CN116053332A - 一种背接触式硅异质结太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种背接触式硅异质结太阳能电池及其制备方法，涉及太阳能电池制造领域，用于解决太阳能电池制备工艺复杂、成本高、不容易量产的问题。该制备方法在硅衬底的背光侧各工序中分别采用成本较低的第一聚合物胶带、第二聚合物胶带和第三聚合物胶带作为掩膜直接粘贴覆盖使用，且聚合物胶带的图案化处理采用激光完成图案化处理，不需要采用如光刻胶一样的湿法刻蚀，因此，不需要使用刻蚀液以及后续繁琐的清洗刻蚀液的操作，相较于现有的光刻结合湿法刻蚀的方式，简化了工艺，降低了成本，有利于实现量产。本发明提供的背接触式硅异质结太阳能电池采用本发明中的制备方法制备得到。

Description

一种背接触式硅异质结太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域，尤其涉及一种背接触式硅异质结太阳能电池及其制备方法。
背景技术
背接触式硅异质结太阳能电池即具有异质结太阳能电池高开压、高填充因子的特点，又具有背接触式太阳能电池遮光少、高电流的优势，目前已经实现了26.7％的实验室光电转换效率，是未来商业化太阳电池高度关注的技术路线之一。
背接触式硅异质结太阳能电池的制备过程通常包含了光刻工序、掩膜工序、湿化学刻蚀工序、清洗工序等多个工序以实现电池背光面N区和P区的隔离，工艺过程非常复杂。且目前背接触式硅异质结太阳能电池的图形化方案主要采用光刻、丝印和激光等技术并结合湿化学实现。但光刻工艺产能低、成本高，不适合量产。目前的背接触式硅异质结太阳能电池的金属化方案是制约量产的瓶颈，铜电镀虽然能够替代低温银浆实现材料成本的降低，但是相关的掩膜、电镀和清洗设备、以及排废所需的费用使得整体成本提高。开发低成本、高产能、工艺简单的技术对于实现量产有积极的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背接触式硅异质结太阳能电池及其制备方法，以简化工艺，降低成本，实现量产。
第一方面，本发明提供一种背接触式硅异质结太阳能电池的制备方法，步骤包括：
在硅衬底的入光面和背光面均顺序制作第一本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层和第一介质层；
在位于背光面的第一介质层的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带，对第一聚合物胶带进行激光开口，得到第一开口区域；
去除暴露于第一开口区域的第一介质层、第一掺杂非晶硅层和第一本征非晶硅层，露出背光面后，剥离第一聚合物胶带；
在位于背光面的第一介质层的表面和露出的背光面上顺序制作第二本征非晶硅层和第二掺杂非晶硅层，第一掺杂非晶硅层与第二掺杂非晶硅层的导电类别不同；
在第二掺杂非晶硅层的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带，对第二聚合物胶带进行激光开口，得到第二开口区域，第二开口区域与第一开口区域在背光面上的投影错开设置；
去除暴露于第二开口区域的第二掺杂非晶硅层、第二本征非晶硅层和第一介质层，露出第一掺杂非晶硅层后，剥离第二聚合物胶带；
在第二掺杂非晶硅层和露出的第一掺杂非晶硅层的表面制作透明导电层；
在透明导电层的表面粘贴覆盖第三聚合物胶带，对第三聚合物胶带进行激光开口，得到第三开口区域，第三开口区域在背光面上的投影位于第一开口区域和第二开口区域在背光面上的投影内；
在暴露于第三开口区域的透明导电层的表面通过物理气相沉积方法镀金属膜后，剥离第三聚合物胶带和位于第三聚合物胶带上的金属膜，以在暴露于第三开口区域内的透明导电层上形成电极；
至少切断位于第一掺杂非晶硅层上的透明导电层与位于第二掺杂非晶硅层上的透明导电层之间的连接。
采用上述技术方案时，通过在硅衬底的背光面制作多个非晶硅层，与硅衬底的单晶硅材质不同，并在多个非晶硅层中不同区域内形成导电类型不同的第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层，从而形成背接触式硅异质结电池。此过程中，在各工序中，通过采用成本较低的第一聚合物胶带、第二聚合物胶带和第三聚合物胶带作为掩膜直接粘贴覆盖使用，相较于现有的采用光刻胶作为掩膜，聚合物胶带的成本低，且聚合物胶带通过自身的粘性粘贴固定于物体表面，相较于光刻胶的涂覆方式，聚合物胶带不需要涂覆、凝固过程，工艺更加简单；且聚合物胶带的图案化处理能够采用激光完成图案化处理，不需要采用如光刻胶一样的湿法刻蚀，因此，不需要使用刻蚀液以及后续繁琐的清洗刻蚀液的操作，工艺更加简单；且聚合物胶带的剥离能够采用撕膜方式，不需要采用如光刻胶一样的化学清洗去除的方式以及后续对化学溶剂的清洗，工艺更加简单。因此，本发明在需要进行掩膜处理的工序中，采用聚合物胶带作为掩膜使用，简化了工艺，降低了成本，有利于实现量产。
可选地，在上述的制备方法中，第一聚合物胶带、第二聚合物胶带和第三聚合物胶带均具有基膜和胶层，基膜的材质为延聚丙烯、单向拉伸聚丙烯、双向拉伸聚丙烯、聚乙烯、聚酯纤维、聚氯乙烯中的一种或多种组合；胶层的材质为水胶、油胶、热熔胶、天然橡胶、合成橡胶中的一种或多种组合。如此，基膜和胶层均选用成本较低的材质，且基膜的材质具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，满足了掩膜了使用要求。
可选地，在上述的制备方法中，第一聚合物胶带、第二聚合物胶带和第三聚合物胶带的厚度为2μm-40μm。根据掩膜需求，选择合适厚度的聚合物胶带。
可选地，在上述的制备方法中，电极的材质为铝、锡、铜中的一种或多种组合。如此，采用的电极均为贱金属，降低了制造成本。
可选地，在上述的制备方法中，第一掺杂非晶硅层为N型非晶硅层和P型非晶硅层中的一种，第二掺杂非晶硅层为N型非晶硅层和P型非晶硅层中的另一种。如此，第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层形成PN结结构，能够形成电流。
可选地，在上述的制备方法中，通过化学气相沉积方法制作第一本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层、第一介质层、第二本征非晶硅层和第二掺杂非晶硅层。采用化学气相沉积方法制作非晶硅层和第一介质层，能够在较低的温度下进行沉积，且沉积后形成的非晶硅层和第一介质层质地均匀，能够适应被沉积物体的形状。
可选地，在上述的制备方法中，通过激光切断透明导电层。如此，提高了制作效率。
可选地，在上述的制备方法中，通过湿法刻蚀去除暴露于第一开口区域的第一介质层、第一掺杂非晶硅层和第一本征非晶硅层；和/或
通过湿法刻蚀去除暴露于第二开口区域的第二掺杂非晶硅层、第二本征非晶硅层和第一介质层。
如此，湿法刻蚀具有良好的选择性刻蚀特性，在需要刻蚀的材质完成刻蚀后停止刻蚀，不会对下一层材质造成损伤。
可选地，在上述的制备方法中，通过物理气相沉积方法和等离子体沉积方法中的一种或多种制作透明导电层。
可选地，在上述的制备方法中，在位于背光面的第一介质层的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带的步骤中，还包括在位于入光面的第一介质层的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带；
对第一聚合物胶带进行激光开口，具体为：对覆盖于背光面的第一介质层上的第一聚合物胶带进行激光开口；
剥离第一聚合物胶带，具体为：剥离位于硅衬底两侧的第一聚合物胶带。
采用上述技术方案时，在背光面粘贴第一聚合物胶带进行激光开口和去除背光侧的第一介质层和非晶硅层的同时，通过第一聚合物胶带粘贴于入光面的第一介质层，起到保护入光侧材料的作用，当背光侧完成去除材料操作后，可以剥离两侧的第一聚合物胶带。
可选地，在上述的制备方法中，在第二掺杂非晶硅层的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带的步骤中，还包括在位于入光面的第一介质层的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带；
对第二聚合物胶带进行激光开口，具体为：对覆盖于第二掺杂非晶硅层上的第二聚合物胶带进行激光开口；
剥离第二聚合物胶带，具体为：剥离硅衬底两侧的第二聚合物胶带。
采用上述技术方案时，在背光侧粘贴第二聚合物胶带进行激光开口和去除背光侧的非晶硅层和第一介质层的同时，通过第二聚合物胶带粘贴于入光面的第一介质层，起到保护入光侧材料的作用，当背光侧完成去除材料操作后，可以剥离两侧的第二聚合物胶带。
可选地，在上述的制备方法中，对第一聚合物胶带进行激光开口，具体为：在位于背光面的第一介质层的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带之后，再对第一聚合物胶带进行激光开口；或者，在位于背光面的第一介质层的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带之前，先对第一聚合物胶带进行激光开口；
对第二聚合物胶带进行激光开口，具体为：在第二掺杂非晶硅层的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带之后，再对第二聚合物胶带进行激光开口；或者在第二掺杂非晶硅层的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带之前，先对第二聚合物胶带进行激光开口；
对第三聚合物胶带进行激光开口，具体为：在透明导电层的表面粘贴覆盖第三聚合物胶带之后，再对第三聚合物胶带进行激光开口；或者，在透明导电层的表面粘贴覆盖第三聚合物胶带之前，先对第三聚合物胶带进行激光开口。
采用上述技术方案时，第一聚合物胶带、第二聚合物胶带和第三聚合物胶带的图案化可以预先进行激光开口再转移至待粘贴的材料上，可以避免开口的过程中对材料的损伤。
可选地，在上述的制备方法中，在剥离第一聚合物胶带之后和/或在剥离第二聚合物胶带之后和/或在至少切断位于第一掺杂非晶硅层上的透明导电层与位于第二掺杂非晶硅层上的透明导电层的连接之后，均还包括步骤：对硅衬底的两侧进行清洗并烘干。
采用上述技术方案时，由于第一聚合物胶带、第二聚合物胶带剥离之前通过湿法刻蚀进行了材料去除，因此，清洗掉刻蚀液后并烘干，更有利于后续的工序。
可选地，在上述的制备方法中，位于硅衬底的入光侧的第一介质层为氮化硅减反层；位于硅衬底的背光侧的第一介质层为绝缘层，绝缘层为SiO、SiN、SiON中的一种或多种组合。氮化硅减反层用于减少入光侧的光线反射，提高光线吸收效率，绝缘层用于隔离。
可选地，在上述的制备方法中，第一聚合物胶带、第二聚合物胶带和第三聚合物胶带的剥离采用热解分离、紫外光照射分离、机械分离中的一种或多种组合。根据聚合物胶带的胶层的不同选择合适的剥离方式。
第二方面，本发明还提供了一种背接触式硅异质结太阳能电池，采用如以上任一项所述的制备方法制备得到。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1-图19为本发明实施例提供的一种背接触式硅异质结太阳能电池的制作过程示意图。
附图标记：10-硅衬底、20-第一本征非晶硅层、30-第一掺杂非晶硅层、40-第一介质层、50-第一聚合物胶带、501-第一开口区域、60-第二本征非晶硅层、70-第二掺杂非晶硅层、80-第二聚合物胶带、801-第二开口区域、90-透明导电层、100-第三聚合物胶带、101-第三开口区域、110-金属膜、120-电极。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图19所示，本发明实施例提供一种背接触式硅异质结太阳能电池的制备方法，图中，上方为电池的背光侧，下方为入光侧，方法步骤包括：
步骤S100，如图1-图4所示，在硅衬底10的入光面和背光面均按照先后顺序制作第一本征非晶硅层20、第一掺杂非晶硅层30和第一介质层40，且在先后制作这三层的步骤之间可以增加其他步骤。其中，硅衬底10为晶体硅片(c-Si)，可以为n型晶体硅片或p型晶体硅片，硅衬底10的表面制绒清洗，在硅衬底10的入光面形成金字塔结构，背光面抛光，并除取表面污染杂质。硅衬底10可以为n型直拉单晶硅片，厚度可以为100μm～300μm，电阻率为0.1Ω·cm～5Ω·cm，少子寿命大于200μs。第一掺杂非晶硅层30可以为N型非晶硅层或P型非晶硅层，第一掺杂非晶硅层30的导电类型与硅衬底10的导电类型相同，入光侧的第一介质层40为减反层，背光侧的第一介质层40为绝缘层，绝缘层的厚度为20nm-500nm。第一本征非晶硅层20的厚度为1nm-20nm，第一掺杂非晶硅层30的厚度为1nm-20nm。
步骤S200，如图5所示，在位于背光面的第一介质层40的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带50，对第一聚合物胶带50进行激光开口，得到第一开口区域501。第一聚合物胶带50作为掩膜，第一开口区域501根据预先设计的版图的形状开口得到，未开口区域覆盖保护下面的材料。
步骤S300，如图6-图8所示，依次去除暴露于第一开口区域501的第一介质层40、第一掺杂非晶硅层30和第一本征非晶硅层20，露出背光面后，剥离第一聚合物胶带50。
步骤S400，如图9所示，在位于背光面的第一介质层40的表面和露出的背光面上按照先后顺序制作第二本征非晶硅层60和第二掺杂非晶硅层70，且在先后制作这两层的步骤之间还可以增加其他步骤，第一掺杂非晶硅层30与第二掺杂非晶硅层70的导电类别不同。如果，第一掺杂非晶硅层30为N型非晶硅层，则第二掺杂非晶硅层70为P型非晶硅层，如果第一掺杂非晶硅层30为P型非晶硅层，则第二掺杂非晶硅层70为N型非晶硅层，使得第一掺杂非晶硅层30和第二掺杂非晶硅层70形成PN结结构。第二本征非晶硅层60的厚度为1nm-20nm，第二掺杂非晶硅层70的厚度为1nm-20nm。
步骤S500，如图10所示，在第二掺杂非晶硅层70的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带80，对第二聚合物胶带80进行激光开口，得到第二开口区域801，第二开口区域801与第一开口区域501在背光面上的投影错开设置。第二聚合物胶带80作为掩膜，第二开口区域801根据预先设计的版图的形状开口得到，未开口区域覆盖保护下面的材料。
步骤S600，如图11-图13，去除暴露于第二开口区域801的第二掺杂非晶硅层70、第二本征非晶硅层60和第一介质层40，露出第一掺杂非晶硅层30后，剥离第二聚合物胶带80。
步骤S700，如图14所示，在第二掺杂非晶硅层70和露出的第一掺杂非晶硅层30的表面制作透明导电层90。透明导电层90可以为ITO、IWO、AZO、GZO等TCO层，位于第二掺杂非晶硅层70上的透明导电层90用于与第二掺杂非晶硅层70导电连接，位于第一掺杂非晶硅层30上的透明导电层90用于与第一掺杂非晶硅层30导电连接，此时，第二掺杂非晶硅层70上的透明导电层90和位于第一掺杂非晶硅层30上的透明导电层90连接为一体。
步骤S800，如图15-图16所示，在透明导电层90的表面粘贴覆盖第三聚合物胶带100，对第三聚合物胶带100进行激光开口，得到第三开口区域101，第三开口区域101在背光面上的投影位于第一开口区域501和第二开口区域801在背光面上的投影内。第三聚合物胶带100作为掩膜，第三开口区域101根据预先设计的版图的形状开口得到，未开口区域覆盖保护下面的材料。
步骤S900，如图17-图18所示，在暴露于第三开口区域101的透明导电层90的表面通过物理气相沉积方法(PVD)镀金属膜110，物理气相沉积可以为热蒸镀、电子束蒸镀、溅射等，金属膜110覆盖第三聚合物胶带100和暴露的透明导电层90的表面，之后剥离第三聚合物胶带100和位于第三聚合物胶带100上的金属膜110，只留下暴露于第三开口区域101内的透明导电层90表面的金属膜，形成电极120。其中，位于第一掺杂非晶硅层30上方的电极120与位于第二掺杂非晶硅层70上方的电极120的电极性不同，分别为正负极中的一种。
步骤S1000，如图19所示，至少切断位于第一掺杂非晶硅层30上的透明导电层90与位于第二掺杂非晶硅层70上的透明导电层90之间的连接。由于，第二掺杂非晶硅层70上的透明导电层90和位于第一掺杂非晶硅层30上的透明导电层90连接为一体，并没有形成独立的导电电路，因此，将透明导电层90切断，可以分隔出对应P区和N区的导电区域。除了可以切断透明导电层90，在相同切断位置，还可以切断第二掺杂非晶硅层70和第二本征非晶硅层60，以进一步切断P区和N区的导电连接。
采用上述技术方案时，通过在硅衬底10的背光面制作多个非晶硅层，与硅衬底10的单晶硅材质不同，并在多个非晶硅层中不同区域内形成导电类型不同的第一掺杂非晶硅层30和第二掺杂非晶硅层70，从而形成背接触式硅异质结电池。此过程中，在各工序中，通过采用成本较低的第一聚合物胶带50、第二聚合物胶带80和第三聚合物胶带100作为掩膜直接粘贴覆盖使用，相较于现有的采用光刻胶作为掩膜，聚合物胶带的成本低，且聚合物胶带通过自身的粘性粘贴固定于物体表面，相较于光刻胶的涂覆方式，聚合物胶带不需要涂覆、凝固过程，工艺更加简单；且聚合物胶带的图案化处理能够采用激光完成图案化处理，不需要采用如光刻胶一样的湿法刻蚀，因此，不需要进行光刻胶的涂覆，也不需要使用刻蚀液以及后续繁琐的清洗刻蚀液的操作，简化了工艺，相较于耗时较长的刻蚀步骤，激光开口的效率高，精度高；且聚合物胶带的剥离能够采用撕膜方式，不需要采用如光刻胶一样的化学清洗去除的方式以及后续对化学溶剂的清洗，工艺更加简单。因此，本发明在需要进行掩膜处理的工序中，采用聚合物胶带作为掩膜使用，简化了工艺，降低了成本，有利于实现量产。
进一步地，在本实施例中，第一聚合物胶带50、第二聚合物胶带80和第三聚合物胶带100均具有基膜和胶层，基膜的材质为延聚丙烯(CPP)、单向拉伸聚丙烯(OPP)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚乙烯(PE)、聚酯纤维(PET)、聚氯乙烯(PVC)中的一种或多种组合；胶层的材质为水胶、油胶、热熔胶、天然橡胶、合成橡胶中的一种或多种组合。
由于基膜和胶层均选用成本较低的材质，且基膜的材质具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，满足了掩膜了使用要求，不容易发生腐蚀损坏。
在本实施例中，第一聚合物胶带50、第二聚合物胶带80和第三聚合物胶带100的厚度为2μm-40μm。根据掩膜需求，选择合适厚度的聚合物胶带，具体可以为2μm、3μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm。
在本实施例中，电极120的材质为铝、锡、铜中的一种或多种组合。通过物理气相沉积得到，具体可以通过热蒸镀、电子束蒸镀、溅射等方式沉积电极，如此，采用的电极120均为贱金属，相较于传统的银、镍等贵重金属，降低了制造成本。
作为优化，在本实施例中，在步骤S100中，通过化学气相沉积方法制作第一本征非晶硅层20、第一掺杂非晶硅层30和第一介质层40。在步骤S300中，通过化学气相沉积方法制作第二本征非晶硅层60和第二掺杂非晶硅层70。具体地，化学气相沉积方法可以为等离子体增强化学的气相沉积法(PECVD)，成膜质量好，当然也可以为其他化学气相沉积方法，如热丝化学气相沉积方法(hotwire-CVD)、低压力化学气相沉积法(LPCVD，Low PressureChemical Vapor Deposition)。采用化学气相沉积方法制作非晶硅层和第一介质层40，能够在较低的温度下进行沉积，且沉积后形成的非晶硅层和第一介质层40质地均匀，能够适应被沉积物体的形状。
本发明中使用的激光通过激光器产生，发射的激光波长可以是355nm、532nm、1064nm等，对应的能量密度、脉冲宽度、切割速度等参数可以根据实际使用的聚合物胶带的材质、厚度情况具体优化选择。激光的开口宽度在10μm-800μm，根据图案化的要求和时间要求选择合适开口宽度的激光，具体可以为10μm、50μm、100μm、200μm、300μm、600μm、800μm等。狭缝激光的光斑可以采用圆形或者矩形，根据狭缝的形状和宽度进行选择。
在本实施例中，步骤S1000中，通过激光至少切断透明导电层90，提高效率。
进一步地，在本实施例中，步骤S300中，通过湿法刻蚀去除暴露于第一开口区域501的第一介质层40、第一掺杂非晶硅层30和第一本征非晶硅层20；和/或；
步骤S600中，通过湿法刻蚀去除暴露于第二开口区域801的第二掺杂非晶硅层70、第二本征非晶硅层60和第一介质层40。
通过不同的刻蚀液对不同的材料层依次进行刻蚀，湿法刻蚀具有良好的选择性刻蚀特性，在需要刻蚀的材质完成刻蚀后停止刻蚀，不会对下一层材质造成损伤。
在本实施例中，通过物理气相沉积方法(PVD)和等离子体沉积方法(RPD)中的一种或多种制作透明导电层90，透明导电层90的厚度为20nm-120nm。
如图5-图8所示，在位于背光面的第一介质层40的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带50的步骤中，还包括在位于入光面的第一介质层40的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带50，即入光面和背光面的第一介质层40的表面均粘贴覆盖第一聚合物胶带50，不分先后顺序。
而在对第一聚合物胶带50进行激光开口时，仅对覆盖于背光面的第一介质层40上的第一聚合物胶带50进行激光开口，而覆盖于入光面的第一介质层40上的第一聚合物胶带50不需要做开口处理；
在完成去除材料后，将位于硅衬底10的两侧的第一聚合物胶带50均剥离下来。
如此设置，在背光面粘贴第一聚合物胶带50进行激光开口和去除背光侧的第一介质层40和非晶硅层的同时，通过第一聚合物胶带50粘贴于入光面的第一介质层40，起到保护入光侧材料的作用，例如，HBC电池的图形化工艺都在背光面，将第一聚合物胶带50粘贴于入光面，保护入光侧的绒面和薄膜在受到湿法刻蚀不受损伤。当背光侧完成去除材料操作后，可以剥离两侧的第一聚合物胶带50，当然，在入光侧的第一聚合物胶带50腐蚀不严重的情况下，也可以只剥离位于背光侧的第一聚合物胶带50。
同理地，如图10-图13所示，在第二掺杂非晶硅层70的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带80的步骤中，还包括在位于入光面的第一介质层40的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带80，即硅衬底10的两侧的最外层表面均粘贴覆盖第二聚合物胶带80，不分先后顺序。
对覆盖于第二掺杂非晶硅层70上的第二聚合物胶带80进行激光开口；而在对第二聚合物胶带80进行激光开口时，仅对覆盖于第二掺杂非晶硅层70上的第二聚合物胶带80进行激光开口，而覆盖于入光面的第一介质层40上的第二聚合物胶带80不需要做开口处理；
在完成去除材料后，将位于硅衬底10的两侧的第二聚合物胶带80均剥离下来剥离。
如此设置，在背光侧粘贴第二聚合物胶带80进行激光开口和去除背光侧的非晶硅层和第一介质层40的同时，通过第二聚合物胶带80粘贴于入光面的第一介质层40，起到保护入光侧材料的作用，例如，HBC电池的图形化工艺都在背光面，将第二聚合物胶带80粘贴于入光面，保护入光侧的绒面和薄膜在受到湿法刻蚀不受损伤。当背光侧完成去除材料操作后，可以剥离两侧的第二聚合物胶带80，当然，在入光侧的第二聚合物胶带80腐蚀不严重的情况下，也可以只剥离位于背光侧的第二聚合物胶带80。
进一步地，在本实施例中，步骤S200中对第一聚合物胶带50进行激光开口，具体为：在第一聚合物胶带50粘贴覆盖于位于背光面的第一介质层40的表面之后，再对第一聚合物胶带50进行激光开口；或者，在第一聚合物胶带50粘贴覆盖于位于背光面的第一介质层40的表面之前，先对第一聚合物胶带50进行激光开口，即事先按照设计的版图对第一聚合物胶带50进行图案化处理，之后再将第一聚合物胶带50转移至硅衬底10的外部材料上；
同理地，步骤S500中对第二聚合物胶带80进行激光开口，具体为：在第二聚合物胶带80粘贴覆盖于第二掺杂非晶硅层70的表面之后，再对第二聚合物胶带80进行激光开口；或者在第二聚合物胶带80粘贴覆盖于第二掺杂非晶硅层70的表面之前，先对第二聚合物胶带80进行激光开口，即事先按照设计的版图对第二聚合物胶带80进行图案化处理，之后再将第二聚合物胶带80转移至硅衬底10的外部材料上。
同理地，步骤S800中对第三聚合物胶带100进行激光开口，具体为：在第三聚合物胶带100粘贴覆盖于透明导电层90的表面之后，再对第三聚合物胶带100进行激光开口；或者，在第三聚合物胶带100粘贴覆盖于透明导电层90的表面之前，先对第三聚合物胶带100进行激光开口，即事先按照设计的版图对第三聚合物胶带100进行图案化处理，之后再将第三聚合物胶带100转移至硅衬底10的外部材料上。
采用上述技术方案时，第一聚合物胶带50、第二聚合物胶带80和第三聚合物胶带100的图案化可以预先进行激光开口再转移至待粘贴的材料上，可以避免开口的过程中对材料的损伤。
在本实施例中，如图7和图8所示，在剥离第一聚合物胶带50之后，还包括步骤：对硅衬底10的两侧进行清洗并烘干。和/或，如图12和图13所示，在剥离第二聚合物胶带80之后，还包括步骤：对硅衬底10的两侧进行清洗并烘干。和/或，如图19所示，在至少切断位于第一掺杂非晶硅层30上的透明导电层90与位于第二掺杂非晶硅层70上的透明导电层90的连接之后，还包括步骤：对硅衬底10的两侧进行清洗并烘干。
采用上述技术方案时，由于第一聚合物胶带50、第二聚合物胶带80剥离之前通过湿法刻蚀进行了材料去除，且聚合物胶带去除后可能会存在残留，因此，清洗掉刻蚀液和残留后并烘干，更有利于后续的工序。
在本实施例中，位于硅衬底10的入光侧的第一介质层40为氮化硅减反层；位于硅衬底10的背光侧的第一介质层40为绝缘层，绝缘层的厚度为20nm-500nm，绝缘层为SiO、SiN、SiON中的一种或多种组合。氮化硅减反层用于减少入光侧的光线反射，提高光线吸收效率，绝缘层用于隔离P区和N区。
在本实施例中，第一聚合物胶带50、第二聚合物胶带80和第三聚合物胶带100的剥离采用热解分离、紫外光照射分离、机械分离中的一种或多种组合。根据聚合物胶带的胶层的不同和工艺选择合适的剥离方式。只要能够实现聚合物胶带的剥离即可，并不局限于本实施例所理解的方式。
如图19所示，基于以上任一实施例所描述的背接触式硅异质结太阳能电池，本发明实施例还提供了一种背接触式硅异质结太阳能电池，采用如以上任一实施例所描述的制备方法制备得到。
如图1-图19所示，本发明实施例提供了一种具体的背接触式硅异质结太阳能电池的制作过程：
第一步：如图1所示，以n型晶体硅片为硅衬底10为例进行说明，对n型晶体硅片(n-c-Si)进行表面制绒清洗以形成金字塔结构和除其表面污染杂质。具体的，硅衬底10为n型双面抛光的直拉单晶硅片，厚度为180μm，电阻率为0.3Ω·cm，少子寿命1000μs。使用2％NaOH和异丙醇溶液(IPA)的混合溶液进行硅片制绒，温度为83℃。然后，采用RCA标准清洗方法对硅片进行表面清洗，清除表面污染杂质。接下来，用1％的氢氟酸溶液去除表面氧化层。
第二步：如图2-图4所示，在n型晶体硅片的入光面通过PECVD方法按照先后顺序依次沉积5nm-10nm本征i-a-Si:H薄膜层(即第一本征非晶硅层20)，5nm-10nm的n型a-Si:H掺杂层(即第一掺杂非晶硅层30)，80nm-90nm的氮化硅减反层(即第一介质层40)。
其中，本征i-a-Si:H薄膜层，通过反应气体SiH4和H2沉积制得，其中H2/SiH4＝3/1，电源功率密度为0.020W/cm2，压力为70Pa，衬底温度为200℃。
n型a-Si:H掺杂层，通过反应气体SiH4、H2和PH3沉积制得，其中H2/SiH4＝5，PH3/SiH4＝0.03。电源功率密度为0.027W/cm2，压力为100Pa，衬底温度为200℃。
氮化硅减反层，通过反应气体SiH4和NH3沉积制得，其中NH3/SiH4＝3。电源功率密度为0.05W/cm2，压力为90Pa，衬底温度为200℃。
第三步：如图2-图4所示，在n型晶体硅片的背光面用PECVD方法按照现有顺序依次沉积10nm本征i-a-Si:H薄膜层(即第一本征非晶硅层20)，10nm的n型a-Si:H掺杂层(即第一掺杂非晶硅层30)，100nm的氮化硅绝缘层(即第一介质层40)。
其中，背光面的本征i-a-Si:H薄膜层、n型a-Si:H掺杂层和氮化硅绝缘层与入光面的本征i-a-Si:H薄膜层、n型a-Si:H掺杂层和氮化硅减反层的参数相同，在此不再赘述。
第三步：如图5所示，分别在硅片两侧用层压机粘贴第一聚合物胶带50，其中第一聚合物胶带50的基膜材质为单向拉伸聚丙烯(OPP)，胶层的材质为合成橡胶。第一聚合物胶带50的厚度为5μm。
第四步：如图6所示，使用532nm的纳秒激光器按照设计的版图对需要刻蚀薄膜的区域开口，得到第一开口区域501。激光的开口宽度为100um-2mm。
第五步：如图7所示，先刻蚀氮化硅绝缘层，按照HF:HCL:H2O＝9:4:11的比例配置刻蚀溶液，并搅拌3min；将装有硅片的花篮浸入刻蚀溶液中1200s后，再立即取出放入纯水(DIW)中清洗后烘干。
再依次刻蚀本征i-a-Si:H薄膜层和n型a-Si:H掺杂层，按照HF:HNO3:H2O＝3:9:4的比例配置刻蚀溶液，并搅拌3min；将装有硅片的花篮浸入溶液中20s后，再立即取出放纯水中反复冲洗5次后烘干。
最后，如图8所示，将硅片两面的第一聚合物胶带50撕掉，清洗后烘干。
第六步：如图9所示，在n型晶体硅片的背光侧通过PECVD方法按照先后顺序依次沉积10nm本征i-a-Si:H薄膜层(即第二本征非晶硅层60)，10nm的p型a-Si:H掺杂层(即第二掺杂非晶硅层70)。
其中，本征i-a-Si:H薄膜层，通过反应气体SiH4和H2沉积制得，其中H2/SiH4＝3/1，电源功率密度为0.020W/cm2，压力为70Pa，衬底温度为200℃。
p型a-Si:H掺杂层，通过反应气体SiH4、H2和B2H6，其中H2/SiH4＝5，B2H6/SiH4＝0.02。电源功率密度为0.027W/cm2，压力为70Pa，衬底温度为200℃。
第七步：如图10所示，分别在硅片两侧用层压机粘贴第二聚合物胶带80，其中第二聚合物胶带80的基膜材质为单向拉伸聚丙烯(OPP)，胶层的材质为合成橡胶。第二聚合物胶带80的厚度为5μm。
第八步：如图11所示，使用532nm的纳秒激光器按照设计的版图对需要刻蚀薄膜的区域开口，得到第二开口区域801。激光开口的宽度为100um-2mm。
第九步：如图12所示，先依次刻蚀本征i-a-Si:H薄膜层和p型a-Si:H掺杂层，按照HF:HNO3:H2O＝3:9:4的比例配置刻蚀溶液，并搅拌3min；将装有硅片的花篮浸入刻蚀溶液中20s后，再立即取出放入纯水中反复冲洗5次后烘干。
再刻蚀氮化硅绝缘层，按照HF:HCL:H2O＝9:4:11的比例配置刻蚀溶液，并搅拌3min；将装有硅片的花篮浸入刻蚀溶液中1200s后，再立即取出放入纯水中反复冲洗5次后烘干。
最后，如图13所示，将硅片两面的第二聚合物胶带80撕掉，清洗后烘干。
第十步：如图14所示，采用PVD溅射方法在硅片背光侧沉积80nm的ITO(In:Sn＝90:10)透明导电层，向沉积设备中充入Ar和O2，O2/Ar＝0.025，压力0.5Pa，硅衬底温度为室温。
第十一步：如图15所示，在硅片背光侧用层压机粘贴第三聚合物胶带100，其中，第三聚合物胶带100的基膜材质为单向拉伸聚丙烯(OPP)，胶层的材质为合成橡胶。第三聚合物胶带100的厚度为20μm。
第十二步：如图16所示，使用532nm的纳秒激光器按照设计的版图对需要刻蚀薄膜的区域开口，得到第三开口区域101。激光开口的宽度20μm-400μm。
第十三步：如图17所示，采用热蒸镀沉积20um厚的Al电极120。
第十四步：如图18所示，将第三聚合物胶带100剥离下来。
第十五步：如图19所示，使用355nm的皮秒激光按照预先设计的版图对特定区域的透明导电层90开口，清洗干净烘干，完成电池的制备。其中，激光开口的宽度20μm-40μm，目的是通过切断透明导电层90实现N型区域和P型区域之间的连接。由于透明导电层90开口位置下方对应的p型a-Si:H掺杂层和本征i-a-Si:H薄膜层的横向导电性较小，与透明导电层90的横向导电性存在数量级的差别，因此此位置的p型a-Si:H掺杂层和本征i-a-Si:H薄膜层可以不开口切断，当然，也可以进行激光开口切断。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种背接触式硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤包括：
在硅衬底的入光面和背光面均顺序制作第一本征非晶硅层、第一掺杂非晶硅层和第一介质层；
在位于所述背光面的第一介质层的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带，对所述第一聚合物胶带进行激光开口，得到第一开口区域；
去除暴露于所述第一开口区域的所述第一介质层、所述第一掺杂非晶硅层和所述第一本征非晶硅层，露出所述背光面后，剥离所述第一聚合物胶带；
在位于所述背光面的所述第一介质层的表面和露出的所述背光面上顺序制作第二本征非晶硅层和第二掺杂非晶硅层，所述第一掺杂非晶硅层与所述第二掺杂非晶硅层的导电类别不同；
在所述第二掺杂非晶硅层的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带，对所述第二聚合物胶带进行激光开口，得到第二开口区域，所述第二开口区域与所述第一开口区域在所述背光面上的投影错开设置；
去除暴露于所述第二开口区域的所述第二掺杂非晶硅层、所述第二本征非晶硅层和第一介质层，露出所述第一掺杂非晶硅层后，剥离所述第二聚合物胶带；
在所述第二掺杂非晶硅层和露出的所述第一掺杂非晶硅层的表面制作透明导电层；
在所述透明导电层的表面粘贴覆盖第三聚合物胶带，对所述第三聚合物胶带进行激光开口，得到第三开口区域，所述第三开口区域在所述背光面上的投影位于所述第一开口区域和所述第二开口区域在所述背光面上的投影内；
在暴露于所述第三开口区域的透明导电层的表面通过物理气相沉积方法镀金属膜后，剥离所述第三聚合物胶带和位于所述第三聚合物胶带上的金属膜，以在暴露于所述第三开口区域内的透明导电层上形成电极；
至少切断位于所述第一掺杂非晶硅层上的所述透明导电层与位于所述第二掺杂非晶硅层上的所述透明导电层之间的连接。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一聚合物胶带、所述第二聚合物胶带和所述第三聚合物胶带均具有基膜和胶层，所述基膜的材质为延聚丙烯、单向拉伸聚丙烯、双向拉伸聚丙烯、聚乙烯、聚酯纤维、聚氯乙烯中的一种或多种组合；所述胶层的材质为水胶、油胶、热熔胶、天然橡胶、合成橡胶、硅胶、亚克力胶、聚异丁烯、和聚氨酯中的一种或多种组合；
所述第一聚合物胶带、所述第二聚合物胶带和所述第三聚合物胶带的厚度为2μm-40μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电极的材质为铝、锡、铜中的一种或多种组合；
所述第一掺杂非晶硅层为N型非晶硅层和P型非晶硅层中的一种，所述第二掺杂非晶硅层为N型非晶硅层和P型非晶硅层中的另一种；
位于所述硅衬底的入光侧的所述第一介质层为氮化硅减反层；位于所述硅衬底的背光侧的所述第一介质层为绝缘层，所述绝缘层为SiO、SiN、SiON中的一种或多种组合；
通过化学气相沉积方法制作所述第一本征非晶硅层、所述第一掺杂非晶硅层、所述第一介质层、所述第二本征非晶硅层和所述第二掺杂非晶硅层；
通过物理气相沉积方法和等离子体沉积方法中的一种或多种制作所述透明导电层；
所述第一聚合物胶带、所述第二聚合物胶带和所述第三聚合物胶带的剥离采用热解分离、紫外光照射分离、机械分离中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过激光切断所述透明导电层。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过湿法刻蚀去除暴露于所述第一开口区域的所述第一介质层、所述第一掺杂非晶硅层和所述第一本征非晶硅层；和/或
通过湿法刻蚀去除暴露于所述第二开口区域的所述第二掺杂非晶硅层、所述第二本征非晶硅层和所述第一介质层。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在位于所述背光面的第一介质层的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带的步骤中，还包括在位于所述入光面的第一介质层的表面粘贴覆盖所述第一聚合物胶带；
所述对所述第一聚合物胶带进行激光开口，具体为：对覆盖于所述背光面的第一介质层上的所述第一聚合物胶带进行激光开口；
所述剥离所述第一聚合物胶带，具体为：剥离位于所述硅衬底两侧的所述第一聚合物胶带。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在第二掺杂非晶硅层的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带的步骤中，还包括在位于所述入光面的第一介质层的表面粘贴覆盖所述第二聚合物胶带；
所述对所述第二聚合物胶带进行激光开口，具体为：对覆盖于所述第二掺杂非晶硅层上的所述第二聚合物胶带进行激光开口；
所述剥离所述第二聚合物胶带，具体为：剥离所述硅衬底两侧的所述第二聚合物胶带。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述第一聚合物胶带进行激光开口，具体为：在位于所述背光面的第一介质层的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带之后，再对所述第一聚合物胶带进行激光开口；或者，在位于所述背光面的第一介质层的表面粘贴覆盖第一聚合物胶带之前，先对所述第一聚合物胶带进行激光开口；
所述对所述第二聚合物胶带进行激光开口，具体为：在所述第二掺杂非晶硅层的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带之后，再对所述第二聚合物胶带进行激光开口；或者在所述第二掺杂非晶硅层的表面粘贴覆盖第二聚合物胶带之前，先对所述第二聚合物胶带进行激光开口；
所述对所述第三聚合物胶带进行激光开口，具体为：在所述透明导电层的表面粘贴覆盖第三聚合物胶带之后，再对所述第三聚合物胶带进行激光开口；或者，在所述透明导电层的表面粘贴覆盖第三聚合物胶带之前，先对所述第三聚合物胶带进行激光开口。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述剥离所述第一聚合物胶带之后和/或在所述剥离所述第二聚合物胶带之后和/或在所述至少切断位于所述第一掺杂非晶硅层上的所述透明导电层与位于所述第二掺杂非晶硅层上的所述透明导电层的连接之后，均还包括步骤：
对所述硅衬底的两侧进行清洗并烘干。
10.一种背接触式硅异质结太阳能电池，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
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