CN115513309A - 背接触太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

背接触太阳能电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115513309A
CN115513309A CN202211062923.0A CN202211062923A CN115513309A CN 115513309 A CN115513309 A CN 115513309A CN 202211062923 A CN202211062923 A CN 202211062923A CN 115513309 A CN115513309 A CN 115513309A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
silicon layer
amorphous silicon
type doped
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211062923.0A
Other languages
English (en)
Inventor
吴帅
张东威
杨建超
李云朋
叶枫
方亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Longi Green Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Longi Green Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Longi Green Energy Technology Co Ltd filed Critical Longi Green Energy Technology Co Ltd
Priority to CN202211062923.0A priority Critical patent/CN115513309A/zh
Publication of CN115513309A publication Critical patent/CN115513309A/zh
Priority to PCT/CN2023/107550 priority patent/WO2024045917A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/208—Particular post-treatment of the devices, e.g. annealing, short-circuit elimination

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

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，所述半导体基底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面包括多个非凹槽区域和多个凹槽区域，所述非凹槽区域和所述凹槽区域交替排列在所述第一表面；遂穿氧化层和N型掺杂晶硅层；第一本征非晶硅层和P型掺杂非晶硅层；隔离结构，所述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P区的表面钝化效果，使太阳能电池的性能能达到与现有的HBC电池结构相当的效果。

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
选择性钝化接触技术将金属与半导体分开，避免了金属半导体直接接触引起的严重复合，同时这种选择性钝化结构对特定载流子的通过具有明显的选择性，一种载流子可以有效的通过而对另一种载流子具有屏蔽作用，避免了两种载流子在电极收集区的复合，从而有效提高了太阳能电池器件的光电转换效率。这种选择性钝化接触结构在太阳能技术中应用的典型代表为隧穿氧化层钝化接触太阳能电池(Tunnel Oxide PassivatedContact,TOPCon)和异质结太阳能电池(Hetero-Junction with Intrinsic Thin-layer，HIT)。这两种电池结构都是双面电极结构，共同面临的效率瓶颈是正面金属引起的遮光无法避免。对于TOPCon结构，正面仍然是金属与硅基的直接接触，除遮光外金属复合严重的问题依然存在；而对于HIT结构，虽然正面金属复合得到有效的抑制，但是非晶硅/ITO层对入射光的寄生吸收造成短路电流密度的严重损失。
叉指背接触电池技术(Interdigitated back contact，IBC)将电池的正面电极移到背面，从而避免了正面金属的遮光和复合，有效提升了电池的转换效率。而将IBC技术与TOPCon或者HJT技术融合的TBC(Tunnel oxide Back Contact)或者HBC(Hetero-JunctionBack Contact)技术进一步减少了IBC背面金属的复合。2017年Kaneka宣布了高达26.7％的HBC电池转换效率，显示了这种结构强大的效率优势。
传统的HBC电池结构的背面n区和p区分别采用i/n a-Si:H和i/p a-Si:H形成叉指图形，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。HBC电池在制造流程方面还存在如下缺点：大量使用掩膜和去掩膜技术形成图案化，比如半导体领域常用的光刻技术，生产成本高，制程控制难度大；设备固定投资方面，沉积非晶硅薄膜的CVD设备成本高昂，产能低。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。
由于TOPCon电池工艺已成熟，吸收了TOPCon电池关键技术工艺的TBC电池，成为了性价比最高的IBC电池工艺路线。SunPower和国内尝试量产IBC电池的企业，纷纷向该技术路线转型在IBC电池结构的基础上，TBC将IBC背面n区和p区结构由磷扩散、硼扩散掺杂基体硅替换成了SiOx/n+poly Si和SiOx/p+poly Si结构，这种结构解决了n和p区严重的金属复合，另外这种隧穿氧化层钝化接触结构也有效的抑制了传统IBC结构中杂质在基体直接掺杂造成的严重俄歇复合问题。但是TBC电池存在以下缺点：制备工艺路线长，p poly和npoly两个高温制备导致硅片同心圆严重，其中p poly钝化在10fa，n poly可以做到4fa；背面的交指状结构做完后需要单独进行P区和N区隔离，制备工艺比较复杂。
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P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、短路电流Isc、填充因子FF、并联电阻Rsh均能达到与现有的HBC电池结构相当的效果。
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，所述第一表面包括多个非凹槽区域和多个凹槽区域，所述非凹槽区域和所述凹槽区域交替排列在所述第一表面；
遂穿氧化层和N型掺杂晶硅层，所述遂穿氧化层在所述非凹槽区域上，所述N型掺杂晶硅层在所述遂穿氧化层的远离所述半导体基底的表面上；
第一本征非晶硅层和P型掺杂非晶硅层，所述N型掺杂晶硅层与所述P型掺杂非晶硅层的导电类型相反，所述第一本征非晶硅层在所述凹槽区域上，并延伸在所述N型掺杂晶硅层的远离所述遂穿氧化层的部分表面上，所述P型掺杂非晶硅层在所述第一本征非晶硅层的远离所述半导体基底的表面上，形成所述第一本征非晶硅层和所述P型掺杂非晶硅层与所述遂穿氧化层和所述P型掺杂多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第一本征非晶硅层与所述N型掺杂晶硅层之间，所述隔离槽贯穿所述交错叠置区域中的所述P型掺杂非晶硅层和所述第一本征非晶硅层。
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+n-poly-Si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)膜层钝化，由于隧穿氧化层+n-poly-Si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N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+p-a-Si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P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P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、短路电流Isc、填充因子FF、并联电阻Rsh均能达到与现有的HBC电池结构相当的效果。
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，所述非凹槽区域为绒面结构；和/或，所述凹槽区域为绒面结构；和/或，所述第二表面为绒面结构；和/或，所述凹槽区域的与所述非凹槽区域相接触的边缘倾斜。
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P型掺杂非晶硅层，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P型掺杂非晶硅层和所述N型掺杂晶硅层。
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，所述绝缘层在所述第一本征非晶硅层与所述N型掺杂晶硅层之间；
或，所述隔离层包括氮化硅层和PSG层，所述PSG层在所述N型掺杂晶硅层的远离所述隧穿氧化层的表面上，所述氮化硅层在所述PSG层的远离所述N型掺杂晶硅层的表面上。
在本发明的一些实施例中，所述氮化硅层的厚度为50～110nm；和/或，所述PSG层的厚度为25～35nm。
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，所述钝化层包括第二本征非晶硅层和氮化硅钝化层，所述第二本征非晶硅层设置在所述第二表面上，所述氮化硅钝化层设置在所述第二本征非晶硅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，所述半导体基底为N型半导体基底，所述凹槽区域在宽度方向的尺寸大于所述非凹槽区域在宽度方向的尺寸；
或者，所述半导体基底为P型半导体基底，所述凹槽区域在宽度方向的尺寸小于所述非凹槽区域在宽度方向的尺寸。
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1～4nm，优选1～1.8nm；和/或，所述N型掺杂晶硅层的厚度为30～250nm，优选40～200nm；和/或，所述N型掺杂晶硅层中的磷掺杂浓度为8E19～5E20cm-3，优选3～9E20cm-3；和/或，所述第一本征非晶硅层的厚度为10～20nm；和/或，所述P型掺杂非晶硅层的厚度为5～45nm，优选10～20nm；和/或，所述P型掺杂非晶硅层中的硼掺杂浓度为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，所述第一表面包括多个交替排列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、N型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N型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第一本征非晶硅层和P型掺杂非晶硅层；
去除远离所述第二区域一端的部分所述第一本征非晶硅层、P型掺杂非晶硅层和隔离层，剩余所述第一本征非晶硅层、所述P型掺杂非晶硅层与所述隧穿氧化层、所述N型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，形成隔离槽，所述隔离槽贯穿所述交错叠置区域中的所述P型掺杂非晶硅层和所述第一本征非晶硅层，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+n-poly-Si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)膜层钝化，由于隧穿氧化层+n-poly-Si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N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+p-a-Si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P区的表面钝化效果，提高了太阳能电池的电性能。由此，该方法采用将隧穿氧化层+n-poly-Si层钝化和本征非晶硅层i-a-Si+p-a-Si层钝化相结合，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P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、短路电流Isc、填充因子FF、并联电阻Rsh均能达到与现有的HBC电池结构相当的效果。另外，该方法采用制绒工艺与局部刻蚀相结合，节省了前步制绒工序。
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第二本征非晶硅层和氮化硅钝化层。
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P型掺杂非晶硅层，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P型掺杂非晶硅层和所述N型掺杂晶硅层。
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N型掺杂晶硅层。
在本发明的一些实施例中，所述隔离层包括绝缘层；
或，所述隔离层包括氮化硅层和PSG层，所述PSG层形成在所述N型掺杂晶硅层的远离所述隧穿氧化层的表面上，所述氮化硅层形成在所述PSG层的远离所述N型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第一本征非晶硅层和P型掺杂非晶硅层，所述激光的功率为6-15W。
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-第二本征非晶硅层，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-N型掺杂晶硅层，6-第二电极层，7-第二栅线，8-第一本征非晶硅层，9-P型掺杂非晶硅层，10-第一栅线，11-PSG层，12-绝缘层，13-隔离槽，14-第一电极层，B-非凹槽区域，C-凹槽区域，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包括多个非凹槽区域(B区)和多个凹槽区域(C区)，非凹槽区域(B区)和凹槽区域(C区)交替排列在第一表面3-1，且非凹槽区域与所述半导体基底的沿宽度方向的中心线之间的距离大于所述凹槽区域与所述半导体基底的沿宽度方向的中心线之间的距离；遂穿氧化层4和N型掺杂晶硅层5，遂穿氧化层4在非凹槽区域(B区)上，N型掺杂晶硅层5在遂穿氧化层4的远离半导体基底3的表面上；第一本征非晶硅层8和P型掺杂非晶硅层9，N型掺杂晶硅层5与P型掺杂非晶硅层9的导电类型相反，第一本征非晶硅层8在凹槽区域(C区)上，并延伸在N型掺杂晶硅层5的远离遂穿氧化层4的部分表面上，P型掺杂非晶硅层9在第一本征非晶硅层8的远离半导体基底3的表面上，形成第一本征非晶硅层8和P型掺杂非晶硅层9与遂穿氧化层4和P型掺杂多晶硅层的交错叠置区域；隔离结构，隔离结构包括隔离层和隔离槽13，隔离层在交错叠置区域中的第一本征非晶硅层8与N型掺杂晶硅层5之间，隔离槽13贯穿交错叠置区域中的P型掺杂非晶硅层9和第一本征非晶硅层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+n-poly-Si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)膜层钝化，由于隧穿氧化层+n-poly-Si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N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+p-a-Si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P区的表面钝化效果，提高了太阳能电池的电性能。由此，本申请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P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、短路电流Isc、填充因子FF、并联电阻Rsh均能达到与现有的HBC电池结构相当的效果。
在本发明的实施例中，非凹槽区域与所述半导体基底的沿宽度方向的中心线之间的距离大于所述凹槽区域与所述半导体基底的沿宽度方向的中心线之间的距离，即凹槽区域(C区)凹陷入非凹槽区域(B区)，其原因在于在背接触太阳能电池的制备过程中，凹槽区域(C区)进行了制绒刻蚀，由此形成了凹槽区域(C区)的凹陷，因此凹槽区域(C区)与非凹槽区域(B区)的边界区域是不连续的，例如，凹槽区域(C区)与非凹槽区域(B区)上下错位。且凹槽区域(C区)与非凹槽区域(B区)的交界面呈斜面交接(即所述凹槽区域的与所述非凹槽区域相接触的边缘倾斜)，其形成原因在于使用了湿法进行局部制绒，导致该激光区域凹陷，并形成绒面。
需要解释的是，背接触太阳能电池包括多个非凹槽区域(B区)和多个凹槽区域(C区)，非凹槽区域(B区)和凹槽区域(C区)交替排列在第一表面，附图1中只示意性的画出了一个非凹槽区域(B区)和一个凹槽区域(C区)。
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。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1～4nm(例如可以为1/1.8/2/3/4nm)，优选1～1.8nm，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，N型掺杂晶硅层5的厚度为30～250nm(例如可以为30/50/100/150/200/250nm)，优选40～200nm，由此，将上述N型掺杂晶硅层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，N型掺杂晶硅层5中的磷掺杂浓度为8E19～5E20cm-3(例如可以为8E19/9E19/1E20/2E20/3E20/4E20/5E20cm-3)，优选3～9E20cm-3，由此，将N型掺杂晶硅层5中的磷掺杂浓度限定在上述范围内，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，第一本征非晶硅层8的厚度为10～20nm，例如可以为10/11/12/13/14/15/16/17/18/19/20nm，由此，将上述第一本征非晶硅层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，P型掺杂非晶硅层9的厚度为5～45nm(例如可以为5/10/20/30/40/45nm)，优选10～20nm，由此，将上述P型掺杂非晶硅层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，P型掺杂非晶硅层9中的硼掺杂浓度为10e20cm-3～10e21cm-3；(例如可以为1/2/3/4/5/6/7/8/9/10e21cm-3)，由此，将P型掺杂非晶硅层9中的硼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，所述半导体基底为N型半导体基底，所述凹槽区域在宽度方向的尺寸大于所述非凹槽区域在宽度方向的尺寸；或者，所述半导体基底为P型半导体基底，所述凹槽区域在宽度方向的尺寸小于所述非凹槽区域在宽度方向的尺寸。由此，进一步降低了背接触太阳能电池的串联电阻，且使背接触太阳能电池的填充因子更大。
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在第一本征非晶硅层与N型掺杂晶硅层之间。在一些示例中，绝缘层12可以为掩膜保护层，隔离槽13贯穿第一本征非晶硅层8和P型掺杂非晶硅层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非凹槽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N型掺杂晶硅层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(例如氮化硅层)和PSG层11，PSG层11在N型掺杂晶硅层的远离隧穿氧化层的表面上，绝缘层12在PSG层11的远离N型掺杂晶硅层的表面上。在一些示例中，隔离层包括氮化硅层、氮化铝层、氧化硅层和PSG层中的至少一种。需要说明的是，上述PSG层11是在N型掺杂晶硅层5的磷掺杂过程中在氧气的作用下自然形成的，其厚度为25～35nm，其成分为掺杂磷的氧化硅。同样地，隔离槽可以贯穿上述绝缘层12和PSG层11，也可以不贯穿上述绝缘层12和PSG层11。
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50～110nm，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1.8～2.6％，优选2.2～2.4％，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P型掺杂非晶硅层，第二电极层6在隔离槽的另一侧，且第二电极层6覆盖P型掺杂非晶硅层和N型掺杂晶硅层。第一电极层14的作用是增强了P型掺杂非晶硅层9与第一栅线10之间的导电性，第二电极层6增强了N型掺杂晶硅层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50～110nm。
进一步地，参考附图1，背接触太阳能电池还包括：钝化层，钝化层包括第二本征非晶硅层2和氮化硅钝化层1，第二本征非晶硅层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。第二本征非晶硅层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上设有绒面结构，即至少部分第二表面3-2上设有很多类金字塔，由此，增大了第二表面3-2的受光面。在又一些示例中，非凹槽区域为绒面结构；和/或，凹槽区域为绒面结构，上述非凹槽区域和凹槽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。
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，第一表面包括多个交替排列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。
为了确保半导体基底3的清洁度，在一些示例中，可以对上述半导体基底3进行抛光清洗，具体地，将半导体基底3投入槽式抛光清洗机中进行抛光，对半导体基底3表面的切割损伤层进行去除，并完成双面微观形貌制备，通过控制清洗液(一般为碱液，例如氢氧化钾/氢氧化钠溶液)的浓度、温度以及清洗时间来实现调控抛光的方块大小。
S200：在第一表面依次形成隧穿氧化层、N型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在600-800℃高温中进行背面隧穿氧化层4及多晶硅(poly)层的沉积。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型掺杂晶硅层5。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PSG层11，其厚度为25～35nm左右，PSG层11具有增强掩膜的效果。在一些示例中，该N型掺杂晶硅层5中的磷掺杂浓度为8E19～5E20cm-3(例如可以为8E19/9E19/1E20/2E20/3E20/4E20/5E20cm-3)，优选3～9E20cm-3。在一些示例中，N型掺杂晶硅层5的厚度为30～250nm)，优选40～200nm。在一些示例中，隧穿氧化层4的厚度为1～4nm，优选1～1.8nm。
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PSG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N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N型掺杂晶硅层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50～110nm，由此，进一步确保了掩膜保护层12的上述效果。在一些示例中，掩膜保护层的折射率可以为1.8～2.6％，优选2.2～2.4％，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，以裸露出第二区域的所述半导体基底，剩余隧穿氧化层和N型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+n-poly-Si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)膜层钝化，且隧穿氧化层4+n-poly-Si层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，激光开膜工艺可以减小对N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。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。
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第一本征非晶硅层和P型掺杂非晶硅层
在该步骤中，采用CVD设备在220-300℃下对步骤S300制备的中间件的远离第二表面3-2的表面依次形成第一本征非晶硅层8和P型掺杂非晶硅层9。本申请采用本征非晶硅层i-a-Si+p-a-Si层钝化接触代替现有的TBC电池结构中的SiOx+p-poly-Si，提高了P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，第一本征非晶硅层8的厚度为10～20nm。在一些示例中，P型掺杂非晶硅层9的厚度为5～45nm，优选10～20nm。
根据本发明的一个具体实施例，步骤S400还包括：在第二表面3-2依次形成第二本征非晶硅层和氮化硅钝化层1，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。第二本征非晶硅层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。
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掩膜保护层、隧穿氧化层4或N型掺杂晶硅层5。清洗所用溶液可以为酸溶液，例如氢氟酸。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掩膜保护层12、隧穿氧化层4或N型掺杂晶硅层5，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，并完成了对第二区域的制绒，使该激光区域凹陷，并形成绒面，同时还完成了第二表面3-2的制绒，如附图5所示。其中，制绒后的第二区域即为凹槽区域，第一区域即为非凹槽区域。
在一些示例中，氮化硅钝化层1的制备可以为多层子氮化硅钝化层1的制备，例如，多层多层子氮化硅钝化层1可以设计为第一层厚度为20±3nm，折射率为2.4％，第二层膜厚度为15±5nm，折射率为2.2％，第三层膜厚度为40±5nm，折射率为2.0％；第四层牺牲层膜厚度为80±10nm，折射率为2.4％。其中，第四层牺牲层的作用是步骤S300制备的中间件在进行碱制绒的过程中不可避免地会损耗掉上述牺牲层，剩余第一层、第二层和第三层的总厚度才是最终形成的氮化硅钝化层1的厚度。
S500：去除远离第二区域一端的部分第一本征非晶硅层、P型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第一本征非晶硅层、P型掺杂非晶硅层和隔离层，剩余第一本征非晶硅层、P型掺杂非晶硅层与隧穿氧化层、N型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第一本征非晶硅层和P型掺杂非晶硅层，以裸露出隔离层。在一些示例中，可采用532nm绿光纳秒皮秒或355nm紫外纳秒皮秒激光完成。在一些示例中，所述激光的功率为6-15W。然后采用酸溶液(例如HF溶液)去除裸露的隔离层，以裸露出剩余的N型掺杂晶硅层5，剩余第一本征非晶硅层8、P型掺杂非晶硅层9与隧穿氧化层4、N型掺杂晶硅层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N型掺杂晶硅层5，方便后续步骤制备第二电极层以及第二栅线。
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将叠层区(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)，其中间件的结构如附图9所示。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P型掺杂非晶硅层，在隔离槽的另一侧形成第二电极层，且第二电极层覆盖P型掺杂非晶硅层和N型掺杂晶硅层。第一电极层的作用是增强了P型掺杂非晶硅层9与第一栅线10之间的导电性，第二电极层增强了N型掺杂晶硅层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P型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。
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50～110nm。
进一步地，方法还包括：在第一电极层14的部分表面形成第一栅线10，在第二电极层6的部分表面形成第二栅线7。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+n-poly-Si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)膜层钝化，且隧穿氧化层+n-poly-Si层对激光热损伤敏感度相对较小，因此，步骤S300中可直接采用激光工艺进行开膜，激光开膜工艺可以减小对N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。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，本申请直接采用激光即可形成第一掺杂区的形成区域。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+p-a-Si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P区的表面钝化效果，提高了太阳能电池的电性能。由此，该方法采用将隧穿氧化层+n-poly-Si层钝化和本征非晶硅层i-a-Si+p-a-Si层钝化相结合，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P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、短路电流Isc、填充因子FF、并联电阻Rsh均能达到与现有的HBC电池结构相当的效果。另外，在隧穿氧化层和N型掺杂晶硅层n-poly-Si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。另外，该方法采用制绒工艺与局部刻蚀相结合，节省了前步制绒工序。
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。
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清洗液进行清洗，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50nm厚度的本征多晶硅poly Si。
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，掺杂浓度为5E20cm-3。在此过程中形成了大约30nm厚度的PSG层。
5)采用PECVD方式在N型掺杂晶硅层n-poly-Si表面沉积厚度为80nm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、激光使用功率为15W，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CVD设备在250℃下对背面依次沉积7nm厚的a-si:H(即第一本征非晶硅层i-a-Si)和15nm厚的a-si:H(P)(即P型掺杂非晶硅层p-a-Si)。并通过翻转，在正面依次沉积12nm厚的a-si:H和160nm厚的SiNx沉积，其中SiNx牺牲层为80nm，SiNx牺牲层的折射率为2.4％。
9)采用纳秒激光对远离所述P掺杂区的P型掺杂非晶硅层p-a-Si的一端进行开膜，以裸露出SiNx掩膜层。
10)采用8％wt的氢氟酸清洗步骤9)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型掺杂晶硅层n-poly-Si的剩余部分。同时，经过氢氟酸处理后，正面的SiNx牺牲层被去除，正面SiNx厚度保留至80nm。
11)在背面沉积ITO(氧化铟锡)层，厚度为50nm。
12)采用紫外皮秒激光开槽，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＞2MΩ，激光宽度为100μm。
13)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。
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，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。
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90nm厚度的本征多晶硅poly Si。
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：
6)采用532nm绿光纳秒、激光使用功率为12W，对P区的SiNx膜进行开膜，裸露出硅片的背光面。
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：
6)采用532nm绿光纳秒、激光使用功率为10W，对P区的SiNx膜进行开膜，裸露出硅片的背光面。
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：
6)采用532nm绿光纳秒、激光使用功率为8W，对P区的SiNx膜进行开膜，裸露出硅片的背光面。
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：
6)采用532nm绿光纳秒、激光使用功率为6W，对P区的SiNx膜进行开膜，裸露出硅片的背光面。
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清洗液进行清洗，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532激光使用功率在6w，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，开槽的P+区域，与未开槽的N+区域沿排列的方向宽度相同。
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。
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
对比例2与对比例1的区别仅在于：
6)采用532激光使用功率在8w，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。
对比例3
对比例3与对比例1的区别仅在于：
6)采用532激光使用功率在10w，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。
对比例4
对比例4与对比例1的区别仅在于：
6)采用532激光使用功率在12w，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。
对实施例1-3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(伏特，V)、短路电流Isc(安培，A)、填充因子FF(％)、串联电阻Rsh(欧姆，Ω)，进行性能测试，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003826990120000161
Figure BDA0003826990120000171
可以看出，对比例1-4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1-7中采用隧穿SiO2层+N型晶硅层n-poly-Si钝化接触代替对比例1-4中的本征a-si:H+a-si:H(N)膜层钝化，由于实施例1-7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。具体的，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3-4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。实施例1-7在6-15W的激光功率下均具有较高的效率，可见本发明的制备工艺窗口较宽。且从表1中还可以看出，与对比例1-2相比，实施例1-7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。
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 (17)

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，所述第一表面包括多个凹槽区域和多个非凹槽区域，所述非凹槽区域和所述凹槽区域交替排列在所述第一表面；
遂穿氧化层和N型掺杂晶硅层，所述遂穿氧化层在所述非凹槽区域上，所述N型掺杂晶硅层在所述遂穿氧化层的远离所述半导体基底的表面上；
第一本征非晶硅层和P型掺杂非晶硅层，所述N型掺杂晶硅层与所述P型掺杂非晶硅层的导电类型相反，所述第一本征非晶硅层在所述凹槽区域上，并延伸在所述N型掺杂晶硅层的远离所述遂穿氧化层的部分表面上，所述P型掺杂非晶硅层在所述第一本征非晶硅层的远离所述半导体基底的表面上，形成所述第一本征非晶硅层和所述P型掺杂非晶硅层与所述遂穿氧化层和所述P型掺杂多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第一本征非晶硅层与所述N型掺杂晶硅层之间，所述隔离槽贯穿所述交错叠置区域中的所述P型掺杂非晶硅层和所述第一本征非晶硅层。
2.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述凹槽区域为绒面结构；
和/或，所述非凹槽区域为绒面结构；
和/或，所述第二表面为绒面结构；
和/或，所述凹槽区域的与所述非凹槽区域相接触的边缘倾斜。
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P型掺杂非晶硅层，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P型掺杂非晶硅层和所述N型掺杂晶硅层。
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，所述绝缘层在所述第一本征非晶硅层与所述N型掺杂晶硅层之间；
或，所述隔离层包括氮化硅层和PSG层，所述PSG层在所述N型掺杂晶硅层的远离所述隧穿氧化层的表面上，所述氮化硅层在所述PSG层的远离所述N型掺杂晶硅层的表面上。
6.根据权利要求5所述的背接触太阳能电池，其特征在于，
所述氮化硅层的厚度为50～110nm；和/或
所述PSG层的厚度为25～35nm。
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，所述钝化层包括第二本征非晶硅层和氮化硅钝化层，所述第二本征非晶硅层设置在所述第二表面上，所述氮化硅钝化层设置在所述第二本征非晶硅层的远离所述半导体基底的表面。
8.根据权利要求1所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述半导体基底为N型半导体基底，所述凹槽区域在宽度方向的尺寸大于所述非凹槽区域在宽度方向的尺寸；
或者，所述半导体基底为P型半导体基底，所述凹槽区域在宽度方向的尺寸小于所述非凹槽区域在宽度方向的尺寸。
9.根据权利要求1-8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1～4nm，优选1～1.8nm；和/或
所述N型掺杂晶硅层的厚度为30～250nm，优选40～200nm；和/或
所述N型掺杂晶硅层中的磷掺杂浓度为8E19～5E20cm-3，优选3～9E20cm-3；和/或
所述第一本征非晶硅层的厚度为10～20nm；和/或
所述P型掺杂非晶硅层的厚度为5～45nm，优选10～20nm；和/或
所述P型掺杂非晶硅层中的硼掺杂浓度为10e20cm-3～10e21cm-3。
10.一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，所述第一表面包括多个交替排列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、N型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N型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第一本征非晶硅层和P型掺杂非晶硅层；
去除远离所述第二区域一端的部分所述第一本征非晶硅层、P型掺杂非晶硅层和隔离层，剩余所述第一本征非晶硅层、所述P型掺杂非晶硅层与所述隧穿氧化层、所述N型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，形成隔离槽，所述隔离槽贯穿所述交错叠置区域中的所述P型掺杂非晶硅层和所述第一本征非晶硅层，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。
11.根据权利要求10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。
12.根据权利要求11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第二本征非晶硅层和氮化硅钝化层。
13.根据权利要求10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P型掺杂非晶硅层，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P型掺杂非晶硅层和所述N型掺杂晶硅层。
14.根据权利要求13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。
15.根据权利要求10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N型掺杂晶硅层。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述隔离层包括绝缘层；
或，所述隔离层包括氮化硅层和PSG层，所述PSG层形成在所述N型掺杂晶硅层的远离所述隧穿氧化层的表面上，所述氮化硅层形成在所述PSG层的远离所述N型掺杂晶硅层的表面上。
17.根据权利要求10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第一本征非晶硅层和P型掺杂非晶硅层，所述激光的功率为6-15W。
CN202211062923.0A 2022-08-31 2022-08-31 背接触太阳能电池及其制备方法 Pending CN115513309A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211062923.0A CN115513309A (zh) 2022-08-31 2022-08-31 背接触太阳能电池及其制备方法
PCT/CN2023/107550 WO2024045917A1 (zh) 2022-08-31 2023-07-14 背接触太阳能电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211062923.0A CN115513309A (zh) 2022-08-31 2022-08-31 背接触太阳能电池及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115513309A true CN115513309A (zh) 2022-12-23

Family

ID=84501348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211062923.0A Pending CN115513309A (zh) 2022-08-31 2022-08-31 背接触太阳能电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115513309A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116314400A (zh) * 2023-05-23 2023-06-23 浙江爱旭太阳能科技有限公司 Ibc太阳能电池片、ibc太阳能电池组件和光伏系统
WO2024045917A1 (zh) * 2022-08-31 2024-03-07 隆基绿能科技股份有限公司 背接触太阳能电池及其制备方法
CN117855305A (zh) * 2024-03-07 2024-04-09 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种硅基薄膜背接触太阳电池及其制造方法和电池模组
CN118016733A (zh) * 2024-04-08 2024-05-10 天合光能股份有限公司 太阳能电池以及太阳能电池的制备方法
CN118156343A (zh) * 2024-05-10 2024-06-07 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种大幅降低漏电的背接触电池及其制作方法和光伏组件
CN118213428A (zh) * 2024-05-21 2024-06-18 隆基绿能科技股份有限公司 一种背接触电池及其制造方法、光伏组件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105794004A (zh) * 2013-12-20 2016-07-20 太阳能公司 制造具有区分开的p型和n型区架构的太阳能电池发射极区
CN113809186A (zh) * 2021-09-13 2021-12-17 福建金石能源有限公司 一种采用形成电极、开槽绝缘二步法的背接触异质结太阳能电池制造方法
CN216488083U (zh) * 2021-09-30 2022-05-10 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种背接触电池
CN114497290A (zh) * 2022-02-10 2022-05-13 福建金石能源有限公司 一种背接触异质结太阳能电池制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105794004A (zh) * 2013-12-20 2016-07-20 太阳能公司 制造具有区分开的p型和n型区架构的太阳能电池发射极区
CN108711579A (zh) * 2013-12-20 2018-10-26 太阳能公司 制造具有区分开的p型和n型区架构的太阳能电池发射极区
CN113809186A (zh) * 2021-09-13 2021-12-17 福建金石能源有限公司 一种采用形成电极、开槽绝缘二步法的背接触异质结太阳能电池制造方法
CN216488083U (zh) * 2021-09-30 2022-05-10 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 一种背接触电池
CN114497290A (zh) * 2022-02-10 2022-05-13 福建金石能源有限公司 一种背接触异质结太阳能电池制造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024045917A1 (zh) * 2022-08-31 2024-03-07 隆基绿能科技股份有限公司 背接触太阳能电池及其制备方法
CN116314400A (zh) * 2023-05-23 2023-06-23 浙江爱旭太阳能科技有限公司 Ibc太阳能电池片、ibc太阳能电池组件和光伏系统
CN116314400B (zh) * 2023-05-23 2023-09-26 浙江爱旭太阳能科技有限公司 Ibc太阳能电池片、ibc太阳能电池组件和光伏系统
CN117855305A (zh) * 2024-03-07 2024-04-09 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种硅基薄膜背接触太阳电池及其制造方法和电池模组
CN118016733A (zh) * 2024-04-08 2024-05-10 天合光能股份有限公司 太阳能电池以及太阳能电池的制备方法
CN118156343A (zh) * 2024-05-10 2024-06-07 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种大幅降低漏电的背接触电池及其制作方法和光伏组件
CN118213428A (zh) * 2024-05-21 2024-06-18 隆基绿能科技股份有限公司 一种背接触电池及其制造方法、光伏组件

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115513309A (zh) 背接触太阳能电池及其制备方法
CN110518088B (zh) 一种se太阳能电池的制备方法
CN115513308A (zh) 背接触太阳能电池及其制备方法
WO2024045917A1 (zh) 背接触太阳能电池及其制备方法
CN114792743B (zh) 太阳电池及其制备方法、光伏系统
CN115513307A (zh) 背接触太阳能电池及其制备方法
CN116230783B (zh) 太阳能电池、太阳能电池片和光伏组件
AU2022204107A1 (en) Doped region structure and solar cell comprising the same, cell assembly, and photovoltaic system
KR101878397B1 (ko) 태양전지 및 그 제조 방법
CN114005908A (zh) 一种太阳能电池以及太阳能电池的制备方法
CN116525697A (zh) 一种背接触式太阳能电池及其制备方法
CN113299771A (zh) 一种选择性接触区域掩埋型太阳能电池及其背面接触结构
JP5771759B2 (ja) 太陽電池、太陽電池モジュール、太陽電池の製造方法、並びに太陽電池モジュールの製造方法
CN115176345B (zh) 一种太阳能电池叠层钝化结构及其制备方法
KR102132740B1 (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
CN219696463U (zh) 太阳能电池
CN116072742A (zh) 太阳能电池及其制备方法
CN115692517A (zh) 一种采用电镀工艺金属化的P型Topcon背结电池及其制备方法
CN112993059A (zh) 太阳能电池叠层钝化结构及制备方法
CN117525179B (zh) 太阳电池及其制备方法、光伏组件
CN218351477U (zh) 一种太阳能电池叠层钝化结构
CN117727822B (zh) 太阳能电池、太阳能电池的制造方法及光伏组件
CN214898453U (zh) 太阳能电池叠层钝化结构
CN117525180B (zh) 太阳电池及其制备方法、光伏组件
CN117423763A (zh) 太阳能电池及其制备方法和太阳能电池组件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination