一种硅异质结电池的制作方法

1.本技术涉及新能源设备制造技术领域，尤其涉及一种硅异质结电池。


背景技术：

2.太阳能是一种可再生的清洁能源，对于人类的可持续发展具有重要的意义。太阳能电池将太阳能转化为电能，其转化效率、制造(度电)成本是决定其工业化应用、平价上网以及实现能源替代最终目标的关键因素。目前，硅基太阳能电池占据市场95％以上，其中，硅异质结电池是硅基太阳能电池中的一种。
3.目前，基于硅异质结电池光管理的需求，硅基需要采用双面绒面硅片。这就使得在制备电池的过程中，需要先在硅片的表面制造绒面。
4.但是，硅片的绒面不仅制造工艺复杂，而且绒面织构不利于后续薄膜沉积工艺的完成，造成硅异质结电池制造工艺复杂且成本高。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种硅异质结电池及其制备方法，解决现有的硅异质结电池制造工艺复杂且成本高的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供一种硅异质结电池制备方法，包括：
7.清洗硅片，以在硅片上形成相背设置的第一抛光面和第二抛光面；
8.在第一抛光面上自远离硅片的方向依次制备本征半导体薄膜和n型半导体薄膜掺杂层；
9.在第二抛光面上自远离硅片的方向依次制备本征半导体薄膜和p型半导体薄膜掺杂层；
10.在n型半导体薄膜掺杂层和p型半导体薄膜掺杂层的表面分别制备绒面掺硼氧化锌薄膜层；
11.在绒面掺硼氧化锌薄膜层的表面进行金属电极图形化处理，最终制得硅异质结电池。
12.在一种可行的实现方式中，绒面掺硼氧化锌薄膜层的制备厚度为2μm-3μm。
13.在一种可行的实现方式中，在n型半导体薄膜掺杂层和p型半导体薄膜掺杂层上分别制备绒面掺硼氧化锌薄膜层，包括：
14.采用低压化学气相沉积法在n型半导体薄膜掺杂层和p型半导体薄膜掺杂层上制备绒面掺硼氧化锌薄膜层。
15.在一种可行的实现方式中，采用低压化学气相沉积法在n型半导体薄膜掺杂层和p型半导体薄膜掺杂层上制备绒面掺硼氧化锌薄膜层，包括：
16.将气态的二乙基锌与水蒸气、乙硼烷和氢气的混合气体同时均匀喷淋至n型半导体薄膜掺杂层背向硅片的表面和p型半导体薄膜掺杂层背向硅片的表面；其中，二乙基锌与混合气体在压力为0.5torr-1torr，温度为150℃-180℃的环境下发生反应；
17.二乙基锌与混合气体在温度为150℃-180℃的环境下发生反应，并n型半导体薄膜掺杂层和p型半导体薄膜掺杂层的表面分别生成绒面掺硼氧化锌薄膜层。
18.在一种可行的实现方式中，绒面掺硼氧化锌薄膜层至少包括第一绒面掺硼氧化锌薄膜层，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层的光学迁移率为45cm2·
v-1
·
s-1-40cm2·
v-1
·
s-1
，载流子的浓度为9*10
18
cm-3-3*10
19
cm-3
，表面类金字塔的特征尺寸为-1.5μm-3μm。
19.在一种可行的实现方式中，绒面掺硼氧化锌薄膜层还包括第二绒面掺硼氧化锌薄膜层和第三绒面掺硼氧化锌薄膜层中的至少一者；
20.第二绒面掺硼氧化锌薄膜层的载流子浓度小于5*10
18
cm-3
；
21.第三绒面绒面掺硼氧化锌薄膜层的载流子浓度大于1*10
20
cm-3
。
22.在一种可行的实现方式中，本征半导体薄膜包括本征非晶硅薄膜或本征非晶硅氧薄膜中的至少一者，并且其制备厚度为3nm-5nm；
23.和/或，n型半导体薄膜掺杂层包括n型非晶硅薄膜掺杂层和n型微晶硅薄膜掺杂层中的至少一者，并且n型半导体薄膜掺杂层的制备厚度为5nm-15nm；
24.和/或，p型半导体薄膜掺杂层包括p型非晶硅薄膜掺杂层和p型微晶硅薄膜掺杂层中的至少一者，并且p型半导体薄膜掺杂层的制备厚度为10nm-15nm。
25.在一种可行的实现方式中，本征半导体薄膜、n型半导体薄膜掺杂层以及p型半导体薄膜掺杂层均采用等离子体化学气相沉积法制备。
26.在一种可行的实现方式中，硅片为直拉单晶n型硅片，直拉单晶n型硅片电阻率为0.5ω
·
cm-5ω
·
cm，厚度为100μm-160μm。
27.另一方面，本技术实施例还提供了一种硅异质结电池，通过上述的硅异质结电池制备方法制备。
28.硅异质结电池包括：硅片、本征半导体薄膜、n型半导体薄膜掺杂层、p型半导体薄膜掺杂层以及绒面掺硼氧化锌薄膜层；
29.硅片具有相背设置的第一抛光面和第二抛光面；
30.第一抛光面上自远离硅片的方向依次层叠设置有本征半导体薄膜和n型半导体薄膜掺杂层；
31.第二抛光面上自远离硅片的方向依次层叠设置有本征半导体薄膜和p型半导体薄膜掺杂层；
32.n型半导体薄膜掺杂层和p型半导体薄膜掺杂层上分别设置有绒面掺硼氧化锌薄膜层。
33.在一种可行的实现方式中，所述绒面掺硼氧化锌薄膜层至少包括第一绒面掺硼氧化锌薄膜层，所述第一绒面掺硼氧化锌薄膜层设置在所述n型半导体薄膜掺杂层背向所述硅片的表面和所述p型半导体薄膜掺杂层背向所述硅片的表面上，所述第一绒面掺硼氧化锌薄膜层的光学迁移率为45-40cm2·
v-1
·
s-1
，载流子的浓度为9*10
18-3*10
19
cm-3
，表面类金字塔的特征尺寸为-1.5-3μm。
34.在一种可行的实现方式中，所述绒面掺硼氧化锌薄膜层还包括第二绒面掺硼氧化锌薄膜层和第三绒面掺硼氧化锌薄膜层中的至少一者；
35.当所述绒面掺硼氧化锌薄膜层还包括第二绒面掺硼氧化锌薄膜层时，所述第二绒面掺硼氧化锌薄膜层设置在所述n型半导体薄膜掺杂层背向所述硅片的表面上，所述第一
绒面掺硼氧化锌薄膜层设置在所述第二绒面掺硼氧化锌薄膜层背向所述n型半导体薄膜掺杂层上；
36.当所述绒面掺硼氧化锌薄膜层还包括第三绒面掺硼氧化锌薄膜层时，所述第三绒面掺硼氧化锌薄膜层设置在所述p型半导体薄膜掺杂层背向所述硅片的表面上，所述第一绒面掺硼氧化锌薄膜层设置在所述第三绒面掺硼氧化锌薄膜层背向所述p型半导体薄膜掺杂层上；
37.所述第二绒面掺硼氧化锌薄膜层的载流子浓度小于5*10
18
cm-3
；
38.所述第三绒面绒面掺硼氧化锌薄膜层的载流子浓度大于1*10
20
cm-3
。
39.在一种可行的实现方式中，所述本征半导体薄膜包括本征非晶硅薄膜或本征非晶硅氧薄膜中的至少一者，并且其厚度为3-5nm。
40.在一种可行的实现方式中，所述n型半导体薄膜掺杂层包括n型非晶硅薄膜掺杂层或n型微晶硅薄膜掺杂层中的至少一者，并且其厚度为5-15nm。
41.在一种可行的实现方式中，所述p型半导体薄膜掺杂层包括p型非晶硅薄膜掺杂层或p型微晶硅薄膜掺杂层中的至少一者，并且其厚度为10-15nm。
42.在一种可行的实现方式中，其特征在于，所述硅片为直拉单晶n型硅片，所述直拉单晶n型硅片电阻率为0.5-5ω
·
cm，厚度为100-160μm。
43.本技术实施例提供一种硅异质结电池及其制备方法，采用非绒面硅片将光管理需求转移至后续制备的绒面掺硼氧化锌薄膜层中，制得高效且成本低硅异质结电池。该种制备方法在保证硅异质结电池性能的前提下，省略了硅片绒面的制作过程，既简化了硅异质结电池的制备过程，降低了成本，又避免了硅片绒面对生产钝化层、掺杂层工艺的影响，提高了硅异质结电池的质量。另外，采用绒面掺硼氧化锌薄膜层替代以氧化铟系掺杂氧化物(ito，ino2：h，iwo等)为主的透明导电氧化物(tco)膜层，降低了原料成本。
附图说明
44.图1是本技术一实施例提供的硅异质结电池制备方法的流程示意图；
45.图2是本技术一实施例提供的硅异质结电池的结构示意图；
46.图3是本技术一实施例提供的另一种硅异质结电池的结构示意图；
47.附图标记说明：
48.100-硅片；200-本征半导体薄膜；300-n型半导体薄膜掺杂层；400-p型半导体薄膜掺杂层；500-绒面掺硼氧化锌薄膜层；
49.510-第一绒面掺硼氧化锌薄膜层；520-第二绒面掺硼氧化锌薄膜层；530-第三绒面掺硼氧化锌薄膜层。
具体实施方式
50.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
51.太阳能是一种可再生的清洁能源，对于人类的可持续发展具有重要的意义。太阳能电池将太阳能转化为电能，其转化效率、制造(度电)成本是决定其工业化应用、平价上网以及实现能源替代最终目标的关键因素。目前的目前，硅基太阳能电池占据市场95％以上，硅异质结电池是硅基太阳能电池中的一种。
52.目前，基于硅异质结电池光管理的需求，硅基需要采用双面绒面硅片。这就使得在制备电池的过程中，需要先在硅片的表面制造绒面，且需要一定的硅片厚度冗余。硅片的绒面织构不仅制造工艺复杂，而且绒面织构会不利于后续薄膜沉积工艺的完成，会使绒面织构上的钝化层、掺杂层的保型性差。为了有效性保证钝化层和掺杂层的质量要求，需要一定薄膜厚度制造冗余，进而导致制造成本增加，且冗余部分会降低硅异质结电池效率低。
53.另外，现有技术所制备的硅异质结电池的透明导电氧化物(tco)膜层材质主要以氧化铟系掺杂氧化物(ito，ino2：h，iwo等)为主，价格较高，致使硅异质结电池成本较高。
54.本技术实施例提供一种硅异质结电池制备方法，采用非绒面硅片光管理需求转移至后续制备的绒面掺硼氧化锌薄膜层中，制得高效且成本低硅异质结电池。该种制备方法在保证硅异质结电池性能的前提下，省略了硅片绒面的制作过程，既简化了硅异质结电池的制备过程，降低了成本，又避免了硅片绒面对生产钝化层、掺杂层工艺的影响，提高了硅异质结电池的质量。另外，采用绒面掺硼氧化锌薄膜层替代以氧化铟系掺杂氧化物(ito，ino2：h，iwo等)为主的透明导电氧化物(tco)膜层，降低了成本。
55.以下结合附图对本技术实施例的硅异质结电池制备方法进行详细说明。
56.图1是本技术一实施例提供的硅异质结电池制备方法的流程示意。
57.参考图1所示，本技术实施例提供的一种硅异质结电池制备方法，包括：
58.s100：清洗硅片。
59.首先采用清洗工艺进行清洗硅片的表面，去除硅片表面的损伤层，形成相背设置的第一抛光面和第二抛光面，换句话说，经过清洗工艺清洗后的硅片的上表面和下表面均形成抛光面。
60.示例性的，该步骤中采用的硅片可为直拉单晶n型硅片，采用直拉单晶工艺制成，其电阻率可为0.5ω
·
cm-5ω
·
cm，厚度可为100μm-160μm。
61.s200：在硅片的一侧上制备本征半导体薄膜和n型半导体薄膜掺杂层。
62.在本步骤中，采用等离子体化学气相沉积方法在第一抛光面上自远离硅片的方向依次沉积制备本征半导体薄膜和n型半导体薄膜掺杂层。其中，所沉积制备的本征半导体薄膜的厚度可为3nm-5nm，n型半导体薄膜掺杂层的厚度可为5nm-15nm。示例性的，本征半导体薄膜可为本征非晶硅薄膜或者为本征非晶硅氧薄膜中的至少一者。n型半导体薄膜掺杂层可为n型非晶硅薄膜掺杂层或者为n型微晶硅氧薄膜掺杂层中的至少一者。需要说明的是，采用等离子体化学气相沉积方法沉积本征半导体薄膜和n型半导体薄膜掺杂层的工艺为现有技术，在此不再赘述。
63.s300：在硅片的另一侧上制备本征半导体薄膜和p型半导体薄膜掺杂层。
64.在本步骤中，采用等离子体化学气相沉积方法在第二抛光面上自远离硅片的方向依次沉积制备本征半导体薄膜和p型半导体薄膜掺杂层。其中，所沉积制备的本征半导体薄膜的厚度可为3nm-5nm，所沉积制备的p型半导体薄膜掺杂层的厚度可为10nm-15nm。本征半导体薄膜可为本征非晶硅薄膜或者为本征非晶硅氧薄膜中的至少一者。p型半导体薄膜可
为p型非晶硅薄膜掺杂层或者为p型微晶硅薄膜掺杂层中的至少一者。需要说明的是，采用等离子体化学气相沉积方法沉积本征半导体薄膜和p型半导体薄膜掺杂层的工艺为现有技术，在此不再赘述。
65.s400：在n型半导体薄膜掺杂层和p型半导体薄膜掺杂层上制备绒面掺硼氧化锌薄膜层。
66.在该步骤中，采用低压化学气相沉积(lpcvd)技术分别在n型半导体薄膜掺杂层和p型半导体薄膜掺杂层的表面上沉积制备厚度2μm-3μm的绒面掺硼氧化锌薄膜层。
67.采用低压化学气相沉积(lpcvd)技术沉积绒面掺硼氧化锌薄膜层，在特定工艺条件下，可以实现掺硼氧化锌晶相方向择优生长，进而形成表面织构类金字塔的绒面掺硼氧化锌薄膜层。
68.氧化锌(zno)：是一种宽禁带半导体材料，本征氧化锌(zno)的常温禁带宽度约为3.37ev，其光学折射率范围约为1.8-2.0；氧化锌薄膜材料的晶格结构属于六方纤锌矿晶系，由于本征氧化锌薄膜存在着固有的锌间隙和氧空位，呈现为n型极性半导体特性；原料价格低廉，广泛地应用于诸多领域。
69.本征氧化锌(zno)薄膜易于在生长过程中实现掺杂，如掺入三族元素硼(b)，可以定量改变其光电特性。
70.示例性的，采用低压化学气相沉积(lpcvd)技术分别在n型半导体薄膜掺杂层和p型半导体薄膜掺杂层上沉积制备绒面掺硼氧化锌薄膜层的方法，包括：
71.将气态的二乙基锌与水蒸气、乙硼烷和氢气的混合气体同时均匀喷淋至所述n型半导体薄膜掺杂层背向所述硅片的表面和所述p型半导体薄膜掺杂层背向所述硅片的表面；其中，所述二乙基锌与所述混合气体在压力为0.5torr-1torr，温度为150℃-180℃的环境下发生反应。示例性的，在该方法中，采用板式低压化学气相沉积(lpcvd)法，锌源由金属有机物二乙基锌(dez)液体经约60-80℃恒温控制后形成气态二乙基锌(dez)。气态二乙基锌(dez)经独立一支管道、喷淋装置均匀的到达待沉积表面。水蒸气、乙硼烷和氢气的混合气体作为氧源。硼源和氧源经另外一支管道与该、喷淋装置均匀的到达待沉积表面。在反应压力可为0.5torr-1torr，温度可为150℃-180℃的环境下，二乙基锌(dez)气体与水蒸气、乙硼烷、氢气和硼源的混合气体在硅片的待沉积表面发生反应，沉积形成绒面掺硼氧化锌薄膜层。
72.当前硅异质结电池的透明导电氧化物(tco)膜层主要以磁控溅射沉积为主，相比工艺更优的反应等离子体(rpd)沉积来说，磁控溅射沉积设备因其应用广泛、技术成熟等方面经济性优。本技术实施例的绒面掺硼氧化锌薄膜层采用低压化学气相沉积(lpcvd，或某些细分领域称之为mocvd)制备，其设备采用非高真空系统，且因其应用广泛、技术成熟等方面经济性较前两种更优。且绒面掺硼氧化锌薄膜层采用的低压化学气相沉积法(lpcvd)，为低压环境的化学反应，为无离子轰击沉积技术。
73.在一实施例中，绒面掺硼氧化锌薄膜层至少包括第一绒面掺硼氧化锌薄膜层，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层的光学迁移率为45cm2·
v-1
·
s-1-40cm2·
v-1
·
s-1
，载流子的浓度为9*10
18
cm-3-3*10
19
cm-3
，表面类金字塔特征尺寸约为-1.5μm-3μm。
74.在另一实施例中，绒面掺硼氧化锌薄膜层除了包括上述的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层还包括第二绒面掺硼氧化锌薄膜层和第三绒面掺硼氧化锌薄膜层中的至少一者；
75.第二绒面掺硼氧化锌薄膜层的载流子浓度小于5*10
18
cm-3
；
76.第三绒面绒面掺硼氧化锌薄膜层的载流子浓度大于1*10
20
cm-3
。
77.需要说明的是，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层第二绒面掺硼氧化锌薄膜层和第三绒面掺硼氧化锌薄膜层的制备流程相同，区别仅在于三者中的硼的含量不同。
78.s500：绒面掺硼氧化锌薄膜层的表面进行金属电极图形化处理。
79.在本步骤中，对绒面掺硼氧化锌薄膜层的表面进行金属电极图形化处理，最终制备完成硅异质结电池。
80.为更好地说明本方案以及本方案的技术效果，本技术将给出八个具体实施例以及一个对比例。
81.对比例：现有技术制备硅异质结电池的方法。
82.步骤1：选择电阻率约为5ω
·
cm，厚度约为130μm的直拉单晶n型硅片作为硅基，对该硅片进行清洗工艺以及表面制绒工艺处理，在其相背的上表面和下表面上形成具有尺寸约3μm的类金字塔特征的绒面。
83.步骤2：采用等离子体化学气相沉积方法在上表面的绒面上依次沉积制备厚度约为5nm本征非晶硅薄膜和15nmn型非晶硅薄膜掺杂层。
84.步骤3：采用等离子体化学气相沉积方法在下表面的绒面上依次沉积制备厚度约为5nm本征非晶硅薄膜和15nmp型非晶硅薄膜掺杂层。
85.步骤4：采用反应等离子体沉积方法在n型非晶硅薄膜掺杂层和p型非晶硅薄膜掺杂层上沉积制备厚度约为90nm的ito薄膜。
86.步骤5：对ito薄膜进行金属电极图形化处理，最终制得硅异质结电池。
87.对现有技术制得的硅异质结电池测试的结果如下：
88.转化效率eta(％)：24.62；短路电流jsc(ma/cm2)：38.81；
89.开路电压voc(mv)：750；填充因子ff(％)：84.58。
90.实施例1：
91.步骤1：选择电阻率约为5ω
·
cm，厚度约为130μm的直拉单晶n型硅片，采用清洗工艺去除表面损伤层后形成第一抛光面(上表面)和第二抛光面(下表面)。
92.步骤2：采用等离子体化学气相沉积方法在第一抛光面上依次沉积制备厚度约为5nm的本征非晶硅薄膜和厚度约15nmn型非晶硅薄膜掺杂层。
93.步骤3：采用等离子体化学气相沉积方法在第二抛光面上依次沉积制备厚度约为5nm的本征非晶硅薄膜和厚度约15nmp型非晶硅薄膜掺杂层。
94.步骤4：采用低压化学气相沉积(lpcvd)法在n型非晶硅薄膜掺杂层和p型非晶硅薄膜掺杂层上分别沉积制备厚度约3μm的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层。
95.步骤5：对第一绒面掺硼氧化锌薄膜层进行金属电极图形化处理，最终制备完成硅异质结电池。
96.对实施例1制得的硅异质结电池测试的结果如下：
97.转化效率eta(％)：24.37；短路电流jsc(ma/cm2)：38.69；
98.开路电压voc(mv)：743；填充因子ff(％)：84.76。
99.实施例2：
100.步骤1：选择电阻率约为5ω
·
cm，厚度约为130μm的直拉单晶n型硅片，采用清洗工
艺去除表面损伤层后形成第一抛光面(上表面)和第二抛光面(下表面)。
101.步骤2：采用等离子体化学气相沉积方法在第一抛光面上依次沉积制备厚度约为5nm的本征非晶硅薄膜和厚度约12nmn型非晶硅薄膜掺杂层。
102.步骤3：采用等离子体化学气相沉积方法在第二抛光面上依次沉积制备厚度约为5nm的本征非晶硅薄膜和厚度约15nmp型非晶硅薄膜掺杂层。
103.步骤4：采用低压化学气相沉积(lpcvd)法在n型非晶硅薄膜掺杂层和p型非晶硅薄膜掺杂层上分别沉积制备厚度约3μm的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层。
104.步骤5：对第一绒面掺硼氧化锌薄膜层进行金属电极图形化处理，最终制备完成硅异质结电池。
105.对实施例2制得的硅异质结电池测试的结果如下：
106.转化效率eta(％)：24.42；短路电流jsc(ma/cm2)：38.71；
107.开路电压voc(mv)：744；填充因子ff(％)：84.78。
108.实施例3：
109.步骤1：选择电阻率约为5ω
·
cm，厚度约为130μm的直拉单晶n型硅片，采用清洗工艺去除表面损伤层后形成第一抛光面(上表面)和第二抛光面(下表面)。
110.步骤2：采用等离子体化学气相沉积方法在第一抛光面上依次沉积制备厚度约为3nm的本征非晶硅薄膜和厚度约12nmn型非晶硅薄膜掺杂层。
111.步骤3：采用等离子体化学气相沉积方法在第二抛光面上依次沉积制备厚度约为3nm的本征非晶硅薄膜和厚度约15nmp型非晶硅薄膜掺杂层。
112.步骤4：采用低压化学气相沉积(lpcvd)法在n型非晶硅薄膜掺杂层和p型非晶硅薄膜掺杂层上分别沉积制备厚度约3μm的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层。
113.步骤5：对第一绒面掺硼氧化锌薄膜层进行金属电极图形化处理，最终制备完成硅异质结电池。
114.对实施例3制得的硅异质结电池测试的结果如下：
115.转化效率eta(％)：24.45；短路电流jsc(ma/cm2)：38.71；
116.开路电压voc(mv)：745；填充因子ff(％)：84.77。
117.实施例4：
118.步骤1：选择电阻率约为5ω
·
cm，厚度约为130μm的直拉单晶n型硅片，采用清洗工艺去除表面损伤层后形成第一抛光面(上表面)和第二抛光面(下表面)。
119.步骤2：采用等离子体化学气相沉积方法在第一抛光面上依次沉积制备厚度约为3nm的本征非晶硅薄膜和厚度约12nmn型非晶硅薄膜掺杂层。
120.步骤3：采用等离子体化学气相沉积方法在第二抛光面上依次沉积制备厚度约为3nm的本征非晶硅薄膜和厚度约15nmp型非晶硅薄膜掺杂层。
121.步骤4：采用低压化学气相沉积(lpcvd)法在n型非晶硅薄膜掺杂层沉积制备厚度约3μm的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层，在p型非晶硅薄膜掺杂层上沉积制备厚度约2.5μm的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层。
122.步骤5：对第一绒面掺硼氧化锌薄膜层进行金属电极图形化处理，最终制备完成硅异质结电池。
123.对实施例4制得的硅异质结电池测试的结果如下：
124.转化效率eta(％)：24.46；短路电流jsc(ma/cm2)：38.73；
125.开路电压voc(mv)：745；填充因子ff(％)：84.78。
126.实施例5：
127.步骤1：选择电阻率约为5ω
·
cm，厚度约为130μm的直拉单晶n型硅片，采用清洗工艺去除表面损伤层后形成第一抛光面(上表面)和第二抛光面(下表面)。
128.步骤2：采用等离子体化学气相沉积方法在第一抛光面上依次沉积制备厚度约为3nm的本征非晶硅薄膜和厚度约12nmn型非晶硅薄膜掺杂层。
129.步骤3：采用等离子体化学气相沉积方法在第二抛光面上依次沉积制备厚度约为3nm的本征非晶硅薄膜和厚度约15nmp型非晶硅薄膜掺杂层。
130.步骤4：采用低压化学气相沉积(lpcvd)法在n型非晶硅薄膜掺杂层沉积制备厚度约3μm第一绒面掺硼氧化锌薄膜层，在p型非晶硅薄膜掺杂层上依次沉积制备厚度约10nm的第三绒面掺硼氧化锌薄膜层和厚度约2.5μm的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层。
131.步骤5：对第一绒面掺硼氧化锌薄膜层以及第三绒面掺硼氧化锌薄膜层进行金属电极图形化处理，最终制备完成硅异质结电池。
132.对实施例5制得的硅异质结电池测试的结果如下：
133.转化效率eta(％)：24.51；短路电流jsc(ma/cm2)：38.71；
134.开路电压voc(mv)：747；填充因子ff(％)：84.76。
135.实施例6：
136.步骤1：选择电阻率约为5ω
·
cm，厚度约为130μm的直拉单晶n型硅片，采用清洗工艺去除表面损伤层后形成第一抛光面(上表面)和第二抛光面(下表面)。
137.步骤2：采用等离子体化学气相沉积方法在第一抛光面上依次沉积制备厚度约为3nm的本征非晶硅薄膜和厚度约12nmn型非晶硅薄膜掺杂层。
138.步骤3：采用等离子体化学气相沉积方法在第二抛光面上依次沉积制备厚度约为3nm的本征非晶硅薄膜和厚度约15nmp型非晶硅薄膜掺杂层。
139.步骤4：采用低压化学气相沉积(lpcvd)法在n型非晶硅薄膜掺杂层上依次沉积制备厚度约10nm的第二绒面掺硼氧化锌薄膜层和厚度约3μm第一绒面掺硼氧化锌薄膜层，在p型非晶硅薄膜掺杂层上依次沉积制备厚度约10nm的第三绒面掺硼氧化锌薄膜层和厚度约2.5μm的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层。
140.步骤5：对第一绒面掺硼氧化锌薄膜层、第二绒面掺硼氧化锌薄膜层以及第三绒面掺硼氧化锌薄膜层进行金属电极图形化处理，最终制备完成硅异质结电池。
141.对实施例6制得的硅异质结电池测试的结果如下：
142.转化效率eta(％)：24.61；短路电流jsc(ma/cm2)：38.71；
143.开路电压voc(mv)：750；填充因子ff(％)：84.75。
144.实施例7：
145.步骤1：选择电阻率约为0.5ω
·
cm，厚度约为100μm的直拉单晶n型硅片，采用清洗工艺去除表面损伤层后形成第一抛光面(上表面)和第二抛光面(下表面)。
146.步骤2：采用等离子体化学气相沉积方法在第一抛光面上依次沉积制备厚度约为3nm的本征非晶硅薄膜和厚度约15nmn型非晶硅薄膜掺杂层。
147.步骤3：采用等离子体化学气相沉积方法在第二抛光面上依次沉积制备厚度约为
3nm的本征非晶硅薄膜和厚度约10nmp型非晶硅薄膜掺杂层。
148.步骤4：采用低压化学气相沉积(lpcvd)法在n型非晶硅薄膜掺杂层和p型非晶硅薄膜掺杂层上分别沉积制备厚度约2μm的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层。
149.步骤5：对第一绒面掺硼氧化锌薄膜层进行金属电极图形化处理，最终制备完成硅异质结电池。
150.对实施例7制得的硅异质结电池测试的结果如下：
151.转化效率eta(％)：24.54；短路电流jsc(ma/cm2)：38.6；
152.开路电压voc(mv)：750；填充因子ff(％)：84.79。
153.实施例8：
154.步骤1：选择电阻率约为5ω
·
cm，厚度约为160μm的直拉单晶n型硅片，采用清洗工艺去除表面损伤层后形成第一抛光面(上表面)和第二抛光面(下表面)。
155.步骤2：采用等离子体化学气相沉积方法在第一抛光面上依次沉积制备厚度约为5nm的本征非晶硅薄膜和厚度约15nmn型非晶硅薄膜掺杂层。
156.步骤3：采用等离子体化学气相沉积方法在第二抛光面上依次沉积制备厚度约为5nm的本征非晶硅薄膜和厚度约15nmp型非晶硅薄膜掺杂层。
157.步骤4：采用低压化学气相沉积(lpcvd)法在n型非晶硅薄膜掺杂层和p型非晶硅薄膜掺杂层上分别沉积制备厚度约3μm的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层。
158.步骤5：对第一绒面掺硼氧化锌薄膜层进行金属电极图形化处理，最终制备完成硅异质结电池。
159.对实施例8制得的硅异质结电池测试的结果如下：
160.转化效率eta(％)：24.39；短路电流jsc(ma/cm2)：38.7；
161.开路电压voc(mv)：745；填充因子ff(％)：84.6。
162.将对比例以及实施例1-8的硅异质结电池的测试数据整理如下：
[0163][0164][0165]
经过上述数据对比可知，采用本技术的方案制备的硅异质结电池的转化效率、短路电流、开路电压以及填充因子的结果与采用现有技术制备的硅异质结电池的结果相当，但是，本技术实施例提供的制备方案简单且成本低。
[0166]
图2是本技术一实施例提供的硅异质结电池的结构示意图；
[0167]
图3是本技术一实施例提供的另一种硅异质结电池的结构示意图；
[0168]
参考图2和图3所示，本技术还提供了一种硅异质结电池，通过上述的硅异质结电池制备方法制备；
[0169]
硅异质结电池包括：硅片100、本征半导体薄膜200、n型半导体薄膜掺杂层300、p型半导体薄膜掺杂层400以及绒面掺硼氧化锌薄膜层500。
[0170]
其中，硅片100可为直拉单晶n型硅片100，采用直拉单晶工艺制成，其电阻率可为0.5ω
·
cm-5ω
·
cm，厚度可为100μm-160μm。该硅片100具有相背设置的第一抛光面和第二抛光面，换句话说，硅片100的上表面和下表面为抛光面。
[0171]
第一抛光面上自远离硅片100的方向依次层叠设置有本征半导体薄膜200和n型半导体薄膜掺杂层300。其中，本征半导体薄膜200的厚度可为3nm-5nm，n型半导体薄膜掺杂层300的厚度可为5nm-15nm。示例性的，本征半导体薄膜200可为本征非晶硅薄膜或者为本征非晶硅氧薄膜中的至少一者。n型半导体薄膜掺杂层300可为n型非晶硅薄膜掺杂层或者为n型微晶硅氧薄膜掺杂层中的至少一者。
[0172]
第二抛光面上自远离硅片100的方向依次层叠设置有本征半导体薄膜200和p型半导体薄膜掺杂层400。其中，本征半导体薄膜200的厚度可为3nm-5nm，所沉积制备的p型半导体薄膜掺杂层400的厚度可为10nm-15nm。本征半导体薄膜200可为本征非晶硅薄膜或者为本征非晶硅氧薄膜中的至少一者。p型半导体薄膜掺杂层400可为p型非晶硅薄膜掺杂层或者为p型微晶硅薄膜掺杂层中的至少一者。
[0173]
n型半导体薄膜掺杂层300和p型半导体薄膜掺杂层400上分别设置有绒面掺硼氧化锌薄膜层500，从而满足硅异质结电池光管理的需求。其中，绒面掺硼氧化锌薄膜层500的厚度为2μm-3μm。
[0174]
在一实施例中，绒面掺硼氧化锌薄膜层500至少包括第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510设置在n型半导体薄膜掺杂层300背向硅片100的表面和p型半导体薄膜掺杂层400背向硅片100的表面上，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510的光学迁移率为45cm2·
v-1
·
s-1-40cm2·
v-1
·
s-1
，载流子的浓度为9*10
18
cm-3-3*10
19
cm-3
，表面类金字塔特征尺寸约为-1.5μm-3μm。
[0175]
在另一实施例中，绒面掺硼氧化锌薄膜层500除了包括上述的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510还包括第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520和第三绒面掺硼氧化锌薄膜层530中的至少一者。
[0176]
第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520设置在n型非晶硅薄膜掺杂层上，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510设置在第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520上，如图3所示。第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520的载流子浓度小于5*10
18
cm-3
；示例性的，第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520层的厚度约为10nm，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510的厚度约为3μm。通过设置含硼量不同的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510和第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520，可以提高该种硅异质结电池的性能。
[0177]
和或，第三绒面掺硼氧化锌薄膜层530设置在p型非晶硅薄膜掺杂层上，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510设置在第三绒面掺硼氧化锌薄膜层530上，如图3所示。第三绒面绒面掺硼氧化锌薄膜层500的载流子浓度大于1*10
20
cm-3
。示例性的，第三绒面掺硼氧化锌薄膜
层530层的厚度约为10nm，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510的厚度约为3μm，如图3所示。通过设置含硼量不同的第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510和第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520，可以提高该种硅异质结电池的性能。
[0178]
换句话说，当绒面掺硼氧化锌薄膜层500还包括第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520时，第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520设置在n型半导体薄膜掺杂层300背向硅片100的表面上，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510设置在第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520背向n型半导体薄膜掺杂层300上；
[0179]
当绒面掺硼氧化锌薄膜层500还包括第三绒面掺硼氧化锌薄膜层530时，第三绒面掺硼氧化锌薄膜层530设置在p型半导体薄膜掺杂层400背向硅片100的表面上，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510设置在第三绒面掺硼氧化锌薄膜层530背向p型半导体薄膜掺杂层400上。
[0180]
需要说明的是，第一绒面掺硼氧化锌薄膜层510第二绒面掺硼氧化锌薄膜层520和第三绒面掺硼氧化锌薄膜层530的制备流程相同，区别仅在于三者中的硼的含量不同。
[0181]
容易理解的是，本领域技术人员在本技术提供的几个实施例的基础上，可以对本技术的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本技术的保护范围。
[0182]
以上的具体实施方式，对本技术实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本技术实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本技术实施例的保护范围，凡在本技术实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本技术实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种硅异质结电池，其特征在于，包括：硅片、本征半导体薄膜、n型半导体薄膜掺杂层、p型半导体薄膜掺杂层以及绒面掺硼氧化锌薄膜层；所述硅片具有相背设置的第一抛光面和第二抛光面；所述第一抛光面上自远离所述硅片的方向依次层叠设置有所述本征半导体薄膜和所述n型半导体薄膜掺杂层；所述第二抛光面上自远离所述硅片的方向依次层叠设置有所述本征半导体薄膜和所述p型半导体薄膜掺杂层；所述n型半导体薄膜掺杂层和所述p型半导体薄膜掺杂层上分别设置有绒面掺硼氧化锌薄膜层。2.根据权利要求1所述的硅异质结电池，其特征在于，所述绒面掺硼氧化锌薄膜层至少包括第一绒面掺硼氧化锌薄膜层，所述第一绒面掺硼氧化锌薄膜层设置在所述n型半导体薄膜掺杂层背向所述硅片的表面和所述p型半导体薄膜掺杂层背向所述硅片的表面上，所述第一绒面掺硼氧化锌薄膜层的光学迁移率为45cm2·
v-1
·
s-1-40cm2·
v-1
·
s-1
，载流子的浓度为9*10
18
cm-3-3*10
19
cm-3
，表面类金字塔的特征尺寸为-1.5μm-3μm。3.根据权利要求2所述的硅异质结电池，其特征在于，所述绒面掺硼氧化锌薄膜层还包括第二绒面掺硼氧化锌薄膜层和第三绒面掺硼氧化锌薄膜层中的至少一者；当所述绒面掺硼氧化锌薄膜层还包括第二绒面掺硼氧化锌薄膜层时，所述第二绒面掺硼氧化锌薄膜层设置在所述n型半导体薄膜掺杂层背向所述硅片的表面上，所述第一绒面掺硼氧化锌薄膜层设置在所述第二绒面掺硼氧化锌薄膜层背向所述n型半导体薄膜掺杂层上；当所述绒面掺硼氧化锌薄膜层还包括第三绒面掺硼氧化锌薄膜层时，所述第三绒面掺硼氧化锌薄膜层设置在所述p型半导体薄膜掺杂层背向所述硅片的表面上，所述第一绒面掺硼氧化锌薄膜层设置在所述第三绒面掺硼氧化锌薄膜层背向所述p型半导体薄膜掺杂层上；所述第二绒面掺硼氧化锌薄膜层的载流子浓度小于5*10
18
cm-3
；所述第三绒面掺硼氧化锌薄膜层的载流子浓度大于1*10
20
cm-3
。4.根据权利要求1所述的硅异质结电池，其特征在于，所述本征半导体薄膜包括本征非晶硅薄膜或本征非晶硅氧薄膜中的至少一者，并且其厚度为3nm-5nm。5.根据权利要求1所述的硅异质结电池，其特征在于，所述n型半导体薄膜掺杂层包括n型非晶硅薄膜掺杂层或n型微晶硅薄膜掺杂层中的至少一者，并且其厚度为5nm-15nm。6.根据权利要求1所述的硅异质结电池，其特征在于，所述p型半导体薄膜掺杂层包括p型非晶硅薄膜掺杂层或p型微晶硅薄膜掺杂层中的至少一者，并且其厚度为10-15nm。7.根据权利要求1所述的硅异质结电池，其特征在于，所述硅片为直拉单晶n型硅片，所述直拉单晶n型硅片电阻率为0.5ω
·
cm-5ω
·
cm，厚度为100μm-160μm。

技术总结
本申请实施例提供了一种硅异质结电池，采用非绒面硅片将光管理需求转移至后续制备的绒面掺硼氧化锌薄膜层中，制得高效且成本低硅异质结电池。在保证硅异质结电池性能的前提下，省略了硅片绒面的制作过程，既简化了硅异质结电池的制备过程，降低了成本，又避免了硅片绒面对生产钝化层、掺杂层工艺的影响。另外，采用绒面掺硼氧化锌薄膜层替代以氧化铟系掺杂氧化物(ITO，InO2：H，IWO等)为主的透明导电氧化物(TCO)膜层，又降低了成本。又降低了成本。又降低了成本。


技术研发人员：来霸 倪志春 连维飞 杨飞
受保护的技术使用者：江苏爱康科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.05
技术公布日：2023/9/3