一种TOPCon太阳能电池及其制备方法、光伏组件与流程

一种topcon太阳能电池及其制备方法、光伏组件
技术领域
1.本技术涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种topcon太阳能电池及其制备方法、光伏组件。


背景技术：

2.topcon（tunnel oxide passivated contact，隧穿氧化层钝化接触）太阳能电池一种基于选择性载流子原理技术的电池，电池中的钝化接触结构包括两部分，分别是氧化硅层和掺杂多晶硅层，钝化接触结构可以有效降低表面复合和金属接触复合，提高钝化效果，提升电池的开路电压。在制备topcon电池过程中，在制备掺杂多晶硅层时，一般用lpcvd（low pressure chemical vapor deposition，低压化学气相沉积）法对非晶硅原位掺杂，再高温退火使非晶硅晶化。原位掺杂的方式虽然容易控制掺杂浓度，但是沉积速度慢，沉积后需高温退火激活杂质，导致电池制备工艺时间长，电池的产能低。
3.因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种topcon太阳能电池及其制备方法、光伏组件，以缩短topcon太阳能电池的制备时间，降低制作成本。
5.为解决上述技术问题，本技术提供一种topcon太阳能电池制备方法，包括：在硅片的背面形成氧化硅层；采用原位掺杂的方式在所述氧化硅层背离所述硅片的表面形成第一掺杂非晶硅层；在所述第一掺杂非晶硅层背离所述氧化硅层的表面形成本征非晶硅层；对所述本征非晶硅层进行掺杂形成第二掺杂非晶硅层；对所述第一掺杂非晶硅层和所述第二掺杂非晶硅层同时进行晶化处理，对应形成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层，得到topcon太阳能电池。
6.可选的，所述对所述本征非晶硅层进行掺杂形成第二掺杂非晶硅层包括：采用扩散的方式对所述本征非晶硅层进行掺杂，形成所述第二掺杂非晶硅层。
7.可选的，所述对所述本征非晶硅层进行掺杂形成第二掺杂非晶硅层包括：采用离子注入的方式对所述本征非晶硅层进行掺杂，形成所述第二掺杂非晶硅层。
8.可选的，所述在所述第一掺杂非晶硅层背离所述氧化硅层的表面形成非晶硅层包括：采用低压化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法、溅射法中的任一种方法形成所述非晶硅层。
9.可选的，所述在硅片的背面形成氧化硅层包括：抛光所述硅片的所述背面；
在抛光后背面形成所述氧化硅层。
10.可选的，所述在硅片的背面形成氧化硅层之前，还包括：对所述硅片进行制绒。
11.本技术还提供一种topcon太阳能电池，所述topcon太阳能电池采用上述任一种所述的topcon太阳能电池制备方法制得。
12.可选的，第一掺杂多晶硅层的厚度在5nm~40nm之间，第二掺杂多晶硅层的厚度在20nm~200nm之间，包括所有端点值。
13.本技术还提供一种光伏组件，所述光伏组件包括上述任一种所述的topcon太阳能电池。
14.本技术所提供的一种topcon太阳能电池制备方法，包括：在硅片的背面形成氧化硅层；采用原位掺杂的方式在所述氧化硅层背离所述硅片的表面形成第一掺杂非晶硅层；在所述第一掺杂非晶硅层背离所述氧化硅层的表面形成本征非晶硅层；对所述本征非晶硅层进行掺杂形成第二掺杂非晶硅层；对所述第一掺杂非晶硅层和所述第二掺杂非晶硅层同时进行晶化处理，对应形成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层，得到topcon太阳能电池。
15.可见，本技术中在制备topcon太阳能电池时，在制备钝化接触结构的掺杂多晶硅层时，将掺杂多晶硅层分成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层两部分，先采用原位掺杂的方式在硅片的背面制备第一掺杂非晶硅层，再采用非原位掺杂的方式形成第二掺杂非晶硅层，并同时对第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层进行晶化处理，形成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层，原位掺杂方式可以容易的控制掺杂浓度，非原位掺杂的方式可以缩短掺杂多晶硅层的制备时间，进而缩短topcon太阳能电池的制备时间，提升制备效率；掺杂多晶硅层的制备时间缩短，还使得制备过程所需气体的用量减少，降低topcon太阳能电池的制备成本。
16.此外，本技术还提供一种具有上述优点的topcon太阳能电池和光伏组件。
附图说明
17.为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
18.图1为本技术实施例所提供的一种topcon太阳能电池制备方法的流程图；图2为本技术实施例所提供的一种topcon太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
20.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以
采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
21.正如背景技术部分所述，目前在制备掺杂多晶硅层时，一般对非晶硅进行原位掺杂，再高温退火使非晶硅晶化。原位掺杂的方式虽然容易控制掺杂浓度，但是沉积速度慢，沉积后需高温退火激活杂质，导致电池制备工艺时间长，电池的产能低。
22.有鉴于此，本技术提供了一种topcon太阳能电池制备方法，请参考图1，包括：步骤s101：在硅片的背面形成氧化硅层。
23.需要说明的是，在形成氧化硅层之前，在硅片的正面进行扩散形成pn结。其中，硅片的正面为面对太阳的表面，背面与正面相背。
24.硅片一般选用n型硅片，硅片正面扩散可以进行硼扩散。
25.步骤s102：采用原位掺杂的方式在所述氧化硅层背离所述硅片的表面形成第一掺杂非晶硅层。
26.原位掺杂形成第一掺杂非晶硅层时，将硅烷和掺杂源的混合气体通入抽真空的炉管中，制备得到第一掺杂非晶硅层。
27.优选地，第一掺杂非晶硅层通过lpcvd方法制备，相较于pecvd（plasma enhanced chemical vapor deposition，等离子体增强化学气相沉积）法，可以避免等离子体可能对氧化硅层造成的不良影响。
28.步骤s103：在所述第一掺杂非晶硅层背离所述氧化硅层的表面形成本征非晶硅层。
29.本步骤中在抽真空的炉管中仅通入硅烷制备得到本征非晶硅层。
30.本技术中对制备非晶硅层的方式不做限定，视情况而定。例如，制备非晶硅层的方式包括但不限于低压化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法、溅射法中的任一种方法。
31.步骤s104：对所述非晶硅层进行掺杂形成第二掺杂非晶硅层。
32.可选的，作为一种具体实施方式，对本征非晶硅层进行掺杂形成第二掺杂非晶硅层时，采用扩散的方式对所述本征非晶硅层进行掺杂形成所述第二掺杂非晶硅层；但是，本技术对此并不做具体限定，作为另一种实施方式，还可以采用离子注入的方式对所述本征非晶硅层进行掺杂，形成所述第二掺杂非晶硅层。扩散掺杂和离子注入掺杂的具体操作过程可参考相关技术，此处不再详细赘述。
33.采用扩散方式时，先进行升温，然后在炉管中通入带有掺杂源的氮气并进行保温，将掺杂元素推入非晶硅层中。
34.在本步骤中可以采用高温扩散的方式，既可以推进掺杂源，同时又能进行步骤s105的晶化处理，可以进一步节省时间。其中，对非晶硅层进行掺杂以及晶化处理的温度可以为850℃。
35.步骤s105：对所述第一掺杂非晶硅层和所述第二掺杂非晶硅层同时进行晶化处理，对应形成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层，得到topcon太阳能电池。
36.晶化处理采用高温的形式对第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层进行处理。
37.第一掺杂多晶硅层的厚度在5nm~40nm之间，由于第一掺杂多晶硅层由第一掺杂非晶硅层晶化处理得到，也即第一掺杂非晶硅层的厚度在5nm~40nm之间。第二掺杂多晶硅层
的厚度在20nm~200nm之间，由于第二掺杂多晶硅层由第二掺杂非晶硅层晶化处理得到，也即第二掺杂非晶硅层或者非晶硅层的厚度在20nm~200nm之间。
38.本技术中通过沉积合适厚度的第一掺杂非晶硅层，再生长非晶硅层，采用扩散对非晶硅层进行掺杂形成第二掺杂非晶硅层的同时，使得第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层同时晶化。
39.由于生长同样厚度掺杂非晶硅层，原位掺杂非晶硅层是直接沉积非晶硅层速度的6~8倍，本技术中的方法以节约2~5倍以上的沉积时间，同时节约了2~5倍的特气及能源消耗。
40.需要指出的是，在晶化处理之后，还需要进行如下步骤：去除硅片表面的绕度层，并清洗掉掺杂形成的bsg（硼硅玻璃）和psg（磷硅玻璃）；在硅片的正面依次沉积钝化层、第一减反层，在第二掺杂多晶硅层背离第一掺杂多晶硅层的表面沉积第二减反层；在硅片的正面和背面印刷栅线电极并烧结形成正面电极和背面电极，最终得到topcon太阳能电池。其中，正面的钝化层可以为氧化铝（al2o3）层，第一减反层和第二减反层可以为氮化硅（si
x
ny）层。
41.通过lpcvd方法，以原位掺杂的形式先制备第一掺杂多晶硅层，再制备本征非晶硅层，并对本征非晶硅层掺杂形成第二掺杂多晶硅层，最后进行同时晶化处理的方式，相对于，先采用pecvd方法沉积一层本征非晶硅，对本征非晶硅进行掺杂，然后再以原位掺杂形式形成非晶硅，再进行晶化处理的形式，不仅节约时间，降低成本，还可以避免出现pecvd方法可能带来的其他问题。
42.本技术中在制备topcon太阳能电池时，在制备钝化接触结构的掺杂多晶硅层时，将掺杂多晶硅层分成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层两部分，先采用原位掺杂的方式在硅片的背面制备第一掺杂非晶硅层，再采用非原位掺杂的方式形成第二掺杂非晶硅层，并同时对第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层进行晶化处理，形成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层，原位掺杂方式可以容易的控制掺杂浓度，非原位掺杂的方式可以缩短掺杂多晶硅层的制备时间，进而缩短topcon太阳能电池的制备时间，提升制备效率；掺杂多晶硅层的制备时间缩短，还使得制备过程所需气体的用量减少，降低topcon太阳能电池的制备成本。
43.在本技术的一个实施例中，所述在硅片的背面形成氧化硅层包括：抛光所述硅片的所述背面；在抛光后背面形成所述氧化硅层。
44.对背面进行抛光可以去除硅片背面的损伤，提升topcon太阳能电池的效率。
45.在上述任一实施例的基础上，在本技术的一个实施例中，所述在硅片的背面形成氧化硅层之前，还包括：对所述硅片进行制绒，以增强陷光效应，提升topcon太阳能电池的效率。
46.制绒时可以采用碱制绒的方式。
47.下面以第一掺杂非晶硅层采用原位掺杂的制备方式为例，对本技术中topcon太阳能电池制备方法进行详细阐述。
48.例11.选取0.4~3ω/cm电阻率的n型硅片，并对硅片进行碱制绒，以及正面硼扩散形成
pn结。
49.2.使用酸液或碱液对硅片背面进行抛光，然后放入低压化学气相沉积设备中，先通氧气在抛光后的背面形成1.5nm的氧化硅层，然后抽真空，通入硅烷和磷烷混合气体形成10nm的第一掺杂非晶硅层，再抽真空通入硅烷形成100nm的非晶硅层。
50.3.将硅片放入炉管中升温至850℃，通入2000sccm携带三氯氧磷的小氮20min，随后停止通源，保持850℃，持续30min，将第一掺杂非晶硅层和非晶硅层晶化，激活杂质磷，并将部分磷推进非晶硅层，形成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层。
51.4.将硅片表面的绕镀层去除，并清洗掉bsg和psg。
52.5.在硅片正面沉积al2o3和si
x
ny，在背面沉积si
x
ny，经印刷栅线电极和烧结，最终形成topcon太阳能电池。
53.例21.选取0.4~3ω/cm电阻率的n型硅片并对硅片进行碱制绒，以及正面硼扩散形成pn结。
54.2. 使用酸液或碱液对硅片背面进行抛光，然后放入低压化学气相沉积设备中，先通氧气在抛光后背面形成1.5nm的氧化硅层，然后抽真空，通入硅烷和磷烷混合气体形成30nm的第一掺杂非晶硅层，再抽真空通入硅烷形成80nm的非晶硅层。
55.3.将硅片放入炉管中升温至850℃，通入2000sccm携带三氯氧磷的小氮15min，随后停止通源，保持850℃，持续30min，将第一掺杂非晶硅层和非晶硅层晶化，激活杂质磷，并将部分磷推进非晶硅层，形成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层。
56.4.将硅片表面的绕镀层去除，并清洗掉bsg和psg。
57.5. 在硅片正面沉积al2o3和si
x
ny，在背面沉积si
x
ny，经印刷栅线电极和烧结，最终形成topcon太阳能电池。
58.本技术还提供一种topcon太阳能电池，所述topcon太阳能电池采用上述任一实施例所述的topcon太阳能电池制备方法制得。topcon太阳能电池的结构示意图请参考图2，包括：正面电极1、第一减反层2、钝化层3、掺杂层4、硅片5、氧化硅层6、第一掺杂多晶硅层7、第二掺杂多晶硅层8、第二减反层9、背面电极10。
59.氧化硅层6的厚度可以在1nm~3nm之间，包括端点值。
60.第一掺杂多晶硅层的厚度在5nm~40nm之间，第二掺杂多晶硅层的厚度在20nm~200nm之间，包括所有端点值。
61.本实施例中的topcon太阳能电池中钝化接触结构在制备时，将掺杂多晶硅层分成第一掺杂多晶硅层和第二掺杂多晶硅层两部分，先在硅片的背面制备第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层，第一掺杂非晶硅层和第二掺杂非晶硅层中任一层采用采用原位掺杂的方式形成，另一层采用非原位掺杂的方式形成，原位掺杂方式可以容易的控制掺杂浓度，非原位掺杂的方式可以缩短掺杂多晶硅层的制备时间，进而缩短topcon太阳能电池的制备时间，提升制备效率；掺杂多晶硅层的制备时间缩短，还使得制备过程所需气体的用量减少，降低topcon太阳能电池的制备成本。
62.本技术还提供一种光伏组件，所述光伏组件包括上述实施例所述的topcon太阳能电池。
63.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它
实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
64.以上对本技术所提供的topcon太阳能电池及其制备方法、光伏组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。