CN113314622A - 太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例提供一种太阳能电池及其制造方法。该太阳能电池包括:硅基体;至少一个层对,设置在所述硅基体的表面上,其中所述至少一个层对中每个层对包括:氧化层,设置在所述层对的靠近所述硅基体的一侧;掺杂硅膜层,设置在所述氧化层的远离所述硅基体的一侧,其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。

Description

太阳能电池及其制备方法
技术领域
本公开的实施例涉及一种太阳能电池及其制备方法。
背景技术
对于晶体硅太阳能电池来说,在硅基体表面存在缺陷,容易导致少数载流子复合而影响晶体硅太阳能电池的光电转换。因此通常需要在硅基体表面和电极之间设置钝化结构以钝化硅基体表面,以降低晶体硅基体表面少数载流子的复合速率。
采用遂穿氧化层和掺杂硅膜层的叠层钝化结构来钝化硅基体表面,可以起到优良的钝化效果。
从钝化效果上看,掺杂硅膜层中的掺杂原子浓度越高越好。但是过高的掺杂浓度在后续的高温激活工序中会发生掺杂原子穿透遂穿氧化层到达硅基体的现象,掺杂原子到达硅基体后反而会降低钝化效果。
发明内容
本公开的实施例提供一种太阳能电池及其制备方法,该太阳能电池具有降低的电极与掺杂硅膜层的接触电阻,且具有提高的填充因子。
一方面,本公开的实施例提供一种太阳能电池,包括:硅基体;至少一个层对,设置在所述硅基体的表面上,其中所述至少一个层对中每个层对包括:氧化层,设置在所述层对的靠近所述硅基体的一侧;掺杂硅膜层,设置在所述氧化层的远离所述硅基体的一侧,其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。
例如,在从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上,所述至少一个层对中所述氧化层的厚度依次递减。
例如,所述至少一个层对中除最靠近所述硅基体的氧化层外的所述其他氧化层的厚度相同。
例如,所述至少一个层对中,最外层的所述氧化层的厚度小于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。
例如,所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于1.8nm且小于等于2.5nm,除去最靠近所述硅基体的所述氧化层的其他氧化层的厚度小于1.8nm。
例如,所述掺杂硅膜层为n型掺杂硅膜层,在从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上,所述至少一个层对中所述n型掺杂硅膜层的n型掺杂剂的掺杂浓度逐渐增加。
例如,所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的n型掺杂硅膜层的n型掺杂剂的掺杂浓度大于1*1020cm-3
例如,所述太阳能电池,还包括:电极,设置在所述至少一个层对的远离所述硅基体的一侧。
例如,所述至少一个层对的数量为2-50。
另一方面,本公开的实施例还提供一种根据第一方面所述的太阳能电池的制造方法,包括:提供硅基体;在所述硅基体的表面上形成至少一个层对,其中形成所述至少一个层对包括:在所述至少一个层对中的每个层对的靠近所述硅基体的一侧形成氧化层;在所述氧化层的远离所述硅基体的一侧形成掺杂硅膜层,其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。
例如,所述至少一个层对包括3个或以上的层对,形成所述至少一个层对包括:S1、在所述硅基体的表面上形成氧化层;S2、在最靠近所述硅基体的所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层;S3、在所述掺杂硅膜层形成氧化层;S4、在所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层;重复以上步骤S3-S4直到形成倒数第二个层对。
例如,所述太阳能电池的制造方法还包括:在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;在所述氧化层上形成非掺杂硅膜层;对所述非掺杂硅膜进行离子注入,以注入掺杂剂;以及实施高温退火,以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂。
例如,所述太阳能电池的制造方法还包括:在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;在所述氧化层上形成非掺杂硅膜层;对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂高温扩散且实施高温退火,以激活所有层对的掺杂硅膜层中的掺杂剂。
例如,所述太阳能电池的制造方法还包括:在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;在所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层;实施高温退火,以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂。
例如,所述在所述硅基体的表面上形成氧化层包括:在温度范围为400-700℃的工艺温度下,向腔室通入氧气或氧气和氮气的混合气体,进行1-90分钟的氧化工艺。
例如,在温度范围为400-700℃的工艺温度下,向腔室通入氧气或氧气和氮气的混合气体,进行1-90分钟的氧化工艺包括:在630℃的工艺温度下,向所述腔室通入流量为3000sccm的氧气以及流量为11000sccm的氮气,通入气体的时间为15分钟,以获得厚度为1.9nm的氧化层。
例如,所述硅基体是n型硅片,所述掺杂硅膜层为n型掺杂硅膜层,在从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上,所述至少一个层对中所述n型掺杂硅膜层的掺杂浓度逐渐增加。
例如,所述形成至少一个层对在同一个沉积腔室中进行,形成除倒数第一个层对之外的掺杂硅膜层以及氧化层包括:在LPCVD沉积腔室中,通入流量比为0.4:100的磷烷气体和硅烷气体;停止通入所述磷烷气体和所述硅烷气体并抽真空;向所述LPCVD沉积腔室通入氧气,以形成原位氧化层;形成所述倒数第一个层对的掺杂硅膜层包括:在LPCVD沉积腔室中,通入流量比为0.6:100的磷烷气体和硅烷气体,以形成原位掺杂硅膜层。
例如,实施高温退火包括:在880-960℃下进行25-90分钟的高温退火。
例如,所述对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂高温扩散且实施高温退火包括:在770-830℃下,向原位沉积腔室通入30分钟、流量为1000sccm的磷源以及200sccm的氧气;在820-880℃下,进行45分钟的退火。
例如,提供硅基体包括:提供单晶N型硅片;对所述硅片进行制绒、硼扩散制备P-N节,背表面整平,保留正面硼硅玻璃层;用氢氟酸溶液清洗硅片;在所述硅基体的表面上形成至少一个层对之后,所述制造方法还包括:清洗去除所述硅片正面绕镀的硅膜;在所述硅片的正面沉积氧化铝膜;在所述硅片的正面和背面沉积氮化硅镀膜;在所述硅片的正面和背面印刷金属浆料并烧结,其中所述至少一个层对形成在所述硅片的背面。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例,而非对本发明的限制。
图1示出了根据本公开实施例的太阳能电池的结构示意图;
图2示出了根据本公开实施例的太阳能电池的另一结构示意图;
图3示出了根据本公开实施例的太阳能电池制造方法的示意图;
图4示出了比较例1得到掺杂硅膜的深度和磷原子浓度的关系图;
图5示出了比较例2得到的掺杂硅膜的深度和磷原子浓度的关系图;以及
图6示出了示例1得到的掺杂硅膜的深度和磷原子浓度的关系图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
除非另外定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
对N型遂穿氧化接触结构的电池而言,设计硅膜中磷元素的浓度从硅片表面到电极接触面依次递增,则该钝化接触界面中硅膜的能级依次由硅片表面到电极接触面逐渐降低。这样设计的优点有:其一、高剂量掺杂硅膜,有利于形成金属电极与硅膜的欧姆接触,降低金属-硅接触电阻,提高填充因子;其二、远离硅片表面端的高掺杂硅膜层可以进一步加强电子遂穿通过氧化层达到电极处,有利于降低接触电阻,提高填充因子;其三、在满足钝化的条件下,适当降低硅片表面近端硅膜的磷原子浓度,这样可以避免后续高温激活过程中发生磷原子穿透遂穿氧化层而降低钝化效果。
从钝化效果上看,硅薄膜中的激活磷原子浓度越高越好。因为高浓度的磷原子掺杂到硅薄膜中,导致硅薄膜能带向下弯曲的程度增加。这样有利于整个界面从硅基体中提取更多的电子,排斥更多的少子空穴,提高硅片的钝化效果。实际操作中加大磷原子的供给量(如提高磷烷气体的比例或加大磷离子注入的剂量),可以提高硅薄膜中磷原子的浓度。但是过高的磷供给量,在后续的高温激活工序中会发生磷原子因浓度过高而穿透硅片表面遂穿氧化层的现象,磷原子到达硅基体后会降低钝化效果。因此,对于硅片表面/氧化硅层/掺杂硅层的钝化界面而言,需要选择一个合适磷原子供给量,即能满足钝化效果又不能有太多的磷原子发生穿透现象。
在磷原位掺杂硅薄膜的过程中,可以通过控制磷烷与硅烷的气体流量比来控制硅薄膜中的磷原子浓度。进一步来说在沉积阶段可以制备得到掺杂剂量可变的硅薄膜,例如硅薄膜中的磷原子浓度从近硅片表面端向远离硅片表面端逐渐递增。同样的,因磷原子在硅薄膜中的扩散速率相对快些,在后续的高温激活工序中硅薄膜中高浓度的磷原子会向低浓度的区域扩散,最终在整个硅薄膜中的磷原子浓度分布不会相差太大。也即只通过控制改变沉积条件得到不同磷原子浓度分布的硅薄膜,经高温激活后磷原子在整个硅薄膜中的浓度分布差异不大。
本公开的实施例提供一种太阳能电池,包括:硅基体;至少一个层对,设置在所述硅基体的表面上,其中所述至少一个层对中每个层对包括:氧化层,设置在所述层对的靠近所述硅基体的一侧;掺杂硅膜层,设置在所述氧化层的远离所述硅基体的一侧,其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。通过在硅膜之间设置氧化层,例如,氧化硅层,高温条件下磷原子在氧化硅膜内的扩散系数小于其在硅膜中的扩散系数,因此硅薄膜中间的氧化硅层可以作为磷原子扩散的阻挡层。在氧化层两侧的硅薄膜中引入不同剂量的磷元素经高温退火后,可以得到不同磷掺杂浓度分布的硅薄膜。而且硅基体最外层的掺杂硅膜层与电极接触,通过使得远离硅基体一侧氧化层的厚度小于靠近硅基体的氧化层的厚度,从而更有利于电子隧穿通过,使得最外层掺杂硅膜之内的内层掺杂硅膜的电子也能够隧穿氧化层而到达电极处,从而进一步降低电极与掺杂硅膜层的接触电阻,提高填充因子。
下面结合附图对本公开实施例的太阳能电池及其制造方法进行详细描述。
如图1所示,本公开的实施例提供的太阳能电池1000包括:硅基体100;至少一个层对200,例如,隧穿钝化层,设置在所述硅基体的表面上,其中所述至少一个层对中每个层对210包括:氧化层211,设置在所述层对的靠近所述硅基体100的一侧;掺杂硅膜层212,设置在所述氧化层211的远离所述硅基体的一侧,其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层211的厚度大于所述至少一个层对中其他氧化层221和231的厚度。
图1中示出了至少一个层对200包括三个层对,靠近硅基体100的层对为层对210,包括氧化层211和掺杂硅膜层212,依次向外的层对220包括氧化层221和掺杂硅膜层222,层对230包括氧化层231和掺杂硅膜层232。但是图1仅是示出本公开实施例的太阳能电池的示意图,根据本公开实施例的该太阳能电池并未仅是包括三个层对,例如,该太阳能电池可以包括2-50个层对,本领域的技术人员可以根据实际需要而进行选择。
在本公开的实施例中,在最外的层对的掺杂硅膜层的外侧会设置电极,例如,如图2所示的电极710,通过将最靠近硅基体的一侧的氧化层211的厚度设置为大于其他层对中的氧化层221和231的厚度,在掺杂硅膜层之间设置的氧化硅层的作用是阻挡磷原子的扩散,同时也会阻挡电子的遂穿,通过将最远离硅片的氧化层设置有具有最小的厚度,从而内层掺杂硅膜层的电子也能够隧穿氧化层而到达电极处,进一步降低电极与最外层掺杂硅膜层的接触电阻,提高填充因子。
例如,在该太阳能电池1000中,在从所述硅基体的表面101到远离所述硅基体的方向,例如,图1箭头A所指的方向上,所述至少一个层对中所述氧化层的厚度依次递减,也就是,氧化层211、221、231的厚度逐渐递减。
例如,在本公开的实施例的该太阳能电池1000中,还可以是:除了最靠近硅基体的表面101的氧化层211之外,所述至少一个层对中其他氧化层,例如氧化层221和氧化层231的厚度相同,本领域的技术人员可以根据需要而进行选择。
例如,在本公开的实施例的该太阳能电池1000中,还可以是:除了最靠近硅基体的表面101的层对210的其他层对中,在箭头A所示的方向上,处于最外层的氧化层的厚度小于其他层对中其他氧化层的厚度,例如,氧化层231的厚度小于氧化层221的厚度。
例如,所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于1.8nm且小于等于2.5nm,除去最靠近所述硅基体的所述氧化层的其他氧化层的厚度小于1.8nm,结合图1所示,至少一个层对200中最靠近硅基体的表面101的层对210的氧化层211的厚度可以是大于1.8nm且小于等于2.5nm,而其他氧化层,例如,氧化层221和231的厚度可以是小于1.8nm。
例如,在本公开实施例的太阳能电池1000中,所述硅基体可以是n型基体,所述至少一个层对,例如,隧穿钝化层设置在n型基体的背面,也就是,太阳光吸收面的相反面,掺杂硅膜层可以为n型掺杂硅膜层,在从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上,所述至少一个层对中所述n型掺杂硅膜层的n型掺杂剂的掺杂浓度逐渐增加,例如,n型掺杂剂可以是锑、磷或砷。例如,在从靠近硅基体的表面101到远离硅基体的方向上,n型掺杂硅膜层212、222、232的n型掺杂剂,例如,磷的掺杂浓度逐渐增加,从而使得接触电极的掺杂硅膜层的掺杂浓度较高,有利于形成金属电极与硅薄膜的欧姆接触,降低金属-硅接触电阻,提高填充因子。而且,在满足钝化的条件下,适当降低硅片表面近端硅薄膜的磷原子浓度,可以避免后续高温激活过程中发生磷原子穿透硅片表面遂穿氧化层而降低钝化效果,进而拓宽整个工艺匹配窗口,有利于工业化量产。而且,远离硅片表面端的相对高掺杂硅薄膜层可以进一步促进电子从硅片端经遂穿通过氧化层后达到电极处,增加电池电流,提高填充因子。
备选地,在本公开实施例的太阳能电池中,所述硅基体还可以是p型基体,太阳能电池可以是PERC电池,所述至少一个层对,例如,隧穿钝化层设置在p型基体的正面,也就是,太阳光吸收面,n+发射极的远离p型基体的一面,所述至少一个层对可以设置在部分区域中,即,设置为局部结构,例如可以在电池正面电极的面对p型基体的一侧设置该至少一个层对,也就是在p型基体和正面电极之间与正面电极正相对的区域设置该至少一个层对。掺杂硅膜层可以为n型掺杂硅膜层,在从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上,所述至少一个层对中所述n型掺杂硅膜层的n型掺杂剂的掺杂浓度逐渐增加,例如,n型掺杂剂可以是锑、磷或砷。例如,在从靠近硅基体的表面到远离硅基体的方向上,n型掺杂硅膜层的n型掺杂剂,例如,磷的掺杂浓度逐渐增加,从而使得接触电极的掺杂硅膜层的掺杂浓度较高,有利于形成金属电极与硅薄膜的欧姆接触,降低金属-硅接触电阻,提高填充因子。而且,在满足钝化的条件下,适当降低硅片表面近端硅薄膜的磷原子浓度,可以避免后续高温激活过程中发生磷原子穿透硅片表面遂穿氧化层而降低钝化效果,进而拓宽整个工艺匹配窗口,有利于工业化量产。而且,远离硅片表面端的相对高掺杂硅薄膜层可以进一步促进电子从硅片端经遂穿通过氧化层后达到电极处,增加电池电流,提高填充因子。
例如,所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的n型掺杂硅膜层的n型掺杂剂掺杂浓度可以大于1*1020cm-3
例如,如图2所示,本公开实施例的太阳能电池1000还可以包括电极710,该电极710设置在所述至少一个层对的远离所述硅基体100的一侧。
例如,在太阳能电池1000中,至少一个层对200设置在硅基体的背面,对该太阳能电池进行钝化。
备选地,在该太阳能电池1000中,参见图2,还可以包括:在硅基体100正面的氧化铝钝化膜400以及电池正面和背面的氮化硅镀膜500。在电池正面和背面的氮化膜镀膜500可以采用PECVD而沉积,正面的氮化硅镀膜500的厚度可以为约80纳米,背面的氮化硅镀膜500的厚度可以为约70纳米。在电池正面的氧化铝钝化膜400可以采用原子层沉积方法形成,其厚度可以约为4纳米。
进一步地,该太阳能电池1000还可以包括在电池正反面上的金属电极层,例如,银层,分别作为电池正面和背面的电极。
在根据本公开实施例的太阳能电池中,靠近硅基体的氧化层的厚度大于远离硅基体的氧化层的厚度,厚度较薄的氧化层更有利于电子隧穿通过,从而使得最外层掺杂硅膜层之内的内层至少一层掺杂硅膜的电子也能够隧穿氧化层而到达电极处,能够进一步降低金属电极层与最外层掺杂硅膜层的接触电阻,提高填充因子。而且,通过将掺杂硅膜层中的掺杂剂浓度从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上逐渐增加,从而在靠近电极一侧的掺杂硅膜层具有最大的掺杂剂浓度,这样,有利于形成金属电极与掺杂硅薄膜的欧姆接触,降低金属-硅接触电阻,提高填充因子;而且靠近硅基体表面处的掺杂硅膜具有较低的掺杂剂浓度,从而可以避免后续高温激活过程中发生磷原子穿透遂穿氧化层而降低钝化效果,而且,远离硅片表面端的高掺杂硅薄膜层可以进一步加强电子遂穿通过氧化层达到电极处,有利于降低接触电阻,提高填充因子。
进一步地,本公开的实施例还提供了一种太阳能电池的制造方法,如图3所示,该制造方法包括:提供硅基体;以及在所述硅基体的表面上形成至少一个层对,包括:在所述至少一个层对中的每个层对的靠近所述硅基体的一侧形成氧化层;在所述氧化层的远离所述硅基体的一侧形成掺杂硅膜层,其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。
该制造方法形成的太阳能电池的示意图可以参见图1,图1中示出了该太阳能电池,但是太阳能电池并未仅是可以包括三个层对,例如,该太阳能电池可以包括2-50个层对,本领域的技术人员可以根据实际需要而进行选择。
例如,在本公开的实施例中,在最外的层对的掺杂硅膜层的外侧会设置电极,通过将最靠近硅基体的一侧的氧化层211的厚度设置为大于其他层对中的氧化层221和231的厚度,在掺杂硅膜层之间设置的氧化硅层的作用是阻挡磷原子的扩散,同时也会阻挡电子的遂穿,通过将最远离硅片的氧化层设置有具有最小的厚度,从而至少一层内层掺杂硅膜的电子也能够隧穿氧化层而到达电极处,进一步降低电极与最外层掺杂硅膜层的接触电阻,提高填充因子。
备选地,还可以是:除了最靠近硅基体的表面的氧化层之外,所述至少一个层对中其他氧化层的厚度相同,本领域的技术人员可以根据需要而进行选择。还可以是:除了最靠近硅基体的表面的层对的其他层对中,在箭头A所示的方向上,处于最外层的氧化层的厚度小于其他层对中其他氧化层的厚度。
例如,所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度可以大于1.8nm且小于等于2.5nm,除去最靠近所述硅基体的所述氧化层的其他氧化层的厚度可以小于1.8nm。
备选地,在本公开的实施例中,形成掺杂硅膜层需要对硅膜进行掺杂剂掺杂操作,例如,该掺杂硅膜层可以是n型掺杂硅膜层,形成n型掺杂硅膜层可以是向硅膜层掺杂n型掺杂剂,例如,锑、磷或砷,例如可以采用高温扩散法、离子注入法和原位掺杂法,例如,磷高温扩散法、磷离子注入法和磷原位掺杂法中一种或多种组合来对硅膜进行掺杂而形成掺杂硅膜层。
例如,在本公开实施例的太阳能电池的制造方法中,所述至少一个层对包括3个或以上的层对,形成所述至少一个层对可以包括:
S1、在所述硅基体的表面上形成氧化层;
S2、在最靠近所述硅基体的所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层,
S3、在所述掺杂硅膜层形成氧化层;
S4、在所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层;
重复以上步骤S3-S4直到形成倒数第二个层对,该倒数第二层对也就是最靠近外侧的层对的向内一个层对,也就是,图1中示出的层对220便是倒数第二层对。
备选地,本公开实施例的太阳能电池的制造方法中,所述至少一个层对可以包括2个层对,形成所述至少一个层对可以包括:
S1、在所述硅基体的表面上形成氧化层;
S2、在最靠近所述硅基体的所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层,
S3、在所述掺杂硅膜层形成氧化层;
S4、在所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层;或者,在所述氧化层上形成非掺杂硅膜层;对所述非掺杂硅膜进行离子注入;以及
实施高温退火,以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂;
或者,可以替换步骤S4为:对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂高温扩散且实施高温退火,以激活所有层对的掺杂硅膜层中的掺杂剂,这样就不需要后续的高温退火了。
例如,该太阳能电池的制造方法还可以包括:在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;在所述氧化层上形成非掺杂硅膜层;对所述非掺杂硅膜进行离子注入,以注入掺杂剂;以及实施高温退火,以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂。
结合图1进行描述,在层对220的原位掺杂硅膜层222的远离硅基体的一侧形成氧化层231,然后在氧化层上形成非掺杂硅膜层,对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂离子注入,例如,磷离子注入,而后进行高温退火,从而激活硅膜层中的掺杂剂。
备选地,对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂离子注入,例如磷离子注入的工艺条件可以为:离子束流剂量可以为4.5*1015atoms/cm2,电压可以为10KV,功率可以为3000W,磷烷流量可以为10sccm,腔体压力可以为5*10-5Torr。
相比于掺杂硅膜,非掺杂硅膜的生长速度一般大于5纳米/分钟,而掺杂硅膜的生长速度一般为1.2纳米/分钟,从而至少一个层对的最外层硅膜首先形成为非掺杂硅膜,相比于直接形成掺杂硅膜层,能够缩短硅膜的形成时间,提高生产效率。
备选地,该太阳能电池的制造方法还可以包括:在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;在所述氧化层上形成非掺杂硅膜层;对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂高温扩散且实施高温退火,以激活所有层对的掺杂硅膜层中的掺杂剂。相比较与采用离子注入对非掺杂硅膜进行掺杂,可以省去离子注入步骤。
结合图1进行描述,在层对220的原位掺杂硅膜层222的远离硅基体的一侧形成氧化层231,然后在氧化层上形成非掺杂硅膜层,对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂高温扩散,例如,磷高温扩散,而后进行高温退火,从而激活硅膜层中的掺杂剂。
备选地,该太阳能电池的制造方法还可以包括:在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;在所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层;以及实施高温退火,以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂。
结合图1进行描述,在层对220的原位掺杂硅膜层222的远离硅基体的一侧形成氧化层231,然后在氧化层231上沉积原位掺杂硅膜层,例如,采用磷原位掺杂法形成原位掺杂硅膜层;然后,实施高温退火,以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂。
例如,在该太阳能电池制作方法中,所述在所述硅基体的表面上形成氧化层可以包括:在温度范围为400-700℃的工艺温度下,向腔室通入氧气或氧气和氮气的混合气体,进行1分钟-90分钟的氧化工艺。
例如,在温度范围为400-700℃的工艺温度下,向腔室通入氧气或氧气和氮气的混合气体,进行1分钟-90分钟的氧化工艺可以包括:在630℃的工艺温度下,向所述腔室通入流量为3000sccm的氧气以及流量为11000sccm的氮气,通入气体的时间为15分钟,以获得厚度为1.9nm的氧化层。
例如,掺杂硅膜层上形成氧化层也可以采用如上与在所述硅基体的表面上形成氧化层相同的方法,例如,在温度范围为400-700℃的工艺温度下,向腔室通入氧气或氧气和氮气的混合气体,进行1分钟-90分钟的氧化工艺,例如可以为:在630℃的工艺温度下,向所述腔室通入流量为3000sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute,每分钟标准毫升)的氧气以及流量为11000sccm的氮气,通入气体的时间为15分钟,以获得厚度为1.9nm的氧化层。
备选地,在掺杂硅膜层上形成氧化层可以采用如下工艺条件:向腔室通入氧气的流量为0.2-20SLM(Standard Liter per Minute,每分钟标准升),氧化时间为2分钟-20分钟。
这里,形成氧化层,也就是,氧化硅层的过程通入氮气主要是氮气携带氧气并稀释氧气,使得硅片表面形成均匀的氧化层,从而提升氧化层质量,提升器件性能。
例如,在根据本公开实施例的太阳能电池的制造方法中,所述硅基体可以是n型硅片,所述掺杂硅膜层可以为n型掺杂硅膜层,在从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上,所述至少一个层对中所述n型掺杂硅膜层的掺杂剂掺杂浓度逐渐增加。
例如,n型掺杂剂可以是锑、磷或砷,最靠近所述硅基体的表面的n型掺杂硅膜层中磷的掺杂浓度可以是大于1*1020cm-3
例如,在根据本公开实施例的制造方法中,所述形成至少一个层对在同一个沉积腔室中进行,形成除倒数第一个层对之外的原位硅膜层以及氧化层,例如,形成图1中除了层对230中的掺杂硅膜层232和氧化层231之外的掺杂硅膜层可以包括:在低压力化学气相沉积(LPCVD,Low Pressure Chemical Vapor Deposition)的沉积腔室中,通入流量比为0.4:100的磷烷气体和硅烷气体,例如,通入的磷烷气体和硅烷气体的流量分别为0.4sccm和100sccm,以形成例如50nm或100nm的原位沉积磷掺杂硅膜层;停止通入所述磷烷气体和所述硅烷气体并抽真空;向所述LPCVD沉积腔室通入氧气,以形成原位氧化层;其中形成所述倒数第一个层对的掺杂硅膜层包括:在LPCVD沉积腔室中,通入流量比为0.6:100的磷烷气体和硅烷气体,以形成例如50nm或100nm厚的原位磷掺杂硅膜层。
例如,在本公开的实施例中,还可以采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD,Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)形成原位掺杂硅膜层或者非掺杂硅膜层。
这里,对于采用LPCVD形成原位掺杂硅膜层或者非掺杂硅膜层,由于采用低压,从而腔室压力变小,分子的平均自由程增加,这样有利于均匀成膜,提升成膜质量。
例如,在本公开的实施例中,实施高温退火以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂可以包括:在880-960℃下进行25-90分钟的高温退火;例如,在910℃或920℃下进行40分钟的高温退火。
在本公开的实施例中,对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂高温扩散,例如,磷高温扩散,而后进行高温退火,从而激活硅膜层中的掺杂剂可以包括:在770-830℃下,向原位沉积腔室通入30分钟、流量为1000sccm的磷源以及200sccm的氧气;在820-880℃下,进行45分钟的退火。
在本公开的实施例中,在对掺杂硅膜层实施高温退火后,由于掺杂硅膜层之间存在间隔的氧化硅层,磷原子的相互扩散被阻止,从而实现了至少一个层对中不同掺杂硅膜层中不同磷原子的浓度分布,既能保证硅片表面的钝化效果,又能提高电池器件的FF(填充因子)。
例如,在本公开的实施例中,提供硅基体可以包括:提供单晶N型硅片;对所述硅片进行制绒、硼扩散制备P-N节,背表面整平,保留正面硼硅玻璃层;用氢氟酸溶液清洗硅片。
备选地,在本公开的实施例中,提供硅基体可以包括:提供单晶N型硅片;制备光滑硅片表面;清洗硅片表面。
例如,在所述硅基体的表面上形成至少一个层对之后,所述制造方法还包括:清洗去除所述硅片正面绕镀的硅膜;在所述硅片的正面沉积氧化铝膜;在所述硅片的正面和背面沉积氮化硅镀膜;在所述硅片的正面和背面印刷金属浆料并烧结,以形成太阳能电池,其中所述至少一个层对形成在所述硅片的背面。
示例性地,在步骤所述硅片的正面和背面印刷金属浆料并烧结中,电极浆料印刷在氮化硅膜表面,烧结后正面电极会部分烧穿氮化硅膜和氧化铝膜与硅基体接触,背面电极会部分烧穿氮化硅膜与掺杂硅膜层接触,例如,图2中的背面电极720和正面电极720。
示例性地,提供单晶N型硅片可以包括:提供体电阻率为2.5Ω·cm的单晶N型硅片;制备光滑硅片表面可以包括:选用质量分数为40%的氢氧化钾碱溶液对硅片进行各向同性腐蚀,得到抛光的硅片表面,其反射率为50%;清洗硅片表面可以包括:用10%质量浓度的氢氟酸溶液清洗硅片。
示例性地,对所述硅片进行制绒、硼扩散制备P-N节,背表面整平,保留正面硼硅玻璃层可以包括:选用质量分数为5%的氢氧化钠碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀,得到制绒的硅片表面,其反射率不大于13%;使用炉管硼扩散方法制备P-N节;使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液腐蚀硅片背表面,去除背面的硼硅玻璃层,同时保留正面硼硅玻璃层。
示例性地,在本公开的实施例中,清洗去除所述硅片正面绕镀的硅膜可以包括:使用氢氟酸溶液去除正面氧化层,保留背面氧化硅层;使用碱溶液腐蚀去除正面梯度磷掺杂硅薄膜;在用氢氟酸溶液去除正面硼硅玻璃层。
示例性地,在所述硅片的正面沉积氧化铝膜可以包括:使用原子层沉积方法在硅片正面沉积4纳米氧化铝膜。
示例性地,在所述硅片的正面和背面沉积氮化硅镀膜可以包括:在PECVD***中沉积氮化硅膜,正面沉积80纳米氮化硅膜500,背面沉积70纳米氮化硅膜500,如图2所示。
示例性地,在所述硅片的正面和背面印刷金属浆料并烧结可以包括:在所述硅片的正面和背面印刷银浆料并烧结,形成硅片正面和背面的银电极。
下面结合给出本公开实施例的太阳能电池的制造方法的几个示例,且结合比较例对本公开技术方案的技术效果进行说明。
比较例1
比较例1提供了单层原位磷掺杂硅薄膜的制备,其步骤如下:
A1、选择硅片。选择单晶N型硅片,其体电阻率为2.5Ω·cm。
B1、制备光滑硅片表面。选用质量分数为40%的氢氧化钠碱溶液对硅片进行各向同性腐蚀,得到抛光的硅片表面,其反射率为50%。
C1、清洗硅片表面。用10%质量浓度的氢氟酸溶液清洗硅片。
D1、硅片表面氧化。使用热氧化法制备氧化层,氧化温度设置为630度,通入氧气流量为3000sccm,通入氮气流量为11000sccm,通氧时间为15min,得到氧化层的厚度约为1.9纳米。
E1、双面沉积原位磷掺杂硅薄膜。在LPCVD沉积***中,使用硅烷和磷烷气体在硅片表面沉积原位磷掺杂硅薄膜,该掺杂硅膜的厚度为130纳米(为单层磷掺杂硅膜,即气体流量比保持不变)。沉积三种不同磷含量的硅薄膜,其磷烷和硅烷的气体流量比分别为:0.4:100、0.6:100和1.2:100。
F1、对原位磷掺杂硅膜进行高温退火。激活硅薄膜内的磷原子,退火温度为910度,退火时间为40分钟。
G1、清洗镀氮化硅膜。在掺杂多晶硅薄膜表面沉积氮化硅膜,氮化硅薄膜厚度为79纳米。高温退火后在掺杂多晶硅薄膜表面会有一层含磷的氧化硅层,镀膜之前把这一层清洗掉,清洗条件为采用质量浓度为10%的HF溶液,清洗2分钟。
H1、性能测试。ECV(电化学电容电压法)测试掺杂浓度,测试硅片少子寿命。
图4示出了比较例1得到掺杂硅膜的深度和磷原子浓度的关系图,这里,掺杂硅膜的深度是指距离最外侧掺杂硅膜表面的距离,由图4可见,提高磷烷气体的比例确实可以增加原位磷掺杂硅膜中的活性磷原子含量,这有利于改善金属掺杂硅膜的接触性能提高电池的FF;同时,理论上来说硅膜中的活性磷含量越高,它对硅片表面的钝化效果也越好。但是磷烷流量比为1.2:100的样品说明原位磷掺杂硅膜中高含量磷原子经高温退火后会大量穿透硅片表面的遂穿氧化层,进入到硅片体内,这种磷原子穿透对硅片的钝化效果会带来不良效果:其一、是磷原子扩散进入硅片基体内,由于磷原子的进入破坏硅基体的原子晶格结构的完整性增加了少子复合概率;其二、是基体内高浓度的磷原子分布还会进一步加强硅片内部的俄歇复合发生。
这样磷烷和硅烷的气体流量比为1.2:100的样品相比流量比为0.4:100的样品拟开路电压反而低了9mV。因此,对于这样单层原位磷掺杂硅膜来说,单纯控制磷烷通入流量来提高硅膜中的活性磷含量比较困难。
比较例2
比较例2提供了多层硅膜的制备(包括非掺杂硅膜和原位磷掺杂硅薄膜),其步骤如下:
A2、选择硅片。选择单晶N型硅片,其体电阻率为2.5Ω·cm。
B2、制备光滑硅片表面。选用质量分数为40%的氢氧化钾碱溶液对硅片进行各向同性腐蚀,得到抛光的硅片表面,其反射率为50%。
C2、清洗硅片表面。用10%质量浓度的氢氟酸溶液清洗硅片。
D2、硅片表面氧化。使用热氧化法制备氧化层,氧化温度设置为630度,通入氧气流量为3000sccm,通入氮气流量为11000sccm,通氧时间为15min,得到氧化层的厚度约为1.9纳米。
E2、双面沉积硅薄膜(非掺杂硅膜/原位磷掺杂硅膜/非掺杂硅膜)。在LPCVD沉积***中,使用硅烷先沉积40纳米非掺杂硅膜;再使用磷烷和硅烷气体在非掺杂硅膜表面沉积80纳米原位磷掺杂硅薄膜,该掺杂硅膜的磷烷和硅烷的流量比为0.6:100;最后在原位磷掺杂硅膜表面使用硅烷气体沉积40纳米非掺杂硅膜。
F2、对原位磷掺杂硅膜进行高温退火。激活硅薄膜内的磷原子,退火温度为920度,退火时间为45分钟。
G2、性能测试。ECV测试掺杂浓度。
由图5可见,经过高温退火激活后,磷原子从原位磷掺杂硅膜中分别扩散进入两侧的非掺杂硅膜中,而且磷原子在三层膜中的浓度分布基本相同。这样,通过在硅膜中设置多层不同磷掺杂浓度的硅膜不能实现硅膜中磷原子的浓度梯度分布,因为后续高温激活过程促使磷原子扩散到所有硅膜中。
示例1
根据本公开实施例的制造方法的示例1提供了梯度原位磷掺杂硅膜的制备(包括掺杂硅膜和原位氧化硅层,原位氧化硅层指的是氧化硅层与紧接着的之前工艺在同一腔室中进行,不需移位),其步骤如下:
A3、选择硅片。选择单晶N型硅片,其体电阻率为2.5Ω·cm。
B3、制备光滑硅片表面。选用质量分数为40%的氢氧化钾碱溶液对硅片进行各向同性腐蚀,得到抛光的硅片表面,其反射率为50%。
C3、清洗硅片表面。用10%质量浓度的氢氟酸溶液清洗硅片。
D3、硅片表面氧化。使用热氧化法制备氧化层,氧化温度设置为630度,通入氧气流量为3000sccm,通入氮气流量为11000sccm,通氧时间为15min,得到氧化层的厚度约为1.9纳米。
E3、双面沉积原位磷硅薄膜(原位磷硅薄膜/氧化层/原位磷硅薄膜)。在LPCVD沉积***中,使用磷烷和硅烷气体在非掺杂硅膜表面沉积100纳米原位磷掺杂硅薄膜,该掺杂硅膜的磷烷和硅烷的流量比为0.4:100;关闭磷烷和硅烷气体并抽真空,再向炉内通入氧气使原位磷掺杂硅膜表面形成一层氧化层;在氧化层表面沉积100纳米原位磷掺杂硅膜,该掺杂硅膜的磷烷和硅烷的流量比为0.6:100。
F3、对原位磷掺杂硅膜进行高温退火。激活硅薄膜内的磷原子,退火温度为910度,退火时间为40分钟。
G3、性能测试。ECV测试掺杂浓度。
由图6可见,经过高温退火激活后,由于膜层中有氧化层的存在,磷原子的相互扩散被阻止,实现了硅膜中不同磷原子的浓度分布。这样设计的效果是:既能保证硅片表面的钝化效果,又能提高电池器件的FF。
示例2
根据本公开实施例的制造方法的示例2提供了梯度原位磷掺杂硅膜的制备(包括掺杂硅膜和原位氧化硅层),其步骤如下:
A4、选择硅片。选择单晶N型硅片,其体电阻率为2.5Ω·cm。
B4、制备光滑硅片表面。选用质量分数为40%的氢氧化钾碱溶液对硅片进行各向同性腐蚀,得到抛光的硅片表面,其反射率为50%。
C4、清洗硅片表面。用10%质量浓度的氢氟酸溶液清洗硅片。
D4、硅片表面氧化。使用热氧化法制备氧化层,氧化温度设置为630度,通入氧气流量为3000sccm,通入氮气流量为11000sccm,通氧时间为15min,得到氧化层的厚度约为1.9纳米。
E4、双面沉积原位磷硅薄膜(原位磷硅薄膜/氧化层/非掺杂硅薄膜)。在LPCVD沉积***中,使用磷烷和硅烷气体在非掺杂硅膜表面沉积100纳米原位磷掺杂硅薄膜,该掺杂硅膜的磷烷和硅烷的流量比为0.4:100;关闭磷烷和硅烷气体并抽真空,再向炉内通入氧气使原位磷掺杂硅膜表面形成一层氧化层;在氧化层表面沉积100纳米非掺杂硅膜。
F4、对非掺杂硅膜进行离子注入。注入剂量要求大于内层掺杂硅膜中磷原子的浓度。
G4、对硅膜进行高温退火。激活硅薄膜内的磷原子,退火温度为910度,退火时间为40分钟。
H4、性能测试。ECV测试掺杂浓度。
经过高温退火激活后,由于膜层中有氧化层的存在,磷原子的相互扩散背阻止,实现了硅膜中不同磷原子的浓度分布。相比于示例1,外层非掺杂硅膜的生长速率较快可以缩短工艺时间。
示例3
根据本公开实施例的制造方法的示例3提供了梯度原位磷掺杂硅膜的制备(包括掺杂硅膜和原位氧化硅层),其步骤如下:
A5、选择硅片。选择单晶N型硅片,其体电阻率为2.5Ω·cm。
B5、制备光滑硅片表面。选用质量分数为40%的氢氧化钾碱溶液对硅片进行各向同性腐蚀,得到抛光的硅片表面,其反射率为50%。
C5、清洗硅片表面。用10%质量浓度的氢氟酸溶液清洗硅片。
D5、硅片表面氧化。使用热氧化法制备氧化层,氧化温度设置为630度,通入氧气流量为3000sccm,通入氮气流量为11000sccm,通氧时间为15min,得到氧化层的厚度约为1.9纳米。
E5、双面沉积原位磷硅薄膜(原位磷硅薄膜/氧化层/非掺杂硅薄膜)。在LPCVD沉积***中,使用磷烷和硅烷气体在非掺杂硅膜表面沉积100纳米原位磷掺杂硅薄膜,该掺杂硅膜的磷烷和硅烷的流量比为0.4:100;关闭磷烷和硅烷气体并抽真空,再向炉内通入氧气使原位磷掺杂硅膜表面形成一层氧化层;在氧化层表面沉积100纳米非掺杂硅膜。
F5、对硅膜进行高温磷扩散并退火。通过高温扩散在非掺杂硅层掺杂磷原子,同时激活内层掺杂硅膜中的磷原子。
G5、性能测试。ECV测试掺杂浓度。
经过高温退火激活后,由于膜层中有氧化层的存在,磷原子的相互扩散背阻止,实现了硅膜中不同磷原子的浓度分布。相比于示例2,可以省去离子注入这一步骤。
示例4
根据本公开实施例的制造方法的示例4提供利用梯度原位磷掺杂硅膜的制备硅基太阳能电池的方法,其步骤如下:
A6、选择硅片。选择单晶N型硅片,其体电阻率为2.5Ω·cm。
B6、硅片表面制绒。选用质量分数为5%的氢氧化钠碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀,得到制绒的硅片表面,其反射率不大于13%。
C6、硼扩散制备P-N节。使用炉管硼扩散方法制备P-N节。
D6、背表面平整。使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液腐蚀硅片背表面,去除背面的硼硅玻璃层,同时保留正面硼硅玻璃层。
E6、硅片表面氧化。使用热氧化法制备氧化层,氧化温度设置为630度,通入氧气流量为3000sccm,通入氮气流量为11000sccm,通氧时间为15min,得到氧化层的厚度约为1.9纳米。
F6、沉积梯度磷掺杂硅薄膜。在LPCVD沉积***中,使用磷烷和硅烷气体在硅片表面沉积50纳米原位磷掺杂硅薄膜,该掺杂硅膜的磷烷和硅烷的流量比为0.4:100;关闭磷烷和硅烷气体并抽真空,再向炉内通入氧气使原位磷掺杂硅膜表面形成一层氧化层;在氧化层表面沉积50纳米原位磷掺杂硅膜,该掺杂硅膜的磷烷和硅烷的流量比为0.6:100。
G6、对原位磷掺杂硅膜进行高温退火。激活硅薄膜内的磷原子,退火温度为920度,退火时间为40分钟。
H6、正面绕镀硅薄膜清洗去除。使用氢氟酸溶液去除正面氧化层,保留背面氧化硅层;使用碱溶液腐蚀去除正面梯度磷掺杂硅薄膜;在用氢氟酸溶液去除正面硼硅玻璃层。
I6、正面沉积氧化铝钝化膜。使用原子层沉积方法在硅片正表面沉积4纳米氧化铝膜。
J6、双面氮化硅镀膜。在PECVD***中沉积氮化硅膜,正面沉积80纳米氮化硅膜,背面沉积70纳米氮化硅膜(如图2所示)。
K6、印刷和烧结。正反两面分别印刷银浆料,后烧结。
L6、性能测试。电学性能测试。
这样制备得到的电池,因为背表面的磷掺杂硅薄膜中的磷元素是梯度分布,它既能保证硅片表面的钝化效果,又能提高电池器件的FF。
本公开实施例提供的太阳能电池的制造方法中,通过使得靠近硅基体的氧化层的厚度大于远离硅基体的氧化层的厚度,厚度较薄的氧化层更有利于电子隧穿通过,从而使得最外层掺杂硅膜层之内的内层掺杂硅膜的电子也能够隧穿氧化层而到达电极处,能够进一步降低金属电极层与最外层掺杂硅膜层的接触电阻,提高填充因子。而且,通过将掺杂硅膜层中的掺杂剂浓度从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上逐渐增加,从而在靠近电极一侧的掺杂硅膜层具有最大的掺杂剂浓度,这样,有利于形成金属电极与掺杂硅薄膜的欧姆接触,降低金属-硅接触电阻,提高填充因子;而且靠近硅基体表面处的掺杂硅膜具有较低的掺杂剂浓度,从而可以避免后续高温激活过程中发生磷原子穿透遂穿氧化层而降低钝化效果,而且,远离硅片表面端的高掺杂硅薄膜层可以进一步加强电子遂穿通过氧化层达到电极处,有利于降低接触电阻,提高填充因子。而且通过在掺杂硅膜层之间设置氧化层,能够阻挡高温退火时掺杂剂,例如,n型掺杂剂,例如,磷扩散进入相邻的掺杂硅膜层,从而形成掺杂剂的浓度梯度,在硅基体的表面处提供掺杂剂浓度较低的掺杂硅膜而提升硅基片的钝化效果,又能通过提升远离硅基体的掺杂硅膜的掺杂剂浓度而降低电极与掺杂硅膜的接触电阻。
还有以下几点需要说明:
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见,在用于描述本公开的实施例的附图中,层或区域的厚度被放大或缩小,即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解,当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时,该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
本公开还提供以下技术方案:
技术方案1、一种太阳能电池,其特征在于,包括:
硅基体;
至少一个层对,设置在所述硅基体的表面上,
其中所述至少一个层对中每个层对包括:
氧化层,设置在所述层对的靠近所述硅基体的一侧;
掺杂硅膜层,设置在所述氧化层的远离所述硅基体的一侧,
其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。
技术方案2、根据技术方案1所述的太阳能电池,其特征在于,在从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上,所述至少一个层对中所述氧化层的厚度依次递减。
技术方案3、根据技术方案1所述的太阳能电池,其特征在于,所述至少一个层对中除最靠近所述硅基体的氧化层外的所述其他氧化层的厚度相同。
技术方案4、根据技术方案2所述的太阳能电池,其特征在于,所述至少一个层对中,最外层的所述氧化层的厚度小于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。
技术方案5、根据技术方案1-4中任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于1.8nm且小于等于2.5nm,除去最靠近所述硅基体的所述氧化层的其他氧化层的厚度小于1.8nm。
技术方案6、根据技术方案5所述的太阳能电池,其特征在于,所述硅基体是n型基体,所述掺杂硅膜层为n型掺杂硅膜层,在从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上,所述至少一个层对中所述n型掺杂硅膜层的n型掺杂剂的掺杂浓度逐渐增加。
技术方案7、根据技术方案6所述的太阳能电池,其特征在于,所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的n型掺杂硅膜层的n型掺杂剂的掺杂浓度大于1*1020cm-3
技术方案8、根据技术方案5所述的太阳能电池,其特征在于,还包括:
电极,设置在所述至少一个层对的远离所述硅基体的一侧。
技术方案9、根据技术方案5所述的太阳能电池,其特征在于,所述至少一个层对的数量为2-50。
技术方案10、一种根据技术方案1-9中任一项所述的钝化太阳能电池的制造方法,包括:提供硅基体;在所述硅基体的表面上形成至少一个层对,其中形成所述至少一个层对包括:在所述至少一个层对中的每个层对的靠近所述硅基体的一侧形成氧化层;在所述氧化层的远离所述硅基体的一侧形成掺杂硅膜层,其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。
技术方案11、根据技术方案10所述的太阳能电池的制造方法,其中所述至少一个层对包括3个或以上的层对,形成所述至少一个层对包括:
S1、在所述硅基体的表面上形成氧化层;
S2、在最靠近所述硅基体的所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层,
S3、在所述掺杂硅膜层形成氧化层;
S4、在所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层;
重复以上步骤S3-S4直到形成倒数第二个层对。
技术方案12、根据技术方案11所述的太阳能电池的制造方法,还包括:
在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;
在所述氧化层上形成非掺杂硅膜层;
对所述非掺杂硅膜进行离子注入,以注入掺杂剂;以及
实施高温退火,以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂。
技术方案13、根据技术方案11所述的太阳能电池的制造方法,还包括:
在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;
在所述氧化层上形成非掺杂硅膜层;
对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂高温扩散且实施高温退火,以激活所有层对的掺杂硅膜层中的掺杂剂。
技术方案14、根据技术方案11所述的太阳能电池的制造方法,还包括:
在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;
在所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层;
实施高温退火,以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂。
技术方案15、根据技术方案11所述的太阳能电池的制造方法,其中所述在所述硅基体的表面上形成氧化层包括:
在温度范围为400-700℃的工艺温度下,向腔室通入氧气或氧气和氮气的混合气体,进行1-90分钟的氧化工艺。
技术方案16、根据技术方案15所述的太阳能电池的制造方法,其中在温度范围为400-700℃的工艺温度下,向腔室通入氧气或氧气和氮气的混合气体,进行1-90分钟的氧化工艺包括:
在630℃的工艺温度下,向所述腔室通入流量为3000sccm的氧气以及流量为11000sccm的氮气,通入气体的时间为15分钟,以获得厚度为1.9nm的氧化层。
技术方案17、根据技术方案12-14中任一项所述的太阳能电池的制造方法,其中所述掺杂硅膜层为n型掺杂硅膜层,在从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上,所述至少一个层对中所述n型掺杂硅膜层的掺杂浓度逐渐增加。
技术方案18、根据技术方案17所述的太阳能电池的制造方法,其中所述形成至少一个层对在同一个沉积腔室中进行,
形成除倒数第一个层对之外的掺杂硅膜层以及氧化层包括:
在LPCVD沉积腔室中,通入流量比为0.4:100的磷烷气体和硅烷气体;
停止通入所述磷烷气体和所述硅烷气体并抽真空;
向所述LPCVD沉积腔室通入氧气,以形成原位氧化层;
形成所述倒数第一个层对的掺杂硅膜层包括:
在LPCVD沉积腔室中,通入流量比为0.6:100的磷烷气体和硅烷气体,以形成原位掺杂硅膜层。
技术方案19、根据技术方案12或14所述的太阳能电池的制造方法,其中实施高温退火包括:
在880-960℃下进行25-90分钟的高温退火。
技术方案20、根据技术方案13所述的太阳能电池的制造方法,其中所述对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂高温扩散且实施高温退火包括:
在770-830℃下,向原位沉积腔室通入30分钟、流量为1000sccm的磷源以及200sccm的氧气;
在820-880℃下,进行45分钟的退火。
技术方案21、根据技术方案10所述的太阳能电池的制造方法,其中提供硅基体包括:
提供单晶N型硅片;
对所述硅片进行制绒、硼扩散制备P-N节,背表面整平,保留正面硼硅玻璃层;
用氢氟酸溶液清洗硅片;
在所述硅基体的表面上形成至少一个层对之后,所述制造方法还包括:
清洗去除所述硅片正面绕镀的硅膜;
在所述硅片的正面沉积氧化铝膜;
在所述硅片的正面和背面沉积氮化硅镀膜;
在所述硅片的正面和背面印刷金属浆料并烧结,
其中所述至少一个层对形成在所述硅片的背面。
以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种太阳能电池,包括:
硅基体;
至少一个层对,设置在所述硅基体的表面上,
其中所述至少一个层对中每个层对包括:
氧化层,设置在所述层对的靠近所述硅基体的一侧;
掺杂硅膜层,设置在所述氧化层的远离所述硅基体的一侧,
其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中在从所述硅基体的表面到远离所述硅基体的方向上,所述至少一个层对中所述氧化层的厚度依次递减。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中所述至少一个层对中除最靠近所述硅基体的氧化层外的所述其他氧化层的厚度相同。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池,其中所述至少一个层对中,最外层的所述氧化层的厚度小于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳能电池,其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于1.8nm且小于等于2.5nm,除去最靠近所述硅基体的所述氧化层的其他氧化层的厚度小于1.8nm。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的太阳能电池的制造方法,包括:
提供硅基体;
在所述硅基体的表面上形成至少一个层对,
其中形成所述至少一个层对包括:
在所述至少一个层对中的每个层对的靠近所述硅基体的一侧形成氧化层;
在所述氧化层的远离所述硅基体的一侧形成掺杂硅膜层,
其中所述至少一个层对中最靠近所述硅基体的所述氧化层的厚度大于所述至少一个层对中其他氧化层的厚度。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池的制造方法,其中所述至少一个层对包括3个或以上的层对,形成所述至少一个层对包括:
S1、在所述硅基体的表面上形成氧化层;
S2、在最靠近所述硅基体的所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层,
S3、在所述掺杂硅膜层形成氧化层;
S4、在所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层;
重复以上步骤S3-S4直到形成倒数第二个层对。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池的制造方法,还包括:
在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;
在所述氧化层上形成非掺杂硅膜层;
对所述非掺杂硅膜进行离子注入,以注入掺杂剂;以及
实施高温退火,以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂。
9.根据权利要求7所述的太阳能电池的制造方法,还包括:
在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;
在所述氧化层上形成非掺杂硅膜层;
对所述非掺杂硅膜进行掺杂剂高温扩散且实施高温退火,以激活所有层对的掺杂硅膜层中的掺杂剂。
10.根据权利要求7所述的太阳能电池的制造方法,还包括:
在所述倒数第二个层对的原位掺杂硅膜层上形成氧化层;
在所述氧化层上沉积原位掺杂硅膜层;
实施高温退火,以激活掺杂硅膜层中的掺杂剂。
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