CN117926225A - 光伏组件及其太阳能电池、太阳能电池的硅片原子沉积方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件及其太阳能电池、太阳能电池的硅片原子沉积方法，属于光伏组件技术领域，本发明提供的光伏组件，包括太阳能电池组件以及用于支撑所述太阳能电池组件的光伏组件支架，太阳能电池组件包括第一电池板和第二电池板，第一电池板和第二电池板均由若干太阳能电池通过涂锡铜带串联而成，光伏组件支架包括支架件和支撑件，支撑件包含第一支撑部和第二支撑部，第一支撑部一端连接于第一电池板，第一支撑部另一端连接于支架件，第二支撑部一端连接于第二电池板，第二支撑部另一端连接于支架件。其能够通过调整支架件以实现第一电池板和第二电池板的夹角尽量小，可减小异物落到第一电池板与第二电池板上的概率。

Description

光伏组件及其太阳能电池、太阳能电池的硅片原子沉积方法

技术领域

本发明涉及光伏组件技术领域，具体涉及一种光伏组件及其太阳能电池、太阳能电池的硅片原子沉积方法。

背景技术

原子层沉积(ALD，Atomic layer deposition)是通过将气相前驱体交替的通入反应器并发生化学反应而形成沉积膜的一种技术，该技术可以将物质以单原子层形式一层一层地镀在基底表面。前驱体沉积到基体表面后，它们会化学吸附在基体表面，然后需要用惰性气体对反应器进行吹扫，清除未吸附在基体表面的剩余前驱体，以保证化学反应只在基体表面发生。对于光伏电池领域里，ALD应用于A12O3钝化膜的制造，在ALD膜生长过程中工艺的不同影响到钝化效果的优劣。

现有的ALD原子层沉积技术是将硅片放置于真空反应腔室内，在腔室温度达到200℃至400℃时交替通入TMA和水蒸气，再使用氮气对剩余气体进行吹扫，根据交替通入气体的循环次数，来达到预期A12O3膜厚度的目的。

由于现有技术中的背触式电池往往在其两个硅片背面贴紧后开始镀膜，水蒸气在被吹扫的过程中会残留在两个硅片之间导致硅片发生绕镀现象，进而使得其致密性较差且有色差问题而使得外观降级，同时，为保证太阳能电池组件的产出效率，如何使得太阳能电池组件在阳光充足的情况下有较多的太阳能电池片被太阳照射，在天气恶劣的情况下保证自身太阳能电池组件的安全是目前亟需解决的问题。

发明内容

本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

本申请的一些实施例提出了一种光伏组件及其太阳能电池、太阳能电池的硅片原子沉积方法，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

作为本申请的第一方面，本申请的一些实施例提供了一种硅片原子沉积方法，包括以下步骤：

向炉管中交替通入臭氧和TMA以使炉管中的硅片表面形成第一层氧化铝膜；

其中，所述第一层氧化铝膜的厚度为H1；

向炉管中交替通入水蒸气和TMA以使炉管中硅片表面的第一层氧化铝膜外部形成第二层氧化铝膜；

其中，所述第一层氧化铝膜和第二层氧化铝膜的厚度之和为H，且1/3H≤H1≤2/3H。

进一步的，所述的向炉管中交替通入臭氧和TMA的方法包括：向炉管内通入臭氧后通入惰性气体进行第一次吹扫，再通入TMA，通入惰性气体进行第二次吹扫；其中，第一次吹扫时间与第二次吹扫时间大致相等；定义第一次吹扫时间和第二次吹扫时间为t1，第一次吹扫和第二次吹扫为一个循环。

进一步的，所述的使炉管中的硅片表面形成第一层氧化铝膜的方法包括：向炉管中交替通入臭氧和TMA的循环次数为5至20次。

进一步的，所述的向炉管中交替通入水蒸气和TMA的方法包括：向炉管内通入水蒸气后通入惰性气体进行第三次吹扫，再通入TMA，通入惰性气体进行第四次吹扫，其中第三次吹扫时间与第四次吹扫时间大致相等；定义第三次吹扫时间和第四次吹扫时间为t2，第三次吹扫和第四次吹扫为一个循环。

进一步的，所述的使炉管中的硅片表面形成第二层氧化铝膜的方法包括：向炉管中交替通入水蒸气和TMA的循环次数为5至20次。

进一步的，向炉管中交替通入臭氧和TMA的步骤与向炉管中交替通入水蒸气和TMA的步骤之间的间隔时间为t，其中，t＞t1且t＞t2。

进一步的，在向炉管中交替通入臭氧和TMA以使炉管中的硅片表面形成第一层氧化铝膜的方法步骤之前需要对硅片进行清洁。

进一步的，所述的对硅片进行清洁的步骤包括：利用RCA处理掉硅片表面的氧化硅。

进一步的，在向炉管中交替通入臭氧和TMA以使炉管中的硅片表面形成第一层氧化铝膜的方法步骤之前需要对炉管进行抽真空处理并且使得炉管内压力不高于2mbar，管内设定温度不低于250℃，令硅片温度不低于250℃。

进一步的，所述第一层氧化铝膜的厚度H1的范围是1纳米至5纳米。

进一步的，所述的第二层氧化铝膜的厚度为H2，H2的范围是1纳米至5纳米。

进一步的，交替通入臭氧与TMA时，臭氧流量为10-30sccm，吹扫时间5-15s，TMA流量为10-30sccm，吹扫时间5-15s。

进一步的，交替通入水蒸气与TMA时，水蒸气脉冲时间为5-10s，吹扫时间为5-15s，TMA流量为10-30sccm，吹扫时间5-15s。

作为本申请的第二方面，本申请的一些实施例提供了一种太阳能电池，上述的硅片原子层沉积方法制成。

作为本申请的第三方面，本申请的一些实施例提供了一种光伏组件，包括太阳能电池组件以及用于支撑所述太阳能电池组件的光伏组件支架；所述太阳能电池组件包括上述的太阳能电池；其中，所述太阳能电池组件包括第一电池板和第二电池板活动连接，所述第一电池板和第二电池板均由若干太阳能电池串联而成，若干太阳能电池通过涂锡铜带连接；所述光伏组件支架包括支架件和支撑件，其中，所述支撑件包含第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部一端连接于所述第一电池板，所述第一支撑部另一端连接于所述支架件，所述第二支撑部一端连接于所述第二电池板，所述第二支撑部另一端连接于所述支架件。

进一步的，所述第一支撑部包含第一支撑杆、第二支撑杆以及第一伸缩杆，所述第一支撑杆一端活动连接于所述第一电池板，所述第一支撑杆另一端活动连接所述第二支撑杆，所述第二支撑杆一端活动连接于所述支架件，所述第一伸缩杆一端活动连接于所述第二支撑杆，所述第一伸缩杆另一端活动连接于所述支架件。

进一步的，所述第二支撑部包含第三支撑杆、第四支撑杆以及第二伸缩杆，所述第三支撑杆一端活动连接于所述第二电池板，所述第三支撑杆另一端活动连接所述第四支撑杆，所述第四支撑杆一端活动连接于所述支架件，所述第二伸缩杆一端活动连接于所述第四支撑杆，所述第二伸缩杆另一端活动连接于所述支架件。

本申请的有益效果在于：提供了一种采用臭氧和TMA与水蒸气和TMA的叠加工艺使得TOPCon电池的氧化膜的致密性得以提升且增强了其钝化能力，最终提升了电池片的效率与良率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的光伏组件的结构示意图；

图2是根据本申请一种实施例的光伏组件的侧视结构示意图；

图3是根据本申请一种实施例的光伏组件的结构爆炸图；

图4是根据本申请一种实施例的太阳能电池的制备方法示意图；

图5是根据本申请一种实施例的沉积AlOx薄膜的方法步骤示意图。

图中附图标记的具体含义：

1、太阳能电池组件；1-1、第一电池板；1-2、第二电池板；10、太阳能电池片；11、边框；12、盖板；121、上盖板；122、下盖板；13、封装材料；14、接线盒；15、支架件；16、支撑件；161、第一支撑部；162、第一支撑杆；163、第二支撑杆；164、第一伸缩杆；165、第二支撑部；166、第三支撑杆；167、第四支撑杆；168、第二伸缩杆。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

参考图1至图3，本申请的一种光伏组件，包括太阳能电池组件1以及用于支撑所述太阳能电池组件的光伏组件支架；其中，太阳能电池组件1包括若干太阳能电池片10通过涂锡铜带连接串联而成，太阳能电池组件1还包括边框11、盖板12以及封装材料13，所述太阳能电池片10两侧设有封装材料13，所述盖板12包含上盖板121和下盖板122，所述上盖板121和下盖板122设置于所述封装材料13的两侧，所述上盖板121的外部还设有边框，其中，所述上盖板121选用在320nm至1100nm光谱波长范围内的透光率达91％以上的透明钢化玻璃制成。

在一个具体的实施例中，所述太阳能电池组件1的重量功率密度为18～18.5W/kg且一个太阳能电池组件1包含的所述的太阳能电池片10数量的范围是：60至75片，优选的，太阳能电池片10的数量为72片。在一个具体的实施方式中，选用轻质化光伏以单晶硅太阳能组件代替玻璃及优化边框，比常规玻璃组件减重高达80％，同时消除传统支架系统与屋面贴合，在节约成本的同时，达到“不挑屋顶”且美观的效果。

具体而言，太阳能电池组件1的重量功率密度为18～18.5W/kg，若太阳能电池组件1过重，则对支撑材料的轻度要求高，且会增加运输成本，从而增加整体的光伏系统的安装成本。太阳能电池组件1的功率越高，则对太阳能电池片10的光电转换效率的能力要求也就越高，使得太阳能电池组件1的制造成本也就越高。当太阳能电池组件1的重量功率密度在18W/kg至18.5W/kg范围内，能够满足市场上常见型材的承受能力同时也将太阳能电池组件1的成本控制在发电的收益范围内。

更具体而言，太阳能电池组件1直接面向光源(例如阳光)的一面称为正面，远离光源的一面称为背面。上盖板121位于太阳能电池组件1的正面，又称为面板。上盖板121采用透明材料制成，在320nm～1100nm光谱波长范围内的透光率达91％以上，一般为钢化玻璃，又称光伏玻璃。光伏玻璃是能够利用太阳辐射并引出电流的特种玻璃，同时也是太阳能电池组件1最外层的透光封装面板，主要起透光和保护作用，其质量直接影响太阳能电池组件1的发电效率和使用年限。钢化玻璃分为镀膜玻璃和普通玻璃。钢化玻璃采用低铁超白绒面钢化玻璃，透光率可达90％以上，同时可耐太阳紫外线辐射。下盖板122位于太阳能电池组件1的背面，也被成为背板。背板是太阳能电池组件1背部的封装部件，具备耐热、绝缘和保护作用。常用的背板材料有TPT即聚氟乙烯复合膜(Tedlar/PET/Tedl，三层结构复合膜)，具有良好的抗环境侵蚀能力、绝缘性能及与封装材料良好的粘结性能。

太阳能电池组件1还包括接线盒14，接线盒14能够将太阳能电池组件1内产生的电流传输到外部线路。接线盒14包括正负极引出线以及与外部连接的电器盒。接线盒14包括具备在组件故障时形成旁路通路保持正常工作的旁路二极管，以及低光照时防止电流回流的阻塞二极管。

如图1和图2所示，在一个具体的实施方式中，光伏组件中的太阳能电池组件1包括第一电池板1-1和第二电池1-2板活动连接，所述第一电池板1-1-和第二电池板1-2均由若干太阳能电池片10串联而成，若干太阳能电池片10通过涂锡铜带连接。

更具体而言，光伏组件还包括支架件15和支撑件16，其中，所述支撑件16包含第一支撑部161和第二支撑部165，所述第一支撑部161一端连接于所述第一电池板1-1，所述第一支撑部161另一端连接于所述支架件15，所述第二支撑部165一端连接于所述第二电池板1-2，所述第二支撑部165另一端连接于所述支架件15。

具体而言，所述第一支撑部161包含第一支撑杆162、第二支撑杆163以及第一伸缩杆164，所述第一支撑杆162一端活动连接于所述第一电池板1-1，所述第一支撑杆162另一端活动连接所述第二支撑杆163，所述第二支撑杆163一端活动连接于所述支架件15，所述第一伸缩杆164一端活动连接于所述第二支撑杆163，所述第一伸缩杆164另一端活动连接于所述支架件15。同样的，所述第二支撑部165包含第三支撑杆166、第四支撑杆167以及第二伸缩杆168，所述第三支撑杆166一端活动连接于所述第二电池板1-2，所述第三支撑杆166另一端活动连接所述第四支撑杆167，所述第四支撑杆167一端活动连接于所述支架件15，所述第二伸缩杆168一端活动连接于所述第四支撑杆167，所述第二伸缩杆168另一端活动连接于所述支架件15。

当阳光较为充足时，调整第一伸缩杆164与第二伸缩杆168的延伸长度来改变第一电池板1-1、第二电池板1-2与支架件15之间的角度以实现第一电池板1-1和第二电池板1-2被阳光充分的照射，进而能够提高太阳能电池组件1的产电效率。当遇到恶劣天气时，比如台风天气，当大风从第一电池板1-1或者第二电池板1-2的方向吹来时，此时需要尽量减小第一电池板1-1或第二电池板1-2与大风的夹角以减小台风对太阳能电池组件1的造成伤害，此时只需要调整第一伸缩杆164与第二伸缩杆168的延伸长度来改变第一电池板1-1、第二电池板1-2与支架件15之间的角度即可。再比如遇到冰雹等天气时，能够通过调整第一伸缩杆164与第二伸缩杆168以实现第一电池板1-1和第二电池板1-2与支架15的夹角尽量小即可减小冰雹落到第一电池板1-1与第二电池板1-2上的概率。

在一个实施例中，如图1所示，一种太阳能电池的制备方法包含以下步骤：

S100：以磷掺杂N型单晶硅片作为基底，双面制绒在单晶硅片正面形成表面金字塔结构。

S200：通过硼扩散，在单晶硅片正面形成正面P型硼掺杂层。

S300：单面刻蚀，去除背面BSG，保留正面BSG；刻蚀去除背面绕扩掺杂层。

S400：在基底背面沉积隧穿氧化层和本征多晶硅层，对本征多晶硅层进行N型磷掺杂。

S500：单面刻蚀，去除扩散后正面绕镀多晶硅层表面的PSG。

S600：刻蚀去除正面BSG表面绕镀多晶硅层，清洗去除正面的BSG及背面的PSG。

S700：正面沉积AlOx薄膜。

S800：正面沉积正面减反射层，背面沉积背面减反射层。

S900：正背面印刷烧结Ag浆电极，并采用光辅助微导处理正面Ag浆电极。

具体而言，以磷掺杂N型单晶硅片作为基底，利用酸碱化学品，消除硅片表面有机沾污和金属杂质，在单晶硅片表面形成表面金字塔织构，增加太阳光的吸收减少反射。通过硼扩散，在单晶硅片正面形成正面P型硼掺杂层；硼扩散采用BCl3或BBr3为硼源，扩散温度900-1100℃，扩散方阻100-300Ω/sq。单面HF刻蚀，去除背面BSG，保留正面BSG；刻蚀去除背面绕扩掺杂层。

更具体而言，在基底背面沉积隧穿氧化层和本征多晶硅层，对本征多晶硅层进行N型磷掺杂；首先在LPCVD炉管中，以氧气为氧化剂，氧化温度550-650℃，在硅片背面原位氧化生长隧穿氧化层，其厚度1-3纳米，其次在隧穿氧化层生长完成后，以SiH4为反应气体，N2为稀释气体，沉积温度550-650℃，继续利用LPCVD技术在隧穿氧化层表面沉积本征多晶硅薄膜，其厚度100-150nm；以POCl3为扩散源，扩散温度800-900℃，对本征多晶硅层进行N型磷掺杂。

具体的，单面HF刻蚀，去除扩散后正面绕镀多晶硅层表面的PSG。采用碱溶液刻蚀去除正面BSG表面绕镀多晶硅层，并采用氢氟酸清洗去除所述正面的BSG及所述背面的PSG。继而在其正面沉积AlOx薄膜；采用ALD原子层沉积方式。

具体而言，正面沉积正面减反射层，背面沉积背面减反射层；采用管式或板式PECVD在硅片正面沉积减反射层，正面减反射层为SiNx、SiOxNy、SiOx中的一种或多种组合，其厚度为70-150nm；采用管式或板式PECVD在硅片背面面沉积减反射层，背面减反射层为SiNx、SiOxNy、SiOx中的一种或多种组合，其厚度为70-150nm。

正背面印刷烧结Ag浆电极，并采用光辅助微导处理正面Ag浆电极；分别在硅片正背面印刷Ag浆，烘干烧结后，背面Ag浆与N型磷掺杂多晶硅层形成良好的欧姆接触；因受P型硼掺杂区电子缺失及掺杂浓度低等制约因素的影响，正面Ag浆在正面硼掺杂区较难形成良好接触；光辅助微导处理时，对电池施加偏置电压，电源正极与电池正面电极接触，负极与背面电极接触，同时采用脉冲线光源扫描电池正面，形成局部高电流，产生瞬时高温，使金属电极中的Ag与p型掺杂区的Si相互扩散，形成AgSix合金。其中偏置电压在1-20V；所述脉冲线光源的辐射波长包含400-1500nm的光，且辐照强度为1-10000W/cm2，线宽1-1000um；脉冲作用时间为10ns-10ms。

在一个具体的实施方式中，如图2所示：上述S700步骤中，在硅片正面沉积AlOx薄膜。具体而言，沉积氧化铝的包含以下步骤：

S701：将经RCA处理掉表面氧化硅后的硅片放入炉管中。

S702：将炉管抽真空至设定压力并升温至设定温度。

S703：向炉管中交替通入臭氧和TMA(三甲基铝)以使炉管中的硅片表面形成第一层氧化铝膜。

S704：向炉管中交替通入水蒸气和TMA以使炉管中硅片表面的第一层氧化铝膜外部形成第二层氧化铝膜。

S705：破真空后出舟。

更具体而言：

将炉管抽真空至设定压力并升温至设定温度，其中，炉管内压力不高于2mbar，管内设定温度不低于250℃，令硅片温度不低于250℃。此处所说的炉管内的压力不高于2mbar是指炉管内的压力最高是2mbar，本申请中的沉积方式是原子沉积，炉管内的压力若高于2mbar则会转变成化学沉积，因此，炉管内的压力不高于2mbar，其取值范围是0.5-2mbar。炉管内的温度不低于250℃，即炉管内的温度最低为250℃，炉管内的温度的取值范围是250℃至400℃。具体的，将硅片放入炉管后，以15℃/m的升温速率升温，达到设定温度后恒温200-400秒再交替通入臭氧与TMA。

具体而言，向炉管中交替通入臭氧和TMA以使炉管中的硅片表面形成第一层氧化铝膜的方法步骤是向炉管内通入臭氧后通入惰性气体进行第一次吹扫，再通入TMA，通入惰性气体进行第二次吹扫；其中，第一次吹扫时间与第二次吹扫时间大致相等；定义第一次吹扫时间和第二次吹扫时间为t1，第一次吹扫和第二次吹扫为一次循环。向炉管中交替通入臭氧和TMA的循环次数为5至20次可得到第一层氧化铝膜。

臭氧被通入炉管中后，臭氧在硅片的表面形成一层臭氧膜吸附在硅片的表面，再通入惰性气体进行吹扫，此处的惰性气体选用氮气，氮气进入炉管中后将未附着在硅片表面的臭氧吹扫出炉管中，此为第一次吹扫，吹扫时间为5-15秒。第一吹扫完成后通入TMA，过量的TMA进入炉管中后与吸附在硅片表面的臭氧发生反应，臭氧具有良好的氧化性将TMA氧化成A12O3，再通入惰性气体进行吹扫，此处的惰性气体选用氮气，氮气进入炉管后将多余的TMA从炉管中吹出，此为第二次吹扫，吹扫时间为5-15秒，使得第一次吹扫时间与第二次吹扫时间保持大致相同。至此，臭氧与TMA发生反应在硅片表面形成第一层氧化铝膜的一部分，即完成了第一次循环，进行多次循环后可一层层叠加最终形成第一层氧化铝膜。

具体而言，交替通入臭氧与TMA时，臭氧流量为10-30sccm，吹扫时间5-15s，TMA流量为10-30sccm，吹扫时间5-15s。

由于臭氧相对于水蒸气而言，其更容易被吹扫，即臭氧附着在硅片表面更容易被控制在指定的区域，换而言之，臭氧不会发生残留在两个硅片之间，因此臭氧与TMA生成的第一层氧化铝膜的一部分也就不会出现在两个硅片之间，即使用臭氧作为氧化剂能够避免绕镀现象的发生。

通过单纯采用臭氧与TMA反应在硅片表面进行制膜得出的TOPCon电池与采用现有技术制备的TOPCon电池进行测试，测试结果如下表所示：

表1：采样结果

表1为采样结果，即在上述而言的采用臭氧与TMA反应在硅片表面进行制膜得出的TOPCon电池与现有技术利用水与TMA反应在硅片表面进行制膜得出的TOPCon电池上任意取5个点，测得其厚度并取均值，再对其进行电性能测试，具体测试结果如表2所示：

表2：表征测试

由表2可知，采用臭氧与TMA反应在硅片表面进行制膜得出的TOPCon电池的lifetime、I-Voc均低于另一组，且J0高于另一组，因此其钝化效果较差。

因此，在一个具体的实施方式中，本申请将臭氧加TMA与水加TMA工艺相结合，具体而言，在通入臭氧和TMA的基础上再向炉管中通入水加TMA。臭氧和TMA形成了第一层氧化铝膜，其厚度为H1，水蒸气和TMA形成了第二层氧化铝膜，其厚度为H2，H1和H2的厚度之和为H，为保证最终的钝化效果，H1的厚度占膜的总厚度的三分之一至三分之二，由于H1的厚度占据了整体的厚度一部分，因此只有少量的水蒸气在附着在第一层氧化铝膜上是会发生绕镀现象，少量绕镀现象带来的色差可以忽略不计。具体而言，H1的范围是1纳米至5纳米，H2的范围是1纳米至5纳米，H的范围是3纳米至10纳米。

更具体而言，臭氧和TMA的反应步骤不再赘述，水蒸气与TMA反应的具体方法步骤为：向炉管内通入水蒸气后通入惰性气体进行第三次吹扫，再通入TMA，通入惰性气体进行第四次吹扫，其中第三次吹扫时间与第四次吹扫时间大致相等；定义第三次吹扫时间和第四次吹扫时间为t2，第三次吹扫和第四次吹扫为一次循环。使炉管中的硅片表面形成第二层氧化铝膜的方法包括：向炉管中交替通入水蒸气和TMA的循环次数为5至20次。

水蒸气被通入炉管中后，水蒸气在第一层氧化铝膜的表面形成一层水蒸气膜吸附在第一层氧化铝膜的表面，再通入惰性气体进行吹扫，此处的惰性气体选用氮气，氮气进入炉管中后将未附着在第一层氧化铝膜表面的水蒸气吹扫出炉管，此为第三次吹扫，吹扫时间为5-15秒。

第三吹扫完成后通入TMA，过量的TMA进入炉管中后与吸附在第一层氧化铝膜表面的水蒸气膜发生反应，进而生成A12O3，再通入惰性气体进行吹扫，此处的惰性气体选用氮气，氮气进入炉管后将多余的TMA从炉管中吹出，此为第四次吹扫，吹扫时间为5-15秒，使得第三次吹扫时间与第四次吹扫时间保持大致相同。

至此，水蒸气与TMA发生反应在第一层氧化铝膜表面形成第二层氧化铝膜的一部分，即完成了第一次循环，进行多次循环后可一层层叠加最终形成第二层氧化铝膜。

具体而言，交替通入水蒸气与TMA时，水蒸气的脉冲时间为5-10s，吹扫时间为5-15s，TMA的流量为10-30sccm，吹扫时间5-15s。

值得注意的是，向炉管中交替通入臭氧和TMA的步骤与向炉管中交替通入水蒸气和TMA的步骤之间的间隔时间为t，其中，t＞t1且t＞t2。

第一层氧化铝膜生成后，在其表面上需要沉积第二成氧化铝膜，此时第一层氧化铝膜相当于上面步骤中的硅基底，开始沉积第二层氧化铝膜的过程中需要在第一层氧化铝膜上形成水蒸气膜，为了使其能够致密的形成在第一层氧化铝膜上，需要对炉管内的TMA和臭氧进行清空，因此在向炉管中交替通入臭氧和TMA的步骤与向炉管中交替通入水蒸气和TMA的步骤之间设置一定的间隔时间t，在该间隔时间内一方面使得臭氧与TMA形成的第一层氧化铝膜更加稳定，另一方面也通入惰性气体进行深层次的清扫使得炉管内的TMA和臭氧全部清空。

采用臭氧加TMA与水加TMA叠加的方式来沉积氧化铝的工艺中，先使用臭氧工艺生成第一层氧化铝，从而增加氧化致密性，再使用水工艺生成第二层氧化铝，从而增强钝化能力，提高开压且绕镀轻微无色差风险，最终使得电池片效率良率都得到提升。

下面通过将采用此方法制备的TOPCon电池与采用现有技术制备的TOPCon电池进行测试，测试结果如下表所示：

表3：采样结果

表4：表征测试

由表3和表4可知，控制各组氧化铝膜厚一致，评估各组氧化铝的钝化效果，由少子测试结果可知，单独臭氧加TMA的Lifetime、I-Voc均低于其他两组，J0最高，钝化效果最差。臭氧加TMA和水加TMA叠加组与水加TMA组的Lifetime、I-Voc、J0差异不大，钝化效果基本相同。因此，在保证了钝化效果的前提下，采用臭氧加TMA和水加TMA叠加的工艺能够在不损失电池性能的前提下有效避免了色差问题的发生。

在一个具体的实施方式中，本申请中的一种太阳能电池的制备方法还可以是如下步骤：

步骤一，在基底背面沉积隧穿氧化层和本征多晶硅层，对本征多晶硅层进行N型磷掺杂。

步骤二，单面刻蚀去除正面PSG，保留背面的PSG阻挡层；单面制绒在单晶硅片正面形成金字塔绒面结构，并清洗去除背面的PSG阻挡层。

步骤三，在硅片正面硼掺杂层表面沉积一层致密的AlOx薄膜；在AlOx薄膜表面沉积一层硼掺杂的SiNx膜层。

步骤四，以正面沉积的掺杂钝化层为掺杂源，采用激光掺杂形成局部P型掺杂层。

步骤五，沉积正面减反射层和背面减反射层。

步骤六，在硅片正背面印刷Ag浆，烘干烧结后，背面Ag浆与N型磷掺杂多晶硅层形成良好的欧姆接触。

步骤七，光辅助微导处理正面Ag浆电极，使金属电极中的Ag与P型掺杂区的Si相互扩散，形成AgSix合金。

在步骤三中采用ALD原子层沉积方式，采用上述方式沉积氧化铝；然后采用管式或板式PECVD在AlOx薄膜表面沉积一层硼掺杂的SiNx薄膜层，沉积过程以SiH4、NH3为反应气体，以乙硼烷B2H6或三甲基硼TMB为掺杂气体，含硼气体在总气体中掺杂浓度为1％-10％，硼掺杂的SiNx薄膜层厚度在5-50nm。

在步骤四中所述激光掺杂采用波长为532nm的纳秒脉冲绿光，功率范围为20-100W，光斑尺寸为50-200μm，处理时间范围为1-10秒，激光掺杂区方阻控制在80-160Ω/sq。

在步骤七中光辅助微导处理时，对电池施加偏置电压，电源正极与电池正面电极接触，负极与背面电极接触，同时采用脉冲线光源扫描电池正面，形成局部高电流，产生瞬时高温；其中偏置电压控制在1-20V；脉冲线光源的辐射波长包含400-1500nm的光，辐照强度为1-10000W/cm2，线宽为1-1000um，脉冲作用时间为10ns-10ms。

在一个具体的实施方式中，本申请中的一种太阳能电池的制备方法还可以如以下步骤所述：

步骤一，利用碱性溶液对N型硅片进行表面处理。

步骤二，正面制备多晶硅加硼扩散。

步骤三，正面去BSG。

步骤四，以丝网印刷的方式在电池片正面非栅线位置印刷碱性腐蚀性浆料，将电池片正面非栅线位置的多晶硅去除。

步骤五，对非栅线位置印刷的碱性腐蚀性浆料进行清洗。

步骤六，在电池片正面形成高低掺杂。

步骤七，背面去BSG，并且在背面抛光。

步骤八，利用LPCVD或PECVD方式，在硅片背面制备遂穿氧化层并沉积本征多晶硅。

步骤九，去除正面PSG，对电池片进行多晶硅绕镀。

步骤十，在管式炉或链式炉中对硅片进行退火，使多晶硅晶化且使杂质推进并激活。

步骤十一，以ALD原子层沉积方式在基底正面沉积氧化铝；沉积方式如上述方法步骤所示。

步骤十二，以PECVD的方式在基底正、背面沉积氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种叠层膜。

步骤十三，在N区印刷负电极Ag浆，在P区印刷正电极Ag/Al浆。

步骤十四，正电极Ag/Al浆和负电极Ag浆共烧结，并通过光注入调节费米能级变化，控制氢总量及价态来提高钝化性能。

在本申请中，太阳能电池的制备方法还可以如以下步骤所示：

所述制备方法包括以下步骤：

步骤一，利用酸碱化学品，消除硅片表面有机沾污和金属杂质，在硅片表面形成表面织构，增加太阳光的吸收减少反射。

步骤二，采用BCl3低压扩散形成硼掺杂的第一扩散掺杂层，扩散温度950-1050℃，方阻150-300Ω/sq；其掺杂浓度0.1e19～1e19cm-3，厚度在0.1-1微米。

步骤三，单面HF刻蚀，去除背面BSG。

步骤四，去除背面寄生扩散形成的PN结，防止边缘漏电。

步骤五，原位氧化生成隧穿氧化层，并沉积本征非晶硅层。

步骤六，对背面非晶硅和非晶氧化硅进行磷扩散掺杂，并将其由非晶态转化成结晶态。

步骤七，单面HF刻蚀，去除扩散后正面绕镀多晶硅表面PSG。

步骤八，采用碱溶液刻蚀的方式去除所述绕镀多晶硅层，采用氢氟酸清洗去除所述正面的BSG及所述背面的PSG。

步骤九，采用化学气相沉积方式在背面生长一层厚度为10-25nm的SiNx掩膜。

步骤十，采用激光开膜方式对正面金属区下面的SiNx掩膜阻挡层进行刻蚀开槽，在开槽的背面金属区下面留下一层薄的氧化硅层。

步骤十一，采用HF清洗去除正面金属区下方的氧化硅层。

步骤十二，采用化学气相沉积方式在SiNx开槽处的扩散掺杂层上选择性外延生长掺杂层；未开槽区受SiNx掩膜层阻挡，由于电化学势的差异，不会发生外延生长。

步骤十三，去采用湿化学方式去除硅片表面的SiNx掩膜层，并对硅片表面进行清洗。

步骤十四，以ALD原子层沉积方式在基底正面沉积氧化铝膜；沉积方式如上述实施例所示。

步骤十五，以PECVD的方式在基底正面沉积氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种叠层膜。

步骤十六，以PECVD的方式在基底背面沉积氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种叠层膜。

步骤十七，正面印刷负电极Ag/Al浆，背面印刷电极Ag浆；共烧结，形成良好的欧姆接触；光注入修复电池体内和表面缺陷。

在步骤九中SiNx形成的方式为通入SiH4和NH3，通过化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态SiNx薄膜。

在步骤十二中，所述化学气相沉积方式在SiNx开槽处外延生长p型掺杂晶硅层，形成第二外延掺杂层；所述第二外延掺杂层为硼掺杂的p型晶体硅层，其掺杂浓度1e19～1e20cm-3，厚度在0.5-1.5微米；在压力小于100Torr，温度850-950℃条件下进行，沉积过程中以H2为载气，以SiH2Cl2为硅前驱体，通过引入乙硼烷气体对外延多晶硅层进行原位掺杂；反应过程中形成的HCl，可以刻蚀PECVD SiOx表面的硅，保持选择性外延，反应过程中也可以通入额外的HCl作为刻蚀源；具体工艺过程包括：①升温至外延沉积温度；②H2烘烤；③选择性硅沉积；④降温。

本申请中，太阳能电池的制备方法还可以如下所示：

步骤1，利用酸碱化学品，消除硅片表面有机沾污和金属杂质，在硅片表面形成表面织构，增加太阳光的吸收减少反射。

步骤2，利用PECVD技术在硅片背面生长氧化硅扩散阻挡层，厚度50-100nm。

步骤3，采用印丝机在硅片背面金属区域印刷浆料并烘干，保护氧化硅扩散阻挡层。

步骤4，采用氢氟酸清洗去除背面非金属区域印刷浆料的氧化硅扩散阻挡层；采用碱溶液刻蚀的方式抛光背面非金属区域，并清洗掉印刷浆料区域，然后通过HF洗去浆料区域的氧化硅扩散阻挡层。

步骤5，采用快速气相掺杂(RVD)的发射极扩散方式形成扩散层，主要是通过化学气相沉积(CVD)反应器中，采用乙硼烷在H2环境中作为掺杂剂前体，在RVD掺杂过程中，掺杂原子被直接掺入硅晶片中而不形成硅酸盐玻璃；为了防止由于硅基体缺陷引起的复合，在工艺过程中，退火生长100nm-275nm的热氧化物，同时阻挡多余的硼扩散。

步骤6，通过等离子体氧化和磁控溅射(POPAID)工艺，在抛光后表面上沉积超薄氧化物层和100nm-150nm磷掺杂非晶硅(a-Si)层的堆叠结构。

步骤7，在通过管式退火炉在干燥N2环境下进行热退火处理后，使非晶硅重结晶转化为多晶硅，同时磷部分活化为离子态。

步骤8，采用氢氟酸清洗去除所述正面的热氧化层及所述背面的热退火氧化层。

步骤9，以ALD原子层沉积方式在基底正面沉积氧化铝膜；沉积方式如上述方法步骤所示。

步骤10，以PECVD的方式在基底正面沉积氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种叠层膜。

步骤11，以PECVD的方式在基底背面沉积氮化硅、氮氧化硅中的一种或多种叠层膜。

步骤12，正面印刷负电极Ag/Al浆，背面印刷电极Ag浆；共烧结，形成良好的欧姆接触；光注入修复电池体内和表面缺陷。

本申请的原子层沉积方法还可以用于如以下步骤所示的太阳能电池的制备方法中：

步骤1，对柔性金属基底进行前处理。

步骤2，在加热的柔性金属基底上通过磁控溅射法或蒸发法沉积金属阻隔层。

步骤3，在金属阻隔层上通过磁控溅射法、蒸发法或ALD原子层沉积法沉积空穴传输层。

步骤4，在空穴传输层上通过共蒸法或两步蒸发法沉积钙钛矿吸光层。

步骤5，在钙钛矿吸光层上通过ALD原子层沉积法或蒸发法沉积电子传输层。

步骤6，在电子传输层上通过磁控溅射法或RPD镀膜技术沉积透明导电层，得到太阳能子电池。

步骤7，对太阳能子电池进行串联和封装，得到所述太阳能电池。

其中，步骤2-6在镀膜腔体中进行。

当柔性金属基底为Ti箔且金属阻隔层为Ti时，所述步骤S2中在加热的柔性金属基底上通过磁控溅射法沉积金属阻隔层的方法包括：在真空度低于10Pa的环境下对Ti箔进行加热，使Ti箔升温至50～80℃；在镀膜腔体真空度低于5E10-4Pa的气压下，通入纯度99.999％的Ar气，至镀膜腔体真空度在0.3～1Pa；使用直流溅射电源输出电压和电流，对纯度99.99％wt以上的Ti靶进行溅射，最终在Ti箔表面沉积一层10～20nm厚的Ti阻隔层。

当空穴传输层为NiO时，所述步骤S3中在金属阻隔层上通过磁控溅射法沉积空穴传输层的方法包括：在镀膜腔体真空度低于5E10-4Pa的气压下，通入纯度99.999％的氩气和纯度99.999％的氧气，氩气和氧气流量比例在(2:1)～(5:1)，至镀膜腔体真空度在0.3～1Pa；使用射频溅射电源输出电压和电流，对纯度99.99％wt以上的NiOy陶瓷靶进行溅射，最终在金属阻隔层薄膜表面沉积一层15～60nm厚的NiO空穴传输层；y的取值范围为0＜y≤1。

当钙钛矿吸光层为MAPbI3-xClx时，所述步骤4中在空穴传输层上通过共蒸法沉积钙钛矿吸光层的方法包括：在所述镀膜腔体真空度低于5E10-4Pa的气压下，对填充PbCl2的坩埚进行升温至150～400℃，填充CH3NH3I坩埚升温至80～200℃；控制两种坩埚的加热温度，使沉积的MAPbI3-xClx薄膜中I元素与Cl元素的摩尔比在(2：1)～(5：1)；其中沉积所得的MAPbI3-xClx薄膜的厚度为400～700nm。

当钙钛矿吸光层为MAPbI3-xClx时，所述步骤4中在空穴传输层上通过两步蒸发法沉积钙钛矿吸光层的方法包括：在所述镀膜腔体真空度低于5E10-4Pa的气压下，将空穴传输层加热到100～150℃；先将填充PbCl2的坩埚进行升温至150～400℃，在所述空穴传输层上沉积一层厚度为250～350nm的PbCl2薄膜，再将填充CH3NH3I坩埚升温至80～200℃，在所述PbCl2薄膜上沉积一层厚度为150～350nm的CH3NH3I薄膜；或者，先将填充CH3NH3I坩埚升温至80～200℃，在所述空穴传输层上沉积一层厚度为150～350nm的CH3NH3I薄膜，再将填充PbCl2的坩埚进行升温至150～400℃，在所述CH3NH3I薄膜上沉积一层厚度为250～350nm的PbCl2薄膜；沉积在所述100～150℃的空穴传输层上的CH3NH3I薄膜和PbCl2薄膜反应得到MAPbI3-xClx薄膜，使沉积的MAPbI3-xClx薄膜中I元素与Cl元素的摩尔比在(2：1)～(5：1)；其中沉积所得的MAPbI3-xClx薄膜的厚度为400～700nm。

当电子传输层为SnO2时，所述步骤5中在钙钛矿吸光层上通过ALD原子层沉积法沉积电子传输层的方法包括：以纯度为99.999％wt以上的四(二甲胺基)锡为Sn源，去离子水为氧源，纯度99.999％的氮气为载气和清洗气体；Sn源装载在不锈钢瓶中加热到90℃，氧源保持在室温，设定氮气运载、清洗锡、氧源的气体流量，使沉积过程中腔体的气压稳定在100～1000Pa；设定一个ALD循环的顺序和时间依次为：锡源脉冲时间0.05～1s，氮气清洗时间0.5～2s，氧源脉冲时间0.05～1s，氮气清洗时间0.5～2s，整个沉积过程包括50～200个所述ALD循环；在钙钛矿吸光层上沉积一层15～40nm厚的SnO2电子传输层。

当透明导电层为AZO时，所述步骤6中在电子传输层上通过磁控溅射法沉积透明导电层的方法包括：在镀膜腔体真空度低于5E10-4Pa的气压下，通入纯度99.999％的氩氧混合气，氧气比例在0.3％～1％，至镀膜腔体真空度0.3～1.5Pa；使用射频溅射电源输出电压和电流，对纯度99.99％wt以上的AZO陶瓷靶进行溅射，最终在电子传输层表面沉积一层厚度400～550nm的AZO透明导电层；AZO陶瓷靶成分ZnO：Al2O3＝98：2wt％。

当透明导电层为IWO时，所述步骤6中在电子传输层上通过RPD镀膜技术沉积透明导电层的方法包括：使用RPD镀膜技术，使用IWO靶材，在电子传输层上沉积一层厚度为400～550nm、方阻≤40ohm/sq的IWO透明导电薄膜。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (17)

1.一种硅片原子沉积方法，用于制备太阳能电池，其特征在于：包括以下步骤：

向炉管中交替通入臭氧和TMA以使炉管中的硅片表面形成第一层氧化铝膜；

其中，所述第一层氧化铝膜的厚度为H1；

向炉管中交替通入水蒸气和TMA以使炉管中硅片表面的第一层氧化铝膜外部形成第二层氧化铝膜；

其中，所述第一层氧化铝膜和第二层氧化铝膜的厚度之和为H，且1/3H≤H1≤2/3H。

2.根据权利要求1所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

所述的向炉管中交替通入臭氧和TMA的方法包括：

向炉管内通入臭氧后通入惰性气体进行第一次吹扫，再通入TMA，通入惰性气体进行第二次吹扫；

其中，第一次吹扫时间与第二次吹扫时间大致相等；

定义第一次吹扫时间和第二次吹扫时间为t1，第一次吹扫和第二次吹扫为一个循环。

3.根据权利要求2所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

所述的使炉管中的硅片表面形成第一层氧化铝膜的方法包括：

向炉管中交替通入臭氧和TMA的循环次数为5至20次。

4.根据权利要求2所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

所述的向炉管中交替通入水蒸气和TMA的方法包括：

向炉管内通入水蒸气后通入惰性气体进行第三次吹扫，再通入TMA，通入惰性气体进行第四次吹扫，其中第三次吹扫时间与第四次吹扫时间大致相等；

定义第三次吹扫时间和第四次吹扫时间为t2，第三次吹扫和第四次吹扫为一个循环。

5.根据权利要求3所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

所述的使炉管中的硅片表面形成第二层氧化铝膜的方法包括：

向炉管中交替通入水蒸气和TMA的循环次数为5至20次。

6.根据权利要求4所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

向炉管中交替通入臭氧和TMA的步骤与向炉管中交替通入水蒸气和TMA的步骤之间的间隔时间为t，其中，t＞t1且t＞t2。

7.根据权利要求1所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

在向炉管中交替通入臭氧和TMA以使炉管中的硅片表面形成第一层氧化铝膜的方法步骤之前需要对硅片进行清洁。

8.根据权利要求7所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

所述的对硅片进行清洁包括步骤：利用RCA处理掉硅片表面的氧化硅。

9.根据权利要求1所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

在向炉管中交替通入臭氧和TMA以使炉管中的硅片表面形成第一层氧化铝膜的方法步骤之前需要对炉管进行抽真空处理并且使得炉管内压力不高于2mbar，管内设定温度不低于250℃，令硅片温度不低于250℃。

10.根据权利要求1所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

所述第一层氧化铝膜的厚度H1的范围是1纳米至5纳米。

11.根据权利要求1所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

所述的第二层氧化铝膜的厚度为H2，H2的范围是1纳米至5纳米。

12.根据权利要求1所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

交替通入臭氧与TMA时，臭氧流量为10-30sccm，第一次吹扫时间5-15s，TMA流量为10-30sccm，第二次吹扫时间5-15s。

13.根据权利要求1所述的硅片原子沉积方法，其特征在于：

交替通入水蒸气与TMA时，水蒸气脉冲时间为5-10s，第三次吹扫时间为5-15s，TMA流量为10-30sccm，第四次吹扫时间5-15s。

14.一种太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池采用如权利要求1-13中任意一项所述的硅片原子层沉积方法制成。

15.一种光伏组件，其特征在于：包括太阳能电池组件以及用于支撑所述太阳能电池组件的光伏组件支架；所述太阳能电池组件包括如权利要求14所述的太阳能电池；

其中，所述太阳能电池组件包括第一电池板和第二电池板活动连接，所述第一电池板和第二电池板均由若干太阳能电池串联而成，若干太阳能电池通过涂锡铜带连接；

所述光伏组件支架包括支架件和支撑件，其中，所述支撑件包含第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部一端连接于所述第一电池板，所述第一支撑部另一端连接于所述支架件，所述第二支撑部一端连接于所述第二电池板，所述第二支撑部另一端连接于所述支架件。

16.根据权利要求15所述的光伏组件，其特征在于：所述第一支撑部包含第一支撑杆、第二支撑杆以及第一伸缩杆，所述第一支撑杆一端活动连接于所述第一电池板，所述第一支撑杆另一端活动连接所述第二支撑杆，所述第二支撑杆一端活动连接于所述支架件，所述第一伸缩杆一端活动连接于所述第二支撑杆，所述第一伸缩杆另一端活动连接于所述支架件。

17.根据权利要求15或16所述的光伏组件，其特征在于：所述第二支撑部包含第三支撑杆、第四支撑杆以及第二伸缩杆，所述第三支撑杆一端活动连接于所述第二电池板，所述第三支撑杆另一端活动连接所述第四支撑杆，所述第四支撑杆一端活动连接于所述支架件，所述第二伸缩杆一端活动连接于所述第四支撑杆，所述第二伸缩杆另一端活动连接于所述支架件。