CN117374168B - 异质结太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供异质结太阳能电池及其制备方法，包括：对半导体衬底进行制绒得到绒面结构，绒面结构具有待抛光区和位于待抛光区侧部的绒面区；对半导体衬底进行吸杂，形成位于绒面结构表面的磷硅玻璃层；对磷硅玻璃层进行图案化处理，形成贯穿磷硅玻璃层的孔型区域，待抛光区暴露在孔型区域中；对待抛光区进行抛光得到抛光区，绒面结构形成抛光绒面复合结构；去除位于绒面区的磷硅玻璃层；在抛光绒面复合结构的表面依次沉积去复合载流子传输层、透明导电层和栅线，栅线在半导体衬底表面的正投影与抛光区重合，提高了栅线与透明导电层的接触效果，降低了异质结太阳能电池的接触电阻，从而提高了异质结太阳能电池的光电转换效率。

Description

异质结太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及异质结太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能作为绿色可再生能源一直以来受到人们的广泛关注。在太阳能的有效利用中，太阳能电池的研究和开发日益得到重视。异质结太阳能电池具有结构简单、工艺温度低、钝化效果好、开路电压高、温度特性好、双面发电等优点，是高转换效率太阳能电池的热点方向之一。
异质结太阳能电池一般以N型硅片为衬底，衬底正面及背面依次沉积有本征层、掺杂层、透明导电层和栅线。通常对衬底表面进行制绒以获得绒面结构，从而提高异质结太阳能电池的陷光能力，进而获得更高的光电转化效率。在具有绒面结构的衬底表面沉积的本征层、掺杂层和透明导电层也呈绒面。钝化层大多为非晶硅，而非晶硅在200℃以上会逐步晶化，造成非晶硅钝化效果下降，开路电压和填充因子降低，从而影响异质结太阳能电池的光电转化效率，因此高温烧结银浆不适用于第一栅线和第二栅线的制备，因此异质结太阳能电池目前采用固化温度低于200℃的低温固化银浆。而低温银浆一方面成本较高，另一方面在固化过程中，由于低沸点液体挥发，环氧树脂分子链交联，致使固化后体积收缩。而常规金字塔绒面与低温银浆接触面在固化前覆盖均匀性尚可，但在固化过程中，银浆体积收缩后，由于银浆失去流延性，绒面谷底位置会出现空洞，银浆与绒面接触面积减小，接触电阻增大，因此会导致银浆与绒面结构接触效果较差，从而降低异质结太阳能电池的短路电流，进而限制了异质结太阳能电池的光电转化效率。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于如何提高异质结太阳能电池的光电转化效率，提供一种异质结太阳能电池及其制备方法。
本发明提供一种异质结太阳能电池的制备方法，包括：提供半导体衬底；对半导体衬底进行制绒得到绒面结构，绒面结构具有待抛光区和位于待抛光区侧部的绒面区；对半导体衬底进行吸杂，形成位于绒面结构表面的磷硅玻璃层；对磷硅玻璃层进行图案化处理，形成贯穿磷硅玻璃层的孔型区域，待抛光区暴露在孔型区域中，绒面区被磷硅玻璃层覆盖；对待抛光区进行抛光得到抛光区，绒面结构形成抛光绒面复合结构；对抛光区进行抛光之后去除位于绒面区的磷硅玻璃层；在抛光绒面复合结构的表面依次形成去复合载流子传输层、透明导电层和栅线，栅线在半导体衬底表面的正投影与抛光区重合，去复合载流子传输层包括依次设置的钝化层和掺杂层。
可选的，半导体衬底具有相对设置的正面和背面，绒面结构位于正面和/或背面。
可选的，磷硅玻璃层的厚度为20nm-35nm。
可选的，对磷硅玻璃层进行图案化处理的步骤包括：提供掩膜板，掩膜板具有镂空区域，掩膜板的材料为耐酸材料；将掩膜板覆盖在磷硅玻璃层表面，磷硅玻璃层与待抛光区相对应的区域暴露在镂空区域，磷硅玻璃层中与绒面区相对应的区域与掩膜板紧密接触；对位于镂空区域的磷硅玻璃层进行第一酸洗，以去除位于镂空区域的磷硅玻璃层，形成贯穿磷硅玻璃层的孔型区域；对位于镂空区域的磷硅玻璃层进行第一酸洗之后，移除掩膜板。
可选的，掩膜板的材料为耐酸聚合物材料。
可选的，耐酸聚合物材料包括聚偏二氟乙烯或聚丙烯。
可选的，第一酸洗所采用的溶液为浓度为3wt%-5wt%的氢氟酸水溶液。
可选的，对待抛光区进行抛光的步骤包括：对半导体衬底进行第一碱洗。
可选的，第一碱洗所采用的溶液为浓度1wt%-3wt%的强碱溶液，第一碱洗的温度为60℃-70℃，第一碱洗的时间为150s-300s。
可选的，对抛光区进行抛光之后去除磷硅玻璃层的步骤包括：对半导体衬底进行第二酸洗。
可选的，第二酸洗所采用的溶液为混合酸溶液，混合酸溶液包括浓度为3wt%-5wt%的氢氟酸和浓度为2wt%-4wt%的盐酸。
可选的，对半导体衬底进行吸杂的步骤包括：将具有绒面结构的半导体衬底置于扩散腔室，扩散腔室的温度为700℃-900℃，向扩散腔室通入氧气和磷源。
可选的，对半导体衬底进行吸杂的工艺参数包括：磷源为三氯氧磷，磷源的通量为500L/min-2000L/min，氧气的通量为300L/min-1000L/min，吸杂的时间为1min-20min。
本发明还提供一种异质结太阳能电池，包括：半导体衬底，半导体衬底具有相对设置的正面和背面，正面和/或背面为抛光绒面复合表面，抛光绒面复合表面具有相邻的绒面区和抛光区；去复合载流子传输层，去复合载流子传输层包括依次设置的钝化层和掺杂层，钝化层位于抛光绒面复合表面，掺杂层位于钝化层背离抛光绒面复合表面的一侧；透明导电层，透明导电层位于去复合载流子传输层背离半导体衬底的一侧表面；栅线，栅线位于透明导电层背离半导体衬底的一侧表面，且栅线在半导体衬底表面的正投影与抛光区重合。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的异质结太阳能电池的制备方法，通过在对半导体衬底进行制绒和吸杂之后，对吸杂得到的磷硅玻璃层进行图案化处理，使绒面结构的待抛光区暴露在磷硅玻璃层的孔型区域中，以对待抛光区进行抛光得到平坦的抛光区，在抛光过程中，位于抛光区侧部的绒面区被磷硅玻璃层覆盖而免于被抛光，从而在去除磷硅玻璃层之后，绒面结构形成抛光绒面复合结构；后续沉积在抛光绒面复合结构表面的去复合载流子传输层和透明导电层在与抛光区相对应的区域具有平坦表面，将栅线沉积在该区域能够提高栅线与透明导电层的接触效果，降低了异质结太阳能电池的接触电阻，提升了电池开路电压，从而提高了异质结太阳能电池的光电转换效率；此外，因半导体衬底的抛光区平坦，电离出的硅氢化合物在抛光面上沉积所需的分子自由程较低（低压时高分子自由程有利于沉积原子越过不均匀的沟壑），从而可提高去复合载流子传输层在抛光区沉积时的工艺压力，增加沉积原子数量，提升去复合载流子传输层的致密性，提升抛光区的钝化效果，从而进一步提升光电转化效率。
2.本发明提供的异质结太阳能电池，半导体衬底的正面和/或背面为抛光绒面复合表面，抛光绒面复合表面具有相邻的绒面区和抛光区，位于抛光绒面复合表面的去复合载流子传输层和透明导电层中，与抛光区相对应的区域具有平坦表面；栅线在半导体衬底表面的正投影与抛光区重合，即栅线沉积在平坦表面，这使栅线与透明导电层具有良好的接触效果，降低了异质结太阳能电池的接触电阻，从而提高了异质结太阳能电池的光电转换效率。此外，沉积在抛光区的去复合载流子传输层致密性更好，能够提升抛光区的钝化效果，从而进一步提升光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例异质结太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的半导体衬底结构示意图；
图3为本发明实施例提供的制绒后具备绒面结构的示意图；
图4为本发明实施例提供的吸杂后具备磷硅玻璃层的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的图案化处理后的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的抛光后具备正面抛光绒面复合结构的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的去除磷硅玻璃层后具备正面抛光绒面复合结构的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的沉积去复合载流子传输层后的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的沉积栅线后形成的异质结太阳能电池的制备过程中的结构示意图；
附图标记说明：
1-半导体衬底；11-绒面结构；12-抛光区；2-磷硅玻璃层；21-孔型区域；3-去复合载流子传输层；4-透明导电层；5-栅线。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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。
参见图1，本实施例提供一种异质结太阳能电池的制备方法，包括：
步骤S1、提供半导体衬底；
步骤S2、对半导体衬底进行制绒得到绒面结构，绒面结构具有待抛光区和位于待抛光区侧部的绒面区；
步骤S3、对半导体衬底进行吸杂，形成位于绒面结构表面的磷硅玻璃层；
步骤S4、对磷硅玻璃层进行图案化处理，形成贯穿磷硅玻璃层的孔型区域，待抛光区暴露在孔型区域中，绒面区被磷硅玻璃层覆盖；
步骤S5、对待抛光区进行抛光得到抛光区，绒面结构形成抛光绒面复合结构；
步骤S6、对抛光区进行抛光之后去除位于绒面区的磷硅玻璃层；
步骤S7、在抛光绒面复合结构的表面依次形成去复合载流子传输层、透明导电层和栅线，栅线在半导体衬底表面的正投影与抛光区重合，去复合载流子传输层包括依次设置的钝化层和掺杂层。
上述异质结太阳能电池的制备方法，通过在对半导体衬底进行制绒和吸杂之后，对吸杂得到的磷硅玻璃层进行图案化处理，使绒面结构的待抛光区暴露在磷硅玻璃层的孔型区域中，以对待抛光区进行抛光得到平坦的抛光区，在抛光过程中，位于抛光区侧部的绒面区被磷硅玻璃层覆盖而免于被抛光，从而在去除磷硅玻璃层之后，绒面结构形成抛光绒面复合结构；后续沉积在抛光绒面复合结构表面的去复合载流子传输层和透明导电层在与抛光区相对应的区域具有平坦表面，将栅线沉积在该区域能够提高栅线与透明导电层的接触效果，降低了异质结太阳能电池的接触电阻，提升了电池开路电压，从而提高了异质结太阳能电池的光电转换效率。同时，位于抛光区的去复合载流子传输层沉积在平坦表面，因半导体衬底的抛光区平坦，电离出的硅氢化合物在抛光面上沉积所需的分子自由程较低（低压时高分子自由程有利于沉积原子越过不均匀的沟壑），提高了该区域去复合载流子传输层的均匀性，提高了去复合载流子传输层在抛光区沉积时的工艺压力，增加沉积原子数量，提升了去复合载流子传输层的致密性，可以有效避免载流子复合从而提高载流子的利用；同时可以提高抛光区的钝化效果，提高异质结太阳能电池的光电转换效率。此外，抛光区的存在不会影响异质结太阳能电池的陷光能力。
具体的，半导体衬底具有相对设置的正面和背面，绒面结构位于正面和/或背面。优选的，正面和背面均具有绒面结构。
下面以制绒后半导体衬底的正面和背面均具有绒面结构为例，结合图2-图9对异质结太阳能电池的制备方法进行详细完整的说明。
参见图2，提供半导体衬底1；具体的，半导体衬底1的材料包括但不限于单晶硅。
参见图3，对半导体衬底1进行制绒得到绒面结构11，绒面结构11具有待抛光区（未图示）和位于待抛光区侧部的绒面区（未图示）；具体的，绒面结构11包括位于正面的正面绒面结构、以及位于背面的背面绒面结构，正面绒面结构包括正面待抛光区和位于正面待抛光区侧部的正面绒面区，背面绒面结构包括背面待抛光区和位于背面待抛光区侧部的背面绒面区。
具体的，对半导体衬底1进行制绒的步骤如下：
步骤S21、对半导体衬底1进行第二碱洗以对半导体衬底1进行粗抛；第二碱洗所采用的溶液为浓度1.2wt%-3wt%的强碱溶液，强碱溶液包括但不限于氢氧化钾水溶液。示例性的，强碱溶液的浓度可以为1.2wt%、1.5wt%、1.8wt%、2wt%、2.2wt%、2.5wt%、2.8wt%或3wt%。
步骤S22、对半导体衬底1进行预清洗；预清洗所使用的混合溶液包括浓度为0.5wt%-1wt%的氢氧化钾和浓度为0.5wt%-1wt%的双氧水，其余为水。示例性的，预清洗所使用的混合溶液中氢氧化钾的浓度可以为0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%或1wt%，双氧水的浓度可以为0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%或1wt%。
步骤S23、对半导体衬底1进行制绒，得到绒面结构11；制绒所使用的混合溶液包括浓度为1.5wt%-2.5wt%的强碱和浓度为0.5wt%-1wt%的制绒添加剂，其余为水，强碱包括但不限于氢氧化钾、氢氧化钠，制绒添加剂中至少含有葡萄糖酸钠、聚氧乙烯醚、硅酸钠。示例性的，制绒所使用的混合溶液中氢氧化钾的浓度可以为1.5wt%-2.5wt%，制绒添加剂的浓度可以为0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%或1wt%。
步骤S24、对半导体衬底1进行后清洗；后清洗所使用的混合溶液包括浓度为0.5wt%-1wt%的强碱和浓度为0.5wt%-1wt%的双氧水，其余为水；强碱包括但不限于氢氧化钾。示例性的，后清洗所使用的混合溶液中强碱的浓度可以为0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%或1wt%，双氧水的浓度可以为0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%或1wt%。
步骤S25、将半导体衬底1置于酸混合液中，并通过臭氧发生器向酸混合液中通入臭氧，以对绒面结构11进行圆化处理；酸混合液包括浓度为0.3wt%-0.8wt%的氢氟酸和浓度为0.03wt%-0.05wt%的盐酸，其余为水；酸混合液中臭氧的浓度为20ppma-30ppma。示例性的，酸混合液中氢氟酸的浓度可以为0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%或0.8wt%，盐酸的浓度可以为0.03wt%、0.04wt%或0.05wt%，臭氧的浓度可以为20ppma、21ppma、22ppma、23ppma、24ppma、25ppma、26ppma、27ppma、28ppma、29ppma或30ppma。
步骤S26、采用盐酸、双氧水和水的混合溶液去除金属杂质，混合溶液中盐酸的浓度为2wt%-4wt%，双氧水的浓度为1wt%-2wt%。示例性的，混合溶液中盐酸的浓度可以为2wt%、2.5wt%、3wt%、3.5wt%或4wt%，双氧水的浓度为1wt%、1.25wt%、1.5wt%、1.75wt%或2wt%。
步骤S27、采用浓度为2wt%-4wt%的氢氟酸溶液去除半导体衬底1表面残留的碱液、氧化物等杂质。示例性的，氢氟酸溶液的浓度可以为2wt%、2.5wt%、3wt%、3.5wt%或4wt%。
参见图4，对半导体衬底1进行吸杂，形成位于绒面结构11表面的磷硅玻璃层2；具体的，磷硅玻璃层2包括位于正面绒面结构表面的正面磷硅玻璃层以及位于背面绒面结构表面的背面磷硅玻璃层。
具体的，对半导体衬底1进行吸杂的步骤包括：将具有绒面结构的半导体衬底置于扩散腔室，扩散腔室的温度为700℃-900℃，向扩散腔室通入氧气和磷源，磷源为三氯氧磷。通过向扩散腔室通入磷源，利用磷吸杂原理使半导体衬底内部的杂质析出至半导体衬底表面；同时向高温扩散腔室通入氧气使半导体衬底表面发生氧化，从而得到磷硅玻璃层2。扩散腔室可以位于管式扩散炉内。
进一步的，对半导体衬底1进行吸杂的工艺参数包括：磷源的通量为500L/min-2000L/min，氧气的通量为300L/min-1000L/min，吸杂的时间为1min-20min。示例性的，扩散腔室的温度可以为700℃、725℃、750℃、775℃、800℃、825℃、850℃、875℃或900℃，磷源的通量可以为500L/min、750L/min、1000L/min、1250L/min、1500L/min、1750L/min或2000L/min，氧气的通量可以为300L/min、400L/min、500L/min、600L/min、700L/min、800L/min、900L/min或1000L/min，吸杂的时间可以为1min、3min、5min、7min、10min、13min、15min、17min或20min。
进一步的，磷硅玻璃层2的厚度为20nm-35nm。示例性的，磷硅玻璃层2的厚度可以为20nm、22nm、25nm、27nm、30nm、32nm或35nm。
本实施例异质结太阳能电池的制备方法的巧妙之处在于，利用吸杂过程产生的副产物——磷硅玻璃层2，作为天然的掩膜板充当后续待形成栅线区域的甄选工具，从而可以节省通常分区专门采用的掩膜板，并节省相应的掩膜涂层形成工艺步骤和涂层材料成本。参见图5，对磷硅玻璃层2进行图案化处理，形成贯穿磷硅玻璃层2的孔型区域21，待抛光区暴露在孔型区域21中，绒面区被磷硅玻璃层2覆盖。
具体的，对磷硅玻璃层2进行图案化处理的步骤包括：
步骤S41、提供掩膜板，掩膜板具有镂空区域，掩膜板的材料为耐酸材料；具体的，掩膜板的材料为耐酸聚合物材料，耐酸聚合物材料包括聚偏二氟乙烯或聚丙烯；掩膜板包括具有正面镂空区域的正面掩膜板、以及具有背面镂空区域的背面掩膜板。
步骤S42、将掩膜板覆盖在磷硅玻璃层表面，磷硅玻璃层与待抛光区相对应的区域暴露在镂空区域，磷硅玻璃层2中与绒面区相对应的区域与掩膜板紧密接触；具体的，正面掩膜板覆盖在正面磷硅玻璃层表面以暴露正面待抛光区，背面掩膜板覆盖在背面磷硅玻璃层表面以暴露背面待抛光区。
步骤S43、对位于镂空区域的磷硅玻璃层2进行第一酸洗，以去除位于镂空区域的磷硅玻璃层2，形成贯穿磷硅玻璃层2的孔型区域21；具体的，孔型区域21包括贯穿正面磷硅玻璃层且位于正面待抛光区的正面孔型区域、以及贯穿背面磷硅玻璃层且位于背面待抛光区的背面孔型区域，正面绒面区被正面磷硅玻璃层覆盖，背面绒面区被背面磷硅玻璃层覆盖；第一酸洗所采用的溶液为浓度为3wt%-5wt%的氢氟酸水溶液。示例性的，氢氟酸水溶液的浓度可以为3wt%、3.5wt%、4wt%、4.5wt%或5wt%。需要明确的是，在图案化处理的过程中，掩膜板仅用于提供待抛光区所在区域对应的图案模板，而磷硅玻璃层则用于保护绒面区，以避免图案化处理过程中溶液的侵蚀。
步骤S44、对位于镂空区域的磷硅玻璃层2进行第一酸洗之后，移除掩膜板。该掩膜板在清洗后可重复使用。
参见图6，对待抛光区进行抛光得到抛光区12，绒面结构11形成抛光绒面复合结构；具体的，正面待抛光区抛光后得到正面抛光区，正面绒面结构形成正面抛光绒面复合结构；背面待抛光区抛光后得到背面抛光区，背面绒面结构形成背面抛光绒面复合结构；
具体的，对待抛光区进行抛光得到抛光区12的步骤包括：对半导体衬底1进行第一碱洗。在第一碱洗的过程中，暴露在孔型区域21中的待抛光区被抛光得到平坦的抛光区12，位于抛光区12侧部的绒面区被磷硅玻璃层2覆盖而免于被抛光保留绒面。
进一步地，第一碱洗所采用的溶液为浓度1wt%-3wt%的强碱溶液如氢氧化钾水溶液，第一碱洗的温度为60℃-70℃，第一碱洗的时间为150s-300s。示例性的，强碱溶液的浓度可以为1wt%、1.25wt%、1.5wt%、1.75wt%、2wt%、2.25wt%、2.5wt%、2.75wt%或3wt%，第一碱洗的温度可以为60℃、65℃或70℃，第一碱洗的时间可以为150s、175s、200s、225s、250s、275s或300s。需要理解的是，第一碱洗的温度越高，第一碱洗的时间越短以免造成半导体衬底1的过度损伤，例如60℃碱洗300s，65℃碱洗225s，70℃碱洗150s。
参见图7，对抛光区12进行抛光之后去除位于绒面区的磷硅玻璃层2，即去除位于正面绒面区的正面磷硅玻璃层以及位于背面绒面区的背面磷硅玻璃层。
具体的，对抛光区12进行抛光之后去除磷硅玻璃层2的步骤包括：对半导体衬底1进行第二酸洗。其中，第二酸洗所采用的溶液为混合酸溶液，混合酸溶液包括浓度为3wt%-5wt%的氢氟酸和浓度为2wt%-4wt%的盐酸。示例性的，混合酸溶液中氢氟酸的浓度可以为3wt%、3.25wt%、3.5wt%、3.75wt%、4wt%、4.25wt%、4.5wt%、4.75wt%或5wt%，盐酸的浓度可以为2wt%、2.25wt%、2.5wt%、2.75wt%、3wt%、3.25wt%、3.5wt%、3.75wt%或4wt%。
参见图8-图9，在抛光绒面复合结构的表面依次沉积去复合载流子传输层3、透明导电层4和栅线5，栅线5在半导体衬底1表面的正投影与抛光区12重合。
具体的，位于半导体衬底1正面的去复合载流子传输层包括5nm-10nm厚的第一本征掺氢非晶硅薄膜和5nm-15nm厚的P型掺氢非晶硅薄膜，且P型掺氢非晶硅薄膜位于第一本征掺氢非晶硅薄膜背离半导体衬底1的一侧表面，正面去复合载流子传输层的掺氢浓度为2%-10%；位于半导体衬底1背面的背面去复合载流子传输层包括5nm-10nm厚的第二本征掺氢非晶硅薄膜和5nm-15nm厚的N型掺氢非晶硅薄膜，且N型掺氢非晶硅薄膜位于第二本征掺氢非晶硅薄膜背离半导体衬底1的一侧表面，背面去复合载流子传输层的掺氢浓度为2%-10%。
具体的，去复合载流子传输层包括依次设置的钝化层和掺杂层，其中，形成于抛光绒面复合结构的表面的钝化层，主要用于抑制表面缺陷，通过氢钝化的形式将衬底表面断裂的硅悬挂键饱和（也称为化学钝化），同时由于该层主要为宽带隙的非晶硅材料，具有较强的场钝化效果，可以减缓载流子去复合速率，降低界面态密度，抑制载流子表面再组合，从而提高载流子的寿命。形成于钝化层背离抛光绒面复合表面一侧的掺杂层起到载流子传输的作用，发射极区域产生的光生载流子，通过该层传输到TCO（透明导电薄膜层）和电极栅线，从而集中收集。需要说明的是，位于半导体衬底两侧掺杂层的掺杂类型应不同，可一侧为P型掺杂层，另一侧为N型掺杂层；掺杂层用于生成空间电荷区（PN junction，简称PN结），PN结基于载流子的扩散以用于发电。掺杂层通过掺杂浓度和掺杂类型，可以形成导电型或阻挡型层，从而改变能带结构和调节电荷分布，影响载流子传输和去复合的过程。
透明导电层4包括位于P型掺氢非晶硅薄膜背离第一本征掺氢非晶硅薄膜的第一透明导电层、以及位于N型掺氢非晶硅薄膜背离第二本征掺氢非晶硅薄膜的第二透明导电层，第一透明导电层和第二透明导电层的厚度均为70nm-100nm，透明导电层4的材料包括但不限于透明导电金属氧化物如氧化铟锡（ITO）。
栅线5包括位于第一透明导电层背离半导体衬底1的一侧表面的第一栅线、以及位于第二透明导电层背离半导体衬底1的一侧表面的第二栅线，第一栅线在半导体衬底1上的正投影与正面抛光区重合，第二栅线在半导体衬底1上的正投影与背面抛光区重合，栅线5的材料为低温固化银浆。第一栅线包括平行设置的若干第一主栅、以及与第一主栅连接的若干第一副栅，第二栅线包括平行设置的若干第二主栅、以及与第二主栅连接的若干第二副栅。
进一步的，沉积去复合载流子传输层3的工艺包括但不限于化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)工艺，沉积透明导电层4的工艺包括但不限于物理气相沉积(Physical Vapour Deposition，简称PVD)工艺，形成栅线5的工艺包括但不限于丝网印刷工艺。
参见图9，本实施例还提供一种异质结太阳能电池，包括以下各层结构：
半导体衬底1，半导体衬底1具有相对设置的正面和背面，正面和/或背面为抛光绒面复合表面，抛光绒面复合表面具有相邻的绒面区和抛光区；
去复合载流子传输层3，去复合载流子传输层3包括依次设置的钝化层和掺杂层，钝化层位于抛光绒面复合表面，掺杂层位于钝化层背离抛光绒面复合表面的一侧；
透明导电层4，透明导电层4位于去复合载流子传输层3背离半导体衬底1的一侧表面；
栅线5，栅线5位于透明导电层4背离半导体衬底1的一侧表面，且栅线5在半导体衬底1表面的正投影与抛光区重合。
上述异质结太阳能电池，半导体衬底1的正面和/或背面为抛光绒面复合表面，抛光绒面复合表面具有相邻的绒面区和抛光区，位于抛光绒面复合表面的去复合载流子传输层3和透明导电层4中，与抛光区相对应的区域具有平坦表面；栅线5在半导体衬底1表面的正投影与抛光区重合，即栅线5沉积在平坦表面，这使栅线5与透明导电层4具有良好的接触效果，降低了异质结太阳能电池的接触电阻，提升了电池开路电压，从而提高了异质结太阳能电池的光电转换效率，此外，因半导体衬底的抛光区平坦，使得电离出的硅氢化合物在抛光面上沉积所需的分子自由程较低（低压时高分子自由程有利于沉积原子越过不均匀的沟壑），从而可提高去复合载流子传输层在抛光区沉积时的工艺压力，增加沉积原子数量，提升去复合载流子传输层的致密性，提升抛光区的钝化效果，从而进一步提升光电转化效率。
图9示出了半导体衬底1的正面和背面均为抛光绒面复合表面的异质结太阳能电池的结构示意图；具体的，正面抛光绒面复合表面包括正面抛光区和位于正面抛光区侧部的正面绒面区，背面抛光绒面复合表面包括背面抛光区和位于背面抛光区侧部的背面绒面区；去复合载流子传输层3包括位于正面抛光绒面复合表面的正面去复合载流子传输层、以及位于背面抛光绒面复合表面的背面去复合载流子传输层，正面去复合载流子传输层包括第一本征掺氢非晶硅薄膜和P型掺氢非晶硅薄膜，且P型掺氢非晶硅薄膜位于第一本征掺氢非晶硅薄膜背离半导体衬底1的一侧表面，背面去复合载流子传输层包括第二本征掺氢非晶硅薄膜和N型掺氢非晶硅薄膜，且N型掺氢非晶硅薄膜位于第二本征掺氢非晶硅薄膜背离半导体衬底1的一侧表面；透明导电层4包括位于P型掺氢非晶硅薄膜背离第一本征掺氢非晶硅薄膜的第一透明导电层、以及位于N型掺氢非晶硅薄膜背离第二本征掺氢非晶硅薄膜的第二透明导电层，透明导电层4的材料包括但不限于透明导电金属氧化物如氧化铟锡（ITO）；栅线5包括位于第一透明导电层背离半导体衬底1的一侧表面的第一栅线、以及位于第二透明导电层背离半导体衬底1的一侧表面的第二栅线，第一栅线在半导体衬底1上的正投影与正面抛光区重合，第二栅线在半导体衬底1上的正投影与背面抛光区重合，栅线5的材料为低温固化银浆。
下面示例性的对异质结太阳能电池的制备方法进行说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
粗抛：采用浓度为1.2wt%的氢氧化钾水溶液对N型单晶硅片进行碱洗，N型单晶硅片的边长为166mm。
预清洗：对N型单晶硅片进行预清洗，预清洗所使用的混合溶液包括浓度为0.5wt%的氢氧化钾和浓度为0.5wt%的双氧水，其余为水。
制绒：对N型单晶硅片进行制绒，得到正面绒面结构和背面绒面结构；制绒所使用的混合溶液包括浓度为1.5wt%的氢氧化钾和浓度为0.5wt%的制绒添加剂，其余为水。
后清洗：对N型单晶硅片进行后清洗，后清洗所使用的混合溶液包括浓度为0.5wt%的氢氧化钾和浓度为0.5wt%的双氧水，其余为水。
圆化处理：将N型单晶硅片置于酸混合液中，并通过臭氧发生器向酸混合液中通入臭氧；酸混合液包括浓度为0.3wt%的氢氟酸和浓度为0.03wt%的盐酸，其余为水；酸混合液中臭氧的浓度为20ppma。
去金属：采用盐酸、双氧水和水的混合溶液去除金属杂质，混合溶液中盐酸的浓度为2wt%，双氧水的浓度为1wt%。
除杂：采用浓度为2wt%的氢氟酸溶液去除N型单晶硅片表面残留的碱液、氧化物等杂质。
吸杂：将具有绒面结构的N型单晶硅片置于管式扩散炉，向管式扩散炉通入氧气和三氯氧磷，三氯氧磷的通量为500L/min，氧气的通量为300L/min，管式扩散炉内的温度为900℃，吸杂的时间为20min，得到位于正面绒面结构表面的正面磷硅玻璃层以及位于背面绒面结构表面的背面磷硅玻璃层，正面磷硅玻璃层和背面磷硅玻璃层的厚度均为20nm。
图案化处理：提供具有正面镂空区域的正面掩膜板、以及具有背面镂空区域的背面掩膜板，正面镂空区域与沉积在正面的第一栅线的图案和尺寸相同，背面镂空区域与沉积在背面的第二栅线的图案和尺寸相同，正面掩膜板和背面掩膜板的材料均为聚偏二氟乙烯；将正面掩膜板覆盖在正面磷硅玻璃层表面，将背面掩膜板覆盖在背面磷硅玻璃层表面；采用浓度为3wt%的氢氟酸水溶液对N型单晶硅片进行酸洗，以去除位于正面镂空区域的正面磷硅玻璃层以及位于背面镂空区域的背面磷硅玻璃层，得到贯穿正面磷硅玻璃层的正面孔型区域和贯穿背面磷硅玻璃层的背面孔型区域；移除正面掩膜板和背面掩膜板。
抛光：采用浓度为1wt%的氢氧化钾水溶液对N型单晶硅片进行碱洗，60℃碱洗300s；在碱洗的过程中，暴露在正面孔型区域中的正面绒面结构被抛光得到平坦的正面抛光区，暴露在背面孔型区域中的背面绒面结构被抛光得到平坦的背面抛光区，正面绒面结构形成正面抛光绒面复合结构，背面绒面结构形成背面抛光绒面复合结构。
去除磷硅玻璃层：采用混合酸溶液对N型单晶硅片进行酸洗，混合酸溶液包括浓度为3wt%的氢氟酸和浓度为2wt%的盐酸。
去复合载流子传输层沉积：采用化学气相沉积工艺在正面抛光绒面复合结构的表面沉积正面去复合载流子传输层、以及在背面抛光绒面复合结构的表面沉积背面去复合载流子传输层；正面去复合载流子传输层包括10nm厚的第一本征掺氢非晶硅薄膜和15nm厚的P型掺氢非晶硅薄膜，且P型掺氢非晶硅薄膜位于第一本征掺氢非晶硅薄膜背离N型单晶硅片的一侧表面；背面去复合载流子传输层包括10nm厚的第二本征掺氢非晶硅薄膜和15nm厚的N型掺氢非晶硅薄膜，且N型掺氢非晶硅薄膜位于第二本征掺氢非晶硅薄膜背离N型单晶硅片的一侧表面；正面去复合载流子传输层和背面去复合载流子传输层的掺氢浓度均为5%。
透明导电层沉积：采用物理气相沉积工艺在正面去复合载流子传输层背离N型单晶硅片的一侧表面形成83nm厚的第一透明导电层、以及在背面去复合载流子传输层背离N型单晶硅片的一侧表面形成89nm厚的第二透明导电层，第一透明导电层和第二透明导电层的材料均为氧化铟锡（ITO）。
栅线制备：采用丝网印刷工艺在第一透明导电层背离N型单晶硅片的一侧表面形成第一栅线、以及在第二透明导电层背离N型单晶硅片的一侧表面形成第二栅线，第一栅线在N型单晶硅片上的正投影与正面抛光区重合，第二栅线在N型单晶硅片上的正投影与背面抛光区重合，第一栅线和第二栅线的材料均为低温固化银浆。
实施例2
本实施例提供一种异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
粗抛：采用浓度为3wt%的氢氧化钾水溶液对N型单晶硅片进行碱洗，N型单晶硅片的边长为166mm。
预清洗：对N型单晶硅片进行预清洗，预清洗所使用的混合溶液包括浓度为1wt%的氢氧化钾和浓度为1wt%的双氧水，其余为水。
制绒：对N型单晶硅片进行制绒，得到正面绒面结构和背面绒面结构；制绒所使用的混合溶液包括浓度为2.5wt%的氢氧化钾和浓度为1wt%的制绒添加剂，其余为水。
后清洗：对N型单晶硅片进行后清洗，后清洗所使用的混合溶液包括浓度为1wt%的氢氧化钾和浓度为1wt%的双氧水，其余为水。
圆化处理：将N型单晶硅片置于酸混合液中，并通过臭氧发生器向酸混合液中通入臭氧；酸混合液包括浓度为0.8wt%的氢氟酸和浓度为0.05wt%的盐酸，其余为水；酸混合液中臭氧的浓度为30ppma。
去金属：采用盐酸、双氧水和水的混合溶液去除金属杂质，混合溶液中盐酸的浓度为4wt%，双氧水的浓度为2wt%。
除杂：采用浓度为4wt%的氢氟酸溶液去除N型单晶硅片表面残留的碱液、氧化物等杂质。
吸杂：将具有绒面结构的N型单晶硅片置于管式扩散炉，向管式扩散炉通入氧气和三氯氧磷，三氯氧磷的通量为2000L/min，氧气的通量为1000L/min，管式扩散炉内的温度为700℃，吸杂的时间为10min，得到位于正面绒面结构表面的正面磷硅玻璃层以及位于背面绒面结构表面的背面磷硅玻璃层，正面磷硅玻璃层和背面磷硅玻璃层的厚度均为20nm。
图案化处理：提供具有正面镂空区域的正面掩膜板、以及具有背面镂空区域的背面掩膜板，正面镂空区域与沉积在正面的第一栅线的图案和尺寸相同，背面镂空区域与沉积在背面的第二栅线的图案和尺寸相同，正面掩膜板和背面掩膜板的材料均为聚偏二氟乙烯；将正面掩膜板覆盖在正面磷硅玻璃层表面，将背面掩膜板覆盖在背面磷硅玻璃层表面；采用浓度为5wt%的氢氟酸水溶液对N型单晶硅片进行酸洗，以去除位于正面镂空区域的正面磷硅玻璃层以及位于背面镂空区域的背面磷硅玻璃层，得到贯穿正面磷硅玻璃层的正面孔型区域和贯穿背面磷硅玻璃层的背面孔型区域；移除正面掩膜板和背面掩膜板。
抛光：采用浓度为3wt%的氢氧化钾水溶液对N型单晶硅片进行碱洗，70℃碱洗150s；在碱洗的过程中，暴露在正面孔型区域中的正面绒面结构被抛光得到平坦的正面抛光区，暴露在背面孔型区域中的背面绒面结构被抛光得到平坦的背面抛光区，正面绒面结构形成正面抛光绒面复合结构，背面绒面结构形成背面抛光绒面复合结构。
去除磷硅玻璃层：采用混合酸溶液对N型单晶硅片进行酸洗，混合酸溶液包括浓度为5wt%的氢氟酸和浓度为4wt%的盐酸。
去复合载流子传输层沉积：采用化学气相沉积工艺在正面抛光绒面复合结构的表面沉积正面去复合载流子传输层、以及在背面抛光绒面复合结构的表面沉积背面去复合载流子传输层；正面去复合载流子传输层包括10nm厚的第一本征掺氢非晶硅薄膜和15nm厚的P型掺氢非晶硅薄膜，且P型掺氢非晶硅薄膜位于第一本征掺氢非晶硅薄膜背离N型单晶硅片的一侧表面；背面去复合载流子传输层包括10nm厚的第二本征掺氢非晶硅薄膜和15nm厚的N型掺氢非晶硅薄膜，且N型掺氢非晶硅薄膜位于第二本征掺氢非晶硅薄膜背离N型单晶硅片的一侧表面；正面去复合载流子传输层和背面去复合载流子传输层的掺氢浓度均为5%。
透明导电层沉积：采用物理气相沉积工艺在正面去复合载流子传输层背离N型单晶硅片的一侧表面形成83nm厚的第一透明导电层、以及在背面去复合载流子传输层背离N型单晶硅片的一侧表面形成89nm厚的第二透明导电层，第一透明导电层和第二透明导电层的材料均为氧化铟锡（ITO）。
栅线制备：采用丝网印刷工艺在第一透明导电层背离N型单晶硅片的一侧表面形成第一栅线、以及在第二透明导电层背离N型单晶硅片的一侧表面形成第二栅线，第一栅线在N型单晶硅片上的正投影与正面抛光区重合，第二栅线在N型单晶硅片上的正投影与背面抛光区重合，第一栅线和第二栅线的材料均为低温固化银浆。
对比例1
本对比例提供一种异质结太阳能电池的制备方法，其与实施例1提供的异质结太阳能电池的制备方法的区别在于：在吸杂后直接去除吸杂后得到的磷硅玻璃层。
对比例2
本对比例提供一种异质结太阳能电池的制备方法，其与实施例2提供的异质结太阳能电池的制备方法的区别在于：在吸杂后直接去除吸杂后得到的磷硅玻璃层。
试验例
对实施例1-2以及对比例1-2制备得到的异质结太阳能电池进行电学性能测试，测试结果如表1所示。其中，Isc指短路电流，Voc指开路电压，FF指填充因子，Eta指光电转换效率，Rser指串联电阻。
表1
Isc(A) Voc(V) FF(%) Eta(%) Rser(mΩ)
实施例1 10.7825 0.7407 82.17 23.94 2.03
实施例2 10.8424 0.7498 84.24 24.98 2.03
对比例1 10.7887 0.7409 81.98 23.90 2.15
对比例2 10.8426 0.7477 83.91 24.81 2.12
由表1可知，本发明制备得到的异质结太阳能电池具有更低的串联电阻（Rser），这说明栅线与透明导电层的接触效果得到有效提高，从而降低了接触电阻；短路电流（Isc）基本没有发生太大变化，说明异质结太阳能电池的陷光效应基本不受影响，异质结太阳能电池的光吸收能力保持恒定；同时，光电转换效率（Eta）有所提高，说明通过本发明的异质结太阳能电池制备方法，最终异质结太阳能电池的光电转换效率（Eta）得到改善。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底；
对所述半导体衬底进行制绒得到绒面结构，所述绒面结构具有待抛光区和位于待抛光区侧部的绒面区；
对所述半导体衬底进行吸杂，形成位于所述绒面结构表面的磷硅玻璃层；
对所述磷硅玻璃层进行图案化处理，形成贯穿所述磷硅玻璃层的孔型区域，所述待抛光区暴露在所述孔型区域中，所述绒面区被所述磷硅玻璃层覆盖；
对所述待抛光区进行抛光得到抛光区，所述绒面结构形成抛光绒面复合结构；
对所述抛光区进行抛光之后去除位于所述绒面区的所述磷硅玻璃层；
在所述抛光绒面复合结构的表面依次形成去复合载流子传输层、透明导电层和栅线，所述栅线在所述半导体衬底表面的正投影与所述抛光区重合，所述去复合载流子传输层包括依次设置的钝化层和掺杂层。
2.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述半导体衬底具有相对设置的正面和背面，所述绒面结构位于所述正面和/或背面。
3.根据权利要求1所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述磷硅玻璃层的厚度为20nm-35nm。
4.根据权利要求1至3任一项所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，对所述磷硅玻璃层进行图案化处理的步骤包括：
提供掩膜板，所述掩膜板具有镂空区域，所述掩膜板的材料为耐酸材料；
将所述掩膜板覆盖在所述磷硅玻璃层表面，所述磷硅玻璃层与所述待抛光区相对应的区域暴露在所述镂空区域，所述磷硅玻璃层中与绒面区相对应的区域与所述掩膜板紧密接触；
对位于所述镂空区域的磷硅玻璃层进行第一酸洗，以去除位于所述镂空区域的所述磷硅玻璃层，形成贯穿所述磷硅玻璃层的孔型区域；
对位于所述镂空区域的所述磷硅玻璃层进行所述第一酸洗之后，移除所述掩膜板。
5.根据权利要求4所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述掩膜板的材料为耐酸聚合物材料；
所述耐酸聚合物材料包括聚偏二氟乙烯或聚丙烯。
6.根据权利要求4所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一酸洗所采用的溶液为浓度为3wt%-5wt%的氢氟酸水溶液。
7.根据权利要求1至3任一项所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，对所述待抛光区进行抛光的步骤包括：对所述半导体衬底进行第一碱洗；
所述第一碱洗所采用的溶液为浓度1wt%-3wt%的强碱溶液，所述第一碱洗的温度为60℃-70℃，所述第一碱洗的时间为150s-300s。
8.根据权利要求1至3任一项所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，对所述抛光区进行抛光之后去除所述磷硅玻璃层的步骤包括：对所述半导体衬底进行第二酸洗；
所述第二酸洗所采用的溶液为混合酸溶液，所述混合酸溶液包括浓度为3wt%-5wt%的氢氟酸和浓度为2wt%-4wt%的盐酸。
9.根据权利要求1至3任一项所述的异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，对所述半导体衬底进行吸杂的步骤包括：
将具有绒面结构的半导体衬底置于扩散腔室，所述扩散腔室的温度为700℃-900℃，向所述扩散腔室通入氧气和磷源；
对所述半导体衬底进行吸杂的工艺参数包括：所述磷源为三氯氧磷，所述磷源的通量为500L/min-2000L/min，所述氧气的通量为300L/min-1000L/min，吸杂的时间为1min-20min。
10.一种根据权利要求1至9任一项所述的异质结太阳能电池的制备方法制备成的异质结太阳能电池，其特征在于，包括：
半导体衬底，所述半导体衬底具有相对设置的正面和背面，所述正面和/或背面为抛光绒面复合表面，所述抛光绒面复合表面具有相邻的绒面区和抛光区；
去复合载流子传输层，所述去复合载流子传输层包括依次设置的钝化层和掺杂层，所述钝化层位于所述抛光绒面复合表面，所述掺杂层位于所述钝化层背离所述抛光绒面复合表面的一侧；
透明导电层，所述透明导电层位于所述去复合载流子传输层背离所述半导体衬底的一侧表面；
栅线，所述栅线位于所述透明导电层背离所述半导体衬底的一侧表面，且所述栅线在所述半导体衬底表面的正投影与所述抛光区重合。
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