一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，采用第一溫度在單晶硅片的一面沉積第一非晶硅本征層；采用第一溫度在單晶硅片的另一面沉積第二非晶硅本征層；采用第二溫度對(duì)沉積有第一非晶硅本征層和第二非晶硅本征層的單晶硅片進(jìn)行退火處理；其中，第二溫度大于第一溫度。由于采用較低的第一溫度沉積第一非晶硅本征層和第二非晶硅本征層并采用較高的第二溫度對(duì)異質(zhì)結(jié)進(jìn)行退火處理相結(jié)合的方式，通過測(cè)試數(shù)據(jù)可知，可以使硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中的a-Si:H/c-Si界面獲得較好的鈍化效果，有利于獲得較長的少子壽命，進(jìn)而提升硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的開路電壓，增強(qiáng)硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的性能。
【專利說明】一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益加重，人們對(duì)新能源的研究和應(yīng)用開發(fā)更加 關(guān)注。其中，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)以其潔凈、安全、可再生成為新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其 中，硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池憑借其較低的制備工藝溫度、較高的光電轉(zhuǎn)換效率、優(yōu)異的高溫/ 弱光發(fā)電以及較低的衰減等優(yōu)勢(shì)，成為目前太陽能行業(yè)的重要發(fā)展方向。
[0003] 硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池一般包括單晶硅片襯底，分別位于單晶硅片襯底兩側(cè)的非晶 硅本征層，以及位于非晶硅本征層外側(cè)的前電極和背電極；其中，非晶硅本征層/單晶硅片 /非晶硅本征層（i/ c-Si/i)結(jié)構(gòu)是核心結(jié)構(gòu)。當(dāng)太陽光照射到PN結(jié)時(shí)，內(nèi)建電場(chǎng)使得光照 產(chǎn)生的光生空穴電子對(duì)分離，從而形成非平衡載流子，產(chǎn)生電流。在硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的 制備過程中，對(duì)非晶硅和單晶硅（a-Si:H/c-Si)界面的鈍化成為硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的核 心技術(shù)之一。鈍化處理可以對(duì)硅片表面的懸掛鍵等表面缺陷進(jìn)行處理，降低表面活性，從而 降低少數(shù)載流子表面復(fù)合的速率，以獲得較長的少子壽命，增強(qiáng)硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的性 能。
[0004] 目前，提升a-Si:H/C-Si界面的鈍化效果的工藝有通過提高硅烷的解離度、降低 本征層沉積溫度或在非晶硅向微晶硅轉(zhuǎn)化區(qū)沉積高質(zhì)量的非晶硅本征層等方式。但是， 目前提升a-Si :H/c-Si界面鈍化的工藝窗口比較窄，存在工藝較復(fù)雜或難以穩(wěn)定控制的問 題。
[0005] 因此，如何采用一種易于實(shí)現(xiàn)且易于控制的方式來提高a-Si:H/c-Si界面的鈍化 效果，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，用以采用易于 實(shí)現(xiàn)且易于控制的方式提高a-Si :H/c-Si界面的鈍化效果。
[0007] 因此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，包括：
[0008] 采用第一溫度在單晶硅片的一面沉積第一非晶硅本征層；
[0009] 采用所述第一溫度在單晶硅片的另一面沉積第二非晶硅本征層；
[0010] 采用第二溫度對(duì)沉積有所述第一非晶硅本征層和第二非晶硅本征層的單晶硅片 進(jìn)行退火處理；其中，所述第二溫度大于所述第一溫度。
[0011] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 作方法中，在采用第二溫度對(duì)沉積有所述第一非晶硅本征層和第二非晶硅本征層的單晶硅 片進(jìn)行退火處理時(shí)，所述退火處理的加熱時(shí)長與采用的所述第二溫度成反比。
[0012] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 作方法中，所述退火處理的加熱時(shí)長為l〇min至60min。
[0013] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 作方法中，所述第一溫度為135°c至175°C，所述第二溫度為185°C至240°C。
[0014] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 作方法中，所述第一溫度為135°C、150°C或175°C，所述第二溫度為185°C、200°C或240°C。
[0015] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 作方法中，所述第一溫度為150°c，所述第二溫度為240°C。
[0016] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 作方法中，在所述采用第一溫度在單晶硅片的一面沉積第一非晶硅本征層之后，在進(jìn)行所 述采用第一溫度在單晶硅片的另一面沉積第二非晶硅本征層之前，還包括：在所述第一非 晶硅本征層上沉積N型摻雜非晶硅層；
[0017] 在所述采用第一溫度在單晶硅片的另一面沉積第二非晶硅本征層之后，在進(jìn)行所 述退火處理之前，還包括：在所述第二非晶硅本征層上沉積P型摻雜非晶硅層。
[0018] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 作方法中，在所述采用第一溫度在單晶硅片的一面沉積第一非晶硅本征層之前，還包括：
[0019] 對(duì)所述單晶硅片進(jìn)行制絨處理，并在所述制絨處理之后進(jìn)行清洗處理。
[0020] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 作方法中，對(duì)所述單晶硅片進(jìn)行制絨處理，包括：
[0021] 將所述單晶硅片放入預(yù)先制備的制絨溶液中；
[0022] 在設(shè)定的制絨時(shí)間內(nèi)，對(duì)所述單晶硅片和/或所述制絨溶液進(jìn)行間歇性晃動(dòng)；
[0023] 將所述單晶硅片從所述制絨溶液中取出。
[0024] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制 作方法中，在對(duì)所述單晶硅片進(jìn)行清洗處理，包括：
[0025] 對(duì)所述單晶硅片進(jìn)行預(yù)清洗使得硅片表面產(chǎn)生氧化后，進(jìn)行刻蝕處理；其中，
[0026] 采用雙氧水、氫氟酸和水混合后的刻蝕溶液對(duì)經(jīng)過預(yù)清洗后的所述單晶硅片進(jìn)行 刻蝕處理。
[0027] 本發(fā)明有益效果如下：
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，采用第一溫度在單晶 娃片的一面沉積第一非晶娃本征層；米用第一溫度在單晶娃片的另一面沉積第二非晶娃本 征層；采用第二溫度對(duì)沉積有第一非晶硅本征層和第二非晶硅本征層的單晶硅片進(jìn)行退火 處理；其中，第二溫度大于第一溫度。由于在制作硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的過程中對(duì)于溫度的 控制較容易實(shí)現(xiàn)，因此，采用較低的第一溫度沉積第一非晶硅本征層和第二非晶硅本征層 并采用較高的第二溫度對(duì)異質(zhì)結(jié)進(jìn)行退火處理相結(jié)合的方式，通過測(cè)試數(shù)據(jù)可知，可以使 硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中的a-Si:H/c-Si界面獲得較好的鈍化效果，有利于獲得較長的少子 壽命，進(jìn)而提升硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的開路電壓，增強(qiáng)硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中提供的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法的流程圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中提供的實(shí)例一中硅異質(zhì)結(jié)的制作方法的流程圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中提供的實(shí)例二中硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法的流程 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法的具體實(shí) 施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，如圖1所示，包括以 下步驟：
[0034] S101、采用第一溫度在單晶硅片的一面沉積第一非晶硅本征層；
[0035] S102、采用第一溫度在單晶硅片的另一面沉積第二非晶硅本征層；
[0036] S103、采用第二溫度對(duì)沉積有第一非晶硅本征層和第二非晶硅本征層的單晶硅片 進(jìn)行退火處理；其中，該第二溫度大于第一溫度。
[0037] 在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法中，由于在制作硅異 質(zhì)結(jié)太陽能電池的過程中對(duì)于溫度的控制較容易實(shí)現(xiàn)，因此，采用較低的第一溫度沉積第 一非晶硅本征層和第二非晶硅本征層并采用較高的第二溫度對(duì)異質(zhì)結(jié)進(jìn)行退火處理相結(jié) 合的方式，通過測(cè)試數(shù)據(jù)可知，可以使硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池中的a-Si :H/c-Si界面獲得較 好的鈍化效果，有利于獲得較長的少子壽命，進(jìn)而提升硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的開路電壓，增 強(qiáng)硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的性能。
[0038] 在具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法中的第一溫度 一般控制在為135°C至175°C之間，第二溫度一般控制在為185°C至240°C之間，通過測(cè)試可 知，在上述溫度范圍內(nèi)實(shí)施本發(fā)明提供的上述方法可以獲得較好的鈍化效果，有利于獲得 較長的少子壽命，進(jìn)而提升硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的開路電壓，增強(qiáng)硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的 性能。
[0039] 進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述制作方法在具體實(shí)施時(shí)，第一溫度可以選取 135°C、150°C或 175°C，第二溫度可以選取 185°C、200°C或 240°C。
[0040] 進(jìn)一步地，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)比可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述制作方法在具體實(shí) 施時(shí)，在第一溫度選取150°c，且第二溫度選取240°C時(shí)，可以獲得最佳的鈍化效果，從而獲 得最長的少子壽命，進(jìn)而得到最高的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的開路電壓。
[0041] 在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方法中，在執(zhí)行步驟S103采用第二溫 度對(duì)沉積有第一非晶硅本征層和第二非晶硅本征層的單晶硅片進(jìn)行退火處理時(shí)，可以根據(jù) 退火處理中采用的第二溫度來決定退火處理的時(shí)長，一般地，退火處理的加熱時(shí)長與采用 的第二溫度成反比，即第二溫度越高，退火處理的加熱時(shí)長可以越短。
[0042] 一般地，在具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述制作方法中，在進(jìn)行退火處理時(shí) 的加熱時(shí)長一般控制在為l〇min至60min之間為佳，例如：當(dāng)?shù)诙囟冗x取220°C _240°C 時(shí)，退火處理時(shí)的加熱時(shí)長控制在lOmin左右即可得到較好地效果。
[0043] 在具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述制作方法中，為了使單晶硅片最大限度 地減少光反射，提1?短路電流（Isc)，增加 PN結(jié)面積，最終提1?光電轉(zhuǎn)換效率，在執(zhí)行步驟 S101采用第一溫度在單晶硅片的一面沉積第一非晶硅本征層之前，還可以包括對(duì)單晶硅片 進(jìn)行制絨處理和清洗處理的步驟。
[0044] 制絨處理的具體實(shí)現(xiàn)方式有多種，以其中一種為例具體說明對(duì)單晶硅片進(jìn)行制絨 處理的步驟。
[0045] 在具體實(shí)施時(shí)，先將單晶硅片放入預(yù)先制備的制絨溶液中；然后在設(shè)定的制絨時(shí) 間內(nèi)，對(duì)單晶娃片和/或制續(xù)溶液進(jìn)行間歇性晃動(dòng)；最后，將單晶娃片從制續(xù)溶液中取出。
[0046] 其中，制絨溶液可以是由氫氧化鈉、硅酸鈉、異丙醇和水混合后形成的制絨溶液， 也可以是由氫氧化鈉、水和制絨添加劑混合后形成的制絨溶液。并且，間歇性晃動(dòng)的次數(shù) 和間隔時(shí)間是根據(jù)制絨時(shí)間預(yù)先確定的，一般制絨時(shí)間越長，間歇性晃動(dòng)的次數(shù)越多，具體 地，制絨時(shí)間一般為25min至40min，間隔時(shí)間為3min至lOmin，間歇性晃動(dòng)的次數(shù)一般為 4次至8次。這樣可以在采用現(xiàn)有制絨溶液的基礎(chǔ)上，就能獲得絨面形貌穩(wěn)定、外觀整潔均 勻和陷光性能良好的單晶硅片。
[0047] 在對(duì)單晶硅片進(jìn)行制絨處理之后，為了清除單晶硅片表面的污染，一般在制絨處 理之后還需進(jìn)行清洗處理。
[0048] 清洗處理的具體實(shí)現(xiàn)方式有多種，以其中一種為例具體說明對(duì)單晶硅片進(jìn)行清洗 處理的步驟。
[0049] 在具體實(shí)施時(shí)，先對(duì)單晶硅片進(jìn)行預(yù)清洗使得硅片表面產(chǎn)生氧化后，然后進(jìn)行刻 蝕處理；其中，可以采用雙氧水、氫氟酸和水混合后的刻蝕溶液對(duì)經(jīng)過預(yù)清洗后的單晶硅片 進(jìn)行刻蝕處理。
[0050] 其中，氧化處理和刻蝕處理交替執(zhí)行，重復(fù)1-3次，并且刻蝕處理時(shí)間為30s至 5min。這樣利用了硅片與雙氧水、氫氟酸和水的混合溶液的界面化學(xué)變化，促進(jìn)了對(duì)硅片表 面進(jìn)行微刻蝕，從而進(jìn)一步降低了硅片表面的金屬污染。
[0051] 在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方法中，為了形成最終的太陽能電池， 一般執(zhí)行步驟S101采用第一溫度在單晶硅片的一面沉積第一非晶硅本征層之后，且執(zhí)行 步驟S102采用第一溫度在單晶硅片的另一面沉積第二非晶硅本征層之前，還可以包括：在 第一非晶硅本征層上沉積N型摻雜非晶硅層的步驟；一般執(zhí)行步驟S102采用第一溫度在單 晶硅片的另一面沉積第二非晶硅本征層之后，且在執(zhí)行步驟S103退火處理之前，還包括： 在第二非晶硅本征層上沉積P型摻雜非晶硅層。
[0052] 通過執(zhí)行上述步驟后，形成了 N型摻雜非晶硅層/非晶硅本征層/單晶硅片/非 晶硅本征層/P型摻雜非晶硅層（ni/c-Si/ip)結(jié)構(gòu)，之后可以制作前電極和背電極完成太 陽能電池的制作。
[0053] 下面通過兩個(gè)具體的實(shí)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的上述的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的 制作方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0054] 實(shí)例一：制作i/c-Si/i結(jié)構(gòu)后測(cè)試少子壽命以及開路電壓，如圖2所示，具體包括 以下步驟：
[0055] S201、對(duì)單晶硅片進(jìn)行制絨處理；在具體實(shí)施時(shí)，可以選用厚度為195 μ m，電阻率 為 1-5Ω · cm 的 N 型單晶硅片，浸泡在由 L2wt% Na0H、0.8wt% Na2Si〇dP8vol% IPA 組 成的混合溶液中，在80°C的條件下經(jīng)過40min處理后，采用去離子水（DI water)沖洗5min 至 lOmin。
[0056] S202、對(duì)經(jīng)過制絨處理后的單晶硅片進(jìn)行清洗處理；在具體實(shí)施時(shí)，清洗處理可以 包括三個(gè)步驟：（1)SC1清洗，將單晶硅片放入ΝΗ 3·Η20 : H202 : H20配比為1 : 1 : 5的混 合液中，在75°C的條件下浸泡15min，之后DI water沖洗5min至lOmin ; (2) SC2清洗，將單 晶硅片放入HC1 : H202 : H20配比為1 : 1 : 5的混合液中，在75°C的條件下浸泡15min， 之后DI water沖洗5min至lOmin ; (3)HF清洗，用2wt%的HF溶液清洗單晶娃片2min，之 后DI water沖洗2min至5min。之后，對(duì)經(jīng)過前述第三次清洗后的單晶硅片進(jìn)行甩干處理。
[0057] S203、米用第一溫度，在單晶娃片的一面沉積40nm的第一非晶娃本征層；
[0058] S204、采用第一溫度，在單晶硅片的另一面沉積40nm的第二非晶硅本征層，以形 成i/c-Si/i結(jié)構(gòu)；
[0059] S205、采用第二溫度在退火爐中，在大氣氣氛下對(duì)i/c-Si/i結(jié)構(gòu)退火30min ;
[0060] S206、對(duì)經(jīng)過退火處理后的i/c-Si/i結(jié)構(gòu)進(jìn)行少子壽命的測(cè)試，以及開路電壓的 測(cè)試。
[0061] 下表1中列出了四組測(cè)試樣品的參數(shù)。
[0062] 表 1
[0063]

【權(quán)利要求】
1. 一種硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，包括： 米用第一溫度在單晶娃片的一面沉積第一非晶娃本征層； 采用所述第一溫度在單晶硅片的另一面沉積第二非晶硅本征層； 采用第二溫度對(duì)沉積有所述第一非晶硅本征層和第二非晶硅本征層的單晶硅片進(jìn)行 退火處理；其中，所述第二溫度大于所述第一溫度。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在采用第二溫度對(duì)沉積有所述第一非晶硅 本征層和第二非晶硅本征層的單晶硅片進(jìn)行退火處理時(shí)，所述退火處理的加熱時(shí)長與采用 的所述第二溫度成反比。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述退火處理的加熱時(shí)長為lOmin至 60min〇
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一溫度為135°C至175°C，所述第二溫 度為 185°C至 240°C。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一溫度為135°C、150°C或175°C，所述 第二溫度為 185°C、200°C或 240°C。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一溫度為150°C，所述第二溫度為 240。。。
7. 如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述采用第一溫度在單晶硅片 的一面沉積第一非晶硅本征層之后，在進(jìn)行所述采用第一溫度在單晶硅片的另一面沉積第 二非晶硅本征層之前，還包括：在所述第一非晶硅本征層上沉積N型摻雜非晶硅層； 在所述采用第一溫度在單晶硅片的另一面沉積第二非晶硅本征層之后，在進(jìn)行所述退 火處理之前，還包括：在所述第二非晶硅本征層上沉積P型摻雜非晶硅層。
8. 如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述采用第一溫度在單晶硅片 的一面沉積第一非晶娃本征層之前，還包括： 對(duì)所述單晶硅片進(jìn)行制絨處理，并在所述制絨處理之后進(jìn)行清洗處理。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，對(duì)所述單晶硅片進(jìn)行制絨處理，包括： 將所述單晶硅片放入預(yù)先制備的制絨溶液中； 在設(shè)定的制絨時(shí)間內(nèi)，對(duì)所述單晶硅片和/或所述制絨溶液進(jìn)行間歇性晃動(dòng)； 將所述單晶硅片從所述制絨溶液中取出。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在對(duì)所述單晶硅片進(jìn)行清洗處理，包括： 對(duì)所述單晶硅片進(jìn)行預(yù)清洗使得硅片表面產(chǎn)生氧化后，進(jìn)行刻蝕處理；其中， 采用雙氧水、氫氟酸和水混合后的刻蝕溶液對(duì)經(jīng)過預(yù)清洗后的所述單晶硅片進(jìn)行刻蝕 處理。
【文檔編號(hào)】H01L31/20GK104112795SQ201410368289
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】田小讓, 王進(jìn), 谷士斌, 張 林, 楊榮, 李立偉, 孟原, 郭鐵 申請(qǐng)人:新奧光伏能源有限公司