太阳能电池的制备方法及太阳能电池与流程

1.本技术涉及太阳能电池生产技术领域，尤其涉及一种太阳能电池热的制备方法及太阳能电池。


背景技术：

2.随着光伏产业技术的快速发展，国内外市场对太阳能电池的转换效率也提出越来越高的需求。因而业内众多厂商均在积极进行新电池结构及生产工艺的研究，以期取得行业优势。近年，已有研究机构(isfh)研制出效率达到26.1％的太阳能电池，该太阳能电池将polo(polycrystalline silicon on oxide)结构与背电池设计(ibc)相结合，以提高电池转换效率。上述太阳能电池的整套生产工艺较为复杂，涉及多次掩膜与清洗，工艺精度要求也比较严格，电池生产成本也较高，难以进行产业化推广与应用。鉴于此，有必要对上述太阳能电池的制备方法进行研究与改进。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池，能够简化工艺，降低生产成本。
4.为实现上述发明目的，本技术提供了一种太阳能电池的制备方法，主要包括：
5.对硅基底进行表面处理；
6.依次在硅基底背面制备隧穿层与本征非晶硅层；
7.在硅基底的两侧表面制备第一掺杂源层；
8.在硅基底背面设置掩膜层，所述掩膜层用以遮掩所述硅基底背面既定区域的第一掺杂源层；
9.去除所述硅基底背面未设置掩膜层区域的第一掺杂源层；
10.在硅基底背面未设置掩膜层的区域印制第二掺杂源层，并使得所述第二掺杂源层与第一掺杂源层间隔分布；
11.高温扩散，在硅基底背面形成掺杂类型相反的第一掺杂层与第二掺杂层；
12.依次进行清洗、镀膜与金属化。
13.作为本技术的进一步改进，所述硅基底采用n型硅片；所述“在硅基底的两侧表面制备第一掺杂源层”是指在所述硅基底两侧表面制备磷硅玻璃层。
14.作为本技术的进一步改进，所述硅基底正面的磷硅玻璃层的厚度大于等于所述硅基底背面的磷硅玻璃层的厚度。
15.作为本技术的进一步改进，所述硅基底采用n型硅片；所述“在硅基底的两侧表面制备第一掺杂源层”是指在所述硅基底两侧表面采用离子注入的方法注入磷源，以形成第一掺杂源层。
16.作为本技术的进一步改进，所述硅基底背面具有设置呈条状且依次交替排布的第一区域与第二区域，所述第一区域表面覆设有所述掩膜层，所述第二区域的本征非晶硅层
向外暴露；所述“在硅基底背面未设置掩膜层的区域制备第二掺杂源层”步骤是在所述硅基底背面的第二区域印刷硼浆。
17.作为本技术的进一步改进，所述第一区域的宽度设置为40～800μm；所述第二区域的宽度设置为80～400μm。
18.作为本技术的进一步改进，所述“高温扩散”步骤完成后，所述硅基底正面形成前表面场层，所述前表面场层中磷浓度为10
20
～10
22
/cm3；所述第一掺杂层中磷浓度为10
19
～10
21
/cm3；所述第二掺杂层中硼浓度为10
18
～10
20
/cm3。
19.作为本技术的进一步改进，所述制备方法还包括制备正面掩膜层，所述正面掩膜层覆设在所述硅基底正面的第一掺杂源层上。
20.作为本技术的进一步改进，所述“表面处理”步骤包括先采用koh或naoh或tmah的水溶液对硅基底进行双面碱制绒；再对所述硅基底背面进行抛光。
21.作为本技术的进一步改进，所述隧穿层设置为sio2膜层或sio
x
ny膜层，且所述隧穿层的厚度设置为0.5～3nm。
22.作为本技术的进一步改进，所述sio2膜层采用化学氧化、热氧化、臭氧氧化三者中的任一种或任意两种方法相结合制得；所述sio
x
ny膜层采用pecvd方法制得。
23.作为本技术的进一步改进，所述本征非晶硅层采用lpcvd或pecvd方法制得，且其厚度设置为60nm～200nm。
24.作为本技术的进一步改进，所述镀膜包括采用pecvd方法依次沉积第一膜层与第二膜层，所述第一膜层为al2o3膜或sio2膜，其厚度设置为4～6nm；所述第二膜层为sin
x
膜，其厚度设置为70～90nm。
25.本技术还提供一种采用如前所述的制备方法制得的太阳能电池。
26.本技术的有益效果是：采用本技术太阳能电池的制备方法及太阳能电池，将多晶硅钝化接触结构与背接触设计相结合，提高电池转换效率；所述第一掺杂源层、第二掺杂源层在高温条件下共同扩散，便可同时完成第一掺杂层、第二掺杂层及前表面场层的制备，简化工艺，降低生产成本，利于产业化推广应用。
附图说明
27.图1是本技术太阳能电池的结构示意图；
28.图2是本技术太阳能电池的制备方法的主要流程示意图。
29.100-太阳能电池；1-硅基底；2-隧穿层；31-n型多晶硅层；32-p型多晶硅层；33-本征多晶硅层；4-前表面场层；5-金属电极；6-正表面膜；61-第一正表面膜；62-第二正表面膜；7-背表面膜；71-第一背表面膜；72-第二背表面膜。
具体实施方式
30.以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
31.参图1所示，本技术提供的太阳能电池100包括硅基底1、设置在所述硅基底1背面的隧穿层2与多晶硅层。在此，所述硅基底1采用n型单晶硅片；所述隧穿层2设置为sio2膜层
或sio
x
ny膜层；所述多晶硅层包括依次交替排布的n型多晶硅层31、p型多晶硅层32及本征多晶硅层33。
32.其中，所述硅基底1的电阻率设置为0.3～7ω
·
cm，优选为1～3ω
·
cm；所述隧穿层2的厚度设置为0.5～3nm，优选为1～2nm；所述多晶硅层的厚度设置为60nm～200nm，优选为80～150nm。
33.所述太阳能电池100还包括设置在所述硅基底1正面的前表面场层4、金属电极5以及分设在所述硅基底1两侧的正表面膜6与背表面膜7。所述太阳能电池100为背接触电池，所述金属电极5设置在所述硅基底1的背面并与相应的n型多晶硅层31、p型多晶硅层32相接触。
34.所述前表面场层中磷浓度为10
20
～10
22
/cm3，其与所述硅基底1形成高低结；所述n型多晶硅层31中磷浓度为10
19
～10
21
/cm3；所述p型多晶硅层32中硼浓度为10
18
～10
20
/cm3。所述金属电极5通常采用既定的导电浆料，并经丝网印刷、烧结得到；所述正表面膜6、背表面膜7同时起着表面钝化与减反射的作用。此处，所述正表面膜6、背表面膜7的构成类似，所述正表面膜6包括依次层叠设置的第一正表面膜61与第二正表面膜62；所述背表面膜7包括依次层叠设置的第一背表面膜71与第二背表面膜72。作为示例地，所述第一正表面膜61设置为al2o3膜或sio2膜，其厚度设置为4～6nm；所述第二正表面膜62为sin
x
膜，其厚度设置为70～90nm。当然，所述正表面膜6、背表面膜7的具体结构可根据实际需求设置为渐变膜或多层复合膜，此处不再一一赘述。
35.结合图2所示，本技术还提供一种上述太阳能电池100的制备方法，主要包括：
36.对硅基底1进行表面处理；
37.依次在硅基底1背面制备隧穿层2与本征非晶硅层；
38.在硅基底1的两侧表面制备第一掺杂源层；
39.制备掩膜层与正面掩膜层，所述掩膜层用以遮掩所述硅基底1背面既定区域的第一掺杂源层，所述正面掩膜层覆设在所述硅基底1正面的第一掺杂源层上；
40.去除所述硅基底1背面未设置掩膜层区域的第一掺杂源层；
41.在硅基底1背面未设置掩膜层的区域制备第二掺杂源层，并使得所述第二掺杂源层与第一掺杂源层间隔分布；
42.高温扩散，在硅基底1背面形成掺杂类型相反的第一掺杂层与第二掺杂层，所述本征非晶硅层转变为前述多晶硅层，其中，所述第一掺杂层为n型多晶硅层31，所述第二掺杂层为p型多晶硅层32，所述第一掺杂层与第二掺杂层之间通过本征多晶硅层33相互间隔；
43.依次进行清洗、镀膜与金属化，得到太阳能电池100。
44.所述“表面处理”步骤包括先采用koh或naoh或tmah的水溶液对硅基底1进行双面碱制绒；再对所述硅基底1背面进行抛光。此处，采用koh溶液对硅基底1进行双面碱制绒，并控制所述硅基底1表面的金字塔大小介于1～3μm；再利用hf/hno3的混合溶液对所述硅基底1的背面进行单面酸抛处理，所述硅基底1的正面在抛光过程中通过水膜进行保护。
45.此处，所述隧穿层2采用sio2膜层，所述sio2膜层采用化学氧化、热氧化、臭氧氧化三者中的任一种或任意两种方法相结合制得，上述化学氧化方法通常是指利用hno3与硅基底1反应生成sio2膜层。所述本征非晶硅层采用lpcvd或pecvd方法制得，并控制其厚度介于60nm～200nm。在本技术的其它实施例中，所述隧穿层2也可采用sio
x
ny膜层，所述sio
x
ny膜
层可采用pecvd方法制得。
46.所述“在硅基底1的两侧表面制备第一掺杂源层”是指在所述硅基底1两侧表面制备磷硅玻璃层(psg)，所述磷硅玻璃层作为后续高温扩散过程的磷源。所述磷硅玻璃层具体可采用pecvd方法沉积制得，通常可采用磷烷、pocl3、磷酸三甲酯(tmp)等作为磷源，并采用惰性气体如氩气作为载气进行磷硅玻璃层的沉积制备。所述硅基底1正面的磷硅玻璃层的厚度大于等于所述硅基底1背面的磷硅玻璃层的厚度，以利于形成前表面场层4。具体地，所述硅基底1正面的磷硅玻璃层设置为100～200nm；所述硅基底1背面的磷硅玻璃层厚度为80～150nm。
47.所述掩膜层、正面掩膜层的制备过程具体可采用既定的油墨或光刻胶，并通过丝网印刷、涂覆等方法转移至硅基底1两侧的第一掺杂源层上。所述硅基底1背面具有设置呈条状且依次交替排布的第一区域与第二区域，所述第一区域表面覆设有所述掩膜层，所述第二区域的本征非晶硅层向外暴露。所述“去除所述硅基底1背面未设置掩膜层区域的第一掺杂源层”是指采用hf溶液洗去第二区域的磷硅玻璃层；此后，便可将所述掩膜层、正面掩膜层清洗去除。所述“在硅基底1背面未设置掩膜层的区域制备第二掺杂源层”步骤是在所述硅基底1背面的第二区域印刷硼浆，所述硼浆的印刷区域小于第二区域。所述第一区域的宽度设置为40～800μm；所述第二区域的宽度设置为80～400μm；所述硼浆的印刷区域的宽度设置为50～200μm。
48.所述硅基底1背面形成掺杂类型相反的第一掺杂层与第二掺杂层的同时，所述硅基底1正面形成前表面场层4。高温扩散完成后，所述清洗步骤是指采用hf溶液清洗去除表面的磷硅玻璃、硼硅玻璃与sio2。
49.在将完成清洗后的硅基底1进行干燥后进行镀膜，所述镀膜包括采用pecvd方法依次沉积第一膜层与第二膜层。具体地，采用pecvd方法在硅基底1正面依次沉积第一正表面膜61、第二正表面膜62，得到正表面膜6；采用pecvd方法在硅基底1背面依次沉积第一背表面膜71、第二背表面膜72，得到背表面膜7。所述第一正表面膜61、第一背表面膜71设置为为al2o3膜或sio2膜；所述第二正表面膜62、第二背表面膜72设置为sin
x
膜。所述金属化步骤是指在所述背表面膜7上采用丝网印刷得到既定电极图案，并经高温烧结得到相应的金属电极5。此处，所述n型多晶硅层31、p型多晶硅层32采用同一规格的银浆，方便生产制备。还可对完成金属化步骤的太阳能电池100采用光注入等方式进行钝化处理，以提高该太阳能电池的稳定性。
50.在本发明的另一实施例中，所述“在硅基底1的两侧表面制备第一掺杂源层”是指在所述硅基底1两侧表面采用离子注入的方法注入磷源，以形成第一掺杂源层。通过上述离子注入方法生成的第一掺杂源层可理解为所述本征非晶硅层背离所述硅基底1的部分膜层，所述“去除所述硅基底1背面未设置掩膜层区域的第一掺杂源层”是指采用hf/hno3除去第二区域的部分本征非晶硅层。此时，所述本征非晶硅层的厚度可设置大于前述实施例中本征非晶硅层的厚度，以利于实际生产过程中的控制。
51.本技术太阳能电池100将多晶硅钝化接触结构与背接触设计相结合，提高电池转换效率。所述太阳能电池100的制备方法通过将所述第一掺杂源层、第二掺杂源层在高温条件下共同扩散，便可同时完成第一掺杂层、第二掺杂层及前表面场层4的制备，简化工艺，降低生产成本，利于产业化推广应用。
52.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
53.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。