一种背接触式硅异质结太阳能电池及其制备方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池制造技术领域，尤其涉及一种背接触式硅异质结太阳能电池及其制备方法。


背景技术：

2.背接触式硅异质结太阳能电池既具有异质结太阳能电池高开压、高填充因子的特点，又具有背接触式太阳能电池遮光少、高电流的优势，目前已经实现了26.7％的实验室光电转换效率，是未来商业化太阳电池高度关注的技术路线之一。
3.背接触式硅异质结太阳能电池在背光面具有n区和p区，在n区和p区的制备过程中，通常需要多次光刻工序、多次掩膜工序、多次湿化学刻蚀工序、多次清洗工序等多个工序交替进行，以实现电池背光面n区和p区的隔离，工艺过程非常复杂。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种背接触式硅异质结太阳能电池及其制备方法，以简化工艺。
5.为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供一种背接触式硅异质结太阳能电池的制备方法，包括：
7.提供一基底，基底的第一表面具有第一区域、第二区域和隔离区域，通过隔离区域间隔第一区域和第二区域；
8.在基底上固定第一掩膜，第一掩膜覆盖第二区域和隔离区域，使第一区域裸露；
9.在第一区域先后形成层叠的第一掺杂层和第一电极；
10.剥离第一掩膜；
11.在第一电极裸露的表面固定第二掩膜，第二掩膜覆盖第一电极和隔离区域，使第二区域裸露；
12.在第二区域先后形成层叠的第二掺杂层和第二电极，第一掺杂层和第二掺杂层的导电类型不同；
13.剥离第二掩膜，其中，第一掩膜和第二掩膜均为聚合物胶带。
14.采用上述技术方案的情况下，在基底的第一表面上，通过第一掩膜遮住第二区域和隔离区域，在未被遮住的第一区域上连续完成第一掺杂层和第一电极的制作，完成一种掺杂导电区的制作，如p区和n区中的一种；之后，将第一掩膜剥离，露出第二区域和隔离区域，接下来通过第二掩膜遮住隔离区域和已经在第一区域上制作好的第一掺杂层和第一电极，在未被遮住的第二区域上连续完成第二掺杂层和第二电极的制作，完成另一种掺杂导电区的制作，如p区和n区中的另一种。之后，将第二掩膜剥离，此时，隔离区域上没有形成任何膜层，实现了两个掺杂导电区的自然隔离。可见，通过该制备方法，能够在制作第一掺杂层、第一电极以及第二掺杂层、第二电极的过程自然形成p区和n区的隔离，不需要单独通过湿化学刻蚀工艺或激光刻蚀工艺将p区和n区隔离开。且整个制作过程中，可以单独一个流
程完成p区的制备后，再单独一个流程完成n区的制备，工艺上更加独立，采用的流程更加简单，相比于现有的多次光刻工序、多次掩膜工序、多次湿化学刻蚀工序、多次清洗工序等多个工序交替进行，大大简化了制备工艺。且p区和n区的各膜层能够单独控制，独立设计，制备灵活性更高，能够根据需求方便调整各膜层参数。
15.在一些可能的实施方式中，在第一区域形成第一掺杂层之后，且形成第一电极之前，还包括步骤：在第一掺杂层上形成第一透明导电层；和/或，
16.在第二区域形成第二掺杂层之后，且形成第二电极之前，还包括步骤：在第二掺杂层上形成第二透明导电层。
17.采用上述技术方案情况下，第一电极与第一掺杂层之间通过第一透明导电层导电连接，第二电极与第二掺杂层之间通过第二透明导电层导电连接。由于掺杂层的电子与空穴迁徙率较低，且横向导电性较差，不利于光生载流子的收集。因此通过透明导电层纵向收集载流子并向电极传输，可以提高光生载流子的收集和传输效率，且电极与透明导电层接触相比于电极与掺杂层接触更容易实现欧姆接触，从而可以减少载流子损耗。另外，透明导电层可以减少光学反射，提高太阳能光入射率。
18.在一些可能的实施方式中，通过物理气相沉积方法和化学气相沉积方法中的一种或多种沉积形成第一掺杂层、第一电极、第二掺杂层、第二电极、第一透明导电层和第二透明导电层。
19.在一些可能的实施方式中，通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，简称cvd)方法沉积形成第一掺杂层、第二掺杂层；通过物理气相沉积(physical vapor deposition，简称pvd)方法沉积形成第一透明导电层、第二透明导电层、第一电极和第二电极。cvd方法和pvd方法均为低温沉积方法，工艺难度较低，本技术中的掩膜能够承受所需要的温度。
20.在一些可能的实施方式中，第一掺杂层和第二掺杂层为掺杂非晶硅层或掺杂微晶硅层，第一掺杂层和第二掺杂层的厚度为2nm-50nm；和/或，
21.第一透明导电层和第二透明导电层为掺锡氧化铟层、掺钨氧化铟层、掺铝氧化锌层或掺镓氧化锌层，第一透明导电层和第二透明导电层的厚度为40nm～200nm；和/或，
22.第一电极和第二电极的材质为银、镍、铝、锡、铜中的一种或多种组合，第一电极和第二电极的厚度为3μm～30μm。
23.采用上述技术方案的情况下，各膜层的材质和厚度根据工艺和功能需要选择。
24.在一些可能的实施方式中，第一掺杂层与第二掺杂层的厚度相同或不同；
25.第一透明导电层与第二透明导电层的厚度相同或不同；
26.第一电极与第二电极的厚度相同或不同。
27.采用上述技术方案的情况下，由于在第一区域上形成的第一掺杂层、第一透明导电层和第一电极是在一个单独的流程中完成的，在第二区域上形成的第二掺杂层、第二透明导电层和第二电极是在另一个单独的流程中完成的，及第一区域和第二区域的膜层的加工相互独立，因此，可以根据工艺和功能需要，独立调整第一区域和第二区域各膜层的厚度，可以对应相同或不同，工艺更加灵活。
28.在一些可能的实施方式中，在提供一基底之后，且在基底上固定第一掩膜之前，还包括步骤：在所述基底的第一表面形成第一钝化层。
29.采用上述技术方案的情况下，通过第一钝化层减少基底的界面缺陷，进而减少由于缺陷导致的载流子的复合，提高光电转换效率。
30.在一些可能的实施方式中，第一钝化层为本征非晶硅层或本征微晶硅层。通过本征非晶硅层和本征微晶硅层，可以有效地将悬挂键氢化并降低表面缺陷，从而显著提高少子寿命，增加开路电压，最终提高光电转换效率。
31.在一些可能的实施方式中，第一掩膜和第二掩膜均具有基膜和胶层，基膜的材质为延聚丙烯、单向拉伸聚丙烯、双向拉伸聚丙烯、聚乙烯、聚酯纤维、聚氯乙烯中的一种或多种组合；胶层的材质为水胶、油胶、热熔胶、天然橡胶、合成橡胶、硅胶、亚克力胶、聚异丁烯、和聚氨酯中的一种或多种组合；
32.第一掩膜和第二掩膜的厚度为2μm-40μm。
33.采用上述技术方案的情况下，基膜和胶层均选用成本较低的材质，且基膜的材质具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，满足了掩膜使用要求。且掩膜具有一定的支撑强度和方便分离的功能，可以粘贴固定于膜层上，能够承受低温沉积工艺，且掩膜在激光进行图案化时不切断，在放置掩膜时，由于掩膜有一定的硬度，方便掩膜图案与膜层的精确定位。
34.在一些可能的实施方式中，第一掩膜和第二掩膜的剥离采用热解分离、紫外光照射分离、机械分离中的一种或多种组合。根据掩膜的胶层的不同选择合适的剥离方式。
35.第二方面，本发明还提供一种背接触式硅异质结太阳能电池，采用如以上任一项所述的制备方法制备得到。由于该背接触式硅异质结太阳能电池采用本技术中的制备方法得到，因此具有与制备方法相同的技术效果，在此不再赘述。
36.第三方面，本发明还提供一种背接触式硅异质结太阳能电池，包括：
37.基底，基底的第一表面具有第一区域、第二区域和隔离区域，通过隔离区域间隔第一区域和第二区域；
38.位于第一区域的第一掺杂层；
39.位于第一掺杂层表面的第一电极，第一电极在第一表面的投影与第一掺杂层在第一表面的投影重合；
40.位于第二区域的第二掺杂层，第一掺杂层和第二掺杂层的导电类型不同；
41.位于第二掺杂层表面的第二电极，第二电极在第一表面的投影与第二掺杂层在第一表面的投影重合。
42.采用上述技术方案的情况下，第一区域上层叠形成的第一掺杂层和第一电极，与第二区域上层叠形成的第二掺杂层和第二电极通过隔离区域隔离，且第一掺杂层和第一电极在第一表面的投影重合，第二掺杂层和第二电极在第一表面的投影重合，即电极完全覆盖了掺杂层的表面，电极与掺杂层的宽度相等，相比于现有的电极通过丝网印刷而成，电极的宽度小于掺杂层，本技术中的电极宽度更大，增大了载流子的纵向传输至电极的面积，光电转化效率更高。
43.在一些可能的实施方式中，背接触式硅异质结太阳能电池还包括位于基底的第一表面的第一钝化层；第一掺杂层和第二掺杂层位于第一钝化层远离基底的表面。
44.采用上述技术方案的情况下，通过钝化层减少基底的界面缺陷，进而减少由于缺陷导致的载流子的复合，提高光电转换效率。
45.在一些可能的实施方式中，第一钝化层为本征非晶硅层或本征微晶硅层。通过本征非晶硅层和本征微晶硅层，可以有效地将悬挂键氢化并降低表面缺陷，从而显著提高少子寿命，增加开路电压，最终提高光电转换效率。
46.在一些可能的实施方式中，背接触式硅异质结太阳能电池还包括：
47.位于第一掺杂层和第一电极之间的第一透明导电层，第一透明导电层在第一表面的投影与第一掺杂层在第一表面的投影重合；和/或，
48.位于第二掺杂层和第二电极之间的第二透明导电层，第二透明导电层在第一表面的投影与第二掺杂层在第一表面的投影重合。
49.采用上述技术方案的情况下，第一电极与第一掺杂层之间通过第一透明导电层导电连接，第二电极与第二掺杂层之间通过第二透明导电层导电连接。由于掺杂层的电子与空穴迁徙率较低，且横向导电性较差，不利于光生载流子的收集。因此通过透明导电层纵向收集载流子并向电极传输，透明导电层同时可以减少光学反射，且电极与透明导电层接触相比于电极与掺杂层接触更容易实现欧姆接触，从而提高了导电效率。
50.在一些可能的实施方式中，第一掺杂层与第二掺杂层的厚度相同或不同；
51.第一透明导电层与第二透明导电层的厚度相同或不同；
52.第一电极与第二电极的厚度相同或不同。
53.采用上述技术方案的情况下，由于在第一区域上形成的第一掺杂层、第一透明导电层和第一电极与在第二区域上形成的第二掺杂层、第二透明导电层和第二电极相互独立，可以根据工艺和功能需要，独立调整第一区域和第二区域各膜层的厚度和参数。
54.在一些可能的实施方式中，背接触式硅异质结太阳能电池还包括：
55.位于基底的第二表面的第二钝化层，第二表面与第一表面相背设置；
56.位于第二钝化层表面的减反层。
57.采用上述技术方案的情况下，使得基底的第二表面具有较好的钝化效果和减反射效果。
附图说明
58.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
59.图1-图6为本发明实施例提供的一种背接触式硅异质结太阳能电池的制作过程示意图；
60.图7-图12为本发明实施例提供的另一种背接触式硅异质结太阳能电池的制作过程示意图；
61.图13为本发明实施例提供的一种背接触式硅异质结太阳能电池的结构示意图。
62.附图标记：100-基底、101-第一区域、102-第二区域、103-隔离区域、201-第一钝化层、202-第二钝化层、301-第一掺杂层、302-第二掺杂层、401-第一透明导电层、402-第二透明导电层、501-第一电极、502-第二电极、600-减反层、700-第一掩膜、800-第二掩膜。
具体实施方式
63.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
64.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
65.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
66.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
67.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.背接触式硅异质结太阳能电池在背光面具有n区和p区，在n区和p区的制备过程中，通常需要多次光刻工序、多次掩膜工序、多次湿化学刻蚀工序、多次清洗工序等多个工序交替进行，以实现电池背光面n区和p区的隔离，工艺过程非常复杂。
69.为解决上述问题，本发明实施例提供一种背接触式硅异质结太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
70.步骤s100，提供一基底100，基底100具有相背的第一表面和第二表面，第一表面为基底100的背光面，第二表面为基底100的入光面。基底100可以为n型晶体硅片或p型晶体硅片。当然，基底100的第一表面和第二表面上也可以具有钝化层等功能结构。第一表面具有第一区域101、第二区域102和隔离区域103，通过隔离区域103间隔第一区域101和第二区域102，其中，第一区域101和第二区域102分别用于在其上形成不同导电类型的膜层，如形成p区和n区，如果第一区域101用于形成p区，则第二区域102用于形成n区，或者如果第一区域101用于形成n区，则第二区域102用于形成p区，隔离区域103用于将n区和p区隔离，实现绝缘。
71.步骤s200，如图1所示，在基底100的第一表面上固定第一掩膜700，第一掩膜700覆盖第二区域102和隔离区域103，使第一区域101裸露。第一掩膜700起到仅遮挡第二区域102和隔离区域103的作用，第一掩膜700为聚合物胶带，能够粘贴固定于第一表面上，后续可以从第一表面剥离。
72.步骤s300，如图2所示，在裸露的第一区域101的表面先后形成层叠的第一掺杂层301和第一电极501，即先仅在第一区域101的表面形成第一掺杂层301，再在第一掺杂层301裸露的表面形成第一电极501。如果第一区域101为n区，则第一掺杂层301为n型掺杂层，具体可以为n型的掺杂非晶硅层或n型的掺杂微晶硅层。如果第一区域101为p区，则第一掺杂
层301为p型掺杂层，具体可以为p型掺杂非晶硅层或p型掺杂微晶硅层。第一掺杂层301的厚度为2nm-50nm，优选为5nm～10nm，具体可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm等。第一电极501的材质可以为银、镍、铝、锡、铜中的一种或多种组合，第一电极501的厚度为3μm～30μm，具体可以为3μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm等。
73.步骤s400，如图3所示，剥离第一掩膜700。由于在步骤s200中形成第一掺杂层301和第一电极501的过程中，第一掩膜700上也会形成相应的膜层，因此，将第一掩膜700剥离后，沉积在第一掩膜700表面的材料一起被剥离去除，仅保留位于第一区域101上的膜层，形成第一掺杂层301和第一电极501，此时，第二区域102和隔离区域103重新裸露。
74.步骤s500，如图4所示，在第一电极501裸露的表面固定第二掩膜800，第二掩膜800覆盖第一电极501和隔离区域103，使第二区域102保持裸露。即此时第一区域101的最外层为裸露的第一电极501，第一掺杂层301已经被第一电极501完全覆盖，因此，通过第二掩膜800遮挡第一区域101上的第一电极501，并再次遮挡隔离区域103。第二掩膜800同样为聚合物胶带，能够粘贴固定于第一电极501和隔离区域103的表面，并可以后续剥离。
75.步骤s600，如图5所示，在第二区域102先后形成层叠的第二掺杂层302和第二电极502，即先在第二区域102的表面形成第二掺杂层302，再在第二掺杂层302裸露的表面形成第二电极502。第一掺杂层301和第二掺杂层302的导电类型不同，如果第一区域101为n区，则第一掺杂层301为n型掺杂层，具体可以为n型的掺杂非晶硅层或n型的掺杂微晶硅层，对应的，第二区域102为p区，则第二掺杂层302为p型掺杂层，具体可以为p型的掺杂非晶硅层或p型的掺杂微晶硅层。如果第一区域101为p区，第一掺杂层301为p型掺杂层，对应的，第二区域102为n区，第二掺杂层302为n型掺杂层。第二掺杂层302的厚度为2nm-50nm，优选为5nm～10nm，具体可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm等。第二电极502的材质可以为银、镍、铝、锡、铜中的一种或多种组合，第二电极502的厚度为3μm～30μm，具体可以为3μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm等。
76.步骤s700，如图6所示，剥离第二掩膜800。由于在步骤s600中形成第二掺杂层302和第二电极502的过程中，第二掩膜800上也会形成相应的膜层，因此，将第二掩膜800剥离后，第二掩膜800表面的膜层一起被剥离去除，仅保留位于第二区域102上的膜层，形成第二掺杂层302和第二电极502，此时，第一电极501和隔离区域103重新裸露，完成第一表面的p区和n区的制作。
77.通过上述技术方案可知，在基底100的第一表面上，通过第一掩膜700遮住第二区域102和隔离区域103，在未被遮住的第一区域101上连续完成第一掺杂层301和第一电极501的制作，完成一种掺杂导电区的制作，如p区和n区中的一种；之后，将第一掩膜700剥离，露出第二区域102和隔离区域103，接下来通过第二掩膜800遮住隔离区域103和已经在第一区域101上制作好的第一掺杂层301和第一电极501，在未被遮住的第二区域102上连续完成第二掺杂层302和第二电极502的制作，完成另一种掺杂导电区的制作，如p区和n区中的另一种。之后，将第二掩膜800剥离，隔离区域103通过第一掩膜700和第二掩膜800的先后两次遮挡，均不会在隔离区域形成任何导电膜层，在制作第一掺杂层301、第一电极501以及第二掺杂层302、第二电极502的过程中，实现了两个掺杂导电区的自然隔离。可见，通过该制备方法，能够自然形成p区和n区的隔离，不需要单独通过光刻胶工序、湿化学刻蚀工艺或激光刻蚀工艺将p区和n区隔离操作。且整个制作过程中，可以单独一个流程完成p区的制备后，
再单独一个流程完成n区的制备，工艺上更加独立，采用的流程更加简单，相比于现有的多次光刻工序、多次掩膜工序、多次湿化学刻蚀工序、多次清洗工序等多个工序交替进行，大大简化了制备工艺，提高了加工效率。且p区和n区的各膜层能够单独控制，独立设计，制备灵活性更高，能够根据需求方便调整各膜层参数。
78.如图8所示，进一步地，在一些可能的实施方式中，在步骤s300中的第一区域101形成第一掺杂层301之后，且形成第一电极501之前，还包括步骤：在第一掺杂层301上形成第一透明导电层401。即在步骤s300中，在第一区域101的表面先后形成层叠的第一掺杂层301、第一透明导电层401和第一电极501。
79.和/或，
80.如图11所示，在步骤s600中的第二区域102形成第二掺杂层302之后，且形成第二电极502之前，还包括步骤：在第二掺杂层302上形成第二透明导电层402。即在步骤s600中，在第二区域102先后形成层叠的第二掺杂层302、第二透明导电层402和第二电极502。
81.具体地，可以仅在第一区域101的导电膜层中形成第一透明导电层401，而第二区域102不设置第二透明导电层402；或者仅在第二区域102的导电膜层中形成第二透明导电层402，而第一区域101不设置第一透明导电层401；或者第一区域101和第二区域102分别形成第一透明导电层401和第二透明导电层402。
82.采用上述技术方案情况下，第一电极501与第一掺杂层301之间通过第一透明导电层401导电连接，第二电极502与第二掺杂层302之间通过第二透明导电层402导电连接。由于掺杂层的电子与空穴迁徙率较低，且横向导电性较差，不利于光生载流子的收集。因此通过透明导电层纵向收集载流子并向电极传输，透明导电层同时可以减少光学反射，且电极与透明导电层接触相比于电极直接与掺杂层接触更容易实现欧姆接触，从而提高了导电效率。此外，通过透明导电层还可以提高电极与掺杂层的结合强度。
83.其中，第一透明导电层401和第二透明导电层402均为tco层，具体可以为ito(掺锡氧化铟)层、iwo(掺钨氧化铟)层、azo(掺铝氧化锌)层或gzo(掺镓氧化锌)层等。第一透明导电层401和第二透明导电层402的厚度可以为40nm～200nm，优选为50nm～100nm，具体可以为50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm等。透明导电层的材质和厚度根据需要选择。
84.如图7所示，进一步地，在一些可能的实施方式中，在步骤s100中的提供一基底100之后，且在步骤s200中的基底100上固定第一掩膜700之前，还包括步骤：在基底100的第一表面形成第一钝化层201。基底100，如硅衬底表面存在大量的悬挂键，光照激发的少数载流子到达表面后容易被悬挂键俘获而复合，从而降低电池效率，因此，通过钝化层减少基底的界面缺陷的产生，进而减少由于缺陷导致的载流子的复合，提高光电转换效率。
85.作为优化，在本实施例中，第一钝化层201为本征非晶硅层或本征微晶硅层。第一钝化层201的厚度为5nm～10nm，具体可以为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm。通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，简称cvd)方法沉积形成第一钝化层201。通过本征非晶硅层和本征微晶硅层，可以有效地将悬挂键氢化并降低表面缺陷，从而显著提高少子寿命，增加开路电压，最终提高光电转换效率。
86.进一步地，对各膜层的形成进行优化，在本实施例中，通过物理气相沉积(physical vapor deposition，简称pvd)方法和化学气相沉积(chemical vapor deposition，简称cvd)方法中的一种或多种沉积形成第一掺杂层301、第一电极501、第二掺
杂层302、第二电极502、第一透明导电层401和第二透明导电层402。其中，物理气相沉积可以为热蒸镀、电子束蒸镀、溅射等。化学气相沉积方法可以为等离子体增强化学的气相沉积法(pecvd)，成膜质量好，当然也可以为其他化学气相沉积方法，如热丝化学气相沉积方法(hotwire-cvd)、低压力化学气相沉积法(lpcvd，low pressure chemical vapor deposition)。由于cvd方法和pvd方法均为低温沉积方法，cvd方法的工作温度通常为200℃～250℃，pvd方法的工作温度通常为250℃～450℃，因此，工艺难度较低，本技术中的掩膜能够承受所需要的温度。
87.具体地，在本实施例中，通过化学气相沉积(cvd)方法沉积形成第一掺杂层301、第二掺杂层302；通过物理气相沉积(pvd)方法沉积形成第一透明导电层401、第二透明导电层402、第一电极501和第二电极502。
88.在进行第一区域101和第二区域102的膜层制备时，可以采用两套流程设备，第一套流程设备单独完成第一区域101的膜层制备，第一套流程设备沿工艺顺序依次连续布置有cvd设备和pvd设备，pvd设备的数量根据制备的不同膜层的数量而定，由于不同的膜层采用的材料不同，因此，每个膜层的制备对应不同的pvd设备。例如，当第一区域101依次沉积第一掺杂层301、第一透明导电层401和第一电极501时，则第一套流程设备包括一个cvd设备和两个pvd设备。相邻的设备可以通过具有进出口的真空箱或真空连接通道连接。在cvd设备内沉积第一掺杂层301，在第一个pvd设备内沉积第一透明导电层401，在第二个pvd设备内沉积第一电极501，完成第一区域101的膜层制备。整个第一区域101的膜层制备过程中，第一掺杂层301的沉积时间根据第一掺杂层301的沉积厚度灵活调整，通过控制基底100在cvd设备中的停留时间来控制沉积时间，通常所需要的时间可以为5min左右；同理地，在第一个pvd设备中形成第一透明导电层401的沉积时间通常为2min左右，在第二个pvd设备中形成第一电极501的沉积时间为5min左右。可见，将cvd设备和pvd设备通过真空箱或真空通道集成在一起，可以减少破真空环节，减少了制作过程的污染，减少转运时间，整个制备过程连续，提高了制备效率。当然，如果不需要制备第一透明导电层，则只需要一个pvd设备即可。
89.之后，采用第二套流程设备单独完成第二区域102的膜层制备，第二套流程设备沿工艺顺序依次连续布置有cvd设备和pvd设备，pvd设备的数量根据制备的不同膜层的数量而定，由于不同的膜层采用的材料不同，因此，每个膜层的制备对应不同的pvd设备。例如，当第二区域102依次沉积第二掺杂层302、第二透明导电层402和第二电极502时，则第二套流程设备包括一个cvd设备和两个pvd设备。相邻的设备可以通过具有进出口的真空箱或真空连接通道连接。在cvd设备内沉积第二掺杂层302，在第一个pvd设备内沉积第二透明导电层402，在第二个pvd设备内沉积第二电极502，完成第二区域102的膜层制备。当然，如果不需要制备第二透明导电层402，则只需要一个pvd设备即可。整个第二区域102的膜层制备过程中，第二掺杂层302的沉积时间根据第二掺杂层302的沉积厚度灵活调整，可以与第一掺杂层301的沉积厚度不同，独立控制，通过控制基底100在cvd设备中的移动时间来控制沉积时间，通常所需要的时间可以为5min左右；同理地，第二透明导电层402在第一个pvd设备中的沉积时间通常为2min左右，第二电极502在第二个pvd设备中的沉积时间为5min左右。可见，将cvd设备和pvd设备通过真空箱或真空通道集成在一起，可以减少破真空环节，减少了制作过程的污染，减少转运时间，整个制备过程连续，提高了制备效率。当然，如果不需要制
备第二透明导电层402，则只需要一个pvd设备即可。
90.进一步的，在本实施例中，第一掺杂层301与第二掺杂层302的厚度相同或不同；第一透明导电层401与第二透明导电层402的厚度相同或不同；第一电极501与第二电极502的厚度相同或不同。
91.采用上述技术方案的情况下，由于在第一区域101上形成的第一掺杂层301、第一透明导电层401和第一电极501是在一个单独的流程中完成的，在第二区域102上形成的第二掺杂层302、第二透明导电层402和第二电极502是在另一个单独的流程中完成的，及第一区域101和第二区域102的膜层的加工相互独立，因此，可以根据工艺和功能需要，独立调整第一区域101和第二区域102各膜层的厚度，可以对应相同或不同，工艺更加灵活。
92.例如，第一掺杂层301和第二掺杂层的厚度相同，均为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm。或者第一掺杂层301的厚度为5nm，第二掺杂层302的厚度为8nm；第一掺杂层301的厚度为6nm，第二掺杂层302的厚度为的9nm；第一掺杂层301的厚度为7nm，第二掺杂层302的厚度为10nm。
93.同理地，第一透明导电层401与第二透明导电层402的厚度相同，均为50nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm；或者第一透明导电层401的厚度为50nm，第二透明导电层402的厚度为80nm；第一透明导电层401的厚度为60nm，第二透明导电层402的厚度为90nm；第一透明导电层401的厚度为70nm，第二透明导电层402的厚度为100nm。
94.同理地，第一电极501余第二电极502的厚度相同，均为3μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm或30μm。或者，第一电极501的厚度为5μm，第二电极的厚度为20μm；第一电极501的厚度为10μm，第二电极的厚度为25μm；第一电极501的厚度为15μm，第二电极的厚度为30μm。
95.在一些可能的实施方式中，第一掩膜700和第二掩膜800均具有基膜和胶层，基膜的材质为延聚丙烯(cpp)、单向拉伸聚丙烯(opp)、双向拉伸聚丙烯(bopp)、聚乙烯(pe)、聚酯纤维(pet)、聚氯乙烯(pvc)中的一种或多种组合；胶层的材质为水胶、油胶、热熔胶、天然橡胶、合成橡胶中的一种或多种组合。
96.示例性的，掩膜的基膜为延聚丙烯(cpp)，胶层为水胶；或者，掩膜的基膜为单向拉伸聚丙烯(opp)，胶层为油胶；或者，掩膜的基膜为双向拉伸聚丙烯(bopp)，胶层为热熔胶；或者，掩膜的基膜为聚乙烯(pe)，胶层为天然橡胶；或者，掩膜的基膜为聚酯纤维(pet)，胶层为合成橡胶；或者，掩膜的基膜为聚氯乙烯(pvc)，胶层为水胶；或者，掩膜的基膜为延聚丙烯(cpp)和单向拉伸聚丙烯(opp)的组合物，胶层的材质为天然橡胶和合成橡胶的组合物等。并不局限于本实施例所列举的掩膜组成形式。
97.由于基膜和胶层均选用成本较低的材质，且基膜的材质具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，满足了掩膜了使用要求，不容易发生腐蚀损坏。且掩膜具有一定的支撑强度和方便分离的功能，可以粘贴固定于膜层上，能够承受低温沉积工艺，且掩膜在激光进行图案化时不切断，在放置掩膜时，由于掩膜有一定的硬度，方便掩膜图案与膜层的精确对位，通过第一掩膜700做的第一区域101上的三层结构、通过第二掩膜800做的第二区域上的三层结构、隔离区域103的宽度误差能够达到
±
0.05μm。
98.在本实施例中，第一掩膜700和第二掩膜800的厚度为2μm-40μm。根据掩膜需求，选择合适厚度的掩膜，具体可以为2μm、3μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm。
99.在本实施例中，第一电极501和第二电极502的材质可以为银、镍、铝、锡、铜中的一
种或多种组合。
100.在本实施例中，第一掩膜700和第二掩膜800的剥离采用热解分离、紫外光照射分离、机械分离中的一种或多种组合。根据掩膜的胶层的不同选择合适的剥离方式。第一掩膜700和第二掩膜800通过这些方式能够容易和方便地从膜层表面撕膜。当然，如果撕膜后，存在残留掩膜，可以通过清洗工序进行清洗处理。
101.如图7-图12所示，本发明实施例提供了一种具体的背接触式硅异质结太阳能电池的制作过程：
102.第一步：以n型晶体硅片为硅衬底为例进行说明，对n型晶体硅片(n-c-si)进行表面制绒清洗以形成金字塔结构和除其表面污染杂质。具体的，硅衬底10为n型双面抛光的直拉单晶硅片，厚度为180μm，电阻率为0.3ω
·
cm，少子寿命1000μs。使用2％naoh和异丙醇溶液(ipa)的混合溶液进行硅片单面或双面制绒，温度为83℃。然后，采用rca标准清洗方法对硅片进行表面清洗，清除表面污染杂质。接下来，用1％的氢氟酸溶液去除表面氧化层。如果是双面制绒，则在背光面完成制绒清洗后，对背光面进行抛光处理。如果是单面制绒，则可以在入光面制绒，而背光面不制绒。
103.第二步：如图7所示，在n型晶体硅片的背光面通过cvd方法沉积5nm-10nm本征i-a-si:h薄膜层(即第一钝化层201)，其中，本征i-a-si:h薄膜层，通过反应气体sih4和h2沉积制得，其中h2/sih4＝3/1，电源功率密度为0.020w/cm2，压力为70pa，衬底温度为200℃。
104.第三步：如图7所示，将已经激光图案化的第一掩膜700层压粘贴固定于背光面的第一钝化层201上，且第一掩膜700遮挡p区和隔离区域，露出n区。当然，也可以遮挡n区和隔离区域，露出p区。第一掩膜700的基膜材质为单向拉伸聚丙烯(opp)，胶层的材质为合成橡胶。第一掩膜700的厚度为5μm。
105.第四步：如图8所示，在n区通过cvd方法沉积2nm-50nm的n型a-si:h掺杂层(即第一掺杂层301)，具体可以为5nm～10nm。其中，n型a-si:h掺杂层通过反应气体sih4、h2和ph3沉积制得，其中h2/sih4＝5，ph3/sih4＝0.03。电源功率密度为0.027w/cm2，压力为100pa，衬底温度为200℃。
106.第五步：如图8所示，在n区的第一掺杂层表面通过pvd方法沉积40nm～200nm的ito层(第一透明导电层401)，具体可以为80nm。向pvd沉积设备中充入ar和o2，o2/ar＝0.025，压力0.5pa，硅衬底温度为室温。
107.第六步：如图8所示，在n区的第一透明导电层401表面通过pvd方法沉积3μm～30μm的第一电极501，材料可以为铜、铝等。
108.第七步：如图9所示，将第一掩膜700撕掉，完成n区的膜层的制备。
109.第八步：如图10所示，将已经激光图案化的第二掩膜800层压粘贴固定于第一电极501和隔离区域103上，遮挡已经做好的n区和隔离区域103，露出p区。第二掩膜800的基膜材质为单向拉伸聚丙烯(opp)，胶层的材质为合成橡胶。第二掩膜800的厚度为5μm。
110.第九步：如图11所示，在p区通过cvd方法沉积2nm-50nm的p型a-si:h掺杂层(即第二掺杂层302)，具体可以为5nm～10nm。其中，p型a-si:h掺杂层，通过反应气体sih4、h2和b2h6，其中h2/sih4＝5，b2h6/sih4＝0.02。电源功率密度为0.027w/cm2，压力为70pa，衬底温度为200℃。
111.第十步：如图11所示，在p区的第二掺杂层表面通过pvd方法沉积40nm～200nm的
ito层(第二透明导电层402)，具体可以为80nm。向pvd沉积设备中充入ar和o2，o2/ar＝0.025，压力0.5pa，硅衬底温度为室温。
112.第十一步：如图11所示，在p区的第二透明导电层402表面通过pvd方法沉积3μm～30μm的第二电极502，材料可以为铜、铝等。
113.第十二步：如图12所示，将第二掩膜800撕掉，完成p区的膜层的制备，p区和n区天然隔离。
114.如图13所示，基底100的第二表面，即入光面形成的第二钝化层202和减反层600可以在第二步中同时完成，第二钝化层202与第一钝化层201的工艺可以相同，减反层600为氮化硅减反层。
115.基于以上任一实施例所描述的制备方法，本发明实施例还提供一种背接触式硅异质结太阳能电池，采用如以上任一实施例所描述的制备方法制备得到。由于该背接触式硅异质结太阳能电池采用本技术中的制备方法得到，因此具有与制备方法相同的技术效果，在此不再赘述。
116.如图6所示，在本实施例中，本发明还提供一种背接触式硅异质结太阳能电池，包括：
117.基底100，基底100的第一表面具有第一区域101、第二区域102和隔离区域103，通过隔离区域103间隔第一区域101和第二区域102；
118.位于第一区域101的第一掺杂层301；
119.位于第一掺杂层301表面的第一电极501，第一电极501在第一表面的投影与第一掺杂层301在第一表面的投影重合；
120.位于第二区域102的第二掺杂层302，第一掺杂层301和第二掺杂层302的导电类型不同；
121.位于第二掺杂层302表面的第二电极502，第二电极502在第一表面的投影与第二掺杂层302在第一表面的投影重合。
122.由上述技术方案可知，第一区域101上层叠形成的第一掺杂层301和第一电极501，与第二区域102上层叠形成的第二掺杂层302和第二电极502通过隔离区域103隔离，且第一掺杂层301和第一电极501在第一表面的投影重合，第二掺杂层302和第二电极502在第一表面的投影重合，即电极完全覆盖了掺杂层的表面，电极与掺杂层的宽度相等，相比于现有的电极通过丝网印刷而成，电极的宽度小于掺杂层，本技术中的电极宽度更大，增大了载流子的纵向传输至电极的面积，光电转化效率更高。
123.如图12所示，进一步地，在本实施例中，背接触式硅异质结太阳能电池还包括位于基底100的第一表面的第一钝化层201。第一掺杂层和第二掺杂层位于第一钝化层远离基底的表面。通过第一钝化层201减少基底100的界面缺陷，进而减少由于缺陷导致的载流子的复合，提高光电转换效率。
124.作为优化，第一钝化层201为本征非晶硅层或本征微晶硅层。通过本征非晶硅层和本征微晶硅层，可以有效地将悬挂键氢化并降低表面缺陷，从而显著提高少子寿命，增加开路电压，最终提高光电转换效率。
125.如图12所示，进一步地，在本实施例中，背接触式硅异质结太阳能电池还包括：
126.位于第一掺杂层301和第一电极501之间的第一透明导电层401，第一透明导电层
401在第一表面的投影与第一掺杂层301在第一表面的投影重合；和/或，
127.位于第二掺杂层302和第二电极502之间的第二透明导电层402，第二透明导电层402在第一表面的投影与第二掺杂层302在第一表面的投影重合。
128.采用上述技术方案的情况下，第一电极501与第一掺杂层301之间通过第一透明导电层401导电连接，第二电极502与第二掺杂层302之间通过第二透明导电层402导电连接。由于掺杂层的电子与空穴迁徙率较低，且横向导电性较差，不利于光生载流子的收集。因此通过透明导电层纵向收集载流子并向电极传输，透明导电层同时可以减少光学反射，且电极与透明导电层接触相比于电极与掺杂层接触更容易实现欧姆接触，从而提高了导电效率。
129.且第一区域101的第一掺杂层301、第一透明导电层401和第一电极501在第一表面上的投影尺寸一致，第二区域102的第二掺杂层302、第二透明导电层402和第二电极502在第一表面上的投影尺寸一致。如此，提高了载流子的纵向传输，提高了光电转化效率。
130.进一步地，在本实施例中，第一掺杂层301与第二掺杂层302的厚度相同或不同；第一透明导电层401与第二透明导电层402的厚度相同或不同；第一电极501与第二电极502的厚度相同或不同。
131.采用上述技术方案的情况下，由于在第一区域101上形成的第一掺杂层301、第一透明导电层401和第一电极501与在第二区域102上形成的第二掺杂层302、第二透明导电层402和第二电极502相互独立，可以根据工艺和功能需要，独立调整第一区域101和第二区域102各膜层的厚度和参数。
132.如图13所示，进一步地，背接触式硅异质结太阳能电池还包括：
133.位于基底100的第二表面的第二钝化层202，第二表面与第一表面相背设置；
134.位于第二钝化层202表面的减反层600。
135.采用上述技术方案的情况下，使得基底100的第二表面具有较好的钝化效果和减反射效果。
136.在本实施例中，p区宽度为400μm～600μm；n区宽度为300μm～500μm；隔离区域的宽度为70μm-120μm。其中，宽度表示在平行于第一表面的平面内，且由p区指向n区的方向上的尺寸。具体地，p区宽度可以为400μm、450μm、500μm、550μm、600μm等；n区宽度为300μm、350μm、400μm、450μm、500μm等；隔离区域的宽度为70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm等。根据工艺需要选择合适的宽度，在此并不做具体限定。
137.本技术提供的背接触式硅异质结太阳能电池的详细描述可参见本技术制备方法中的描述，并不做赘述。
138.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
139.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种背接触式硅异质结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：提供一基底，所述基底的第一表面具有第一区域、第二区域和隔离区域，通过所述隔离区域间隔所述第一区域和所述第二区域；在所述基底上固定第一掩膜，所述第一掩膜覆盖所述第二区域和所述隔离区域，使所述第一区域裸露；在所述第一区域先后形成层叠的第一掺杂层和第一电极；剥离所述第一掩膜；在所述第一电极裸露的表面固定第二掩膜，所述第二掩膜覆盖所述第一电极和所述隔离区域，使所述第二区域裸露；在所述第二区域先后形成层叠的第二掺杂层和第二电极，所述第一掺杂层和所述第二掺杂层的导电类型不同；剥离所述第二掩膜，其中，所述第一掩膜和所述第二掩膜均为聚合物胶带。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第一区域形成第一掺杂层之后，且形成第一电极之前，还包括步骤：在所述第一掺杂层上形成第一透明导电层；和/或，在所述第二区域形成第二掺杂层之后，且形成第二电极之前，还包括步骤：在所述第二掺杂层上形成第二透明导电层。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，通过物理气相沉积方法和化学气相沉积方法中的一种或多种沉积形成所述第一掺杂层、所述第一电极、所述第二掺杂层、所述第二电极、所述第一透明导电层和所述第二透明导电层。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，通过化学气相沉积方法形成所述第一掺杂层、所述第二掺杂层；通过物理气相沉积方法形成所述第一透明导电层、第二透明导电层、第一电极和所述第二电极。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂层和所述第二掺杂层为掺杂非晶硅层或掺杂微晶硅层，所述第一掺杂层和所述第二掺杂层的厚度为2nm-50nm；和/或，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层为掺锡氧化铟层、掺钨氧化铟层、掺铝氧化锌层或掺镓氧化锌层，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度为40nm～200nm；和/或，所述第一电极和所述第二电极的材质为银、镍、铝、锡、铜中的一种或多种组合，所述第一电极和所述第二电极的厚度为3μm～30μm。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一掺杂层与所述第二掺杂层的厚度相同或不同；所述第一透明导电层与所述第二透明导电层的厚度相同或不同；所述第一电极与所述第二电极的厚度相同或不同。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在提供一基底之后，且在所述基底上固定第一掩膜之前，还包括步骤：在所述基底的第一表面形成第一钝化层。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一钝化层为本征非晶硅层或本征微晶硅层。9.根据权利要求1～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一掩膜和所述第二
掩膜均具有基膜和胶层，所述基膜的材质为延聚丙烯、单向拉伸聚丙烯、双向拉伸聚丙烯、聚乙烯、聚酯纤维、聚氯乙烯中的一种或多种组合；所述胶层的材质为水胶、油胶、热熔胶、天然橡胶、合成橡胶、硅胶、亚克力胶、聚异丁烯、和聚氨酯中的一种或多种组合；所述第一掩膜和所述第二掩膜的厚度为2μm-40μm。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一掩膜和所述第二掩膜的剥离采用热解分离、紫外光照射分离、机械分离中的一种或多种组合。11.一种背接触式硅异质结太阳能电池，其特征在于，采用如权利要求1-10任一项所述的制备方法制备得到。12.一种背接触式硅异质结太阳能电池，其特征在于，包括：基底，所述基底的第一表面具有第一区域、第二区域和隔离区域，通过所述隔离区域间隔所述第一区域和所述第二区域；位于所述第一区域的第一掺杂层；位于所述第一掺杂层表面的第一电极，所述第一电极在所述第一表面的投影与所述第一掺杂层在所述第一表面的投影重合；位于所述第二区域的第二掺杂层，所述第一掺杂层和所述第二掺杂层的导电类型不同；位于所述第二掺杂层表面的第二电极，所述第二电极在所述第一表面的投影与所述第二掺杂层在所述第一表面的投影重合。13.根据权利要求12所述的背接触式硅异质结太阳能电池，其特征在于，还包括位于所述基底的第一表面的第一钝化层；所述第一掺杂层和所述第二掺杂层位于所述第一钝化层远离所述基底的表面。14.根据权利要求13所述的背接触式硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一钝化层为本征非晶硅层或本征微晶硅层。15.根据权利要求12所述的背接触式硅异质结太阳能电池，其特征在于，还包括：位于所述第一掺杂层和所述第一电极之间的第一透明导电层，所述第一透明导电层在所述第一表面的投影与所述第一掺杂层在所述第一表面的投影重合；和/或，位于所述第二掺杂层和所述第二电极之间的第二透明导电层，所述第二透明导电层在所述第一表面的投影与所述第二掺杂层在所述第一表面的投影重合。16.根据权利要求15所述的背接触式硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一掺杂层与所述第二掺杂层的厚度相同或不同；所述第一透明导电层与所述第二透明导电层的厚度相同或不同；所述第一电极与所述第二电极的厚度相同或不同。17.根据权利要求12-16任一项所述的背接触式硅异质结太阳能电池，其特征在于，还包括：位于所述基底的第二表面的第二钝化层，所述第二表面与所述第一表面相背设置；位于所述第二钝化层表面的减反层。

技术总结
本发明公开一种背接触式硅异质结太阳能电池及其制备方法，涉及太阳能电池制造领域，用于解决太阳能电池制备工艺复杂的问题。该制备方法通过第一掩膜遮住第二区域和隔离区域，在第一区域上完成第一掺杂层和第一电极的制作；之后，将第一掩膜剥离，再通过第二掩膜遮住隔离区域和第一区域，在第二区域上连续完成第二掺杂层和第二电极的制作，之后，将第二掩膜剥离，隔离区域没有形成任何膜层。该制备方法能够自然形成P区和N区的隔离，不需要单独通过光刻工序、湿化学刻蚀工艺或激光刻蚀工艺将P区和N区隔离，大大简化了制备工艺。本发明提供的背接触式硅异质结太阳能电池采用本发明中的制备方法制备得到。的制备方法制备得到。的制备方法制备得到。


技术研发人员：蔡永安
受保护的技术使用者：隆基绿能科技股份有限公司
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2023/7/22