CN104465799B - 一种晶体硅太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶体硅太阳能电池及其制备方法，所述晶体硅太阳能电池包括依次层叠的正面电极、减反射膜、硅基底、钝化层和背面电极；所述钝化层通过真空镀膜形成，所述真空镀膜的靶材为金属掺杂氧化硅靶，掺杂金属为铝和/或锡，真空镀膜的气氛中含有氢气或氨气。本发明提供的晶体硅太阳能电池，其少子寿命大大延长，电池的短路电流和开路电压得到有效提高，从而使得晶体硅太阳能电池的光电转换效率得到大幅度提高。

Description

一种晶体硅太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能技术领域，尤其涉及一种晶体硅太阳能电池及其制备方法。
背景技术
高效低成本是当今太阳能电池发展的两大趋势。通过硅片的减薄，可以不断地降低硅太阳能电池制造成本。而当硅片厚度小于少数载流子的扩散长度时，电池表面的复合速率对效率的影响就显得更加重要。同时，在硅片表面存在由于晶体周期性排列中断而产生的悬挂键，使得在晶体能隙中产生表面态和界面。这些都将在表面和界面内产生空间电荷，形成表面和界面势垒，引起表面和界面附近能带弯曲，从而影响载流子输运。因此，改善表面钝化的质量、降低表面复合速率已经成为提高电池效率的主要手段之一。
在高效率的实验室硅太阳能电池中，常用热氧化（1050℃）SiO2 对p型硅表面进行钝化。但是高温氧化工艺至今未能应用于大规模工业生产，其中的一个重要原因在于硅材料的体寿命（即为少数载流子的寿命，是晶体中非平衡载流子从产生到复合存在的平均时间间隔）。对于高温过程的高敏感性，尤其是当温度超过900℃时，多晶硅片中载流子的寿命明显减少。等离子体增强化学气相沉积（PECVD）氮化硅（SiNx）作为一种替代背面钝化材料，已经在工业生产中得到应用，常用作p 型太阳能电池n+表面的减反钝化层。但当应用到高掺p+表面时，SiNx并未表现出有效的钝化性质。同时，这种氮化硅背钝化层还会在硅片背面形成反型层，在背面金属化后容易引起漏电。同时PECVD设备大多需要进口，价格昂贵，成本巨大。
另一种方法是采用热氧化法和PECVD结合制备叠层结构的二氧化硅/氮化硅钝化层。但是由于叠层之间的界面和叠层表面产生势垒，引起能带弯曲和电阻增大，反而阻挡了载流子运输，降低电池的电流及电压，从而影响电池的转换效率。
近年来还有人采用原子沉积法制备Al2O3钝化层，能取得一定的钝化效果，但是该方法的沉积速度限制在大约2nm/min，沉积速度慢、设备昂贵使得该方法也未能得到工业化应用。
发明内容
本发明解决了现有技术中晶体硅太阳能电池中采用的背钝化层结构导致电池存在光电转换效率低、且无法得到工业化生产的技术问题。
本发明提供了一种晶体硅太阳能电池，所述晶体硅太阳能电池包括依次层叠的正面电极、减反射膜、硅基底、钝化层和背面电极；所述钝化层通过真空镀膜形成，所述真空镀膜的靶材为金属掺杂氧化硅靶，掺杂金属为铝和/或锡，真空镀膜的气氛中含有氢气或氨气。
本发明还提供了所述晶体硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S10、对硅基底表面进行制绒、扩散和湿法刻蚀，然后在硅基底的一个表面上镀一层减反射膜，并对另一个表面进行抛光处理；
S20、将经过步骤S10的硅基底放置于真空镀膜室内，在其经过抛光的表面上通过真空镀膜镀上一层钝化层；所述真空镀膜的靶材为金属掺杂氧化硅靶，掺杂金属为铝和/或锡，真空镀膜的气氛中含有氢气或氨气；
S30、在钝化层的表面形成背面电极层，并在减反射膜的表面形成正面电极层，得到所述晶体硅太阳能电池。
本发明提供的晶体硅太阳能电池，通过在硅基底的背面设置复合钝化层，该钝化层由真空镀膜形成，且镀膜靶材为金属掺杂氧化硅靶，使得钝化层中含有多种有效的钝化物质（例如氧化硅、氮化硅、氧化铝和/或氧化锡、铝和/或锡单质、掺杂氢的氧化硅或氮化硅等），一方面可以钝化硅片中的悬挂键、位错、晶界等缺陷，减少少子（即少数载流子）的复合；另一方面能提高载流子迁移率，延长少子的寿命，提高电池的短路电流和开路电压，从而可大大提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率。本发明提供的晶体硅太阳能电池的制备方法，整个工艺过程简单，设备技术成熟，成本投入相比现有工艺大大减少，且操作方便，重复性好，实用性强，可实现规模化生产。
附图说明
图1是现有技术提供中具有单层氮化硅钝化层的晶体硅太阳能电池的结构示意图。
图2是现有技术提供中具有多层叠层钝化层的晶体硅太阳能电池的结构示意图。
图3是本发明提供的晶体硅太阳能电池的结构示意图。
图中，1——正面电极，2——减反射膜，3——硅基底，4——复合钝化层，5——背面电极；6——单层氮化硅钝化层，7——二氧化硅层，8——三氧化二铝层，9——氮化硅层。
具体实施方式
现有技术中的具有单层钝化层结构的晶体硅太阳能电池的结构如图1所示，一般是通过在硅基底3的背光面设置一层单层氮化硅钝化层6，然后再形成背面电极5，其钝化效果非常有限。而具有多层叠层钝化层的晶体硅太阳能电池的结构则如图2所示，其通过在硅基底3的背光面设置具有多层叠层结构的钝化层，具体地，该钝化层可包括依次层叠的二氧化硅层7、三氧化二铝层8、氮化硅层9，但不局限于此。此类具有叠层结构的钝化层中，由于各层之间具有交接界面，且层数越多，交接界面越多，在在界面形成复合中心的机会越多，少子寿命越短，同时，界面态会增加电池电阻，形成不了良好的欧姆接触，会降低电池的有效输出电流，从而大大影响电池的光电转换效率。
因此，本发明中提供一种晶体硅太阳能电池，且结构如图3所示，包括依次层叠的正面电极1、减反射膜2、硅基底3、钝化层和背面电极5，其中钝化层虽然为单层结构，但其为含有多种有效钝化物质的复合钝化层4，具体可包括氧化硅、氮化硅、氧化铝和/或氧化锡、铝和/或锡单质、掺杂氢的氧化硅或氮化硅等。本发明中，该钝化层（即为复合钝化层4）通过真空镀膜形成，所述真空镀膜的靶材为金属掺杂氧化硅靶，掺杂金属为铝和/或锡，真空镀膜的气氛中含有氢气或氨气。
本发明提供的晶体硅太阳能电池，通过在硅基底的背面设置复合钝化层4，其一方面可以钝化硅片中的悬挂键、位错、晶界等缺陷，减少少子（即少数载流子）的复合；另一方面能提高载流子迁移率，延长少子的寿命，提高电池的短路电流和开路电压，从而可大大提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率。
本发明中，所述钝化层虽然为单层结构，其该单层结构中含有多种钝化物，其能有效提高钝化层的钝化效率，因此对本发明中复合钝化层4的厚度没有特殊要求，在现有技术中太阳能电池的单层钝化层的常规厚度范围内即可。优选情况下，所述钝化层的厚度为30~200nm，更优选为100~200nm。
本发明中，所述正面电极1、背面电极5主要起收集电流、导电的作用，其一般采用导电性好、电阻小的金属物质，例如可选自Au、Ag、Ni、Cu、Mo、等，本发明中优选采用Al、Sn，但不局限于此。其中，正面电极1、背面电极5的厚度在本领域常规范围内即可，本发明没有特殊要求。优选情况下，所述背面电极5的厚度为100~200nm，更优选为120~180nm。类似地，优选情况下，所述正面电极1的厚度为100~200nm，更优选为120~180nm。
本发明中，所述减反射膜优选为氮化硅，但不局限于此。优选情况下，减反射膜的厚度为50~500nm，更优选为100~300nm。所述硅基底的厚度为150~325微米，优选为220~240微米。
本发明还提供了所述晶体硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S10、对硅基底表面进行制绒、扩散和湿法刻蚀，然后在硅基底的一个表面上镀一层减反射膜，并对另一个表面进行抛光处理；
S20、将经过步骤S10的硅基底放置于真空镀膜室内，在其经过抛光的表面上通过真空镀膜镀上一层钝化层；所述真空镀膜的靶材为金属掺杂氧化硅靶，掺杂金属为铝和/或锡，真空镀膜的气氛中含有氢气或氨气；
S30、在钝化层的表面形成背面电极层，并在减反射膜的表面形成正面电极层，得到所述晶体硅太阳能电池。
本发明提供的晶体硅太阳能电池的制备方法，整个工艺过程简单，设备技术成熟，成本投入相比现有工艺大大减少，且操作方便，重复性好，实用性强，可实现规模化生产。
作为本领域技术人员的公知常识，对硅基底进行制绒、扩散和湿法刻蚀即为硅片的前处理过程。具体地，制绒是为了去除硅片切割时形成的缺陷，在硅片表面形成倒金字塔结构，增强光的反射。本发明中，所述制绒可采用酸式制绒，也可以采用碱式制绒，优选采用酸式制绒。更优选地，制绒步骤为：采用HNO3/HF/H2O体系（即硝酸/氢氟酸/水混合体系），其中硝酸为分析纯，质量浓度为69%；氢氟酸为分析纯，质量浓度为49%；水为去离子水，电阻值为18兆欧厘米；三者体积比为6.5：1：3；温度为8～11℃；采用该HNO3/HF/H2O体系清洗硅片表面，并形成绒面。如前所述，所述硅基底的厚度为150~325微米，制绒形成的金字塔高度为2~10微米。所述硅基底的厚度优选为220~240微米时，对应地，制绒形成的金字塔高度为3~10微米。
扩散是为了在硅中制作磷掺杂，形成发射极。具体地，扩散步骤为：采用POCl3（三氯氧磷）作为磷源，在高温扩散炉中对制绒后的硅片进行掺杂，形成发射极，发射极电阻为65~100欧。然后对经过扩散的硅片进行湿法刻蚀，去除扩散形成的磷硅玻璃和背面PN结，得到所述硅基底3。
湿法刻蚀完成后，即可在硅基底3的一个表面形成减反射膜2，该表面即为硅基底3的向光面（又称正面）。通过在硅基底3的向光面设置减反射膜2，能有效增加照射到硅片表面的太阳光子的吸收率。本发明中，所述减反射膜2的材质可以为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氟化镁或氮化硅等各种减反射膜常用物质，本发明中优选氮化硅。更优选情况下，本发明中，所述减反射膜2优选通过PECVD（等离子增强化学气相沉积）形成。本发明中，还可以直接商购表面已附着有氮化硅减反射膜的硅片，然后根据本发明提供的制备方法进行后续处理。
根据本发明提供的制备方法，对硅基底的另一个表面（即背光面，又称背面）进行抛光处理，其中背面抛光处理的工艺为本领域技术人员所公知，此处不再赘述。然后即可对抛光后的硅表面进行钝化层镀膜处理。
本发明中，作为本领域技术人员的公知常识，在对硅基底背面进行真空镀膜之前，还需对其依次进行预热、清洗和预溅射，才可进行钝化层镀膜。而清洗和预溅射均是在真空状态下进行。因此，在对硅基底预热完成后，即可送入镀膜室，并对镀膜室内抽真空（先抽出镀膜室内的空气，然后充入镀膜时所需气氛），待真空度达到后续工艺要求后即可进行清洗和预溅射操作，最后进行钝化层镀膜处理。
具体地，所述预热处理可为：将正面具有减反射膜、背面经过抛光处理的硅基底装入基片运载小车，并送入预热室，利用红外灯箱或不锈钢加热管进行加热，加热温度在常温~1000℃内可调，本发明优选200~400℃，预热时间可为20min，但不局限于此。预热完毕后，将硅基底送入镀膜室进行抽真空，所述抽真空的方法可以为现有技术中常见的各种抽真空方法，例如可直接采用机械泵串联抽，也可以机械泵罗茨泵串联分子泵抽，或者机械泵串联罗茨泵并联分子泵抽，本发明优选多级泵串联抽。对镀膜室内先抽真空然后充入反应气体至真空度（又称工艺真空度）为3×10-2Pa~5×10-5Pa，优选为3×10-3~6×10-4Pa，即达到工艺要求。达到工艺真空度要求后，开启工件架使之运行并且加热衬底，运行速度为1~15m/min，本发明优选3~8m/min；衬底加热类似预热室，温度优选为150~350℃，但不局限于此。
本发明中，所述清洗和预溅射操作均在达到工艺真空镀要求后进行。具体地，如前所述，当真空度达到3×10-2Pa~5×10-5Pa范围内时，即可进行清洗操作，其目的是去除硅片表面的污染物，为镀膜做准备。清洗时间优选为1~30min，更优选为5~15min。清洗完毕后待气压和温度稳定在工艺值时，可进行预溅射操作，即直接开启溅射操作，但不收集溅射沉积物。预溅射的目的是去除溅射源（即靶材）表面的污染物，便于后续均匀平稳镀膜，并保证后续形成的钝化层中不引入杂质。优选情况下，预溅射时间为10~50min，更优选为20~40min。
预溅射完成后，即可对硅基底的背光面进行真空镀膜，在硅基底的背光面上形成钝化层。本发明中，所述镀膜可采用真空蒸镀或真空溅射，优选采用真空溅射法。
如前所述，本发明中，真空镀膜采用的镀膜材料为金属掺杂氧化硅靶，掺杂金属为铝和/或锡。优选情况下，所述金属掺杂氧化硅靶中，以金属掺杂氧化硅的总质量为基准，其中掺杂金属的含量为5~30wt%，更优选为10~20wt%。
如前所述，所述真空镀膜的气氛中含有氢气或氨气。优选情况下，所述真空镀膜的气氛中，氢气或氨气的体积含量为12.5~36%，更优选为15~25%。即氢气或氨气仅在真空镀膜的气氛中占部分体积，气氛中剩余气体则为保护气体。本发明中，所述保护气体为本领域技术人员常用的各种保护气体，例如可选自氮气或惰性气体中的至少一种。其中惰性气体为元素周期表零族元素对应的气体，例如氦气、氩气等，但不局限于此。真空镀膜时间优选为5~120min，更优选为10~60min。
本发明中，通过选用特定材质的镀膜靶材和镀膜气氛，使得采用本发明提供的制备方法形成的钝化层中含有多有有效钝化物质，包括但不限于氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锡、铝单质、锡单质、掺杂氢的氧化硅、掺杂氢的氮化硅。本发明的发明人发现，采用本发明中特定材质的镀膜靶材和镀膜气氛通过真空镀膜在硅基底背面形成的钝化层，既能有效钝化晶界、减少缺陷，又能有效增长少子寿命，增加背反射。
根据本发明提供的制备方法，形成前述钝化层后，然后在该钝化层表面再形成背面电极，并在减反射膜的表面形成正面电极层，即可得到所述晶体硅太阳能电池。形成背面电极、正电电极的方法为本领域常见的各种方法，例如可以采用直流溅射、蒸镀或印刷；本发明中优选通过直流溅射形成所述背面电极、正电电极。
作为本发明的一种优选实施方式，在形成背面电极层之后，还包括对背面电极层进行退火处理的步骤。退火可在镀膜设备中进行，亦可在退火炉里处理。经过退火处理后，钝化层可对硅片进行更好的钝化，同时，电极层粒子扩散进度钝化层，形成金属离子梯度增加的结构，更有利于载流子的运输，形成欧姆接触结构。优选情况下，所述退火处理的温度为100~500℃，更优选为200~400℃。
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
（1）取经过制绒/扩散/湿法刻蚀/等离子体增强化学气相沉积（PECVD）镀氮化硅处理的晶硅片作为本实施例的硅衬底，其尺寸为156×156mm，其表面附着的氮化硅减反射膜厚度为120nm。然后采用化学抛光法将未镀氮化硅减反射膜的硅表面抛光。
（2）将上述硅片送入预热室，采用红外灯管在250℃下预热20min。将预热好的硅片送入镀膜室，对镀膜室内进行先抽真空后充入反应气体至真空度为2×10-3Pa、温度为200℃时，清洗硅片10min，然后对靶材进行预溅射操作，镀膜靶材为氧化硅掺杂铝（靶材中铝含量为10wt%），预溅射时间为25min。反应气体为含有氮气和氨气的混合气体（混合气体中氨气的体积含量为15%），然后对硅片进行真空溅射镀膜，溅射镀膜时间为20min，在硅基底的背面形成厚度为120nm的钝化层。
（3）采用直流溅射法在钝化层上形成厚度为150nm的金属银背电极，并采用直流溅射法在氮化硅减反射膜上形成厚度为150nm的金属银正电极。然后整体在退火炉中进行退火处理，退火温度为300℃，得到本实施例的晶体硅太阳能电池S1，其结构如图3所示。
实施例2
（1）取经过制绒/扩散/湿法刻蚀/等离子体增强化学气相沉积（PECVD）镀氮化硅处理的晶硅片作为本实施例的硅衬底，其尺寸为156×156mm，其表面附着的氮化硅减反射膜厚度为120nm。然后采用化学抛光法将未镀氮化硅减反射膜的硅表面抛光。
（2）将上述硅片送入预热室，采用红外灯管在250℃下预热20min。将预热好的硅片送入镀膜室，对镀膜室内进行先抽真空后充入反应气体至真空度为2×10-3Pa、温度为200℃时，清洗硅片10min，然后对靶材进行预蒸镀操作，镀膜靶材为氧化硅掺杂铝（靶材中铝含量为10wt%），预蒸镀时间为25min。反应气体为含有氮气和氨气的混合气体（混合气体中氨气的体积含量为15%），然后对硅片进行真空蒸镀镀膜，蒸镀镀膜时间为5min，在硅基底的背面形成厚度为50nm的钝化层。
（3）采用直流溅射法在钝化层上形成厚度为150nm的金属银背电极，并采用直流溅射法在氮化硅减反射膜上形成厚度为150nm的金属银正电极。然后整体在退火炉中进行退火处理，退火温度为300℃，得到本实施例的晶体硅太阳能电池S2，其结构如图3所示。
实施例3
（1）取经过制绒/扩散/湿法刻蚀/等离子体增强化学气相沉积（PECVD）镀氮化硅处理的晶硅片作为本实施例的硅衬底，其尺寸为156×156mm，其表面附着的氮化硅减反射膜厚度为120nm。然后采用化学抛光法将未镀氮化硅减反射膜的硅表面抛光。
（2）将上述硅片送入预热室，采用红外灯管在250℃下预热20min。将预热好的硅片送入镀膜室，对镀膜室内进行先抽真空后充入反应气体至真空度为2×10-3Pa、温度为200℃时，清洗硅片10min，然后对靶材进行预溅射操作，镀膜靶材为氧化硅掺杂锡（靶材中锡含量为15wt%），预溅射时间为25min。反应气体为含有氮气和氨气的混合气体（混合气体中氨气的体积含量为25%），然后对硅片进行真空溅射镀膜，溅射镀膜时间为20min，在硅基底的背面形成厚度为150nm的钝化层。
（3）采用直流溅射法在钝化层上形成厚度为150nm的金属银背电极，并采用直流溅射法在氮化硅减反射膜上形成厚度为150nm的金属银正电极。然后整体在退火炉中进行退火处理，退火温度为300℃，得到本实施例的晶体硅太阳能电池S3，其结构如图3所示。
实施例4
（1）取经过制绒/扩散/湿法刻蚀/等离子体增强化学气相沉积（PECVD）镀氮化硅处理的晶硅片作为本实施例的硅衬底，其尺寸为156×156mm，其表面附着的氮化硅减反射膜厚度为120nm。然后采用化学抛光法将未镀氮化硅减反射膜的硅表面抛光。
（2）将上述硅片送入预热室，采用红外灯管在250℃下预热20min。将预热好的硅片送入镀膜室，对镀膜室内进行先抽真空后充入反应气体至真空度为2×10-3Pa、温度为200℃时，清洗硅片10min，然后对靶材进行预溅射操作，镀膜靶材为氧化硅掺杂铝（靶材中铝含量为15wt%），预溅射时间为25min。反应气体为含有氮气和氢气的混合气体（混合气体中氢气的体积含量为25%），然后对硅片进行真空溅射镀膜，溅射镀膜时间为20min，在硅基底的背面形成厚度为150nm的钝化层。
（3）采用直流溅射法在钝化层上形成厚度为150nm的金属银背电极，并采用直流溅射法在氮化硅减反射膜上形成厚度为150nm的金属银正电极。然后整体在退火炉中进行退火处理，退火温度为300℃，得到本实施例的晶体硅太阳能电池S4，其结构如图3所示。
实施例5
（1）取经过制绒/扩散/湿法刻蚀/等离子体增强化学气相沉积（PECVD）镀氮化硅处理的晶硅片作为本实施例的硅衬底，其尺寸为156×156mm，其表面附着的氮化硅减反射膜厚度为120nm。然后采用化学抛光法将未镀氮化硅减反射膜的硅表面抛光。
（2）将上述硅片送入预热室，采用红外灯管在250℃下预热20min。将预热好的硅片送入镀膜室，对镀膜室内进行先抽真空后充入反应气体至真空度为2×10-3Pa、温度为200℃时，清洗硅片10min，然后对靶材进行预溅射操作，镀膜靶材为氧化硅掺杂铝（靶材中铝含量为5wt%），预溅射时间为10min。反应气体为含有氮气和氨气的混合气体（混合气体中氨气的体积含量为36%），然后对硅片进行真空溅射镀膜，溅射镀膜时间为50min，在硅基底的背面形成厚度为180nm的钝化层。
（3）采用直流溅射法在钝化层上形成厚度为150nm的金属银背电极，并采用直流溅射法在氮化硅减反射膜上形成厚度为150nm的金属银正电极。然后整体在退火炉中进行退火处理，退火温度为400℃，得到本实施例的晶体硅太阳能电池S5，其结构如图3所示。
实施例6
（1）取经过制绒/扩散/湿法刻蚀/等离子体增强化学气相沉积（PECVD）镀氮化硅处理的晶硅片作为本实施例的硅衬底，其尺寸为156×156mm，其表面附着的氮化硅减反射膜厚度为120nm。然后采用化学抛光法将未镀氮化硅减反射膜的硅表面抛光。
（2）将上述硅片送入预热室，采用红外灯管在250℃下预热20min。将预热好的硅片送入镀膜室，对镀膜室内进行先抽真空后充入反应气体至真空度为2×10-3Pa、温度为200℃时，清洗硅片10min，然后对靶材进行预溅射操作，镀膜靶材为氧化硅掺杂铝（靶材中铝含量为30wt%），预溅射时间为50min。反应气体为含有氮气和氨气的混合气体（混合气体中氨气的体积含量为12.5%），然后对硅片进行真空溅射镀膜，溅射镀膜时间为100min，在硅基底的背面形成厚度为200nm的钝化层。
（3）采用直流溅射法在钝化层上形成厚度为150nm的金属银背电极，并采用直流溅射法在氮化硅减反射膜上形成厚度为150nm的金属银正电极。然后整体在退火炉中进行退火处理，退火温度为200℃，得到本实施例的晶体硅太阳能电池S6，其结构如图3所示。
实施例7
（1）取经过制绒/扩散/湿法刻蚀/等离子体增强化学气相沉积（PECVD）镀氮化硅处理的晶硅片作为本实施例的硅衬底，其尺寸为156×156mm，其表面附着的氮化硅减反射膜厚度为120nm。然后采用化学抛光法将未镀氮化硅减反射膜的硅表面抛光。
（2）将上述硅片送入预热室，采用红外灯管在250℃下预热20min。将预热好的硅片送入镀膜室，对镀膜室内进行先抽真空后充入反应气体至真空度为2×10-3Pa、温度为200℃时，清洗硅片10min，然后对靶材进行预溅射操作，镀膜靶材为氧化硅掺杂铝（靶材中铝含量为10wt%），预溅射时间为25min。反应气体为含有氮气和氨气的混合气体（混合气体中氨气的体积含量为15%），然后对硅片进行真空溅射镀膜，溅射镀膜时间为20min，在硅基底的背面形成厚度为120nm的钝化层。
（3）采用直流溅射法在钝化层上形成厚度为150nm的金属银背电极，并采用直流溅射法在氮化硅减反射膜上形成厚度为150nm的金属银正电极，得到本实施例的晶体硅太阳能电池S7，其结构如图3所示。
对比例1
（1）取经过制绒/扩散/湿法刻蚀/等离子体增强化学气相沉积（PECVD）镀氮化硅处理的晶硅片作为本实施例的硅衬底，其尺寸为156×156mm，其表面附着的氮化硅减反射膜厚度为120nm。然后采用化学抛光法将未镀氮化硅减反射膜的硅表面抛光。
（2）采用直流溅射法在抛光处理后的硅表面上形成厚度为150nm的金属银背电极，并采用直流溅射法在氮化硅减反射膜上形成厚度为150nm的金属银正电极。然后整体在退火炉中进行退火处理，退火温度为300℃，得到本实施例的晶体硅太阳能电池D1。
对比例2
（1）取经过制绒/扩散/湿法刻蚀/等离子体增强化学气相沉积（PECVD）镀氮化硅处理的晶硅片作为本实施例的硅衬底，其尺寸为156×156mm，其表面附着的氮化硅减反射膜厚度为120nm。然后采用化学抛光法将未镀氮化硅减反射膜的硅表面抛光，并在抛光面上采用PECVD形成厚度为120nm的氮化硅钝化层。
（2）采用直流溅射法在钝化层上形成厚度为150nm的金属银背电极，并采用直流溅射法在氮化硅减反射膜上形成厚度为150nm的金属银正电极。然后整体在退火炉中进行退火处理，退火温度为300℃，得到本实施例的晶体硅太阳能电池D2，其结构如图1所示。
对比例3
（1）取经过制绒/扩散/湿法刻蚀/等离子体增强化学气相沉积（PECVD）镀氮化硅处理的晶硅片作为本实施例的硅衬底，其尺寸为156×156mm，其表面附着的氮化硅减反射膜厚度为120nm。然后采用化学抛光法将未镀氮化硅减反射膜的硅表面抛光，然后先在该抛光面上通过热氧化法在沉积厚度为30nm的二氧化硅层，再通过原子层沉积法（ALD）在二氧化硅层上继续沉积厚度为50nm的三氧化二铝层，最后通过PECVD在三氧化二铝上沉积厚度为40nm的氮化硅层，从而在硅片背面形成具有三层叠层结构的钝化层。
（2）采用直流溅射法在钝化层上形成厚度为150nm的金属银背电极，并采用直流溅射法在氮化硅减反射膜上形成厚度为150nm的金属银正电极。然后整体在退火炉中进行退火处理，退火温度为300℃，得到本对比例的晶体硅太阳能电池D3，其结构如图2所示。
性能测试：
对晶体硅太阳能电池样品S1-S7、D1-D3分别进行如下性能测试：
1、开路电压
采用IEC 61646：2008进行测试，使用的测试设备是QuickSun的单体电池I-V测试仪。
2、短路电流
采用IEC 61646：2008进行测试，使用的测试设备是QuickSun的单体电池I-V测试仪。
3、光电转换效率
采用IEC 61646：2008进行测试，使用的测试设备是QuickSun的单体电池I-V测试仪。
4、少子寿命测试
采用SEMILRB WT-2000 PVN测试平台进行测试。
测试结果如表1所示。
表1
。
从表1的测试结果可以看出，采用本发明提供的制备方法制备得到的晶体硅太阳能电池，其少子寿命大大延长，电池的短路电流和开路电压得到有效提高，从而使得晶体硅太阳能电池的光电转换效率得到大幅度提高，明显优于对比例的电池样品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述晶体硅太阳能电池包括依次层叠的正面电极、减反射膜、硅基底、钝化层和背面电极；所述钝化层通过真空镀膜形成，所述真空镀膜的靶材为金属掺杂氧化硅靶，掺杂金属为铝和/或锡，真空镀膜的气氛中含有氢气或氨气；所述钝化层中包括多种钝化物质，所述多种钝化物质包括但不限于氧化硅、氮化硅、氧化铝和/或氧化锡、铝和/或锡单质、掺杂氢的氧化硅或氮化硅。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述钝化层的厚度为30~200nm。
3.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述背面电极的厚度为100~200nm。
4.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述减反射膜为氮化硅，其厚度为50~500nm。
5.根据权利要求1所述的晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述硅基底的厚度为150~325微米。
6.权利要求1所述的晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、对硅基底表面进行制绒、扩散和湿法刻蚀，然后在硅基底的一个表面上镀一层减反射膜，并对另一个表面进行抛光处理；
S20、将经过步骤S10的硅基底放置于真空镀膜室内，在其经过抛光的表面上通过真空镀膜镀上一层钝化层；所述真空镀膜的靶材为金属掺杂氧化硅靶，掺杂金属为铝和/或锡，真空镀膜的气氛中含有氢气或氨气；
S30、在钝化层的表面形成背面电极层，并在减反射膜的表面形成正面电极层，得到所述晶体硅太阳能电池。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S10中，所述减反射膜通过PECVD形成；步骤S20中，所述真空镀膜为真空溅射或真空蒸镀。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤S20中，所述金属掺杂氧化硅靶中，以金属掺杂氧化硅的总质量为基准，其中掺杂金属的含量为5~30wt%。
9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤S20中，所述真空镀膜的气氛中，氢气或氨气的体积含量为12.5~36%。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤S20中，所述真空镀膜的气氛中还含有保护气体，所述保护气体选自氮气或惰性气体中的至少一种。
11.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤S20中，真空镀膜时间为5~120min。
12.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S20中，在真空镀膜之前，还包括对硅基底表面依次进行预热、清洗和预溅射的步骤；所述预热的温度为200~400℃，清洗时间为1~30min，预溅射时间为10~50min。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述清洗和预溅射在真空状态下进行；所述真空状态的真空度为3×10-2Pa～5×10-5Pa。
14.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S30中，形成背面电极层和正面电极层的方法为直流溅射法。
15.根据权利要求6或14所述的制备方法，其特征在于，步骤S30中，在形成背面电极层之后，还包括对背面电极层进行退火处理的步骤；所述退火处理的温度为100~500℃。
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