一种钝化接触全背电极太阳电池结构的制作方法
本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种钝化接触全背电极太阳电池结构。
背景技术：
太阳电池作为一种清洁能源，是新能源，并能改变能源结构，其永恒的发展方向是提高效率和降低成本。
全背电极太阳电池的制备流程复杂，主要是复杂的背面图形化过程，涉及到多次掩膜和扩散过程。一般是通过图形化的氧化掩膜来进行定域扩散。掩膜的图形化需要用到丝网印刷或激光工艺，增加了工艺步骤。电池开路电压的高低取决于钝化效果的好坏，目前一般的全背电极电池都是采用AlOx、SiNx或SiO2等薄膜结构来进行背面钝化。这种钝化结构可以减小表面复合速率，对开压的提升有一定的帮助。但是，要想往更高的开路电压发展，此种钝化技术也遇到了瓶颈，特别是金属接触区的复合速率大，限制了电池效率的提升。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种钝化接触全背电极太阳电池结构，有利于降低钝化区和金属接触区复合速率，提升开路电压和电池效率。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种钝化接触全背电极太阳电池结构，包括硅片衬底，在硅片衬底正面设置金字塔绒面，硅片衬底背面形成抛光面，在硅片衬底背面设置遂穿氧化层，在遂穿氧化层上交替排列N型多晶硅层和P型多晶硅层，N型多晶硅层和P型多晶硅层中间通过本征多晶硅层隔离开来，N型多晶硅层和P型多晶硅层上分别设置对应的N区金属接触电极和P区金属接触电极。
进一步改进在于，在N型多晶硅层、P型多晶硅层以及本征多晶硅层上设置背面钝化膜，在背面钝化膜上对应N区金属接触电极的位置设置有N区接触孔，在背面钝化膜上对应P区金属接触电极的位置设置有P区接触孔，然后在N区接触孔中设置对应的N区金属接触电极，在P区接触孔中设置对应的P区金属接触电极，并且N区金属接触电极的上端伸出N区接触孔，P区金属接触电极的上端伸出P区接触孔，其中背面钝化膜结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合。
更进一步的，所述硅片衬底为N型硅片衬底，金字塔绒面上还设置有前表面场，在前表面场外侧设置正面钝化减反膜。
其中优选的，遂穿氧化层的厚度为0.5-5nm，多晶硅层厚度为20-300nm。
其中一种钝化接触全背电极太阳电池制备方法，包括以下步骤：
1）对N型单晶硅片衬底进行前处理，形成正面为金字塔绒面，背面为抛光面的单面抛光制绒结构；
2）对经过前处理的硅片进行遂穿氧化层生长，通过炉管方式生长热氧化层，或者通过臭氧水生长湿法氧化层，或者通过化学方法生长，遂穿氧化层厚度为0.5-5nm；
3）使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层，本征非晶硅层或者多晶硅层厚度为20-300nm；
4）在正面金字塔绒面上采用离子注入方法注入磷，作为前表面场，或者通过炉管扩散、APCVD方法形成，方阻为100-1000Ω/□；
5）在背面需要形成P型多晶硅层掺杂区域的地方进行硼注入，硼注入通过在硅片上方设置对应图形的掩模版来实现局域注入；
6）在背面需要形成N型多晶硅层掺杂区域的地方进行磷注入，磷注入通过在硅片上方设置具有对应图形的掩模版来实现局域注入，硼注入和磷注入的掩模版图形呈交替排列，通过掩模版图形来形成介于硼注入与磷注入区域中间的非掺杂区域，即本征多晶硅层区域；
7）对经过三次注入的硅片衬底进行共退火处理，使非晶硅晶化成多晶硅，同时注入杂质原子扩散进入多晶硅层；
8）对经过共退火处理的硅片衬底进行清洗，然后在背面形成钝化膜，钝化膜结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合，在正面形成正面钝化减反膜，结构为单层或叠层SiNx，或者SiO2/SiNx/SiNxOy的叠层膜组合；
9）对背面钝化膜进行开孔处理，在P区和N区进行开孔处理，分别开出P区接触孔和N区接触孔；
10）在P区接触孔和N区接触孔上制备对应的P区金属接触电极和N区金属接触电极。
其中，背面钝化膜上的接触孔，通过激光，刻蚀浆料或阻挡浆料的方式形成。
优选的，N区金属接触电极和P区金属接触电极，包括各自的细栅线和主栅线，采用一层金属化设计或两层金属化设计，其中一层金属化设计中，细栅线为分段式，在靠近相反极性的主栅线附近断开，断开距离为0.05-0.3mm，主栅线对数为2-20对；两层金属化设计中，细栅线不分段，通过在主栅线下面设置绝缘层来隔离，绝缘层为线段结构，位于主栅线下方相反极性的细栅线上，覆盖相反极性的细栅线，达到隔离的目的，主栅线对数为2-10对；N区金属接触电极和P区金属接触电极通过丝网印刷，电镀，或蒸发方法制得。
在背面遂穿氧化层上交替排列N型和P型多晶硅层制备方法还可以为，先使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层；在本征非晶硅层或者多晶硅层上采用热氧化或APCVD沉积制备第一次氧化硅掩膜层；对第一次氧化硅掩膜层进行第一次图形化处理，留出需要进行硼掺杂的部分；进行硼扩散掺杂，硼扩散的高温过程同时使得非晶硅晶化，变成多晶硅；去除第一次氧化硅掩膜层，再采用热氧化或APCVD沉积制备第二次氧化硅掩膜层；对第二次氧化硅掩膜层进行第二次图形化处理，留出需要进行磷掺杂的部分；进行磷扩散掺杂；去除第二次氧化硅掩膜层,得到交替排列的N型和P型多晶硅层。
在背面遂穿氧化层上交替排列N型和P型多晶硅层制备方法还可以为，先使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层；在本征非晶硅层或者多晶硅层上局域印刷硼浆料，作为P型区；在本征非晶硅层或者多晶硅层上局域印刷磷浆料，作为N型区，其中P型区和N型区交替排列，中间通过本征非晶硅层或者多晶硅层隔离开来；对印刷完硼浆和磷浆的硅片进行退火处理，使非晶硅晶化成多晶硅，同时硼和磷原子往多晶硅里扩散，完成掺杂。
在背面遂穿氧化层上交替排列N型和P型多晶硅层制备方法还可以为，使用LPCVD或PECVD方法在背面生长原位掺杂的P型或N型非晶硅层或者多晶硅层；在原位掺杂的P型或N型非晶硅层或者多晶硅层上制备第一次氧化硅或氮化硅掩膜层；对第一次掩膜层进行第一次图形化处理，去除掩膜保护外的掺杂非晶硅层，得到原位掺杂的P型或N型非晶硅或者多晶硅区域；再次生长一层遂穿氧化层，并采用LPCVD或PECVD方法生长原位掺杂的N型或P型非晶硅层或者多晶硅层，本次生长掺杂层与第一次掺杂层类型相反；再次生长第二次氧化硅或氮化硅掩膜层，并对第二次生长的掺杂非晶硅层或者多晶硅层进行第二次图形化处理和刻蚀，得到原位掺杂的N型或P型非晶硅或者多晶硅区域；去除两次掩膜层，并进行退火处理，调节掺杂曲线，同时使非晶硅晶化，得到背面遂穿氧化层上交替排列的N型和P型多晶硅层。
全背电极太阳电池作为一种高效太阳电池结构，其高效率前景已被广泛认识。近来，钝化接触技术的发展使得各大公司和研究所纷纷看好该技术在太阳电池上的应用。因此，全背电极太阳电池与钝化接触相结合，将是一个非常有前景的发展方向。通过钝化接触技术，可以极大地降低各区域的复合，显著提高电池开路电压，加上全背电极电池正面无遮挡的电流优势，其效率提升潜力巨大。
本实用新型技术方案将钝化接触手段应用到全背电极电池，可以极大地降低表面复合速率，特别是金属接触区复合速率，提升开路电压，从而提升电池效率。
本实用新型技术方案带来的有益效果如下：将全背电极太阳电池与钝化接触技术结合在一起，通过一层遂穿氧化层和其上交替排列的P型与N型掺杂多晶硅层，得到较目前普通钝化工艺更加优异的钝化性能。本实用新型所述钝化接触全背电极太阳电池，载流子通过一层遂穿氧化层遂穿进入对应的掺杂多晶硅层进行选择性传输和收集。掺杂的P型多晶硅和N型多晶硅分别对空穴和电子进行选择性传输，再通过对应P型和N型电极进行收集。多晶硅的优异钝化性能能够极大地降低金属接触区的复合，提升电池开压和效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的结构示意图；
图2是本实用新型实施例二的结构示意图；
图3是本实用新型实施例三的结构示意图；
其中，1-硅片衬底，2-金字塔绒面，3-遂穿氧化层，4-N型多晶硅层，5-P型多晶硅层，6-多晶硅层，7-N区金属接触电极，8-P区金属接触电极，9-N区接触孔，10-背面钝化膜，11-P区接触孔，12-前表面场，13-正面钝化减反膜。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的优选技术方案。
实施例一
如图1所示，本实用新型的一种钝化接触全背电极太阳电池结构，包括硅片衬底1，在硅片衬底1正面设置金字塔绒面2，硅片衬底1背面形成抛光面，在硅片衬底1背面设置遂穿氧化层3，在遂穿氧化层3上交替排列N型多晶硅层4和P型多晶硅层5，N型多晶硅层4和P型多晶硅层5中间通过本征多晶硅层6隔离开来，N型多晶硅层4和P型多晶硅层5上分别设置对应的N区金属接触电极7和P区金属接触电极8。
所述硅片衬底1为N型硅片衬底，金字塔绒面2上还设置有前表面场12，在前表面场12外侧设置正面钝化减反膜13。
其中优选的，遂穿氧化层3的厚度为0.5-5nm，多晶硅层6厚度为20-300nm。
实施例二
如图2所示，本实用新型的一种钝化接触全背电极太阳电池结构，包括硅片衬底1，在硅片衬底1正面设置金字塔绒面2，硅片衬底1背面形成抛光面，在硅片衬底1背面设置遂穿氧化层3，在遂穿氧化层3上交替排列N型多晶硅层4和P型多晶硅层5，N型多晶硅层4和P型多晶硅层5中间通过本征多晶硅层6隔离开来，N型多晶硅层4和P型多晶硅层5上分别设置对应的N区金属接触电极7和P区金属接触电极8。
进一步的，在N型多晶硅层4、P型多晶硅层5以及本征多晶硅层6上设置背面钝化膜10，在背面钝化膜10上对应N区金属接触电极7的位置设置有N区接触孔9，在背面钝化膜10上对应P区金属接触电极8的位置设置有P区接触孔11，然后在N区接触孔9中设置对应的N区金属接触电极7，在P区接触孔11中设置对应的P区金属接触电极8，并且N区金属接触电极7的上端伸出N区接触孔9，P区金属接触电极8的上端伸出P区接触孔11，其中背面钝化膜10结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合。
更进一步的，所述硅片衬底1为N型硅片衬底，金字塔绒面2上还设置有前表面场12，在前表面场12外侧设置正面钝化减反膜13。
其中优选的，遂穿氧化层3的厚度为0.5-5nm，多晶硅层6厚度为20-300nm。
实施例三
如图3所示，本实用新型的一种钝化接触全背电极太阳电池结构，包括硅片衬底1，在硅片衬底1正面设置金字塔绒面2，硅片衬底1背面形成抛光面，在硅片衬底1背面设置遂穿氧化层3，在遂穿氧化层3上交替排列N型多晶硅层4和P型多晶硅层5，N型多晶硅层4和P型多晶硅层5中间通过本征多晶硅层6隔离开来，N型多晶硅层4和P型多晶硅层5上分别设置对应的N区金属接触电极7和P区金属接触电极8。
进一步的，在N型多晶硅层4、P型多晶硅层5以及本征多晶硅层6上设置背面钝化膜10，在背面钝化膜10上对应N区金属接触电极7的位置设置有N区接触孔9，在背面钝化膜10上对应P区金属接触电极8的位置设置有P区接触孔11，然后在N区接触孔9中设置对应的N区金属接触电极7，在P区接触孔11中设置对应的P区金属接触电极8，并且N区金属接触电极7的上端伸出N区接触孔9，P区金属接触电极8的上端伸出P区接触孔11，其中背面钝化膜10结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合。
其中所述硅片衬底1为N型硅片衬底，金字塔绒面2上还设置有正面钝化减反膜13；遂穿氧化层3的厚度为0.5-5nm，多晶硅层6厚度为20-300nm。
前表面场是可选的，也可以不用，因此在有些实施例中并没有包含前表面场以及制备前表面场的工艺。
其中针对实施例一的制备方法包括以下步骤：
1）对N型单晶硅片衬底进行前处理，形成正面为金字塔绒面，背面为抛光面的单面抛光制绒结构；
2）对经过前处理的硅片进行遂穿氧化层生长，通过炉管方式生长热氧化层，或者通过臭氧水生长湿法氧化层，或者通过化学方法生长，遂穿氧化层厚度为0.5-5nm；
3）使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层，本征非晶硅层或者多晶硅层厚度为20-300nm；
4）在正面金字塔绒面上采用离子注入方法注入磷，作为前表面场，或者通过炉管扩散、APCVD方法形成，方阻为100-1000Ω/□；
5）在背面需要形成P型多晶硅层掺杂区域的地方进行硼注入，硼注入通过在硅片上方设置对应图形的掩模版来实现局域注入；
6）在背面需要形成N型多晶硅层掺杂区域的地方进行磷注入，磷注入通过在硅片上方设置具有对应图形的掩模版来实现局域注入，硼注入和磷注入的掩模版图形呈交替排列，通过掩模版图形来形成介于硼注入与磷注入区域中间的非掺杂区域，即本征多晶硅层区域；
7）对经过三次注入的硅片衬底进行共退火处理，使非晶硅晶化成多晶硅，同时注入杂质原子扩散进入多晶硅层；
8）在正面前表面场上制备形成正面钝化减反膜，结构为单层或叠层SiNx，或者SiO2/SiNx/SiNxOy的叠层膜组合；
9）在P型多晶硅层和N型多晶硅层上制备对应的P区金属接触电极和N区金属接触电极。
其中针对实施例二的制备方法包括以下步骤：
1）对N型单晶硅片衬底进行前处理，形成正面为金字塔绒面，背面为抛光面的单面抛光制绒结构；
2）对经过前处理的硅片进行遂穿氧化层生长，通过炉管方式生长热氧化层，或者通过臭氧水生长湿法氧化层，或者通过化学方法生长，遂穿氧化层厚度为0.5-5nm；
3）使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层，本征非晶硅层或者多晶硅层厚度为20-300nm；
4）在正面金字塔绒面上采用离子注入方法注入磷，作为前表面场，或者通过炉管扩散、APCVD方法形成，方阻为100-1000Ω/□；
5）在背面需要形成P型多晶硅层掺杂区域的地方进行硼注入，硼注入通过在硅片上方设置对应图形的掩模版来实现局域注入；
6）在背面需要形成N型多晶硅层掺杂区域的地方进行磷注入，磷注入通过在硅片上方设置具有对应图形的掩模版来实现局域注入，硼注入和磷注入的掩模版图形呈交替排列，通过掩模版图形来形成介于硼注入与磷注入区域中间的非掺杂区域，即本征多晶硅层区域；
7）对经过三次注入的硅片衬底进行共退火处理，使非晶硅晶化成多晶硅，同时注入杂质原子扩散进入多晶硅层；
8）对经过共退火处理的硅片衬底进行清洗，然后在背面形成钝化膜，钝化膜结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合，在正面形成正面钝化减反膜，结构为单层或叠层SiNx，或者SiO2/SiNx/SiNxOy的叠层膜组合；
9）对背面钝化膜进行开孔处理，在P区和N区进行开孔处理，分别开出P区接触孔和N区接触孔，背面钝化膜上的接触孔，通过激光，刻蚀浆料或阻挡浆料的方式形成；
10）在P区接触孔和N区接触孔上制备对应的P区金属接触电极和N区金属接触电极。
其中针对实施例三的制备方法包括以下步骤：
1）对N型单晶硅片衬底进行前处理，形成正面为金字塔绒面，背面为抛光面的单面抛光制绒结构；
2）对经过前处理的硅片进行遂穿氧化层生长，通过炉管方式生长热氧化层，或者通过臭氧水生长湿法氧化层，或者通过化学方法生长，遂穿氧化层厚度为0.5-5nm；
3）使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层，本征非晶硅层或者多晶硅层厚度为20-300nm；
4）在本征非晶硅层或者多晶硅层上采用热氧化或APCVD沉积制备第一次氧化硅掩膜层；
5）对第一次氧化硅掩膜层进行第一次图形化处理，留出需要进行硼掺杂的部分；
6）进行硼扩散掺杂，硼扩散的高温过程同时使得非晶硅晶化，变成多晶硅；
7）去除第一次氧化硅掩膜层，再采用热氧化或APCVD沉积制备第二次氧化硅掩膜层；
8）对第二次氧化硅掩膜层进行第二次图形化处理，留出需要进行磷掺杂的部分；
9）进行磷扩散掺杂；
10）去除第二次氧化硅掩膜层,得到交替排列的N型和P型多晶硅层；
11）在正面金字塔绒面上形成正面钝化减反膜，结构为单层或叠层SiNx，或者SiO2/SiNx/SiNxOy的叠层膜组合，在背面形成钝化膜，钝化膜结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合；
12）对背面钝化膜进行开孔处理，在P区和N区进行开孔处理，分别开出P区接触孔和N区接触孔，背面钝化膜上的接触孔，通过激光，刻蚀浆料或阻挡浆料的方式形成；
13）在P区接触孔和N区接触孔上制备对应的P区金属接触电极和N区金属接触电极。
其中针对实施例三的制备方法还可以为包括以下步骤：
1）对N型单晶硅片衬底进行前处理，形成正面为金字塔绒面，背面为抛光面的单面抛光制绒结构；
2）对经过前处理的硅片进行遂穿氧化层生长，通过炉管方式生长热氧化层，或者通过臭氧水生长湿法氧化层，或者通过化学方法生长，遂穿氧化层厚度为0.5-5nm；
3）使用LPCVD或PECVD方法在背面生长本征非晶硅层或者多晶硅层，本征非晶硅层或者多晶硅层厚度为20-300nm；
4）在本征非晶硅层或者多晶硅层上局域印刷硼浆料，作为P型区；
5）在本征非晶硅层或者多晶硅层上局域印刷磷浆料，作为N型区，其中P型区和N型区交替排列，中间通过本征非晶硅层或者多晶硅层隔离开来；
6）对印刷完硼浆和磷浆的硅片进行退火处理，使非晶硅晶化成多晶硅，同时硼和磷原子往多晶硅里扩散，完成掺杂；
7）在正面金字塔绒面上形成正面钝化减反膜，结构为单层或叠层SiNx，或者SiO2/SiNx/SiNxOy的叠层膜组合，在背面形成钝化膜，钝化膜结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合；
8）对背面钝化膜进行开孔处理，在P区和N区进行开孔处理，分别开出P区接触孔和N区接触孔，背面钝化膜上的接触孔，通过激光，刻蚀浆料或阻挡浆料的方式形成；
9）在P区接触孔和N区接触孔上制备对应的P区金属接触电极和N区金属接触电极。
其中针对实施例三的制备方法还可以为包括以下步骤：
1）对N型单晶硅片衬底进行前处理，形成正面为金字塔绒面，背面为抛光面的单面抛光制绒结构；
2）对经过前处理的硅片进行遂穿氧化层生长，通过炉管方式生长热氧化层，或者通过臭氧水生长湿法氧化层，或者通过化学方法生长，遂穿氧化层厚度为0.5-5nm；
3）使用LPCVD或PECVD方法在背面生长原位掺杂的P型或N型非晶硅层或者多晶硅层，非晶硅层或者多晶硅层厚度为20-300nm；
4）在原位掺杂的P型或N型非晶硅层或者多晶硅层上制备第一次氧化硅或氮化硅掩膜层；
5）对第一次掩膜层进行第一次图形化处理，去除掩膜保护外的掺杂非晶硅层或者多晶硅层，得到原位掺杂的P型或N型非晶硅或者多晶硅区域；
6）再次生长一层遂穿氧化层，并采用LPCVD或PECVD方法生长原位掺杂的N型或P型非晶硅层或者多晶硅层，本次生长掺杂层与第一次掺杂层类型相反；
7）再次生长第二次氧化硅或氮化硅掩膜层，并对第二次生长的掺杂非晶硅层或者多晶硅层进行第二次图形化处理和刻蚀，得到原位掺杂的N型或P型非晶硅或者多晶硅区域；
8）去除两次掩膜层，并进行退火处理，调节掺杂曲线，同时使非晶硅晶化，得到背面遂穿氧化层上交替排列的N型和P型多晶硅层；
9）在正面金字塔绒面上形成正面钝化减反膜，结构为单层或叠层SiNx，或者SiO2/SiNx/SiNxOy的叠层膜组合，在背面形成钝化膜，钝化膜结构为AlOx/SiNx或者SiO2/AlOx/SiNx的叠层膜组合；
10）对背面钝化膜进行开孔处理，在P区和N区进行开孔处理，分别开出P区接触孔和N区接触孔，背面钝化膜上的接触孔，通过激光，刻蚀浆料或阻挡浆料的方式形成；
11）在P区接触孔和N区接触孔上制备对应的P区金属接触电极和N区金属接触电极。
优选的，N区金属接触电极和P区金属接触电极，包括各自的细栅线和主栅线，采用一层金属化设计或两层金属化设计，其中一层金属化设计中，细栅线为分段式，在靠近相反极性的主栅线附近断开，断开距离为0.05-0.3mm，主栅线对数为2-20对；两层金属化设计中，细栅线不分段，通过在主栅线下面设置绝缘层来隔离，绝缘层为线段结构，位于主栅线下方相反极性的细栅线上，覆盖相反极性的细栅线，达到隔离的目的，主栅线对数为2-10对；N区金属接触电极和P区金属接触电极通过丝网印刷，电镀，或蒸发方法制得。
全背电极太阳电池作为一种高效太阳电池结构，其高效率前景已被广泛认识。近来，钝化接触技术的发展使得各大公司和研究所纷纷看好该技术在太阳电池上的应用。因此，全背电极太阳电池与钝化接触相结合，将是一个非常有前景的发展方向。通过钝化接触技术，可以极大地降低各区域的复合，显著提高电池开路电压，加上全背电极电池正面无遮挡的电流优势，其效率提升潜力巨大。
本实用新型技术方案将钝化接触手段应用到全背电极电池，可以极大地降低表面复合速率，特别是金属接触区复合速率，提升开路电压，从而提升电池效率。
本实用新型技术方案带来的有益效果如下：将全背电极太阳电池与钝化接触技术结合在一起，通过一层遂穿氧化层和其上交替排列的P型与N型掺杂多晶硅层，得到较目前普通钝化工艺更加优异的钝化性能。本实用新型所述钝化接触全背电极太阳电池，载流子通过一层遂穿氧化层遂穿进入对应的掺杂多晶硅层进行选择性传输和收集。掺杂的P型多晶硅和N型多晶硅分别对空穴和电子进行选择性传输，再通过对应P型和N型电极进行收集。多晶硅的优异钝化性能能够极大地降低金属接触区的复合，提升电池开压和效率。
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