CN117153903A - 太阳能电池及太阳能电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种太阳能电池及太阳能电池的制造方法，太阳能电池包括：基底，基底包括相对的第一面和第二面，第一面包括金属接触区和非金属接触区；隧穿层，位于第一面，金属接触区对应的隧穿层的厚度小于非金属接触区对应的隧穿层的厚度，且金属接触区对应的隧穿层内具有多个第一微孔，金属接触区对应的隧穿层背离第一面的表面附着有颗粒物，颗粒物的材料与隧穿层的材料不同；掺杂导电层，位于隧穿层背离基底的表面，并覆盖颗粒物，掺杂导电层内掺杂有第一掺杂元素；电极，与金属接触区对应的掺杂导电层接触。本申请实施例至少有利于提高形成的太阳能电池的光电转换效率。

Description

太阳能电池及太阳能电池的制造方法
技术领域
本申请实施例涉及光伏技术领域，特别涉及一种太阳能电池及太阳能电池的制造方法。
背景技术
太阳能电池发电为一种可持续的清洁能源来源，其利用半导体p-n结的光生伏特效应可以将太阳光转化成电能。为了抑制太阳能电池中基底表面的载流子复合以及增强对基底的钝化效果，通常会在基底表面制备隧穿层以及掺杂导电层。其中，隧穿层具有较好的化学钝化效果，掺杂导电层具有较好的场钝化效果。此外，为了对太阳能电池产生的光生载流子进行传输并收集，还会在部分基底表面制备电极。
目前，如何进一步改善隧穿层的性能以进一步提高太阳能电池的光电转换效率具有重要的意义。
发明内容
本申请实施例提供一种太阳能电池及太阳能电池的制造方法，有利于提高太阳能电池的光电转换效率。
根据本申请一些实施例，本申请实施例一方面提供一种太阳能电池，包括：基底，所述基底包括相对的第一面和第二面，第一面包括金属接触区和非金属接触区；隧穿层，位于所述第一面，所述金属接触区对应的所述隧穿层的厚度小于所述非金属接触区对应的所述隧穿层的厚度，且所述金属接触区对应的所述隧穿层内具有多个第一微孔，所述金属接触区对应的所述隧穿层背离所述第一面的表面附着有颗粒物，所述颗粒物的材料与所述隧穿层的材料不同；掺杂导电层，位于所述隧穿层背离所述基底的表面，并覆盖所述颗粒物，所述掺杂导电层内掺杂有第一掺杂元素；电极，与所述金属接触区对应的所述掺杂导电层接触。
在一些实施例中，所述非金属接触区对应的所述隧穿层的厚度与所述金属接触区对应的所述隧穿层的厚度的比值为1.3-20。
在一些实施例中，所述非金属接触区对应的所述隧穿层的厚度为1nm-2nm，所述金属接触区对应的所述隧穿层的厚度为0.1nm-1.5nm。
在一些实施例中，所述第一微孔的孔径为1nm-200nm。
在一些实施例中，所述金属接触区对应的所述隧穿层内所述第一微孔的密度为1×106cm-2~1×1012cm-2。
在一些实施例中，太阳能电池还包括：局部掺杂区，位于与所述金属接触区正对且邻近所述第一面的所述基底内，所述局部掺杂区掺杂有所述第一掺杂元素。
在一些实施例中，所述局部掺杂区掺杂的所述第一掺杂元素的总浓度为1E+20cm-3~1E+21cm-3。
在一些实施例中，所述非金属接触区对应的所述隧穿层内具有多个第二微孔，所述金属接触区对应的所述隧穿层内还具有多个第三微孔；其中，所述第二微孔的孔径小于所述第三微孔的孔径，所述第三微孔的孔径大于所述第一微孔的孔径。
在一些实施例中，所述第二微孔的孔径为1nm-200nm，第三微孔的孔径为50nm-500nm。
在一些实施例中，所述金属接触区对应的所述隧穿层内所述第一微孔和所述第三微孔的总密度为第一密度，所述第一密度大于所述非金属接触区对应的所述隧穿层内所述第二微孔的密度。
在一些实施例中，所述颗粒物的材料包括SixOy，y/x<2，x>0，y≥0且x≠1，y≠2。
根据本申请一些实施例，本申请实施例另一方面还提供一种太阳能电池的制造方法，包括：提供基底，所述基底包括相对的第一面和第二面，第一面包括金属接触区和非金属接触区；在所述第一面上依次沉积隧穿层和本征半导体层；在形成所述本征半导体层之后，对所述金属接触区对应的所述隧穿层进行激光处理，以将所述金属接触区对应的部分厚度的所述隧穿层熔融成颗粒物，所述颗粒物附着在所述金属接触区对应的剩余所述隧穿层背离所述第一面的表面，并在所述金属接触区对应的剩余所述隧穿层中形成多个第一微孔，所述金属接触区对应的剩余所述隧穿层的厚度小于所述非金属接触区对应的隧穿层的厚度；对所述本征半导体层进行掺杂处理，以形成掺杂有第一掺杂元素的掺杂导电层；形成电极，所述电极与所述金属接触区对应的所述掺杂导电层接触。
在一些实施例中，所述掺杂处理步骤，还包括：部分所述第一掺杂元素经所述金属接触区对应的所述隧穿层扩散至所述基底中，以在与所述金属接触区正对且邻近所述第一面的所述基底内形成局部掺杂区。
在一些实施例中，所述激光处理步骤之前，所述隧穿层内具有多个第二微孔；所述激光处理，还包括：对所述金属接触区对应的剩余所述隧穿层内的所述第二微孔进行所述激光处理，以将所述第二微孔转换为第三微孔，所述第三微孔的孔径大于所述第二微孔的孔径。
在一些实施例中，所述激光处理的工艺参数包括：激光的波长为600nm-1600nm，激光的光斑的宽度为40μm-200μm，所述激光处理的功率为0.1W-10W，所述激光处理的时间为0.1s-3s。
在一些实施例中，所述激光处理步骤中，转换为所述颗粒物的所述隧穿层的厚度为第一厚度，所述金属接触区对应的剩余所述隧穿层的厚度为第二厚度，所述第一厚度与所述第二厚度的比值为0.33-19。
在一些实施例中，转换为所述颗粒物的所述隧穿层的厚度为0.5nm-1.9nm。
本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：
本申请实施例提供的太阳能电池，在金属接触区对应的隧穿层内设置有多个第一微孔，可以理解的是，基于量子隧穿效应，载流子可以隧穿隧穿层以进行传输，或者，载流子可以由隧穿层中的针孔进行运输，通过在金属接触区对应的隧穿层内设置有多个第一微孔，载流子可以经第一微孔进行传输，从而能够提高载流子的传输速率，来降低太阳能电池的串联电阻，以提高太阳能电池的光电转换效率。本申请实施例提供的太阳能电池通过设置金属接触区对应的隧穿层的厚度小于非金属接触区对应的隧穿层的厚度，金属接触区对应的隧穿层厚度较小，载流子更容易穿过隧穿层，从而有利于提高载流子的传输速率，能够降低太阳能电池的串联电阻，且设置非金属接触区对应的隧穿层厚度较大，以保证非金属接触区对应的隧穿层的钝化能力。此外，金属接触区对应的隧穿层背离第一面的表面还附着有颗粒物，颗粒物为隧穿层经激光处理熔融后形成，颗粒物随机分布在隧穿层表面，并不构成完整膜层，且颗粒物的比表面积较大，从而颗粒物与掺杂导电层的接触面积较大，有利于更多的载流子经颗粒物进行传输，从而提高太阳能电池的光电转换效率，颗粒物较大的比表面积还使得金属接触区对应的隧穿层和掺杂导电层的接触性能更好。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制；为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的太阳能电池中隧穿层朝向掺杂导电层的表面的示意图；
图3为本申请一实施例提供的太阳能电池中隧穿层沿垂直于基底厚度方向上的剖面结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池的结构示意图；
图5为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池中隧穿层沿垂直于基底厚度方向上的剖面结构示意图；
图6至图11为本申请另一实施例提供的一种太阳能电池的制造方法。
具体实施方式
由背景技术可知，目前太阳能电池中的隧穿层的性能有待改善。
本申请实施例提供的太阳能电池，在金属接触区对应的隧穿层内设置有多个第一微孔，载流子可以经第一微孔来进行传输，从而能够提高载流子的传输速率，来降低太阳能电池的串联电阻，以提高太阳能电池的光电转换效率。本申请实施例提供的太阳能电池通过设置金属接触区对应的隧穿层厚度较小，载流子更容易穿过隧穿层，从而有利于提高载流子的传输速率，能够降低太阳能电池的串联电阻，且设置非金属接触区对应的隧穿层厚度较大，以保证非金属接触区对应的隧穿层的钝化能力。此外，金属接触区对应的隧穿层背离第一面的表面还附着有颗粒物，颗粒物为隧穿层经激光处理熔融后形成，颗粒物随机分布在隧穿层表面，并不构成完整膜层，且颗粒物的比表面积较大，从而颗粒物与掺杂导电层的接触面积较大，有利于更多的载流子经颗粒物进行传输，颗粒物较大的比表面积还使得金属接触区对应的掺杂导电层的接触性能更好。
下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
图1为本申请一实施例提供的一种太阳能电池的结构示意图；图2为本申请一实施例提供的太阳能电池中隧穿层朝向掺杂导电层的表面的示意图；图3为本申请一实施例提供的太阳能电池中隧穿层沿垂直于基底厚度方向上的剖面结构示意图；图4为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池的结构示意图；图5为本申请一实施例提供的另一种太阳能电池中隧穿层沿垂直于基底厚度方向上的剖面结构示意图。
参考图1至图3，太阳能电池包括基底100，基底100包括相对的第一面101和第二面102，第一面101包括金属接触区10和非金属接触区11。太阳能电池包括隧穿层103，隧穿层103位于第一面101，金属接触区10对应的隧穿层103的厚度小于非金属接触区11对应的隧穿层103的厚度，且金属接触区10对应的隧穿层103内具有多个第一微孔104，金属接触区10对应的隧穿层103背离第一面101的表面附着有颗粒物105，颗粒物105的材料与隧穿层103的材料不同。太阳能电池包括掺杂导电层106，位于隧穿层103背离基底100的表面，并覆盖颗粒物105，掺杂导电层106内掺杂有第一掺杂元素。太阳能电池包括电极107，与金属接触区10对应的掺杂导电层106接触。
太阳能电池可以为隧穿氧化层钝化接触电池（Tunnel Oxide PassivatedContact，TOPCon）等，此处仅做举例，并不具体限定。
基底100用于接收入射光线并产生光生载流子。在一些实施例中，基底100可以为半导体基底。
在一些实施例中，基底100的材料可以为元素半导体材料。具体地，元素半导体材料由单一元素组成，例如可以是硅或者硅。其中，元素半导体材料可以为单晶态、多晶态、非晶态或者微晶态（同时具有单晶态和非晶态的状态，称为微晶态），例如，硅可以是单晶硅、多晶硅、非晶硅或者微晶硅中的至少一种。在一些实施例中，基底100的材料也可以是化合物半导体材料。常见的化合物半导体材料包括但不限于锗化硅、碳化硅、砷化镓、镓化铟、钙钛矿、碲化镉、铜铟硒等材料。基底100也可以为蓝宝石基底、绝缘体上的硅基底或者绝缘体上的锗基底。
基底100可以为N型半导体基底或者P型半导体基底。N型半导体基底内掺杂有N型掺杂元素，N型掺杂元素可以为磷（P）元素、铋（Bi）元素、锑（Sb）元素或砷（As）元素等Ⅴ族元素中的任意一者。P型半导体基底100内掺杂有P型元素，P型掺杂元素可以为硼（B）元素、铝（Al）元素、镓（Ga）元素或铟（In）元素等Ⅲ族元素中的任意一者。
在一些实施例中，太阳能电池可以为单面电池，例如，基底100的第二面102可以作为受光面，用于接收入射光线，第一面101作为背光面。在一些实施例中，太阳能电池为双面电池，则基底100的第一面101和第二面102均可以作为受光面，均可用于接收入射光线。可以理解的是，本申请实施例中所指的第一面101为背光面，第二面为受光面，其中背光面也能够接收入射光线，只是对入射光线的接收程度弱于受光面对入射光线的接收程度，因而被定义为背光面。
在一些实施例中，可以在基底100的第一面101或者第二面102的至少一者表面进行制绒工艺，以在基底100第一面101或者第二面102中的至少一者表面形成绒面，如此，可以增强基底100的第一面101以及第二面102对入射光线的吸收利用率。在一些实施例中，绒面可以为金字塔绒面，金字塔绒面作为一种常见的绒面，不仅会使基底100表面的反射率减小，还可形成光陷阱，增强基底100对入射光线的吸收效果，增大太阳能电池的光电转换效率。
电极107在第一面的正投影位于金属接触区10中，第一面上除了金属接触区以外的区域即为非金属接触区11，其中，在平行于第一面且沿金属接触区朝向非金属接触区的方向上，金属接触区的宽度可以等于或者大于电极的宽度，从而保证电极所接触的区域均为金属接触区。
隧穿层103可以使第一面101的能带出现非对称性偏移，使得对载流子中的多子（又称为多数载流子）的势垒低于对载流子中的少子（又称为少数载流子）的势垒，因此，多子可以较容易地通过隧穿层103进行量子隧穿，以传输至掺杂导电层106中，而少子则很难通过隧穿层103，以实现载流子的选择性传输。金属接触区对应的隧穿层103内设置有多个第一微孔104，多子还可以由第一微孔104进行运输，从而能够提高载流子的传输速率，来降低太阳能电池的串联电阻，以提高太阳能电池的光电转换效率。
此外，隧穿层103还起到化学钝化的效果。具体地，由于基底100与隧穿层103的界面处存在界面态缺陷，使得第一面101的界面态密度较大，界面态密度的增大会促进光生载流子的复合，减小太阳能电池的填充因子、短路电流以及开路电压，进而使得太阳能电池的光电转换效率较低。隧穿层103能够通过饱和基底100背面的悬挂键，降低基底100背面的缺陷态密度，减少基底100表面的复合中心来降低载流子复合速率，以起到化学钝化效果。
隧穿层103的材料可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或者氟化镁中的至少一者。
第一微孔104的孔径可以为1nm-200nm，例如，第一微孔104的孔径可以为1nm、43nm、87nm、132nm、181nm或者200nm。通过设置第一微孔104的孔径在此范围，能够避免第一微孔104过大而影响金属接触区10对应的隧穿层103的钝化效果，且能够保证第一微孔104不会过小，避免第一微孔104过小从而限制载流子的传输，如此，孔径为1nm-200nm的第一微孔104既具有较好的钝化效果，且有利于提高载流子的传输速率，从而能够降低太阳能电池的串联电阻，以提高太阳能电池的光电转换效率。
金属接触区10对应的隧穿层103内第一微孔104的密度可以为1×106cm-2~1×1012cm-2。例如，密度可以为1×106cm-2~2.9×107cm-2、2.9×107cm-2~5.2×108cm-2、5.2×108cm-2~7.3×1011cm-2或者7.3×1011cm-2~1×1012cm-2里的任意值。在此密度范围内，能够保证金属接触区对应的隧穿层103内第一微孔104的数量较多，以提高载流子的传输速率，从而能够降低太阳能电池的串联电阻，以提高太阳能电池的光电转换效率，且避免金属接触区对应的隧穿层103内第一微孔104的数量过多，以保证隧穿层103的钝化能力，并避免第一微孔104数量过多导致界面载流子复合加剧。
参考图4及图5，非金属接触区对应的隧穿层103内可以具有多个第二微孔108，金属接触区10对应的隧穿层103内还具有多个第三微孔109。通过在金属接触区10对应的隧穿层103内还设置有第三微孔109，能够增加金属接触区对应的隧穿层103中微孔的总数，且使得微孔在金属接触区对应的隧穿层103内分布更均匀，有利于改善隧穿层103中载流子传输的效果，通过在非金属接触区11对应的隧穿层103内设置有第二微孔108，以改善非金属接触区11对应的隧穿层103中载流子传输的效果，以改善隧穿层103整体对载流子的传输效果，从而能够降低太阳能电池的串联电阻，来提高太阳能电池的光电转换效率。
其中，第二微孔108的孔径可以小于第三微孔109的孔径。如此设置，以保证非金属接触区11对应的隧穿层103中载流子的传输效果有所改善的同时，避免第二微孔108的孔径过大，以保证非金属接触区11对应的隧穿层103对基底100的钝化效果较好，并保证金属接触区10对应的隧穿层103中子载流子的传输效果较好。
第三微孔109的孔径可以大于第一微孔104的孔径。如此设置，能够增加金属接触区10对应的隧穿层103中微孔的总数的同时，保证金属接触区10对应的隧穿层103中微孔的平均孔径较大，以保证金属接触区10对应的隧穿层103中子载流子的传输效果较好，来降低太阳能电池的串联电阻。
第二微孔108的孔径可以为1nm-200nm，在此孔径范围内，第二微孔108的孔径较小，以通过引入孔径较小的第二微孔来改善非金属接触区11对应的隧穿层103中载流子传输的效果，并保证非金属接触区11对应的隧穿层103对基底100的钝化效果较好。
第三微孔109的孔径可以为50nm-500nm，在此孔径范围内，并结合第一微孔104的孔径范围，保证金属接触区10对应的隧穿层103中微孔的孔径尺寸不会过大，在保证金属接触区10对应的隧穿层103中载流子传输效果较好的同时，保证金属接触区10对应的隧穿层103具有一定钝化效果。
在一些实施例中，第一微孔104的孔径可以大于或等于第二微孔108的孔径，且第三微孔109的孔径大于第二微孔108的孔径，能够保证金属接触区对应的隧穿层103中微孔的平均孔径要大于非金属接触区11对应的隧穿层103中微孔的平均孔径，能在金属接触区10对应的隧穿层103中载流子传输效果较好的同时，保证非金属接触区11对应的隧穿层103对基底100的钝化效果较好。
例如，第三微孔109的孔径可以为402nm，第二微孔108的孔径可以为82nm，第一微孔104的孔径可以为189nm。再例如，第三微孔109的孔径可以为372nm，第二微孔108的孔径可以为103nm，第一微孔104的孔径可以为103nm。
金属接触区对应的隧穿层103内第一微孔104和第三微孔109的总密度为第一密度，第一密度大于非金属接触区11对应的隧穿层103内第二微孔108的密度。如此设置，金属接触区10对应的隧穿层103中微孔的总密度较大，保证金属接触区10对应的隧穿层103中载流子传输效果较好，且非金属接触区11对应的隧穿层103中微孔的密度较小，保证非金属接触区11对应的隧穿层103对基底100的钝化效果较好。
其中，第一密度可以为1.01×106cm-2~1.0001×1012cm-2，例如，第一密度可以为1.01×106cm-2~1.23×107cm-2、1.23×107cm-2~8.4×109cm-2、8.4×109cm-2~7.4×1010cm-2或者7.4×1010cm-2~1.0001×1012cm-2。非金属接触区11对应的隧穿层103内第二微孔108的密度可以为1×104cm-2~1×108cm-2，例如，密度可以为1×104cm-2~2.2×105cm-2、2.2×105cm-2~4.61×106cm-2、4.61×106cm-2~4.9×107cm-2或者4.9×107cm-2~1×108cm-2。
金属接触区10对应的隧穿层103的厚度还可以小于非金属接触区11对应的隧穿层103的厚度，通过设置金属接触区10对应的隧穿层103的厚度较小，载流子更容易穿过隧穿层103，从而能够提高载流子的传输速率，以降低太阳能电池的串联电阻，且保证非金属接触区11对应的隧穿层103的厚度较大，以保证非金属接触区11对应的隧穿层103对基底100的钝化效果较好。
非金属接触区对应的隧穿层103的厚度与金属接触区10对应的隧穿层103的厚度的比值可以为1.3-20，例如，比值可以为1.3、6.8、13.8、18.2或者20。在此比值范围内，保证隧穿层103整体的厚度不会过于不均匀，以避免由于隧穿层103不均匀导致的隧穿层103的接触电阻增大。
非金属接触区对应的隧穿层103的厚度可以为1nm-2nm，例如，厚度可以为1nm、1.21nm、5.9nm、7.3nm或者2nm，在此厚度范围内，非金属接触区11对应的隧穿层103对基底100的钝化效果较好。
金属接触区10对应的隧穿层103的厚度可以为0.1nm-1.5nm，例如，厚度可以为0.1nm、0.82nm、1.21nm、1.34nm或者1.5nm，在此厚度范围内，载流子在金属接触区10对应的隧穿层103中传输效果较好，且金属接触区10对应的隧穿层103能够对基底100进行化学钝化。其中，金属接触区10对应的隧穿层103存在厚度不均匀现象，例如，表面分布有相对较多颗粒物的隧穿层103厚度较小，表面分布有相对较少颗粒物的隧穿层103厚度较大。
参考图2，颗粒物105可以在金属接触区对应的隧穿层背离基底的表面上呈现无规律分布，多个颗粒物105之间并不形成连续，且不会形成连续的膜层，且颗粒物的比表面积较大，从而颗粒物与掺杂导电层的接触面积较大，有利于更多的载流子经颗粒物进行传输，颗粒物较大的比表面积还使得金属接触区对应的隧穿层和掺杂导电层的接触性能更好。
在一些实施例中，颗粒物还可以部分嵌入金属接触区对应的隧穿层朝向掺杂导电层的表面，或者，颗粒物还可以部分嵌入金属接触区对应的本征半导体层朝向隧穿层的表面。如此，使得隧穿层朝向掺杂导电层的表面较为粗糙，从而金属接触区对应的隧穿层和本征半导体层的接触性能较好。可以理解的是，图1、图2及图4提供的金属接触区对应的隧穿层和本征半导体层的界面形貌仅为示意，本申请实施例并不限制颗粒物的分布以及金属接触区对应的隧穿层和本征半导体层的界面形貌。
颗粒物105的材料可以包括SixOy，y/x<2，x>0，y≥0且x≠1，y≠2。也即，颗粒物的材料可以为低价态的氧化硅或者硅单质，其中，这里的“低价态”指的是氧化硅SixOy中硅元素的价态低于+4。以隧穿层103的材料为氧化硅SiO2为例，颗粒物是在形成有本征半导体层和隧穿层103之后，对金属接触区10对应的隧穿层103进行激光处理时，由于隧穿层103表面被本征半导体层覆盖，激光处理是在无氧环境下进行，金属接触区10对应的部分隧穿层103熔融，且熔融的隧穿层103中的硅氧键部分断裂，从而形成低价态的氧化硅SixOy或者低价态的氧化硅SixOy和硅单质的熔融聚合体。这里的本征半导体层经掺杂处理后会形成掺杂导电层106。
可以理解的是，SixOy表示含有SixOy含有“x”个硅原子和“y”个氧原子。由于化学式表示相对原子比而非严格的化学结构，因SixOy可包括一或多种化学计量化合物和/或一或多种非化学计量化合物，并且“x”、“y”的值可为整数或可为非整数。
第一掺杂元素可以为N型掺杂元素或者P型掺杂元素，第一掺杂元素的类型与基底100掺杂的掺杂元素类型相同，且掺杂导电层106内的掺杂元素浓度大于基底100的掺杂元素浓度，以在基底100的第一面101形成足够高的势垒，该势垒能够诱导第一面101的能带发生弯曲，实现第一面101的多子的聚集和少子的耗尽，降低基底100背面的载流子复合。且掺杂导电层106还能够对基底100进行场钝化。具体地，掺杂导电层106在基底100的背面形成一个指向基底100内部的静电场，使少数载流子逃离界面，从而降低少数载流子浓度，使得基底100界面处的载流子复合速率降低，从而使太阳能电池的开路电压、短路电流以及填充因子增大，提升太阳能电池的光电转换效率。
掺杂导电层106的材料可以包括非晶硅、多晶硅或者碳化硅中的至少一种。
可以理解的是，由于金属接触区10对应的隧穿层103的厚度较薄，且金属接触区10对应的隧穿层103中微孔的密度较大，掺杂导电层106中的第一掺杂元素容易穿过金属接触区对应的隧穿层103扩散至基底100内。在一些实施例中，太阳能电池还可以包括局部掺杂区112，局部掺杂区112位于与金属接触区10正对且邻近第一面101的基底100内，局部掺杂区112掺杂有第一掺杂元素，局部掺杂区112是由于掺杂导电层106的第一掺杂元素经隧穿层103扩散至基底100内形成。
可以理解的是，由于非金属接触区11对应的隧穿层103的厚度较大，非金属接触区11对应的隧穿层103可以起到阻挡作用，阻挡掺杂导电层106中的第一掺杂元素经非金属接触区11对应的隧穿层103扩散至基底100内，以避免扩散至基底100内的第一掺杂元素过多，从而减少第一面101发生复合的可能性。同时，通过在金属接触区对应的基底100内形成局部掺杂区，局部掺杂区的尺寸较小，不会造成第一面101载流子发生严重复合的现象，且有利于提高局部掺杂区中载流子的浓度，浓度较大的载流子有利于降低电极107与基底100的接触电阻，进而提高太阳能电池的填充因子和光电转换效率。
局部掺杂区112掺杂的第一掺杂元素的总浓度为1E+20cm-3~1E+21cm-3，例如，总浓度可以为1E+20cm-3~2.8E+20cm-3、2.8E+20cm-3~4.2E+20cm-3、4.2E+20cm-3~9.1E+20cm-3或者9.1E+20cm-3~1E+21cm-3。在此范围内，局部掺杂区的掺杂浓度不会过大，避免第一面101出现严重的载流子复合现象，且能够提高局部掺杂区中载流子的浓度，以降低电极107与基底100的接触电阻。
电极107与掺杂导电层106的表面接触，或者穿透部分厚度的掺杂导电层106，以掺杂导电层106形成欧姆接触。电极107的材料为金属材料，例如，可以为铜、银、镍或者铝。
太阳能电池还可以包括在第二面102上依次设置的发射极110、钝化层111及电极107，其中，电极107穿透钝化层111，以与发射极110接触。
发射极110的掺杂元素类型与基底100的掺杂元素类型相反，与基底100构成PN结。发射极110的材料为半导体材料。在一些实施例中，发射极110的材料可以与基底100的材料相同，例如，可以对一原始基底进行掺杂处理，将被掺杂的部分原始基底作为发射极110，剩余原始基底作为基底100。在一些实施例中，发射极110的处理也可以与基底100的材料不同。
上述实施例提供的太阳能电池，在金属接触区对应的隧穿层103内设置有多个第一微孔104，载流子可以经第一微孔104进行传输，从而能够提高载流子的传输速率，且设置金属接触区对应的隧穿层103厚度小于非金属接触区11对应的隧穿层103的厚度，载流子更容易穿过金属接触区对应的隧穿层103，从而有利于提高载流子的传输速率，能够降低太阳能电池的串联电阻，设置非金属接触区11对应的隧穿层103厚度较大，以保证非金属接触区11对应的隧穿层103的钝化能力；且金属接触区对应的隧穿层103中还具有第三微孔109，能够增加金属接触区10对应的隧穿层103中微孔的总密度，以改善载流子的传输效果，并在非金属接触区11对应的隧穿层103内设置有第二微孔108，第二微孔108的孔径小于第三微孔的孔径，第二微孔的密度小于第一密度，以保证隧穿层103整体对载流子的传输效果较好，并使得隧穿层103对基底100具有一定钝化效果；且与金属接触区10对应的基底100中还设置有局部掺杂区，局部掺杂区有利于提高局部掺杂区中载流子的浓度，浓度较大的载流子有利于降低电极107与基底100的接触电阻，进而提高太阳能电池的填充因子和光电转换效率。
此外，金属接触区对应的隧穿层103背离第一面101的表面还附着有颗粒物105，颗粒物105为隧穿层103经激光处理熔融后形成，颗粒物105随机分布在隧穿层103表面，并不构成完整膜层，且颗粒物的比表面积较大，从而颗粒物与掺杂导电层的接触面积较大，有利于更多的载流子经颗粒物进行传输，从而提高太阳能电池的光电转换效率，颗粒物较大的比表面积还使得金属接触区对应的隧穿层和掺杂导电层的接触性能更好。
相应的，本申请另一实施例还提供一种太阳能电池的制造方法，前述实施例提供的太阳能电池可由本申请另一实施例提供的太阳能电池的制造方法制造。以下将结合附图对本申请另一实施例提供的太阳能电池的制造方法进行详细说明，与前一实施例相同或者相应的部分，可参考前述实施例的相应说明，以下将不做详细赘述。
图6为本申请另一实施例提供的一种太阳能电池的制造方法中提供基底步骤对应的结构示意图，图7为本申请另一实施例提供的一种太阳能电池的制造方法中形成隧穿层和本征半导体层的步骤对应的结构示意图，图8为本申请另一实施例提供的一种太阳能电池的制造方法中对隧穿层进行激光处理的步骤对应的结构示意图，图9为本申请另一实施例提供的一种太阳能电池的制造方法中形成掺杂导电层步骤对应的结构示意图，图10为本申请另一实施例提供的一种太阳能电池的制造方法中形成电极的步骤对应的结构示意图，图11为本申请另一实施例提供的一种太阳能电池的制造方法中在第二面形成发射极、钝化层及电极的步骤对应的结构示意图。
参考图6，提供基底100，基底100包括相对的第一面101和第二面102，第一面101包括金属接触区和非金属接触区。
基底100用于接收入射光线并产生光生载流子。在一些实施例中，基底100可以为半导体基底。基底100可以为N型半导体基底或者P型半导体基底。N型半导体基底内掺杂有N型掺杂元素，N型掺杂元素可以为磷（P）元素、铋（Bi）元素、锑（Sb）元素或砷（As）元素等Ⅴ族元素中的任意一者。P型半导体基底100内掺杂有P型元素，P型掺杂元素可以为硼（B）元素、铝（Al）元素、镓（Ga）元素或铟（In）元素等Ⅲ族元素中的任意一者。
在一些实施例中，可以在基底100的第一面101或者第二面102的至少一者表面进行制绒工艺，以在基底100第一面101或者第二面102中的至少一者表面形成绒面，如此，可以增强基底100的第一面101以及第二面102对入射光线的吸收利用率。在一些实施例中，绒面可以为金字塔绒面，金字塔绒面作为一种常见的绒面，不仅会使基底100表面的反射率减小，还可形成光陷阱，增加强基底100对入射光线的吸收效果，增大太阳能电池的转换效率。
后续会在第一面的金属接触区中形成电极，非金属接触区11为第一面101上未与后续形成的电极正对的区域。
参考图7，在第一面101上依次沉积隧穿层103和本征半导体层206。
在一些实施例中，可以采用沉积工艺在第一面101上形成隧穿层103，沉积工艺可以包括原子层沉积或者化学气相沉积中的任一种。在一些实施例中，隧穿层103的材料可以包括：氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅或者多晶硅中的至少一种。
在一些实施例中，可以采用沉积工艺在隧穿层103上形成本征半导体层206，后续对本征半导体层206进行掺杂处理后可制成掺杂导电层，掺杂导电层用于降低第一面的载流子复合，并可对基底进行场钝化。本征半导体层206的材料可以包括非晶硅、多晶硅或者碳化硅中的至少一者。本征半导体层206的厚度大于隧穿层的厚度，通过设置隧穿层103的厚度较薄，便于载流子隧穿隧穿层并进入掺杂导电层。
参考图8、图2及图3，在形成本征半导体层206之后，对金属接触区10对应的隧穿层103进行激光处理，以将金属接触区10对应的部分厚度的隧穿层103熔融成颗粒物105，颗粒物附着在金属接触区10对应的剩余隧穿层103背离第一面的表面，并在金属接触区10对应的剩余隧穿层103中形成多个第一微孔104，金属接触区10对应的剩余隧穿层103的厚度小于非金属接触区11对应的隧穿层103的厚度。
激光处理过程中，较厚的本征半导体层206可以作为保护层，降低激光对隧穿层103造成的损伤，避免隧穿层103被激光击穿，且经激光处理金属接触区对应的隧穿层103朝向掺杂导电层的表面，可以使得金属接触区对应的隧穿层朝向本征半导体层的表面较为粗糙，有利于提高隧穿层和本征半导体层的接触性能；且通过减薄金属接触区对应的隧穿层的厚度，载流子更容易穿过厚度较薄的隧穿层，从而提高载流子的传输速率，且金属接触区对应的较薄隧穿层在经激光处理后容易形成较多的第一微孔104，载流子可以经第一微孔104进行传输，从而能够提高载流子的传输速率，来降低太阳能电池的串联电阻，以提高形成的太阳能电池的光电转换效率；此外，不对非金属接触区对应的隧穿层进行激光处理，能够减少激光对隧穿层的损伤，非金属接触区对应的隧穿层的厚度不变，非金属接触区对应的隧穿层中缺陷较少，以保证非金属接触区对应的隧穿层103的钝化能力较高。
激光处理的工艺参数可以包括激光的波长为600nm-1600nm，例如，波长为600nm、760nm、1121nm、1482nm或者1600nm。激光处理步骤中，还可以设置激光照射到本征半导体层206表面的激光光斑的宽度大于后续形成的电极的宽度，以保证经激光扫描的隧穿层的宽度较宽，以降低后续将电极设置经激光处理过隧穿层正对区域的难度，其中，激光光斑的宽度与后续形成的电极的宽度为沿平行于第一面的同一方向上的尺寸。
激光处理的工艺参数还可以包括激光的光斑的宽度可以为40μm-200μm，例如，宽度为40μm、87μm、139μm、186μm或者200μm。激光处理的功率可以为0.1W-10W，例如，功率可以为0.1W、3.2W、5.7W、8.7W或者10W，在此功率范围内，保证激光处理步骤中提供的工艺温度较高，从而金属接触区对应的部分隧穿层能够熔融，并避免激光处理的功率过高，以减轻激光处理对隧穿层的损伤。激光处理的时间可以为0.1s-3s，例如，时间可以为0.1s、1.3s、2.4s、2.9s或者3s。
激光处理步骤中，由于激光的热效应，金属接触区对应的部分隧穿层会变为熔融态，且隧穿层103表面覆盖有本征半导体层，熔融的隧穿层处于无氧环境最终固化后会转变为颗粒物，且金属接触区对应的剩余的隧穿层较薄，较薄的隧穿层在激光热效应提供的温度下容易形成第一微孔。以隧穿层103的材料为氧化硅SiO2为例，激光处理步骤中，在无氧环境下，金属接触区10对应的部分隧穿层103熔融，且熔融的隧穿层103中的硅氧键部分断裂，从而形成低价态的氧化硅SixOy或者低价态的氧化硅SixOy和硅单质的熔融聚合体。其中，这里的“低价态”指的是氧化硅SixOy中硅元素的价态低于+4。
可以理解的是，激光光斑的能量是不均匀的。若金属接触区对应的一部分隧穿层表面受到的激光能量较高，则激光处理之后，这一部分隧穿层表面形成的颗粒物较多；若金属接触区对应的一部分隧穿层表面受到的激光能量较低，则激光处理之后，这一部分隧穿层表面形成的颗粒物较少。隧穿层朝向本征半导体层的表面颗粒物的含量与该区域隧穿层受到的激光能量的大小有关。
在一些实施例中，颗粒物105随机分布在金属接触区对应的隧穿层表面，不构成完整膜层。颗粒物还可以部分嵌入金属接触区对应的隧穿层朝向掺杂导电层的表面；颗粒物还可以部分嵌入金属接触区对应的本征半导体层朝向隧穿层的表面。如此，使得隧穿层朝向掺杂导电层的表面较为粗糙，从而金属接触区对应的隧穿层和本征半导体层的接触性能较好。
在一些例子中，图8提供的金属接触区对应的隧穿层和本征半导体层的界面形貌仅为示意，并不代表实际上颗粒物的分布以及金属接触区对应的隧穿层和本征半导体层的界面形貌，通过激光处理能够减薄金属接触区对应的隧穿层的厚度，并形成颗粒物即可。
颗粒物的比表面积较大，从而颗粒物与掺杂导电层的接触面积较大，有利于更多的载流子经颗粒物进行传输，颗粒物较大的比表面积还使得金属接触区对应的隧穿层和掺杂导电层的接触性能更好。
激光处理步骤中，转换为颗粒物105的隧穿层103的厚度为第一厚度，金属接触区10对应的剩余隧穿层103的厚度为第二厚度，第一厚度与第二厚度的比值为0.33-19，例如，比值为0.33、3.9、11.3、17.9或者19。如此，能够通过激光处理将金属接触区对应的隧穿层减至较薄厚度，载流子更容易穿过隧穿层，来提高载流子的传输速率，且金属接触区对应的剩余较薄的隧穿层更容易在激光处理步骤中形成较多的第一微孔，从而进一步改善隧穿层中载流子的传输效果。
转换为颗粒物的隧穿层的厚度为0.5nm-1.9nm，例如，厚度可以为0.5nm、0.7nm、1.1nm、1.62nm或者1.9nm。
参考图5，激光处理步骤之前，隧穿层内可以具有多个第二微孔108；激光处理还可以包括：对金属接触区对应的剩余隧穿层内的第二微孔108进行激光处理，以将第二微孔108转换为第三微孔109，第三微孔109的孔径大于第二微孔108的孔径。通过激光处理将金属接触区对应的隧穿层原有的第二微孔108的孔径增大，能够提高载流子的传输速率，从而能够降低太阳能电池的串联电阻，以提高太阳能电池的光电转换效率；且由于激光处理还会再金属接触区对应的隧穿层中新形成第一微孔，如此，能够增加金属接触区对应的隧穿层103中微孔的总数，且使得微孔在金属接触区对应的隧穿层103内分布更均匀，有利于改善隧穿层103中载流子传输的效果。
参考图9，对本征半导体层206进行掺杂处理，以形成掺杂有第一掺杂元素的掺杂导电层106。
第一掺杂元素可以为N型掺杂元素或者P型掺杂元素，第一掺杂元素的类型与基底100掺杂的掺杂元素类型相同，且掺杂导电层106内的掺杂元素浓度大于基底100的掺杂元素浓度，以在基底100的第一面101形成足够高的势垒，该势垒能够诱导第一面101的能带发生弯曲，实现第一面101的多子的聚集和少子的耗尽，降低基底100背面的载流子复合。且掺杂导电层106还能够对基底100进行场钝化。
在一些实施例中，可以在本征半导体层206远离基底的表面沉积掺杂源层，掺杂源层具有第一掺杂元素，将掺杂源层中的第一掺杂元素推进至本征半导体层206，以形成掺杂导电层106。
由于金属接触区对应的隧穿层的厚度较薄，部分第一掺杂元素容易穿过隧穿层103进入基底中。因此，掺杂处理步骤中，部分第一掺杂元素可以经金属接触区10对应的隧穿层103扩散至基底100中，在与金属接触区10正对且邻近第一面101的基底100内形成局部掺杂区112。
局部掺杂区的存在能够提高局部掺杂区中载流子的浓度，浓度较大的载流子有利于降低电极107与基底100的接触电阻，进而提高太阳能电池的填充因子和光电转换效率。且由于非金属接触区11对应的隧穿层103的厚度较大，非金属接触区11对应的隧穿层103可以起到阻挡作用，阻挡掺杂导电层106中的第一掺杂元素经非金属接触区11对应的隧穿层103扩散至基底100内，以避免扩散至基底100内的第一掺杂元素过多，从而减少第一面101发生复合的可能性。同时，通过在金属接触区对应的基底100内形成局部掺杂区，局部掺杂区的尺寸较小，不会造成第一面101载流子发生严重复合的现象。
参考图10，形成电极107，电极107与金属接触区10对应的掺杂导电层106接触。
在一些实施例中，形成电极107的方法可以包括：采用丝网印刷工艺在部分第一钝化层表面印刷金属浆料；对金属浆料进行烧结工艺，在一些实施例中，金属浆料中具有玻璃等高腐蚀性成分的材料，如此，在烧结过程中，腐蚀性成分将会对部分掺杂导电层进行腐蚀，从而使得金属浆料在部分掺杂导电层中渗透。以使金属浆料自掺杂导电层远离基底的一侧烧穿至部分厚度的掺杂导电层中，形成电极107。在一些实施例中，金属浆料可以包括银、铝、铜、锡、金、铅或者镍中的至少一者。
参考图11，太阳能电池的制造方法还可以包括：在第二面形成发射极110；在发射极110背离第二面的表面形成钝化层111；在钝化层111背离基底的表面形成电极107，电极107穿过钝化层，以与发射极110接触。其中，形成在钝化层111表面的电极107与形成在掺杂导电层106表面的电极107可以同步形成。
发射极110的掺杂元素类型与基底100的掺杂元素类型相反，与基底100构成PN结。发射极110可以在形成隧穿层之前形成。在一些实施例中，形成发射极的方法可以包括：提供原始基底，自原始基底表面对原始基底进行扩散工艺，以使部分原始基底中掺杂有N型掺杂元素或者P型掺杂元素，以将部分扩散有N型掺杂元素或者P型掺杂元素的原始基底转化为发射极。剩余部分原始基底形成基底。在一些实施例中，扩散工艺可以是离子注入工艺。在一些实施例中，可以采用沉积工艺形成钝化层，沉积工艺可以包括原子层沉积或者化学气相沉积中的任一种。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种改动与修改，因此本申请的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (17)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
基底，所述基底包括相对的第一面和第二面，第一面包括金属接触区和非金属接触区；
隧穿层，位于所述第一面，所述金属接触区对应的所述隧穿层的厚度小于所述非金属接触区对应的所述隧穿层的厚度，且所述金属接触区对应的所述隧穿层内具有多个第一微孔，所述金属接触区对应的所述隧穿层背离所述第一面的表面附着有颗粒物，所述颗粒物的材料与所述隧穿层的材料不同；
掺杂导电层，位于所述隧穿层背离所述基底的表面，并覆盖所述颗粒物，所述掺杂导电层内掺杂有第一掺杂元素；
电极，与所述金属接触区对应的所述掺杂导电层接触。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述非金属接触区对应的所述隧穿层的厚度与所述金属接触区对应的所述隧穿层的厚度的比值为1.3-20。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述非金属接触区对应的所述隧穿层的厚度为1nm-2nm，所述金属接触区对应的所述隧穿层的厚度为0.1nm-1.5nm。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一微孔的孔径为1nm-200nm。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属接触区对应的所述隧穿层内所述第一微孔的密度为1×106cm-2~1×1012cm-2。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，太阳能电池还包括：局部掺杂区，位于与所述金属接触区正对且邻近所述第一面的所述基底内，所述局部掺杂区掺杂有所述第一掺杂元素。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述局部掺杂区掺杂的所述第一掺杂元素的总浓度为1E+20cm-3~1E+21cm-3。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述非金属接触区对应的所述隧穿层内具有多个第二微孔，所述金属接触区对应的所述隧穿层内还具有多个第三微孔；其中，所述第二微孔的孔径小于所述第三微孔的孔径，所述第三微孔的孔径大于所述第一微孔的孔径。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二微孔的孔径为1nm-200nm，第三微孔的孔径为50nm-500nm。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述金属接触区对应的所述隧穿层内所述第一微孔和所述第三微孔的总密度为第一密度，所述第一密度大于所述非金属接触区对应的所述隧穿层内所述第二微孔的密度。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述颗粒物的材料包括SixOy，y/x<2，x>0，y≥0且x≠1，y≠2。
12.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底包括相对的第一面和第二面，第一面包括金属接触区和非金属接触区；
在所述第一面上依次沉积隧穿层和本征半导体层；
在形成所述本征半导体层之后，对所述金属接触区对应的所述隧穿层进行激光处理，以将所述金属接触区对应的部分厚度的所述隧穿层熔融成颗粒物，所述颗粒物附着在所述金属接触区对应的剩余所述隧穿层背离所述第一面的表面，并在所述金属接触区对应的剩余所述隧穿层中形成多个第一微孔，所述金属接触区对应的剩余所述隧穿层的厚度小于所述非金属接触区对应的隧穿层的厚度；
对所述本征半导体层进行掺杂处理，以形成掺杂有第一掺杂元素的掺杂导电层；
形成电极，所述电极与所述金属接触区对应的所述掺杂导电层接触。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述掺杂处理步骤，还包括：部分所述第一掺杂元素经所述金属接触区对应的所述隧穿层扩散至所述基底中，以在与所述金属接触区正对且邻近所述第一面的所述基底内形成局部掺杂区。
14.根据权利要求12所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述激光处理步骤之前，所述隧穿层内具有多个第二微孔；
所述激光处理，还包括：对所述金属接触区对应的剩余所述隧穿层内的所述第二微孔进行所述激光处理，以将所述第二微孔转换为第三微孔，所述第三微孔的孔径大于所述第二微孔的孔径。
15.根据权利要求12所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述激光处理的工艺参数包括：激光的波长为600nm-1600nm，激光的光斑的宽度为40μm-200μm，所述激光处理的功率为0.1W-10W，所述激光处理的时间为0.1s-3s。
16.根据权利要求12所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述激光处理步骤中，转换为所述颗粒物的所述隧穿层的厚度为第一厚度，所述金属接触区对应的剩余所述隧穿层的厚度为第二厚度，所述第一厚度与所述第二厚度的比值为0.33-19。
17.根据权利要求12所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，转换为所述颗粒物的所述隧穿层的厚度为0.5nm-1.9nm。
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