CN116111006A - 太阳能电池的制备方法和太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池的制备方法和太阳能电池，太阳能电池的制备方法包括：提供衬底；在衬底的第二表面形成隧穿层；在隧穿层远离第二表面的一侧形成多晶硅层，多晶硅层包括第一区域；在多晶硅层远离隧穿层的一侧形成保护层，保护层包括第二区域，沿第一方向上，第二区域与第一区域重叠，对位于第二区域的保护层进行掺杂处理，将位于第二区域的保护层转化为第一掺杂块；去除第一掺杂块。通过在特定溶液中，第一掺杂块的腐蚀速率远大于保护层和多晶硅层的腐蚀速率，因此可以采用特定溶液单独地将第一掺杂块刻蚀掉形成掩膜，避免损伤多晶硅层，进而不会影响多晶硅层掺杂后的效果，也不会影响太阳能电池的性能和效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，更具体地，涉及一种太阳能电池的制备方法和太阳能电池。
背景技术
随着光伏技术的快速发展，太阳能电池的种类越来越多，其中，IBC电池(叉指形背接触电池)由于电池效率高而受到广泛关注。
IBC电池是在背面(非受光面)分别进行磷和硼的局部掺杂，形成叉指形交叉排列的P+发射极和n+背表面场，同时发射区电极和基区电极也呈交叉排列在背面，IBC电池的正面(受光面)无金属电极的遮挡，从而增加短路电流密度，提高电池效率。
在现有技术中，在进行磷和硼的局部掺杂时，需要先在多晶硅层的表面形成掩膜层，通常是在多晶硅层的表面覆盖整层材料，激光刻蚀整层材料形成掩膜层后再进行掺杂处理，这种方式在制备掩膜层时，容易对多晶硅层的表面造成损伤，导致多晶硅层掺杂后的效果降低，进而IBC电池的电池效率降低、性能下降，并且通过激光刻蚀形成掩膜层的方式对激光的要求非常高，适用的工艺参数窗口窄，难以匹配大规模量产。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种太阳能电池的制备方法和太阳能电池。
一方面，本发明提供了一种太阳能电池的制备方法，包括：
提供衬底，所述衬底包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面；
在所述第二表面形成隧穿层；
在所述隧穿层远离所述第二表面的一侧形成多晶硅层，所述多晶硅层包括第一区域；
在所述多晶硅层远离所述隧穿层的一侧形成保护层，所述保护层包括第二区域，所述第二区域在所述衬底的正投影与所述第一区域在所述衬底的正投影重叠，对位于所述第二区域的所述保护层进行掺杂处理，将位于所述第二区域的所述保护层转化为第一掺杂块；
去除所述第一掺杂块。
另一方面，本发明还提供了一种太阳能电池，采用上述太阳能电池的制备方法进行制备。
与现有技术相比，本发明提供的太阳能电池的制备方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明提供的太阳能电池的制备方法，包括：提供衬底，衬底包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面；在第二表面形成隧穿层；在隧穿层远离第二表面的一侧形成多晶硅层，多晶硅层包括第一区域；在多晶硅层远离隧穿层的一侧形成保护层，保护层包括第二区域，第二区域在衬底的正投影与第一区域在衬底的正投影重叠，对位于第二区域的保护层进行掺杂处理，将位于第二区域的保护层转化为第一掺杂块；去除第一掺杂块。通过对保护层进行掺杂处理，使保护层的第二区域的性质发生变化，将第二区域的保护层转化为第一掺杂块，在特定溶液中，第一掺杂块的腐蚀速率远大于保护层和多晶硅层的腐蚀速率，因此可以采用特定溶液单独地将第一掺杂块刻蚀掉形成掩膜，避免损伤多晶硅层，进而不会影响多晶硅层掺杂后的效果，也不会影响太阳能电池的性能和效率，并且这种方式便于制作，适合大规模量产。
当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明提供的太阳能电池的制备方法的一种流程图；
图2是本发明提供的衬底的一种结构示意图；
图3是本发明提供的衬底和隧穿层的一种结构示意图；
图4是本发明提供的衬底、隧穿层和多晶硅层的一种结构示意图；
图5是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的一种结构示意图；
图6是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的另一种结构示意图；
图7是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的又一种结构示意图；
图8是本发明提供的太阳能电池的制备方法的另一种流程图；
图9是本发明提供的太阳能电池的制备方法的又一种流程图；
图10是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的又一种结构示意图；
图11是本发明提供的太阳能电池的制备方法的又一种流程图；
图12是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的又一种结构示意图；
图13是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的又一种结构示意图；
图14是本发明提供的太阳能电池的一种结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参照图1至图7，图1是本发明提供的太阳能电池的制备方法的一种流程图，图2是本发明提供的衬底的一种结构示意图，图3是本发明提供的衬底和隧穿层的一种结构示意图，图4是本发明提供的衬底、隧穿层和多晶硅层的一种结构示意图，图5是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的一种结构示意图，图6是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的另一种结构示意图，图7是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的又一种结构示意图，来说明本发明提供的太阳能电池100的制备方法的一种具体的实施例，包括：
S11：提供衬底1，衬底1包括沿第一方向X相对设置的第一表面2和第二表面3；
S21：在第二表面3形成隧穿层4；
S31：在隧穿层4远离第二表面3的一侧形成多晶硅层5，多晶硅层5包括第一区域51；
S41：在多晶硅层5远离隧穿层4的一侧形成保护层6，保护层6包括第二区域61，第二区域61在衬底1的正投影与第一区域51在衬底1的正投影重叠，对位于第二区域61的保护层6进行掺杂处理，将位于第二区域61的保护层6转化为第一掺杂块7；
S51：去除第一掺杂块7。
可以理解的是，图2中仅示意出步骤S11提供的衬底1的第一表面2已经进行过制绒处理，具体的，衬底1可以是N型衬底1，也可以是P型衬底1，可根据需求进行选择；在步骤S21中，参照图3，第二表面3形成的隧穿层4的作用是作为载流子的隧穿层4，同时对衬底1表面进行化学钝化，减少界面态，通常隧穿层4的材料为氧化硅，沿第一方向X上，隧穿层4的厚度范围为1nm至2nm；在步骤S31中，参照图4，图4仅示意出多晶硅层5是整层制作的，且在隧穿层4远离第二表面3的一侧和第一表面2同时形成多晶硅层5，当然，并不限于此，也可以是仅在隧穿层4远离第二表面3的一侧形成多晶硅层5，本实施对此并不做具体的限定，并且第一区域51的数量和位置也可根据实际需求进行调整，本实施例对此并不做具体的限定；在步骤S41中，参照图5，在温度范围为600℃至1100℃的条件下，在多晶硅层5远离隧穿层4的一侧形成保护层6，保护层6的材料为氧化硅；在步骤S41中，在图6中仅示意出第二区域61的保护层6转化为第一掺杂块7，第一掺杂块7与保护层6的化学性质不同，在特定溶液中，第一掺杂块7的腐蚀速率远大于保护层6和多晶硅层5的腐蚀速率，故在步骤S51中，将图6所示的结构放入特定溶液中就能够实现第一掺杂块7的去除，得到如图7所示的结构，此时保护层6用作掩膜，这种制作掩膜的方式并不会损伤其他膜层，而且方法简单，易于控制。
与现有技术相比，本实施例提供的太阳能电池100的制备方法，至少具有如下优点：
本发明提供的太阳能电池100的制备方法，包括：提供衬底1，衬底1包括沿第一方向X相对设置的第一表面2和第二表面3；在第二表面3形成隧穿层4；在隧穿层4远离第二表面3的一侧形成多晶硅层5，多晶硅层5包括第一区域51；在多晶硅层5远离隧穿层4的一侧形成保护层6，保护层6包括第二区域61，第二区域61在衬底1的正投影与第一区域51在衬底1的正投影重叠，对位于第二区域61的保护层6进行掺杂处理，将位于第二区域61的保护层6转化为第一掺杂块7；去除第一掺杂块7。通过对保护层6进行掺杂处理，使保护层6的第二区域61的性质发生变化，将第二区域61的保护层6转化为第一掺杂块7，在特定溶液中，第一掺杂块7的腐蚀速率远大于保护层6和多晶硅层5的腐蚀速率，因此可以采用特定溶液单独地将第一掺杂块7刻蚀掉形成掩膜，避免损伤多晶硅层5，进而不会影响多晶硅层5掺杂后的效果，也不会影响太阳能电池100的性能和效率，并且这种方式便于制作，适合大规模量产。
在一些可选的实施例中，继续参照图5、图6和图8，图8是本发明提供的太阳能电池的制备方法的另一种流程图，对位于第二区域61的保护层6进行掺杂处理，将位于第二区域61的保护层6转化为第一掺杂块7，包括：
S411：在保护层6远离多晶硅层5一侧涂覆第一掺杂剂8，第一掺杂剂8在衬底1的正投影与第二区域61在衬底1的正投影重叠；
S412：激光照射第二区域61，在第二区域61内，第一掺杂剂8的掺杂元素进入保护层6，将位于第二区域61的保护层6转化为第一掺杂块7。
可以理解的是，可以采用图形印刷设备在保护层6远离多晶硅层5一侧印刷第一掺杂剂8，在激光掺杂过程中，多晶硅层5作为隔离层，同时控制激光频率和功率，能够避免激光掺杂影响隧穿层4的性能，其中，激光波长范围为325nm至532nm，激光频率范围为200kHz至1500kHz，激光功率范围为20mJ/cm2至500J/cm2，可根据不同掺杂剂进行调整，其中，第一掺杂剂8的主要成分为硅纳米壳体、高分子固体成型剂、异丙醇和掺杂物单质等，例如，若使用掺杂剂进行磷掺杂，掺杂物单质包括磷元素，若使用掺杂剂进行硼掺杂，掺杂物单质包括硼元素，掺杂剂中掺杂物单质的选择可根据需求进行调整。
在一些可选的实施例中，参照图5、图6、图7、图9和图10，图9是本发明提供的太阳能电池的制备方法的又一种流程图，图10是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的又一种结构示意图，去除第一掺杂块7之后，还包括：
S61：对位于第一区域51的多晶硅层5进行第一扩散处理，将位于第一区域51的多晶硅层5转化为第一掺杂导电层9，第一掺杂导电层9的掺杂元素与第一掺杂块7的掺杂元素相同。
可以理解的是，参照图5和图6，在第一掺杂剂8的掺杂元素进入保护层6，将位于第二区域61的保护层6转化为第一掺杂块7时，第一掺杂剂8的掺杂元素可能部分进入多晶硅层5的第一区域51，因此，设置第一掺杂导电层9的掺杂元素与第一掺杂块7的掺杂元素相同，不会给第一掺杂导电层9带来负影响，参照图7和图10，去除第一掺杂块7后，保护层6相当于掩膜，将要进行第一扩散处理的第一区域51暴露出来，采用硼源或是磷源进行掺杂，以对第一区域51进行硼扩散为例，第一区域51的多晶硅层5转化为第一掺杂导电层9，完成P+发射极的制作。
在一些可选的实施例中，继续参照图5，沿第一方向X上，第一掺杂剂8的厚度范围为10微米至80微米。
可以理解的是，沿第一方向X上，第一掺杂剂8的厚度小于10微米，可能造成局部掺杂物单质不足，对第二区域61的局部掺杂效果差，影响后续第一掺杂块7的去除，同时采用图形印刷设备印刷时容易产生气孔；沿第一方向X上，第一掺杂剂8的厚度大于80微米，会导致第一掺杂剂8清洗困难，且第一掺杂剂8的宽度难以控制。
在一些可选的实施例中，继续参照图5、图6和图8，将位于第二区域61的保护层6转化为第一掺杂块7之后，包括：
S42：采用第一混合溶液去除第一掺杂剂8，第一混合溶液包括体积分数为5％至20％的过氧化氢溶液和体积分数为1％至10％的碱溶液。
可以理解的是，碱溶液可以是氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、四甲基氢氧化铵溶液中的一种或几种，采用第一混合溶液去除第一掺杂剂8，能够避免损伤保护层6。
在一些可选的实施例中，继续参照图1，去除第一掺杂块7，包括：
采用体积分数为1％至10％的氢氟酸溶液腐蚀第一掺杂块7。
可以理解的是，在体积分数为1％至10％的氢氟酸溶液中，第一掺杂块7的腐蚀速率远大于保护层6和多晶硅层5的腐蚀速率，采用体积分数为1％至10％的氢氟酸溶液能够有效刻蚀掉第一掺杂块7，使保护层6形成预设掩膜，并且体积分数为1％至10％的氢氟酸溶液的成分单一，配制过程简单，成本较低，腐蚀时间范围通常为5秒至30秒，可根据实际需求进行调整，本实施例对此并不做具体的限定。
在一些可选的实施例中，继续参照图1，去除第一掺杂块7，包括：
采用体积分数为1％至10％的第二混合溶液腐蚀第一掺杂块7，第二混合溶液包括4至7份的氟化铵和1份氟化氢。
可以理解的是，在第二混合溶液中，第一掺杂块7和保护层6、多晶硅层5的腐蚀速率差异程度很大，可以保证在去除第一掺杂块7时，不损伤多晶硅层5和保护层6，腐蚀时间范围通常为5秒至30秒，可根据实际需求进行调整，本实施例对此并不做具体的限定。
在一些可选的实施例中，继续参照图5，沿第一方向X上，保护层6的厚度大于等于20纳米。
可以理解的是，沿第一方向X上，保护层6的厚度大于等于20nm，以保证保护层6的保护效果，还能避免过薄的保护层6在去除第一掺杂块7时被特定溶液影响。
在一些可选的实施例中，参照图11、图12和图13，图11是本发明提供的太阳能电池的制备方法的又一种流程图，图12是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的又一种结构示意图，图13是本发明提供的衬底、隧穿层、多晶硅层和保护层的又一种结构示意图，多晶硅层5还包括至少一个与第一区域51间隔设置的第三区域52；保护层6包括第四区域62，第四区域62在衬底1的正投影与第三区域52在衬底1的正投影重叠；
去除第一掺杂块7之后，还包括：
S71：对位于第四区域62的保护层6进行掺杂处理，将位于第四区域62的保护层6转化为第二掺杂块10，第二掺杂块10的掺杂元素与第一掺杂块7的掺杂元素不同；
S81：去除第二掺杂块10；
S91：对位于第三区域52的多晶硅层5进行第二扩散处理，将位于第三区域52的多晶硅层5转化为第二掺杂导电层12，第二掺杂导电层12的掺杂元素与第二掺杂块10的掺杂元素相同。
可以理解的是，图12和图13中仅示意出一种第三区域52的数量和排布，当然，并不限于此，以衬底1为N型衬底1为例，第一掺杂剂8的掺杂元素为硼，第一扩散处理为硼扩散，位于第一区域51的第一掺杂导电层9形成p+发射极；第二掺杂剂11的掺杂元素为磷，第二扩散处理为磷扩散，位于第三区域52的第二掺杂导电层12形成n+背场，当然，并不限于此，保护层6用作掩膜，能够保证p+发射极和n+背场间隔生成。
在一些可选的实施例中，参照图11和图14，图14是本发明提供的太阳能电池的一种结构示意图，将位于第三区域52的多晶硅层5转化为第二掺杂导电层12之后，还包括：
S101：去除保护层6；
S111：形成钝化层13；
S121：印刷与第一掺杂导电层9电连接的第一电极14，印刷与第二掺杂导电层12电连接的第二电极15。
可以理解的是，钝化层13一般采用氮化硅作为氢钝化层和光学匹配层，第一电极14穿透钝化层13与第一掺杂导电层9连接，第二电极15穿透钝化层13与第二掺杂导电层12连接，但第一电极14和第二电极15不进入隧穿层4，以保持良好的界面钝化。
基于同一发明思想，继续参照图14，本发明提供一种太阳能电池100，采用上述任一项的太阳能电池100的制备方法进行制备，本发明提供的太阳能电池100，具有本发明实施例提供的太阳能电池100的制备方法的有益效果，具体可以参考上述各实施例对于太阳能电池100的制备方法的具体说明，本实施例在此不再赘述。
通过上述实施例可知，本发明提供的太阳能电池的制备方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明提供的太阳能电池的制备方法，包括：提供衬底，衬底包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面；在第二表面形成隧穿层；在隧穿层远离第二表面的一侧形成多晶硅层，多晶硅层包括第一区域；在多晶硅层远离隧穿层的一侧形成保护层，保护层包括第二区域，第二区域在衬底的正投影与第一区域在衬底的正投影重叠，对位于第二区域的保护层进行掺杂处理，将位于第二区域的保护层转化为第一掺杂块；去除第一掺杂块。通过对保护层进行掺杂处理，使保护层的第二区域的性质发生变化，将第二区域的保护层转化为第一掺杂块，在特定溶液中，第一掺杂块的腐蚀速率远大于保护层和多晶硅层的腐蚀速率，因此可以采用特定溶液单独地将第一掺杂块刻蚀掉形成掩膜，避免损伤多晶硅层，进而不会影响多晶硅层掺杂后的效果，也不会影响太阳能电池的性能和效率，并且这种方式便于制作，适合大规模量产。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (11)
1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面；
在所述第二表面形成隧穿层；
在所述隧穿层远离所述第二表面的一侧形成多晶硅层，所述多晶硅层包括第一区域；
在所述多晶硅层远离所述隧穿层的一侧形成保护层，所述保护层包括第二区域，所述第二区域在所述衬底的正投影与所述第一区域在所述衬底的正投影重叠，对位于所述第二区域的所述保护层进行掺杂处理，将位于所述第二区域的所述保护层转化为第一掺杂块；
去除所述第一掺杂块。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对位于所述第二区域的所述保护层进行掺杂处理，将位于所述第二区域的所述保护层转化为第一掺杂块，包括：
在所述保护层远离所述多晶硅层一侧涂覆第一掺杂剂，所述第一掺杂剂在所述衬底的正投影与所述第二区域在所述衬底的正投影重叠；
激光照射所述第二区域，在所述第二区域内，所述第一掺杂剂的掺杂元素进入所述保护层，将位于所述第二区域的所述保护层转化为所述第一掺杂块。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述去除所述第一掺杂块之后，还包括：
对位于所述第一区域的所述多晶硅层进行第一扩散处理，将位于所述第一区域的所述多晶硅层转化为第一掺杂导电层，所述第一掺杂导电层的掺杂元素与所述第一掺杂块的掺杂元素相同。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，沿所述第一方向上，所述第一掺杂剂的厚度范围为10微米至80微米。
5.根据权利要求2所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述将位于所述第二区域的所述保护层转化为第一掺杂块之后，包括：
采用第一混合溶液去除所述第一掺杂剂，所述第一混合溶液包括体积分数为5％至20％的过氧化氢溶液和体积分数为1％至10％的碱溶液。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述去除所述第一掺杂块，包括：
采用体积分数为1％至10％的氢氟酸溶液腐蚀所述第一掺杂块。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述去除所述第一掺杂块，包括：
采用体积分数为1％至10％的第二混合溶液腐蚀所述第一掺杂块，所述第二混合溶液包括4至7份的氟化铵和1份氟化氢。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，沿所述第一方向上，所述保护层的厚度大于等于20纳米。
9.根据权利要求3所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述多晶硅层还包括至少一个与所述第一区域间隔设置的第三区域；所述保护层包括第四区域，所述第四区域在所述衬底的正投影与所述第三区域在所述衬底的正投影重叠；
所述去除所述第一掺杂块之后，还包括：
对位于所述第四区域的所述保护层进行掺杂处理，将位于所述第四区域的所述保护层转化为第二掺杂块，所述第二掺杂块的掺杂元素与所述第一掺杂块的掺杂元素不同；
去除所述第二掺杂块；
对位于所述第三区域的所述多晶硅层进行第二扩散处理，将位于所述第三区域的所述多晶硅层转化为第二掺杂导电层，所述第二掺杂导电层的掺杂元素与所述第二掺杂块的掺杂元素相同。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述将位于所述第三区域的所述多晶硅层转化为第二掺杂导电层之后，还包括：
去除所述保护层；
形成钝化层；
印刷与所述第一掺杂导电层电连接的第一电极，印刷与所述第二掺杂导电层电连接的第二电极。
11.一种太阳能电池，其特征在于，采用权利要求1-10中任一项所述的太阳能电池的制备方法进行制备。
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| CN202310241348.9A CN116111006A (zh) | 2023-03-07 | 2023-03-07 | 太阳能电池的制备方法和太阳能电池 |
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|---|---|---|---|---|
| CN117374169A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-09 | 浙江晶科能源有限公司 | 背接触太阳能电池的制备方法及背接触太阳能电池 |
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- 2023-03-07 CN CN202310241348.9A patent/CN116111006A/zh active Pending
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| CN117374169B (zh) * | 2023-12-07 | 2024-03-12 | 浙江晶科能源有限公司 | 背接触太阳能电池的制备方法及背接触太阳能电池 |
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