CN117334754A - 太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池包括：基底；位于基底表面，包括间隔设置的第一电介质层和第二电介质层的电介质层；位于第一电介质层表面的第一多晶硅掺杂层；位于第二电介质层表面的第二多晶硅掺杂层；位于第一多晶硅掺杂层中且与第一电介质层隔离的第三多晶硅掺杂层；位于第二多晶硅掺杂层中且与第二电介质层隔离的第四多晶硅掺杂层；第一多晶硅掺杂层和第三多晶硅掺杂层具有第一导电类型，且第一多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于第三多晶硅掺杂层的掺杂浓度，第二多晶硅掺杂层和第四多晶硅掺杂层具有第二导电类型，且第二多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于第四多晶硅掺杂层的掺杂浓度。降低了寄生吸收和接触电阻，提高了效率。
Description
技术领域
本公开实施例涉及太阳能电池，特别是涉及一种太阳能电池及其制备方法。
背景技术
IBC(Interdigitated back contact，交叉背接触)电池的正负极均在电池片的背面，在同等面积下可以达到更高的转换效率。在IBC电池技术的基础上，通过引入topcon(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池技术，能够显著降低金属接触区域的复合损失。然而IBC电池背面过厚的p多晶硅层会伴随着严重的寄生吸收现象，薄的多晶硅层会影响钝化性能，降低电池效率，在钝化性能不变的情况下，如何降低寄生吸收和接触电阻成为亟需解决的问题。
发明内容
本公开实施例提供了一种太阳能电池及其制备方法，可以优化寄生吸收和接触电阻，提高太阳能电池的效率。
本公开提供一种太阳能电池，包括：
基底；
电介质层，位于所述基底的表面，包括间隔设置的第一电介质层和第二电介质层；
第一多晶硅掺杂层，位于所述第一电介质层的表面；
第二多晶硅掺杂层，位于所述第二电介质层的表面；
第三多晶硅掺杂层，位于所述第一多晶硅掺杂层中，且与所述第一电介质层隔离；
第四多晶硅掺杂层，位于所述第二多晶硅掺杂层中，且与所述第二电介质层隔离；
其中，所述第一多晶硅掺杂层和所述第三多晶硅掺杂层具有第一导电类型，且所述第一多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于所述第三多晶硅掺杂层的掺杂浓度，所述第二多晶硅掺杂层和所述第四多晶硅掺杂层具有第二导电类型，且所述第二多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于所述第四多晶硅掺杂层的掺杂浓度。
上述太阳能电池中，掺杂浓度大于第一多晶硅掺杂层的第三多晶硅掺杂层与第一电介质层之间设置有第一多晶硅掺杂层，掺杂浓度大于第二多晶硅掺杂层的第四多晶硅掺杂层与第二电介质层之间设置有第二多晶硅掺杂层，在钝化性能保持不变的情况下，降低了太阳能电池中的寄生吸收。同时，掺杂浓度大的第三多晶硅掺杂层和第四多晶硅掺杂层，降低了接触电阻，提高了太阳能电池的效率。
在其中一个实施例中，所述第三多晶硅掺杂层自所述第一多晶硅掺杂层背离所述基底的表面延伸至所述第一多晶硅掺杂层中。
在其中一个实施例中，所述第一电介质层和所述第二电介质层形成于同一工艺步骤。
在其中一个实施例中，还包括：
第一电极，位于所述第三多晶硅掺杂层上，且与所述第三多晶硅掺杂层接触；
第二电极，位于所述第四多晶硅掺杂层上，且与所述第四多晶硅掺杂层接触。
在其中一个实施例中，还包括：
背面钝化层，覆盖所述第一多晶硅掺杂层、所述第二多晶硅掺杂层、所述第三多晶硅掺杂层和所述第四多晶硅掺杂层；
正面减反层，位于所述基底背离所述电介质层的表面上；
其中，所述第一电极和所述第二电极均贯穿所述背面钝化层。
在其中一个实施例中，所述电介质层的构成材料包括氧化硅、氧化铝和氧化铬中的一种或多种，所述基底包括N型掺杂硅衬底。
一种太阳能电池的制备方法，包括：
提供基底；
于所述基底的表面形成电介质层；
于所述电介质层中的第一电介质层的表面形成第一多晶硅掺杂层及位于所述第一多晶硅掺杂层中的第三多晶硅掺杂层，所述第三多晶硅掺杂层与所述第一电介质层隔离；
于所述电介质层中的第二电介质层的表面形成第二多晶硅掺杂层及位于所述第二多晶硅掺杂层中的第四多晶硅掺杂层，所述第四多晶硅掺杂层与所述第二电介质层隔离，所述第二电介质层和所述第一电介质层间隔设置；
其中，所述第一多晶硅掺杂层和所述第三多晶硅掺杂层具有第一导电类型，且所述第一多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于所述第三多晶硅掺杂层掺杂浓度，所述第二多晶硅掺杂层和所述第四多晶硅掺杂层具有第二导电类型，且所述第二多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于所述第四多晶硅掺杂层掺杂浓度。
上述太阳能电池的制备方法中，在第一电介质层表面形成第一多晶硅掺杂层及位于第一多晶硅掺杂层中的第三多晶硅掺杂层，第三多晶硅掺杂层与第一电介质层隔离，并且第三多晶硅掺杂层的掺杂浓度大于第一多晶硅掺杂层的掺杂浓度，在第二电介质层表面形成第二多晶硅掺杂层及位于第二多晶硅掺杂层中的第四多晶硅掺杂层，第四多晶硅掺杂层与第二电介质层隔离，并且第四多晶硅掺杂层的掺杂浓度大于第二多晶硅掺杂层的掺杂浓度，第一电介质层和第三多晶硅掺杂层之间的第一多晶硅掺杂层、第二电介质层和第四多晶硅掺杂层之间的第二多晶硅掺杂层，在钝化性能保持不变的情况下，降低了太阳能电池中的寄生吸收。同时，掺杂浓度大的第三多晶硅掺杂层和第四多晶硅掺杂层，降低了接触电阻，提高了太阳能电池的效率。
在其中一个实施例中，所述于所述电介质层中的第一电介质层的表面形成第一多晶硅掺杂层及位于所述第一多晶硅掺杂层中第三多晶硅掺杂层，包括：
于所述第一电介质层的表面形成所述第一多晶硅掺杂层；
于所述第一多晶硅掺杂层的表面形成第一掺杂膜层，所述第一掺杂膜层中具有第一导电类型的第一掺杂离子；
采用选择性发射极激光掺杂技术使所述第一掺杂离子进入第一多晶硅掺杂层中，以于所述第一多晶硅掺杂层中形成所述第三多晶硅掺杂层。
在其中一个实施例中，所述于所述电介质层中的第二电介质层的表面形成第二多晶硅掺杂层及位于所述第二多晶硅掺杂层中第四多晶硅掺杂层，包括：
至少去除预设区域的所述第一掺杂膜层及所述第一多晶硅掺杂层，所述预设区域包括所述第二电介质层覆盖的区域；
于所述预设区域上形成所述第二多晶硅掺杂层；
于所述第二多晶硅掺杂层的表面形成第二掺杂膜层，所述第二掺杂膜层中具有第二导电类型的第二掺杂离子；
采用选择性发射极激光掺杂技术使所述第二掺杂离子进入第二多晶硅掺杂层中，以于所述第二多晶硅掺杂层中形成所述第四多晶硅掺杂层；
形成贯穿所述电介质层的沟槽，以使所述第一多晶硅掺杂层和所述第二多晶硅掺杂层隔离。
在其中一个实施例中，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述电介质层，所述于所述预设区域上形成所述第二多晶硅掺杂层之前，还包括：
去除所述预设区域的所述电介质层，使得所述电介质层的剩余部分形成第一电介质层；
采用等离子体增强化学气相沉积工艺于所述预设区域形成第二电介质层；
其中，所述沟槽位于所述第一电介质层与所述第二电介质层之间。
在其中一个实施例中，采用绿外皮秒激光去除所述预设区域的所述电介质层。
在其中一个实施例中，所述于所述电介质层中的第二电介质层的表面形成第二多晶硅掺杂层及位于所述第二多晶硅掺杂层中第四多晶硅掺杂层之后，还包括：
于所述第三多晶硅掺杂层上形成第一电极，所述第一电极与所述第三多晶硅掺杂层接触；
于所述第四多晶硅掺杂层上形成第二电极，所述第二电极与所述第四多晶硅掺杂层接触。
在其中一个实施例中，所述于所述第三多晶硅掺杂层上形成第一电极之前还包括：
于所述第一多晶硅掺杂层上形成背面钝化层，所述背面钝化层覆盖所述第二多晶硅掺杂层、所述第三多晶硅掺杂层和所述第四多晶硅掺杂层；
于所述基底背离所述电介质层的表面上形成正面减反层。
在其中一个实施例中，所述于所述第三多晶硅掺杂层上形成第一电极，包括：
采用丝网印刷工艺形成所述第一电极和所述第二电极。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术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公开的一些实施例，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为一实施例中太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图2为一实施例中形成第三多晶硅掺杂层之后太阳能电池的剖面示意图；
图3为一实施例中形成第四多晶硅掺杂层之后太阳能电池的剖面示意图；
图4为一实施例中形成沟槽之后太阳能电池的剖面示意图；
图5为一实施例中形成第一电极之后太阳能电池的剖面示意图。
附图标记说明：
102、基底；104、电介质层；106、第一多晶硅掺杂层；108、第三多晶硅掺杂层；110、第二多晶硅掺杂层；112、第四多晶硅掺杂层；114、第一电介质层；116、第二电介质层；118、第一电极；120、第二电极；122、背面钝化层；124、正面减反层；126、绒面结构；202、第一掺杂膜层；204、第二掺杂膜层；206、沟槽；208、第一ALOx薄膜层；210、第二ALOx薄膜层；212、钝化结构层；214、氮化物层。
具体实施方式
为了便于理解本公开实施例，下面将参照相关附图对本公开实施例进行更全面的描述。附图中给出了本公开实施例的首选实施例。但是，本公开实施例可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本公开实施例的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本公开实施例的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本公开实施例。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本公开实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述，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公开实施例的限制。
可以理解，本公开所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将第一多晶硅掺杂层称为第二多晶硅掺杂层，且类似地，可将第二多晶硅掺杂层称为第一多晶硅掺杂层。第一多晶硅掺杂层和第二多晶硅掺杂层两者都是多晶硅掺杂层，但其不是同一多晶硅掺杂层。
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。在本公开的描述中，“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。在本公开的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
本公开中基底的上表面为基底形成绒面结构的表面，基底的下表面为与上表面相对设置的表面，其他结构或层的上表面和下表面是相对基底的表面来说，两个表面中靠近基底表面的为下表面/底表面/底部/底面，背离基底上表面的为上表面/顶表面/顶部/顶面，其他结构或层的上和下同样是相对基底来说，靠近基底为下，背离基底为上。
图1为一实施例中太阳能电池的制备方法的流程示意图，如图1所示，在本实施例中，提供一种太阳能电池的制备方法，包括：
S102，提供基底。
基底是用于支撑太阳能电池的基板，基底上可以制备一个或多个膜层。基底的类型可以为绝缘体衬底、半导体衬底、导电体衬底等。其中，绝缘体衬底可以包括玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、氧化锆衬底、树脂衬底等。半导体衬底可以包括以硅或锗等为材料的半导体衬底、或者碳化硅、硅锗、砷化镓、磷化铟、氧化锌或氧化镓等的化合物半导体衬底等。导电体衬底可以包括石墨衬底、金属衬底、合金衬底、导电树脂衬底等。在一些实施例中，基底还可以为柔性衬底，例如，聚酰亚胺(PI)衬底，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)衬底或经表面处理的聚合物软膜衬底等。作为示例，在本实施例中，基底的构成材料选用单晶硅。在一些实施例中，基底包括N型硅衬底。
S104，于基底的表面形成电介质层。
在基底的表面形成电介质层，电介质层起到界面钝化和隧穿的作用，用来隔绝太阳能电池的正极(负极)与基底接触，减少接触复合损失，同时电子能隧穿电介质层，不影响电流的传递。示例性的，电介质层的构成材料包括氧化硅、氧化铝和氧化铬中的一种或多种。
示例性的，基底具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面用来形成绒面结构，第二表面用来形成太阳能电池的正极和负极，电介质层形成于基底的第二表面。
S106，于电介质层中的第一电介质层的表面形成第一多晶硅掺杂层及位于第一多晶硅掺杂层中的第三多晶硅掺杂层。
在电介质层中的第一电介质层的表面形成第一导电类型的第一多晶硅掺杂层，以及位于第一多晶硅掺杂层上表层中第一导电类型的第三多晶硅掺杂层，第一电介质层为用来形成第一多晶硅掺杂层的第一掺杂预设区的电介质层，第一多晶硅掺杂层和第三多晶硅掺杂层中掺杂有第一导电类型的相同掺杂离子或不同掺杂离子。
第三多晶硅掺杂层的底部和第一电介质层的顶部之间具有第一多晶硅掺杂层，即第三多晶硅掺杂层与第一电介质层之间通过第一多晶硅掺杂层隔离。第一多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于第三多晶硅掺杂层的掺杂浓度，即第一多晶硅掺杂层中掺杂离子的浓度低于第三多晶硅掺杂层中掺杂浓度的浓度。将第一多晶硅掺杂层和第三多晶硅掺杂层整体作为第一导电类型的第一多晶硅结构，掺杂浓度低的第一多晶硅掺杂层与第一电介质层接触，在钝化性能不变的情况下，降低了寄生吸收，第一多晶硅掺杂层中掺杂浓度高的第三多晶硅掺杂层，使得后续引出第一多晶硅结构的电极与第一多晶硅结构之间具有良好的欧姆接触，降低了接触电阻，同时降低了寄生吸收，提高了太阳能电池的效率。
示例性的，在平行于基底的平面内，第一多晶硅掺杂层环绕第三多晶硅掺杂层。第三多晶硅掺杂层背离基底的顶表面与第一多晶硅掺杂层背离基底的顶表面相齐平，便于后续形成引出第一多晶硅结构(第一多晶硅掺杂层)的电极，简化了工艺制程。
S108，于电介质层中的第二电介质层的表面形成第二多晶硅掺杂层及位于第二多晶硅掺杂层中的第四多晶硅掺杂层。
在电介质层中的第二电介质层的表面形成第二导电类型的第二多晶硅掺杂层，以及位于第二多晶硅掺杂层上表层中第二导电类型的第四多晶硅掺杂层，第二电介质层为用来形成第二多晶硅掺杂层的第二掺杂预设区的电介质层，第二电介质层和第一电介质层间隔设置，间隔设置指的是不接触；第二多晶硅掺杂层和第四多晶硅掺杂层中掺杂有第二导电类型的相同掺杂离子或不同掺杂离子。
第四多晶硅掺杂层的底部和第二电介质层的顶部之间具有第二多晶硅掺杂层，即第四多晶硅掺杂层与第二电介质层之间通过第二多晶硅掺杂层隔离。第二多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于第四多晶硅掺杂层的掺杂浓度，即第二多晶硅掺杂层中掺杂离子的浓度低于第四多晶硅掺杂层中掺杂浓度的浓度。将第二多晶硅掺杂层和第四多晶硅掺杂层整体作为第二导电类型的第二多晶硅结构，掺杂浓度低的第二多晶硅掺杂层与第二电介质层接触，在钝化性能不变的情况下，降低了寄生吸收，第二多晶硅掺杂层中掺杂浓度高的第四多晶硅掺杂层，使得后续引出第二多晶硅结构的电极与第二多晶硅结构之间具有良好的欧姆接触，降低了接触电阻，同时降低了寄生吸收，提高了太阳能电池的效率。
示例性的，在平行于基底的平面内，第二多晶硅掺杂层环绕第四多晶硅掺杂层。第四多晶硅掺杂层背离基底的顶表面与第二多晶硅掺杂层背离基底的顶表面相齐平，便于后续形成引出第二多晶硅结构(第二多晶硅掺杂层和第四多晶硅掺杂层)的电极，简化了工艺制程。
示例性的，第二导电类型和第一导电类型相反；当第一导电类型为P型时，第二导电类型为N型，当第一导电类型为N型时，第二导电类型为P型。在本实施例中，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。
上述太阳能电池的制备方法中，第一电介质层和第三多晶硅掺杂层之间的第一多晶硅掺杂层、第二电介质层和第四多晶硅掺杂层之间的第二多晶硅掺杂层，在钝化性能保持不变的情况下，降低了太阳能电池中的寄生吸收。同时，掺杂浓度大的第三多晶硅掺杂层和第四多晶硅掺杂层，降低了接触电阻，提高了太阳能电池的效率。
图2为一实施例中形成第三多晶硅掺杂层之后太阳能电池的剖面示意图，如图2所示，提供基底102，并采用抛光液对基底102的第一表面和第二表面进行双面抛光去除损伤层。示例性的，抛光液包括去离子水、KOH和抛光添加剂。然后，在基底102用于形成电极的第二表面形成电介质层104。
在一些实施例中，采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)工艺形成电介质层104。此时，电介质层104较稀疏，为了匹配第一多晶硅掺杂层和第一电介质层、第二多晶硅掺杂层和第二电介质层，采用不同的工艺步骤形成第一电介质层和第二电介质层。示例性的，第一电介质层和第二电介质层具有不同的性能和厚度。
在一些实施例中，采用LPCVD(低压化学气相沉积)工艺形成电介质层104。此时，电介质层104的致密性较好，在同一工艺步骤中形成第一电介质层和第二电介质层。示例性的，第一电介质层和第二电介质层具有相同的性能和厚度，简化了工艺步骤，降低了太阳能电池的制造成本。
在一些实施例中，于电介质层104中的第一电介质层的表面形成第一多晶硅掺杂层106及位于第一多晶硅掺杂层106中的第三多晶硅掺杂层108包括步骤S202-步骤S206。
S202，于第一电介质层的表面形成第一多晶硅掺杂层。
具体的，采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)工艺，在电介质层104中的第一电介质层的表面形成第一导电类型的第一多晶硅掺杂层106，此时，第一多晶硅掺杂层106为掺杂的非晶硅层，第一多晶硅掺杂层106延伸覆盖至第一电介质层以外的电介质层104上。可理解的是，平行于基底102表面的平面分为用于形成第一多晶硅掺杂层的第一掺杂预设区1、用于形成第二多晶硅掺杂层的第二掺杂预设区2以及位于第一掺杂预设区1和第二掺杂预设区2之间的隔离预设区3，隔离预设区3用来隔开第一掺杂预设区1和第二掺杂预设区2，电介质层104包括位于第一隔离预设区1的第一电介质层和位于第二隔离预设区2的第二电介质层，第一电介质层表面的第一多晶硅掺杂层106会一直保留，其余区域的第一多晶硅掺杂层106在后续工艺步骤中会被去除。
S204，于第一多晶硅掺杂层的表面形成第一掺杂膜层，第一掺杂膜层中具有第一导电类型的第一掺杂离子。
在第一多晶硅掺杂层106的表面形成第一掺杂膜层202，第一掺杂膜层202中具有第一导电类型的第一掺杂离子。示例性的，采用APCVD(常压化学气相沉积)工艺形成第一掺杂膜层202。示例性的，第一导电类型为P型，第一掺杂离子包括硼离子，第一掺杂膜层包括BSG(硼硅酸盐玻璃层)。
S206，采用选择性发射极激光掺杂技术使第一掺杂离子进入第一多晶硅掺杂层中，以于第一多晶硅掺杂层中形成第三多晶硅掺杂层。
选择激光掺杂设备，以采用选择性发射极(SE)激光掺杂技术，使第一电介质层部分区域(第一重掺杂预设区)上的第一掺杂膜层202中的第一掺杂离子进入到第一多晶硅掺杂层106的上表层中，以形成位于第一多晶硅掺杂层106中的第三多晶硅掺杂层108，其中，第一掺杂预设区1包括第一重掺杂预设区和环绕第一重掺杂预设区的第一轻掺杂预设区。进一步的，第一轻掺杂预设区环绕第一重掺杂预设区的四周。
示例性的，采用选择性发射极(SE)激光掺杂技术进行2次掺杂工艺，以形成第三多晶硅掺杂层108，以提高第三多晶硅掺杂层108中第一掺杂离子的均匀性。
图3为一实施例中形成第四多晶硅掺杂层之后太阳能电池的剖面示意图，如图3所示，在一些实施例中，于电介质层104中的第二电介质层的表面形成第二多晶硅掺杂层110及位于第二多晶硅掺杂层110中第四多晶硅掺杂层112，包括步骤S302-步骤S310。
S302，至少去除预设区域的第一掺杂膜层及第一多晶硅掺杂层，预设区域包括第二电介质层覆盖的区域。
至少去除预设区域的第一掺杂膜层202和第一多晶硅掺杂层106，预设区域包括第二电介质层覆盖的区域(第二掺杂预设区2)。示例性的，预设区域还包括第一电介质层和第二电介质层之间(隔离预设区3)靠近第二电介质层的部分区域或全部区域。示例性的，采用绿外皮秒激光进行局部开孔，去除预设区域的第一掺杂膜层202和第一多晶硅掺杂层106，定位精确，避免损伤第一电介质层上的第一多晶硅掺杂层106。
在一些实施例中，预设区域为第二电介质层覆盖的区域(第二掺杂预设区2)，后续形成沟槽时，仅需去除第一电介质层和第二电介质层之间(隔离预设区3)的第一掺杂膜层、第一多晶硅掺杂层及电介质层(可以为第一电介质层)，降低了后续形成贯穿电介质层的沟槽的工艺难度。
在另一些实施例中，预设区域由第二电介质层覆盖的区域(第二掺杂预设区2)、第一电介质层和第二电介质层之间(隔离预设区3)靠近第二电介质层的全部区域构成，后续形成沟槽时，仅需去除第一电介质层和第二电介质层之间(隔离预设区3)的第二掺杂膜层、第二多晶硅掺杂层及电介质层(可以为第二电介质层)，降低了后续形成贯穿电介质层的沟槽的工艺难度。本公开以预设区域由第二电介质层覆盖的区域(第二掺杂预设区2)、第一电介质层和第二电介质层之间(隔离预设区3)靠近第二电介质层的全部区域构成，进行示例性描述。
在其中一个实施例中，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成电介质层104，于预设区域上形成第二多晶硅掺杂层110之前，还包括步骤S402-步骤S404。
S402，去除预设区域的电介质层104，使得电介质层104的剩余部分形成第一电介质层114。
在一些实施例中，采用绿外皮秒激光去除预设区域的电介质层104，定位精确，避免损伤第一电介质层114上的第一多晶硅掺杂层106。
S404，采用等离子体增强化学气相沉积工艺于预设区域形成第二电介质层。
清洗基底表面之后，采用等离子体增强化学气相沉积工艺在预设区域形成第二电介质层116，第二电介质层116延伸覆盖至第一掺杂膜层202的表面，此时形成的第二电介质层116用于匹配后续形成的第二多晶硅掺杂层110，后续形成的沟槽是通过去除隔离预设区3的第二电介质层116和第二多晶硅掺杂层110得到的，位于第一电介质层114与第二电介质层116之间，以间隔第一电介质层114与第二电介质层116。
S304，于预设区域上形成第二多晶硅掺杂层。
具体的，采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)工艺，在第二电介质层116的表面形成第二导电类型的第二多晶硅掺杂层110，此时，第二多晶硅掺杂层110为掺杂的非晶硅层，第二多晶硅掺杂层110同时覆盖在第一掺杂膜层202上。
S306，于第二多晶硅掺杂层的表面形成第二掺杂膜层，第二掺杂膜层中具有第二导电类型的第二掺杂离子。
在第二多晶硅掺杂层110的表面形成第二掺杂膜层204，第二掺杂膜层204中具有第二导电类型的第二掺杂离子。示例性的，采用APCVD(常压化学气相沉积)工艺形成第二掺杂膜层204。示例性的，第二导电类型为N型，第二掺杂离子包括磷离子，第二掺杂膜层204包括PSG(磷硅酸盐玻璃层)。
S308，采用选择性发射极激光掺杂技术使第二掺杂离子进入第二多晶硅掺杂层110中，以于第二多晶硅掺杂层110中形成第四多晶硅掺杂层112。
选择激光掺杂设备，以采用选择性发射极(SE)激光掺杂技术，使第二电介质层116部分区域(第二重掺杂预设区)上的第二掺杂膜层204中的第二掺杂离子进入到第二多晶硅掺杂层110的上表层中，以形成位于第二多晶硅掺杂层110中的第四多晶硅掺杂层112，其中，第二掺杂预设区2包括第二重掺杂预设区和环绕第二重掺杂预设区的第二轻掺杂预设区。进一步的，第二轻掺杂预设区环绕第二重掺杂预设区的四周。
示例性的，采用选择性发射极(SE)激光掺杂技术进行2次掺杂工艺，以形成第四多晶硅掺杂层112，以提高第四多晶硅掺杂层112中第二掺杂离子的均匀性。
示例性的，采用高温晶化工艺，以使非晶硅层的第一多晶硅掺杂层106和第二多晶硅掺杂层110转变成多晶硅层，并通入氧气以形成位于第二掺杂膜层204表面的二氧化硅保护层。
可以理解的是，形成第四多晶硅掺杂层112之后还包括至少去除第一多晶硅掺杂层106上的第二掺杂膜层204和第二多晶硅掺杂层110步骤。示例性的，采用ink或激光开膜的方法去除第一多晶硅掺杂层106上的第二掺杂膜层204和第二多晶硅掺杂层110。示例性的，形成第四多晶硅掺杂层112之后还包括至少去除第一多晶硅掺杂层106上的第二电介质层116的步骤。
S310，形成贯穿电介质层的沟槽，以使第一多晶硅掺杂层106和第二多晶硅掺杂层110隔离。
图4为一实施例中形成沟槽之后太阳能电池的剖面示意图，如图4所示，具体的，刻蚀去除隔离预设区3覆盖的膜层，例如第二掺杂膜层204、第二多晶硅掺杂层110和第二电介质层116，以形成暴露出基底102的沟槽206，沟槽206隔开了第一多晶硅掺杂层106和第二多晶硅掺杂层110，同时隔开了第一电介质层114和第二电介质层116。示例性的，采用绿外皮秒激光进行局部开孔，去除隔离预设区3覆盖的膜层，即第一多晶硅掺杂层106和第二多晶硅掺杂层110之间区域的膜层，定位精确，避免损伤其他膜层。
图5为一实施例中形成第一电极之后太阳能电池的剖面示意图，如图5所示，在本实施例中，于电介质层中的第二电介质层的表面形成第二多晶硅掺杂层110及位于第二多晶硅掺杂层110中第四多晶硅掺杂层112之后，还包括步骤S502-步骤S504。
S502，于第三多晶硅掺杂层108上形成第一电极118，第一电极118与第三多晶硅掺杂层108接触，以引出第一多晶硅掺杂层106，作为太阳能电池的第一导电类型电极。
S504，于第四多晶硅掺杂层112上形成第二电极120，第二电极120与第四多晶硅掺杂层112接触，以引出第二多晶硅掺杂层110，作为太阳能电池的第二导电类型电极。
在一些实施例中，步骤S502-步骤S504包括：采用丝网印刷工艺，形成第一电极118和第二电极120，通过套印对位的方式可以实现第一电极118和第三多晶硅掺杂层108、第二电极120和第四多晶硅掺杂层110的精准对位，进一步降低漏电风险。进一步的，印刷银浆并烧结形成第一电极118和第二电极120。
在其中一个实施例中，于第三多晶硅掺杂层108上形成第一电极118之前还包括步骤S602-步骤S604。
S602，于第一多晶硅掺杂层106上形成背面钝化层122，背面钝化层122覆盖第二多晶硅掺杂层110、第三多晶硅掺杂层108和第四多晶硅掺杂层112。
S604，于基底102背离电介质层104的表面上形成正面减反层124。
具体的，在第一多晶硅掺杂层106上形成背面钝化层122之前还包括：采用链式清洗机清洗基底102，以去除基底102背离电介质层104表面(第一表面)的氧化层，并进行清洗制绒，在基底背离电介质层104的表面形成绒面结构126，同时沟槽206底部的激光损伤会被去除。示例性的，第二掺杂膜层204表面的二氧化硅保护层、第二掺杂膜层204和第一掺杂膜层202会被去除，露出第一多晶硅掺杂层106和第二多晶硅掺杂层110。
步骤S602-步骤S604具体为，RCA清洗后，采用原子层沉积工艺在绒面结构126表面沉积第一ALOx薄膜层208；采用原子层沉积工艺在第一多晶硅掺杂层106表面沉积第二ALOx薄膜层210，第二ALOx薄膜层210延伸覆盖第二多晶硅掺杂层110、第三多晶硅掺杂层108、第四多晶硅掺杂层112及沟槽206的底部，通过第二ALOx薄膜层210进行背面钝化，提高太阳能电池的Voc和Isc。其次，在第一ALOx薄膜层208的表面沉积钝化结构层212，钝化结构层212包括氮化物膜层(氮化硅)和氧化物膜层(二氧化硅)，钝化结构层212和第一ALOx薄膜层208共同作为正面减反层124，进行表面钝化和体钝化；阻挡金属离子、水等对太阳能电池的腐蚀，提升电池的Uoc。同时，将长波段的光反射回太阳能电池体内再次吸收，提高太阳光的吸收，提升Isc。再次，在第二ALOx薄膜层210的表面形成氮化物层214，例如氮化硅层；背面钝化层122包括氮化物层214和第二ALOx薄膜层210。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本公开提供一种太阳能电池，与上述太阳能电池的制备方法中的实施例相同或相应的部分，以下将不做赘述。
如图5所示，太阳能电池包括基底102、电介质层、第一多晶硅掺杂层106、第一多晶硅掺杂层110、第三多晶硅掺杂层108和第四多晶硅掺杂层112，电介质层，位于基底102的表面，包括间隔设置的第一电介质层114和第二电介质层116；第一多晶硅掺杂层106位于第一电介质层114的表面；第二多晶硅掺杂层110位于第二电介质层116的表面；第三多晶硅掺杂层108位于第一多晶硅掺杂层106中，且与第一电介质层114隔离；第四多晶硅掺杂层112位于第二多晶硅掺杂层110中，且与第二电介质层116隔离；其中，第一多晶硅掺杂层106和第三多晶硅掺杂层108具有第一导电类型，且第一多晶硅掺杂层106的掺杂浓度小于第三多晶硅掺杂层108的掺杂浓度，第二多晶硅掺杂层110和第四多晶硅掺杂层112具有第二导电类型，且第二多晶硅掺杂层110的掺杂浓度小于第四多晶硅掺杂层112的掺杂浓度。
上述太阳能电池中，掺杂浓度大于第一多晶硅掺杂层的第三多晶硅掺杂层与第一电介质层之间设置有第一多晶硅掺杂层，掺杂浓度大于第二多晶硅掺杂层的第四多晶硅掺杂层与第二电介质层之间设置有第二多晶硅掺杂层，在钝化性能保持不变的情况下，降低了太阳能电池中的寄生吸收。同时，掺杂浓度大的第三多晶硅掺杂层和第四多晶硅掺杂层，降低了接触电阻，提高了太阳能电池的效率。
在其中一个实施例中，第三多晶硅掺杂层108自第一多晶硅掺杂层106背离基底102的表面延伸至第一多晶硅掺杂层106中，便于后续形成引出第一多晶硅掺杂层106的电极，简化了工艺制程。
在其中一个实施例中，第四多晶硅掺杂层112自第二多晶硅掺杂层110背离基底102的表面延伸至第二多晶硅掺杂层110中，便于后续形成引出第二多晶硅掺杂层110的电极，简化了工艺制程。
在其中一个实施例中，第一电介质层114和第二电介质层116形成于同一工艺步骤。
在其中一个实施例中，太阳能电池还包括：第一电极118和第二电极120；第一电极118位于第三多晶硅掺杂层108上，且与第三多晶硅掺杂层108接触，以引出第一多晶硅掺杂层106，作为太阳能电池的第一导电类型电极；第二电极120位于第四多晶硅掺杂层112上，且与第四多晶硅掺杂层112接触，以引出第二多晶硅掺杂层110，作为太阳能电池的第二导电类型电极。通过第一电极118和第二电极120可以将太阳能电池连接到需要的地方提供电能。
在其中一个实施例中，太阳能电池还包括：背面钝化层122和正面减反层124；背面钝化层122覆盖第二多晶硅掺杂层110、第三多晶硅掺杂层108和第四多晶硅掺杂层112，其中，第一电极118和第二电极120均贯穿背面钝化层122。背面钝化层122用来进行背面钝化，提高太阳能电池的Voc和Isc；正面减反层124位于基底102背离电介质层的表面上，进行表面钝化和体钝化；阻挡金属离子、水等对太阳能电池的腐蚀，提升电池的Uoc。同时，将长波段的光反射回太阳能电池体内再次吸收，提高太阳光的吸收，提升Isc。
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公开实施例的几种实施方式，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，在不脱离本公开实施例构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开实施例的保护范围。
Claims (14)
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
基底；
电介质层，位于所述基底的表面，包括间隔设置的第一电介质层和第二电介质层；
第一多晶硅掺杂层，位于所述第一电介质层的表面；
第二多晶硅掺杂层，位于所述第二电介质层的表面；
第三多晶硅掺杂层，位于所述第一多晶硅掺杂层中，且与所述第一电介质层隔离；
第四多晶硅掺杂层，位于所述第二多晶硅掺杂层中，且与所述第二电介质层隔离；
其中，所述第一多晶硅掺杂层和所述第三多晶硅掺杂层具有第一导电类型，且所述第一多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于所述第三多晶硅掺杂层的掺杂浓度，所述第二多晶硅掺杂层和所述第四多晶硅掺杂层具有第二导电类型，且所述第二多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于所述第四多晶硅掺杂层的掺杂浓度。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第三多晶硅掺杂层自所述第一多晶硅掺杂层背离所述基底的表面延伸至所述第一多晶硅掺杂层中。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电介质层和所述第二电介质层形成于同一工艺步骤。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，还包括：
第一电极，位于所述第三多晶硅掺杂层上，且与所述第三多晶硅掺杂层接触；
第二电极，位于所述第四多晶硅掺杂层上，且与所述第四多晶硅掺杂层接触。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，还包括：
背面钝化层，覆盖所述第一多晶硅掺杂层、所述第二多晶硅掺杂层、所述第三多晶硅掺杂层和所述第四多晶硅掺杂层；
正面减反层，位于所述基底背离所述电介质层的表面上；
其中，所述第一电极和所述第二电极均贯穿所述背面钝化层。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述电介质层的构成材料包括氧化硅、氧化铝和氧化铬中的一种或多种，所述基底包括N型掺杂硅衬底。
7.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供基底；
于所述基底的表面形成电介质层；
于所述电介质层中的第一电介质层的表面形成第一多晶硅掺杂层及位于所述第一多晶硅掺杂层中的第三多晶硅掺杂层，所述第三多晶硅掺杂层与所述第一电介质层隔离；
于所述电介质层中的第二电介质层的表面形成第二多晶硅掺杂层及位于所述第二多晶硅掺杂层中的第四多晶硅掺杂层，所述第四多晶硅掺杂层与所述第二电介质层隔离，所述第二电介质层和所述第一电介质层间隔设置；
其中，所述第一多晶硅掺杂层和所述第三多晶硅掺杂层具有第一导电类型，且所述第一多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于所述第三多晶硅掺杂层掺杂浓度，所述第二多晶硅掺杂层和所述第四多晶硅掺杂层具有第二导电类型，且所述第二多晶硅掺杂层的掺杂浓度小于所述第四多晶硅掺杂层掺杂浓度。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述于所述电介质层中的第一电介质层的表面形成第一多晶硅掺杂层及位于所述第一多晶硅掺杂层中第三多晶硅掺杂层，包括：
于所述第一电介质层的表面形成所述第一多晶硅掺杂层；
于所述第一多晶硅掺杂层的表面形成第一掺杂膜层，所述第一掺杂膜层中具有第一导电类型的第一掺杂离子；
采用选择性发射极激光掺杂技术使所述第一掺杂离子进入第一多晶硅掺杂层中，以于所述第一多晶硅掺杂层中形成所述第三多晶硅掺杂层。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述于所述电介质层中的第二电介质层的表面形成第二多晶硅掺杂层及位于所述第二多晶硅掺杂层中第四多晶硅掺杂层，包括：
至少去除预设区域的所述第一掺杂膜层及所述第一多晶硅掺杂层，所述预设区域包括所述第二电介质层覆盖的区域；
于所述预设区域上形成所述第二多晶硅掺杂层；
于所述第二多晶硅掺杂层的表面形成第二掺杂膜层，所述第二掺杂膜层中具有第二导电类型的第二掺杂离子；
采用选择性发射极激光掺杂技术使所述第二掺杂离子进入第二多晶硅掺杂层中，以于所述第二多晶硅掺杂层中形成所述第四多晶硅掺杂层；
形成贯穿所述电介质层的沟槽，以使所述第一多晶硅掺杂层和所述第二多晶硅掺杂层隔离。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述电介质层，所述于所述预设区域上形成所述第二多晶硅掺杂层之前，还包括：
去除所述预设区域的所述电介质层，使得所述电介质层的剩余部分形成第一电介质层；
采用等离子体增强化学气相沉积工艺于所述预设区域形成第二电介质层；
其中，所述沟槽位于所述第一电介质层与所述第二电介质层之间。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，采用绿外皮秒激光去除所述预设区域的所述电介质层。
12.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述于所述电介质层中的第二电介质层的表面形成第二多晶硅掺杂层及位于所述第二多晶硅掺杂层中第四多晶硅掺杂层之后，还包括：
于所述第三多晶硅掺杂层上形成第一电极，所述第一电极与所述第三多晶硅掺杂层接触；
于所述第四多晶硅掺杂层上形成第二电极，所述第二电极与所述第四多晶硅掺杂层接触。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述于所述第三多晶硅掺杂层上形成第一电极之前还包括：
于所述第一多晶硅掺杂层上形成背面钝化层，所述背面钝化层覆盖所述第二多晶硅掺杂层、所述第三多晶硅掺杂层和所述第四多晶硅掺杂层；
于所述基底背离所述电介质层的表面上形成正面减反层。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述于所述第三多晶硅掺杂层上形成第一电极，包括：
采用丝网印刷工艺形成所述第一电极和所述第二电极。
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|---|---|---|---|
| CN202311395651.0A CN117334754A (zh) | 2023-10-25 | 2023-10-25 | 太阳能电池及其制备方法 |
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