一种异质结太阳能电池的制备方法及异质结太阳能电池与流程

本发明涉及新能源领域，具体涉及一种异质结太阳能电池的制备方法及异质结太阳能电池。

背景技术：

随着技术的快速发展，晶体硅太阳电池的转换效率逐年提高。当前，我国正在大力推广分布式太阳能光伏发电，由于屋顶资源有限，需求高转换效率的太阳电池组件。正是由于高效单晶异质结电池具有高效率、低能耗、工艺流程简单、温度系数小等诸多优点，未来几年内将得到大力发展，其效率的提升尤为重要。

常规hit异质结电池的pn结构为a-si:h(p)(p型掺杂层)/a-si(本征i)/c-si(单晶硅)/a-si(本征i)/a-si:h(n)(n型掺杂层)，为增强pn结的内建电厂可以通过提高掺杂层的掺杂浓度实现，但是对掺杂层提高浓度的同时也会促使杂质扩散进本征层内，而降低本征层的钝化效果，进而电池的转换效率也随降低。

如何提供一种即能够保证高掺杂浓度的同时，又能避免杂质扩散至本征层内导致电池转换效率降低的太阳能电池的制备方法及太阳能电池成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种异质结太阳能电池的制备方法，以解决现有技术中在掺杂浓度高的情况下导致本征层钝化效果差，电池转换效率受到降低的问题。

本发明提供一种异质结太阳能电池的制备方法，包括：

提供基片；

在所述基片的两侧分别沉积本征层；

在所述基片两侧的所述本征层上分别沉积n型掺杂层和p型掺杂层，所述n型掺杂层和/或p型掺杂层至少为两层，且所述n型掺杂层和/或所述p型掺杂层的各层在远离所述基片的纵向方向上的掺杂浓度呈递增状；

在所述n型掺杂层和所述p型掺杂层上分别依次形成透明导电层和电极层。

优选的，所述n型掺杂层和/或p型掺杂层的各层在远离所述基片纵向方向上的厚度呈递减状。

优选的，在所述基片上的所述本征层上沉积n型掺杂层包括：

在所述本征层上沉积第一n型掺杂层，沉积条件为：气体流量体积比范围为h2/sih4/ph3＝4～10/2/1～2；气压范围为大于等于0.3mbar，小于等于2.0mbar；射频功率范围为大于等于500w，小于等于2000w；厚度范围为大于5nm，小于等于10nm；

在所述第一n型掺杂层上沉积第二n型掺杂层，沉积条件为：气体流量体积比的范围h2/sih4/ph3＝4～10/2/2～3；气压范围为大于等于0.3mbar，小于等于2.0mbar；射频功率范围为大于等于500w，小于等于2000w；厚度范围为大于3nm，小于等于5nm；

在所述第二n型掺杂层上沉积第三n型掺杂层，沉积条件为：气体流量体积比的范围是h2/sih4/ph3＝4～10/2/3～4；气压范围为大于等于0.3mbar，小于等于2.0mbar；射频功率范围为大于等于500w，小于等于2000w；厚度范围为大于等于1nm，小于等于3nm。

优选的，在沉积每一所述n型掺杂层是在抽真空后进行。

优选的，在所述基片上的所述本征层上沉积p型掺杂层的沉积条件为：

气体流量体积比为h2/sih4/b2h6＝4～10/2/1～4；气压范围为大于等于0.3mbar，小于等于2.0mbar；射频功率范围为大于等于500w，小于等于2000w；沉积厚度范围为大于等于4nm，小于等于10nm。

优选的，所述本征层采用的沉积方式是：采用甚高频-等离子体增强化学气相沉积。

优选的，所述本征层的沉积条件为：

气体流量体积比为h2/sih4＝0～10/1；气压范围为大于等于0.3mbar，小于等于2.0mbar；射频功率范围为大于等于200w，小于等于2000w；沉积厚度范围为大于等于5nm，小于等于15nm。

优选的，所述提供基片包括：

对所述基片的表面进行制绒和/或清洗的预处理。

本发明还提供一种异质结太阳能电池，包括：基片，本征层、n型掺杂层、p型掺杂层和电极层，所述本征层设置于所述基片的两侧，所述n型掺杂层和p型掺杂层分别设置于所述基片两侧的所述本征层上，所述电极层分别设置于所述基片两侧的所述n型掺杂层和p型掺杂层上；

所述n型掺杂层和/或p型掺杂层至少设置为两层，且在远离所述基片的纵向方向上，所述n型掺杂层和/或p型掺杂层中各层的掺杂浓度呈递增状。

优选的，所述n型掺杂层和/或p型掺杂层的各层在远离所述基片的纵向方向上的厚度呈递减状。

优选的，在所述n型掺杂层设置于所述基片的所述本征层包括：

在靠近所述本征层的一侧设置第一n型掺杂层；

在所述第一n型掺杂层上设置第二n型掺杂层；

在所述第二n型掺杂层上设置第三n型掺杂层。

优选的，所述第一n型掺杂层的厚度范围为大于5nm，小于等于10nm；所述第二n型掺杂层的厚度范围为大于3nm，小于等于5nm，所述第三n型掺杂层的厚度范围为大于等于1nm，小于等于3nm。

优选的，在所述p型掺杂层设置于所述基片的所述本征层包括：

所述p型掺杂层的厚度范围为大于等于4nm，小于等于10nm。

优选的，所述本征层的厚度范围为大于等于5nm，小于等于15nm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种异质结太阳能电池的制备方法，通过在所述基片两侧的本征层上分别沉积n型掺杂层和p型掺杂层，所述n型掺杂层和/或p型掺杂层至少为两层，且所述n型掺杂层和/或所述p型掺杂层的各层在远离所述基片的纵向方向上的掺杂浓度呈递增状，一方面能够实现异质结太阳能的高浓度掺杂，能够保证所述第一本征层不受到杂质渗入的影响，形成一个电场方向与pn结一致的n/n+/n++电场，以增加pn结的内建电场，达到提升电池转换效率的目的；另一方面为避免过高的界面态密度而导致电池片低效，p型和n型掺杂层不能彼此接触，本发明通过在所述基片的纵向方向上进行沉积掺杂无需额外的掩膜过程或者掺杂后增加去除部分掺杂层的过程，即：在对所述基片的一侧进行沉积掺杂时，无需对所述基片的另一侧进行掩膜或遮挡，以及在掺杂完成后进行去除掺杂等工序，仅需在一侧沉积完毕后再沉积另一侧即可，进而提高生产效率。

附图说明

图1是本发明提供的一种异质结太阳能电池的制备方法实施例的流程图；

图2是本发明提供的一种异质结太阳能电池实施例的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参考图1所示，图1是本发明提供的一种异质结太阳能电池的制备方法实施例的流程图。

本发明提供一种异质结太阳能电池的制备方法，包括：

步骤s101：提供基片；

所述步骤s101的基片可以是一个n型单硅片，为提高异质结太阳能电池的性能，由于所述基片上可能存在金属杂质和/或油污会对电池的性能造成影响，因此，可以对所述基片表面进行制绒和/或清洗的预处理。

在本实施例中，对所述基片表面分别进行清洗和制绒处理后再进入下一步骤。其中，清洗工序能够去除所述基片表面的油污、金属杂质等，通常情况下，所述硅片表面可能存在的杂质包括：油脂、松香、蜡、环氧树脂、聚乙二醇等有机物；或者是金属、金属离子及一些无机化合物；或者是尘埃及其他颗粒(硅、碳化硅)等。

所述清洗的方式可以包括：物理清洗和化学清洗。所述物理清洗包括：

1、刷洗或擦洗：可除去颗粒污染和大多数粘在硅片上的薄膜。

2、高压清洗：是用液体喷射硅片表面，喷嘴的压力高达几百个大气压。高压清洗靠喷射作用，硅片不易产生划痕和损伤。但高压喷射会产生静电作用，靠调节喷嘴到硅片的距离、角度或加入防静电剂加以避免。

3、超声波清洗：超声波声能传入溶液，靠气蚀作用洗掉硅片上的污染。但是，从有图形的硅片上除去小于1微米颗粒则比较困难，将频率提高到超高频频段，清洗效果更好。

所述化学清洗是为除去原子、离子不可见的污染，方法较多，有溶剂萃取、酸洗(硫酸、硝酸、王水、各种混合酸等)和等离子体法等。

常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱以及高纯中性洗涤剂等，其中双氧水体清洗方法效果较好，环境污染小。一般方法是将硅片先用成分比为h2so4:h2o2＝5:1或4:1的酸性液清洗。清洗液的强氧化性会将有机物分解而除去；用超纯水冲洗后，再用成分比为h2o:h2o2:nh4oh＝5:2:1或5:1:1或7:2:1的碱性清洗液清洗，由于h2o2的氧化作用和nh4oh的络合作用，许多金属离子形成稳定的可溶性络合物而溶于水；然后使用成分比为h2o:h2o2:hcl＝7:2:1或5:2:1的酸性清洗液，由于h2o2的氧化作用和盐酸的溶解，以及氯离子的络合性，许多金属生成溶于水的络离子，从而达到清洗的目的。

可以理解的是，所述清洗处理的具体实现过程可以根据所述基片表面的情况来确定，例如：采用清洗的方式、清洗剂的使用类型、清洗时间、制绒使用的混合液、制绒时间等等都可以根据实际基片的自身条件来确定。

对清洗后的硅片需要进行烘干，防止硅片再次污染以及在硅片表面产生清洗所留下的印记。通常可以通过旋转烘干或通过热空气或热氮气是硅片烘干，或者在硅片表面涂抹易挥发的液体，例如：异丙醇等，通过液体的快速发挥对硅片表面进行干燥处理；或者直接进行风干。

所述制绒可以使基片表面粗糙形成金字塔形的绒面，增加基片对太阳光的吸收。

所述制绒处理可以利用硅在低浓度碱液中的各向异性腐蚀，进而在硅片表面形成金字塔结构。通常情况下，制绒工艺常用naoh、na2sio3等混合溶液在75～90℃反应25～35min。

可以理解的是，所述制绒处理具体实现过程可以根据所述基片表面的情况来确定，例如：制绒使用的混合液，制绒时间等等。

步骤s102：在所述基片的两侧分别沉积本征层；

所述步骤s102的具体实现过程可以是，在所述基片上通过采用高频-等离子体增强化学气相沉积(vhf-pecvd)方法沉积本征层，可以采用40mhz高频-等离子体增强化学气相沉积。

沉积具体条件可以是：

采用气体流量体积比的范围为h2/sih4＝0～10/1，在本实施例中，优选流量体积比为h2/sih4＝4/1；气压范围为大于等于0.3mbar，小于等于2.0mbar，在本实施例中，优选的气压值是0.5mbar；射频功率范围为大于等于200w，小于等于2000w，在本实施例中，优选的射频功率值是400w，沉积厚度范围为大于等于5nm，小于等于15nm，在本实施例中，优选的厚度值是10nm。

需要说明的是，所述气体流量体积比的范围为h2/sih4＝0～10/1，是指向反应腔室内通入氢气和硅烷的流量体积比范围，所述氢气(h2)的流量体积范围是大于等于0，小于等于10，硅烷(sih4)的流量体积是1。

为更清楚的说明所述本征层的沉积，在本实施例中，在所述基片的两侧分别沉积第一本征层和第二本征层，也就是说，所述第一本征层和所述第二本征层在纵向方向上位于所述基片的两侧。

步骤s103：在所述基片两侧的所述本征层上分别沉积n型掺杂层和p型掺杂层，所述n型掺杂层和/或p型掺杂层至少为两层，且所述n型掺杂层和/或所述p型掺杂层的各层在远离所述基片的纵向方向上的掺杂浓度呈递增状；

所述步骤s103的具体实现过程是，在所述基片两侧的所述本征层上分别沉积至少两层n型掺杂层和/或至少两层p型掺杂层，也就是说，纵向方向上在所述第一本征层上沉积所述n型掺杂层，在所述第二本征层上沉积所述p型掺杂层。

在本实施例中，在所述第一本征层上沉积三层所述n型掺杂层，在所述第二本征层上沉积一层所述p型掺杂层，具体如下：

在所述第一本征层上沉积第一n型掺杂层，具体沉积方式如下：

采用气体流量体积比范围为h2/sih4/ph3＝4～10/2/1～2，在本实施例中，优选的气体流量体积比为h2/sih4/ph3＝6/2/1；气压范围为大于等于0.3mbar，小于等于2.0mbar，在本实施例中，优选的气压值为0.8mbar；射频功率范围为大于等于500w，小于等于2000w，在本实施例中，优选的射频功率值为1000w；沉积厚度范围为大于5nm，小于等于10nm，在本实施例中，优选的沉积厚度值为6nm。

需要说明的是，所述气体流量体积比范围为h2/sih4/ph3＝4～10/2/1～2是指，所述氢气(h2)的流量体积范围为大于等于4，小于等于10；所述硅烷(sih4)的流量体积为2；所述磷烷(ph3)的流量体积范围为大于等于1，小于等于2；

在所述第一n型掺杂层上沉积所述第二n型掺杂层，具体沉积方式如下：

采用气体流量体积比范围为h2/sih4/ph3＝4～10/2/2～3，在本实施例中，优选的气体流量体积比为h2/sih4/ph3＝5/2/2；气压范围为大于等于0.3mbar，小于等于2.0mbar，在本实施例中，优选的气压值为0.8mbar；射频功率范围为大于等于800w，小于等于1200w，在本实施例中，优选的射频功率值为1000w；沉积厚度范围为大于3nm，小于等于5nm，在本实施例中，优选的沉积厚度值为4nm。

需要说明的是，所述气体流量体积比范围为h2/sih4/ph3＝4～10/2/2～3是指，所述氢气(h2)的流量体积范围为大于等于4，小于等于10；所述硅烷(sih4)的流量体积为2；所述磷烷(ph3)的流量体积范围为大于等于2，小于等于3；

在所述第二n型掺杂层上沉积所述第三n型掺杂层，具体沉积方式如下：

采用气体流量体积比的范围是h2/sih4/ph3＝4～10/2/3～4，在本实施例中优选的气体流量体积比为h2/sih4/ph3＝4/2/3；气压范围为大于等于0.6mbar，小于等于1.0mbar，在本实施例中，优选的气压值为0.8mbar；射频功率范围为大于等于800w，小于等于1200w，在本实施例中，优选的射频功率值为1000w；沉积厚度范围为大于等于1nm，小于等于3nm，在本实施例中，优选的沉积厚度值为2nm。

需要说明的是，所述气体流量体积比范围为h2/sih4/ph3＝4～10/2/3～4是指，所述氢气(h2)的流量体积范围为大于等于4，小于等于10；所述硅烷(sih4)的流量体积为2；所述磷烷(ph3)的流量体积范围为大于等于3，小于等于4；

可以理解的是，在沉积所述第一n型掺杂层、第二n型掺杂层和第三n型掺杂层可以通过控制向反应腔室内通入的气体流量体积的大小，实现每一n型掺杂层不同的浓度，例如：在沉积所述第一n型掺杂层时，通入所述反应腔室内的气体流量体积比是h2/sih4/ph3＝6/2/1；在沉积所述第二n型掺杂层时，通入所述反应腔室内的气体流量体积比是h2/sih4/ph3＝5/2/2；在沉积所述第三n型掺杂层时，通入所述反应腔室内的气体流量体积比是h2/sih4/ph3＝4/2/3；也就是，主要在所述硅烷通入量一定的情况下，通过调节通入所述反应腔室内的氢(h2)和磷烷(ph3)流量体积控制n型掺杂层的掺杂浓度。

在本实施例中，沉积所述第一n型掺杂层、第二n型掺杂层和第三n型掺杂层的过程中，所述通入气体流量体积的比值是逐渐递增的，即：所述第一n型掺杂层的掺杂浓度小于所述第二n型掺杂层的掺杂浓度，所述第二n型掺杂层的掺杂浓度小于所述第三n型掺杂层的掺杂浓度。

在本实施例中是通过调节通入所述气体流量体积比来实现对各个n型掺杂层掺杂浓度的控制，可以理解的是，对于各个n型掺杂层的掺杂浓度的控制还可以通过调节通入所述反应腔室内气体质量百分比浓度，控制各个n型掺杂层掺杂浓度的控，即：在纵向方向上沉积各层n型掺杂层时，所述气体质量百分比浓度呈递增状即可。

本实施中，为保证异质结太阳能电池的整体结构在增加掺杂层后，减小其空间占用量，各层n型掺杂层的沉积厚度在远离所述基片的纵向方向上呈递减状，即：所述第一n型掺杂层的厚度大于所述第二n型掺杂层的厚度，所述第二n型掺杂层的厚度大于所述第三n型掺杂层的厚度；例如：实施例中，所述第一n型掺杂层的沉积厚度为6nm，所述第二n型掺杂层的沉积厚度为4nm，所述第三n型掺杂层的沉积厚度为2nm。

需要说明的是，本实施中沉积第一n型掺杂层、第二n型掺杂层和第三n型掺杂层的过程中，在向所述反应腔室内通入反应气体前，对所述反应腔室进行抽真空处理，从而确保反应腔室内无残留气体，以避免影响后续的沉积反应过程。

在本实施例中，当所述第一n型掺杂层、第二n型掺杂层和第三n型掺杂层在所述第一本征层上沉积完毕后，将所述基片翻面对所述第二本征层沉积所述p型掺杂层。

在所述第二本征层上沉积所述p型掺杂层的沉积条件是：

采用气体流量体积比是h2/sih4/b2h6＝6/2/1；气压范围为大于等于0.6mbar，小于等于1.0mbar，在本实施例中，优选的是0.8mbar；射频功率范围为大于等于800w，小于等于1200w，在本实施例中，优选的是1000w；沉积厚度范围为大于等于4nm，小于等于10nm，在本实施例中，优选的是8nm。

在本实施例中是单侧形成多层n型掺杂层，其优势在于：

1、通过在第一本征层上纵向依次沉积多层n型掺杂层且掺杂浓度呈递增状实现异质结太阳能的高浓度掺杂，能够保证所述第一本征层不受到杂质渗入的影响，形成一个电场方向与pn结一致的n/n+/n++电场，以增加pn结的内建电场，达到提升电池转换效率的目的；

2、为避免过高的界面态密度而导致电池片低效，p型和n型掺杂层不能彼此接触,本发明通过在所述基片的纵向方向上进行沉积掺杂无需额外的掩膜过程或者掺杂后增加去除部分掺杂层的过程，即：在对所述基片的一侧进行沉积掺杂时，无需对所述基片的另一侧进行掩膜或遮挡，以及在掺杂完成后进行去除掺杂等工序，仅需在一侧沉积完毕后再沉积另一侧即可，进而提高生产效率

需要说明的是，本发明提供的异质结太阳能电池的制备方法可以根据不同的需求在所述第一本征层上分别依次沉积多层n型掺杂层，在所述第二本征层上沉积一层p型掺杂层；或者在所述第二本征层上分别依次沉积多层p型掺杂层，在所述第一本征层上沉积一层n型掺杂层；或者在所述第一本征层上分别依次沉积多层n型掺杂层，在所述第二本征层上依次沉积多层p型掺杂层。

所述第一本征层和所述第二本征层沉积条件相同，结构相同，用第一和第二加以区分仅为描述方便而已，并不是限定二者沉积的先后顺序。

沉积过程可以先进行一侧沉积之后在进行另一侧沉积，具体沉积的层数根据实际需要确定，以及多层掺杂层的沉积方式(多层n掺杂层和/或多层p掺杂层)也可以根据具体需要设定。

以上本实施中的举例仅为说明本发明异质结太阳能电池的制备过程，并不限制具体沉积过程中的各参数、方式等。

步骤s104：在所述n型掺杂层和所述p型掺杂层上分别依次形成透明导电层和电极层。

所述步骤s104的具体实现过程可以是，通过物理气相沉积法(pvd：physicalvapordeposition)在所述n型掺杂层和所述p型掺杂层上分别依次形成透明导电层。

所述物理气相沉积法包括：真空蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀膜；所述真空蒸发镀膜是使源物质加热蒸发；所述溅射镀膜是用具有一定能量的粒子轰击源物质靶，从靶上溅出源物质原子；所述离子镀膜是用激光照射靶，利用热效应使靶材物质蒸发并等离子体化。

在本实施例中，采用溅射镀膜溅射透明导电层(tco：transparentconductiveoxide)，采用溅射镀膜沉积方法的好处在于，溅射镀膜不受靶材限制，纯度高，致密性好以及结合性好。

本实施中，在所述第三n型掺杂层上沉积所述透明导电层，在所述第p型掺杂层上沉积所述透明导电层。

在沉积透明导电层后在所述透明导电层上形成电极层，所述电极层可以通过丝网印刷工艺实现。

对于异质结电池，降低界面复合，有利于光生载流子的收集和运输，提高电池片的转换效率。对于高浓度的n型掺杂，虽然能增加pn结的内建电场，但是高浓度掺杂会引入过多的杂质进入本征层，从而降低本征层的钝化效果，本实施例中，在接触本征层的面(或者是说靠近本征层的一侧)采用低浓度掺杂，杜绝n型掺杂层的杂质渗入本征层，保证了本征层的钝化效果，降低电池的表面复合；与此同时，在低浓度掺杂层上再进行梯度重掺杂，也就是说，在由靠近本征层直至远离本征层的纵向方向上逐渐增加掺杂浓度，有效增加了pn结内建电场；另一方面与透明导电层(tco)接触的n型膜层经过重掺杂有利于降低n型掺杂层与透明导电层的接触电阻，提高载流子的运输能力，进而提高电池转换效率。

以上是对本发明提供的一种异质结太阳能电池的制备方法实施例进行的详细描述，下面结合上述对方法的描述介绍本发明提供的一种异质结太阳能电池的具体结构，具体如下：

请参考图2所示，图2是本发明提供的一种异质结太阳能电池实施例的结构示意图，本发明提供的异质结太阳能电池包括：

基片201，本征层202、n型掺杂层203、p型掺杂层204、透明导电层205和电极层206。

所述本征层202设置于所述基片201的两侧，所述n型掺杂层203和p型掺杂层204分别设置于所述基片201两侧的所述本征层202上，所述电极层206分别设置于所述基片201两侧的所述n型掺杂层203和p型掺杂层204上；

所述n型掺杂层203和/或p型掺杂层204至少设置为两层，且在远离所述基片201的纵向方向上，所述n型掺杂层203和/或p型掺杂层204中各层的掺杂浓度呈递增状。

在本实施例中，通过在本征层202上设置多层n型掺杂层203来进行说明，即：

在靠近所述本征层202的一侧设置第一n型掺杂层2031；

在所述第一n型掺杂层2031上设置第二n型掺杂层2032；

在所述第二n型掺杂层2032上设置第三n型掺杂层2033。

为更清楚的了解本实施中电池的结构，对所述本征层202进行名称上的限定，即：所述基片201纵向方向上的两侧分别为第一本征层2021和第二本征层2022。

在所述第一本征层2021上设置第一n型掺杂层2031，在所述第一n型掺杂层2031上设置第二n型掺杂层2032，在所述第二n型掺杂层2032上设置第三n型掺杂层2033。

所述第一n型掺杂层2031的厚度范围为大于5nm，小于等于10nm，在本实施例中，优选的沉积厚度值为6nm。

所述第二n型掺杂层2032的厚度范围为大于3nm，小于等于5nm，在本实施例中，优选的沉积厚度值为4nm。

所述第三n型掺杂层2033的厚度范围为大于等于1nm，小于等于3nm，在本实施例中，优选的沉积厚度值为2nm。

在所述第二本征层2022上设置p型掺杂层204，所述p型掺杂层204的厚度范围为大于等于10nm，小于等于6nm，在本实施例中，优选的沉积厚度值为8nm。

所述第一本征层2021和所述第二本征层2022的厚度范围为大于等于5nm，小于等于15nm，在本实施例中，优选的沉积厚度值为10nm。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。