本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種晶體硅/硅基薄膜疊層電池的制備方法。

背景技術(shù)：
晶體硅太陽(yáng)能電池具有轉(zhuǎn)換效率高，生產(chǎn)技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)，一直以來(lái)占據(jù)著太陽(yáng)能電池世界總產(chǎn)量的絕大部分。雖然晶體硅太陽(yáng)能電池的技術(shù)水平一直在穩(wěn)步提升，但傳統(tǒng)晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中的高溫?cái)U(kuò)散制結(jié)工藝及缺乏良好的表面鈍化機(jī)制等限制了電池光電轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提升。圖1示出了傳統(tǒng)晶體硅電池的基本結(jié)構(gòu)。同時(shí)，業(yè)界一直在努力研究探索低成本、高產(chǎn)量、高效率的薄膜太陽(yáng)能電池制造技術(shù)。氫化非晶硅（α-Si:H）太陽(yáng)能電池生產(chǎn)工藝溫度較低（300℃以下），其不使用硅片，可以在生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)省大量硅材料，便于大規(guī)模生產(chǎn)，因此受到了普遍重視并得到迅速發(fā)展。但是，氫化非晶硅太陽(yáng)能電池的光致退化問(wèn)題始終沒(méi)有得到很好的解決，同時(shí)其光電轉(zhuǎn)換效率還有待進(jìn)一步提高。為提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，更有效利用不同光譜的輻射，1994年Meier等人提出了非晶硅與微晶硅薄膜的疊層電池，如圖2所示。這項(xiàng)技術(shù)在OerlikonSolar的推動(dòng)下，形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，商業(yè)化的技術(shù)稱(chēng)為MicromorphTM，即非晶硅與微晶硅薄膜電池組合。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)，組件效率已超過(guò)10%。但由于非晶硅頂電池的光致衰減問(wèn)題沒(méi)有解決，疊層電池效率的提升受到了限制。研究人員也一直探索把晶體硅和薄膜電池的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)形成更高效的電池。一種方法是用寬帶隙的α-Si:H層作為窗口層或發(fā)射極，窄帶隙的單晶硅、多晶硅片作襯底，形成所謂的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池。這種電池即利用了薄膜 電池制造工藝的優(yōu)勢(shì)同時(shí)又發(fā)揮了晶體硅和非晶硅的材料性能特點(diǎn)，具有實(shí)現(xiàn)高效低成本硅太陽(yáng)電池的發(fā)展前景。1983年，Hamakawa等人首先報(bào)道采用a-Si:H(p)/c-Si(n)異質(zhì)結(jié)構(gòu)疊層太陽(yáng)電池獲得了12%的光電轉(zhuǎn)換效率。參考圖3，1991年，三洋（Sanyo）公司利用PECVD技術(shù)制備出光電轉(zhuǎn)換效率超過(guò)16%的a-Si:H(p)/a-Si:H(i)/c-Si(n)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池，他們把這種在p型a-Si:H和n型c-Si之間插入一薄層本征a-Si:H作為緩沖層（bufferlayer）的結(jié)構(gòu)稱(chēng)之為“HIT（HeterojunctionwithIntrinsicThin-layer）結(jié)構(gòu)”。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)（申請(qǐng)?zhí)?01210041796.6）中公開(kāi)了一種疊層電池結(jié)構(gòu)，該疊層電池中的薄膜電池為非晶硅電池，具有很大的光致衰減問(wèn)題。此外，在該專(zhuān)利中，無(wú)論是異質(zhì)結(jié)電池還是非晶硅薄膜電池都沒(méi)有光陷結(jié)構(gòu)，而公開(kāi)文本中提到的80nm～100nm導(dǎo)電膜無(wú)法形成光陷作用，這將導(dǎo)致該電池在實(shí)際應(yīng)用中遇到困難。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)（申請(qǐng)?zhí)?01210292308.9）公開(kāi)了一種使用了p型硅片的異質(zhì)結(jié)與非晶硅薄膜電池的疊層電池，該專(zhuān)利申請(qǐng)同樣沒(méi)有解決非晶硅薄膜電池的光致衰減問(wèn)題。由于該疊層電池的異質(zhì)結(jié)電池部分采用p型非晶硅材料，這樣與p型硅片形成的高低結(jié)的開(kāi)路電壓會(huì)非常低，電池在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有很大困難；此外，該專(zhuān)利用60nm～100nm濺射TCO層，這樣的TCO層完全沒(méi)有光陷作用。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)（申請(qǐng)?zhí)?01210292258.4）公開(kāi)了一種疊層電池，但該結(jié)構(gòu)的電池并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，電壓也無(wú)法疊加，實(shí)際上是一種雙面異質(zhì)結(jié)電池。該專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)诠杵献鯶nO，目的是利用折射率的不同增加反射，但該結(jié)構(gòu)完全失去了異質(zhì)結(jié)的意義，實(shí)際上無(wú)法跨越ZnO層形成異質(zhì)結(jié)。即該專(zhuān)利申請(qǐng)實(shí)際為異質(zhì)結(jié)-異質(zhì)結(jié)的疊層結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致電池?zé)o法工作。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)（申請(qǐng)?zhí)?00880107365.7）中公開(kāi)的疊層電池中，硅基薄膜電池為非晶硅電池，同樣存在光致衰減問(wèn)題（在該專(zhuān)利申請(qǐng)中也提到了這個(gè)問(wèn)題）。另外，該疊層電池工作時(shí)，光從非晶硅電池的n型層入射，這將嚴(yán)重降低載流子的收集效率，降低電池的光電轉(zhuǎn)換效率。綜上，目前需要一種能夠大規(guī)模生產(chǎn)具有良好的光陷作用、成本低、工藝簡(jiǎn)單的高效率疊層太陽(yáng)能電池生產(chǎn)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種晶體硅/硅基薄膜疊層電池的制備方法。本發(fā)明提供的制備方法綜合了晶體硅電池，異質(zhì)結(jié)及微晶硅薄膜電池的各自?xún)?yōu)勢(shì)，又避免了各自的缺點(diǎn)，提出了一種全新的晶體硅/硅基薄膜疊層電池，商業(yè)名定為CrysmorphTM。由于該疊層電池中底電池和頂電池的p-n結(jié)都是獨(dú)立的，并且為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，這種電池的開(kāi)路電壓為兩個(gè)電池電壓的串聯(lián)，預(yù)計(jì)為1.15V以上。且由于微晶硅頂電池對(duì)光的吸收作用，使得到達(dá)底電池的光強(qiáng)變?nèi)?，整體電流減少，非常有利于降低組件歐姆損失，降低CTM（CellToModule，電池到組件轉(zhuǎn)換損失）。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種晶體硅/硅基薄膜疊層電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：a）在n型硅片上形成B擴(kuò)散層；b）除邊隔離，并去除硼硅玻璃；c）在所述B擴(kuò)散層上形成n-i-p結(jié)構(gòu)；d）在所述n型硅片的背面沉積第二非晶硅n型層；e）在所述n-i-p結(jié)構(gòu)上形成第一摻硼氧化鋅薄膜，在所述第二非晶硅n型層上形成第二摻硼氧化鋅薄膜；f）在所述n型硅片的背面形成背電極，在所述n型硅片的正面形成正電極。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述第一摻硼氧化鋅薄膜和/或所述第二摻硼氧化鋅薄膜采用低壓化學(xué)氣相沉積方法沉積形成。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述第一摻硼氧化鋅薄膜和/或所述第二摻硼氧化鋅薄膜的厚度范圍為1000nm～2000nm。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述步驟c）進(jìn)一步包括：c1）在所述B擴(kuò)散層上形成第一非晶硅n型層；c2）在所述第一非晶硅n型層上形成本征微晶硅i層；c3）在所述本征微晶硅i層上形成微晶硅p型層。參考圖4，圖4為采用本發(fā)明提供的制備方法制備的晶體硅/硅基薄膜疊層電池結(jié)構(gòu)，其中，硅基薄膜電池為微晶硅薄膜電池。本方法在晶體硅電池完 成二次清洗后，在其上制作n-i-p微晶硅薄膜電池，從而形成晶體硅/微晶硅薄膜疊層電池。本發(fā)明采用LPCVD方法制備的摻硼氧化鋅（BZO）作為微晶硅薄膜電池的TCO層。BZO是一種具有絨面結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電材料，有優(yōu)異的光陷作用，這一層除了作為微晶硅薄膜電池的透明電極外，BZO還可以作為整個(gè)疊層電池的光陷層，這樣晶硅電池?zé)o需制作絨面。BZO與常用的ITO或FTO比具有成本低，制備簡(jiǎn)便，適合大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)。BZO已經(jīng)廣泛用于硅基薄膜電池，特別是高效非晶-微晶硅基薄膜電池領(lǐng)域，工藝高度可靠，原材料豐富。圖5為L(zhǎng)PCVD摻硼氧化鋅的表面結(jié)構(gòu)，可以看到其表面的金字塔結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的光陷作用。圖6給出了LPCVDBZO膜的光學(xué)特性，特別是在可見(jiàn)光范圍內(nèi)良好的霧度。參考圖7（a）和圖7（b）可以看出，在硅片上沉積的LPCVDBZO的光陷與減反射作用，黑色為沉積BZO膜后的硅片。本發(fā)明與異質(zhì)結(jié)電池完全不同，異質(zhì)結(jié)電池是單結(jié)電池，發(fā)射極形成在晶硅與非晶硅的界面處。而本發(fā)明是晶體硅電池與微晶硅n-i-p薄膜電池的疊層電池，有效提高了疊層電池光電轉(zhuǎn)換效率。另外晶體硅電池也不同于目前通用的結(jié)構(gòu)，它利用頂電池的光陷作用，晶硅電池?zé)o需在晶硅硅片上制備絨面形成光陷結(jié)構(gòu)，從而節(jié)省了相關(guān)的材料設(shè)備費(fèi)用。附圖說(shuō)明通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：圖1示出了傳統(tǒng)晶體硅電池的基本結(jié)構(gòu)；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的非晶硅與微晶硅薄膜的疊層電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了雙面結(jié)構(gòu)的HIT電池示意圖；圖4示出了本發(fā)明提供的制備方法制備的晶體硅/硅基薄膜疊層電池結(jié)構(gòu)的一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了LPCVDBZO表面結(jié)構(gòu)顯微圖；圖6示出了LPCVDBZO的光學(xué)特性曲線(xiàn)圖；圖7（a）示出了沉積BZO薄膜后的硅片表面照片；圖7（b）示出了清洗后，制絨前硅片表面照片；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一種晶體硅/硅基薄膜疊層電池的制備方法的一種具體實(shí)施方式的流程示意圖；圖9為圖8所示的本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中步驟S103的可能步驟的分解步驟示意圖。附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)描述。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。參考圖4和圖8，圖8是本發(fā)明中一種晶體硅/硅基薄膜疊層電池的制備方法的流程示意圖。步驟S101，在n型硅片100上形成B擴(kuò)散層200。這里的n型硅片100可以是單晶或是多晶硅片。在形成B擴(kuò)散層200之前，需要對(duì)n型硅片100的表面進(jìn)行清洗以及切割損傷處理，以便在平滑的硅片上（去損傷后）進(jìn)行后續(xù)操作。清洗之后，對(duì)n型硅片100進(jìn)行硼離子擴(kuò)散，以形成發(fā)射極。步驟S102，除邊隔離，并去除硼硅玻璃。由于進(jìn)行硼擴(kuò)散之后，會(huì)導(dǎo)致n型硅片100上形成的擴(kuò)散層導(dǎo)通，以至于后續(xù)制備的電池有短路的可能性，因此需要對(duì)進(jìn)行過(guò)硼擴(kuò)散的n型硅片100進(jìn)行除邊隔離?？蛇x的，除邊隔離采用離子刻蝕或激光劃線(xiàn)的方法進(jìn)行。在太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)制造過(guò)程中，通過(guò)化學(xué)腐蝕法也即把n型硅片100放在腐蝕性溶液中浸泡，使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，以去除擴(kuò)散過(guò)程中在n型硅片100表面形成的一層硼硅玻璃。可選的，上述腐蝕性溶液采用氫氟酸與氟化銨的混合溶液。步驟S103，在所述B擴(kuò)散層200上形成n-i-p結(jié)構(gòu)?？蛇x的，n-i-p結(jié)構(gòu)可采用OerlikonSolar的TAI-1200PECVD設(shè)備，由硅烷（SiH4），三甲基硼（TMB）， 磷烷（PH3），和氫氣（H2）反應(yīng)沉積而成。其中本征微晶硅i層320的厚度由電流優(yōu)化需求而定，過(guò)厚會(huì)導(dǎo)致電流下降及光致衰減問(wèn)題，因此其厚度優(yōu)選在500nm～1500nm的范圍內(nèi)。此外，本征微晶硅i層320需要高（大于75%）的晶化率，以抑制光致衰減問(wèn)題。薄膜電池的n型層采用非晶硅材料制成，目的是對(duì)晶體硅的發(fā)射極形成良好的鈍化作用。參考圖9，步驟S103進(jìn)一步包括：步驟S103-1，在所述B擴(kuò)散層200上形成第一非晶硅n型層310。優(yōu)選的，所述第一非晶硅n型層310的厚度范圍為10nm～30nm，例如：10nm、20nm或30nm。步驟S103-2，在所述第一非晶硅n型層310上形成本征微晶硅i層320。優(yōu)選的，所述本征非晶硅i層320的厚度范圍為500nm～1500nm，例如：500nm、1000nm或1500nm。步驟S103-3，在所述本征微晶硅i層320上形成微晶硅p型層330。優(yōu)選的，所述微晶硅p型層330的厚度范圍為10nm～30nm，例如：10nm、20nm或30nm。可選的，第一非晶硅n型層310、本征微晶硅i層320和/或微晶硅p型層330可采用CVD、PECVD等沉積而成。步驟S104，在所述n型硅片100的背面沉積第二非晶硅n型層400?？蛇x的，采用PECVD方法沉積非晶硅材料形成第二非晶硅n型層400。優(yōu)選的，所述第二非晶硅n型層400的厚度范圍為10nm～30nm，例如：10nm，18nm或30nm。步驟S105，在所述n-i-p結(jié)構(gòu)上形成第一摻硼氧化鋅薄膜510，在所述第二非晶硅n型層400上形成第二摻硼氧化鋅薄膜520。從圖5中可以看到，摻硼氧化鋅薄膜的表面呈現(xiàn)出金字塔結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以起到很好的光陷作用，因此可完全取代傳統(tǒng)工藝中的制絨以及相關(guān)的清洗工藝。此外，用沉積摻硼氧化鋅薄膜代替濺射ITO（IndiumTinOxide）形成減反射膜，可以大大降低昂貴的ITO用量，進(jìn)而節(jié)約生產(chǎn)成本?？蛇x的，采用CVD（ChemicalVaporDeposition，化學(xué)氣相沉積）方法沉積第一摻硼氧化鋅薄膜510和/或第二摻硼氧化鋅薄膜520。優(yōu)選的，采用LPCVD（LowPressureChemicalVaporDeposition，低壓化學(xué)氣相沉積）方法進(jìn)行沉積，這樣形成的一摻硼氧化鋅薄膜510和/或第二摻硼氧化鋅薄膜520具 有光陷結(jié)構(gòu)，能夠起到很好的減反射作用，并可取代傳統(tǒng)工藝中的制絨工藝?？蛇x的，第一摻硼氧化鋅薄膜510和/或第二摻硼氧化鋅薄膜520可采用OerlikonSolar的TCO-1200LPCVD設(shè)備，由水（H2O），二乙基鋅（DEZ）和硼烷（B2H6）反應(yīng)沉積形成。BZO薄膜需要高透過(guò)率和光陷作用，因此需要低參雜和必要的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)需要的絨面結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述第一摻硼氧化鋅薄膜510厚度范圍為1000nm～2000nm，例如：1000nm，1550nm或2000nm。優(yōu)選的，所述第二摻硼氧化鋅薄膜520厚度范圍為500nm～1000nm，例如：1000nm～2000nm，例如：1000nm，1500nm或2000nm。此外，在第二非晶硅n型層400上沉積第二摻硼氧化鋅薄膜520可以在硅片背面產(chǎn)生良好的導(dǎo)電作用，其可以取代鋁背場(chǎng)。步驟S106，在所述n型硅片100的背面形成背電極620，在所述n型硅片的正面形成正電極610?？蛇x的，上述背電極620和/或正電極610可采用電鍍技術(shù)（Electroplating）或絲網(wǎng)印刷等形成。當(dāng)采用絲網(wǎng)印刷的方法形成背電極620和/或正電極610時(shí)，需要對(duì)所述n型硅片100進(jìn)行干燥。為了對(duì)非晶硅頂電池造成不良影響，干燥溫度優(yōu)選不超過(guò)200℃，例如：100℃、150℃或190℃。采用本發(fā)明提供的晶體硅/硅基薄膜疊層電池的制備方法在晶硅電池結(jié)構(gòu)上疊加了一個(gè)微晶硅薄膜電池，形成了晶硅/微晶硅薄膜疊層電池。這種疊層電池降低了整個(gè)電池的電流密度，由于電池處于串聯(lián)，子電池的開(kāi)路電壓疊加，提高了開(kāi)路電壓。由于電流密度的降低，相關(guān)的電極歐姆損失減少，更重要的是由于開(kāi)路電壓的提高，電池到組件轉(zhuǎn)換損失（Celltomodule,CTM）將會(huì)減少。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，顯然“包括”一詞不排除其他模塊或步驟，單數(shù)不排除復(fù)數(shù)。