CN115632089A - 异质结电池的制备方法、异质结电池结构、及其加工系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及异质结HJT电池的制备方法、异质结HJT电池、异质结HJT电池加工系统，采用SiH4+H2+CO2混合气体制备微晶硅诱导层，引入的CO2借助于原子氢分解，以OH基团进入薄膜，对薄膜的晶化起到一定的抑制作用，在大面积生长工艺条件下使其非晶孵化层向微晶相的转变过程平缓可控，实现了相同工艺时长内成膜均匀性的极大改善，整板均匀性从20％以上改善到5％左右。由于引入的CO2比例极低，可控制微晶诱导层的电阻率保持在工艺目标范围内。

Description

异质结电池的制备方法、异质结电池结构、及其加工系统
技术领域
本发明涉及硅基异质结太阳能电池(HJT)加工技术领域，特别涉及一种异质结HJT电池的掺杂微晶硅诱导层的制备方法。
背景技术
现有的微晶硅薄膜的制备，首先利用SiH4+H2混合气体生长一层微晶硅薄层种子层，再用传统的高压耗尽法实现微晶硅膜层的沉积。采用在高氢稀释的条件下制备微晶硅薄膜，随着氢稀释比例增大，其沉积速率通常较低。同时由于为了提升产能，现有平板式PECVD设备主要向大腔室、多腔室、大载板、快节奏方向改进，薄膜沉积初期的不稳定与不均匀在多种条件的叠加下将进一步体现，最终影响微晶硅膜层甚至电池产品的整体均匀性。现有技术下首先生长的微晶基层均匀性差，在大面积工艺的沉积条件下更难实现良好的均匀性。
因此，有必要研发一种异质结HJT电池及工艺等来解决此问题。
发明内容
本发明提供一种异质结HJT电池的制备方法、异质结HJT电池、异质结HJT电池加工系统来解决上述技术问题。
本发明的一个技术方案是：一种异质结HJT电池的制备方法，包括步骤：
(1)选择N型单晶硅片，采用清洗机对所述N型单晶硅片进行制绒清洗，获得N型硅衬底；
(2)采用第一镀膜设备在所述N型硅衬底的正面和背面制备双面本征非晶硅薄膜层，获得正面本征非晶硅薄膜层、背面本征非晶硅薄膜层；
(3)采用第二镀膜设备通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体在所述正面第二本征层上镀N型微晶硅掺杂层，获得诱导层；
(4)采用第二镀膜设备通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体继续制备N型微晶硅掺杂层，在所述诱导层上依次获得获得第二生长层和第一生长层；
(5)采用第三镀膜设备在所述背面本征非晶硅薄膜层上制备P型掺杂层；
(6)采用第四镀膜设备在所述第一生长层和所述P型掺杂层上制备TCO薄膜层；
(7)采用印制设备将浆料印刷至所述TCO薄膜层上制备电极，获得电池片；
(8)采用炉体设备对所述电池片表面干燥及固化；
其中，所述N型微晶硅掺杂层包括：所述诱导层、所述第二生长层和所述第一生长层。
进一步地，在步骤(3)和步骤(4)中，所述PH3的体积占混合气体体积的2％，所述氢气与硅烷的流量比值为100-250，所述PH3与SiH4的流量比值为1-4，所述二氧化碳与硅烷的流量比值为1％-10％。
进一步地，在步骤(3)和步骤(4)中，所述第二镀膜设备的工艺参数：电源功率2000-5000W，压力250-380Pa。
进一步地，所述P型掺杂层可以为P型微晶硅掺杂层或P型非晶硅掺杂层。
进一步地，所述N型单晶硅片可以替换为P型单晶硅片，所述N型微晶硅掺杂层可以替换为P型微晶硅掺杂层，所述P型掺杂层可以替换为N型掺杂层。
进一步地，在步骤(2)中，在所述第一镀膜设备中通入的气体包括SiH4、H2和CO2。
本发明还提供一项异质结电池的制备方法制备的异质结电池片结构，包括：
N型硅衬底，具有第一表面和与所述第一表面相对应的第二表面；
正面本征非晶硅薄膜层，设置于所述第一表面上；
N型微晶硅掺杂层，设备于所述正面本征非晶硅薄膜层上，所述N型微晶硅掺杂层包括依次设置的诱导层、第二生长层和第一生长层，所述诱导层镀于所述正面本征非晶硅薄膜层上；
背面本征非晶硅薄膜层，设置于所述第二表面上；
P型掺杂层，设置于所述背面本征非晶硅薄膜层上；
TCO薄膜层，设置于所述第一生长层和所述P型掺杂层上；
金属电极，设置于所述TCO薄膜层上。
进一步地，所述N型硅衬底的厚度为100μm-150μm，所述正面本征非晶硅薄膜层厚度为10nm-15nm，所述种子层的厚度为1nm-3nm，所述第二生长层厚度为15nm-25nm，所述第一生长层的厚度为2nm-4nm，所述背面本征非晶硅薄膜层厚度为10nm-15nm，所述P型掺杂层的厚度为7nm-15nm。
进一步地，所述正面本征非晶硅薄膜层包括第一正面本征非晶硅薄膜层和第二正面本征非晶硅薄膜层，所述背面本征非晶硅薄膜层包括第一背面本征非晶硅薄膜层和第二背面本征非晶硅薄膜层。
本发明还提供一项异质结电池制备方法的异质结HJT电池加工系统，包括：依次排列设置的清洗机、第一镀膜设备、第二镀膜设、第三镀膜设备、第四镀膜设备、印制设备以及烘干固化炉；
所述第一镀膜设备、第二镀膜设备、第三镀膜设备、第四镀膜设备为等离子气相化学沉积设备或催化化学气相沉积设备；
所述第四镀膜设备为磁控溅射设备或反应等离子沉积设备；
所述印制设备为印刷设备或者是电镀设备。
主流的HJT太阳能电池以N型单晶硅片为衬底，在经过清洗制绒的N型c-Si一面(第一表面)依次沉积本征非晶硅薄膜层(i-a-Si:H)、n型非晶硅掺杂薄膜(n-a-Si:H)；在硅片另一面(第二表面)依次沉积本征非晶硅薄膜层(i-a-Si:H)、P型非晶硅掺杂薄膜层(p-a-Si:H)，从而形成p-n异质结。在掺杂a-Si:H薄膜的两侧，再沉积透明导电氧化物薄膜(TCO薄膜层)，最后通过丝网印刷技术在两侧的顶层形成金属电极，构成具有对称结构的HIT太阳电池。制作工序为：硅片→清洗→制绒→正/背面沉积本征非晶硅薄膜层→正/背面沉积非晶硅掺杂薄膜层→正反面沉积TCO薄膜层→丝网印刷电极→烘干固化→光注入→测试。相比于非晶硅，微晶硅(uc-Si:H)薄膜具有更好的光照稳定性、更高的光生载流子迁移率、更高的掺杂效率，因而可以得到较高的光电导率和较低的电导激活能，以及具有较低的光吸收系数，可以与电极形成良好的欧姆接触，并减少光学损耗。
采用镀膜设备(例如：化学气相沉积的方法)制备微晶硅薄膜，以此类方法制备时，微晶硅的生长需要大量氢的作用，较高的氢稀释比即氢气流量与硅烷流量比值(H2/SiH4)是导致薄膜从非晶硅到微晶硅转变的主要参数。同时也需要较高的工艺气压和功率密度。在高氢稀释比条件下，微晶硅膜层的生长速率较低。较普遍的如射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)或甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)，以硅烷与氢气的混合气为气源，辅以磷烷、乙硼烷(或三甲基硼)等作为掺杂气，利用射频电源激发等离子体，反应气体在等离子体中由于电子的轰击引起激发解离，生成薄膜生长前驱体.这些前驱体扩散到达衬底表面，再经过迁移、表面反应等一系列复杂的物理/化学变化生成薄膜。微晶硅膜层的生长一般分为孵育、成核、生长、稳态四个阶段，当在非晶衬底上沉积微晶硅薄膜时，通常会先出现一个非晶的过渡层，达到一定条件后晶粒开始成核、生长。本发明采用SiH4+H2+PH3+CO2混合气体制备微晶硅掺杂层，可以避免由于放电初期等离子体的不稳定以及薄膜在基底上异质生长等问题，尤其是在非晶硅膜层上直接生长微晶硅膜层，将导致薄膜沉积初期容易产生较厚的非晶孵化层，这种孵化层主要为不确定比例的空洞和非晶硅共存的混合相，不仅会抑制光生载流子的传输，还会影响后续生长微晶硅薄膜的晶化率及速率，造成薄膜性质与厚度的不均匀。即本发明采SiH4+H2+PH3+CO2混合气体制备微晶硅掺杂层，可以显著提高后续微晶掺杂层的成膜均匀性和晶化率，可以克服PECVD设备制备微晶硅薄膜的成膜机制导致的不均匀。
一般地，多个硅片水平放置在载板上，载板承载硅片依次进入镀膜设备的各个腔室，均匀性是用来体现在同一个载板上，多个硅片之间镀膜厚度的差异性，均匀性越大，说明整个载板上的多个硅片镀膜厚度差异性较大，均匀性越小，说明整个载板上的多个硅片镀膜厚度差异性较小。
例如：一个载板一共100个片位。我们一般测载板内20-30个片位上的硅片镀膜后的厚度，评估整个载板上的硅片的镀膜膜厚分布，具体地，使用公式进行计算，在测得的20-30个片位中选择出镀膜厚度的最大值a，选择镀膜厚度的最小值b，则，整个载板上的硅片的镀膜膜厚均值为(a-b)/(a+b)。
在本发明制备的微晶硅异质结电池中，将微晶硅作为N型掺杂薄膜层(n-μc-Si:H)沉积在本征非晶硅薄膜层(i-a-Si:H)上，代替常规的N型非晶硅掺杂薄膜层(n-a-Si:H)其中N型微晶硅掺杂层分为3层，诱导层(n3-μc-SiOx:H)与本征非晶硅薄膜层(i-a-Si:H)接触。
本发明的有益效果：
(1)采用SiH4+H2+CO2+PH3混合气体制备微晶硅诱导层，引入的CO2借助于原子氢分解，以OH基团进入薄膜，对薄膜的晶化起到一定的抑制作用，在大面积生长工艺条件下使其非晶孵化层向微晶相的转变过程平缓可控，实现了相同工艺时长内成膜均匀性的极大改善，整板均匀性从20％以上改善到5％左右。可以显著提高后续微晶硅掺杂层的成膜均匀性和晶化率。
(2)由于引入的CO2比例极低，可控制微晶诱导层的电阻率保持在工艺目标范围内。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中，
图1是本发明的一种实施例中的一种异质结HJT电池的部分结构示意图。
其中，1为N型硅衬底、2为第一正面本征非晶硅薄膜层、3为第二正面本征非晶硅薄膜层、4为第一背面本征非晶硅薄膜层、5为第二背面本征非晶硅薄膜层、6为N型微晶硅掺杂层、7为P型掺杂层、8为诱导层、9为第二生长层、10为第一生长层。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本发明的一种异质结HJT电池的部分结构示意图。如图1所示，该结构的制备方法为：
(1)选择N型单晶硅片，采用清洗机对所述N型单晶硅片进行制绒清洗，获得N型硅衬底；
(2)采用第一镀膜设备在所述N型硅衬底的正面和背面制备双面本征非晶硅薄膜层，获得正面本征非晶硅薄膜层、背面本征非晶硅薄膜层；
(3)采用第二镀膜设备通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体在所述正面第本征层上镀N型微晶硅掺杂层，获得诱导层；
(4)采用第二镀膜设备通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体继续制备N型微晶硅掺杂层，在所述诱导层上依次获得获得第二生长层和第一生长层；
(5)采用第三镀膜设备在所述背面本征非晶硅薄膜层上制备P型掺杂层；
(6)采用第四镀膜设备在所述第一生长层和所述P型掺杂层上制备TCO薄膜层；
(7)采用印制设备将浆料印刷至所述TCO薄膜层上制备电极，获得电池片；浆料可以是低温银浆；
(8)采用炉体设备对所述电池片表面干燥及固化；
其中，所述N型微晶硅掺杂层包括：所述诱导层、所述第二生长层和所述第一生长层。
进一步地，在步骤(3)和步骤(4)中，所述PH3的体积占混合气体体积的2％，所述氢气与硅烷的流量比值为100-250，所述PH3与SiH4的流量比值为1-4，所述二氧化碳与硅烷的流量比值为1％-10％。
进一步地，在步骤(3)和步骤(4)中，所述第二镀膜设备的工艺参数：电源功率2000-5000W，压力250-380Pa。上述工艺，显著提高平板式PECVD制备的微晶硅掺杂层的整板均匀性。
进一步地，所述P型掺杂层可以为P型微晶硅掺杂层或P型非晶硅掺杂层。
由于CO2的加入，通过PECVD设备的作用，通入的气体被分解及重组，在薄膜中包含有OH基团，OH基团的存在，能够对薄膜的晶化起到一定的抑制作用，最终有易于成膜的均匀性。此处成膜均匀性指成膜厚度的均匀性，pecvd设备中，硅片装载在载板(例如100片硅片装载在载板上)上进入PECVD的镀膜腔室中，均匀性指片与片之间成膜厚度的均匀性。
所述第一镀膜设备、第二镀膜设备、第三镀膜设备、第四镀膜设备可以统称为镀膜设备；镀膜设备为等离子气相化学沉积设备(PlasmaEnhanced Chemical VaperDeposition，简称PECVD)或催化化学气相沉积设备(catalytic chemical vapordeposition，简称CAT-CVD)。PECVD设备是借助微波或射频等使含有薄膜成分原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。PECVD设备包括采用射频等离子增强化学气相沉积(Redio frequncy-PlasmaEnhanced Chemical Vapor Depositon简称：RF-PECVD)、甚高频等离子增强化学气相沉积(Very High Frequency-Plasma Enhanced Chemical Vapor Depositon简称：VHF-PECVD)等；CAT-CVD的工作原理和PECVD比较相似，都是在气相中引入化学反应，CAT-CVD引发气相反应的是高温催化剂，硅烷分子在高温催化下快速分解。
所述第四镀膜设备为磁控溅射设备或反应等离子沉积设备；
磁控溅射设备(PVD)是在真空室中，利用高能粒子轰击靶材表面，使被轰击出来的粒子在衬底表面形成薄膜；反应等离子沉积设备(RPD)是使用离子源经磁场偏转后轰击到靶材上，将靶材原子轰击出来沉积到样品上，减小了离子对衬底表面的轰击和刻蚀。
TCO薄膜层中的TCO(Transparent Conducting Oxide)是指透明导电氧化物；TCO是一系列兼具透光性和导电性的半导体材料的总称，主要包括ITO(氧化铟锡)、IWO(钨掺杂氧化铟)、AZO(铝掺杂氧化锌)。提到的TCO材料中，所有带有I的，都是含有稀有金属铟(In)的。
所述印制设备为印刷设备(例如，丝网印刷设备)或者是电镀设备。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
首先，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
其次，本发明利用结构示意图等进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示一种管件的示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间。
实施例一
试验例1
一种异质结电池片制备方法，具体步骤如下：
步骤一：N型硅衬底采用N型单晶硅片，采用清洗机对所述N型单晶硅片进行制绒清洗，获得N型硅衬底；N型硅衬底的厚度为140μm，绒面金字塔高3μm，宽5μm；
步骤二：采用第一镀膜设备在所述N型硅衬底的正面和背面制备双面本征非晶硅薄膜层，获得正面本征非晶硅薄膜层、背面本征非晶硅薄膜层；
步骤三：所述正面本征非晶硅薄膜层包括第一正面本征非晶硅薄膜层2和第二正面本征非晶硅薄膜层3，所述背面本征非晶硅薄膜层包括第一背面本征非晶硅薄膜层4和第二背面本征非晶硅薄膜层5；
其中，第一正面本征非晶硅薄膜层2和第一背面本征非晶硅薄膜层3的厚度均为3.5nm，第二正面本征非晶硅薄膜层4和第二背面本征非晶硅薄膜层5的厚度均为7.5nm；
步骤四：采用第二镀膜设备，第二镀膜设备选用PECVD设备，在PECVD设备中通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体，在所述正面第二本征层上镀N型微晶硅掺杂层6，获得诱导层8，其中，PECVD设备的RF电源功率2500W，压力380Pa，氢气流量与硅烷流量比值(H2/SiH4)为210倍，2％磷烷与硅烷流量(2％PH3/SiH4)比值为1；二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)为3.5％；膜厚为1.5nm，该层整板均匀性达到5％以下；
步骤五：诱导层8作为种子层，继续采用第二镀膜设备，在PECVD设备中通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体，在所述诱导层8上镀第二生长层和第一生长层，其中，PECVD设备的RF电源功率2500W，压力380Pa，氢气流量与硅烷流量比值(H2/SiH4)为210倍，2％磷烷与硅烷流量(2％PH3/SiH4)比值为1；二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)为3.5％；整板均匀性达到10％以下；
步骤六：采用第三镀膜设备，第三镀膜设备选用PECVD设备，在所述背面本征非晶硅薄膜层上制备P型掺杂层7；
步骤七：采用第四镀膜设备，第四镀膜设备选用RPD，镀IWO薄膜(即在所述第一生长层10和所述P型掺杂层7上制备TCO薄膜层；方阻30Ω/□，迁移率100cm2/V-s，透过率98％；
步骤八：采用印制设备，印制设备选用丝网印刷设备印刷低温银浆在TCO薄膜层，栅线高15μm，宽65μm，经过烘干和固化后，完成微晶硅异质结电池的金属化，获得异质结微晶硅电池片；
对异质结微晶硅电池片进行IV电性能测试并跟踪数据，整板电池片转化效率均匀性达到10％以内。
对比例1
一种异质结电池片制备方法，具体步骤如下：
步骤一：N型硅衬底采用N型单晶硅片，采用清洗机对所述N型单晶硅片进行制绒清洗，获得N型硅衬底；N型硅衬底的厚度为140μm，绒面金字塔高3μm，宽5μm；
步骤二：采用第一镀膜设备在所述N型硅衬底的正面和背面制备双面本征非晶硅薄膜层，获得正面本征非晶硅薄膜层、背面本征非晶硅薄膜层；
步骤三：所述正面本征非晶硅薄膜层包括第一正面本征非晶硅薄膜层2和第二正面本征非晶硅薄膜层3，所述背面本征非晶硅薄膜层包括第一背面本征非晶硅薄膜层4和第二背面本征非晶硅薄膜层5；
其中，第一正面本征非晶硅薄膜层2和第一背面本征非晶硅薄膜层3的厚度均为3.5nm，第二正面本征非晶硅薄膜层4和第二背面本征非晶硅薄膜层5的厚度均为7.5nm；
步骤四：采用第二镀膜设备，第二镀膜设备选用PECVD设备，在PECVD设备中通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体，在所述正面第二本征层上镀N型微晶硅掺杂层6，获得诱导层8，其中，PECVD设备的RF电源功率2500W，压力380Pa，氢气流量与硅烷流量比值(H2/SiH4)为210倍，2％磷烷与硅烷流量(2％PH3/SiH4)比值为1；二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)为23.3％；膜厚为1.5nm，该层整板均匀性达到10％以下；
步骤五：诱导层8作为种子层，继续采用第二镀膜设备，在PECVD设备中通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体，在所述诱导层8上镀第二生长层和第一生长层，其中，PECVD设备的RF电源功率2500W，压力380Pa，氢气流量与硅烷流量比值(H2/SiH4)为210倍，2％磷烷与硅烷流量(2％PH3/SiH4)比值为1；二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)为23.3％；整板均匀性达到10％以下；
步骤六：采用第三镀膜设备，第三镀膜设备选用PECVD设备，在所述背面本征非晶硅薄膜层上制备P型掺杂层7；
步骤七：采用第四镀膜设备，第四镀膜设备选用RPD，镀IWO薄膜(即在所述第一生长层10和所述P型掺杂层7上制备TCO薄膜层；方阻30Ω/□，迁移率100cm2/V-s，透过率98％；
步骤八：采用印制设备，印制设备选用丝网印刷设备印刷低温银浆在TCO薄膜层，栅线高15μm，宽65μm，经过烘干和固化后，完成微晶硅异质结电池的金属化，获得异质结微晶硅电池片；
对异质结微晶硅电池片进行IV电性能测试并跟踪数据，整板电池片转化效率均匀性达到10％以内。
本实施例中的试验例1与对比例1相比，区别在于，在第二镀膜设备中通入的二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)不同，在试验例1中，二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)为3.5％，在对比例1中，二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)为23.3％，从结果来看，通入过多的二氧化碳反而会影响均匀性，因此，通入二氧化碳的比值应在合理范围内。
实施例二
(1)试验例1
步骤一：N型硅衬底采用N型单晶硅片，采用清洗机对所述N型单晶硅片进行制绒清洗，获得N型硅衬底；N型硅衬底的厚度为130μm，绒面金字塔高3μm，宽5μm；
步骤二：采用第一镀膜设备在所述N型硅衬底的正面和背面制备双面本征非晶硅薄膜层，获得正面本征非晶硅薄膜层、背面本征非晶硅薄膜层；
步骤三：所述正面本征非晶硅薄膜层包括第一正面本征非晶硅薄膜层2和第二正面本征非晶硅薄膜层3，所述背面本征非晶硅薄膜层包括第一背面本征非晶硅薄膜层4和第二背面本征非晶硅薄膜层5；
其中，第一正面本征非晶硅薄膜层2和第一背面本征非晶硅薄膜层3的厚度均为3.5nm，第二正面本征非晶硅薄膜层4和第二背面本征非晶硅薄膜层5的厚度均为7.5nm；
步骤四：采用第二镀膜设备，第二镀膜设备选用PECVD设备，在PECVD设备中通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体，在所述正面第二本征层上镀N型微晶硅掺杂层6，获得诱导层8，其中，PECVD设备的RF电源功率5000W，压力340Pa，氢气流量与硅烷流量比值(H2/SiH4)为280倍，2％磷烷与硅烷流量(2％PH3/SiH4)比值为1；二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)为6％；膜厚为2nm，该层整板均匀性达到5％以下；
步骤五：诱导层8作为种子层，继续采用第二镀膜设备，在PECVD设备中通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体，在所述诱导层8上镀第二生长层和第一生长层，其中，PECVD设备的RF电源功率5000W，压力340Pa，氢气流量与硅烷流量比值(H2/SiH4)为280倍，2％磷烷与硅烷流量(2％PH3/SiH4)比值为1；二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)为6％；整板均匀性达到10％以下；
步骤六：采用第三镀膜设备，第三镀膜设备选用PECVD设备，在所述背面本征非晶硅薄膜层上制备P型掺杂层7；所述P型掺杂层7为P型非晶硅掺杂层。
步骤七：采用第四镀膜设备，第四镀膜设备选用RPD镀IWO薄膜(即在所述第一生长层10和所述P型掺杂层7上制备TCO薄膜层；方阻30Ω/□，迁移率100cm2/V-s，透过率98％；
步骤八：采用印制设备，印刷设备选用丝网印刷设备印刷低温银浆在TCO薄膜层，栅线高15μm，宽65μm，经过烘干和固化后，完成微晶硅异质结电池的金属化，获得异质结微晶硅电池片；
对异质结微晶硅电池片进行IV电性能测试并跟踪数据，整板电池片转化效率均匀性达到10％以内。
对比例1
步骤一：N型硅衬底采用N型单晶硅片，采用清洗机对所述N型单晶硅片进行制绒清洗，获得N型硅衬底；N型硅衬底的厚度为130μm，绒面金字塔高3μm，宽5μm；
步骤二：采用第一镀膜设备在所述N型硅衬底的正面和背面制备双面本征非晶硅薄膜层，获得正面本征非晶硅薄膜层、背面本征非晶硅薄膜层；
步骤三：所述正面本征非晶硅薄膜层包括第一正面本征非晶硅薄膜层2和第二正面本征非晶硅薄膜层3，所述背面本征非晶硅薄膜层包括第一背面本征非晶硅薄膜层4和第二背面本征非晶硅薄膜层5；
其中，第一正面本征非晶硅薄膜层2和第一背面本征非晶硅薄膜层3的厚度均为3.5nm，第二正面本征非晶硅薄膜层4和第二背面本征非晶硅薄膜层5的厚度均为7.5nm；
步骤四：采用第二镀膜设备，第二镀膜设备选用PECVD设备，在PECVD设备中通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体，在所述正面第二本征层上镀N型微晶硅掺杂层6，获得诱导层8，其中，PECVD设备的RF电源功率5000W，压力340Pa，氢气与硅烷(H2/SiH4)的流量比值为280倍，2％磷烷与硅烷(2％PH3/SiH4)的流量比值为1；无二氧化碳；膜厚为2nm，该层整板均匀性40％左右；
步骤五：诱导层8作为种子层，继续采用第二镀膜设备，在PECVD设备中通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体，在所述诱导层8上镀第二生长层和第一生长层，其中，RF电源功率5000W，压力340Pa，氢气与硅烷(H2/SiH4)的流量比值为280倍，2％磷烷与硅烷(2％PH3/SiH4)的流量比值为1；无二氧化碳；整板均匀性45％；
步骤六：采用第三镀膜设备，第三镀膜设备选用PECVD设备，在所述背面本征非晶硅薄膜层上制备P型掺杂层7；所述P型掺杂层7为P型非晶硅掺杂层。
步骤七：采用第四镀膜设备，第四镀膜设备采用RPD镀IWO薄膜(即在所述第一生长层10和所述P型掺杂层7上制备TCO薄膜层；方阻30Ω/□，迁移率100cm2/V-s，透过率98％；
步骤八：采用印制设备，印制设备采用丝网印刷设备印刷低温银浆在TCO薄膜层，栅线高15μm，宽65μm，经过烘干和固化后，完成微晶硅异质结电池的金属化，获得异质结微晶硅电池片；
对异质结微晶硅电池片进行IV电性能测试并跟踪数据，整板电池片转化效率均匀性达到30％以内。
本实施例中的试验例1与对比例1相比，区别在于，在第二镀膜设备中是否通入二氧化碳，在试验例1中二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)为6％，在对比例1中，未通入二氧化碳，从结果来看，通入二氧化碳会降低均匀性，引入的CO2借助于原子氢分解，以OH基团进入薄膜，对薄膜的晶化起到一定的抑制作用，在大面积生长工艺条件下使其非晶孵化层向微晶相的转变过程平缓可控，实现了相同工艺时长内成膜均匀性的极大改善。
实施例三
在实施例一的基础上，将所述N型单晶硅片可以替换为P型单晶硅片，所述N型微晶硅掺杂层可以替换为P型微晶硅掺杂层，所述P型掺杂层可以替换为N型掺杂层。
在异质结电池片中，选用N型单晶硅片作为衬底或选用P型单晶硅片作为衬底，在进行电池片的制备中，在对应的镀膜设备中通入采用SiH4+H2+CO2+PH3混合气体制备微晶硅诱导层，引入的CO2借助于原子氢分解，以OH基团进入薄膜，对薄膜的晶化起到一定的抑制作用，在大面积生长工艺条件下使其非晶孵化层向微晶相的转变过程平缓可控，实现了相同工艺时长内成膜均匀性的极大改善。
实施例四
在实施例一的基础上，在第一镀膜设备中通入的气体包括SiH4、H2和CO2。
试验例1：采用0.33mm厚的透明玻璃片，采用第一镀膜设备在透明玻璃片上镀本征微晶硅层，第一镀膜设备RF电源功率5000W，压力380Pa，氢气与硅烷(H2/SiH4)的流量比值为280倍；二氧化碳与硅烷(CO2/SiH4)的流量比值为3.5％；平均膜厚为51.4nm，该层整板均匀性8.9％。
对比例1：采用0.33mm厚的透明玻璃片，采用第一镀膜设备在透明玻璃片上镀本征微晶硅层，第一镀膜设备的RF电源功率5000W，压力380Pa，氢气与硅烷(H2/SiH4)的流量比值为280倍；无二氧化碳；平均膜厚为44.2nm，该层整板均匀性48％。
本实施例中的试验例1与对比例1均是在本征层上进行微晶化，两者相比区别在于，在第一镀膜设备中是否通入二氧化碳，在试验例1中二氧化碳与硅烷流量比值(CO2/SiH4)为3.5％，在对比例1中，未通入二氧化碳，从结果来看，通入二氧化碳会降低均匀性，引入的CO2借助于原子氢分解，以OH基团进入薄膜，对薄膜的晶化起到一定的抑制作用，在大面积生长工艺条件下使其非晶孵化层向微晶相的转变过程平缓可控，实现了相同工艺时长内成膜均匀性的极大改善。即在本征层进行镀膜的微晶化处理，通入适宜的二氧化碳，同样可以降低均匀性。
实施例五
在实施例一的基础上，异质结电池的制备方法制备的异质结电池片结构，其特征在于，包括：
N型硅衬底1，具有第一表面和与所述第一表面相对应的第二表面；
正面本征非晶硅薄膜层，设置于所述第一表面上；
如图1所示，N型微晶硅掺杂层6，设置于所述正面本征非晶硅薄膜层上，具体设置在第二正面本征非晶硅薄膜层3上，所述N型微晶硅掺杂层6包括依次设置的诱导层8(n3-μc-SiOx:H)、第二生长层9(n2-μc-Si:H)和第一生长层10(n1-μc-Si:H)，所述诱导层镀于第二正面本征非晶硅薄膜层3上；
背面本征非晶硅薄膜层，设置于所述第二表面上；
P型掺杂层，设置于所述背面本征非晶硅薄膜层上；
TCO薄膜层，设置于所述第一生长层和所述P型掺杂层上；
金属电极，设置于所述TCO薄膜层上。
所述N型硅衬底的厚度为100μm-150μm，所述正面本征非晶硅薄膜层厚度为10nm-15nm，所述种子层的厚度为1nm-3nm，所述第二生长层厚度为15nm-25nm，所述第一生长层的厚度为2nm-4nm，所述背面本征非晶硅薄膜层厚度为10nm-15nm，所述P型掺杂层的厚度为7nm-15nm。
所述正面本征非晶硅薄膜层和所述背面本征非晶硅薄膜层可以是两层或多层的叠层方式设置，具体地，例如：所述正面本征非晶硅薄膜层包括第一正面本征非晶硅薄膜层和第二正面本征非晶硅薄膜层，所述背面本征非晶硅薄膜层包括第一背面本征非晶硅薄膜层和第二背面本征非晶硅薄膜层。
上述第一表面和第二表面可以理解为硅衬底的两个表面，第一表面上镀正面本征非晶硅薄膜层、N型微晶硅掺杂层、TCO薄膜层、电极构成电池片的正面，第二表面上镀背面本征非晶硅薄膜层、P型掺杂层、TCO薄膜层、电极构成电池片的背面，正面指电池片的迎光面，背面指电池片的背光面。
实施例六
异质结电池制备方法的异质结HJT电池加工系统，其特征在于，包括：依次排列设置的清洗机、第一镀膜设备、第二镀膜设、第三镀膜设备、第四镀膜设备、印制设备以及烘干固化炉；
所述第二镀膜设备、第三镀膜设备、第四镀膜设备为等离子气相化学沉积设备或催化化学气相沉积设备；
所述第四镀膜设备为磁控溅射设备或反应等离子沉积设备；
所述印制设备为印刷设备(可以是丝网印刷设备)或者是电镀设备。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种异质结电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)选择N型单晶硅片，采用清洗机对所述N型单晶硅片进行制绒清洗，获得N型硅衬底；
(2)采用第一镀膜设备在所述N型硅衬底的正面和背面制备双面本征非晶硅薄膜层，获得正面本征非晶硅薄膜层、背面本征非晶硅薄膜层；
(3)采用第二镀膜设备通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体在所述正面本征层上镀N型微晶硅掺杂层，获得诱导层；
(4)采用第二镀膜设备通入SiH4、H2、CO2、PH3混合气体继续制备N型微晶硅掺杂层，在所述诱导层上依次获得获得第二生长层和第一生长层；
(5)采用第三镀膜设备在所述背面本征非晶硅薄膜层上制备P型掺杂层；
(6)采用第四镀膜设备在所述第一生长层和所述P型掺杂层上制备TCO薄膜层；
(7)采用印制设备将浆料印刷至所述TCO薄膜层上制备电极，获得电池片；
(8)采用炉体设备对所述电池片表面干燥及固化；
其中，所述N型微晶硅掺杂层包括：所述诱导层、所述第二生长层和所述第一生长层。
2.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制备方法，其特征在于，在步骤(3)和步骤(4)中，所述PH3的体积占混合气体体积的2％体积占混合气体体积的2％，所述氢气与硅烷的流量比值为100-250，所述PH3与SiH4的流量比值为1-4，所述二氧化碳与硅烷的流量比值为1％-10％。
3.根据权利要求3所述的一种异质结电池的制备方法，其特征在于，在步骤(3)和步骤(4)中，所述第二镀膜设备的工艺参数：电源功率2000-5000W，压力250-380Pa。
4.如权利要求1所述的一种异质结HJT电池的制备方法，所述P型掺杂层可以为P型微晶硅掺杂层或P型非晶硅掺杂层。
5.如权利要求1所述的一种异质结HJT电池的制备方法，其特征在于：所述N型单晶硅片可以替换为P型单晶硅片，所述N型微晶硅掺杂层可以替换为P型微晶硅掺杂层，所述P型掺杂层可以替换为N型掺杂层。
6.根据权利要求1所述的一种异质结电池的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，在所述第一镀膜设备中通入的气体包括SiH4、H2和CO2。
7.一种利用权利要求1至4所述的任一项异质结电池的制备方法制备的异质结电池片结构，其特征在于，包括：
N型硅衬底，具有第一表面和与所述第一表面相对应的第二表面；
正面本征非晶硅薄膜层，设置于所述第一表面上；
N型微晶硅掺杂层，设备于所述正面本征非晶硅薄膜层上，所述N型微晶硅掺杂层包括依次设置的诱导层、第二生长层和第一生长层，所述诱导层镀于所述正面本征非晶硅薄膜层上；
背面本征非晶硅薄膜层，设置于所述第二表面上；
P型掺杂层，设置于所述背面本征非晶硅薄膜层上；
TCO薄膜层，设置于所述第一生长层和所述P型掺杂层上；
金属电极，设置于所述TCO薄膜层上。
8.如权利要求7所述的一种异质结电池片结构，其特征在于：所述N型硅衬底的厚度为100μm-150μm，所述正面本征非晶硅薄膜层厚度为10nm-15nm，所述种子层的厚度为1nm-3nm，所述第二生长层厚度为15nm-25nm，所述第一生长层的厚度为2nm-4nm，所述背面本征非晶硅薄膜层厚度为10nm-15nm，所述P型掺杂层的厚度为7nm-15nm。
9.如权利要求7所述的一种异质结电池片结构，其特征在于，所述正面本征非晶硅薄膜层包括第一正面本征非晶硅薄膜层和第二正面本征非晶硅薄膜层，所述背面本征非晶硅薄膜层包括第一背面本征非晶硅薄膜层和第二背面本征非晶硅薄膜层。
10.一种利用权利要求1至6任意一项异质结电池制备方法的异质结HJT电池加工系统，其特征在于，包括：依次排列设置的清洗机、第一镀膜设备、第二镀膜设、第三镀膜设备、第四镀膜设备、印制设备以及烘干固化炉；
所述第一镀膜设备、所述第二镀膜设备、所述第三镀膜设备、第所述四镀膜设备为等离子气相化学沉积设备或催化化学气相沉积设备；
所述第四镀膜设备为磁控溅射设备或反应等离子沉积设备；
所述印制设备为印刷设备或者是电镀设备。
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