CN111403534B - 一种太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池及其制备方法，涉及太阳能电池领域。该方法的一具体实施方式包括半导体基板，所述半导体基板的第一表面设置有多个凹槽区域，在所述凹槽区域上设置有多个栅线，所述栅线的第一端部的至少一部分容置于所述凹槽区域中，所述栅线的与第一端部相对的第二端部突出于所述半导体基板的第一表面。该实施方式有效的增大了半导体基板与栅线的接触面积，从而降低了线电阻和接触电阻，提高了填充因子，同时不会因增加遮光面积而影响短路电流。

Description

一种太阳能电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池及其制备方法。

背景技术

人类的生存与发展离不开能源。太阳能电池是一类把光能直接转化为电能器件。太阳能是最具优点的可再生、量大、清洁能源之一。高效的光电转化率和较低的使用成本是人类对太阳能电池的渴求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种太阳能电池及其制备方法，能够提高太阳能电池的效率。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种太阳能电池，包括半导体基板，所述半导体基板的第一表面设置有多个凹槽区域，在所述凹槽区域上设置有多个栅线，所述栅线的第一端部的至少一部分容置于所述凹槽区域中，所述栅线的与第一端部相对的第二端部突出于所述半导体基板的第一表面。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：与平面接触面相比，栅线的第一端部与所述凹槽区域的接触面积大，即这种设计有效的增大了半导体基板与栅线的接触面积，从而降低了线电阻和接触电阻，提高了填充因子，同时，由于遮光面积由栅线的第二端部的面积决定，而第二端部的面积并未发生变化，因此栅线的遮光面积并未增大，因此此电极的设计并不会因增加遮光面积而影响短路电流，因此在不降低短路电流的同时提高了填充因子。

可选的，所述凹槽区域的表面为弧形面，所述栅线的第一端部的表面与所述凹槽区域的表面相配合。

可选的，所述第一表面上依次设置有第一隧穿层、第一导电类型半导体层、第一钝化膜，所述栅线在所述凹槽区域的所述第一钝化膜上形成，并且穿过在所述第一钝化膜中形成的开口部连接至所述第一导电类型半导体层。

可选的，在所述半导体基板的与所述第一表面相对的第二表面上设置有第二导电类型半导体层。

可选的，所述第二导电类型半导体层通过在半导体基板的所述第二表面上掺杂第二导电类型的杂质形成。

可选的，在所述第二表面上设置有凹槽区域，所述第二表面上依次设置有第二隧穿层、第二导电类型半导体层、第二钝化膜、栅线，所述栅线在所述凹槽区域的所述第二钝化膜上形成，并且穿过在所述第二钝化膜中形成的开口部连接至所述第二导电类型半导体层。

可选的，所述第一导电类型半导体层为微晶硅薄膜层、非晶硅薄膜层、多晶硅薄膜层、氧化硅薄膜层及碳化硅薄膜层中的一种形成的单层膜或者几种形成的复合膜。

可选的，所述凹槽区域的槽口的宽度小于所述第二端部的宽度。

可选的，所述多个栅线均匀排布或不均匀排布。

可选的，所述半导体基板在凹槽区域带有绒面。

可选的，所述半导体基板具有第一导电类型，所述第一导电类型半导体层具有比所述半导体基板高的掺杂浓度，所述第一导电类型半导体层设置于所述半导体基板的背光面。

可选的，所述半导体基板具有第二导电类型，所述第二导电类型半导体层具有比所述半导体基板高的掺杂浓度。

可选的，所述第一导电类型及所述第二导电类型为P型或N型，所述第一导电类型与所述第二导电类型的导电类型相反。

可选的，所述第一隧穿层及所述第二隧穿层分别为氧化物、氮化物、半导体或导电聚合物中一种形成的单层膜或几种形成的叠层膜。

可选的，所述第一隧穿层及所述第二隧穿层的厚度为0.5nm～2.5nm。

可选的，所述第一钝化膜及所述第二钝化膜为硅氮化物膜、包含氢的硅氮化物膜、硅氧化物膜、硅氮氧化物膜、铝氧化物膜中一种形成的单层膜或几种形成的叠层膜。

根据本发明的另一方面，提供了一种制备太阳能电池的方法，包括以下步骤：在半导体基板的第一表面形成凹槽区域；将所述栅线形成于所述凹槽区域上。

可选的，通过激光开槽的方法在所述半导体基板的第一表面形成所述凹槽区域。

可选的，在半导体基板第一表面形成凹槽区域后还包括以下步骤：在所述第一表面上制备第一隧穿层；在第一隧穿层上形成第一导电类型半导体层；第一导电类型半导体层上形成第一钝化膜；在所述凹槽区域的所述第一钝化膜上形成栅线，使栅线穿过在所述第一钝化膜中形成的开口部连接至所述第一导电类型半导体层。

可选的，通过使用激光的激光烧蚀或者使用蚀刻溶液、蚀刻糊剂和光刻工艺的各种方法来形成开口部。

可选的，通过使用丝网印刷并且然后使用热处理方法，在第一钝化膜上涂覆用于形成电极的糊剂来形成电极，使用印刷方法和热处理方法来形成电极，则当形成电极时，自然地形成开口部。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是根据本发明实施例的太阳能电池的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的太阳能电池的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的太阳能电池的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的太阳能电池的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的太阳能电池的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的制备太阳能电池的方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1-3是根据本发明实施例的一种太阳能电池的结构示意图，如图1-3所示，本发明实施例中的太阳能电池包括半导体基板100，其特征在于，所述半导体基板100的第一表面102设置有多个凹槽区域101，在所述凹槽区域101上设置有多个栅线110，所述栅线110的第一端部111的至少一部分容置于所述凹槽区域101中，所述栅线110的与第一端部111相对的第二端部112突出于所述半导体基板100的第一表面102。

与平面接触面相比，栅线的第一端部111与所述凹槽区域101的接触面积大，有效的增大了半导体基板与栅线的接触面积，从而降低了线电阻和接触电阻，提高了填充因子，同时，由于遮光面积由栅线的第二端部的面积决定，而第二端部的面积并未发生变化，因此栅线的遮光面积并未增大，因此此电极的设计并不会因增加遮光面积而影响短路电流，因此在不降低短路电流的同时提高了填充因子。

所述栅线110的第一端部111的至少一部分容置于所述凹槽区域101中，可以理解为所述栅线110的第一端部111的一部分或全部容置于凹槽区域101中，第一端部111可以高出所述凹槽区域101的表面或与凹槽区域101的表面相贴合。所述第二端部112可以为各种形状，包括但不限于平坦部或曲形部，限于制造工艺的原因，平坦部并非绝对平。

凹槽区域101可以为各种形状，如在本公开的一个实施例中，所述凹槽区域101的表面为弧形面，所述栅线110的第一端部111的表面与所述凹槽区域101的表面相配合。只需通过激光开槽即可在半导体基板100表面形成弧形面，工艺简单。凹槽区域101可以为各种弧度的弧形，也可以是弧形与其他任意形状的结合，可以为一段弧，也可以为相连的两段或多段弧，对凹槽区域101的弧形的弧度不作限制。优选以栅线110的第二端部112的宽度为直径的半圆弧形，这样栅线110与凹槽区域101的接触面积较大，能够更大的降低线电阻和接触电阻，提高填充因子，进而提高太阳能电池的效率。弧的深度不作限制，优选在5～20μm。

所述凹槽区域101的槽口的宽度可以大于、小于或等于所述栅线110的第二端部112的宽度。优选凹槽区域101的槽口的宽度略小于第二端部112的宽度，这样尽可能的增大栅线与半导体基板100的接触面积，从而提高填充因子。

所述栅线110设置在所述半导体基板100的第一表面102，所述第一表面102可以为受光的一面或背光的一面，相对应的，所述半导体基板100的第一表面102设置有多个凹槽区域101。一个栅线110设置于一个所述凹槽区域101上，多个栅线110彼此间隔开并且在第一方向上延伸。所述栅线110在半导体基板100上的排布可以根据需要设置，可以均匀排布或不均匀排布。多条栅线110之间的间距可以相等。栅线110线宽范围在10～140μm，线间距范围在1.0～2.0mm。栅线的线宽越大，线间距越小，即栅线的排布越密集，则栅线的面积越大，当栅线设置于太阳能电池的正面时栅线的遮光面积越大，会降低短路电流。栅线的线宽越小，线间距越大，即栅线的排布越稀疏，则栅线的遮光面积降低，但收集的电子也随之降低。

还可以包括设置于与第一表面102相对面的第二表面202的栅线210，相对应的，第二表面也设置有多个凹槽区域201。一个栅线210设置于一个所述凹槽区域201上，多个栅线210彼此间隔开并且在所述第一方向或第二方向上延伸。

所述半导体基板100的种类不做限制，半导体基板100包括但不限于硅、氮化镓、碳化硅、砷化镓等半导体材料。硅基板可以是单晶硅、多晶硅，或非晶硅。比如可以为P型单晶硅、P型多晶硅、N型单晶硅和N型多晶硅中的任意一种。

如图3所示，在本公开的一个实施例中，在所述半导体基板100上设置有第二导电类型半导体层230，第二导电类型半导体层230位于靠近光接收表面的区域。凹槽区域101可以设置于半导体基板100的背光表面上，也可以设置在第二导电类型半导体层的光接收表面上，或者在半导体基板100的背光面和第二导电类型半导体层的表面上同时设置有凹槽区域101。

半导体基板100可以由第一导电类型(例如，p型)的硅形成。第二导电类型半导体层是掺杂有与半导体基板100的第一导电类型(例如，p型)相反的第二导电类型(例如，n型)的杂质的区域。第二导电类型半导体层与半导体基板100一起形成p-n结。如果第二导电类型半导体层是n型，则可以通过向半导体基板100的受光表面掺杂诸如磷(P)、砷(As)以及锑(Sb)的V族元素的杂质来形成。如果第二导电类型半导体层是p型，则可以通过向半导体基板100的受光表面掺杂诸如硼(B)、稼(Ga)的Ⅲ族元素的杂质来形成。被用作第一导电类型或第二导电类型的杂质的p型掺杂物可以包括诸如硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)和铟(In)这样的Ⅲ族元素。被用作第一导电类型或第二导电类型的杂质的n型掺杂物可以包括诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)这样的V族元素。然而，本发明不限于这些示例，并且可以使用各种掺杂物作为第一导电类型或第二导电类型的杂质。

当入射在半导体基板100上的光的能量施加至半导体基板100内部的原子时，由此生成多个电子空穴对。电子接着向n型半导体移动，而空穴接着向p型半导体移动。因而，如果半导体基板100是p型而第二导电类型半导体层是n型，则空穴向p型半导体基板100移动而电子向n型第二导电类型半导体层移动。因为第二导电类型半导体层和半导体基板100一起形成p-n结，所以如果半导体基板100是n型，则第二导电类型半导体层是p型。在这种情况下，电子向半导体基板100移动，而空穴向第二导电类型半导体层移动。

所述半导体基板100可以在凹槽区域101带有绒面。单晶硅使用碱制绒的方法在硅片表面形成金字塔绒面，多晶电池使用酸刻蚀的方法在硅片表面形成凹坑绒面。硅表面的绒面可以增加太阳光在电池表面的吸收，使到达半导体基板100的光的量增加，达到陷光作用。在本实施方式中，绒面可以在半导体基板100的前表面和后表面形成，因此有效地防止通过这两个表面入射的光的反射。

所述凹槽区域101可以通过激光在半导体基板100表面开槽形成。激光的相应参数为激光功率范围在10～50W，频率范围在10～50KHz，脉冲宽度范围在10～100ns，波长范围为400-600nm，速度范围在50～200mm/s。

图4是根据本发明实施例的一种太阳能电池的结构示意图，如图4所示，本发明实施例中的太阳能电池包括半导体基板100和设置于半导体基板100上的第二导电类型半导体层230，第二导电类型半导体层230被设置在半导体基板100的第二表面202上，第二表面202可以为半导体基板100的光入射到的前表面上。第二导电类型半导体层230可以通过将第二导电类型的杂质掺杂到半导体基板100的部分中而形成，第一表面102可以为半导体基板100的背光面。第一表面102设置有多个凹槽区域101，在所述半导体基板100的第一表面上依次设置有第一隧穿层120、第一导电类型半导体层130、第一钝化膜140，栅线110在第一钝化膜140上形成，并且穿过在第一钝化膜140中形成的开口部连接至第一导电类型半导体层130。具体的，栅线110的第一端部111在凹槽区域101的第一钝化膜140上形成，并且穿过在第一钝化膜140中形成的开口部连接至第一导电类型半导体层130。若第二端部112的宽度大于凹槽区域101的槽口宽度，则第二端部112穿过在第一表面102的第一钝化膜140中形成的开口部连接至第一导电类型半导体层130。

在所述第二导电类型半导体层230的表面上还可以设置有凹槽区域201、第二钝化膜240以及栅线210。

本实施例中的凹槽接触结构和膜层设计相互配合，凹槽区域和电极的接触结构虽增大了接触面积，但是由于存在第一隧穿层120，金属电极并不与半导体基板直接接触，并不会由于增大的金属电极与第一导电类型半导体导电层的接触面积而增大金属复合，导致电池开路电压的降低。相反，第一隧穿层120的钝化作用和第一导电类型半导体层130的场钝化作用可以极大地降低少子复合速率，同时有利于多子的传导，因而电池具有高的开路电压和填充因子。同时，由于凹槽区域和电极的接触结构增大了接触面积，降低了线电阻和接触电阻，提高了填充因子。进而提高了太阳能电池的效率。

第二导电类型半导体层230可以具有与半导体基板100相同的晶体结构和半导体材料，但是可以具有不同的导电类型或者不同的掺杂浓度。半导体基板100可以具有第一导电类型或第二导电类型。第一导电类型及第二导电类型分别为P型或N型，第一导电类型与第二导电类型的导电类型相反，若第一导电类型为P型，则第二导电类型为N型，若第一导电类型为N型，则第二导电类型为P型。具体地，如果半导体基板100具有第一导电类型，则半导体基板100和第二导电类型半导体层230具有不同的导电类型。如果半导体基板100具有第二导电类型，则第二导电类型半导体层230可以具有比半导体基板100高的掺杂浓度。半导体基板100以低掺杂浓度掺杂有第一导电类型或第二导电类型的杂质。在这种情况下，半导体基板100可以具有比第一导电类型半导体层130和第二导电类型半导体层230中的一个低的掺杂浓度、高的电阻或者低的载流子浓度。

如果半导体基板100具有第一导电类型如P型，则具有第一导电类型的第一导电类型半导体层130具有与半导体基板100相同的导电类型，并且可以形成后表面场(BSF)区域，该后表面场(BSF)区域具有比半导体基板100高的掺杂浓度并且形成BSF。具有第二导电类型的第二导电类型半导体层230具有与半导体基板100的导电类型不同的导电类型，并且可以与半导体基板100一起形成p-n结的发射极区域。因此，形成发射极区域的第二导电类型半导体层230被设置在半导体基板100的前表面侧，能够使进入p-n结区域的光的路径最小化。

如果半导体基板100具有第二导电类型如N型，则第一导电类型半导体层130形成发射极区域，并且第二导电类型半导体层230具有与半导体基板100相同的导电类型，并且可以形成前表面场(FSF)区域，该前表面场(FSF)区域具有比半导体基板100高的掺杂浓度并且形成FSF。

与半导体基板100分离地形成的第一导电类型半导体层130可以被设置在半导体基板100的后表面侧，形成半导体基板100的一部分的第二导电类型半导体层230可以被设置在半导体基板100的前表面侧。如果具有与半导体基板100的晶体结构不同的晶体结构的第一导电类型半导体层130被设置在半导体基板100的前表面侧，由于第一导电类型半导体层130中的光的吸收增加则可以减少到达p-n结的光的量。因此，第一导电类型半导体层130可以被设置在半导体基板100的后表面侧，但是本发明不限于此。

第一隧穿层120可以产生隧穿效应。具体地，第一隧穿层120可以用作电子和空穴的一种屏障。也就是说，第一隧穿层120可以不发送少数载流子。在少数载流子在与第一隧穿层120相邻的部分中被累积之后，只有具有特定级别或更高级别的能量的多数载流子可以穿过第一隧穿层120。具有特定级别或更高级别的能量的多数载流子可以通过隧穿效应很容易地穿过第一隧穿层120。此外，第一隧穿层120还可以用作用于防止第一导电类型半导体层130的掺杂物扩散到半导体基板100中的扩散屏障。

第一隧穿层120可以包括多数载流子能够隧穿的各种材料。例如，第一隧穿层120可以包括氧化物、氮化物、半导体和导电聚合物。具体地，第一隧穿层120可以由包括硅氧化物(SiOx)的硅氧化物层形成。硅氧化物层具有极好的钝化特性，并且载流子能够很容易地隧穿硅氧化物层。在一些实施方式中，第一隧穿层120可以由包括即使在高温处理中也具有强的耐用性的SiCx的介电材料制成，或者可以由SiNx、氢化的SiNx、TiOx、SiON或氢化的SiON制成。所述第一隧穿层120为这些材料中一种形成的单层膜或几种形成的叠层膜。

第一隧穿层120的厚度可以是0.5nm～2.5nm。在这种情况下，可以通过氧化工艺如低温炉管氧化工艺、硝酸氧化工艺、臭氧氧化工艺，或原子层沉积工艺(ALD)，或低压化学气相沉积工艺(LPCVD)形成。第一隧穿层120的厚度限于0.5nm～2.5nm的范围内，以便实现隧穿效应。可以稍微地超出0.5nm～2.5nm的范围。然而，在这种情况下，可以减小隧穿效应。第一隧穿层120为具有0.5nm或更高的厚度，因为实际上很难形成具有小于0.5nm的厚度的第一隧穿层120。此外，第一隧穿层120为具有2.5nm或更小的厚度，如果厚度超过2.5nm，则隧穿效应是微弱的。

在本公开的一个实施例中，所述的第一导电类型半导体层130可以包括与半导体基板100相同的半导体材料(更具体地，硅半导体材料)。由于可以与半导体基板100分离地在半导体基板100上形成第一导电类型半导体层130，因此第一导电类型半导体层130可以具有与半导体基板100的晶体结构不同的晶体结构。第一导电类型半导体层130可以为微晶硅薄膜层、非晶硅薄膜层、多晶硅薄膜层、氧化硅薄膜层及碳化硅薄膜层中的一种形成的单层膜或者至少两种形成的叠层膜，其厚度为5nm-200nm。如果第一导电类型半导体层130为多晶硅材料，载流子可以平滑地移动，因为第一导电类型半导体层130具有极好的导电性，并且能够在由氧化物制成的第一隧穿层120中平滑地产生载流子的隧穿。

可以采用低压化学气相沉积法(LPCVD)或者等离子增强化学气相沉积法(PECVD)沉积硅薄膜。通过将第一导电类型的杂质掺杂到非晶硅材料、细晶硅材料或多晶硅材料中可以形成第一导电类型半导体层130。比如采用离子注入的方法对硅薄膜进行掺杂。通过退火的方式可以将掺杂进的杂质进行激活，从而真正实现对硅薄膜的掺杂，同时对硅薄膜进行了晶化热处理，进一步提升该薄膜的性能。通过化学溶液如HF等可以将退火后形成的氧化层除去。所述的硅薄膜掺杂的浓度范围在1.0E¹⁹atoms/cm³-2.0E²¹atoms/cm³。

第一钝化膜140与第一导电类型半导体层130接触并且在第一导电类型半导体层130上形成，第一钝化膜140可以是硅氮化物膜、包含氢的硅氮化物膜、硅氧化物膜如氧化硅SiO₂、硅氮氧化物膜、铝氧化物膜如氧化铝Al₂O₃、MgF₂、TiO₂、和CeO₂构成的组中选择的单层膜，或者为从该组中选择的两种或更多种膜进行组合的多层结构。其厚度为30～300nm，折射率为1.2～2.8。第一钝化膜140可以通过管式或板式等离子增强化学气相沉积法(PECVD)在第一导电类型半导体层130上生长。

第一钝化膜140优选钝化减反复合膜如硅氮化物膜，能够使存在于第一导电类型半导体层130中的缺陷固定化，从而能够使太阳能电池的开路电压增大，因为去除了少数载流子的重新结合地点。同时可以降低入射在半导体基板100的表面上的光的反射率，可以使到达在半导体基板100和第一导电类型半导体层130的交界面处形成的p-n结的光的量增加。因此，能够使太阳能电池的短路电流增加。开路电压和短路电流同时增加，提高太阳能电池的效率。

如果所接触的导电类型半导体层具有n型，则第一钝化膜140可以包括具有固定的正电荷的硅氧化物膜或硅氮化物膜。如果所接触的导电类型半导体层具有p型，则相应的钝化膜可以包括具有固定的负电荷的铝氧化物膜。

图5是根据本发明实施例的一种太阳能电池的结构示意图，如图5所示，在本公开的一个实施例中，所述半导体基板100的第一表面102上设置有凹槽区域101，在所述半导体基板100的第一表面102上依次设置有第一隧穿层120、第一导电类型半导体层130、第一钝化膜140以及栅线110，栅线110在凹槽区域101的第一钝化膜140上形成，并且穿过在第一钝化膜140中形成的开口部连接至第一导电类型半导体层130；与所述第一表面相对的第二表面202上设置有凹槽区域201，在所述第二表面202上依次设置有第二隧穿层220、第二导电类型半导体层230、第二钝化膜240以及栅线210，栅线210在凹槽区域201的第二钝化膜240上形成，并且穿过在第二钝化膜240中形成的开口部连接至第二导电类型半导体层230。

本实施例中在半导体基板的双面均设置有凹槽接触结构和钝化膜层结构，在太阳能电池的双面均增大了接触面积，降低少子复合速率，同时增大了开路电压和填充因子，进一步提高了太阳能电池的效率。

目前为止，已经描述了根据本发明的实施方式的太阳能电池的结构。在下文中，描述用于制造太阳能电池的方法。

一种制备以上所述的太阳能电池的方法，包括以下步骤：凹槽区域101形成步骤以及栅线110形成步骤。

凹槽区域101形成步骤。通过激光在半导体基板100的第一表面形成凹槽区域101，激光的相应参数为激光功率范围在10～50W，频率范围在10～50KHz，脉冲宽度范围在10～100ns，波长范围为400-600nm，速度范围在50～200mm/s。

电极形成步骤。电极形成步骤可以包括在第一钝化膜140中形成的开口部的步骤。可以在利用用于形成电极的金属来填充开口部的同时形成电极。可以通过使用激光的激光烧蚀或者使用蚀刻溶液、蚀刻糊剂和光刻工艺的各种方法来形成开口部。此外，可以通过诸如镀制法或沉积法这样的各种方法来形成电极。

在本公开的一些实施方式中，可以通过使用丝网印刷并且然后使用热处理方法(诸如火贯通或激光烧结接触)在第一钝化膜140上涂覆用于形成电极的糊剂来形成电极。如果如上所述地使用印刷方法和热处理方法来形成电极，则当形成电极时，自然地形成开口部。因此，能够进一步地使制造工艺简化，因为不需要用于形成开口部的单独的工艺。

还可以包括制绒步骤可以采用湿法或干法制绒技术。可以通过将半导体基板100浸入溶液中如来进行湿法制绒，湿法制绒的有利之处在于处理时间短。可以通过使用金刚石烤架或激光切割半导体基板100的表面来进行干法制绒。在干法制绒中，可以均匀地形成凹凸部，但是处理时间长并且可能损坏半导体基板100。另外，可以使用反应离子刻蚀(RIE)来对半导体基板100进行制绒。

图6是根据本发明实施例的一种制备太阳能电池的方法流程示意图，如图6所示一种制备以上所述的太阳能电池的方法，包括以下步骤：凹槽区域101形成步骤S1、第一隧穿层120形成步骤S2、第一导电类型半导体层130形成步骤S3、第一钝化膜140形成步骤S4、以及栅线110形成步骤S5。

S1：凹槽区域101形成步骤。通过激光在半导体基板100的第一表面形成凹槽区域101，激光的相应参数为激光功率范围在10～50W，频率范围在10～50KHz，脉冲宽度范围在10～100ns，波长范围为400-600nm，速度范围在50～200mm/s。

S2：第一隧穿层120形成步骤。可以通过例如热氧化、化学氧化(例如硝酸氧化、臭氧氧化)或沉积(例如，常压化学气相沉积(APCVD)方法或低压化学气相沉积(LPCVD)方法)来形成第一隧穿层120。可以在半导体基板100的一个表面和另一表面上总体上形成第一隧穿层120，也可以在半导体基板100的侧面上总体上形成第一隧穿层120。如果如上所述地在半导体基板100的表面上总体上形成第一隧穿层120，则可以在去除步骤中将在半导体基板100的其它表面即前表面和侧面上形成的第一隧穿层120去除。如果在半导体基板100的仅一个表面上形成第一隧穿层120，则可以省略去除步骤。此外，在形成具有薄的厚度的第一隧穿层120之后，可以通过熔炉内的后续热处理来增加第一隧穿层120的厚度或密度。

S3：第一导电类型半导体层130形成步骤。通过沉积装置在第一隧穿层120上形成本征半导体层130’。如果在沉积装置中形成第一隧穿层120，则可以通过用于在同一沉积装置(更具体地，低压化学气相沉积装置)中连续地形成第一隧穿层120和本征半导体层130’的原位工艺来形成第一隧穿层120和本征半导体层130’。如果通过如上所述的原位工艺形成第一隧穿层120和本征半导体层130’，则能够使制造成本和制造时间显著减少。

在本实施方式中，可以将形成第一隧穿层120的温度与沉积本征半导体层130’的工艺中的温度之间的差设置为200℃或更低(即，0℃至200℃)。更具体地，可以将形成第一隧穿层120的温度与沉积本征半导体层130’的工艺中的温度之间的差设置为100℃或更低(即，0℃至100℃)。这样够使形成第一隧穿层120的温度与沉积本征半导体层130’的工艺中的温度之间的差减少，因为在低压下形成第一隧穿层120并因此能够使形成第一隧穿层120的温度相对提高。因此，能够进一步地提高连续地形成第一隧穿层120和本征半导体层130’的原位工艺的效率4。沉积本征半导体层130’的工艺中的气体气氛可以与形成第一隧穿层120时的气体气氛不同，并且沉积本征半导体层130’的工艺中的压力可以与形成第一隧穿层120时的压力相同或不同。

采用离子注入或热扩散方法来掺杂第一导电类型的杂质。

退火。通过退火的方式可以将掺杂进的杂质进行激活，从而真正实现对硅薄膜的掺杂，同时对硅薄膜进行了晶化热处理，进一步提升该薄膜的性能。

去除氧化层。通过氢氟酸(HF)等化学溶液将退火后在多晶硅表面生长的氧化层除去。

S4：制备钝化减反膜：通过管式或板式等离子增强化学气相沉积法(PECVD)在硅薄膜上生长一层氮化硅层。

S5：电极形成步骤。电极形成步骤S5可以包括在第一钝化膜140中形成的开口部的步骤。然后，可以在利用用于形成电极的金属来填充开口部的同时形成电极。可以通过使用激光的激光烧蚀或者使用蚀刻溶液、蚀刻糊剂和光刻工艺的各种方法来形成开口部。此外，可以通过诸如镀制法或沉积法这样的各种方法来形成电极。

在本公开的一些实施方式中，可以通过使用丝网印刷并且然后使用热处理方法(诸如火贯通或激光烧结接触)在第一钝化膜140上涂覆用于形成电极的糊剂来形成电极。如果如上所述地使用印刷方法和热处理方法来形成电极，则当形成电极时，自然地形成开口部。因此，能够进一步地使制造工艺简化，因为不需要用于形成开口部的单独的工艺。

还可以包括制绒步骤可以采用湿法或干法制绒技术。可以通过将半导体基板100浸入溶液中如来进行湿法制绒，湿法制绒的有利之处在于处理时间短。可以通过使用金刚石烤架或激光切割半导体基板100的表面来进行干法制绒。在干法制绒中，可以均匀地形成凹凸部，但是处理时间长并且可能损坏半导体基板100。另外，可以使用反应离子刻蚀(RIE)来对半导体基板100进行制绒。

可以在S1激光开槽步骤之前执行制绒步骤。这样在凹槽区域101上不会形成绒面。如果先进行S1激光开槽步骤和S2第一隧穿层形成步骤之间执行制绒步骤，在凹槽区域101上也会形成绒面，可以进一步增加接触面积。

还可以包括第二导电类型半导体层230形成步骤：可以通过已知的各种方法来形成第二导电类型半导体层230。例如，可以通过热扩散方法来形成第二导电类型半导体层230。可以通过在半导体基板100的侧面和后表面上形成掩模板并且在包括第二导电类型的杂质的气体气氛中执行热处理来在半导体基板100的前表面上形成第二导电类型半导体层230。如果第二导电类型半导体层230具有p型，则可以在包含BBr₃的气体气氛中执行热处理。如果第二导电类型半导体层230具有n型，则可以在包含POCl₃的气体气氛中执行热处理。在通过这样的热处理形成第二导电类型半导体层230之后，可以去除掩膜板。能够防止第二导电类型的杂质的掺杂的各种膜可以被用作掩膜板。

可以在P型基板100上执行例如包含诸如磷(P)、砷(As)以及锑(Sb)的V族元素杂质的材料的高温热处理，以将V族元素杂质分布到基板100中形成第二导电类型半导体层230。可以在N型基板100上执行例如包含Ⅲ族元素杂质的材料的高温热处理。随后，通过蚀刻工序去除在将P型杂质或N型杂质分布到基板110中时所生成的包含磷(P)的磷硅酸盐玻璃(PSG)或包含硼(B)的硼硅酸盐玻璃(BSG)。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (17)

1.一种太阳能电池，包括半导体基板(100)，其特征在于，所述半导体基板(100)的第一表面(102)设置有多个凹槽区域(101)，在所述凹槽区域(101)上设置有多个栅线(110)，所述栅线(110)的第一端部(111)的至少一部分容置于所述凹槽区域(101)中，所述栅线(110)的与第一端部(111)相对的第二端部(112)突出于所述半导体基板(100)的第一表面(102)；

所述凹槽区域(101)的表面为弧形面，所述栅线(110)的第一端部(111)的表面与所述凹槽区域(101)的表面相配合；

所述凹槽区域(101)的槽口的宽度小于所述第二端部的宽度；

所述第一表面(102)上依次设置有第一隧穿层(120)、第一导电类型半导体层(130)、第一钝化膜(140)；

所述栅线(110)的第一端部(111)在所述凹槽区域(101)的所述第一钝化膜(140)上形成，并且穿过在所述第一钝化膜(140)中形成的开口部连接至所述第一导电类型半导体层(130)；

所述第二端部(112)穿过在所述第一表面(102)的所述第一钝化膜(140)中形成的开口部连接至所述第一导电类型半导体层(130)。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，在所述半导体基板(100)的与所述第一表面(102)相对的第二表面(202)上设置有第二导电类型半导体层(230)。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二导电类型半导体层(230)通过在半导体基板(100)的所述第二表面(202)上掺杂第二导电类型的杂质形成。

4.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，在所述第二表面(202)上设置有凹槽区域(201)，所述第二表面(202)上依次设置有第二隧穿层(220)、第二导电类型半导体层(230)、第二钝化膜(240)、栅线(210)，所述栅线(210)在所述凹槽区域(201)的所述第二钝化膜(240)上形成，并且穿过在所述第二钝化膜(240)中形成的开口部连接至所述第二导电类型半导体层(230)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一导电类型半导体层(130)为微晶硅薄膜层、非晶硅薄膜层、多晶硅薄膜层、氧化硅薄膜层及碳化硅薄膜层中的一种形成的单层膜或者几种形成的复合膜。

6.一种制备权利要求1-5任一项所述的太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：在半导体基板(100)的第一表面(102)形成凹槽区域(101)；所述凹槽区域(101)的表面为弧形面，所述栅线(110)的第一端部(111)的表面与所述凹槽区域(101)的表面相配合；所述凹槽区域(101)的槽口的宽度小于所述第二端部的宽度；

在所述第一表面(102)上制备第一隧穿层(120)；在所述第一隧穿层(120)上形成第一导电类型半导体层(130)；所述第一导电类型半导体层(130)上形成第一钝化膜(140)；在所述凹槽区域(101)的所述第一钝化膜(140)上形成栅线(110)，使所述栅线(110)的第一端部(111)在所述凹槽区域(101)的所述第一钝化膜(140)上形成，并且穿过在所述第一钝化膜(140)中形成的开口部连接至所述第一导电类型半导体层(130)；并使所述第二端部(112)穿过在所述第一表面(102)的所述第一钝化膜(140)中形成的开口部连接至所述第一导电类型半导体层(130)。

7.根据权利要求6所述的制备太阳能电池的方法，其特征在于，通过激光开槽的方法在所述半导体基板(100)的第一表面(102)形成所述凹槽区域(101)。

8.根据权利要求1至3任一所述太阳能电池，其特征在于，

所述多个栅线(110)均匀排布或不均匀排布。

9.根据权利要求1至3任一所述太阳能电池，其特征在于，

所述半导体基板(100)在凹槽区域(101)带有绒面。

10.根据权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，

所述半导体基板(100)具有第一导电类型，所述第一导电类型半导体层(130)具有比所述半导体基板(100)高的掺杂浓度，所述第一导电类型半导体层设置于所述半导体基板的背光面。

11.根据权利要求2所述太阳能电池，其特征在于，

所述半导体基板(100)具有第二导电类型，所述第二导电类型半导体层(230)具有比所述半导体基板(100)高的掺杂浓度。

12.根据权利要求11所述太阳能电池，其特征在于，

所述第一导电类型及所述第二导电类型为P型或N型，所述第一导电类型与所述第二导电类型的导电类型相反。

13.根据权利要求4所述太阳能电池，其特征在于，

所述第一隧穿层(120)及所述第二隧穿层(220)分别为氧化物、氮化物、半导体或导电聚合物中一种形成的单层膜或几种形成的叠层膜。

14.根据权利要求4所述太阳能电池，其特征在于，

所述第一隧穿层(120)及所述第二隧穿层(220)的厚度为0.5nm～2.5nm。

15.根据权利要求4所述太阳能电池，其特征在于，

所述第一钝化膜(140)及所述第二钝化膜(240)为硅氮化物膜、包含氢的硅氮化物膜、硅氧化物膜、硅氮氧化物膜、铝氧化物膜中一种形成的单层膜或几种形成的叠层膜。

16.根据权利要求6所述制备太阳能电池的方法，其特征在于，

通过使用激光的激光烧蚀或者使用蚀刻溶液、蚀刻糊剂和光刻工艺的各种方法来形成开口部。

17.根据权利要求6所述制备太阳能电池的方法，其特征在于，

通过使用丝网印刷并且然后使用热处理方法，在第一钝化膜上涂覆用于形成电极的糊剂来形成电极，使用印刷方法和热处理方法来形成电极，则当形成电极时，自然地形成开口部。

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