一种硅基异质结电池的制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种硅基异质结电池的制备方法。

背景技术：

薄膜太阳能电池是在基板上沉积很薄的光电材料形成的一种太阳能电池。薄膜太阳能电池弱光条件下仍可发电，其生产过程能耗低，具备大幅度降低原料和制造成本的潜力，因此，市场对薄膜太阳能电池的需求正逐渐增长，而薄膜太阳能电池技术更是成为近年来的研究热点，其中提高光电转换效率，降低成本是太阳能行业的终极目标。

硅基异质结电池片是目前高效太阳能电池片研发的方向之一。硅基异质结电池片的衬底一般以N-型单晶硅片为主，一面通过与非晶硅薄膜形成P-N结作为发射极，另一面用以相同方法沉积的同类型的非晶硅层作为背接触。当非晶硅薄膜在硅片正反两边依次形成之后，下一步是通过PVD溅射的方法在正反两边依次沉积一层透明导电膜层，而后用电镀法在透明导电膜层表面形成铜金属栅线。在电镀铜栅线电极之前，需要用PVD溅射的方法沉积阻挡层和种子层作为电镀铜与导电氧化物之间的过渡结合层。

为了提高太阳能器件的性能，其栅线电极的厚度必须要足够厚，以用来减小串联电阻，典型的要高于20微米。传统的溅射由于价格成本的原因往往不适用于铜栅线电极的制备，而往往是采用电镀的方式。溅射铜的几千埃用于种子层的制备，以减少在初始镀覆期间的其表面电位差。电镀图案形成后，一些有机材料，主要为碳仍然存在于铜电镀的区域。这种残余的碳会导致在溅射铜和电镀铜之间形成电屏障，从而降低太阳能器件的性能，而且有可能会导致铜的剥离，影响太阳能器件的可靠性。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种硅基异质结电池的制备方法，其制备的太阳能器件的可靠性高、性能好。

为实现上述目的，本发明提供了一种硅基异质结电池的制备方法，包括以下步骤：提供N型硅片；在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层；分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层上沉积透明导电膜层；分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层的透明导电膜层上沉积阻挡层和种子铜层；分别在两面的种子铜层上铺设感光干膜，通过曝光和显影在种子铜层上形成栅线图案；通过含氧等离子体与种子铜层表面的碳残留物反应后生成二氧化碳以去除种子铜层上的碳残留物；在种子铜层的栅线图案上电镀铜，形成铜栅线电极。

优选的，所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积两面的本征非晶硅膜层，再沉积N型非晶硅层、P型非晶硅层。

优选的，所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积两面的本征非晶硅膜层，再沉积P型非晶硅层、N型非晶硅层。

优选的，所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积其中一面的本征非晶硅膜层、P型非晶硅层，再沉积另一面的本征非晶硅膜层、N型非晶硅层。

优选的，所述分别在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体为先沉积其中一面的本征非晶硅膜层、N型非晶硅层，再沉积另一面的本征非晶硅膜层、P型非晶硅层。

优选的，所述通过含氧等离子体与种子铜层表面的碳残留物反应后生产二 氧化碳以去除碳残留物为通入10-1000sccm的氧气，在10-1000Pa气压，功率密度0.05-0.5W/cm²下产生含氧等离子体，电离的含氧等离子体轰击种子铜层表面，轰击时间为1-60S，与种子铜层表面的碳残留物反应生成二氧化碳。

优选的，所述通过含氧等离子体与种子铜层表面的碳残留物反应后生产二氧化碳以去除碳残留物为通入10-1000sccm的氧气，在标准大气气压下，功率密度0.05-0.5W/cm²下产生含氧等离子体，电离的含氧等离子体轰击种子铜层表面，轰击时间为1-60S，与种子铜层表面的碳残留物反应生成二氧化碳。

优选的，所述产生电离为通过直流电源或射频源。

优选的，所述本征非晶硅膜层的厚度为1-10nm，所述P型非晶硅层和N型非晶硅层的厚度分别为5-10nm，所述透明导电膜的厚度为25-110nm。

优选的，所述透明导电膜层通过PVD溅射沉积。

本发明采用以上设计方案，通过含氧等离子体和碳残留物之间的反应形成二氧化碳气体，有效地去除了种子铜层上的残留物，更加有效地防止后续电镀的栅线电极剥离，去除杂质残留物后，提高了太阳能器件的可靠性，加大了光电转换效率，提高了其性能。

附图说明

图1为本发明硅基异质结电池的制备方法实施例1的流程图；

图2-图5为本发明硅基异质结电池实施例1的结构形成过程示意图；

图6为本发明硅基异质结电池的制备方法实施例2的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1所示，本发明公开了一种硅基异质结电池的制备方法，其包括以下步骤：

S101：提供N型硅片；

S102：分别在N型硅片的两面上沉积本征非晶硅膜层；

S103：在N型硅片的一面本征非晶硅膜层上沉积N型非晶硅层；

S104：在N型硅片的另一面本征非晶硅膜层上沉积P型非晶硅层；

S105:分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层上通过PVD溅射透明导电膜层；

S106：分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层的透明导电膜层上沉积阻挡层和种子铜层；

S107：分别在两面的种子铜层上铺设感光干膜，通过曝光和显影在种子铜层上形成栅线图案；

S108：通过含氧等离子体与种子铜层表面的碳残留物反应后生成二氧化碳以去除种子铜层上的碳残留物；

S109：在种子铜层的栅线图案上电镀铜，形成铜栅线电极。

具体的步骤可以如下：

提供N型硅片1，对N型硅片1清洗和制绒，然后在150-220℃温度条件下，将N型硅片1放置反应腔中，往反应腔中通入SiH₄和H₂的混合气体，其中SiH₄的含量为10％至50％，H₂的含量为5％至20％，通过化学气相沉积的方法在N型硅片的两面上沉积形成本征非晶硅膜层2、7，形成如图2所示的结构。

将形成本征非晶硅膜层N型硅片放入掺杂腔内，往掺杂腔中通入SiH₄、H₂以及含掺杂剂P的气体，由此在本征非晶硅膜层2上沉积N型非晶硅层3；继续通入SiH₄和H₂气体，并且同步通入含掺杂剂B的气体，在本征非晶硅膜层7上形成P型非晶硅层8，形成如图3所示的结构；

在P型非晶硅层8和N型非晶硅层3上分别通过PVD磁控溅射的方法生 成透明导电膜层4、9和阻挡层5、10以及种子铜层6、11，然后再在种子铜层6、11上进行掩膜、曝光、显影后形成金属栅线图案，形成如图4所示的结构；

把N型硅片放入充有含氧等离子体的空间中，使得在种子铜层表面的含碳残留物与氧气进行反应，生成二氧化碳，从而去除碳残留物；

在种子铜层6、11上电镀铜，去除掉干膜，并对铜层进行选择性腐蚀，从而在表面形成铜栅线电极12、13，至此完成电池制备，形成如图5所示的结构。

其中，所述本征非晶硅膜层2、7的厚度为1-10nm，所述P型非晶硅层8和N型非晶硅层3的厚度分别为5-10nm，所述透明导电膜4、9的厚度为25-110nm。

其中，本发明所述通过含氧等离子体与种子铜层表面的残留物反应去除残留物具体为含氧等离子体中的氧气与种子铜层表面的碳残留物反应后生产二氧化碳，即：C+0₂＝CO₂。本发明通过含氧等离子体和碳残留物之间的反应形成二氧化碳气体，有效地去除了种子铜层上的残留物，更加有效地防止后续电镀的栅线电极剥离，去除杂质残留物后，提高了太阳能器件的可靠性，加大了光电转换效率，提高了其性能。

其中，所述通过含氧等离子体与种子铜层表面的碳残留物反应后生产二氧化碳以去除碳残留物为通入10-1000sccm的氧气，在10-1000Pa气压，功率密度0.05-0.5W/cm²下产生含氧等离子体，电离的含氧等离子体轰击种子铜层表面，轰击时间为1-60S，与种子铜层表面的碳残留物反应生成二氧化碳。所述产生电离为通过直流电源。

实施例2：

如图6所示，与实施例1不一样的是，本实施例中，先沉积其中一面上本征非晶硅膜层和N型非晶硅层，再沉积另一面上的本征非晶硅膜层和P型非晶硅层，具体如下：

S601：提供N型硅片；

S602：在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和N型非晶硅层；

S603：在N型硅片的另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层；

在具体实施例中，还可以先在在N型硅片的一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层；再在N型硅片的另一面上沉积本征非晶硅膜层和P型非晶硅层；

S604:分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层上通过PVD溅射透明导电膜层；

S605：分别在P型非晶硅层和N型非晶硅层的透明导电膜层上沉积阻挡层和种子铜层；

S606：分别在两面的种子铜层上铺设感光干膜，通过曝光和显影在种子铜层上形成栅线图案；

S607：通过含氧等离子体与种子铜层表面的碳残留物反应后生成二氧化碳以去除种子铜层上的碳残留物；

S608：在种子铜层的栅线图案上电镀铜，形成铜栅线电极。

其中，所述通过含氧等离子体与种子铜层表面的碳残留物反应后生产二氧化碳以去除碳残留物为通入10-1000sccm的氧气，在标准大气压条件下，功率密度0.05-0.5W/cm²下产生含氧等离子体，电离的含氧等离子体轰击种子铜层表面，轰击时间为1-60S，与种子铜层表面的碳残留物反应生成二氧化碳。所述产生电离为通过射频源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。