CN117219682A - 太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统 - Google Patents

太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及太阳能电池技术领域。本申请提供一种太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统。太阳能电池包括：基底；隧穿氧化层，层叠设置于基底的一侧表面，隧穿氧化层为至少包括硅元素和氧元素的氧化层；多晶硅掺杂导电层，层叠设置于隧穿氧化层的背离基底的一侧；其中，隧穿氧化层还掺杂有碳元素和氢元素。本申请的太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统中，隧穿氧化层的成膜质量较好，电池效率较高。

Description

太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统。
背景技术
随着光伏技术的快速发展，晶体硅太阳能电池的转换效率逐年提高。目前TOPCon电池凭借效率高、工艺制程成熟度较高等诸多优点脱颖而出，行业内许多厂家开始加大对于TOPCon电池的研发进度。TOPCon电池中，通常在电池背面沉积有隧穿氧化层和多晶硅层作为钝化接触层，能起到对电池背面金属接触区域的钝化作用，进而提升电池性能。然而，相关技术中，隧穿氧化层薄膜厚度较薄，成膜后通常会在膜层中存在较多缺陷和孔隙，由于成膜的质量无法保证，这也导致太阳能电池出现短路的情况，影响了太阳能电池的效率。
发明内容
基于此，有必要提供一种隧穿氧化层的成膜质量较好，效率较高的太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统。
本申请实施例第一方面提供一种太阳能电池，包括：
基底；
隧穿氧化层，层叠设置于基底的一侧表面，隧穿氧化层为至少包括硅元素和氧元素的氧化层；
多晶硅掺杂导电层，层叠设置于隧穿氧化层的背离基底的一侧；
其中，隧穿氧化层还掺杂有碳元素和氢元素。
在其中一个实施例中，隧穿氧化层的材质包括掺氢的SiOxCy，其中x＞y，且y/(x+y)＞0.5％。
在其中一个实施例中，SiOxCy中，y/(x+y)＞5％。
在其中一个实施例中，隧穿氧化层还掺杂有第一掺杂元素，第一掺杂元素与多晶硅掺杂导电层中的掺杂元素相同。
在其中一个实施例中，第一掺杂元素为磷元素或硼元素。
在其中一个实施例中，隧穿氧化层中掺杂有磷元素时，隧穿氧化层中，磷元素的浓度由基底朝向多晶硅掺杂导电层的方向逐渐增加。
在其中一个实施例中，隧穿氧化层的材质包括氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、掺氢的碳氧化硅和掺磷的碳氧化硅。
在其中一个实施例中，隧穿氧化层为由氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、掺氢的碳氧化硅和掺磷的碳氧化硅组成的单层结构。
在其中一个实施例中，隧穿氧化层的厚度为0.5nm-3nm。
本申请实施例第二方面提供一种太阳能电池的制作方法，包括：
提供一基底；
在基底的第一侧表面形成依次层叠设置的隧穿氧化层和多晶硅掺杂导电层，其中，隧穿氧化层至少包括硅元素和氧元素且掺杂有碳元素和氢元素。
在其中一个实施例中，在基底的第一侧表面形成依次层叠设置的隧穿氧化层和多晶硅掺杂导电层的具体步骤包括：
在基底的第一侧表面依次层叠形成隧穿材料层和多晶硅掺杂材料层；其中，隧穿材料层至少包括硅元素和氧元素且掺杂有碳元素和氢元素；
刻蚀去除基底的第二侧表面的隧穿材料层和多晶硅掺杂材料层，以在基底的第一侧表面形成隧穿氧化层和多晶硅掺杂导电层；其中，基底的第二侧表面与基底的第一侧表面相对设置。
在其中一个实施例中，在基底的第一侧表面依次层叠形成隧穿材料层和多晶硅掺杂材料层的具体步骤包括：
利用包括碳源和氧源的反应气体源在基底的第一侧表面形成包括SiOxCy的隧穿材料层，其中x＞y，且y/(x+y)＞0.5％；
在隧穿材料层上形成多晶硅掺杂材料层，并使多晶硅掺杂材料层中包括的氢元素扩散至隧穿材料层中。
在其中一个实施例中，利用包括碳源和氧源的反应气体源在基底的第一侧表面形成包括SiOxCy的隧穿材料层的具体步骤包括：
以碳源、氧源作为反应气体源在基底的第一侧表面形成材质为SiOxCy的隧穿材料层。
在其中一个实施例中，以碳源、氧源作为反应气体源在基底的第一侧表面形成材质为SiOxCy的隧穿材料层的具体步骤包括：
向容置有基底的反应腔室内通入碳源和氧源作为反应气体源；
将该反应气体源中的碳元素和氧元素分别电离为碳等离子体和氧等离子体，并使碳等离子体和氧等离子体在基底的第一侧表面形成材质为SiOxCy的隧穿材料层。
在其中一个实施例中，碳源包括CO2和CO的至少一种；氧源包括CO2和CO中的至少一种。
在其中一个实施例中，利用包括碳源和氧源的反应气体源在基底的第一侧表面形成包括SiOxCy的隧穿材料层的具体步骤包括：
以碳源、氧源和氢源作为反应气体源在基底的第一侧表面形成包括SiOxCy的隧穿材料层，并使得隧穿材料层中还掺杂有氢元素。
在其中一个实施例中，以碳源、氧源和氢源作为反应气体源在基底的第一侧表面形成包括SiOxCy的隧穿材料层，并使得隧穿材料层中还掺杂有氢元素的具体步骤包括：
将反应气体源中的碳元素、氧元素和氢元素分别电离为碳等离子体、氧等离子体和氢等离子体，并使碳等离子体、氧等离子体以及氢等离子体在基底的第一侧表面形成包括SiOxCy的隧穿材料层，并使得隧穿材料层中还掺杂有氢元素。
在其中一个实施例中，碳源包括CO2、CO、CH4中的一种或多种；
氧源包括N2O、O3、H2O、CO2中的一种或多种；
氢源包括CH4、H2、SiH4、NH3中的一种或多种。
在其中一个实施例中，在隧穿材料层上形成多晶硅掺杂材料层，并使多晶硅掺杂材料层中包括的氢元素扩散至隧穿材料层中的具体步骤包括：
在隧穿材料层背离基底的表面形成非晶硅材料层；
对含非晶硅材料层进行退火处理，以生成多晶硅掺杂材料层，并使多晶硅掺杂材料层中的氢元素向隧穿材料层中扩散，以在隧穿材料层中掺杂氢元素。
本申请实施例第三方面提供一种光伏组件，包括至少一个电池串，电池串包括至少两个上述的太阳能电池。
本申请实施例第四方面提供一种光伏系统，包括上述的光伏组件。
上述的太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统的有益效果：
通过将隧穿氧化层配置为包括硅元素以及氧元素的氧化层，并且还掺杂有碳元素，如此在隧穿氧化层中形成有硅-碳-氧键，与相关技术中隧穿氧化层中形成的硅-氧键相比，碳原子有效填充了硅-氧键的缺陷，生成的硅-碳-氧键更致密，原子密度更高，孔隙密度相对较小，能够有效改善隧穿氧化层的成膜质量，在此基础上，隧穿氧化层还掺杂有氢元素，氢元素的引入进一步弥补了硅-氧键的缺陷，填充钝化了表面的缺陷态，提升了整体钝化质量，使得隧穿氧化层的膜层成膜质量进一步提高。
如此可以在不增加膜层厚度的情况下改善太阳能电池中出现的短路的情况，体现出更好的钝化效果，提高太阳能电池的效率。另一方面，隧穿氧化层中掺杂的碳元素能够提供更佳的载流子传输能力，有效降低了隧穿氧化层的电阻率，降低了光伏组件中各个太阳能电池的串联电阻，提升太阳能电池的填充因子和电池转换效率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的太阳能电池的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的太阳能电池的制作方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的太阳能电池的制作方法中在基底上形成隧穿材料层的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的太阳能电池的制作方法中在隧穿材料层上形成多晶硅掺杂导电材料的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的太阳能电池的制作方法中形成的隧穿氧化层和多晶硅掺杂导电层的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的太阳能电池的制作方法中形成的太阳能电池的结构示意图。
附图标号说明：
100、太阳能电池；
10、基底；110、硅基底；20、隧穿氧化层；21、隧穿材料层；30、多晶硅掺杂导电层；31、多晶硅掺杂材料层；
F、第一侧表面；S、第二侧表面；40、掺杂导电层；50、第一钝化膜层；60、第二钝化膜层；71、第一电极；72、第二电极。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，除非另有明确的限定。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
下面结合附图说明本申请实施例的太阳能电池及其制作方法、光伏组件及光伏系统。
图1为本申请实施例提供的太阳能电池的结构示意图。
参照图1，本申请实施例提供的太阳能电池100在基底110的一侧表面(例如第一侧表面F)设有隧穿氧化层20和多晶硅掺杂导电层30作为钝化接触结构，太阳能电池100可以为TOPCon电池，也可以为其他类型的采用了钝化接触结构的太阳能电池，在采用其他类型太阳能电池的情况中，隧穿氧化层和多晶硅掺杂导电层的设置与此类似，此处不再赘述。
本申请实施例的太阳能电池100包括基底10、隧穿氧化层20、以及多晶硅掺杂导电层30。
隧穿氧化层20层叠设置于基底10的一侧表面，隧穿氧化层20为至少包括硅元素以及氧元素的氧化层；多晶硅掺杂导电层30层叠设置于隧穿氧化层20的背离基底10的一侧。其中，隧穿氧化层20还掺杂有碳元素和氢元素。
通过将隧穿氧化层20配置为包括硅元素以及氧元素的氧化层，并且还掺杂有碳元素，如此在隧穿氧化层20中形成有硅-碳-氧键，与相关技术中隧穿氧化层20中形成的硅-氧键相比，碳原子有效填充了硅-氧键的缺陷，生成的硅-碳-氧键更致密，原子密度更高，孔隙密度相对较小，能够有效改善隧穿氧化层20的成膜质量。
在此基础上，隧穿氧化层20还掺杂有氢元素，氢元素的引入进一步弥补了硅-氧键的缺陷，填充钝化了表面的缺陷态，提升了整体钝化质量，使得隧穿氧化层20的膜层成膜质量进一步提高。
如此可以在不增加膜层厚度的情况下改善太阳能电池100中出现的短路的情况，体现出更好的钝化效果，提高太阳能电池100的效率。另一方面，隧穿氧化层20中掺杂的碳元素能够提供更佳的载流子传输能力，有效降低了隧穿氧化层20的电阻率，降低了光伏组件中各个太阳能电池100的串联电阻，提升太阳能电池100的填充因子和电池转换效率。
本申请实施例中，基底10可以包括相对设置的第一侧表面F和第二侧表面S，隧穿氧化层20可以设置在第一侧表面F上，第一侧表面F例如可以是太阳能电池100的背面，第二侧表面S例如可以是太阳能电池100的正面。
隧穿氧化层20用于实现基底10第一侧表面F的界面钝化，起到化学钝化的效果。其中，隧穿氧化层20的材料可以为电介质材料，本申请中，隧穿氧化层20可以是至少包括硅元素以及氧元素的氧化层。
本申请实施例中，在太阳能电池100是TOPCon电池的情况下，太阳能电池100还包括：第一钝化膜层50以及第二钝化膜层60、第一电极71和第二电极72。
其中，基底10包括硅基底110和层叠在硅基底110背离隧穿氧化层20一侧的掺杂导电层40。
第一钝化膜层50层叠在基底10的第二侧表面S上，第二钝化膜层60设置在多晶硅掺杂导电层30的背离基底10的一侧。
掺杂导电层40用于与硅基底110形成PN结，本申请实施例中，以硅基底110是N型为例进行说明，此时，掺杂导电层40可以是P型掺杂，例如可以是硼元素掺杂的掺杂导电层40(也称为P+型发射极)。
第一钝化膜层50层叠设置于掺杂导电层40上，第一钝化膜层50在太阳能电池100中起到表面钝化作用以及减反射作用，可以对硅基底110表面的悬挂键进行较好的化学钝化，并且在太阳能电池100的正面起到减反射效果。
示例性地，第一钝化膜层50包括依次层叠在掺杂导电层40上的第一钝化层(未图示)和第一减反射层(未图示)。
第一减反射膜位于基底10的第二侧表面S一侧，也即位于太阳能电池100接收入射光的一面(称为正面或者受光面)，在太阳能电池100正面起到减反射效果。第一减反射膜可以采用多层结构。多层结构的第一减反射层中，各层的材料可以为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。
第一钝化层可以采用单层结构或者多层结构，第一钝化层的材料可以为氧化铝、氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的至少一者。
第二钝化膜层60同样可以采用单层或多层结构，第二钝化膜层60的材料可以为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。示例性地，第二钝化膜层60可以包括层叠在多晶硅掺杂导电层30上的至少一层第二减反射层(未图示)。如此，可以减少太阳能电池100的背面对太阳光的反射率，提高太阳能电池100背面对太阳光的吸收率，使第二钝化膜层60同时起到了钝化和减反射的作用。
另外，第一电极71位于基底10第一侧表面F一侧，第一电极71穿透第二钝化膜层60与多晶硅掺杂导电层30连接。第二电极72位于基底10第二侧表面S一侧，第二电极72穿透第一钝化膜层50与掺杂导电层40连接。
本申请实施例中，隧穿氧化层20中，硅元素、氧元素、碳元素以化合物形式存在。如此在隧穿氧化层20中形成的硅-碳-氧键，原子密度更高，孔隙密度更小。
本申请实施例中，隧穿氧化层20的材质包括掺氢的SiOxCy(也即SiOxCy：H)，其中x＞y，且y/(x+y)＞0.5％，优选地，y/(x+y)＞5％。
其中，x可以表征出隧穿氧化层20中氧元素的含量，y可以表征出隧穿氧化层20中碳元素的含量。x＞y是指隧穿氧化层20中氧元素的含量大于碳元素的含量。
通过x＞y，且y/(x+y)＞0.5％，就能够使隧穿氧化层20中氧含量更多，保证隧穿氧化层20的介电绝缘性能，提升对载流子的选择性通过能力。另外，满足上述条件时，碳元素掺杂可以增强隧穿氧化层20的致密性，提升隧穿氧化层20的界面钝化能力。进一步地，大于0.5％以上的碳元素同时也可以增强载流子的传导通过能力，提升载流子的收集效率。
优选的，x可以为99％，y可以为1％；或者x可以为90％，y可以为10％；或者x可以为75％，y可以为25％。
可以理解的是，太阳能电池100可以包括N型电池和P型电池，N型电池的基底10掺杂N型元素，多晶硅掺杂导电层30也掺杂N型元素。P型电池的基底10掺杂P型元素，多晶硅掺杂导电层30也掺杂P型元素。
换言之，多晶硅掺杂导电层30中掺杂的元素可以是P型元素(例如三价掺杂元素、硼元素)或者N型元素(例如五价掺杂元素、磷元素)。
在上述方案的基础上，隧穿氧化层20还掺杂有第一掺杂元素，第一掺杂元素与多晶硅掺杂导电层30中的掺杂元素相同。这里，第一掺杂元素可以是多晶硅掺杂导电层30中的掺杂元素扩散进入隧穿氧化层20中而形成。
当然，第一掺杂元素可以是磷元素或者硼元素。下面以第一掺杂元素是磷元素为例进行说明，对于掺杂元素是硼元素的掺杂浓度情况以及所达到的效果等与此类似，此处不再赘述。
而一定比例的磷元素在隧穿氧化层20内的掺杂积累，可以对基底10有场钝化的效果。另外，磷掺入后还可以在隧穿氧化层20内形成一定比例的针孔结构(不影响隧穿氧化层20正常功能和致密性的针孔结构)，可以作为载流子的传输通道，降低载流子的传输电阻率，对电池的Rs及电性能有一定提升和改善。
进一步地，隧穿氧化层20中，磷元素的浓度由基底10朝向多晶硅掺杂导电层30的方向逐渐增加(即磷元素的浓度具有一定梯度)。隧穿氧化层20中掺杂的磷元素例如可以通过在多晶硅掺杂导电层30的晶化过程中，由多晶硅掺杂导电层30中的磷元素扩散而来，因此磷元素的浓度由基底10朝向多晶硅掺杂导电层30的方向是一个逐渐增加的梯度排布。
本申请实施例中，隧穿氧化层20的材质是在包括的SiOxCy同时掺杂有氢元素。当然，在掺杂有氢元素的时候，隧穿氧化层20中既可以包含SiO、SiC、SiOC等中的至少一者，还可以包含有SiOCH、SiOH、SiCH等中的至少一者。
在一些实施例中，隧穿氧化层20可以包括氧化硅(SiO)、碳化硅(SiC)、碳氧化硅(SiOC)、掺氢的碳氧化硅(SiOCH)和掺磷的碳氧化硅(SiOCP)。
例如可以是包括氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、掺氢的碳氧化硅和掺磷的碳氧化硅中的多层，且隧穿氧化层20中包括的氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、掺氢的碳氧化硅和掺磷的碳氧化硅的各层之间具有明显界线。
或者，隧穿氧化层20也可以是氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、掺氢的碳氧化硅和掺磷的碳氧化硅混合为一层的结构，例如，隧穿氧化层20为由氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、掺氢的碳氧化硅和掺磷的碳氧化硅组成的单层结构。
本申请实施例中，隧穿氧化层20的厚度为0.5nm-3nm。优选地，为0.8nm-1.5nm。
若隧穿氧化层20的厚度大于3nm会影响载流子的隧穿能力，导致隧穿电阻率高，若隧穿氧化层20的厚度小于0.5nm，会使得基底10表面的钝化能力较差，甚至在后续的多晶硅掺杂导电层30的形成过程中，隧穿氧化层20容易被破坏从而影响最终的表面钝化效果。而通过将隧穿氧化层20的厚度为0.5nm-3nm，既不会影响到载流子的隧穿能力，又能使钝化效果较佳。
图2为本申请实施例提供的太阳能电池的制作方法的流程示意图。图3为本申请实施例提供的太阳能电池的制作方法中在基底上形成隧穿材料层的结构示意图，图4为本申请实施例提供的太阳能电池的制作方法中在隧穿材料层上形成多晶硅掺杂导电材料的结构示意图，图5为本申请实施例提供的太阳能电池的制作方法中形成的隧穿氧化层和多晶硅掺杂导电层的结构示意图，图6为本申请实施例提供的太阳能电池的制作方法中形成的太阳能电池的结构示意图。
本申请实施例第二方面提供一种太阳能电池的制作方法。参照图2，本申请实施例的太阳电池的制作方法包括：
S10、提供一基底10。
S20、在基底10的第一侧表面F形成依次层叠设置的隧穿氧化层20和多晶硅掺杂导电层30，其中，隧穿氧化层20至少包括硅元素和氧元素，且掺杂有碳元素和氢元素。
通过在基底10的第一侧表面F形成至少包括氧元素和硅元素，且掺杂有碳元素的隧穿氧化层20，如此在隧穿氧化层20中形成有硅-碳-氧键，与相关技术中隧穿氧化层20中仅形成有的硅-氧键相比，碳原子有效填充了硅-氧键的缺陷，生成的硅-碳-氧键更致密，原子密度更高，孔隙密度相对较小，能够有效改善隧穿氧化层20的成膜质量。
在此基础上，隧穿氧化层20还掺杂有氢元素，氢元素的引入进一步弥补了硅-氧键的缺陷，填充钝化了表面的缺陷态，提升了整体钝化质量，使得隧穿氧化层20的膜层成膜质量进一步提高。
如此可以在不增加膜层厚度的情况下改善太阳能电池100中出现的短路的情况，体现出更好的钝化效果，提高太阳能电池100的效率。另一方面，隧穿氧化层20中掺杂的碳元素能够提供更佳的载流子传输能力，有效降低了隧穿氧化层20的电阻率，降低了光伏组件中各个太阳能电池100的串联电阻，提升太阳能电池100的填充因子和电池转换效率。
在步骤S10中，提供一基底10的步骤包括：
对硅基底110各表面进行清洗和制绒，对硅基底110的一个表面(例如与基底10的第二侧表面S对应的表面)进行掺杂元素扩散(例如P型掺杂元素扩散)，在硅基底110的各表面上层叠形成掺杂元素导电材料层和第一氧化物材料层(例如硼硅玻璃BSG)；
对硅基底110进行第一次单面刻蚀，将硅基底110另一个表面(例如与基底的第一侧表面F对应的表面)和各侧面上的第一氧化物材料层和发射极材料层刻蚀去除，以在硅基底110的上述一个表面上形成掺杂导电层40，形成如图3所示的基底10。
步骤S20中，结合图1、图3和图4，在基底10的第一侧表面F形成依次层叠设置的隧穿氧化层20和多晶硅掺杂导电层30的具体步骤包括：
在基底10的第一侧表面F依次层叠形成隧穿材料层21和多晶硅掺杂材料层31，其中，隧穿材料层21至少包括硅元素和氧元素，且掺杂有碳元素和氢元素；
刻蚀去除基底10的第二侧表面S的多晶硅掺杂材料层31和隧穿材料层21，以在基底10第一侧表面F形成隧穿氧化层20和多晶硅掺杂导电层30，如图5所示。当然，在此过程中可以将基底10的各侧面上形成的多晶硅掺杂材料层31和隧穿材料层21部分或全部去除。
进一步地，在基底10的第一侧表面F依次层叠形成隧穿材料层21和多晶硅掺杂材料层31时也会在多晶硅掺杂材料层31上形成第二氧化物材料层，在后续刻蚀去除基底10的第二侧表面S的多晶硅掺杂材料层31和隧穿材料层21之前，也可以先去除刻蚀去除基底10的第二侧表面S的第二氧化物材料层。
其中，刻蚀去除第二氧化物材料层的工序可以在链式机中进行，刻蚀去除多晶硅掺杂材料层31和隧穿材料层21的工序可以在槽式机中进行。
可以理解的是，在基底10的第一侧表面F依次层叠形成隧穿材料层21和多晶硅掺杂材料层31是指，在基底10的第一侧表面F形成隧穿材料层21，在隧穿材料层21的背离基底10的一面形成多晶硅掺杂材料层31。
进一步地，在基底10的第一侧表面F依次层叠形成隧穿材料层21和多晶硅掺杂材料层31的具体步骤包括：
利用包括碳源和氧源的反应气体源在基底10的第一侧表面F形成包括SiOxCy的隧穿材料层21，其中x＞y，且y/(x+y)＞0.5％，优选地，y/(x+y)＞5％。
在隧穿材料层21上形成多晶硅掺杂材料层31，并使多晶硅掺杂材料层31中包括的氢元素扩散至隧穿材料层21中。
而利用包括碳源和氧源的反应气体源在基底10的第一侧表面F形成包括SiOxCy的隧穿材料层21的具体步骤包括：
以碳源、氧源作为反应气体源在基底10的第一侧表面F一侧形成材质为SiOxCy的隧穿材料层21。在此过程中，隧穿材料层21中并未引入氢元素掺杂。
具体实现时，上面的步骤可以包括：
向容置有基底10的反应腔室内通入碳源和氧源作为反应气体源；
通过电离将该反应气体源中的碳元素电离为碳等离子体，将反应气体源中的氧元素电离为氧等离子体，并使碳等离子体和氧等离子体在基底10的第一侧表面F一侧形成材质为SiOxCy的隧穿材料层21。
当然，在隧穿材料层21中包括SiOxCy也即是在隧穿氧化层20中包括有SiOxCy。
上述方案是在形成隧穿材料层21的阶段，只引入碳元素的掺杂，并未引入氢元素的掺杂的方案。
进一步地，碳源可以包括CO2和CO中的一种或两种；氧源可以包括CO2和CO中的一种或两种。
而在隧穿材料层21的形成阶段同时引入了碳元素掺杂和氢元素掺杂的情况下，利用包括碳源和氧源的反应气体源在基底10的第一侧表面F形成包括SiOxCy的隧穿材料层21的具体步骤包括：
以碳源、氧源和氢源作为反应气体源在基底10的第一侧表面F形成包括SiOxCy的隧穿材料层21，并使得隧穿材料层21中还掺杂有氢元素。如此可以同时在隧穿氧化层20中掺杂有碳元素和氢元素两种类型的掺杂元素，使得隧穿氧化层20成膜质量更佳。
具体实现时，可以通过电离工艺(例如在微波电源作用下电离)将反应气体源中的碳元素电离为碳等离子体，将反应气体源中的氧元素电离为氧等离子体，并将反应气体源中的氢元素电离为氢等离子体，并使碳等离子体、氧等离子体以及氢等离子体在基底10的第一侧表面F一侧形成包括SiOxCy的隧穿材料层21，并使得隧穿材料层21中还掺杂有氢元素。
实现过程中，碳源可以包括CO2、CO、CH4中的一种或多种，氧源可以包括N2O、O3、H2O、CO2中的一种或多种，氢源可以包括CH4、H2、SiH4、NH3中的一种或多种。
具体实现时，通入反应腔室的气体可以是下列组合，例如：
反应气体源可以是CH4和N2O；
或者，反应气体源可以是CH4和O3；
或者，反应气体源可以是CH4和H2O；
或者，反应气体源可以是CO2和H2。
本申请实施例中，在隧穿材料层21上形成多晶硅掺杂材料层31，并使多晶硅掺杂材料层31中包括的氢元素扩散至隧穿材料层21中的具体步骤包括：
在隧穿材料层21背离基底10的表面形成非晶硅材料层；
对非晶硅材料层进行退火处理，以生成多晶硅掺杂材料层31，并使多晶硅掺杂材料层中的氢元素和/或掺杂元素向隧穿材料层21中扩散，以在隧穿材料层21中掺杂氢元素和/或多晶硅掺杂材料层中的掺杂元素(也即使得隧穿氧化层20中掺杂有氢元素和/或多晶硅掺杂材料层中的掺杂掺杂元素)。
具体实现时，非晶硅材料层可以是含掺杂元素的非晶硅材料层，如此，在对非晶硅材料层进行退火处理即可形成多晶硅掺杂材料层31，并使多晶硅掺杂材料层31中的氢元素和/或掺杂元素向隧穿材料层21中扩散，以在隧穿材料层21中掺杂氢元素和/或多晶硅掺杂材料层中的掺杂元素。
当然，非晶硅材料层也可以是本征的非晶硅材料层，如此，在对非晶硅材料层进行退火处理时，可以通入掺杂元素源，以形成多晶硅掺杂材料层31。并使多晶硅掺杂材料层31中的氢元素和/或掺杂元素向隧穿材料层21中扩散，以在隧穿材料层21中掺杂氢元素和/或多晶硅掺杂材料层中的掺杂元素。
可以理解的是，多晶硅掺杂导电层中掺杂的元素类型可以是N型(例如磷元素)，或者掺杂元素类型也可以是P型(例如硼元素)。
在掺杂元素是硼元素时，上述形成多晶硅掺杂材料层31的步骤具体可以包括：
通入硅烷-硼烷以生长含硼元素的非晶硅材料层，退火，生成包含硼元素的多晶硅掺杂材料层31，并使多晶硅掺杂材料层31中的氢元素和/或硼元素向隧穿材料层21中扩散，以在隧穿材料层21中掺杂氢元素和/或硼元素。
通入硅烷生长本征的非晶硅材料层，在退火时掺杂硼源，生成包含硼元素的多晶硅掺杂材料层31，并使多晶硅掺杂材料层31中的氢元素和/或硼元素向隧穿材料层21中扩散，以在隧穿材料层21中掺杂氢元素和/或硼元素。
当上述掺杂元素是磷元素时，在隧穿材料层21背离基底10的表面形成含磷元素的非晶硅材料层的具体步骤包括：
在400℃-450℃的温度下，通入硅烷和磷烷，反应生成含磷元素的非晶硅材料层，其中，硅烷和磷烷的流量比为1:1。
对含磷元素的非晶硅材料层进行退火处理的具体步骤包括：
在850℃-950℃的温度下，对含磷元素的非晶硅材料层进行退火晶化处理，持续10min-50min。
下面举出几个具体的示例说明本申请实施例的太阳能电池的制作方法。
实施例一
太阳能电池的制作方法包括：
步骤B1：在基底10的第一侧表面F形成隧穿材料层21。
具体的，参照图3，可以将反应炉管的温度加热稳定至380℃-450℃，通入CO2作为反应气体源，CO2的通入流量为9slm-15slm。并同步通入氩气或氮气等惰性气体，以维持反应炉管内的腔室压力，可以将腔室压力控制为1800mtorr-2500mtorr。打开微波电源，并将电源输出功率设定为10000W-15000W，以将CO2电离为碳等离子体和氧等离子体，并与基底10第一侧表面F反应生成材质为SiOxCy的隧穿材料层21。可以理解的是，在此过程中，基底10的侧面和第二侧表面S的部分表面(例如第二侧表面S的边缘区域)也会绕镀上隧穿材料层21(或者基底10和第二侧表面S的整个表面会全部绕镀上隧穿材料层21，如图3所示)。
可以理解的是，隧穿材料层21包括SiOxCy，例如隧穿氧化层20中，SiO、SiC、SiOC这几种物质都可能会有概率生成，即隧穿氧化层20中包括SiO、SiC、SiOC中的至少一种。
步骤C：在隧穿材料层21上形成多晶硅掺杂材料层31。
具体的，参照图4，在400℃-450℃的温度下，通入硅烷和磷烷，反应生成含磷元素的非晶硅材料层，其中，硅烷和磷烷的流量比为1:1。在850℃-950℃的温度下，对含磷元素的非晶硅材料层进行退火晶化处理，持续10min-50min，使非晶硅材料层形成多晶硅掺杂材料层31，并使多晶硅掺杂材料层31中的氢元素和/或磷元素向隧穿材料层21中扩散，以在隧穿材料层21中掺杂了氢元素和/或磷元素。与步骤B1类似地，在此过程中，多晶硅掺杂材料层31也会绕镀至位于基底10的侧面和第二侧表面S的一侧的至少部分隧穿材料层21上，(或者在隧穿材料层21完全覆盖第二侧表面S的情况下，位于基底10的侧面和第二侧表面S一侧的隧穿材料层21上也全部覆盖有多晶硅掺杂材料层31，如图4所示)。隧穿材料层21和多晶硅掺杂材料层31的绕镀的位置根据实际设备的不同而有所不同，此处对此不进行限定。
步骤D：参照图5，刻蚀去除基底10的第二侧表面S的多晶硅掺杂材料层31和隧穿材料层21(在形成有第二氧化物材料层的情况下也将第二氧化物材料层(例如磷硅玻璃PSG)去除)，以在基底10第一侧表面F形成隧穿氧化层20和多晶硅掺杂导电层30。
步骤E：在基底10中的掺杂导电层40上沉积第一钝化膜层50，在多晶硅掺杂导电层30上沉积第二钝化膜层60，并在第一钝化膜层50上制作第二电极72，第二电极72和掺杂导电层40接触；在第二钝化膜层60上制作第一电极71，第一电极71和多晶硅掺杂导电层30接触。形成如图6所示的太阳能电池100。
实施例二
在实施例一的基础上，进一步改进时，实施例一中除步骤B1之外的其余步骤不变，步骤B1可以替换为：
步骤B2：参照图3，可以将反应炉管的温度加热稳定至380℃-450℃，通入CO2作为反应气体源，CO2的通入流量为9slm-15slm。并同步通入H2维持反应炉管内的腔室压力；可以将腔室压力控制为1800mtorr-2500mtorr；打开微波电源，并将电源输出功率设定为10000W-15000W，以将CO2电离为碳等离子体和氧等离子体，并将部分H2电离生成H+等离子体，并与基底10第一侧表面F反应生成包括SiOxCy的隧穿材料层21，并使得隧穿材料层21中还掺杂有氢元素，即生成SiOxCy：H。需要注意的是，此时，在必然掺杂了H(例如可能会生成SiOCH)的情况下，因为通入的气体反应源的均匀性影响，SiO、SiC、SiOC、SiOCH这几种物质都可能会有概率生成，即隧穿氧化层20中包括SiO、SiC、SiOC、SiOCH中的至少一种。
实施例三
在实施例一的基础上，进一步改进时，实施例一中除步骤B1之外的其余步骤不变，步骤B1可以替换为：
步骤B3：可以将反应炉管的温度加热稳定至380℃-450℃，通入CH4和N2O(氧源)作为反应气体源，CH4的通入流量为3slm-5slm；N2O的通入流量为9slm-15slm，CH4和N2O的比例为1:3。并同步通入H2维持反应炉管内的腔室压力，可以将腔室压力控制为1800mtorr-2500mtorr。打开微波电源，并将电源输出功率设定为10000W-15000W，将CH4电离为碳等离子体和氢等离子体，将N2O电离生成氧等离子体，并与基底10第一侧表面F反应生成包括SiOxCy的隧穿材料层21，并使得隧穿材料层21中还掺杂有氢元素，即生成SiOxCy：H。需要注意的是，此时，在必然掺杂了H(例如可能会生成SiOCH)的情况下，SiO、SiC、SiOC、SiOCH这几种物质都可能会有概率生成，即隧穿氧化层20中包括SiO、SiC、SiOC、SiOCH中的至少一种。
对比例一
步骤F：将反应炉管的温度加热稳定至420℃左右；通入NO2作为氧源，通入流量为10slm；同步通入氩气惰性气体维持反应炉管内的腔室压力，可以将腔室压力控制为2200mtorr；打开微波电源，电源输出功率设定为10000W，从NO2电离出氧等离子体，与基底(基底正面形成有掺杂导电层)的背面表面反应生成包含SiOx的隧穿材料层。
步骤G：在隧穿材料层上形成多晶硅掺杂材料层。
步骤H：刻蚀去除基底的背面和各侧面上绕镀的多晶硅掺杂材料层和隧穿材料层，以在基底背面形成隧穿氧化层和多晶硅掺杂导电层。
步骤I：在掺杂导电层上沉积第一钝化膜层，在多晶硅掺杂导电层上沉积第二钝化膜层，并在第一钝化膜层上制作第二电极，第二电极和掺杂导电层接触；在第二钝化膜层上制作第一电极，第一电极和多晶硅掺杂导电层接触。
对通过实施例一和对比例一制作出的太阳能电池100进行电池性能测试，并将测试结果记录在表1中。其中，Voc为开路电压；FF为填充因子；Eta为转换效率；Isc为短路电流；Rs/mohm为串联电阻阻值；Implied Voc为隐含开路电压。
表一：
Isc/A Voc/V FF/％ Rs/mohm Eta Implied Voc
对比例一 15.655 0.716 83.92 0.66 24.63 730mV
实施例一 15.657 0.717 83.97 0.62 24.68 734mV
由上述实验结果可以看出，与对比例一相比，实施例一的太阳能电池100隐含开路电压提升了4mV，由此可知本申请实施例制作出的太阳能电池中，隧穿氧化层20的缺陷态密度较低，钝化质量较好，即钝化能力得到了提升。
与此同时，与对比例一相比，实施例一的太阳能电池100的短路电流、开路电压、填充因子、转换效率(提升了0.05％)都有提升，并且串联电阻阻值降低了，由此可知，实施例一的太阳能电池100的导电能力得到了提升，各项性能也得到了一定程度的提升。
本申请实施例第三方面提供一种光伏组件(未图示)，包括至少一个电池串，电池串包括至少两个如前所述的太阳能电池100，各太阳能电池100之间可以通过串焊的方式连接在一起。
本申请实施例第五方面提供一种光伏系统(未图示)，包括上述的光伏组件。
光伏系统可应用在光伏电站中，例如地面电站、屋顶电站、水面电站等，也可应用在利用太阳能进行发电的设备或者装置上，例如用户太阳能电源、太阳能路灯、太阳能汽车、太阳能建筑等等。当然，可以理解的是，光伏系统的应用场景不限于此，也即是说，光伏系统可应用在需要采用太阳能进行发电的所有领域中。以光伏发电系统网为例，光伏系统可包括光伏阵列、汇流箱和逆变器，光伏阵列可为多个光伏组件的阵列组合，例如，多个光伏组件可组成多个光伏阵列，光伏阵列连接汇流箱，汇流箱可对光伏阵列所产生的电流进行汇流，汇流后的电流流经逆变器转换成市电电网要求的交流电之后接入市电网络以实现太阳能供电。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (21)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
基底；
隧穿氧化层，层叠设置于所述基底的一侧表面，所述隧穿氧化层为至少包括硅元素和氧元素的氧化层；
多晶硅掺杂导电层，层叠设置于所述隧穿氧化层的背离所述基底的一侧；
其中，所述隧穿氧化层还掺杂有碳元素和氢元素。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述隧穿氧化层的材质包括掺氢的SiOxCy，其中x＞y，且y/(x+y)＞0.5％。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述SiOxCy中，
y/(x+y)＞5％。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述隧穿氧化层还掺杂有第一掺杂元素，所述第一掺杂元素与所述多晶硅掺杂导电层中的掺杂元素相同。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂元素为磷元素或硼元素。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述隧穿氧化层中掺杂有磷元素时，所述隧穿氧化层中，所述磷元素的浓度由所述基底朝向所述多晶硅掺杂导电层的方向逐渐增加。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述隧穿氧化层的材质包括氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、掺氢的碳氧化硅和掺磷的碳氧化硅。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述隧穿氧化层为由氧化硅、碳化硅、碳氧化硅、掺氢的碳氧化硅和掺磷的碳氧化硅组成的单层结构。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述隧穿氧化层的厚度为0.5nm-3nm。
10.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供一基底；
在所述基底的第一侧表面形成依次层叠设置的隧穿氧化层和多晶硅掺杂导电层，其中，所述隧穿氧化层至少包括硅元素和氧元素且掺杂有碳元素和氢元素。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述在所述基底的第一侧表面形成依次层叠设置的隧穿氧化层和多晶硅掺杂导电层的具体步骤包括：
在所述基底的第一侧表面依次层叠形成隧穿材料层和多晶硅掺杂材料层；其中，所述隧穿材料层至少包括硅元素和氧元素且掺杂有碳元素和氢元素；
刻蚀去除所述基底的第二侧表面的所述隧穿材料层和所述多晶硅掺杂材料层，以在所述基底的第一侧表面形成所述隧穿氧化层和所述多晶硅掺杂导电层；其中，所述基底的第二侧表面与所述基底的第一侧表面相对设置。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在所述基底的第一侧表面依次层叠形成隧穿材料层和多晶硅掺杂材料层的具体步骤包括：
利用包括碳源和氧源的反应气体源在所述基底的第一侧表面形成包括SiOxCy的隧穿材料层，其中x＞y，且y/(x+y)＞0.5％；
在所述隧穿材料层上形成所述多晶硅掺杂材料层，并使所述多晶硅掺杂材料层中包括的氢元素扩散至所述隧穿材料层中。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述利用包括碳源和氧源的反应气体源在所述基底的第一侧表面形成包括SiOxCy的隧穿材料层的具体步骤包括：
以碳源、氧源作为反应气体源在所述基底的第一侧表面形成材质为所述SiOxCy的隧穿材料层。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述以碳源、氧源作为反应气体源在所述基底的第一侧表面形成材质为所述SiOxCy的隧穿材料层的具体步骤包括：
向容置有所述基底的反应腔室内通入所述碳源和氧源作为反应气体源；
将该所述反应气体源中的碳元素和氧元素分别电离为碳等离子体和氧等离子体，并使所述碳等离子体和所述氧等离子体在所述基底的第一侧表面形成材质为所述SiOxCy的所述隧穿材料层。
15.根据权利要求13所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述碳源包括CO2和CO的至少一种；所述氧源包括CO2和CO中的至少一种。
16.根据权利要求12所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述利用包括碳源和氧源的反应气体源在所述基底的第一侧表面形成包括SiOxCy的隧穿材料层的具体步骤包括：
以碳源、氧源和氢源作为反应气体源在所述基底的第一侧表面形成包括所述SiOxCy的隧穿材料层，并使得所述隧穿材料层中还掺杂有氢元素。
17.根据权利要求16所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述以碳源、氧源和氢源作为反应气体源在所述基底的第一侧表面形成包括所述SiOxCy的隧穿材料层，并使得所述隧穿材料层中还掺杂有氢元素的具体步骤包括：
将所述反应气体源中的碳元素、氧元素和氢元素分别电离为碳等离子体、氧等离子体和氢等离子体，并使所述碳等离子体、所述氧等离子体以及所述氢等离子体在所述基底的第一侧表面形成包括SiOxCy的所述隧穿材料层，并使得所述隧穿材料层中还掺杂有氢元素。
18.根据权利要求16所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述碳源包括CO2、CO、CH4中的一种或多种；
所述氧源包括N2O、O3、H2O、CO2中的一种或多种；
所述氢源包括CH4、H2、SiH4、NH3中的一种或多种。
19.根据权利要求12所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在所述隧穿材料层上形成所述多晶硅掺杂材料层，并使所述多晶硅掺杂材料层中包括的氢元素扩散至所述隧穿材料层中的具体步骤包括：
在所述隧穿材料层背离所述基底的表面形成非晶硅材料层；
对所述非晶硅材料层进行退火处理，以生成多晶硅掺杂材料层，并使所述多晶硅掺杂材料层中的氢元素向所述隧穿材料层中扩散，以在所述隧穿材料层中掺杂氢元素。
20.一种光伏组件，其特征在于，包括至少一个电池串，所述电池串包括至少两个如权利要求1-9中任一项所述的太阳能电池。
21.一种光伏系统，其特征在于，包括如权利要求20所示的光伏组件。
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