CN113594295A - 一种双面钝化结构的太阳能电池制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于包括如下步骤：S100、选用硅片作为电池的硅基片，且对该硅基片的正面和背面进行制绒或抛光处理；S200、在硅基片的正面和背面制成第一氧化硅钝化层，且在该第一氧化硅钝化层上形成多晶硅层；S300、在多晶硅层上进行N型原位掺杂处理生成N型掺杂多晶硅钝化层；S400、在N型掺杂多晶硅钝化层上形成氧化保护层。本发明给了一种用于制作太阳能电池形成结构的制备方法，该方法能良好地在硅基片上形成各层状结构，正反面隧穿钝化接触的复合多晶硅钝化层，制备出的硅底电池开路电压高，尤其适用于多结叠层太阳电池制备，光电转换效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种双面钝化结构的太阳能电池制备方法。
背景技术
光伏能源作为最重要的可再生能源之一，近年来发展十分迅猛。太阳能电池作为光伏能源***的最重要部分，提高其光电转换效率为减低光伏能源成本的最重要方式。
目前产业化的晶体硅光伏电池已逐渐接近瓶颈，效率提升较小，而叠层光伏电池由于其更高的极限效率，为减低光伏能源的度电成本提供最有利理论技术支持。
钙钛矿材料具有成本低廉，带隙可调等特点，与硅底电池结合的钙钛矿-晶体硅叠层太阳电池可将硅太阳能电池的效率极限提升至40%以上，被光伏业内认为是最有希望的下一代光伏技术。
而现阶段的晶体硅钙钛矿叠层太阳电池由于制备工艺限制，底电池的前表面一般采用抛光面且未钝化的发射极，导致叠层电压较低而影响整体的光电转换效率。基于此缺陷，需要重新设计一种适用于多结叠层太阳电池的双面隧穿钝化接触的硅底电池结构，根据其结构特点设计制造工艺方法。
发明内容
有鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种双面钝化结构的太阳能电池制备方法，方案如下：
一种双面钝化结构的太阳能电池制备方法，包括如下步骤：
S100、选用硅片作为电池的硅基片，且对该硅基片的正面和背面进行制绒或抛光处理；
S200、在所述硅基片的正面和背面制成第一氧化硅钝化层，且在该第一氧化硅钝化层上形成多晶硅层；
S300、在所述多晶硅层上进行N型原位掺杂处理生成N型掺杂多晶硅钝化层；
S400、在所述N型掺杂多晶硅钝化层上形成氧化保护层；
S500、通过蚀刻的方法对所述硅基片背面一侧的所述氧化保护层、N型掺杂多晶硅钝化层和第一氧化硅钝化层进行清除处理，直到所述硅基片，形成隧穿结构；
S600、通过蚀刻的方法对所述硅基片正面一侧的所述氧化保护层进行清除处理，直到所述N型掺杂多晶硅钝化层，形成隧穿结构；
S700、在所述硅基片的正面和背面一侧制成第二氧化硅钝化层和多晶硅钝化层；
S800、硅基片在上一步中两侧形成的第二多晶硅钝化层上进行P型原位掺杂生成P型掺杂多晶硅钝化层；
S900、在硅基片背面一侧的P型掺杂多晶硅钝化层上制成减反射层；
S1000、在上一步中得到的减反射层上制成金属底电极层。
进一步，在所述步骤S200中，第一氧化硅钝化层和多晶硅层，以及所述步骤S400中氧化保护层的形成方法采用低压化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法和溅射法中的一种或几种。
进一步，在所述步骤S300中，生成N型掺杂多晶硅钝化层的工艺包括扩散法。
进一步，在所述步骤S500中,所述蚀刻的方法为离子蚀刻或/和湿法蚀刻中的一种或两种。
进一步，在所述步骤S600中,所述蚀刻的方法为BOE/HF湿法蚀刻。
进一步，在所述步骤S700中，第二氧化硅钝化层和多晶硅钝化层的形成方法采用低压化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法和溅射法中的一种或几种。
进一步，在所述步骤S800中，进行P型原位掺杂的方法为扩散法。
进一步，在所述步骤S900中，所述减反射层的制成方法包括原子沉积或等离子体增强化学气相沉积中的一种或者两种。
进一步，在所述步骤S900中，所述减反射层的制成方法包括原子沉积或等离子体增强化学气相沉积中的一种或者两种。
进一步，在所述步骤S100中，所述金属底电极层的制成方法包括蒸镀，丝网印刷和电镀方法中的一种或多种。
有益效果：本发明设计合理，结构新颖，效果良好，本发明给了一种用于制作太阳能电池形成结构的制备方法，该方法能良好地在硅基片上形成各层状结构，正反面隧穿钝化接触的复合多晶硅钝化层，硅片层双面钝化结构的效果可以提高硅电池开路电压，上表面的复合掺杂多晶硅钝化层可以作为叠层电池中间隧穿层，制备出的硅底电池开路电压高，尤其适用于多结叠层太阳电池制备，光电转换效率更高。
附图说明
图1是本发明步骤S200后形成的结构示意图。
图2是本发明步骤S300后形成的结构示意图。
图3是本发明步骤S400后形成的结构示意图。
图4是本发明步骤S500后形成的结构示意图。
图5是本发明步骤S600后形成的结构示意图。
图6是本发明步骤S700后形成的结构示意图。
图7是本发明步骤S800后形成的结构示意图。
图8是本发明步骤S1000后形成的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作在具体实施过程中，作为进一步优选说明：
参考图1-8，一种双面钝化结构的太阳能电池制备方法，包括如下步骤：
S100、选用硅片作为电池的硅基片100，且对该硅基片100的正面和背面进行制绒或抛光处理，硅片为P型硅或者N型硅；
S200、在所述硅基片100的正面和背面制成第一氧化硅钝化层200，且在该第一氧化硅钝化层200上形成多晶硅层300，在具体操作时，采用低压化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法和溅射法中的一种或几种来形成第一氧化硅钝化层200和多晶硅层300，形成的如图1所示；
S300、在所述多晶硅层上进行N型原位掺杂处理生成N型掺杂多晶硅钝化层400，在具体操作时，生成N型掺杂多晶硅钝化层400的工艺包括扩散法，形成的结构如图2所示；
S400、在所述N型掺杂多晶硅钝化层400上形成氧化保护层500，在具体操作时，采用低压化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法和溅射法中的一种或几种来形成氧化保护层500，形成的结构如图3所示；
S500、通过蚀刻的方法对所述硅基片100背面一侧的所述氧化保护层500、N型掺杂多晶硅钝化层400和第一氧化硅钝化层200进行清除处理，直到所述硅基片100，形成隧穿结构，具体操作时，蚀刻的方法为离子蚀刻或/和湿法蚀刻中的一种或两种，形成的结构如图4所示；
S600、通过蚀刻的方法对所述硅基片100正面一侧的所述氧化保护层500进行清除处理，直到所述N型掺杂多晶硅钝化层400，形成隧穿结构，在具体操作时，所述蚀刻的方法为BOE/HF湿法蚀刻，形成的结构如图5所示；
S700、在所述硅基片100的正面和背面一侧制成第二氧化硅钝化层200’和多晶硅钝化层400’，且在具体操作时，采用低压化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法和溅射法中的一种或几种来制成第二氧化硅钝化层200’和多晶硅钝化层400’，形成的结构如图6所示；
S800、硅基片100在上一步中两侧形成的多晶硅钝化层400’上进行P型原位掺杂生成P型掺杂多晶硅钝化层600，在具体操作时，进行P型原位掺杂的方法为扩散法，形成的结构如图7所示；
S900、在硅基片100背面一侧的P型掺杂多晶硅钝化层上制成减反射层700，在具体操作时，所述减反射层的制成方法包括原子沉积或等离子体增强化学气相沉积中的一种或者两种；
S1000、在上一步中得到的减反射层上制成金属底电极层800，在具体操作时，所述金属底电极层800的制成方法包括蒸镀，丝网印刷和电镀方法中的一种或多种，形成的结构如图8所示。
除以上步骤以外，在具体实施时，采用Cz提拉发制备，形成电阻率为1-5 ohm•cm的硅基片100。硅基片100的两面抛光处理是通过碱性溶液完成。在步骤S200中形成的第一氧化硅钝化层200厚度为2nm，多晶硅层300的厚度为30nm，为薄膜状。在步骤S300中，通过磷烷对多晶硅层300进行同位掺杂形成N型掺杂多晶硅钝化层400，掺杂浓度为1.5*1020cm−3。氧化保护层500形成的厚度为80nm。在步骤S500中，可以通过反应离子刻蚀（Reactive-IonEtching， RIE）将硅片背面的氧化保护层500，N型掺杂多晶硅钝化层400和第一氧化硅钝化层200去除，形成陷光背绒面。步骤S600中，通过HF/BOE溶液去除氧化保护层500。在以上两个蚀刻工序完成后，形成蚀刻后的凹凸表面，可以再通过低压气相沉积法对上述硅片正反面同位沉积2nm的第一氧化硅钝化层200’及70nm多晶硅钝化层400’。在步骤S800中，可以采用硼烷对正反面多晶硅薄膜进行同位掺杂形成P型掺杂多晶硅钝化层600,掺杂浓度为3*1020cm−3。
实施例二
如图8所示，为通过以上方法实施例形成电池结构，为层状结构，且包括有硅基片100，该硅基片100采用P型硅或者N型硅制成，硅基片100的上表面和下表面为绒面或抛光面，且硅片层100的上表面设置有起到钝化效果的上钝化层，下表面设置有起到钝化效果的下钝化层，下钝化层的下表面设置有减反射层，减反射层700的下表面设置有金属底电极层800；
上钝化层200从下往上依次包括第一氧化硅钝化层200、N型掺杂多晶硅钝化层400、第二氧化硅钝化层200’和P型掺杂多晶硅钝化层600；
下钝化层从上往下依次包括第二氧化硅钝化层200’和P型掺杂多晶硅钝化层600。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于包括如下步骤：
S100、选用硅片作为电池的硅基片，且对该硅基片的正面和背面进行制绒或抛光处理；
S200、在所述硅基片的正面和背面制成第一氧化硅钝化层，且在该第一氧化硅钝化层上形成多晶硅层；
S300、在所述多晶硅层上进行N型原位掺杂处理生成N型掺杂多晶硅钝化层；
S400、在所述N型掺杂多晶硅钝化层上形成氧化保护层；
S500、通过蚀刻的方法对所述硅基片背面一侧的所述氧化保护层、N型掺杂多晶硅钝化层和第一氧化硅钝化层进行清除处理，直到所述硅基片，形成隧穿结构；
S600、通过蚀刻的方法对所述硅基片正面一侧的所述氧化保护层进行清除处理，直到所述N型掺杂多晶硅钝化层，形成隧穿结构；
S700、在所述硅基片的正面和背面一侧制成第二氧化硅钝化层和多晶硅钝化层；
S800、硅基片在上一步中两侧形成的第二多晶硅钝化层上进行P型原位掺杂生成P型掺杂多晶硅钝化层；
S900、在硅基片背面一侧的P型掺杂多晶硅钝化层上制成减反射层；
S1000、在上一步中得到的减反射层上制成金属底电极层。
2.如权利要求1所述的双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤S200中，第一氧化硅钝化层和多晶硅层，以及所述步骤S400中氧化保护层的形成方法采用低压化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法和溅射法中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤S300中，生成N型掺杂多晶硅钝化层的工艺包括扩散法。
4.如权利要求1所述的双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤S500中,所述蚀刻的方法为离子蚀刻或/和湿法蚀刻中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤S600中,所述蚀刻的方法为BOE/HF湿法蚀刻。
6.如权利要求1所述的双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤S700中，第二氧化硅钝化层和多晶硅钝化层的形成方法采用低压化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法和溅射法中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤S800中，进行P型原位掺杂的方法为扩散法。
8.如权利要求1所述的双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤S900中，所述减反射层的制成方法包括原子沉积或等离子体增强化学气相沉积中的一种或者两种。
9.如权利要求1所述的双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤S900中，所述减反射层的制成方法包括原子沉积或等离子体增强化学气相沉积中的一种或者两种。
10.如权利要求1所述的双面钝化结构的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤S100中，所述金属底电极层的制成方法包括蒸镀，丝网印刷和电镀方法中的一种或多种。
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