CN117352566B - 杂化异质结太阳能电池及电池组件和制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种杂化异质结太阳能电池及电池组件和制备方法，包括半导体衬底，具有相对的衬底正面和衬底背面，其中，衬底正面更靠近电池的向光面，衬底背面更靠近电池的背光面；至少两个复合层，位于衬底正面的一侧，每个复合层包括沿逐渐远离衬底正面的方向依次排布的隧穿层和掺杂多晶硅层的叠层结构。本申请提供的杂化异质结太阳能电池及电池组件和制备方法能够在电池表面获得稳定的钝化效果，并且能够降低电池非金属区域的光吸收，同时实现更好的工艺流程控制。

Description

杂化异质结太阳能电池及电池组件和制备方法
技术领域
本申请主要涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种杂化异质结太阳能电池及电池组件和制备方法。
背景技术
异质结电池(HJT)具有转换效率高、制造工序少、薄硅片应用等一系列优点，被认为是光伏行业的第三次变革方向。随着越来越多的企业布局HJT电池赛道，预计HJT电池技术未来有望在众多电池片技术中脱颖而出，HJT电池将实现规模化量产。虽然HJT 电池理论效率更高，但HJT太阳能电池存在的最大问题之一是紫外辐射诱导衰减。与其他类型的电池相比，HJT 电池片的非晶硅/微晶硅层更易受到紫外线辐射破坏而在表面产生缺陷，相较于其他种类电池衰减更快，从而导致组件效率衰减。
一些现有技术采用截止性胶膜过滤紫外线，但是实际紫外线是有用能量，截止型胶膜使得初始功率衰减，或者其他采用UV光转膜方案，但遇到胶膜变黄问题，无法彻底解决UV衰减的问题。另外在一些电池中生长单层掺杂多晶硅层，然后局部刻蚀，形成非金属区薄掺杂多晶硅层结构，减少多晶硅层的光吸收。由于非晶硅存在大量的针孔状孔洞，刻蚀速度难以控制，在量产阶段工艺稳定性较差，增加生产制程难度。因此本领域中对于异质结电池的表面设计方式仍然存在诸多不足。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提供杂化异质结太阳能电池及电池组件和制备方法，能够在电池表面获得稳定的钝化效果，并且能够降低电池非金属区域的光吸收，同时实现更好的工艺流程控制。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种杂化异质结太阳能电池，包括半导体衬底，具有相对的衬底正面和衬底背面，其中，衬底正面更靠近电池的向光面，衬底背面更靠近电池的背光面；至少两个复合层，位于衬底正面的一侧，每个复合层包括沿逐渐远离衬底正面的方向依次排布的隧穿层和掺杂多晶硅层的叠层结构。
可选地，半导体衬底包括单晶硅，半导体衬底的掺杂类型包括N型或P型，且半导体衬底的厚度为80μm-180μm。
可选地，衬底正面包括绒面结构、且衬底背面包括绒面结构和/或抛光面结构，其中，绒面结构包括金字塔绒面和/或腐蚀坑绒面。
可选地，杂化异质结太阳能电池还包括本征非晶硅层、背面掺杂层、透明导电层和背金属电极，沿逐渐远离衬底背面的方向依次排布在衬底背面的一侧，其中，背面掺杂层包括非晶硅、纳米晶硅和/或微晶硅构成的单层或者叠层结构。
可选地，本征非晶硅层的厚度为5~20nm，背面掺杂层的厚度为5~45nm。
可选地，透明导电层包括掺杂的氧化铟、氧化锌和/或氧化钨构成的透明氧化物导电薄膜，且透明导电层的厚度为70~120nm。
可选地，至少两个复合层包括位于第一复合层中的第一掺杂多晶硅层和位于第二复合层中的第二掺杂多晶硅层，第一复合层相较于第二复合层更靠近衬底正面，其中，第二掺杂多晶硅层更靠近衬底正面的下表面掺杂浓度大于第一掺杂多晶硅层更远离衬底正面的上表面掺杂浓度。
可选地，第一复合层还包括第一隧穿层，第二复合层还包括第二隧穿层，其中，第一隧穿层的厚度为0.8~2nm，第一掺杂多晶硅层的厚度为20~40nm，第二隧穿层的厚度为1~2.5nm，第二掺杂多晶硅层的厚度为50~150nm。
可选地，在衬底正面的一侧包括多个间隔且相邻排布的接触区和非接触区，其中，每个接触区中均包括至少两个复合层。
可选地，每个非接触区仅包括一个复合层。
可选地，杂化异质结太阳能电池还包括介质减反射层，位于接触区和非接触区更远离衬底正面的最外层。
可选地，介质减反射层包括由氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氟化镁中的一种介材质或多种材质构成的单层介质层或叠层介质层，且介质减反射层的厚度为60~120nm。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种电池组件，包括多个串联和/或并联的如上所述的杂化异质结太阳能电池。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种杂化异质结太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：制备半导体衬底，半导体衬底具有相对的衬底正面和衬底背面，其中，衬底正面更靠近电池的向光面，衬底背面更靠近电池的背光面；在衬底正面依次制备至少两个复合层和正金属电极，每个复合层包括沿更远离衬底正面的方向依次排布的隧穿层和掺杂多晶硅层的叠层结构；以及在衬底背面依次制备本征非晶硅层、掺杂的非晶硅或纳米晶硅或微晶硅的单层或者叠层结构、透明导电层和背金属电极。
可选地，其中，制备至少两个复合层的步骤进一步包括：在衬底正面依次形成第一隧穿层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿层和第二掺杂多晶硅层；激光扫描部分的第二掺杂多晶硅层以生长氧化硅膜，从而获得第一半成品电池，第一半成品电池在衬底正面的一侧具有多个间隔且相邻排布的接触区和非接触区，其中，接触区为被激光扫描的区域、非接触区为未被激光扫描的区域；使用碱性溶液对第一半成品电池进行刻蚀，以去除非接触区的第二掺杂多晶硅层；去除氧化硅膜和非接触区的第二隧穿层，从而使每个接触区中均包括两个复合层，每个非接触区仅包括一个复合层。
可选地，制备方法还包括在制备半导体衬底时对半导体衬底进行碱刻刻蚀，以去除污染物并形成减反射的纹理结构。
可选地，形成隧穿层的方法为热氧化法，形成多晶硅层的方法为LPCVD法或PECVD法。
可选地，在形成掺杂多晶硅层时，方法还包括先形成微晶硅层，并在800~930℃的温度条件下对于微晶硅层进行以磷为掺杂源的微晶硅掺杂和退火晶化，以形成掺杂多晶硅层。
可选地，制备方法还包括在衬底正面使用ALD法或PECVD法制备介质减反射层，介质减反射层包括由氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氟化镁中的一种介材质或多种材质构成的单层介质层或叠层介质层。
可选地，制备方法还包括激光扫描位于接触区的部分介质减反射层，以露出在接触区的第二掺杂多晶硅层，并在露出的第二掺杂多晶硅层上制备正金属电极。
与现有技术相比，本申请采用隧穿层和掺杂多晶硅层的叠层复合结构的太阳能电池, 能够使电池在表面获得稳定的钝化效果，并且布置介质减反射膜，能够在降低光吸收的同时降低成本，同时设计顶层的隧穿氧化层，可以更好的在制备过程中进行刻蚀阻挡，实现更好的工艺流程控制。
附图说明
包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：
图1是本申请一实施例中一种杂化异质结太阳能电池的结构示意图;
图2是本申请一实施例中一种杂化异质结太阳能电池制备方法的流程示意图;
图3~图9是本申请一实施例中一种杂化异质结太阳能电池在不同制备工序中的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
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申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。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授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，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示例可以具有不同的值。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。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。
本申请参照图1提出了一种杂化异质结太阳能电池10（以下简称“电池10”）。电池10主要包括半导体衬底101，具有相对的衬底正面1011和衬底背面1012，其中，衬底正面1011更靠近电池的向光面，衬底背面1012更靠近电池的背光面。具体的，半导体衬底101包括单晶硅，半导体衬底101的掺杂类型包括N型或P型，且半导体衬底101的厚度为80μm-180μm，例如可以为80μm、100μm、120μm 、140μm、150μm或者180μm，优选110μm-130μm。进一步的，衬底正面1011在制备时可以制备为绒面结构，而衬底背面1012制备为绒面结构和/或抛光面结构，其中，绒面结构包括金字塔绒面和/或腐蚀坑绒面。
进一步的，本申请任一实施例提出的杂化异质结太阳能电池还包括至少两个复合层，位于衬底正面的一侧，每个复合层包括沿逐渐远离衬底正面的方向依次排布的隧穿层和掺杂多晶硅层的叠层结构。具体来说，在如图1所示的实施例中，优选实施为具有两个复合层，其中包括位于第一复合层103和第二复合层104。进一步的，第一复合层103包括第一隧穿层1022和第一掺杂多晶硅层1023，第二复合层104包括第二隧穿层1024和第二掺杂多晶硅层1025。第一复合层103相较于第二复合层104更靠近衬底正面1011。
进一步的，第一复合层103和第二复合层104还各自具有第一隧穿层1022以及第二隧穿层1024。第一隧穿层1022和第二隧穿层1024都可以为SiO2隧穿层。第二隧穿层1024在扩散工艺中作为阻挡层，由于在掺杂过程中掺杂元素要穿过阻挡层才能到达位于第二隧穿层1024之下的第一掺杂多晶硅层1023，因此能够降低底层第一掺杂多晶硅层1023的掺杂浓度。
在本实施例中，第一隧穿层1022的厚度为0.8~2nm，第一掺杂多晶硅层1023的厚度为20~40nm，第二隧穿层1024的厚度为1~2.5nm，第二掺杂多晶硅层1025的厚度为50~150nm。
电池10还包括本征非晶硅层107、背面掺杂层108、透明导电层109和背金属电极114，沿逐渐远离衬底背面1012的方向依次排布在衬底背面1012的一侧。具体的，本征非晶硅层107的厚度为5~20nm；背面掺杂层108的厚度为5~45nm，且背面掺杂层108包括非晶硅、纳米晶硅和/或微晶硅构成的单层或者叠层结构，其掺杂类型和半导体衬底101的掺杂类型相同或相反，和位于衬底正面1011一侧的第一掺杂多晶硅层1023以及第二掺杂多晶硅层1025的掺杂类型相反；透明导电层109包括掺杂的氧化铟、氧化锌和/或氧化钨构成的透明氧化物导电薄膜，且透明导电层的厚度为70~120nm。
参考图1可以看出的是，在衬底正面1011的一侧包括多个间隔且相邻排布的接触区105和非接触区106，其中，每个接触区105中均包括前文所述的至少两个复合层103和104，而每个非接触区106仅包括一个复合层103。根据图1，正金属电极113位于每个接触区105中。也即，具有正金属电极113的接触区105中（也可以理解为金属区），具有双层的复合层103和104，而在不具有正金属电极113的非接触区106中（也可以理解为非金属区），仅具有一个复合层103。
在本实施例中，第一掺杂多晶硅层1023和第二掺杂多晶硅层1025在各自层本身之中的掺杂浓度以更远离衬底正面1011的上表面至更靠近衬底正面1011的下表面的方向逐渐降低，也即在第一掺杂多晶硅层1023和第二掺杂多晶硅层1025中，下表面的掺杂浓度小于上表面的掺杂浓度。而在本实施例中优选地，使第二掺杂多晶硅层1025更靠近衬底正面1011的下表面掺杂浓度大于第一掺杂多晶硅层1023更远离衬底正面1011的上表面掺杂浓度。通过这样的方式可以更好的控制非金属区（即不具备正金属电极113的非接触区106）中第一掺杂多晶硅层1023的掺杂浓度一定小于金属区（即具有正金属电极113的接触区105）中的第二掺杂多晶硅层1025的掺杂浓度，从而实现精确而严格的控制非金属区中掺杂多晶硅层的掺杂浓度，从而获得稳定的表面钝化效果和较低的光吸收。
根据图1，电池10还包括介质减反射层111，位于接触区105和非接触区106更远离衬底正面1011的最外层。介质减反射层111包括由氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氟化镁中的一种介材质或多种材质构成的单层介质层或叠层介质层，且介质减反射层的厚度为60~120nm。在本实施例中，通过介质减反射层111替代了现有技术中异质结电池常规使用的透明导电膜，可以在降低光吸收的同时进一步降低成本。
基于上述的电池10的结构，本申请还提出一种电池组件，包括多个串联和/或并联的如上的杂化异质结太阳能电池10。
本申请的另一实施例参照图2还提出了一种杂化异质结太阳能电池的制备方法20（以下简称“方法20”）。本申请中图2使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
参照图2，方法20包括如下步骤。步骤21为制备半导体衬底，半导体衬底具有相对的衬底正面和衬底背面，其中，衬底正面更靠近电池的向光面，衬底背面更靠近电池的背光面。步骤22为在衬底正面依次制备至少两个复合层和正金属电极，每个复合层包括沿更远离衬底正面的方向依次排布的隧穿层和掺杂多晶硅层的叠层结构，其中，掺杂多晶硅层的掺杂类型和半导体衬底的掺杂类型相同或相反。步骤23为在衬底背面依次制备本征非晶硅层、掺杂的非晶硅或纳米晶硅或微晶硅的单层或者叠层结构、透明导电层和背金属电极。
示例性的，该方法20可以用于制备如图1所示的电池10。下面以方法20适用于电池10为例，进一步详细的介绍电池10和方法20的更多细节。具体可以参照图3~图9的电池10在不同制备工序中的结构示意图。首先参照图3，在制备半导体衬底101时，首先提供一个初始的N型半导体衬底层，对半导体衬底层进行清洗和制绒的操作，而后对半导体衬底101进行碱刻刻蚀，以去除污染物并形成减反射的纹理结构，由此生成半导体衬底101。
参照图4，在衬底正面1011使用热氧化法形成隧穿层，使用LPCVD法或PECVD法形成多晶硅层。具体的，在衬底正面1011上依次形成第一隧穿层1022和第一掺杂多晶硅层1023以形成第一复合层103，形成第二隧穿层1024和第二掺杂多晶硅层1025以形成第二复合层104。在本实施例中采用两个复合层的结构来制备电池，在本申请的其他实施例中可以采用多个复合层的结构，本申请不以此为限制。优选地，当电池10存在两个复合层时，第二隧穿层1024和第二掺杂多晶硅层1025不仅在后续工序中可以起到阻挡层的作用，也能够保证第一掺杂多晶硅层1023的厚度处于合适的范围，使得电池具有高电流以及低光吸收的效果。
示例性的，当使用LPCVD的方法形成上述掺杂多晶硅层时，可以先形成微晶硅层，并在800~930℃的温度条件下对于微晶硅层进行以磷为掺杂源的微晶硅掺杂和退火晶化，以形成相应的掺杂多晶硅层。
参照图5，使用激光扫描的方式区分接触区105和非接触区106，其中，可以使用50W的绿光皮秒激光进行扫描。如图5所示，激光在扫描的过程中会扫描到部分的第二掺杂多晶硅层1025，并在激光扫描到的区域生长3-6nm厚的氧化硅膜112，从而获得如图5所示的第一半成品电池。从图5可以看出，激光扫描到的区域为接触区105，激光未扫描到的区域为非接触区106。在经过此工序之后，第一半成品电池在衬底正面1011的一侧具有多个间隔且相邻排布的接触区105和非接触区106。
参照图5和图6，基于图5的第一半成品电池，可以使用含减缓反应的添加剂的碱性溶液对图5中的第一半成品电池进行刻蚀。该碱性溶液对氧化硅膜112的刻蚀速度极为缓慢，因此，如图5所示的氧化硅膜112和第二隧穿层1024可以分别充当接触区105和非接触区106的刻蚀阻挡层。具体的，在接触区105中，由于氧化硅膜112的刻蚀阻挡作用，第一复合层103和第二复合层104得以保留。而在非接触区106中，第二复合层104中第二掺杂多晶硅层1025被碱性溶液刻蚀，而第一复合层103在第二复合层104中第二隧穿层1024的保护下得以留下。最后再使用氢氟酸（HF）溶液去除接触区105的氧化硅膜112和第二隧穿层1024，形成如图6所示的电池结构。如图6所示，每个接触区105中均包括两个复合层103和104，每个非接触区106仅包括一个复合层103。
参照图7，方法20还包括在衬底正面1011使用ALD法或PECVD法进行沉积以制备介质减反射层111，其中，介质减反射层111的厚度范围为60-120mm。介质减反射层111包括由氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氟化镁中的一种介材质或多种材质构成的单层介质层或叠层介质层。
参照图8，使用单面清洗机去除如图7所示电池硅片的背面绕镀膜层，然后使用浓硫酸、双氧水/氨水，双氧水/盐酸混合液依次清洗电池硅片。在背面使用CVD方法沉积5-20nm厚的本征非晶硅层107，在本征非晶硅层107上沉积5-45nm厚的背面掺杂层108。然后在背面掺杂层108上使用PVD方法沉积70-120nm透明导电层109，透明导电层109中的透明氧化物可为掺锡氧化铟(ITO)，或者掺氟氧化锡(FTO)，或者掺铝氧化锌(AZO)，或者掺硼氧化锌(BZO)等。
参照图9，使用80W紫光皮秒激光扫描位于接触区105的部分介质减反射层111中的区域S1和区域S2，由于激光扫描的高温热熔效应，区域S1和区域S2中的介质减反射层111被剥离，以露出在接触区105的第二掺杂多晶硅层1025，由于区域S1和区域S2的下方存在较厚的第二复合层104，足够减缓激光损伤，不会影响电池10的钝化效果。
最后，参照图1，在经过上述步骤操作后的电池上使用电镀的方法，在正背面分别电镀正金属电极113和背金属电极114，电镀金属的材料包括Ti、Cr、Ni、Mo、Sn、Pb、Pd、Cu、Ag、In、Al等中的一种或几种，或者是几种的组合堆叠形式；电镀金属的方法包括电沉积、光诱导沉积或者化学沉积，或者丝网印刷的方法在正背面印刷低温银浆已形成如图1所示的电池10。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述申请披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (19)

1.一种杂化异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备半导体衬底，所述半导体衬底具有相对的衬底正面和衬底背面，其中，所述衬底正面更靠近所述电池的向光面，所述衬底背面更靠近所述电池的背光面；
在所述衬底正面依次制备至少两个复合层和正金属电极，每个所述复合层包括沿更远离所述衬底正面的方向依次排布的隧穿层和掺杂多晶硅层的叠层结构；以及
在所述衬底背面依次制备本征非晶硅层、掺杂的非晶硅或纳米晶硅或微晶硅的单层或者叠层结构、透明导电层和背金属电极，
其中，制备所述至少两个复合层的步骤进一步包括：
在所述衬底正面依次形成第一隧穿层、第一掺杂多晶硅层、第二隧穿层和第二掺杂多晶硅层；
激光扫描部分的所述第二掺杂多晶硅层以生长氧化硅膜，从而获得第一半成品电池，所述第一半成品电池在所述衬底正面的一侧具有多个间隔且相邻排布的接触区和非接触区，其中，所述接触区为被激光扫描的区域、所述非接触区为未被激光扫描的区域；
使用碱性溶液对所述第一半成品电池进行刻蚀，以去除所述非接触区的所述第二掺杂多晶硅层；
去除所述氧化硅膜和所述非接触区的所述第二隧穿层，从而使每个所述接触区中均包括两个所述复合层，每个所述非接触区仅包括一个所述复合层。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括在制备所述半导体衬底时对所述半导体衬底进行碱刻刻蚀，以去除污染物并形成减反射的纹理结构。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述隧穿层的方法为热氧化法，形成所述多晶硅层的方法为LPCVD法或PECVD法。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在形成所述掺杂多晶硅层时，所述方法还包括先形成微晶硅层，并在800~930℃的温度条件下对于所述微晶硅层进行以磷为掺杂源的微晶硅掺杂和退火晶化，以形成所述掺杂多晶硅层。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括在所述衬底正面使用ALD法或PECVD法制备介质减反射层，所述介质减反射层包括由氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氟化镁中的一种介材质或多种材质构成的单层介质层或叠层介质层。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，还包括激光扫描位于所述接触区的部分所述介质减反射层，以露出在所述接触区的所述第二掺杂多晶硅层，并在露出的第二掺杂多晶硅层上制备所述正金属电极。
7.一种杂化异质结太阳能电池，其特征在于，采用如权利要求1~6任一项所述的方法制备，所述杂化异质结太阳能电池包括：
半导体衬底，具有相对的衬底正面和衬底背面，其中，所述衬底正面更靠近所述电池的向光面，所述衬底背面更靠近所述电池的背光面；
至少两个复合层，位于所述衬底正面的一侧，每个所述复合层包括沿逐渐远离所述衬底正面的方向依次排布的隧穿层和掺杂多晶硅层的叠层结构。
8.如权利要求7所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，所述半导体衬底包括单晶硅，所述半导体衬底的掺杂类型包括N型或P型，且所述半导体衬底的厚度为80μm-180μm。
9.如权利要求8所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，所述衬底正面包括绒面结构、且所述衬底背面包括绒面结构和/或抛光面结构，其中，所述绒面结构包括金字塔绒面和/或腐蚀坑绒面。
10.如权利要求7所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，还包括本征非晶硅层、背面掺杂层、透明导电层和背金属电极，沿逐渐远离所述衬底背面的方向依次排布在所述衬底背面的一侧，其中，所述背面掺杂层包括非晶硅、纳米晶硅和/或微晶硅构成的单层或者叠层结构。
11.如权利要求10所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，所述本征非晶硅层的厚度为5~20nm，所述背面掺杂层的厚度为5~45nm。
12.如权利要求10所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，所述透明导电层包括掺杂的氧化铟、氧化锌和/或氧化钨构成的透明氧化物导电薄膜，且所述透明导电层的厚度为70~120nm。
13.如权利要求7所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，所述至少两个复合层包括位于第一复合层中的第一掺杂多晶硅层和位于第二复合层中的第二掺杂多晶硅层，所述第一复合层相较于所述第二复合层更靠近所述衬底正面，其中，所述第二掺杂多晶硅层更靠近所述衬底正面的下表面掺杂浓度大于所述第一掺杂多晶硅层更远离所述衬底正面的上表面掺杂浓度。
14.如权利要求13所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一复合层还包括第一隧穿层，所述第二复合层还包括第二隧穿层，其中，所述第一隧穿层的厚度为0.8~2nm，所述第一掺杂多晶硅层的厚度为20~40nm，所述第二隧穿层的厚度为1~2.5nm，所述第二掺杂多晶硅层的厚度为50~150nm。
15.如权利要求7~14任一项所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，在所述衬底正面的一侧包括多个间隔且相邻排布的接触区和非接触区，其中，每个所述接触区中均包括所述至少两个复合层。
16.如权利要求15所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，每个所述非接触区仅包括一个所述复合层。
17.如权利要求15所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，还包括介质减反射层，位于所述接触区和所述非接触区更远离所述衬底正面的最外层。
18.如权利要求17所述的杂化异质结太阳能电池，其特征在于，所述介质减反射层包括由氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氟化镁中的一种介材质或多种材质构成的单层介质层或叠层介质层，且所述介质减反射层的厚度为60~120nm。
19.一种电池组件，包括多个串联和/或并联的如权利要求7~18任一项所述的杂化异质结太阳能电池。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040594A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Seiko Epson Corp 薄膜トランジスターの製造方法
CN111063760A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 晶澳太阳能有限公司 一种太阳能电池的制备工艺
CN111063761A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 晶澳太阳能有限公司 一种太阳能电池的制备工艺
CN112310231A (zh) * 2020-11-23 2021-02-02 天合光能股份有限公司 具有隧穿钝化的p型晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN215815893U (zh) * 2021-07-14 2022-02-11 天合光能股份有限公司 一种选择性钝化接触电池
CN114613865A (zh) * 2020-11-25 2022-06-10 嘉兴阿特斯技术研究院有限公司 太阳能电池及其制备方法
CN114709294A (zh) * 2022-05-31 2022-07-05 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池及其制备方法、光伏组件
CN115207137A (zh) * 2022-09-16 2022-10-18 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种联合钝化背接触电池及其制备方法
CN115700925A (zh) * 2021-07-14 2023-02-07 天合光能股份有限公司 一种选择性钝化接触电池及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2022331905A1 (en) * 2022-04-29 2023-11-16 Jinko Solar Co., Ltd. Solar cell and photovoltaic module

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040594A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Seiko Epson Corp 薄膜トランジスターの製造方法
CN111063760A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 晶澳太阳能有限公司 一种太阳能电池的制备工艺
CN111063761A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 晶澳太阳能有限公司 一种太阳能电池的制备工艺
CN112310231A (zh) * 2020-11-23 2021-02-02 天合光能股份有限公司 具有隧穿钝化的p型晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN114613865A (zh) * 2020-11-25 2022-06-10 嘉兴阿特斯技术研究院有限公司 太阳能电池及其制备方法
CN215815893U (zh) * 2021-07-14 2022-02-11 天合光能股份有限公司 一种选择性钝化接触电池
CN115700925A (zh) * 2021-07-14 2023-02-07 天合光能股份有限公司 一种选择性钝化接触电池及其制备方法
CN114709294A (zh) * 2022-05-31 2022-07-05 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池及其制备方法、光伏组件
CN115207137A (zh) * 2022-09-16 2022-10-18 金阳(泉州)新能源科技有限公司 一种联合钝化背接触电池及其制备方法

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