钝化接触太阳能电池的制作方法

本发明涉及一种晶硅太阳能电池，特别是涉及一种钝化接触太阳能电池。

背景技术：

载流子选择钝化接触太阳能电池是近年来逐步兴起的新型异质结晶硅太阳能电池。此类太阳能电池具有一个与传统p-n结太阳能电池不同的载流子(电子或空穴)选择结构，该类太阳能电池结构通常包括三部分：晶硅、钝化隧穿层以及载流子选择层，该类太阳能电池结构同时具有钝化表面和有效收集载流子的优点。

传统的，钝化接触天阳能电池采用掺杂的非晶硅或掺杂的多晶硅与基底硅层形成p-n异质结，并在掺杂的非晶硅或掺杂的多晶硅与基底硅层插入一层钝化隧穿层，该类电池的典型特征是仍然采用传统的掺杂硅作为发射极来收集电子或空穴，这种电池的典型特征是：仍然采用传统的掺杂硅作为发射极来收集电子或空穴，在电池内形成的是p-n异质结。

电子选择钝化接触太阳能电池结构是异质结晶硅电池的重要结构，通常包括三部分：晶硅、钝化隧穿层以及电子选择层。现有的电子选择层为n型重掺磷硅层。

空穴选择钝化接触天阳能电池结构也是异质结晶硅电池的重要结构，同样包括三部分：晶硅、钝化隧穿层以及空穴选择层。现有的空穴选择层为p型重掺硼或p型重掺铝硅层。

如上所述，现有载流子选择钝化接触异质结太阳能电池结构通常采用两种硅掺杂材料作为载流子选择层材料，其面临的主要问题如下：

如果采用n型重掺磷硅层作为电子选择层，其缺点在于通常需要首先沉积一层磷掺杂的非晶硅，之后还要通过长时间高温(>800℃/～60min)处理使其形成多晶硅。该方法的缺点是工艺相对复杂，需要采用高温过程；对掺杂层的杂质浓度需要准确调控，增加了工艺难度；需要采用真空沉积设备，费用昂贵维护成本高。

同理，如果采用p型重掺硼或铝硅层作为空穴选择层，其缺点在于通常需要首先沉积一层硼掺杂或铝掺杂的非晶硅，之后还要通过长时间高温(>800℃/～60min)处理使其形成多晶硅。该方法的缺点是工艺相对复杂，需要采用高温过程；对掺杂层的杂质浓度需要准确调控，增加了工艺难度；需要采用真空沉积设备，费用昂贵维护成本高。

专利文献(US20120285517A1)公开了一种具有高功函数和低功函数金属接触的肖特基势垒太阳能电池结构，其中，采用高功函数金属以及低功函数金属作为载流子收集层，以硅基底层为光学吸收层，形成肖特基太阳能电池结构，该肖特基太阳能电池结构中的载流子选择层的金属与硅基底层直接接触，形成肖特基结，由于能带差别以及表面缺陷，在该金属与硅直接接触界面存在界面势垒，会产生极高的复合速率，严重限制了电池性能的提升；同时，关于硅/金属接触的肖特基电池结构设计。其存在一个根本性问题不能解决：界面态。这也是教科书中一再提起的概念。由于金属与硅直接接触，界面处存在非常高密度的界面态，会导致费米能级的钉扎效应。因此，实际界面势垒几乎不会随金属功函数的变化而变化，是个大致不变的固定值。另外，该专利并未公开采用何种高功函数或低功函数金属作为载流子收集层，无法根据该专利公开的内容进行具体实施。

界面态(有时也称表面态)是界面缺陷的统称。对于硅半导体器件而言，硅与其他物质接触的界面，就存在界面态，这些界面态通常会在硅的带隙中形成缺陷能级。例如硅-氧化硅，硅-氮化硅，硅-非晶硅，硅-金属……等等界面，都可以形成界面态，都可以在硅禁带中引入缺陷态能级。《半导体物理学》(国防工业出版社，刘恩科等)详细介绍了界面态对硅禁带的影响。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有载流子选择钝化接触太阳能电池制备工艺复杂以及制造成本高昂的问题，提供一种载流子选择钝化接触太阳能电池。

本发明提供的一种钝化接触太阳能电池，包括依次层叠的基底层、钝化隧穿层以及载流子选择层，其中，所述载流子选择层包括高功函数金属层和/或低功函数金属层，所述高功函数金属层的金属的功函数大于等于5eV，所述低功函数金属层的金属的功函数小于等于4eV。

在其中的一个实施例中，所述太阳能电池还包括金属电极层，所述金属电极层层叠在所述载流子选择层远离所述钝化隧穿层的一侧，所述金属电极层的金属的电阻率低于1e^-3Ω.cm。

在其中的一个实施例中，所述金属电极层由包括Cu、Ni、Al、Ag中的一种或几种金属制备而成，所述金属电极层的厚度为200-5000nm。

在其中的一个实施例中，所述太阳能电池还包括金属保护层，所述金属保护层层叠在所述金属电极层远离所述载流子选择层的一侧。

在其中的一个实施例中，所述金属保护层由包括Ag、Al、Sn、SnO_x中的一种或几种材料制备而成，所述金属保护层的厚度为10-500nm。

在其中的一个实施例中，所述高功函数金属层由包括Ni、Ir、Pt、Se中的一种或几种金属制备而成。

在其中的一个实施例中，所述低功函数金属层由包括Ca、Mg、Ba、Ga、Li、Ce、Tb、Gd、Y、Nd、Lu、Th、Sc、La、U、Mg、Hf中的一种或几种金属制备而成。

在其中的一个实施例中，所述载流子选择层的厚度为5-50nm。

在其中的一个实施例中，所述钝化隧穿层包括非晶硅层、氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层、氧化铝层、碳化硅层中的任意一层或几种层叠而成。

在其中的一个实施例中，所述载流子选择层包括高功函数金属层和低功函数金属层，所述高功函数金属层以及低功函数金属层交织设置在钝化隧穿层远离所述基底层的一侧。

上述钝化接触太阳能电池，载流子选择层包括由高功函数金属或低功函数金属制备的载流子选择层，结构简单；其中的载流子选择层金属材料调控功函数方式简单，制备高功函数层或低功函数层工艺简单，无需如制备磷掺杂、氮掺杂或硼掺杂的硅合金时需要的高温长时间处理过程，降低了工艺复杂度，扩宽了工艺创空，有利于避免了制备硅合金所需的高温处理工艺以及由高温处理工艺引起的副作用。

上述钝化接触太阳能电池，在硅基底层与低/高功函数金属层之间引入中间层，该层起钝化作用，可以极大地降低界面态，有效克服传统的硅-金属界面的费米钉扎效应；另外，该中间层厚度足够低，可以使载流子能有效通过；最终形成复合率低、电阻率低的高效载流子传输层。

上述钝化接触太阳能电池，高功函数金属层以及低功函数金属层与钝化隧穿层层叠，有效提升载流子收集效率，保持了钝化隧穿层对基底层的钝化效果，可以在适当增加钝化隧穿层的前提下，保持较低的接触电阻，提高太阳能电池的转换效率。

上述载流子选择钝化接触太阳能电池，在载流子选择层与基底层之间设有钝化隧穿层，钝化隧穿层对硅基底层能够起到优良的钝化效果，同时避免载流子选择层与基底层直接接触的结构，避免了载流子选择层的金属与硅基底层直接接触界面的高复合速率，提高了太阳能电池性的性能。

上述载流子选择钝化接触太阳能电池，叠层金属层可兼做为太阳能电池的电极，结构简单，制备工艺简单，降低了太阳能电池的制备难度以及成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为本发明一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图1B为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图2A为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图2B为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图3A为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图3B为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图4A为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图4B为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图5A为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图5B为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图6A为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图6B为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图7为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图8A为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图8B为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图9A为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图；

图9B为本发明另一种可实施的太阳能电池剖面视图。

具体实施方式

为使本发明技术方案更加清楚，以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的载流子选择钝化接触太阳能电池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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请提供一种新的钝化接触太阳能电池结构，采用高功函数金属或低功函数金属作为载流子选择层，在载流子选择层与基底层之间设有钝化隧穿层，经过优化和调整，降低界面的表面缺陷，界面缺陷态低，接触势垒低，在界面形成欧姆接触而非肖特基接触，同时，本发明的结合采用多层金属结构，结合各个金属层材料的性能特点，使载流子选择层与电极的结合更加优良，使太阳能电池产生的载流子更好的通过电极传导出。同时本申请采用高功函数金属或低功函数金属作为载流子选择层，颠覆了传统的掺杂硅作为发射极的技术方案，其制备过程完全无需高温，简单易行，同时太阳能电池性能也有较好的改善。

本发明提供的一种载流子选择钝化接触太阳能电池，该太阳能电池采用具有一定功函数的金属材料制备载流子选择层，更优选的，该载流子选择层能够兼做为太阳能电池的电极使用，使太阳能电池的结构简单，制备工艺简化，提高了太阳能电池的性能，降低了太阳能电池的制造成本。此外，载流子选择层与硅基底层之间设有钝化隧穿层，该钝化隧穿层能够避免载流子选择层与硅基底层直接接触，避免了金属与硅基底层接触界面的复合速率过高现象的存在。

一种可实施的方式是，太阳能电池载流子选择层钝化接触部分包括依次层叠在硅基底层、钝化隧穿层以及载流子选择层，具体的，太阳能电池硅基底层的一侧依次层叠有钝化隧穿层、载流子选择层，在载流子选择层的表面可选择的设有金属电极层和/或金属保护层，硅基底层的另一侧设有磷掺杂晶硅/非晶硅层或氮掺杂晶硅/非晶硅层以及交织设置的电极。

当其中的载流子选择层用作电子选择层时，其中的电子选择层采用功函数小于等于4eV的低功函数金属制备成厚度为5nm-50nm的低功函数金属层，例如，常用的低功函数金属为Ca、Mg、Ba、Ga、Li、Ce、Tb、Gd、Y、Nd、Lu、Th、Sc、La、U、Mg、Hf。低功函数金属层采用上述低功函数金属中的任意一种沉积在钝化隧穿层表面或采用上述低功函数金属中的任意几种调配比例至适当的功函数沉积在钝化隧穿层表面。通过低功函数金属层其较低的功函数，辅助电子通过钝化隧穿层，从而被电极选择。

当其中的载流子选择层用作空穴选择层时，其中的空穴子选择层采用功函数大于等于5eV的高功函数金属制备成厚度为5nm-50nm的高功函数金属层，例如，常用的高功函数金属为Ni、Ir、Pt、Se。高功函数金属层采用上述高功函数金属中的任意一种沉积在钝化隧穿层表面或采用上述高功函数金属中的任意几种调配比例至适当的功函数沉积在钝化隧穿层表面。通过高功函数金属层其较高的功函数，辅助空穴通过钝化隧穿层，从而被金属电极选择。

作为一种优选的实施方式，载流子选择层的厚度为5nm-20nm。

另一种可实施的方式是，太阳能电池载流子选择层钝化接触部分包括依次层叠在硅基底层、钝化隧穿层以及载流子选择层，具体的，太阳能电池硅基底层的一侧设有钝化隧穿层，钝化隧穿层远离基底层的一侧交织间隔设置两种载流子选择层，两种载流子选择层分别为高功函数金属层-空穴选择以及低功函数金属层-电子选择，在高功函数金属层以及低功函数金属层表面可选择的设有金属电极层和/或金属保护层。

其中的金属电极层采用电阻率低于1e^-3Ω.cm的金属或其合金制备成厚度为200nm-5000nm的金属电极层，例如常用的金属为Cu、Ni、Al、Ag，金属电极层由于其电阻率低，具有较高的导电率，能够较好地传导电流，起到电极的作用。

作为一种优选的可实施方式，金属电极层的厚度为200nm-1000nm,进一步的，金属电极层更优选的厚度范围为500nm-1000nm。

其中的金属保护层采用性质稳定、结构致密的金属或金属氧化物制备厚度为10nm-500nm的金属保护层，例如常用的金属或金属氧化物有Ag、Al、Sn、SnOx，金属保护层性质稳定，能够对覆盖于其下的金属电极层、载流子选择层以及硅基底层起到很好的保护作用，防止水汽氧气进入电极内部，避免其覆盖的金属电极层或载流子选择层材料因氧化而失效。

作为一种优选的可实施方式，金属保护层的厚度为100nm-500nm。

其中的钝化隧穿层通常采用非晶硅层、氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层、氧化铝层、碳化硅层中的任意一层或几种层叠而成，钝化隧穿层的厚度优选为0.5nm-8nm。

其中的硅基底层可以为p型硅或n型硅，硅基底层的厚度优选为180nm-240nm。

一种可实施的方式是，低功函数金属层与重掺杂p型层配合，分别作为太阳能电池的电子选择层和空穴选择层，其中，重掺杂p型层选用硼原子掺杂。

一种可实施的方式是，高功函数金属层与重掺杂n型层配合，分别作为太阳能电池的空穴选择层和电子选择层，其中，重掺杂n型层选用磷原子掺杂。

请参阅图1A所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的低功函数金属层150、钝化隧穿层140、基底层110、重掺杂p型层120，以及设置在重掺杂p型层表面的格栅式电极190。其中，重掺杂p型层120作为载流子选择层的空穴选择层，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层，同时，低功函数金属层150还兼做为电池的电极。

请参阅图1B所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的高功函数金属层160、钝化隧穿层140、基底层110、重掺杂n型层130以及设置在重掺杂n型层130表面的格栅式电极190。其中，重掺杂n型层130作为载流子选择层的电子选择层，高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层，同时，高功函数金属层160还兼做为电池的电极。

请参阅图2A所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的低功函数金属层150、钝化隧穿层140、基底层110、钝化隧穿层140、重掺杂p型层120，以及设置在重掺杂p型层120表面的格栅式电极190。其中，重掺杂p型层120作为载流子选择层的空穴选择层，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层，同时，低功函数金属层150还兼做为电池的电极。

请参阅图2B所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的高功函数金属层160、钝化隧穿层140、基底层110、钝化隧穿层140、重掺杂n型层130，以及设置在重掺杂n型层130表面的格栅式电极190。其中，重掺杂n型层130作为载流子选择层的电子选择层，高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层，同时，高功函数金属层160还兼做为电池的电极。

请参阅图3A所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的金属电极层170、低功函数金属层150、钝化隧穿层140、基底层110、重掺杂p型层120，以及设置在重掺杂p型层120表面的格栅式电极190。其中，重掺杂p型层120作为载流子选择层的空穴选择层，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层，金属电极层170作为电池的电极。

请参阅图3B所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的金属电极层170、高功函数金属层160、钝化隧穿层140、基底层110、重掺杂n型层130，以及设置在重掺杂n型层130表面的格栅式电极190。其中，重掺杂n型层130作为载流子选择层的电子选择层，高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层，金属电极层170作为电池的电极。

请参阅图4A所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的金属电极层170、低功函数金属层150、钝化隧穿层140、基底层110、钝化隧穿层140、重掺杂p型层120，以及设置在重掺杂p型层120表面的格栅式电极190。其中，重掺杂p型层120作为载流子选择层的空穴选择层，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层，金属电极层170作为电池的电极。

请参阅图4B所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的金属电极层170、高功函数金属层160、钝化隧穿层140、基底层110、钝化隧穿层140、重掺杂n型层130，以及设置在重掺杂n型层130表面的格栅式电极190。其中，重掺杂n型层130作为载流子选择层的电子选择层，高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层，金属电极层170作为电池的电极。

请参阅图5A所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的金属保护层180、金属电极层170、低功函数金属层150、钝化隧穿层140、基底层110、重掺杂p型层120，以及设置在重掺杂p型层120表面的格栅式电极190。其中，重掺杂p型层120作为载流子选择层的空穴选择层，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层，金属电极层170作为电池的电极，金属保护层180起到保护覆盖于其下的载流子选择层-低功函数金属层150以及金属电极层170的作用。

请参阅图5B所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的金属保护层180、金属电极层170、高功函数金属层160、钝化隧穿层140、基底层110、重掺杂n型层130，以及设置在重掺杂n型层130表面的格栅式电极190。其中，重掺杂n型层130作为载流子选择层的电子选择层，高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层，金属电极层170作为电池的电极，金属保护层180起到保护覆盖于其下的载流子选择层-高功函数金属层160以及金属电极层170的作用。

请参阅图6A所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的金属保护层180、金属电极层170、低功函数金属层150、钝化隧穿层140、基底层110、钝化隧穿层140、重掺杂p型层120，以及设置在重掺杂p型层120表面的格栅式电极190。其中，重掺杂p型层120作为载流子选择层的空穴选择层，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层，金属电极层170作为电池的电极，金属保护层180起到保护覆盖于其下的载流子选择层-低功函数金属层150以及金属电极层170的作用。

请参阅图6B所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的金属保护层180、金属电极层170、高功函数金属层160、钝化隧穿层140、基底层110、钝化隧穿层140、重掺杂n型层130，以及设置在重掺杂n型层130表面的格栅式电极190。其中，重掺杂n型层130作为载流子选择层的电子选择层，高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层，金属电极层170作为电池的电极，金属保护层180起到保护覆盖于其下的载流子选择层-高功函数金属层160以及金属电极层170的作用。

请参阅图7所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的减反射层111、基底层110、钝化隧穿层140，以及间隔设置在钝化隧穿层140表面的高功函数金属层160以及低功函数金属层150。其中，高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层同时兼做为电池的电极，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层同时兼做为电池的电极。

请参阅图8A所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的减反射层111、基底层110、钝化隧穿层140，间隔设置在钝化隧穿层140表面的高功函数金属层160、低功函数金属层150，以及层叠在高功函数金属层160表面、低功函数金属层150表面的金属电极层170。高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层，金属电极层170作为电池的电极。

请参阅图8B所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的减反射层111、基底层110、钝化隧穿层140，间隔设置在钝化隧穿层140表面的高功函数金属层160、低功函数金属层150，以及层叠在高功函数金属层160表面、低功函数金属层150表面的金属电极层170。高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层，金属电极层170作为电池的电极。其中，层叠在高功函数金属层160表面的金属电极层171与层叠在低功函数金属层150表面的金属电极层172为不同的金属材料制备而成。

请参阅图9A所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的减反射层111、基底层110、钝化隧穿层140，间隔设置在钝化隧穿层140表面的高功函数金属层160、低功函数金属层150，层叠在高功函数金属层160表面、低功函数金属层150表面的金属电极层170，以及层叠在金属电极层170表面的金属保护层。高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层，金属电极层170作为电池的电极。其中，层叠在高功函数金属层160表面的金属电极层171与层叠在低功函数金属层150表面的金属电极层172为不同的金属材料制备而成。

请参阅图9B所示，给出了一种可实施的钝化接触太阳能电池结构，该钝化接触太阳能电池包括依次层叠的减反射层111、基底层110、钝化隧穿层140，间隔设置在钝化隧穿层140表面的高功函数金属层160、低功函数金属层150，层叠在高功函数金属层160表面、低功函数金属层150表面的金属电极层170，以及层叠在金属电极层170表面的金属保护层180。高功函数金属层160作为载流子选择层的空穴选择层，低功函数金属层150作为载流子选择层的电子选择层，金属电极层170作为电池的电极。其中，层叠在高功函数金属层160表面的金属电极层171与层叠在低功函数金属层150表面的金属电极层172为不同的金属材料制备而成，覆盖在高功函数金属层160表面的金属电极层171的表面的金属保护层181与覆盖在低功函数金属层150表面的金属电极层172的表面的金属保护层182也采用不同的金属材料制备而成。

以下结合实施例说明本发明的钝化接触太阳能电池结构特点。

实施例1

本实施例以厚度为240μm、电阻率为1-3Ω.cm的n型硅片为基底层，首先对n型硅片采用常规的技术手段进行预处理，例如使用四甲基氢氧化铵(TMAH)、氟化氢(HF)和RCA清洗液对作为衬底的n型硅片进行清洗制绒，以便去除机械损伤层、油污以及金属杂质，同时在表面形成起伏不平的绒面；在硅片的前表面制备硼扩散的p+层、SiN钝化层和金属电极；接着采用抛光工艺将背表面面平整化；然后通过68％的浓硝酸在硅片背表面生长一层厚度为1.2nm的氧化硅(SiO_x)层作为钝化隧穿层。

将硅片分成两组。第一组：利用热蒸镀设备在有氧化硅层一侧的表面依次沉积一层厚度为50nm的Mg载流子选择层和一层厚度为200nm的Al金属电极层。第二组：去除氧化硅层，利用磁控溅射设备沉积一层厚度为200nmAl金属电极层。分别以n型硅片两侧的金属电极层作为电极测定该电池的IV曲线，测定结果见表1所示。

实施例2

本实施例以厚度为270μm、电阻率为1-3Ω.cm的n型硅片为基底层，首先对n型硅片采用常规的技术手段进行预处理，例如使用四甲基氢氧化铵(TMAH)、氟化氢(HF)和RCA清洗液对作为衬底的n型硅片进行清洗制绒，以便去除机械损伤层、油污以及金属杂质，同时在表面形成起伏不平的绒面；在硅片的前表面制备硼扩散的p+层、SiN钝化层和金属电极；接着采用抛光工艺将背表面面平整化；然后通过68％的浓硝酸在硅片背表面生长一层厚度为2.2nm的氧化硅(SiO_x)层作为钝化隧穿层。

将硅片分成两组。第一组：在氧化硅层表面利用等热蒸镀设备依次沉积一层厚度为50nm的Ca载流子选择层和一层厚度为200nm的Al金属电极层。第二组：去除氧化硅层，利用电子束蒸镀设备沉积一层厚度为200nmAl金属电极层。分别以n型硅片两侧的金属电极层作为电极测定该电池的IV曲线，测定结果见表1所示。

实施例3

本实施例以厚度为250μm、电阻率为1-3Ω.cm的n型硅片为基底层，首先对n型硅片采用常规的技术手段进行预处理，例如使用四甲基氢氧化铵(TMAH)、氟化氢(HF)和RCA清洗液对作为衬底的n型硅片进行清洗制绒，以便去除机械损伤层、油污以及金属杂质，同时在表面形成起伏不平的绒面；在硅片的前表面制备硼扩散的p+层、SiN钝化层和金属电极；接着采用抛光工艺将背表面面平整化；然后通过PECVD法在硅片背表面生长一层厚度为5nm的非晶硅(a-Si:H)层作为钝化隧穿层。

将硅片分成两组。第一组：在其中一侧的非晶硅层表面利用等电子束蒸镀设备依次沉积一层厚度为8nm的Sc载流子选择层和一层厚度为500nm的Al金属电极层。第二组：去除非晶硅层，利用电子束蒸镀设备沉积一层厚度为500nm的Al金属电极层。分别以n型硅片两侧的金属电极层作为电极测定该电池的IV曲线，测定结果见表1所示。

实施例4

本实施例以厚度为250μm、电阻率为1-3Ω.cm的n型硅片为基底层，首先对n型硅片采用常规的技术手段进行预处理，例如使用四甲基氢氧化铵(TMAH)、氟化氢(HF)和RCA清洗液对作为衬底的n型硅片进行清洗制绒，以便去除机械损伤层、油污以及金属杂质，同时在表面形成起伏不平的绒面；在硅片的前表面制备硼扩散的p+层、SiN钝化层和金属电极；接着采用抛光工艺将背表面面平整化；然后通过PECVD法在硅片背表面生长一层厚度为7nm的非晶硅(a-Si:H)层作为钝化隧穿层。

将硅片分成两组。第一组：在非晶硅层表面利用等电子束蒸镀设备依次沉积一层厚度为20nm的Ba载流子选择层、一层厚度为300nm的Cu金属电极层和一层50nm的Ag金属电极。第二组：去除非晶硅层，利用电子束蒸镀设备依次沉积一层厚度为300nm的Cu金属电极层和一层50nm的Ag金属电极。分别以n型硅片两侧的金属电极层作为电极测定该电池的IV曲线，测定结果见表1所示。

实施例5

本实施例以厚度为220μm、电阻率为1Ω.cm的n型硅片为基底层，首先对n型硅片采用常规的技术手段进行预处理，例如使用四甲基氢氧化铵(TMAH)、氟化氢(HF)和RCA清洗液对作为衬底的n型硅片进行清洗制绒，以便去除机械损伤层、油污以及金属杂质，同时在表面形成起伏不平的绒面；在硅片的前表面制备硼扩散的p+层、SiN钝化层和金属电极；接着采用抛光工艺将背表面面平整化；然后过PECVD法在硅片背表面生长一层厚度为4nm的非晶碳化硅(a-SiC:H)层作为钝化隧穿层。

将硅片分成两组。第一组：在非晶碳化硅表面利用等磁控溅射蒸镀设备依次沉积一层厚度为10nm的Nd载流子选择层、一层厚度为300nm的Ag金属电极层。第二组，去除碳化硅层，利用等磁控溅射蒸镀设备沉积300nm的Ag金属电极层。分别以n型硅片两侧的金属电极层作为电极测定该电池的IV曲线，测定结果见表1所示。

实施例6

本实施例以厚度为200μm、电阻率为1-2Ω.cm的p型硅片为基底层，首先对n型硅片采用常规的技术手段进行预处理，例如使用四甲基氢氧化铵(TMAH)、氟化氢(HF)和RCA清洗液对作为衬底的n型硅片进行清洗制绒，以便去除机械损伤层、油污以及金属杂质，同时在表面形成起伏不平的绒面；在硅片的前表面制备磷扩散的n+层、SiO₂钝化层和金属电极；接着采用抛光工艺将背表面面平整化；然后通过68％的浓硝酸在硅片背表面生长一层厚度为1nm的氧化硅(SiO_x)层作为钝化隧穿层。

将硅片分成两组。第一组：在氧化硅层表面利用等电子束蒸镀设备沉积依次一层厚度为10nm的Ni载流子选择层、一层厚度为300nm的Cu层和一层50nm的Ag层。第二组：去除氧化硅层，利用等电子束蒸镀设备沉积依次一层厚度为300nm的Cu层和一层50nm的Ag层。分别以p型硅片两侧的金属电极层作为电极测定该电池的IV曲线，测定结果见表1所示。

实施例7

本实施例以厚度为200μm、电阻率为1-2Ω.cm的p型硅片为基底层，首先对n型硅片采用常规的技术手段进行预处理，例如使用四甲基氢氧化铵(TMAH)、氟化氢(HF)和RCA清洗液对作为衬底的n型硅片进行清洗制绒，以便去除机械损伤层、油污以及金属杂质，同时在表面形成起伏不平的绒面；在硅片的前表面制备磷扩散的n+层、SiO₂钝化层和金属电极；接着采用抛光工艺将背表面面平整化；然后通过PECVD在硅片背表面生长一层厚度为8nm的非晶硅层作为钝化隧穿层。

将硅片分成两组。第一组：在非晶硅层表面利用等电子束蒸镀设备沉积依次一层厚度为5nm的Pt载流子选择层、一层厚度为600nm的Ag层。第二组：去除非晶硅层，利用等电子束蒸镀设备沉积一层厚度为600nm的Ag层。分别以p型硅片两侧的金属电极层作为电极测定该电池的IV曲线，测定结果见表1所示。

实施例8

本实施例以厚度为200μm、电阻率为1-2Ω.cm的p型硅片为基底层，首先对n型硅片采用常规的技术手段进行预处理，例如使用四甲基氢氧化铵(TMAH)、氟化氢(HF)和RCA清洗液对作为衬底的n型硅片进行清洗制绒，以便去除机械损伤层、油污以及金属杂质，同时在表面形成起伏不平的绒面；在硅片的前表面制备磷扩散的n+层、SiO₂钝化层和金属电极；接着采用抛光工艺将背表面面平整化；然后通过PECVD在硅片背表面生长一层厚度为6nm的非晶硅层作为钝化隧穿层。

将硅片分成两组。第一组：在非晶硅层表面利用等电子束蒸镀设备沉积依次一层厚度为10nm的Pd载流子选择层、一层厚度为600nm的Cu层和一层50nm的Al层。第二组：去除非晶硅层，利用等电子束蒸镀设备沉积一层厚度为600nm的Cu层和一层50nm的Al层。分别以p型硅片两侧的金属电极层作为电极测定该电池的IV曲线，测定结果见表1所示。

表1 IV曲线测定结果

分别对比实施例1至实施例8的第一组与第二组可知，在高/低功函数与基底层之间添加一层钝化隧穿层后，钝化隧穿层能够极大地降低界面态，克服硅-金属界面的费米钉扎效应，以使太阳能电池的开路电压、短路电流、填充因子FF以及电池效率Eff都有相应的提高，太阳能电池的综合性能更好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。