本发明涉及一种晶硅电池的制作方法，尤其是涉及一种前发射结背面隧道氧化钝化接触高效电池的制作方法。
背景技术：
前发射结背面隧道氧化钝化接触电池技术与常规电池技术不同之处在于背面隧道氧化钝化层及掺杂的多晶硅层这种复合结构的制备，这种方法的关键之处在超薄的隧穿氧化层的制备控制方面及制备前与硅基底间的界面状态的处理。中国专利CN102544198A公开了一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，包括单步高浓度掺杂扩散，然后采用印刷工艺在电极区域印刷抗腐蚀浆料，非电极区域经过化学腐蚀实现轻掺杂的发射结，再除去抗腐蚀阻挡层，最后采用常规太阳能制备方法制得选择性发射结晶体硅太阳能电池，但是该专利申请仍然采用的是N型晶体硅电池背部点接触，因此电学性能没有很大的提高。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种兼容传统电池制作工艺的基础上能够极大地提升电性能参数的前发射结背面隧道氧化钝化接触高效电池的制作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
前发射结背面隧道氧化钝化接触高效电池的制作方法，采用以下步骤：
(1)利用将硅片在KOH或NaOH碱溶液及H2O2溶液中去除损伤层，接着用四甲基氢氧化铵及异丙醇构成混合溶液对硅片进行制绒，双面形成具有1-4μm的金字塔绒面；
(2)在硼源高温扩散炉管中，控制温度为850-1000℃扩散20-40min，然后控制温度为800-900℃通入氧气推结，形成低表面浓度B掺杂P+发射结；
(3)利用HF溶液去除硼硅玻璃BSG层，用HNO3和HF的混合溶液进行边绝缘和背面抛光；
(4)利用湿法化学的方法在硅片的背面生长一层超薄的隧道氧化层SiO2，其厚度小于2nm，接着用PECVD或其他CVD法在其上生长厚度为15-20nm的掺P多晶硅层；
(5)采取原子层沉积或PECVD技术对硅片形成P+发射结的表面沉积厚度为20-30nm的三氧化二铝层；
(6)在硅片正面采用PECVD法或磁控溅射法生长氢化非晶氮化硅钝化减反射层，厚度为75-85nm；
(7)采用丝网印刷的方法在硅片的正面印刷Ag/Al浆料，进行烧结，背面采取蒸镀或涂源法形成全铝背场Al-BSF结构，用烘干炉进行烘干，确保电池片的双面都形成良好的接触即可。
步骤(4)采取氟硅酸H2SiO6溶液，浓度为1.3-1.7M，将硅片正面用掩膜保护起来后放入氟硅酸溶液中，根据沉积的时间来精确控制SiO2膜层的厚度，一般在2nm厚度以内的控制的时间为5-8分钟。掺P的多晶硅层是基于PECVD法以高纯SiH4为气源在500-600℃下制备后经过900-1100℃下退火而成。
掺P多晶硅层的厚度为15-20nm，其中P原子含量为5×1018-1×1019cm-3。
步骤(5)沉积三氧化二铝层时控制沉积温度为180-200℃。
步骤(6)中生长氢化非晶氮化硅钝化减反射层时控制温度为350-400℃。
步骤(7)中烘干的温度为200-300℃。
与现有技术相比，本发明取代N型晶体硅电池背部点接触的机制，采用一层超薄的(<2nm)的隧道氧化SiO2和一层磷P-掺杂的硅层，这样的复合层能够极大地减少背表面的金属-半导体表面复合，其最明显的优势在于兼容传统电池制作工艺的基础上能够极大地提升电性能参数(Implied Voc>710mV,Implied FF>82％,转换效率η>23％)。制作得到的电池结构(与IBC、HIT高效电池相比较)简单，工艺可行性比较强，也比较容易与现有的产线设备及工艺兼容，最主要的是通过量子力学中的隧穿效应，能够极大地提升开路电压及转换效率，是一种低成本高效率单晶硅电池的产品。
附图说明
图1为制作得到的晶硅电池的结构示意图。
图中，1-电极、2-氢化非晶氮化硅钝化减反射层、3-三氧化二铝层、4-B掺杂P+发射结、5-N型硅片、6-隧道氧化SiO2、7-掺P多晶硅层、8-全铝背场。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
前发射结背面隧道氧化钝化接触高效电池的制作方法，采用以下步骤：
(1)利用将硅片在KOH碱溶液及H2O2溶液中去除损伤层，接着用四甲基氢氧化铵及异丙醇构成混合溶液对硅片进行制绒，双面形成具有1μm的金字塔绒面；
(2)在硼源高温扩散炉管中，控制温度为850℃扩散40min，然后控制温度为800℃通入氧气推结，形成低表面浓度B掺杂P+发射结；
(3)利用HF溶液去除硼硅玻璃BSG层，用HNO3和HF的混合溶液进行边绝缘和背面抛光；
(4)利用湿法化学的方法在硅片的背面生长一层超薄的隧道氧化层SiO2，其厚度小于2nm，接着用PECVD法在其上生长厚度为15nm的掺P多晶硅层，本实施例采取氟硅酸H2SiO6溶液，浓度为1.3M，将硅片正面用掩膜保护起来后放入氟硅酸溶液中，根据沉积的时间来精确控制SiO2膜层的厚度，一般在2nm厚度以内的控制的时间为5分钟。掺P的多晶硅层是基于PECVD法以高纯SiH4为气源在500℃下制备后经过900℃下退火而成，掺P多晶硅层的厚度为15nm，其中P原子含量为5×1018cm-3。
(5)采取原子层沉积技术，控制沉积温度为180℃，对硅片形成P+发射结的表面沉积厚度为20nm的三氧化二铝层；
(6)控制温度为350℃，在硅片正面采用PECVD法生长氢化非晶氮化硅钝化减反射层，厚度为75nm；
(7)采用丝网印刷的方法在硅片的正面印刷Ag/Al浆料，进行烧结，背面采取蒸镀形成全铝背场Al-BSF结构，用烘干炉进行烘干，烘干的温度为200℃，确保电池片的双面都形成良好的接触即可。
采用该方法制作得到电池，其结构如图1所示，在硅片5的正面设有B掺杂P+发射结4、三氧化二铝层3以及氢化非晶氮化硅钝化减反射层2，上部设有电极 1，硅片的背面生长一层超薄的隧道氧化层SiO26，在其表面生长掺P多晶硅层7以及全铝背场8。本发明的最大优势在于用简单的工艺实现电池开路电压的极大提升，相对于常规电池的开路电压650mV来说，其电池的开路电压能达到690mV以上，电池的转换效率从而能得到极大提升，能达到22％-23％。
实施例2
前发射结背面隧道氧化钝化接触高效电池的制作方法，采用以下步骤：
(1)利用将硅片在NaOH碱溶液及H2O2溶液中去除损伤层，接着用四甲基氢氧化铵及异丙醇构成混合溶液对硅片进行制绒，双面形成具有2μm的金字塔绒面；
(2)在硼源高温扩散炉管中，控制温度为900℃扩散30min，然后控制温度为850℃通入氧气推结，形成低表面浓度B掺杂P+发射结；
(3)利用HF溶液去除硼硅玻璃BSG层，用HNO3和HF的混合溶液进行边绝缘和背面抛光；
(4)利用湿法化学的方法在硅片的背面生长一层超薄的隧道氧化层SiO2，其厚度小于2nm，接着用PECVD或其他CVD法在其上生长厚度为18nm的掺P多晶硅层，本实施例采取氟硅酸H2SiO6溶液，浓度为1.5M，将硅片正面用掩膜保护起来后放入氟硅酸溶液中，根据沉积的时间来精确控制SiO2膜层的厚度，一般在2nm厚度以内的控制的时间为6分钟。掺P的多晶硅层是基于PECVD法以高纯SiH4为气源在600℃下制备后经过1000℃下退火而成，掺P多晶硅层的厚度为18nm，其中P原子含量为8×1018-1×1019cm-3。
(5)采取PECVD技术对硅片形成P+发射结的表面沉积厚度为25nm的三氧化二铝层，沉积三氧化二铝层时控制沉积温度为190℃；
(6)在硅片正面采用磁控溅射法生长氢化非晶氮化硅钝化减反射层，控制温度为360℃，厚度为80nm；
(7)采用丝网印刷的方法在硅片的正面印刷Ag/Al浆料，进行烧结，背面采取蒸镀法形成全铝背场Al-BSF结构，用烘干炉进行烘干，烘干的温度为260℃，确保电池片的双面都形成良好的接触即可。
实施例3
前发射结背面隧道氧化钝化接触高效电池的制作方法，采用以下步骤：
(1)利用将硅片在NaOH碱溶液及H2O2溶液中去除损伤层，接着用四甲基 氢氧化铵及异丙醇构成混合溶液对硅片进行制绒，双面形成具有4μm的金字塔绒面；
(2)在硼源高温扩散炉管中，控制温度为1000℃扩散20min，然后控制温度为900℃通入氧气推结，形成低表面浓度B掺杂P+发射结；
(3)利用HF溶液去除硼硅玻璃BSG层，用HNO3和HF的混合溶液进行边绝缘和背面抛光；
(4)利用湿法化学的方法在硅片的背面生长一层超薄的隧道氧化层SiO2，其厚度小于2nm，接着用PECVD或其他CVD法在其上生长厚度为20nm的掺P多晶硅层，本实施例采取氟硅酸H2SiO6溶液，浓度为1.7M，将硅片正面用掩膜保护起来后放入氟硅酸溶液中，根据沉积的时间来精确控制SiO2膜层的厚度，一般在2nm厚度以内的控制的时间为8分钟。掺P的多晶硅层是基于PECVD法以高纯SiH4为气源在600℃下制备后经过1100℃下退火而成，掺P多晶硅层的厚度为20nm，其中P原子含量1×1019cm-3。
(5)采取原子层沉积技术对硅片形成P+发射结的表面沉积厚度为30nm的三氧化二铝层，沉积三氧化二铝层时控制沉积温度为200℃；
(6)控制温度为400℃，在硅片正面采用磁控溅射法生长氢化非晶氮化硅钝化减反射层，厚度为85nm；
(7)采用丝网印刷的方法在硅片的正面印刷Ag/Al浆料，进行烧结，背面采取涂源法形成全铝背场Al-BSF结构，用烘干炉进行烘干，烘干的温度为300℃，确保电池片的双面都形成良好的接触即可。
本发明的主要优点在于相对于其他的高效电池来说，例如IBC，HIT等来说工艺过程相对简单，相对于传统的晶硅电池工艺兼容性较强，适合大规模生产，具有一定的实用性。从实施例1-3中制备得到的电池的性能检测数据可以看出该电池的开路电压Voc很高，比常规电池(～650mV)高出30mV左右，填充因子很高(>80％)，因此转换效率可以达到22％以上。
Voc＝680±2mV,Jsc＝39.6±0.4mA/cm2,FF＝81.5±0.5％，Eff＝22.5±0.5％。