征非晶硅层和所述掺杂非晶硅层与所述隧穿氧化层和所述掺杂晶硅层的交错叠置区域；
隔离结构，所述隔离结构包括隔离层和隔离槽，所述隔离层在所述交错叠置区域中的所述本征非晶硅层与所述掺杂晶硅层之间；所述隔离槽贯穿所述交错叠置区域中的所述掺杂非晶硅层和所述本征非晶硅层。
2.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述第一区域为绒面结构；
和/或，所述第二区域为绒面结构；
和/或，所述第二表面为绒面结构。
3.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其特征在于，还包括：第一电极层和第二电极层，所述第一电极层在所述隔离槽的一侧，且所述第一电极层覆盖所述掺杂非晶硅层，所述第二电极层在所述隔离槽的另一侧，且所述第二电极层覆盖所述掺杂非晶硅层和所述掺杂晶硅层。
4.根据权利要求3所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层为透明导电层，所述第一电极层和所述第二电极层的材料各自独立地选自氧化铟锡、氧化铝锌、掺氢氧化铟和氧化铟钨中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述隔离层包括绝缘层，所述绝缘层在所述本征非晶硅层与所述掺杂晶硅层之间；
或，所述隔离层包括绝缘层和掺杂氧化层，所述掺杂氧化层在所述掺杂晶硅层的远离所述隧穿氧化层的表面上，所述绝缘层在所述掺杂氧化层的远离所述掺杂晶硅层的表面上；
任选地，所述绝缘层的厚度为40～60nm。
6.根据权利要求5所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述绝缘层为氮化硅层。
7.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其特征在于，还包括钝化层，所述钝化层包括氧化物钝化层和氮化硅钝化层，所述氧化物钝化层设置在所述第二表面上，所述氮化硅钝化层设置在所述氧化物钝化层的远离所述半导体基底的表面；
任选地，所述氧化物钝化层的厚度为5～15nm，所述氮化硅钝化层的厚度为70～110nm。
8.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述掺杂非晶硅层为P型掺杂非晶硅层p-a-Si，所述掺杂晶硅层为N型掺杂晶硅层n-poly-Si；
或者，所述掺杂非晶硅层为N型掺杂非晶硅层n-a-Si，所述掺杂晶硅层为P型掺杂晶硅层p-poly-Si。
9.根据权利要求2所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述绒面结构为类金字塔绒面，所述类金字塔在所述半导体基底表面上的正投影在宽度方向的尺寸为1-3μm，所述类金字塔在厚度方向的尺寸为1.5-2μm。
10.根据权利要求1～9任一项所述的背接触太阳能电池，其特征在于，
所述隧穿氧化层为隧穿SiO2层；和/或
所述隧穿氧化层的厚度为1.2～1.8nm；和/或
所述掺杂晶硅层的厚度为80～200nm；和/或
所述掺杂晶硅层的扩散方阻为70～110Ω/sq；和/或
所述掺杂氧化层的厚度为25～35nm；和/或
所述本征非晶硅层的厚度为5～30nm；和/或
所述掺杂非晶硅层的厚度为10～30nm；和/或
所述掺杂非晶硅层中的元素掺杂浓度为10e20cm-3～10e21cm-3。
11.一种制备背接触太阳能电池的方法，其特征在于，包括：
提供半导体基底，所述半导体基底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面包括相邻的第一区域和第二区域；
在所述第一表面依次形成隧穿氧化层、掺杂晶硅层和隔离层；
采用激光对第二区域的所述隔离层进行开膜，以裸露出所述第二区域的所述半导体基底，剩余所述隧穿氧化层和所述掺杂晶硅层在所述第一区域；
在制备的中间件的远离所述第二表面的表面依次形成本征非晶硅层和掺杂非晶硅层；
去除远离所述第二区域一端的部分所述本征非晶硅层、掺杂非晶硅层和隔离层，剩余所述本征非晶硅层、所述掺杂非晶硅层与所述隧穿氧化层、所述掺杂晶硅层交错排列，形成交错叠置区域；
对所述交错叠置区域进行开槽，以便将所述交错叠置区域分隔为第一交错叠置区域和第二交错叠置区域。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
在裸露出所述第二区域后对所述半导体基底进行碱制绒，以便在所述第二表面和所述第二区域形成类金字塔绒面结构。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述第二表面和所述第二区域形成类金字塔绒面结构后，在所述第二表面依次形成氧化物钝化层和氮化硅钝化层。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在对所述交错叠置区域开槽后，在所述隔离槽的一侧形成第一电极层，且所述第一电极层覆盖所述掺杂非晶硅层，在所述隔离槽的另一侧形成第二电极层，且所述第二电极层覆盖所述掺杂非晶硅层和所述掺杂晶硅层。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述第一电极层的部分表面形成第一栅线，在所述第二电极层的部分表面形成第二栅线。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，采用LPCVD沉积所述隧穿氧化层和所述掺杂晶硅层。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述隔离层包括绝缘层；
或，所述隔离层包括绝缘层和掺杂氧化层，所述掺杂氧化层形成在所述掺杂晶硅层的远离所述隧穿氧化层的表面上，所述绝缘层形成在所述掺杂氧化层的远离所述掺杂晶硅层的表面上。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，采用激光去除远离所述第二区域一端的部分所述本征非晶硅层和所述掺杂非晶硅层，所述激光的功率为6-12W。
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