CN117954509A - 背接触太阳能电池的制备方法、太阳能电池及电池组件 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种背接触太阳能电池的制备方法、太阳能电池及电池组件，属于太阳能电池技术领域。制备方法包括：在半导体衬底的背光面依次形成第一功能层和绝缘层，半导体衬底的背光面为抛光面；对半导体衬底与背光面相对的受光面进行制绒；在半导体衬底制绒后的受光面依次形成隧穿氧化层、掺杂多晶硅层和减反层；对第一功能层和绝缘层进行图案化；在图案化后的第一功能层远离半导体衬底的一侧形成第二功能层；在第一功能层和第二功能层远离半导体衬底的一侧形成电极结构。通过同步完成受光面的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层制备和背光面全抛光，电池具有更好的钝化接触性能，降低了UV衰减，还具备较高的开路电压和光电转换效率，且简化了工艺。

Description

背接触太阳能电池的制备方法、太阳能电池及电池组件
技术领域
本申请属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种背接触太阳能电池的制备方法、太阳能电池及电池组件。
背景技术
背接触（BC）电池作为行业研究的热点，其最大特点是金属电极位于电池的背表面，前表面没有金属电极遮挡，提高了光的利用率，因此具有更高的短路电流和转换效率。在各类BC技术中，HBC（Hybrid Back Contact，杂化背接触）技术具有最高的光电转换效率。通过采用杂化技术，将钝化接触技术应用至电池背面，形成HBC电池。
HBC电池的结构一般正面为非晶硅薄膜，在UV（ultraviolet，紫外线）辐射下衰减更快。目前的解决方法主要是在电池封装成组件时采用UV截止膜或UV光转膜，但同时面临着电性能下降、胶膜变黄、成本增加等问题；并且HBC电池光电转换效率仍有待提高。并且HBC电池不使用低温工艺制备的非晶硅，则工艺流程复杂，使得制造成本增加。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种背接触太阳能电池的制备方法、太阳能电池及电池组件，衬底的受光面设有隧穿氧化层、掺杂多晶硅层，具有更好的钝化接触性能，且可以降低UV衰减，此外衬底的背光面为全抛光，使得太阳能电池具有较高的开路电压和光电转换效率；同时通过同步完成受光面的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层制备和背光面全抛光，简化了工艺，且半导体衬底的背光面覆盖的第一功能层和绝缘层可以起到保护半导体衬底的背光面的抛光形貌的作用。
第一方面，本申请提供了一种背接触太阳能电池的制备方法，包括：
在半导体衬底的背光面依次形成第一功能层和绝缘层，半导体衬底的背光面为抛光面，第一功能层完全覆盖背光面，绝缘层完全覆盖第一功能层；
对半导体衬底与背光面相对的受光面进行制绒；
在半导体衬底制绒后的受光面依次形成隧穿氧化层、掺杂多晶硅层和减反层；
对第一功能层和绝缘层进行图案化；
在图案化后的第一功能层远离半导体衬底的一侧形成第二功能层；
在第一功能层和第二功能层远离半导体衬底的一侧形成电极结构。
根据本申请的背接触太阳能电池的制备方法，通过在衬底的受光面制备隧穿氧化层、掺杂多晶硅层，相比常规HBC电池衬底受光面的非晶硅层，具有更好的钝化接触性能，且可以降低UV衰减，此外衬底的背光面为全抛光，降低了背光面的异质结区的界面缺陷和载流子复合，使得太阳能电池具有较高的开路电压和光电转换效率；同时在工艺上将受光面的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层制备流程和背光面全抛光制备流程进行结合，同步完成两部分的制备，简化了工艺，且半导体衬底的背光面覆盖的第一功能层和绝缘层可以起到保护半导体衬底的背光面的抛光形貌的作用。
根据本申请的一个实施例，减反层在经过在第一功能层和第二功能层远离半导体衬底的一侧形成电极结构的步骤之后的剩余厚度范围为20nm-150nm。
根据本申请的一个实施例，减反层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、透明导电氧化物中的至少一种。
根据本申请的一个实施例，在半导体衬底的背光面依次形成第一功能层和绝缘层之前，还包括：
提供半导体衬底；
对半导体衬底的受光面和背光面进行面抛光。
根据本申请的一个实施例，对半导体衬底与背光面相对的受光面进行制绒，包括：
去除半导体衬底与背光面相对的受光面绕镀的绝缘层或氧化层；
将半导体衬底浸入制绒药液，使半导体衬底的受光面形成绒面形貌。
根据本申请的一个实施例，图案化后的第一功能层形成第一开口，第一开口暴露出的半导体衬底的背光面，在图案化后的第一功能层远离半导体衬底的一侧形成第二功能层，包括；
在图案化后的第一功能层远离半导体衬底的一侧形成本征非晶硅层，本征非晶硅层通过第一开口与半导体衬底接触；
在本征非晶硅层远离半导体衬底的一侧形成掺杂半导体层；
其中，第二功能层内的掺杂半导体层的掺杂类型与第一功能层中的掺杂半导体层的掺杂类型相反。
根据本申请的一个实施例，在第一功能层和第二功能层远离半导体衬底的一侧形成电极结构，包括：
在第二功能层形成第二开口，第二开口在半导体衬底上的正投影位于图案化后的第一功能层在半导体衬底上的正投影内，第二开口暴露图案化后的第一功能层；
在第二功能层远离半导体衬底的一侧形成导电层；
在导电层形成第三开口，以截断导电层，第三开口位于第一开口和第二开口之间；
在导电层远离半导体衬底的一侧形成第一电极和第二电极，第一电极在半导体衬底上的正投影位于第二开口在半导体衬底上的正投影内，第二电极在半导体衬底上的正投影位于第一开口在半导体衬底上的正投影内。
根据本申请的一个实施例，绝缘层的材料包括磷硅玻璃或硼硅玻璃、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅、微晶硅、多晶硅中的至少一种。
第二方面，本申请提供了一种背接触太阳能电池，包括：
半导体衬底，具有相对的受光面和背光面，半导体衬底的背光面为抛光面，半导体衬底的受光面为绒面，背光面包括沿第一方向交替排布的第一极性区和第二极性区；
第一极性结构，设置于第一极性区，第一极性结构包括沿远离半导体衬底方向层叠的第一钝化层、第一掺杂半导体层和第一电极结构，第一钝化层朝向半导体衬底的一侧表面为抛光面；
第二极性结构，设置于第二极性区，第二极性结构包括沿远离半导体衬底方向层叠的第二钝化层、第二掺杂半导体层和第二电极结构，第二钝化层朝向半导体衬底的一侧表面为抛光面，第一掺杂半导体层的掺杂类型和第二掺杂半导体层的掺杂类型相反；
隧穿氧化层，设置于半导体衬底的受光面；
掺杂多晶硅层，设置于隧穿氧化层远离半导体衬底的一侧；
减反层，设置于掺杂多晶硅层远离隧穿氧化层的一侧。
根据本申请的背接触太阳能电池，衬底的受光面设有隧穿氧化层、掺杂多晶硅层，相比常规HBC电池衬底受光面的非晶硅层，具有更好的钝化接触性能，且可以降低UV衰减，此外衬底的背光面为全抛光，降低了背光面的异质结区的界面缺陷和载流子复合，使得太阳能电池具有较高的开路电压和光电转换效率，且半导体衬底的背光面覆盖的第一功能层和绝缘层可以起到保护半导体衬底的背光面的抛光形貌的作用。
根据本申请的一个实施例，掺杂多晶硅层的厚度小于第一掺杂半导体层的厚度。
根据本申请的一个实施例，隧穿氧化层的厚度范围为0.5nm-2.5nm，掺杂多晶硅层的厚度范围为3nm-100nm。
根据本申请的一个实施例，第一钝化层包括隧穿氧化物，第一钝化层的厚度范围为0.5nm-2.5nm，第一掺杂半导体层包括掺杂多晶硅，第一掺杂半导体层的厚度范围为10nm-250nm，第二钝化层包括本征非晶硅，第二钝化层的厚度范围为1nm-15nm，第二掺杂半导体层包括掺杂非晶硅和/或微晶硅，第二掺杂半导体层的厚度范围为1nm-60nm。
根据本申请的一个实施例，第二钝化层至少部分延伸至第一极性区，第一掺杂半导体层在半导体衬底上的第一正投影与第二钝化层在半导体衬底上的第二正投影至少部分重叠；
第一掺杂半导体层和第二钝化层之间直接接触；或者，
第一掺杂半导体层和第二钝化层之间设有绝缘层，绝缘层的材料包括磷硅玻璃或硼硅玻璃、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的至少一种。
根据本申请的一个实施例，电极结构包括导电层和电极，导电层位于掺杂半导体层远离钝化层的一侧，电极位于导电层远离掺杂半导体层的一侧；
导电层的材料包括透氧化锌、氧化铟和氧化锡中的至少一种，导电层掺杂有镓元素、锡元素、钛元素、锆元素、钼元素、铈元素、氟元素、钨元素和铝元素中的至少一种，导电层的厚度范围为10nm~150nm。
第三方面，本申请提供了一种电池组件，包括根据前述的制备方法制备的背接触太阳能电池，或者包括根据前述的背接触太阳能电池。
根据本申请的电池组件，通过采用钝化接触性能良好、UV衰减小、开路电压高且光电转换效率较好的背接触太阳能电池，具有更好的性能。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施例提供的背接触太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之一；
图3是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之二；
图4是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之三；
图5是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之四；
图6是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之五；
图7是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之六；
图8是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之七；
图9是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之八；
图10是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之九；
图11是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之十；
图12是本申请实施例提供的制备方法中一阶段的剖面结构示意图之十一；
图13是本申请实施例提供的背接触太阳能电池的剖面结构示意图之一；
图14是本申请实施例提供的背接触太阳能电池的剖面结构示意图之二。
附图标记：
半导体衬底1，第一功能层2，第一钝化层2-1，第一掺杂半导体层2-2，第一衬底掺杂层3，绝缘层4，第二功能层5，第二钝化层5-1，第二掺杂半导体层5-2，第三功能层6，隧穿氧化层6-1，掺杂多晶硅层6-2，第二衬底掺杂层7，减反层8，导电层9，第一导电层9-1，第二导电层9-2，第一电极10，第二电极11，第一表面S1，第二表面S2，第三表面S3，第一开口G1，第二开口G2，第三开口G3，第一极性区A，第二极性区B。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
应当明白，当元件或层被称为“在......上”、“与......相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在......上”、“与......直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本公开教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本公开必然存在第一元件、部件、区、层或部分。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在相关技术中，HBC电池的结构一般正面为非晶硅薄膜，由于非晶硅薄膜更易受到紫外线辐射破坏而在表面产生缺陷，在UV辐射下相较于其他种类电池衰减更快。HBC电池的结构一般为背面TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触）区是抛光形貌、而背面异质结区和正面是绒面形貌，这样做的目的是工艺流程相对简单。但是，由于绒面比抛光面的界面面积增加，绒面上的界面缺陷和载流子复合比抛光面严重，导致背面异质结区的钝化没有达到最优，从而影响电池效率。
本申请提出一种背接触太阳能电池的制备方法、太阳能电池及电池组件，通过在衬底的受光面制备隧穿氧化层、掺杂多晶硅层，相比常规HBC电池衬底受光面的非晶硅层，具有更好的钝化接触性能，且可以降低UV衰减，此外衬底的背光面为全抛光，降低了背光面的异质结区的界面缺陷和载流子复合，使得太阳能电池具有较高的开路电压和光电转换效率。
此外，HBC背面全抛光结构的一般流程是在制备TOPCon或HJT结构之前提供单面制绒、单面抛光结构的硅片，这就要求硅片至少经过双面制绒--正面掩膜--背面抛光--去除掩膜，或者经过双面抛光--背面掩膜--正面制绒--去除掩膜的过程。而正面的掺杂多晶硅层考虑到光吸收问题需要比背面TOPCon区的掺杂多晶硅层厚度薄，这就需要将正面和背面的掺杂多晶硅层分开制备，进一步增加了工艺复杂度。
在本申请提出的背接触太阳能电池的制备方法中，同时在工艺上将受光面的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层制备流程和背光面全抛光制备流程进行结合，同步完成两部分的制备，简化了工艺，且半导体衬底的背光面覆盖的第一功能层和绝缘层可以起到保护半导体衬底的背光面的抛光形貌的作用。
参照图1，图1示出了一种背接触太阳能电池的制备方法的流程。在本申请的一个实施例提出了一种背接触太阳能电池的制备方法。在本实施方式中，背接触太阳能电池的制备方法包括步骤10、步骤20、步骤30、步骤40、步骤50和步骤60。
步骤10、在半导体衬底1的背光面依次形成第一功能层2和绝缘层4，半导体衬底1的背光面为抛光面，第一功能层2完全覆盖背光面，绝缘层4完全覆盖第一功能层2；
步骤20、对半导体衬底1与背光面相对的受光面进行制绒；
步骤30、在半导体衬底1制绒后的受光面依次形成隧穿氧化层、掺杂多晶硅层和减反层8；
步骤40、对第一功能层2和绝缘层4进行图案化；
步骤50、在图案化后的第一功能层2远离半导体衬底1的一侧形成第二功能层5；
步骤60、在第一功能层2和第二功能层5远离半导体衬底1的一侧形成电极结构。
在一些实施例中，半导体衬底1可以包括单晶硅、锗或者砷化镓等材料。半导体衬底1的掺杂类型可以为N型掺杂或者P型掺杂。
参照图2，半导体衬底1的背光面为第一表面S1，第一表面S1为抛光形貌。
在一些实施例中，步骤10之前，还可以包括：提供半导体衬底1；对半导体衬底1的受光面和背光面进行面抛光。
在本实施方式中，半导体衬底1先进行双面抛光，使得半导体衬底1的受光面和背光面均为抛光形貌。例如，将半导体衬底1浸入至抛光药液时，利用抛光药液实现双面抛光。由此，通过同时对双面进行抛光，可以免去制备掩膜、去除掩膜的流程。
参照图3，在一些实施例中，经过步骤10在半导体衬底1的背光面形成第一功能层2和绝缘层4。第一功能层2可以包括第一钝化层2-1和第一掺杂半导体层2-2，第一掺杂半导体层2-2位于第一钝化层2-1远离半导体衬底1的一侧。第一钝化层2-1的材料可以包括隧穿氧化物，其厚度范围为0.5nm-2.5nm。如，0.5nm、1.5nm或者2.5nm等。第一掺杂半导体层2-2的材料可以包括掺杂多晶硅，其厚度范围为10nm-300nm。如10nm、50nm、150nm或者300nm等。
第一钝化层2-1和第一掺杂半导体层2-2的制备可以通过LPCVD（低压化学气相沉积）或PECVD（等离子体增强化学气相沉积）实现。例如，先在第一钝化层2-1远离半导体衬底1的一侧制备原位掺杂的非晶/多晶硅，然后高温退火晶化；或者在制备本征非晶/多晶硅层后高温扩散进行掺杂和晶化。
在本实施方式中，形成第一功能层2的同时，第一掺杂半导体层2-2中的掺杂元素通过第一钝化层2-1进入半导体衬底1的背光面形成第一衬底掺杂层3。第一衬底掺杂层3的掺杂类型与第一掺杂半导体层2-2的掺杂类型相同。第一衬底掺杂层3的厚度范围为5nm-200nm。如，5nm、50nm、100nm或者200nm等。
第一功能层2形成之后，在第一功能层2远离半导体衬底1的一侧制备绝缘层4。绝缘层4的材料包括磷硅玻璃或硼硅玻璃、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅、微晶硅、多晶硅中的至少一种。
参照图4，在步骤20中，对半导体衬底1的受光面进行制绒，得到第三表面S3。
需要说明的是，半导体衬底1在制绒时，通常需要整体浸入制绒药液内，因此半导体衬底1的背光面覆盖的第一功能层2和绝缘层4可以起到保护半导体衬底1的背光面的抛光形貌的作用。
在一些实施例中，步骤20的具体流程可以为：去除半导体衬底1与背光面相对的受光面绕镀的绝缘层或氧化层，例如，采用链式单面刻蚀工艺；将半导体衬底1浸入制绒药液，使半导体衬底1的受光面形成绒面形貌。
参照图5，在半导体衬底1的受光面形成第三功能层6和减反层8。其中，第三功能层6包括隧穿氧化层6-1和掺杂多晶硅层6-2。掺杂多晶硅层6-2位于隧穿氧化层6-1远离半导体衬底1的一侧。隧穿氧化层6-1的厚度范围为0.5nm-2.5nm。如，0.5nm、1.5nm或者2.5nm等。掺杂多晶硅层6-2的厚度范围为10nm-300nm。如10nm、50nm、150nm或者300nm等。
在一些实施例中，第一掺杂半导体层2-2也可以为掺杂多晶硅层。考虑到光吸收问题需要，掺杂多晶硅层6-2的厚度小于第一掺杂半导体层2-2的厚度。
隧穿氧化层6-1和掺杂多晶硅层6-2的制备可以通过LPCVD（低压化学气相沉积）或PECVD（等离子体增强化学气相沉积）实现。例如，先在隧穿氧化层6-1远离半导体衬底1的一侧制备原位掺杂的非晶/多晶硅，然后高温退火晶化；或者在制备本征非晶/多晶硅层后高温扩散进行掺杂和晶化。
在本实施方式中，形成第三功能层6的同时，掺杂多晶硅层6-2中的掺杂元素通过隧穿氧化层6-1进入半导体衬底1的受光面形成第二衬底掺杂层7。第二衬底掺杂层7的掺杂类型与掺杂多晶硅层6-2的掺杂类型相同。第二衬底掺杂层7的厚度范围为5nm-200nm。如，5nm、50nm、100nm或者200nm等。
第三功能层6形成之后，在第三功能层6远离半导体衬底1的一侧制备减反层8。减反层8的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、透明导电氧化物中的至少一种。减反层8在后续刻蚀步骤中也作为掩膜保护第三功能层6不被刻蚀。
在一些实施例中，减反层8在经过在第一功能层2和第二功能层5远离半导体衬底1的一侧形成电极结构的步骤之后的剩余厚度范围为20nm-150nm，例如，20nm、100nm或者150nm。即在背接触太阳能电池制备完成后，减反层8的剩余厚度范围为20nm-150nm。
参照图6，对半导体衬底1的背光面进行图案化。去除部分绝缘层4、第一功能层2以及第一衬底掺杂层3，形成间隔分布的第一开口G1，暴露出第二表面S2。第一表面S1与第三表面S3之间的距离大于第二表面S2与第三表面S3之间的距离，可以保证第一衬底掺杂层3没有残留。
作为一种示例，步骤40的具体流程可以为：先通过激光刻蚀或油墨印刷等方式去除部分绝缘层4；然后通过湿化学法刻蚀在没有绝缘层4的区域去除第一掺杂半导体层2-2、第一钝化层2-1和第一衬底掺杂层3。
湿化学法刻蚀所采用的刻蚀药液可以包括碱性抛光药液。由此可以在去除第一衬底掺杂层3的同时，对第二表面S2进行抛光处理，使刻蚀后的第二表面S2形成抛光形貌，以减小表面缺陷。
参照图7，在一些实施例中，需要说明的是，在步骤40之后还可以将第一掺杂半导体层2-2远离第一钝化层2-1一侧的绝缘层4完全去除。由于绝缘层4不容易被刻蚀，在刻蚀第一功能层2时，会导致边缘的绝缘层4突出悬空。在完全去除绝缘层4的情况下，不会因悬空的绝缘层4影响第二功能层5的制作和钝化效果。
在一些实施例中，步骤50可以包括；在图案化后的第一功能层2远离半导体衬底1的一侧形成本征非晶硅层，本征非晶硅层通过第一开口G1与半导体衬底1接触；在本征非晶硅层远离半导体衬底1的一侧形成掺杂半导体层；其中，第二功能层5内的掺杂半导体层的掺杂类型与第一功能层2中的掺杂半导体层的掺杂类型相反。
参照图8，在半导体衬底1的背光面形成第二功能层5。第二功能层5包括第二钝化层5-1和第二掺杂半导体层5-2，第二掺杂半导体层5-2位于第二钝化层5-1远离半导体衬底1的一侧。第二钝化层5-1包括本征非晶硅，其厚度范围为1nm-15nm。如1nm、10nm或者15nm等。第二掺杂半导体层5-2包括掺杂非晶硅和/或微晶硅，其厚度范围为1nm-60nm，如1nm、30nm或者60nm等。第二掺杂半导体层5-2的掺杂类型与第一掺杂半导体层2-2的掺杂类型相反。第二钝化层5-1和第二掺杂半导体层5-2的也可以通过LPCVD（低压化学气相沉积）或PECVD（等离子体增强化学气相沉积）在半导体衬底1的背光面进行制备。
在一些实施例中，步骤60可以包括：在第二功能层5形成第二开口G2，第二开口G2在半导体衬底1上的正投影位于图案化后的第一功能层2在半导体衬底1上的正投影内，第二开口G2暴露图案化后的第一功能层2；在第二功能层5远离半导体衬底1的一侧形成导电层9；在导电层9形成第三开口G3，以截断导电层9，第三开口G3位于第一开口G1和第二开口G2之间；在导电层9远离半导体衬底1的一侧形成第一电极10和第二电极11，第一电极10在半导体衬底1上的正投影位于第二开口G2在半导体衬底1上的正投影内，第二电极11在半导体衬底1上的正投影位于第一开口G1在半导体衬底1上的正投影内。
参照图9，在第一功能层2远离半导体衬底1的一侧形成第二开口G2。例如，通过激光刻蚀去除第二功能层5，并采用湿化学法刻蚀去除绝缘层4和/或激光氧化层，暴露出第一掺杂半导体层2-2。第一掺杂半导体层2-2可以被去除一定厚度，以保证第二开口G2区域内的绝缘层4和/或激光氧化层无残留。
参照图10，制备导电层9。导电层9覆盖第一功能层2和第二功能层5。导电层9的制备方式可以为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD），可选自反应等离子体沉积（RPD）、磁控溅射、脉冲激光沉积（PLD）、真空蒸发、原子层沉积（ALD）等。导电层9的材料包括氧化锌、氧化铟和氧化锡中的至少一种，其可以掺杂有镓元素、锡元素、钛元素、锆元素、钼元素、铈元素、氟元素、钨元素和铝元素中的至少一种。导电层9的厚度范围为10nm~150nm，如10nm、50nm或者150nm等。
参照图11，制备第三开口G3。例如，通过激光刻蚀、油墨印刷和/或湿化学法刻蚀对第一开口G1和第三开口G3之间的部分导电层9进行去除，形成第三开口G3。第三开口G3至少截断导电层9，至多暴露出第一掺杂半导体层2-2。导电层9被第三开口G3分割为第一导电层9-1和第二导电层9-2，在第一方向D1上，第一导电层9-1位于第二开口G2之上且向两侧延伸，第二导电层9-2位于第一开口G1之上且向两侧延伸。
参照图12，制备电极。第一电极10位于第一导电层9-1远离半导体衬底1的一侧，第二电极11位于第二导电层9-2之上远离半导体衬底1的一侧。第一电极10和第二电极11的制备方式包括丝网印刷银浆、喷墨打印银浆、电镀等。
参照图13和图14，图13示出了第一种背接触太阳能电池的结构，图14示出了第二种背接触太阳能电池的结构。本申请的一个实施例还提供了一种背接触太阳能电池。
在本实施方式中，背接触太阳能电池包括半导体衬底1、第一极性结构、第二极性结构、隧穿氧化层、掺杂多晶硅层和减反层8，半导体衬底1具有相对的受光面和背光面，半导体衬底1的背光面为抛光面，半导体衬底1的受光面为绒面，背光面包括沿第一方向D1交替排布的第一极性区A和第二极性区B；第一极性结构设置于第一极性区A，第一极性结构包括沿远离半导体衬底1方向层叠的第一钝化层2-1、第一掺杂半导体层2-2和第一电极结构，第一钝化层2-1朝向半导体衬底1的一侧表面为抛光面；第二极性结构设置于第二极性区B，第二极性结构包括沿远离半导体衬底方向层叠的第二钝化层5-1、第二掺杂半导体层5-2和第二电极结构，第二钝化层5-1朝向半导体衬底1的一侧表面为抛光面，第一掺杂半导体层2-2的掺杂类型和第二掺杂半导体层5-2的掺杂类型相反；隧穿氧化层设置于半导体衬底1的受光面；掺杂多晶硅层设置于隧穿氧化层远离半导体衬底1的一侧；减反层8设置于掺杂多晶硅层远离隧穿氧化层的一侧。
在本实施方式中，半导体衬底1的受光面设有沿远离半导体衬底1方向层叠的第三功能层6和减反层8，第三功能层6包括隧穿氧化层6-1和掺杂多晶硅层6-2，掺杂多晶硅层6-2位于隧穿氧化层6-1远离半导体衬底1的一侧。相比常规HBC电池衬底受光面的非晶硅层，具有更好的钝化接触性能，且可以降低UV衰减，此外衬底的背光面为全抛光，降低了背光面的异质结区的界面缺陷和载流子复合，使得太阳能电池具有较高的开路电压和光电转换效率。
在第一方向D1上，第一极性区A和第二极性区B相接布置。半导体衬底1的背光面形成有第一开口G1，该第一开口G1用于形成第二极性区B。第一极性区A的表面表示为第一表面S1，第二极性区B的表面表示为第二表面S2，半导体衬底1的受光面表示为第三表面S3。
在一些实施例中，第一极性区A的第一表面S1与第三表面S3之间的距离大于第二极性区B的第二表面S2与第三表面S3之间的距离。由此便于在形成第一开口G1时，保证完整去除第一极性区A原有的膜层。
第一钝化层2-1的材料可以包括隧穿氧化物，其厚度范围为0.5nm-2.5nm。如，0.5nm、1.5nm或者2.5nm等。第一掺杂半导体层2-2的材料可以包括掺杂多晶硅，其厚度范围为10nm-300nm。如10nm、50nm、150nm或者300nm等。
形成第一功能层2的同时，第一掺杂半导体层2-2中的掺杂元素通过第一钝化层2-1进入半导体衬底1的背光面形成第一衬底掺杂层3。第一衬底掺杂层3的掺杂类型与第一掺杂半导体层2-2的掺杂类型相同。第一衬底掺杂层3的厚度范围为5nm-200nm。如，5nm、50nm、100nm或者200nm等。
第二钝化层5-1包括本征非晶硅，其厚度范围为1nm-15nm。如1nm、10nm或者15nm等。第二掺杂半导体层5-2包括掺杂非晶硅和/或微晶硅，其厚度范围为1nm-60nm，如1nm、30nm或者60nm等。第二掺杂半导体层5-2的掺杂类型与第一掺杂半导体层2-2的掺杂类型相反。例如，第一掺杂半导体层2-2为N型掺杂，则第二掺杂半导体层5-2可以为P型掺杂。
隧穿氧化层6-1的厚度范围为0.5nm-2.5nm。如，0.5nm、1.5nm或者2.5nm等。掺杂多晶硅层6-2的厚度范围为10nm-300nm。如10nm、50nm、150nm或者300nm等。
在一些实施例中，第一掺杂半导体层2-2也可以为掺杂多晶硅层。考虑到光吸收问题需要，掺杂多晶硅层6-2的厚度小于第一掺杂半导体层2-2的厚度。
形成第三功能层6的同时，掺杂多晶硅层6-2中的掺杂元素通过隧穿氧化层6-1进入半导体衬底1的受光面形成第二衬底掺杂层7。第二衬底掺杂层7的掺杂类型与掺杂多晶硅层6-2的掺杂类型相同。第二衬底掺杂层7的厚度范围为5nm-200nm。如，5nm、50nm、100nm或者200nm等。
在一些实施例中，第二功能层5至少部分延伸至第一极性区A，第一功能层2在半导体衬底1上的第一正投影与第二功能层5在半导体衬底1上的第二正投影部分重叠。
在第一方向D1上，第二钝化层5-1和第二掺杂半导体层5-2均向两侧的第一极性区A延伸，且分别与位于两侧第一极性区A的第一钝化层2-1和第一掺杂半导体层2-2部分重叠，该重叠部分在半导体衬底1上的正投影位于第一极性区A内。由此，在第一方向D1上，第一极性区A的两侧均具有重叠部分。
如图13所示，第一功能层2和第二功能层5之间设有绝缘层4。在第一功能层2和第二功能层5的重叠部分，第二钝化层5-1和第一掺杂半导体层2-2之间设有绝缘层4。由此可以减少漏电流。其中，绝缘层4的材料包括磷硅玻璃或硼硅玻璃、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅、微晶硅、多晶硅中的至少一种。
或者如图14所示，第一功能层2和第二功能层5之间也可以直接接触。由于绝缘层4不容易被刻蚀，在刻蚀第一功能层2时，会导致边缘的绝缘层4突出悬空。在去除绝缘层4的情况下，第二功能层5的膜层质量更容易控制。
在一些实施例中，电极结构包括导电层9和电极，导电层9位于掺杂半导体层远离钝化层的一侧，电极位于导电层远离掺杂半导体层的一侧。
第一电极结构可以具有P极性，第二电极结构可以具有N极性。或者，第一电极结构可以具有N极性，第二电极结构可以具有P极性。电极结构的极性取决于其所接触的功能层中的掺杂类型。
第一电极结构包括第一导电层9-1和第一电极10。第一掺杂半导体层2-2远离第一钝化层2-1的一侧形成有第二开口G2，第一导电层9-1覆盖所述第二开口G2，且沿第一方向D1向第二开口G2的两侧延伸。第一电极10位于第一导电层9-1远离第一掺杂半导体层2-2的一侧。
第一导电层9-1延伸出第二开口G2的部分与第一功能层2之间可能间隔有部分的第二功能层5。即第一导电层9-1和第一掺杂半导体层2-2之间间隔有绝缘层4、第二钝化层5-1和第二掺杂半导体层5-2，或者间隔有第二钝化层5-1和第二掺杂半导体层5-2。
第二电极结构包括第二导电层9-2和第二电极11。第二导电层9-2形成于第二掺杂半导体层5-2远离第二钝化层5-1的一侧，且覆盖第二极性区B。第二电极11位于第二导电层9-2远离第二掺杂半导体层5-2的一侧。
在第一方向D1上，第二导电层9-2的两侧均可以部分延伸至第一极性区A，第二导电层9-2在半导体衬底1上的正投影与第二功能层5在半导体衬底1上的第二正投影至少部分重叠。第二导电层9-2和第一掺杂半导体层2-2之间间隔有绝缘层4、第二钝化层5-1和第二掺杂半导体层5-2，或者间隔有第二钝化层5-1和第二掺杂半导体层5-2。
在一些实施例中，第一导电层9-1和第二导电层9-2包括透明导电氧化物。例如，第一导电层9-1和第二导电层9-2的材料包括氧化锌、氧化铟和氧化锡中的至少一种。第一电极10和第二电极11的材料可以为金属材料，如银或者铜等。
在一些实施例中，第一导电层9-1和第二导电层9-2可以掺杂有镓元素、锡元素、钛元素、锆元素、钼元素、铈元素、氟元素、钨元素和铝元素中的至少一种。
在一些实施例中，第一导电层9-1和第二导电层9-2的厚度相同，厚度范围为10nm~150nm。例如，导电层9的厚度可以10nm、50nm或者150nm等。
相邻的第一电极结构和第二电极结构之间设有第三开口G3，第三开口G3在半导体衬底1上的第三正投影位于第一正投影和第二正投影的重叠区域内。第一电极结构和第二电极结构通过第三开口G3隔离，避免短路。
第三开口G3位于每一个第一开口G1和第二开口G2之间，第三开口G3至少间隔第一导电层9-1和第二导电层9-2，至多暴露第一功能层2。如图13或者图14所示，第三开口G3间隔开第一导电层9-1和第二导电层9-2，且截断第二钝化层5-1和第二掺杂半导体层5-2，暴露绝缘层4或者暴露第一掺杂半导体层2-2。
本申请的一个实施例还提供了一种电池组件，电池组件包括根据前述的制备方法制备的背接触太阳能电池，或者包括根据前述的背接触太阳能电池。背接触太阳能电池的具体结构和原理，以及制备方法可以参照前述实施例，本实施方式在此不再赘述。
根据本申请的电池组件，通过采用钝化接触性能良好、UV衰减小、开路电压高且光电转换效率较好的背接触太阳能电池，具有更好的性能。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
在半导体衬底的背光面依次形成第一功能层和绝缘层，所述半导体衬底的背光面为抛光面，所述第一功能层完全覆盖所述背光面，所述绝缘层完全覆盖所述第一功能层；
对所述半导体衬底与所述背光面相对的受光面进行制绒；
在所述半导体衬底制绒后的受光面依次形成隧穿氧化层、掺杂多晶硅层和减反层；
对所述第一功能层和所述绝缘层进行图案化；
在图案化后的所述第一功能层远离所述半导体衬底的一侧形成第二功能层；
在所述第一功能层和所述第二功能层远离所述半导体衬底的一侧形成电极结构。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述减反层在经过所述在所述第一功能层和所述第二功能层远离所述半导体衬底的一侧形成电极结构的步骤之后的剩余厚度范围为20nm-150nm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述减反层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、透明导电氧化物中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述在半导体衬底的背光面依次形成第一功能层和绝缘层之前，还包括：
提供半导体衬底；
对所述半导体衬底的受光面和背光面进行面抛光。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述对所述半导体衬底与所述背光面相对的受光面进行制绒，包括：
去除所述半导体衬底与所述背光面相对的受光面绕镀的绝缘层或氧化层；
将所述半导体衬底浸入制绒药液，使所述半导体衬底的受光面形成绒面形貌。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，图案化后的所述第一功能层形成第一开口，所述第一开口暴露出的所述半导体衬底的背光面，所述在图案化后的所述第一功能层远离所述半导体衬底的一侧形成第二功能层，包括；
在图案化后的所述第一功能层远离所述半导体衬底的一侧形成本征非晶硅层，所述本征非晶硅层通过所述第一开口与所述半导体衬底接触；
在所述本征非晶硅层远离所述半导体衬底的一侧形成掺杂半导体层；
其中，所述第二功能层内的掺杂半导体层的掺杂类型与所述第一功能层中的掺杂半导体层的掺杂类型相反。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第一功能层和所述第二功能层远离所述半导体衬底的一侧形成电极结构，包括：
在所述第二功能层形成第二开口，所述第二开口在所述半导体衬底上的正投影位于图案化后的所述第一功能层在所述半导体衬底上的正投影内，所述第二开口暴露所述图案化后的所述第一功能层；
在所述第二功能层远离所述半导体衬底的一侧形成导电层；
在所述导电层形成第三开口，以截断所述导电层，所述第三开口位于所述第一开口和所述第二开口之间；
在所述导电层远离所述半导体衬底的一侧形成第一电极和第二电极，所述第一电极在所述半导体衬底上的正投影位于所述第二开口在所述半导体衬底上的正投影内，所述第二电极在所述半导体衬底上的正投影位于所述第一开口在所述半导体衬底上的正投影内。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘层的材料包括磷硅玻璃或硼硅玻璃、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅、微晶硅、多晶硅中的至少一种。
9.一种背接触太阳能电池，其特征在于，包括：
半导体衬底，具有相对的受光面和背光面，所述半导体衬底的背光面为抛光面，所述半导体衬底的受光面为绒面，所述背光面包括沿第一方向交替排布的第一极性区和第二极性区；
第一极性结构，设置于所述第一极性区，所述第一极性结构包括沿远离所述半导体衬底方向层叠的第一钝化层、第一掺杂半导体层和第一电极结构，所述第一钝化层朝向所述半导体衬底的一侧表面为抛光面；
第二极性结构，设置于所述第二极性区，所述第二极性结构包括沿远离所述半导体衬底方向层叠的第二钝化层、第二掺杂半导体层和第二电极结构，所述第二钝化层朝向所述半导体衬底的一侧表面为抛光面，所述第一掺杂半导体层的掺杂类型和所述第二掺杂半导体层的掺杂类型相反；
隧穿氧化层，设置于所述半导体衬底的受光面；
掺杂多晶硅层，设置于所述隧穿氧化层远离所述半导体衬底的一侧；
减反层，设置于所述掺杂多晶硅层远离所述隧穿氧化层的一侧。
10.根据权利要求9所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述掺杂多晶硅层的厚度小于所述第一掺杂半导体层的厚度。
11.根据权利要求10所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述隧穿氧化层的厚度范围为0.5nm-2.5nm，所述掺杂多晶硅层的厚度范围为3nm-100nm。
12.根据权利要求11所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述第一钝化层包括隧穿氧化物，所述第一钝化层的厚度范围为0.5nm-2.5nm，所述第一掺杂半导体层包括掺杂多晶硅，所述第一掺杂半导体层的厚度范围为10nm-250nm，所述第二钝化层包括本征非晶硅，所述第二钝化层的厚度范围为1nm-15nm，所述第二掺杂半导体层包括掺杂非晶硅和/或微晶硅，所述第二掺杂半导体层的厚度范围为1nm-60nm。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的背接触太阳能电池，其特征在于，所述第二钝化层至少部分延伸至所述第一极性区，所述第一掺杂半导体层在所述半导体衬底上的第一正投影与所述第二钝化层在所述半导体衬底上的第二正投影至少部分重叠；
所述第一掺杂半导体层和所述第二钝化层之间直接接触；或者，
所述第一掺杂半导体层和所述第二钝化层之间设有绝缘层。
14.根据权利要求9-12中任一项所述的背接触太阳能电池，其特征在于，电极结构包括导电层和电极，所述导电层位于掺杂半导体层远离钝化层的一侧，所述电极位于所述导电层远离所述掺杂半导体层的一侧；
所述导电层的材料包括透氧化锌、氧化铟和氧化锡中的至少一种，所述导电层掺杂有镓元素、锡元素、钛元素、锆元素、钼元素、铈元素、氟元素、钨元素和铝元素中的至少一种，所述导电层的厚度范围为10nm~150nm。
15.一种电池组件，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备的背接触太阳能电池，或者包括根据权利要求9-14中任一项所述的背接触太阳能电池。
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