一种太阳能电池及其制备方法与流程

本公开涉及太阳能电池，具体涉及一种太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、隧穿氧化层钝化接触（topcon）电池中的n-polyfinger（n型多晶硅指状接触）工艺通常需要在背面沉积一层氧化铝钝化膜层，用以弥补非金属区隧穿氧及掺杂多晶硅去除后化学及场钝化的损失，而非金属区的氧化铝膜层厚度对电池的氢钝化起着重要作用。

2、相关技术中，n型polyfinger工艺背面非金属区（也称间隔区）通常形成为单一的较大尺寸塔基结构，其表面粗糙度较低，虽然可以保证后续在非金属区形成的钝化膜层的均匀性，不利于后续钝化膜层中氢原子的悬挂，从而降低了最终太阳能电池的钝化效果。并且钝化膜层中的沉积中，氢原子的悬挂点位较少会导致可稳定沉积的氧化铝钝化膜层的厚度较低，较薄的钝化膜层会导致钝化效果较差。即使强行沉积较厚的氧化铝钝化膜层，也会导致钝化膜层出现氢聚集溢出、产生爆膜、针孔、附着力下降，导致整个膜层的完整性和钝化性能变差。

3、因此，需要一种方案，可以在钝化膜层的均匀性和完整性的基础上，增大钝化膜层的厚度和钝化性能。

技术实现思路

1、本公开提供了一种太阳能电池及其制备方法，以解决相关技术中太阳能电池背面的间隔区表面为较大尺寸的单一塔基结构，表面粗糙度较低，导致非金属区形成的钝化膜层的厚度较低、钝化效果较差的问题。

2、第一方面，本公开提供了一种太阳能电池，包括：

3、基底层，包括相对设置的正面和背面；背面包括交替间隔设置的接触区和间隔区；

4、第一半导体层，位于基底层背面的接触区；

5、复合塔基结构，位于基底层背面的间隔区；复合塔基结构包括多个第一塔基和多个第二塔基；第二塔基的尺寸小于第一塔基的尺寸；

6、第一钝化层，位于间隔区的复合塔基结构表面。

7、本公开提供的太阳能电池，在基底层背面的间隔区表面设置由尺寸较大的第一塔基与尺寸较小的第二塔基共同构成的复合塔基结构，相比于单一尺寸的塔基结构，复合塔基结构可以在不影响第一钝化层的均匀性的基础上增大间隔区表面的粗糙度和比表面积，从而为第一钝化层的氢原子提供更多的悬挂位点，提升第一钝化层的钝化效果，并且可以在保证第一钝化层的膜层质量的同时提高间隔区表面的第一钝化层的厚度，提升太阳能电池的钝化效果。

8、在一种可选的实施方式中，第二塔基位于第一塔基的表面，和/或第二塔基位于相邻的两个第一塔基之间；

9、第一塔基的尺寸为15μm~25μm，第二塔基的尺寸为4μm~8μm；

10、第一钝化层的材料包括氧化铝；第一钝化层的厚度为4nm~6nm。

11、本公开提供的太阳能电池，通过在间隔区表面设置尺寸差异较大的复合塔基结构，第一塔基的尺寸为15μm~25μm，第二塔基的尺寸为4μm~8μm，可以提供增大间隔区表面的粗糙度和比表面积，并为第一钝化层的氢原子提供更多的悬挂位点，在保证的第一钝化层的膜层质量和钝化性能的同时，提高间隔区表面的第一钝化层的厚度，提升太阳能电池的钝化效果；第二塔基位于第一塔基的表面，和/或第二塔基位于相邻的两个第一塔基之间，在第一塔基所形成的微起伏基础上叠加更细密的微起伏，进一步增大间隔区的表面粗糙度和比表面积，增加间隔区的基底层表面的氢原子悬挂位点，从而稳定沉积厚度为4nm~6nm的第一钝化层，提升第一钝化层的氢钝化效果，进而提升太阳能电池的钝化效果。

12、在一种可选的实施方式中，太阳能电池还包括位于基底层的正面的第二半导体层；第一半导体层和第二半导体层的导电类型相反；第一钝化层还覆盖接触区的第一半导体层背离基底层的表面，以及第二半导体层背向基底层的表面；

13、太阳能电池还包括：第二钝化层，位于第一钝化层背向基底层一侧表面；第二钝化层同时位于基底层的正面和背面；

14、第一电极，位于接触区对应的第二钝化层表面，第一电极贯穿第一钝化层和第二钝化层，并与第一半导体层背向接触区的一侧接触。

15、本公开提供的太阳能电池，正面的第二半导体层为整面覆盖，可以提高电池的光吸收效率和光电转化效率，通过在背面的第一半导体层设置间隔区，可以减少间隔区对光的寄生吸收，提高电池性能；第一钝化层与第二钝化层在基底层正面和背面均叠层设置，可以对正面与背面共同提供钝化与减反保护；第一电极贯穿第一钝化层和第二钝化层并与第一半导体层接触，可以在保证钝化性能的同时实现背面电极的导出。

16、在一种可选的实施方式中，基底层的接触区与第一半导体层之间还设置有隧穿氧化层，隧穿氧化层与第一半导体层构成钝化接触结构；

17、基底层为n型硅基底，第一半导体层为n型半导体层，第二半导体层为p型半导体层。

18、本公开提供的太阳能电池，接触区的隧穿氧化层与第一半导体层构成钝化接触结构，在接触区降低基底层的表面复合与第一电极的金属接触复合，提高电池背面接触区的钝化效果；同时，第一半导体层为n型半导体层，通过在基底层背面的接触区内设置n型半导体层及隧穿氧化层，可以形成n型polyfinger结构，从而在不影响接触区的钝化形成的情况下，降低隧穿氧化层与n型掺杂多晶硅层对光的寄生吸收，提高钝化接触结构的钝化性能。

19、第二方面，本公开提供了一种太阳能电池的制备方法，制备方法包括：

20、提供基底层，基底层包括相对设置的正面和背面；背面包括沿第一方向交替设置的接触区和间隔区；

21、在基底层的背面形成第一半导体层；

22、采用包含去绕镀添加剂的目标碱溶液对间隔区进行湿法清洗，去除间隔区的第一半导体层，保留接触区的第一半导体层，并在间隔区的基底层表面形成复合塔基结构；复合塔基结构包括多个第一塔基和多个第二塔基；第二塔基的尺寸小于第一塔基的尺寸；

23、在间隔区的复合塔基结构表面形成第一钝化层。

24、本公开提供的太阳能电池的制备方法，采用包含去绕镀添加剂的目标碱溶液对间隔区进行湿法清洗的步骤中，可以利用目标碱溶液中的去绕镀添加剂调节对间隔区的基底层表面的纵向腐蚀速率，从而在对间隔区进行湿法清洗、去除间隔区第一半导体层的同时，在间隔区的基底层表面腐蚀形成包含第一塔基与第二塔基的复合塔基结构，无需额外增加工艺即可获得高粗糙度且分布均匀的间隔区表面，为后续第一钝化层的氢钝化提供较多的悬挂位点，从而提高间隔区表面可稳定沉积的第一钝化层的厚度，提升间隔区形成的第一钝化层的钝化效果，提升太阳能电池的钝化效果。

25、在一种可选的实施方式中，目标碱溶液中，去绕镀添加剂的浓度为0.2%~0.3%，第一塔基的尺寸为15μm~25μm，第二塔基的尺寸为4μm~8μm；第一钝化层的厚度为4nm~6nm。

26、本公开提供的太阳能电池的制备方法，目标碱溶液中，去绕镀添加剂的浓度为0.2%~0.3%时，可以在基底层的间隔区表面稳定形成尺寸分别处于15μm~25μm和4μm~8μm的第一塔基与第二塔基，从而可以稳定沉积厚度为4nm~6nm，且膜层质量较高的第一钝化层，可以提高间隔区表面的第一钝化层的厚度，进而提高第一钝化层的钝化效果。

27、在一种可选的实施方式中，在基底层的背面形成第一半导体层，包括：

28、在基底层的背面依次形成隧穿氧化层、第一半导体层和第一表面层；

29、采用包含去绕镀添加剂的目标碱溶液对间隔区进行湿法清洗之前，还包括：对第一表面层进行激光图形化处理，以将间隔区对应的第一表面层气化或疏松；

30、采用包含去绕镀添加剂的目标碱溶液对间隔区进行湿法清洗的步骤中，去除间隔区的第一半导体层和隧穿氧化层，保留接触区的第一表面层、隧穿氧化层和第一半导体层，并在间隔区的基底层表面形成复合塔基结构。

31、本公开提供的太阳能电池的制备方法，通过激光图形化处理将间隔区对应的第一表面层预先气化或疏松，使湿法清洗的步骤中，可以使间隔区的隧穿氧化层与第一半导体层能够被选择性去除，并在间隔区的基底层表面形成复合塔基结构，而接触区被第一表面层保护从而得以保留，实现接触区与间隔区的图形化分隔。并且最终在接触区保留的隧穿氧化层与第一半导体层构成钝化接触结构，可以降低电池的表面复合和金属接触复合，提高太阳能电池的性能。

32、在一种可选的实施方式中，在基底层的背面形成第一半导体层之前，还包括：在基底层的正面形成第二半导体层；

33、在基底层的正面形成第二半导体层包括：

34、对基底层进行双面制绒；基底层为硅片；

35、对双面制绒后的基底层进行第二扩散工艺形成第二半导体层和第二表面层；

36、去除基底层的背面的第二表面层，并对基底层的背面进行碱洗抛光处理去除基底层背面的第二半导体层；保留基底层的正面的第二半导体层和第二表面层。

37、本公开提供的太阳能电池的制备方法，先进行双面制绒以及双面形成第二半导体层和第二表面层，再利用碱洗抛光处理去除背面的第二半导体层和第二表面层，可以形成在基底层正面形成绒面及第二半导体层，提高电池的陷光性能和光利用率，并且在碱洗抛光处理去除背面的第二半导体层和第二表面层的过程中，可以在基底层背面形成抛光面，提高基底层背面与后续形成的隧穿氧化层和第一半导体层之间的结合力，隧穿氧化层和第一半导体层的膜层质量，降低工艺难度，提高钝化接触结构的钝化效果与接触性能，进而提高太阳能电池的性能。

38、在一种可选的实施方式中，碱洗抛光处理之后，基底层的背面形成有第三塔基，第三塔基的尺寸小于第一塔基且大于第二塔基；第三塔基的尺寸为8~12μm。

39、本公开提供的太阳能电池的制备方法，在碱洗抛光处理在去除背面第二半导体层的同时使背面形成尺寸介于第一塔基与第二塔基之间的第三塔基，有利于后续在基底层背面形成隧穿氧化层和第一半导体层，可以提升隧穿氧化层和第一半导体层的膜层质量，降低工艺难度，提高钝化接触结构的钝化效果与接触性能，进而提高太阳能电池的性能。

40、在一种可选的实施方式中，在基底层的背面依次形成隧穿氧化层、第一半导体层和第一表面层，包括：

41、对碱洗抛光处理后的基底层的背面形成初始隧穿氧化层和本征非晶硅层；

42、对初始隧穿氧化层和本征非晶硅层进行第一扩散工艺，以基于初始隧穿氧化层得到隧穿氧化层，并基于本征非晶硅层分别得到形成第一半导体层和第一表面层，第一表面层位于第一半导体层背向隧穿氧化层一侧表面；第一半导体层的材料包括第一掺杂多晶硅。

43、本公开提供的太阳能电池的制备方法，先沉积初始隧穿氧化层与本征非晶硅层，再通过第一扩散工艺形成隧穿氧化层、第一半导体层及其外侧的第一表面层，实现背面钝化接触结构与表面保护层的制备，同时可以提高钝化接触结构的钝化效果与接触性能，进而提高太阳能电池的性能。

44、在一种可选的实施方式中，第一扩散工艺为磷扩散工艺；第一半导体层为n型半导体层，第一表面层为磷硅玻璃层；

45、第二扩散工艺为硼扩散工艺；第二半导体层为p型半导体层，第二表面层为硼硅玻璃层。

46、本公开提供的太阳能电池的制备方法，通过磷扩散工艺在基底层背面形成n型半导体层及磷硅玻璃层，通过硼扩散工艺在基底层正面形成p型半导体层及硼硅玻璃层，得到正背面导电类型相反的太阳能电池结构；同时通过对背面的n型半导体层及隧穿氧化层进行图形化处理，形成n型polyfinger结构，可以在不影响接触区的钝化形成的情况下，降低隧穿氧化层与n型掺杂多晶硅层对光的寄生吸收，提高钝化接触结构的钝化性能。

47、在一种可选的实施方式中，在间隔区的复合塔基结构表面形成第一钝化层，包括：

48、在基底层的正面和背面同时形成第一钝化层，第一钝化层覆盖间隔区的复合塔基结构表面，还覆盖接触区的第一半导体层背离基底层的表面，以及第二半导体层背向基底层的表面；

49、在间隔区的复合塔基结构表面形成第一钝化层之后，还包括：

50、在第一钝化层背向基底层一侧表面形成第二钝化层；第二钝化层同时位于基底层的正面和背面；

51、在接触区对应的第二钝化层表面形成第一电极，第一电极贯穿第一钝化层和第二钝化层，并与第一半导体层背向接触区的一侧接触。

52、本公开提供的太阳能电池的制备方法，第一钝化层在基底层正面和背面同时形成，可以为对间隔区的复合塔基结构、接触区的第一半导体层及正面的第二半导体层同时提供钝化与减反保护，第二钝化层在第一钝化层外侧叠层形成，进一步增强电池正面和背面的钝化与减反效果。