CN117577735A - 光伏电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光伏电池及其制备方法，该光伏电池制备方法包括以下步骤：提供双面均为非晶硅层的硅片，双面包括相对设置的第一面和第二面；在硅片的第一面和第二面同时生长阻挡层，得到形成阻挡层的硅片；对形成阻挡层的硅片进行扩散处理，形成阻挡层的硅片的非晶硅层转变为多晶硅层，得到具有多晶硅层的硅片；处理具有多晶硅层的硅片，去除第一面的阻挡层和多晶硅层，去除第二面的阻挡层，得到光伏电池。本发明通过阻挡层使得磷原子的扩散速率保持一致，改善了多晶硅层中磷原子的掺杂均匀性，同时采用该方法制备的光伏电池光电转换效率和良品率均有较大提升。

Description

光伏电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，更具体地，涉及光伏电池及其制备方法。
背景技术
光伏电池，又称太阳能电池，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，只要被满足一定照度条件的光照度，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。现在的光伏电池种类繁多，包括PERC电池(钝化反射极和背面电池结构)、TOPCon电池(隧穿氧化层钝化接触结构)等，光伏电池的背面包括掺杂磷原子的多晶硅层，制备多晶硅层的方法通常为先制备非晶硅层，非晶硅层同时经过磷扩散处理和高温退火处理后，转变为多晶硅层，现有技术中，多晶硅层中磷原子的掺杂均匀性一般。因此，是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光伏电池制备方法，用以解决多晶硅层中磷原子的掺杂均匀性一般的问题。
第一方面，本申请提供一种光伏电池制备方法，包括以下步骤：
提供双面均为非晶硅层的硅片，双面包括相对设置的第一面和第二面；
在硅片的第一面和第二面同时生长阻挡层，得到形成阻挡层的硅片；
对形成阻挡层的硅片进行扩散处理，形成阻挡层的硅片的非晶硅层转变为多晶硅层，得到具有多晶硅层的硅片；
处理具有多晶硅层的硅片，去除第一面的阻挡层和多晶硅层，去除第二面的阻挡层，得到光伏电池。
可选地，在硅片的第一面和第二面同时生长阻挡层中，包括采用扩散法生长阻挡层，其中，氧气的流量范围为10000sccm-30000sccm，温度范围为600℃-700℃。
可选地，对形成阻挡层的硅片进行扩散处理中，扩散源为三氯氧磷。
可选地，处理具有多晶硅层的硅片中，包括以下步骤：
采用酸性液体去除第一面的阻挡层；
采用碱性液体去除第一面的多晶硅层；
采用酸性液体去除第二面的阻挡层。
可选地，双面均为非晶硅层的硅片的制备方法包括制绒、第一次扩散、激光、第二次扩散、刻蚀、生长保护层。
可选地，生长保护层包括以下步骤：
在刻蚀后的硅片的第二面生长隧穿氧化层；
在生长隧穿氧化层后的硅片的第一面和第二面均生长非晶硅层，得到双面均为非晶硅层的硅片。
可选地，处理具有多晶硅层的硅片后包括以下步骤：钝化、镀膜、丝网印刷、烧结。
可选地，在刻蚀后的硅片的第二面生长隧穿氧化层包括采用氧化法生长隧穿氧化层，其中，氧气的流量范围为30000sccm-38000sccm，温度范围为580℃-620℃。
可选地，在生长隧穿氧化层后的硅片的第一面和第二面均生长非晶硅层包括采用分解法生长非晶硅层，其中，四氢化硅的流量范围为1300sccm-1700sccm，温度范围为590℃-610℃。
第二方面，本申请提供一种光伏电池，包括上述任一项的光伏电池制备方法制备的光伏电池。
与现有技术相比，本发明提供的光伏电池及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明提供的光伏电池及其制备方法，该光伏电池制备方法包括以下步骤：提供双面均为非晶硅层的硅片，双面包括相对设置的第一面和第二面；在硅片的第一面和第二面同时生长阻挡层，得到形成阻挡层的硅片；对形成阻挡层的硅片进行扩散处理，形成阻挡层的硅片的非晶硅层转变为多晶硅层，得到具有多晶硅层的硅片；处理具有多晶硅层的硅片，去除第一面的阻挡层和多晶硅层，去除第二面的阻挡层，得到光伏电池；采用上述方案，通过阻挡层保证了磷原子的扩散速率保持一致，改善了多晶硅层中磷原子的掺杂均匀性，同时采用该方法制备的光伏电池光电转换效率和良品率均有较大提升。
当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明提供的光伏电池制备方法的流程图；
图2是本发明提供的一种光伏电池制备方法的可选实施方式的流程图；
图3是本发明提供的处理具有多晶硅层的硅片的流程图；
图4是本发明提供的链式设备的流程图；
图5是本发明提供的槽式设备的流程图；
图6是本发明提供的一种得到双面均为非晶硅层的硅片的可选实施方式的流程图；
图7是本发明提供的制绒的流程图；
图8是图6中得到双面均为非晶硅层的硅片的流程图；
图9是本发明提供的刻蚀的流程图；
图10是本发明提供的生长保护层的流程图；
图11是本发明提供的处理具有多晶硅层的硅片后的流程图；
图12是图11中得到光伏电池的流程图；
图13是本发明提供的光伏电池的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：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发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和装置应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，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例子可以具有不同的值。
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。
参照图1-图2，图1是本发明提供的光伏电池制备方法的流程图；图2是本发明提供的一种光伏电池制备方法的可选实施方式的流程图。本实施例提供一种光伏电池制备方法，包括以下步骤：
S1：提供双面均为非晶硅层10的硅片00，双面包括相对设置的第一面01和第二面02。
具体地，结合图1和图2所示，硅片00包括相对设置的第一面01和第二面02，在本实施例中，第一面01可以为正面，第二面02可以为背面，第一面01上包括掺杂层40和第一非晶硅层101，第一非晶硅层101位于掺杂层40远离第一面01一侧，第二面02上包括隧穿氧化层30和第二非晶硅层102，第二非晶硅层102位于隧穿氧化层30远离第二面02一侧，双面均为非晶硅层10(非晶硅层10包括第一非晶硅层101和第二非晶硅层102)的硅片00如图2(a)所示。
S2：在硅片00的第一面01和第二面02同时生长阻挡层20，得到形成阻挡层20的硅片00。
具体地，结合图1和图2所示，双面均为非晶硅层10的硅片00后续需要进行扩散处理，由于在扩散过程中，非晶硅层10的表面会自动生长二氧化硅(SiO2)层，生成的二氧化硅层分布不均，无法形成致密的膜层，扩散时，一部分磷原子需要通过二氧化硅层才能进入非晶硅层10，一部分磷原子可以直接进入非晶硅层，由于磷原子在二氧化硅层中的掺杂速率小于磷原子在非晶硅层中10的掺杂速率，使得整层非晶硅层10掺杂的磷原子的量不同，最终影响磷原子掺杂的均匀性，因此，如图2(b)所示，通过在硅片00的第一面01和第二面02同时生长阻挡层20，阻挡层20包括第一阻挡层201和第二阻挡层202，第一面01生长第一阻挡201，第二面生长第二阻挡层202，得到双面均形成阻挡层20的硅片00，阻挡层20保证了在掺杂过程中磷原子扩散速率一致，保证了掺杂的均匀性。
S3：对形成阻挡层20的硅片00进行扩散处理，形成阻挡层20的硅片00的非晶硅层10转变为多晶硅层11，得到具有多晶硅层11的硅片00。
具体地，结合图1和图2所示，对形成阻挡层20的硅片00进行扩散处理包括将硅片00放入扩散炉中，加热处理和磷扩散同时进行，如图2(c)所示，加热处理使得第一非晶硅层101转变为第一多晶硅层111，第二非晶硅层102转变为第二多晶硅层112，完成晶化，磷原子经过第一阻挡层201扩散至第一多晶硅层111，磷原子经过第二阻挡层202扩散至第二多晶硅层112，使得第一多晶硅层111和第二多晶硅层112里面均掺杂了磷原子，成为n+掺杂多晶硅，由于第一阻挡层201和第二阻挡层202均为致密均匀结构，可以减缓磷原子向多晶硅中扩散的速率，改善第一多晶硅层111和第二多晶硅层112的掺杂均匀性。
加热处理的温度范围为850℃-950℃，若温度小于850℃，生成的多晶硅晶界小、厚度低，磷掺杂作用弱、浓度低，导致光伏电池接触及钝化效果差等问题，若温度大于950℃，导致磷掺杂推结作用强、多晶硅掺杂浓度低、体掺杂浓度高、光伏电池接触及钝化效果差等问题，因此，将加热处理的温度范围设置为850℃-950℃，不仅可以避免生成的多晶硅晶界小、厚度低，磷掺杂作用弱、浓度低，光伏电池接触及钝化效果差等问题，而且可以避免磷掺杂推结作用强、多晶硅掺杂浓度低、体掺杂浓度高等问题；具体而言，加热处理的温度可以为850℃、870℃、890℃、910℃、930℃或者950℃。
磷原子的掺杂浓度范围为2.0×1020-5.0×1020，若磷原子的掺杂浓度小于2.0×1020，掺杂浓度过低，会出现体钝化及金属接触差、光伏电池效率及良率较差等问题，若磷原子的掺杂浓度大于5.0×1020，掺杂浓度过高，出现基体掺杂浓度高、复合增加、光伏电池效率及良率较差等问题，因此，将磷原子的掺杂浓度设置为2.0×1020-5.0×1020，不仅可以避免体钝化及金属接触差、光伏电池效率及良率较差等问题，而且可以避免基体掺杂浓度高、复合增加等问题；具体而言，磷原子的掺杂浓度可以为2.0×1020、2.5×1020、3.0×1020、3.5×1020、4.0×1020、4.5×1020或者5.0×1020。
S4：处理具有多晶硅层11的硅片00，去除第一面01的阻挡层20和多晶硅层11，去除第二面02的阻挡层20，得到光伏电池。
具体地，结合图1和图2所示，逐步去除第一面01的第一阻挡层201和第一多晶硅层111，去除第二面02的第二阻挡层202，可以得到如图2(d)所示的光伏电池，其中，光伏电池的第一面01包括掺杂层40，第二面02包括隧穿氧化层30和第二多晶硅层112。
一种实施例的光伏电池和对比例的光伏电池对比如下：
实施例
(1)提供双面均为非晶硅层10的硅片00，双面包括相对设置的第一面01和第二面02，第一面01为第一非晶硅层101，第二面02为第二非晶硅层102；(2)在硅片00的第一面01和第二面02同时生长阻挡层20，第一非晶硅层101上生长第一阻挡层201，第二非晶硅层102上生长第二阻挡层202，得到双面形成阻挡层20的硅片00；(3)对形成阻挡层20的硅片00进行扩散处理，第一非晶硅层101转变为第一多晶硅层111，第二非晶硅层102转变为第二多晶硅层112，得到双面具有多晶硅层11的硅片00；其中，加热处理的温度为850℃、磷原子的掺杂浓度为2.0×1020；(4)处理双面具有多晶硅层11的硅片00，去除第一面01的第一阻挡层201和第一多晶硅层111，去除第二面02的第二阻挡层202，得到光伏电池；(5)对光伏电池进行电性能测试。
对比例
(1)提供双面均为非晶硅层10的硅片00，双面包括相对设置的第一面01和第二面02，第一面01为第一非晶硅层101，第二面02为第二非晶硅层102；(2)对双面均为非晶硅层10的硅片00直接进行扩散处理，第一非晶硅层101转变为第一多晶硅层111，第二非晶硅层102转变为第二多晶硅层112，得到双面具有多晶硅层11的硅片00；其中，加热处理的温度为850℃、磷原子的掺杂浓度为2.0×1020；(3)处理双面具有多晶硅层11的硅片00，去除第一面01的磷硅玻璃、第一多晶硅层111和硼硅玻璃，去除第二面02的磷硅玻璃，得到光伏电池；(4)对光伏电池进行电性能测试。
需要说明的是：(1)电性能测试可以使用电池性能测试仪，测量光伏电池的相关电性能参数；(2)对比例为现有技术中的光伏电池制备方法。
表1：实施例和对比例中光伏电池的部分电性能和EL不良
分组 实施例 对比例
Eta(％) 25.75 25.72
Uoc(V) 0.7305 0.7300
Isc(A) 13.750 13.745
FF(％) 85.10 85.10
Rs(Ω) 0.95 0.90
Rsh(Ω) 3000 3500
Irev2(A) 0.08 0.05
EL不良比例 0.50％ 0.70％
(注：(1)Eta为光电转换效率、Uoc为开路电压、Isc为短路电流、FF为填充因子、Rs为串联电阻、Rsh为并联电阻、Irev2为反向电流；(2)表中数据分别为一定数量的实施例光伏电池和一定数量的对比例光伏电池的不同电性能的平均值)
从表1的结果可以看出，本实施例提供的光伏电池制备方法处理后的光伏电池与对比例中的光伏电池制备方法处理后的光伏电池相比，实施例中的电池并联电阻和EL不良比例等数据低于对比例，光电转换效率、反向电流等数据高于对比例，说明了本实施例的光伏电池制备方法能够有效地提升光伏电池的光电转换效率和良品率。
与现有技术相比，本实施例提供的光伏电池制备方法，至少实现了如下的有益效果：
本实施例提供的光伏电池制备方法，包括以下步骤：提供双面均为非晶硅层的硅片，双面包括相对设置的第一面和第二面；在硅片的第一面和第二面同时生长阻挡层，得到形成阻挡层的硅片；对形成阻挡层的硅片进行扩散处理，形成阻挡层的硅片的非晶硅层转变为多晶硅层，得到具有多晶硅层的硅片；处理具有多晶硅层的硅片，去除第一面的阻挡层和多晶硅层，去除第二面的阻挡层，得到光伏电池；采用上述方案，通过阻挡层使得磷原子的扩散速率保持一致，改善了多晶硅层中磷原子的掺杂均匀性，同时采用该方法制备的光伏电池光电转换效率和良品率均有较大提升。
在一种可选实施例中，在硅片00的第一面01和第二面02同时生长阻挡层20中，包括采用扩散法生长阻挡层20，其中，氧气的流量范围为10000sccm-30000sccm，温度范围为600℃-700℃。
具体地，参照图2所示，将双面均为非晶硅层10的硅片00放入扩散炉中，采用清洁气体(比如氮气N2)对炉管吹扫，保证炉管内没有前一步骤中的残留气体，接着通入氧气(O2)，在硅片00的第一面01和第二面02同时生长阻挡层20，包括第一面01生长第一阻挡层201，第二面02生长第二阻挡层202，阻挡层20的成分包括二氧化硅，其中，氧气的流量范围为10000sccm-30000sccm，温度范围为600℃-700℃，压力为0.1MPa(即常压)。
若氧气的流量小于10000sccm，无法生成一定厚度致密的阻挡层20，若氧气的流量大于30000sccm，管内氛围浓度无明显提升空间、造成原料浪费，因此，将氧气的流量范围设置为10000sccm-30000sccm，不仅可以避免无法生成一定厚度致密的阻挡层20的问题，而且可以避免管内氛围浓度无明显提升空间、浪费原料等问题，具体而言，氧气的流量可以为10000sccm、15000sccm、20000sccm、25000sccm或者30000sccm；若温度小于600℃，会导致反应不充分的问题，若温度大于700℃，无法保证反应的安全性，因此，将温度范围设置为600℃-700℃，不仅可以避免反应不充分的问题，而且可以避免反应安全性无法保证的问题，具体而言，温度可以为600℃、620℃、640℃、660℃、680℃或者700℃。
在一种可选实施例中，对形成阻挡层20的硅片00进行扩散处理中，扩散源为三氯氧磷。
具体地，参照图2所示，三氯氧磷(POCl3)具有较强的挥发性，保证了较快的扩散速率，除了三氯氧磷，还可以选用其他含有磷原子的扩散源，此处不做限定。
图3是本发明提供的处理具有多晶硅层的硅片的流程图；图4是本发明提供的链式设备的流程图；图5是本发明提供的槽式设备的流程图。在一种可选实施例中，处理具有多晶硅层11的硅片00中，包括以下步骤：
S4-1：采用酸性液体去除第一面01的阻挡层20；
具体地，结合图2-图4所示，去除第一面01的第一阻挡层201可以在链式设备中进行，该设备的产线依次包括上料-水膜-酸洗槽-水洗槽-烘干槽-下料，其中，在酸洗槽中放入酸性液体，通过酸性液体去除第一面01的第一阻挡层201；酸性液体可以选用氟化氢(HF)溶液，氟化氢溶液的浓度范围为7％-10％，若氟化氢溶液的浓度小于7％，无法将第一面01的第一阻挡层201完全去除，若氟化氢溶液的浓度大于10％，容易破坏第一面01中掺杂层40的结构，因此，将氟化氢溶液的浓度范围设置为7％-10％，不仅可以避免无法将第一面01的第一阻挡层201完全去除的问题，而且可以避免破坏第一面01的掺杂层40结构的问题；具体而言，氟化氢溶液的浓度可以为7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或者10％。关于其他产线的工作条件、采用的材料等均为本领域现有技术，此处不做限定。
S4-2：采用碱性液体去除第一面01的多晶硅层11。
S4-3：采用酸性液体去除第二面02的阻挡层20。
具体地，结合图2-图3、图5所示，步骤S4-2和步骤S4-3可以在一套槽式设备中先后进行，该设备的产线依次包括上料-碱刻槽-第一水洗槽-第一碱洗槽-第二水洗槽-第一酸洗槽-第三水洗槽-第二碱洗槽-第四水洗槽-第二酸洗槽-第五水洗槽-慢提拉-烘干槽-下料。
在碱刻槽中进行步骤S4-2：采用碱性液体去除第一面01的第一多晶硅层111，碱性液体包括氢氧化钠(NaOH)溶液和正刻添加剂(ADD)，氢氧化钠溶液的浓度范围为8％-12％，若氢氧化钠溶液的浓度小于8％，无法将第一多晶硅层111完全去除，若氢氧化钠溶液的浓度大于12％，会降低反应速率，因此，将氢氧化钠溶液的浓度范围设置为8％-12％，不仅可以避免无法将第一多晶硅层111完全去除的问题，而且可以避免降低反应速率的问题，具体而言，氢氧化钠溶液的浓度可以为8％、9％、10％、11％或者12％；正刻添加剂ADD的作用为减缓反应，使得硅片00表面和碱性液体之间的反应较为温和，正刻添加剂ADD的用量可以根据氢氧化钠溶液的浓度适应性调整；在第一酸洗槽中进行步骤S4-3：采用酸性液体去除第二面02的第二阻挡层202，酸性液体包括氟化氢溶液和辅助剂(比如ADD)，氟化氢溶液的浓度范围为8％-12％，若氟化氢溶液的浓度小于8％，无法将阻挡层20完全去除，若氟化氢溶液的浓度大于12％，会破坏第二面02上的第二多晶硅层112，因此，将氟化氢溶液的浓度范围设置为8％-12％，不仅可以避免无法将第二阻挡层202完全去除的问题，而且可以避免破坏第二面02上的第二多晶硅层112的问题，具体而言，氟化氢溶液的浓度可以为8％、9％、10％、11％或者12％；辅助剂ADD的作用为减缓反应，使得硅片00表面和酸性液体之间的反应较为温和，辅助剂ADD的用量可以根据氟化氢溶液的浓度适应性调整。关于其他产线的工作条件、采用的材料等均为本领域现有技术，此处不做限定。
图6是本发明提供的一种得到双面均为非晶硅层的硅片的可选实施方式的流程图；图7是本发明提供的制绒的流程图；图8是图6中得到双面均为非晶硅层的硅片的流程图；图9是本发明提供的刻蚀的流程图。在一种可选实施例中，双面均为非晶硅层10的硅片00的制备方法包括制绒、第一次扩散、激光、第二次扩散、刻蚀、生长保护层。
具体地，结合图6-图8所示，S0-1：制绒，包括以下步骤：
S0-1-1：对硅片00进行腐蚀：方法为在槽式设备中浸泡硅片00，工艺参数包括：体积浓度为8％-10％的氢氧化钾(KOH)溶液、体积为4L-6L的添加剂、温度为65℃、时间范围为350s-400s，氢氧化钾溶液和添加剂的体积比为150：1。
其中，若氢氧化钾溶液的体积浓度小于8％，无法在硅片00表面形成绒面结构，若氢氧化钾溶液的体积浓度大于10％，形成的绒面结构过高，影响硅片00的吸光率，因此，将氢氧化钾溶液的体积浓度范围设置为8％-10％，不仅可以避免无法在硅片00表面形成绒面结构的问题，而且可以避免绒面结构过高影响硅片00的吸光率的问题；具体而言，氢氧化钾溶液的体积浓度可以为8％、8.5％、9％、9.5％或10％；若添加剂的体积小于4L，无法加快腐蚀硅片00的速率，若添加剂的体积大于6L，反而降低了腐蚀硅片00的速率，因此，将添加剂的体积范围设置为4L-6L，不仅可以避免无法加快腐蚀硅片00速率的问题，而且可以避免腐蚀硅片00的速率降低的问题；具体而言，添加剂的体积可以为4L、4.5L、5L、5.5L或6L；若时间小于350s，没有足够的时间形成完整的绒面结构，若时间大于400s，形成的绒面结构过高，影响硅片00的吸光率，因此，将时间范围设置为350s-400s，不仅可以避免没有足够的时间形成完整的绒面结构的问题，而且可以避免绒面结构过高影响硅片00的吸光率的问题；具体而言，时间可以为350s、365s、380s、395s或400s；若氢氧化钾溶液和添加剂的体积比小于150：1，容易导致硅片00无法清洗干净，若若氢氧化钾溶液和添加剂的体积比大于150：1，添加剂无法起到较好的脱附作用，因此，将氢氧化钾溶液和添加剂的体积比设置为150：1，不仅可以避免硅片00无法清洗干净的问题，而且可以避免添加剂无法起到较好的脱附作用的问题。
硅片00指的是清除表面金属玷污、表面有机膜、杂质离子等杂质的洁净的N型单晶硅片，其清洁方法、结构、尺寸等均为本领域现有技术，此处不再赘述。
硅片00包括相对设置的第一面01和第二面02，硅片00经过制绒后，在第一面01和第二面02均形成了金字塔形织构，又称绒面(图中未示出)，绒面具有陷光作用，可以使得硅片00的第一面01和第二面02的反射率均降低到10％以下，从而提高光伏电池的短路电流及其光电转换效率。
S0-1-2：对腐蚀后的硅片00进行第一次水洗：采用流动的去离子水对槽式设备中的硅片00浸泡并冲洗，避免制绒工序中附着在硅片00上的残留液影响下个工序的正常进行。
S0-1-3：对第一次水洗后的硅片00进行后清洗：采用流动的药液对槽式设备中的硅片00浸泡并冲洗，工艺参数包括：体积浓度为3％的过氧化氢(H2O2)溶液、体积浓度为5％的臭氧(O3)溶液。
S0-1-4：对后清洗后的硅片00进行酸洗：采用流动的药液将槽式设备中的硅片00浸泡并冲洗，工艺参数包括：体积浓度为10％的氟化氢溶液、体积浓度为7％的盐酸(HCl)溶液。
S0-1-5：对酸洗后的硅片00进行第二次水洗：采用流动的去离子水将槽式设备中的硅片00浸泡并冲洗，避免酸洗过程中附着在硅片00上的残留液影响下个工序的正常进行。
S0-1-6：对第二次水洗后的硅片00进行慢提拉：将承载有硅片00的花篮以较慢的速度从水洗槽中提出，使得附着在硅片00上的液体流出并且无残留，保证硅片表面无水印。
S0-1-7：对慢提拉后的硅片00进行烘干：方法为在干燥炉中烘干，工艺参数包括：温度为80℃；烘干后的硅片00的结构如图8(A)所示，其中绒面未示出。
继续结合图6和图8所示，S0-2：第一次扩散，包括在扩散炉中以三氯化硼(BCl3)为扩散源进行扩散，使得第一面01和第二面02同时形成硼硅玻璃层50，硼硅玻璃层50包括第一硼硅玻璃层501和第二硼硅玻璃层502，其中，第一面01形成第一硼硅玻璃层501，第二面02形成第二硼硅玻璃层502，形成硼硅玻璃层50后的硅片00的结构如图8(B)所示，其工艺参数包括：三氯化硼的流量范围为200sccm-350sccm，氮气的流量范围为2000sccm-3000sccm，氧气的流量范围为600sccm-1000sccm，温度范围为860℃-960℃，时间为1400s。
若三氯化硼的流量小于200sccm，无法形成硼硅玻璃层50，若三氯化硼的流量大于350sccm，浪费成本，因此，将三氯化硼的流量范围设置为200sccm-350sccm，不仅避免无法形成硼硅玻璃层50的问题，而且避免浪费成本的问题；具体而言，三氯化硼的流量范围可以为200sccm、240sccm、280sccm、320sccm或350sccm；若氮气的流量小于2000sccm，携源压力不足，若氮气的流量大于3000sccm，使得三氯化硼气体稀薄、反应不够充分，因此，将氮气的流量范围设置为2000sccm-3000sccm，不仅可以避免携源压力不足的问题，而且可以避免三氯化硼气体稀薄、反应不够充分的问题；具体而言，氮气的流量范围可以为2000sccm、2200sccm、2400sccm、2600sccm、2800sccm或3000sccm；若氧气的流量小于600sccm，作为反应气体的氧气稀薄、反应不够充分，若氧气的流量大于1000sccm，容易生成过量的硼硅玻璃，因此，将氧气的流量范围设置为600sccm-1000sccm，不仅可以避免作为反应气体的氧气稀薄、反应不够充分的问题，而且可以避免生成过量的硼硅玻璃；具体而言，氧气的流量范围可以为600sccm、700sccm、800sccm、900sccm或1000sccm；若温度小于860℃，反应温度过低、反应不够充分，若温度大于960℃，容易生成过量的硼硅玻璃，因此，将温度范围设置为860℃-960℃，不仅可以避免反应温度过低、反应不够充分的问题，而且可以避免生成过量的硼硅玻璃；具体而言，温度可以为860℃、880℃、900℃、920℃、940℃或960℃。
继续结合图6和图8所示，S0-3：激光，包括采用激光设备照射部分第一面01上的第一硼硅玻璃层501，使得部分第一硼硅玻璃层501中的硼原子扩散至硅片00中，形成P++重掺杂层41，工艺参数包括：激光功率为55W，激光速度为15000mm/s，激光频率为55kHz，激光波长为850nm；参照图8(B)-图8(C)所示，被激光照射的第一硼硅玻璃层501为A区域，与A区域对应的部分硅片00形成P++重掺杂层41。
继续结合图6和图8所示，S0-4：第二次扩散，包括采用扩散炉以通氧的方式进行高温氧化推进，使得部分第一硼硅玻璃层501中的硼原子扩散至硅片00中，形成P+掺杂层42，工艺参数包括：氧气的流量范围为10000sccm-28000sccm，氮气流量范围为10000sccm-15000sccm，推进温度为1000℃，时间为3500s。
若氧气的流量小于10000sccm，无法形成P+掺杂层42，若氧气的流量大于28000sccm，浪费成本，因此，将氧气的流量范围设置为10000sccm-28000sccm，不仅避免无法形成P+掺杂层42的问题，而且避免浪费成本的问题；具体而言，氧气的流量范围可以为10000sccm、15000sccm、10000sccm、250000sccm或28000sccm；若氮气的流量小于10000sccm，导致生成的pn结过浅，若氮气的流量大于15000sccm，导致生成的pn结过深，影响发电质量，因此，将氮气的流量范围设置为10000sccm-15000sccm，不仅可以避免生成的pn结过浅的问题，而且可以避免生成的pn结过深、影响发电质量的问题；具体而言，氮气的流量范围可以为10000sccm、11000sccm、12000sccm、13000sccm、14000sccm或15000sccm。
参照图8(B)-图8(D)所示，不被激光照射的第一硼硅玻璃层501为B区域，与B区域对应的部分硅片00形成P+掺杂层42，P+掺杂层42和P++重掺杂层41构成了整个掺杂层40，沿光照方向X，P+掺杂层42的深度小于P++重掺杂层41的深度，与P+掺杂层42不同的是，P++重掺杂层41用于与后续印刷栅线的位置相对应，保证了烧结时形成的电极可以与整个掺杂层40形成较好的欧姆接触，保证了光伏电池的光电转换效率。
结合图6、图8和图9所示，S0-5：刻蚀，包括以下步骤：
S0-5-1：对第一面01和第二面02进行腐蚀，去除第一面01上的第一硼硅玻璃层501和第二面02上的第二硼硅玻璃层502：方法为在链式刻蚀机对第一面01和第二面02进行腐蚀，工艺参数包括：体积浓度为10％的氟化氢溶液，传送带的带速范围为3.5m/min-4.5m/min。
其中，若传送带的带速小于3.5m/min，浪费时间，若传送带的带速大于4.5m/min，无法保证将第一硼硅玻璃层501和第二硼硅玻璃层502完全去除，因此，将传送带的带速范围设置为3.5m/min-4.5m/min，不仅避免浪费时间的问题，而且避免无法将第一硼硅玻璃层501和第二硼硅玻璃层502完全去除的问题；具体而言，传送带的带速可以为3.5m/min、3.7m/min、3.9m/min、4.1m/min、4.3m/min或4.5m/min。
S0-5-2：对腐蚀后的第二面02进行抛光，去除第二面02上的绒面：方法为在槽式设备中对第二面02进行抛光，工艺参数包括：体积浓度为3.5％-4.5％的氢氧化钾溶液，体积为4L-6L的添加剂，温度为65℃，浸泡时间范围为150s-200s，氢氧化钾溶液和添加剂的体积比为94：1。
其中，若氢氧化钾溶液的体积浓度小于3.5％，无法将绒面去除干净，若氢氧化钾溶液的体积浓度大于4.5％，会损伤硅片00，因此，将氢氧化钾溶液的体积浓度范围设置为3.5％-4.5％，不仅避免无法将绒面去除干净的问题，而且避免损伤硅片00的问题；具体而言，氢氧化钾溶液的体积浓度可以为3.5％、3.7％、3.9％、4.1％、4.3％或4.5％；若添加剂的体积小于4L，无法起到促进氢氧化钾溶液腐蚀绒面的作用，若添加剂的体积大于6L，降低了氢氧化钾溶液对绒面的腐蚀能力，因此，将添加剂的体积范围设置为4L-6L，不仅避免无法起到促进氢氧化钾溶液腐蚀绒面的作用的问题，而且避免降低氢氧化钾溶液对绒面的腐蚀能力的问题；具体而言，添加剂的体积可以为4L、4.5L、5L、5.5L或6L；若时间小于150s，无法将绒面去除干净，若时间大于200s，会损伤硅片00，因此，将时间范围设置为150s-200s，不仅避免无法将绒面去除干净的问题，而且避免损伤硅片00的问题；具体而言，时间可以为150s、165s、180s、195s或200s；若氢氧化钾溶液和添加剂的体积比小于94：1，容易造成添加剂残留污染，若氢氧化钾溶液和添加剂的体积比大于94：1，无法保护第一面01，因此，将氢氧化钾溶液和添加剂的体积比设置为94：1，不仅可以避免添加剂残留污染的问题，而且可以避免无法保护第一面01的问题。
需要说明的是，上述阐述了如图8所示实施例中双面均为非晶硅层10的硅片00的制备方法，包括采用的设备、反应物及其用量等参数，在其他实施例中，采用的设备、反应物及其用量等参数均可以根据实际情况适应性调整，此处不做限定。
图10是本发明提供的生长保护层的流程图。在一种可选实施例中，生长保护层包括以下步骤：
S0-6-1：在刻蚀后的硅片00的第二面02生长隧穿氧化层30。
具体地，结合图8和图10所示，采用高温氧化的方式生长隧穿氧化层30，形成隧穿氧化层30后的硅片00的结构如图8(F)所示，隧穿氧化层30可以为二氧化硅层，隧穿氧化层30的厚度范围为1nm-2nm；若隧穿氧化层30的厚度小于1nm，隧穿氧化层30偏薄，影响光伏电池的钝化效果；若隧穿氧化层30大于2nm，隧穿氧化层30偏厚，影响载流子的隧穿效果，因此，将隧穿氧化层30的厚度范围设置为1nm-2nm，不仅可以避免影响影响光伏电池的钝化效果，而且可以避免影响载流子的隧穿效果；具体而言，隧穿氧化层30的厚度可以为1nm、1.2nm、1.4nm、1.6nm、1.8nm或2nm。
S0-6-2：在生长隧穿氧化层30后的硅片00的第一面01和第二面02均生长非晶硅层10，得到双面均为非晶硅层10的硅片00。
具体地，结合图8和图10所示，采用热分解的方式在第一面01和第二面02均沉积非晶硅层10，非晶硅层10包括第一非晶硅层101和第二非晶硅层102，其中，在第一面01沉积第一非晶硅层101，在第二面沉积第二非晶硅层102，双面生长非晶硅层10后的硅片00的结构如图8(G)或者如图2(a)所示，非晶硅层10的厚度范围为30nm-150nm。
若非晶硅层10的厚度小于30nm，会导致后续掺杂难度较大、金属化匹配难度增加；若非晶硅层10大于150nm，非晶硅层10吸光情况严重，影响光伏电池的光电转换效率，因此，将非晶硅层10的厚度范围设置为30nm-150nm，不仅可以避免后续掺杂难度较大、金属化匹配难度增加的问题，而且可以避免非晶硅层10吸光情况严重，影响光伏电池的光电转换效率的问题；具体而言，非晶硅层10的厚度可以为30nm、60nm、90nm、120nm或150nm。
图11是本发明提供的处理具有多晶硅层的硅片后的流程图；图12是图11中得到光伏电池的流程图。在一种可选实施例中，处理具有多晶硅层11的硅片00后包括以下步骤：钝化、镀膜、丝网印刷、烧结。
具体地，结合图11和图12所示，S5：钝化，包括采用热原子层沉积(ALD)法在第一面01上沉积氧化铝层60，钝化后的硅片00的结构如图12(e)所示，其工艺参数包括：温度为260℃，沉积厚度为4nm；氧化铝层60的作用包括：固定负电荷，消除寄生电容效应以及提升钝化效果。
结合图11和图12所示，S6：镀膜，包括采用等离子体化学气相沉积(PECVD)法在第一面01和第二面02均形成至少一层减反射层70，减反射层70包括第一减反射层701和第二减反射层702，其中，在第一面01形成至少一层第一减反射层701，在第二面02形成至少一层第二减反射层702，镀膜后的硅片00的结构如图12(f)所示，其工艺参数包括：氨气与四氢化硅(SiH4)的体积比为4：1-10：1，温度范围为480℃-550℃，压力为210Pa。
其中，若氨气与四氢化硅的体积比小于4：1，生成的减反射层70折射率过高，不利于钝化，若氨气与四氢化硅的体积比大于10：1，生成的减反射层70折射率过低，因此，将氨气与四氢化硅的体积比设置为4：1-10：1，不仅可以避免生成的减反射层70折射率过高、不利于钝化的问题，而且可以避免生成的减反射层70折射率过低的问题；具体而言，氨气与四氢化硅的体积比可以为4：1、5：1、6：1、7：1、8：1、9：1或10：1；若温度小于480℃，减反射层70的致密性和折射率均较低，若温度大于550℃，减反射层70容易龟裂，因此，将温度范围设置为480℃-550℃，不仅避免了减反射层70的致密性和折射率均较低的问题，而且避免了减反射层70龟裂的问题；具体而言，温度可以为480℃、495℃、510℃、525℃、540℃或550℃；减反射层70的作用包括：减少光的反射，增加光的吸收，对硅片00的表面和体内进行钝化，提高光伏电池的短路电流和开路电压，提高光伏电池的转换效率。
结合图11和图12所示，S7：丝网印刷，包括采用丝网印刷机在第一面01和第二面02分别印刷金属浆料得到栅线，栅线包括主栅和细栅，主栅用于汇聚电流并提供足够的拉力，细栅用于收集光伏电池产生的电流，第一面01和第二面02的印刷顺序均为先印刷细栅线，再印刷主栅；沿光照方向X，栅线在硅片00上的正投影与P++重掺杂层41在硅片00上的正投影至少部分交叠。
第一面01可以印刷银铝浆，第二面02可以印刷银浆，可以选用的浆料的材质包括但不限于此；丝网印刷的目的是制备电极，金属浆料经烧结后在电池表面形成正面电极(又称：上电极、前电极)和背面电极(又称下电极、底电极)，通过这些电极收集并输送光伏电池的电流。
结合图11和图12所示，S8：烧结，包括将硅片00送入烧结炉烧结，使得栅线穿透多个膜层，形成电极80，电极80包括第一电极801和第二电极802，其中，在第一面01形成第一电极801，在第二面02形成第二电极802，烧结后的硅片00的结构如图12(g)所示，其工艺参数包括：温度范围为750-880℃；
其中，若温度小于750℃，容易出现烧结后的光伏电池串联电阻增大的问题，若温度大于800℃，容易出现烧结后的光伏电池并联电阻减小的问题，因此，将温度范围设置为750℃-800℃，不仅可以避免烧结后的光伏电池串联电阻增大的问题，而且可以避免烧结后的光伏电池并联电阻减小的问题；具体而言，温度可以为750℃、785℃、810℃、845℃或880℃。
烧结的目的包括：使栅线与光伏电池结构形成良好的欧姆接触、在光伏电池表面形成背面场等。
需要说明的是，上述阐述了如图12所示实施例中处理具有多晶硅层11的硅片00后的步骤，包括采用的设备、反应物及其用量等参数，在其他实施例中，采用的设备、反应物及其用量等参数均可以根据实际情况适应性调整，此处不做限定。
在一种可选实施例中，在刻蚀后的硅片00的第二面02生长隧穿氧化层30包括采用氧化法生长隧穿氧化层30，其中，氧气的流量范围为30000sccm-38000sccm，温度范围为580℃-620℃。
具体地，参照图8所示，工艺参数包括：氧气的流量范围为30000sccm-38000sccm，温度范围为580℃-620℃。
其中，若氧气的流量小于30000sccm，无法形成隧穿氧化层30，若氧气的流量大于38000sccm，形成的隧穿氧化层30过厚，影响载流子的隧穿效果，因此，将氧气的流量范围设置为30000sccm-38000sccm，不仅可以正常形成隧穿氧化层30，而且可以避免形成的隧穿氧化层30过厚，影响载流子的隧穿效果的问题；具体而言，氧气的流量可以为30000sccm、32000sccm、34000sccm、36000sccm或38000sccm；若温度小于580℃，反应速率过慢，浪费时间，若温度大于620℃，隧穿氧化层30生长速度过快、难以控制，因此，将温度范围设置为580℃-620℃，不仅可以避免反应速率过慢，浪费时间的问题，而且可以避免隧穿氧化层30生长速度过快、难以控制的问题；具体而言，温度可以为580℃、590℃、600℃、610℃或620℃。
在一种可选实施例中，在生长隧穿氧化层30后的硅片00的第一面01和第二面02均生长非晶硅层10包括采用分解法生长非晶硅层10，其中，四氢化硅的流量范围为1300sccm-1700sccm，温度范围为590℃-610℃。
具体地，参照图8所示，工艺参数包括：四氢化硅的流量范围为1300sccm-1700sccm，温度范围为590℃-610℃。
若四氢化硅的流量小于1300sccm，无法形成合适的非晶硅层10，若四氢化硅的流量大于1700sccm，会浪费成本，因此，将四氢化硅的流量范围设置为1300sccm-1700sccm，不仅避免无法形成合适的非晶硅层10的问题，而且避免浪费成本的问题；具体而言，四氢化硅的流量可以为1300sccm、1400sccm、1500sccm、1600sccm或1700sccm；若温度小于590℃，反应速率过慢，浪费时间，若温度大于610℃，非晶硅层10生长速度过快、难以控制，因此，将温度范围设置为590℃-610℃，不仅可以避免反应速率过慢，浪费时间的问题，而且可以避免非晶硅层10生长速度过快、难以控制的问题；具体而言，温度可以为590℃、595℃、600℃、605℃或610℃。
图13是本发明提供的光伏电池的结构示意图。本实施例还提供一种光伏电池100，包括上述任一项的光伏电池制备方法制备的光伏电池。
具体地，结合图1和图13所示，上述光伏电池钝化方法制备的光伏电池100结构如下，光伏电池100包括沿第二方向Y交替排列的第一区110和第二区120，第二方向Y与光照方向X垂直，沿光照方向X，以硅片00为基础，正面第一区110从内向外依次包括P+掺杂层42、氧化铝层60和第一减反射层701，背面第一区110从内向外依次包括隧穿氧化层30、多晶硅层11和第二减反射层702，正面第二区120从内向外依次包括P++重掺杂层41和第一电极801，背面第二区120从内向外依次包括隧穿氧化层30、第二多晶硅层112和第二电极802，本实施例提供的光伏电池100可以为TOPCon电池。采用上述任一项的光伏电池制备方法制备的光伏电池，多晶硅层中磷原子的掺杂均匀性更好，光电转换效率和良品率均有较大提升。
通过上述实施例可知，本发明提供的光伏电池及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明提供的光伏电池及其制备方法，该光伏电池制备方法包括以下步骤：提供双面均为非晶硅层的硅片，双面包括相对设置的第一面和第二面；在硅片的第一面和第二面同时生长阻挡层，得到形成阻挡层的硅片；对形成阻挡层的硅片进行扩散处理，形成阻挡层的硅片的非晶硅层转变为多晶硅层，得到具有多晶硅层的硅片；处理具有多晶硅层的硅片，去除第一面的阻挡层和多晶硅层，去除第二面的阻挡层，得到光伏电池；采用上述方案，通过阻挡层使得磷原子的扩散速率保持一致，改善了多晶硅层中磷原子的掺杂均匀性，同时采用该方法制备的光伏电池光电转换效率和良品率均有较大提升。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种光伏电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供双面均为非晶硅层的硅片，所述双面包括相对设置的第一面和第二面；
在所述硅片的所述第一面和所述第二面同时生长阻挡层，得到形成阻挡层的硅片；
对所述形成阻挡层的硅片进行扩散处理，所述形成阻挡层的硅片的非晶硅层转变为多晶硅层，得到具有多晶硅层的硅片；
处理所述具有多晶硅层的硅片，去除所述第一面的阻挡层和多晶硅层，去除所述第二面的阻挡层，得到光伏电池。
2.根据权利要求1所述的光伏电池制备方法，其特征在于，所述在所述硅片的所述第一面和所述第二面同时生长阻挡层中，包括采用扩散法生长阻挡层，其中，氧气的流量范围为10000sccm-30000sccm，温度范围为600℃-700℃。
3.根据权利要求1所述的光伏电池制备方法，其特征在于，所述对所述形成阻挡层的硅片进行扩散处理中，扩散源为三氯氧磷。
4.根据权利要求1所述的光伏电池制备方法，其特征在于，所述处理所述具有多晶硅层的硅片中，包括以下步骤：
采用酸性液体去除所述第一面的阻挡层；
采用碱性液体去除所述第一面的多晶硅层；
采用酸性液体去除所述第二面的阻挡层。
5.根据权利要求1所述的光伏电池制备方法，其特征在于，所述双面均为非晶硅层的硅片的制备方法包括制绒、第一次扩散、激光、第二次扩散、刻蚀、生长保护层。
6.根据权利要求5所述的光伏电池制备方法，其特征在于，所述生长保护层包括以下步骤：
在刻蚀后的硅片的第二面生长隧穿氧化层；
在生长隧穿氧化层后的所述硅片的第一面和第二面均生长非晶硅层，得到所述双面均为非晶硅层的硅片。
7.根据权利要求1所述的光伏电池制备方法，其特征在于，所述处理所述具有多晶硅层的硅片后包括以下步骤：钝化、镀膜、丝网印刷、烧结。
8.根据权利要求6所述的光伏电池制备方法，其特征在于，所述在刻蚀后的硅片的第二面生长隧穿氧化层包括采用氧化法生长隧穿氧化层，其中，氧气的流量范围为30000sccm-38000sccm，温度范围为580℃-620℃。
9.根据权利要求6所述的光伏电池制备方法，其特征在于，所述在生长隧穿氧化层后的所述硅片的第一面和第二面均生长非晶硅层包括采用分解法生长非晶硅层，其中，四氢化硅的流量范围为1300sccm-1700sccm，温度范围为590℃-610℃。
10.一种光伏电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的光伏电池制备方法制备的光伏电池。
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