CN120603352A - 一种太阳能电池钝化结构及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池钝化结构及其制备方法和应用，该制备方法包括在基底上制备氧化铝膜层；采用PECVD技术在氧化铝膜表面制备氮化铝膜层，包括：采用PECVD技术，在第一功率下，在氧化铝膜层上的表面制备第一氮化铝膜层，而后在大于第一功率的第二功率下，在第一氮化铝膜层的表面制备第二氮化铝膜层。以上先通过低功率PECVD在氧化铝膜层表面制备第一氮化铝膜层，可对氧化铝膜层起到保护作用，防止功率过高破坏氧化铝膜层而降低太阳能电池的效率和生产不良率，提高生产效率和器件效率；且通过采用以上分步功率制备氮化铝膜层与氧化膜层复合构建钝化结构，可有效改善钝化结构的钝化效果，提高太阳能电池效率。

Description

一种太阳能电池钝化结构及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是涉及一种太阳能电池钝化结构及其制备方法和应用。

背景技术

随着光伏产业的不断发展，太阳能电池技术不断更新迭代，提效降本是光伏发展永恒的话题。为了进一步提升太阳能电池的效率，研究者对太阳能电池结构方面进行了的研发。目前占据主要市场份额的TOPCon电池普遍采用氧化铝膜层作为正面钝化层。氧化铝由于具有良好的钝化效果，氧化铝材料被引入太阳能电池作为钝化层，其制备技术主要包括原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。目前主流的氧化铝制备主要是原子层沉积(ALD)，氧化铝的ALD技术是一种通过交替地向基底表面引入含铝前驱体分子和含氧前驱体分子来实现氧化铝沉积的技术。ALD技术的原理是在基底表面形成单层分子，而这些单层分子可以通过化学反应转化为氧化物薄膜。

TOPCon电池片通常采用氧化铝构建钝化层，其钝化效果仍有待提高，进而电池效率有待进一步改善。而通过常规PECVD工艺在氧化铝层表面进一步复合构建其他钝化材料层，易对基底表面的氧化铝层破坏程度加强，会增加生产不良率，不能有效改善钝化效果进而提升太阳能电池效率；并且，目前的钝化层制备方法通常不能兼顾器件效率和生产效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种太阳能电池钝化结构及其制备方法和应用。

本发明的第一方面，提出了一种太阳能电池钝化结构的制备方法，包括：

在基底上制备氧化铝膜层；

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在所述氧化铝膜层上背向所述基底的表面制备氮化铝膜层，包括：采用等离子体增强化学气相沉积技术，在第一功率下，在所述氧化铝膜层上背向所述基底的表面制备第一氮化铝膜层，而后在第二功率下，在所述第一氮化铝膜层上背向所述氧化铝膜层的表面制备第二氮化铝膜层，其中，所述第一功率小于所述第二功率。

根据本发明实施例太阳能电池钝化结构的制备方法，至少具有以下有益效果：该太阳能电池钝化结构的制备方法采用分层工艺路线制备氧化铝膜层和氮化铝膜层，具体在制得氧化铝膜层后，进一步采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备氮化铝膜层以与氧化铝膜层复合构建钝化结构，且PECVD制备氧化铝膜层采用一低一高的分步功率模式，其中，在通过高功率PECVD制备第二氮化铝膜层之前，先通过低功率PECVD在氧化铝膜层上背向基底的表面制备第一氮化铝膜层，可对氧化铝膜层起到保护作用，防止功率过高破坏氧化铝膜层而降低太阳能电池的效率和生产不良率；且通过采用以上分步功率制备氮化铝膜层与氧化铝膜层复合构建钝化结构，可有效改善钝化结构的钝化效果，提高太阳能电池的效率(即光电转换效率)；另外，由于低功率PECVD制备的第一氮化铝膜层的保护作用，在第二氮化铝膜层制备时，适当增加沉积功率也不会对最终电池效率产生较大负面影响，可相对提高生产效率，降低时间成本，从而可有效保证钝化效果和电池效率的同时提高产能，兼顾器件效率和生效效率，实现降本增效的作用。

在本发明的一些实施方式中，所述第一功率小于或等于6000W；且/或，所述第二功率大于6000W。例如，第一功率可为3000W、3200W、3500W、3600W、3800W、4000W、4300W、4500W、4800W、5000W、5100W、5200W、5500W、5700W、5800W、6000W中的任一值或任意两者的范围值。第二功率可为6200W、6500W、7000W、7500W、7800W、8000W、8500W、9000W、9500W、10000W、10500W、11000W、12000W、12500W、13000W、13500W、14000W、15000W、15500W、16000W、18000W、18500W、19000W、20000W中的任一值或任意两者的范围值。

通过PECVD技术制备氮化铝膜层过程中，先在低功率下制备第一氮化铝膜层，其中功率低则反应剧烈程度低，对基底表面氧化铝膜层的破坏较小，进而可结合较短的反应时间，控制在氧化铝膜层表面生成一层较薄的第一氮化铝膜层；而后在高功率下制备第二氮化铝膜层，较高的功率下反应剧烈程度增加，一定时间内可得到较高膜厚，并且基于先前在低功率下所制备的第一氮化铝膜层对基底表面氧化铝膜层的保护，可降低甚至避免高功率对其表面的破坏，进而可通过控制反应时间来调控第二氮化铝膜层的厚度。

在本发明的一些实施方式中，采用PECVD技术在氧化铝膜层的表面制备氮化铝膜层过程，所采用的含氮前驱体可为氨气、氮气中的至少一种，含铝前驱体可为三甲基铝(TMA)、三乙基铝(TEM)中的至少一种。含氮前驱体的体积流量可控制在1000sccm～10000sccm，含铝前驱体的体积流量可控制为500sccm～5000sccm。

在本发明的一些实施方式中，采用PECVD技术在氧化铝膜层的表面制备氮化铝膜层过程可将温度控制在150℃～300℃范围，例如，温度可为150℃、160℃、165℃、170℃、180℃、185℃、200℃、210℃、215℃、220℃、230℃、245℃、250℃、260℃、265℃、270℃、280℃、290℃、300℃中的任一值或任意两者的范围值；压力可控制为500mtorr～3500mtorr，例如压力可为500mtorr、600mtorr、800mtorr、1000mtorr、1100mtorr、1250mtorr、1500mtorr、1700mtorr、1800mtorr、2000mtorr、2350mtorr、2500mtorr、2600mtorr、2850mtorr、3000mtorr、3200mtorr、3500mtorr中的任一值或任意两者的范围值。另外，低功率PECVD制备第一氮化铝膜层过程的沉积时间可控制在30s～300s；高功率PECVD制备第二氮化铝膜层过程的沉积时间也可控制在30s～300s。

在本发明的一些实施方式中，所述第一氮化铝膜层的厚度为0.1nm～2.5nm；且/或，所述第二氮化铝膜层的厚度为1nm～6nm。例如，第一氮化铝膜层的厚度可为0.1nm、0.3nm、0.5nm、0.8nm、1nm、1.2nm、1.5nm、1.6nm、1.7nm、1.8nm、2nm、2.1nm、2.3nm、2.5nm中的任一值或任意两者的范围值。第二氮化铝膜层的厚度可为1nm、1.2nm、1.5nm、1.7nm、2nm、2.1nm、2.3nm、2.5nm、2.8nm、3nm、3.2nm、3.5nm、3.7nm、4nm、4.5nm、4.6nm、5nm、5.3nm、5.5nm、5.7nm、5.9nm、6nm中的任一值或任意两者的范围值。

在本发明的一些实施方式中，所述第一氮化铝膜层和第二氮化铝膜层的总厚度为3nm～7nm。例如，第一氮化铝膜层和第二氮化铝膜层的总厚度可为3nm、3.2nm、3.3nm、3.5nm、3.6nm、3.8nm、4nm、4.3nm、4.5nm、4.7nm、5nm、5.2nm、5.3nm、5.5nm、5.8nm、6nm、6.2nm、6.4nm、6.5nm、6.7nm、6.9nm、7nm中的任一值或任意两者的范围值。

在本发明的一些实施方式中，所述第一氮化铝膜层的厚度小于所述第二氮化铝膜层的厚度。如上所述，通过低功率PECVD工艺在氧化铝膜层的表面制备第一氮化铝膜层，可对氧化铝膜层起到保护作用，防止功率过高破坏氧化铝膜层而降低太阳能电池的效率和生产不良率，进而控制高功率PECVD制备的第二氮化铝膜层的厚度大于低功率PECVD制备的第一氮化铝膜层的厚度，在低功率下所制备的第一氮化铝膜层的保护作用下，高功率制备氮化铝膜层的效率高，从而可降低时间成本，提高生产效率。

经研究实验，以上采用PECVD技术通过一低一高的分步功率模式制备氮化铝膜层，在有效膜层范围内，较高的膜厚对效率有增益，而由于采用PECVD技术沉积制备氮化铝膜层过程中功率与时间的乘积表示能量，能量总值不变的情况下膜厚几乎不变化，进而如果只采用高功率PECVD制备单一氮化铝膜层，需要制备较高的膜厚，则需要提高反应功率和增加高功率沉积反应时间，这会对基底目标状态破坏程度加强，进而易产生负面影响，而先通过低功率PECVD制备第一氮化铝膜层作为保护膜层，可衔接氧化铝膜层和高功率PECVD制备的第二氮化铝膜层，防止氧化铝膜层表面状态受损而影响电池效率和生产不良率。

另外，在相同反应时间内，以上采用PECVD技术通过一低一高的分步功率模式制备氮化铝膜层具有制备方式的优越性，或可通过提高第二功率而使氮化铝膜层厚度增加，或可使效率出现增益，其相较于单一功率PECVD制备氮化铝膜层，可在有效保证器件效率的同时，降低时间成本，提高产能，实现降本增效的作用。并且，与单一功率PECVD制备氮化铝膜层相比，在目标氮化铝膜层厚度相同的情况下，以上采用PECVD技术通过一低一高的分步功率模式制备氮化铝膜层，可适当调节第二功率和反应时间，在不影响器件效率情况，明显缩短制备时间。

在本发明的一些实施方式中，所述氧化铝膜层的制备采用原子层沉积技术。ALD制备氧化铝膜层具体可依次通入含氧前驱体、含铝前驱体反应制备氧化铝膜层。

在本发明的一些实施方式中，所述含氧前驱体可为水蒸气、氧气、臭氧中的至少一种。含氧前驱体的体积流量可控制为50sccm～3000sccm。

在本发明的一些实施方式中，所述含铝前驱体可为三甲基铝(TMA)、三乙基铝(TEM)中的至少一种。含铝前驱体的体积流量可控制为500sccm～3000sccm。

在本发明的一些实施方式中，采用原子层沉积技术制备氧化铝膜层过程控制温度为150℃～300℃。例如，可控制原子层沉积过程的温度为150℃、160℃、165℃、175℃、180℃、190℃、200℃、210℃、215℃、220℃、230℃、235℃、250℃、255℃、265℃、270℃、280℃、285℃、290℃、300℃中的任一值或任意两者的范围值。

在本发明的一些实施方式中，采用原子层沉积技术制备氧化铝膜层过程控制压力为500mtorr～3500mtorr，例如，可控制原子层沉积过程的压力为500mtorr、600mtorr、800mtorr、850mtorr、900mtorr、1000mtorr、1200mtorr、1500mtorr、1600mtorr、1750mtorr、1800mtorr、2000mtorr、2300mtorr、2500mtorr、2700mtorr、3000mtorr、3100mtorr、3250mtorr、3300mtorr、3500中的任一值或任意两者的范围值。

在本发明的一些实施方式中，采用原子层沉积技术制备氧化铝膜层在氮气、氩气中的至少一种气氛下进行。

在本发明的一些实施方式中，所述氧化铝膜层的厚度为1nm～3nm。例如，氧化铝膜层的厚度可为1nm、1.2nm、1.3nm、1.5nm、1.6nm、1.65nm、1.7nm、1.8nm、1.85nm、1.9nm、2nm、2.1nm、2.2nm、2.35nm、2.4nm、2.5nm、2.65nm、2.8nm、3nm中的任一值或任意两者的范围值。

在本发明的一些实施方式中，所述基底为硅基底。

在本发明的一些实施方式中，所述基底为硅基底，且所述氧化铝膜层的制备采用原子层沉积(ALD)技术。ALD制备氧化铝膜层具体可依次通入含氧前驱体、含铝前驱体反应制备氧化铝膜层，其中，先通入含氧前驱体可起到对硅基底表面做预清洗作用，同时可使硅基底表面附着一层羟基，有利于后面与含铝前驱体反应，从而可提高氧化铝膜层结构致密性。

在本发明的一些实施方式中，所述基底为N型硅基底。

本发明的第二方面，提出了一种太阳能电池钝化结构，其由前述任一种太阳能电池钝化结构的制备方法制得。

在本发明的一些实施方式中，所述太阳能电池钝化结构包括设于基底上的氧化铝膜层和设于所述氧化铝膜层上背向基底的表面的氮化铝膜层，所述氮化铝膜层包括第一氮化铝膜层和第二氮化铝膜层，第一氮化铝膜层夹设于所述第二氮化铝膜层和氧化铝膜层之间。

本发明的第三方面，提出了本发明前述任一种太阳能电池钝化结构的制备方法或前述任一种太阳能电池钝化结构在制备太阳能电池中的应用。

本发明的第四方面，提出了一种太阳能电池，其包括本发明前述任一种太阳能电池钝化结构。

在本发明的一些实施方式中，以所述基底为基准，所述太阳能电池在所述基底的厚度方向上的一侧由内至外依次包括发射极、所述太阳能电池钝化结构和第一减反射层；

以所述基底为基准，所述太阳能电池在所述基底的厚度方向上的另一侧由内至外依次包括隧穿氧化层、多晶硅层和第二减反射层。

在本发明的一些实施方式中，以所述基底为基准，所述太阳能电池在所述基底的正表面由内至外依次包括发射极、所述太阳能电池钝化结构和第一减反射层；

以所述基底为基准，所述太阳能电池在所述基底的背表面由内至外依次包括隧穿氧化层、多晶硅层和第二减反射层。

在本发明的一些实施方式中，所述基底为硅基底。

在本发明的一些实施方式中，所述基底为N型硅基底，所述发射极为P型发射极。

在本发明的一些实施方式中，所述太阳能电池还包括第一电极和第二电极；所述第一电极设于基底厚度方向上第一减反射层的设置侧，且所述第一电极的一端穿透第一减反射层与太阳能电池钝化结构中第二氮化铝膜层电连接，另一端则裸露于太阳能电池的表面；所述第二电极设于基底厚度方向上第二减反射层的设置侧，且所述第二电极的一端穿透第二减反射层与多晶硅层电连接，另一端也裸露于太阳能电池的表面。在一些实施例中，所述第一电极为正面电极，所述第二电极为背面电极。

本发明的第五方面，提出了一种太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

在基底的厚度方向上的一侧由内至外依次制备发射极、太阳能电池钝化结构和第一减反射层；

在所述基底的厚度方向上的另一侧由内至外依次制备隧穿氧化层、多晶硅层和第二减反射层；

在所述基底的厚度方向上第一减反射层的设置侧制备第一电极；在所述基底的厚度方向上第二减反射层的设置侧制备第二电极，制得太阳能电池；

其中，所述太阳能钝化结构的制备包括：在所述发射极上背向所述基底的表面制备氧化铝膜层；而后采用等离子体增强化学气相沉积技术在所述氧化铝膜层上背向所述发射极的表面制备氮化铝膜层，具体包括：采用等离子体增强化学气相沉积技术，在第一功率下，在所述氧化铝膜层上背向所述发射极的表面制备第一氮化铝膜层，而后在第二功率下，在所述第一氮化铝膜层上背向所述氧化铝膜层的表面制备第二氮化铝膜层，其中，所述第一功率小于所述第二功率。

以上太阳能电池的制备方法中太阳能电池钝化结构的制备采用分层工艺路线制备氧化铝膜层和氮化铝膜层，具体在制得氧化铝膜层后，进一步采用PECVD技术制备氮化铝膜层以与氧化铝膜层复合构建钝化结构，且PECVD制备氧化铝膜层采用一低一高的分步功率模式，其中，在通过高功率PECVD制备第二氮化铝膜层之前，先通过低功率PECVD在氧化铝膜层上背向基底的表面制备第一氮化铝膜层，可对氧化铝膜层起到保护作用，防止功率过高而破坏氧化铝膜层而降低太阳能电池的效率和生产不良率，从而可有效改善钝化结构的钝化效果，提高太阳能电池的效率(即光电转换效率)；另外，由于低功率PECVD制备的第一氮化铝膜层的保护作用，在第二氮化铝膜层制备时，适当增加沉积功率也不会对最终电池效率产生较大负面影响，可相对提高生产效率，降低时间成本，从而可有效保证钝化效果和电池效率的同时提高产能，兼顾器件效率和生效效率，实现降本增效的作用。

在本发明的一些实施方式中，所述第一电极为正面电极，所述第二电极为背面电极。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明太阳能电池一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提出了一种太阳能电池钝化结构的制备方法，包括以下步骤：

S1、采用原子层沉积法在硅基底上制备氧化铝膜层，具体包括：

①舟上桨：用机械手将完成装载硅基体的石墨舟从接驳台抓取并放置到推舟桨上；

②进舟：将桨上石墨舟送入加热炉管内；

其中，该步骤时间设置：120s，炉内温度设置：240℃，炉内氮气流量设置：10000sccm，炉内压力设置10000mtorr；

③恒温：石墨舟在炉内常压恒温到设定温度；

其中，该步骤时间设置：320s，炉内温度设置：240℃，炉内气体设置：0sccm，炉内压力设置：10000mtorr，辅助加热打开设置：时间180s、温度280℃；

④抽真空：开启主抽阀，将炉内抽至真空低压状态；

其中，该步骤时间设置：180s，炉内温度设置：240℃，炉内气体设置：0sccm，炉内压力设置：0mtorr，辅助加热打开设置：时间180s、温度280℃；

⑤检漏：关闭主抽阀，检测炉内压力从低压回升速率是否正常(漏率标准

≤120mtorr/min)；

其中，该步骤时间设置：30s，炉内温度设置：240℃，炉内气体设置：0sccm，炉内压力设置：10000mtorr；

⑥抽真空：开启主抽阀，将回升后的炉内压力抽至真空低压状态；

其中，该步骤时间设置：30s，炉内温度设置：240℃，炉内气体设置：0sccm，炉内压力设置：0mtorr；

⑦恒压：开启主抽阀，炉内通入沉积步所需气体量，恒定至沉积步所需压力，提供沉积步所需气氛场，同时设置ALD沉积循环次数为13，并设置开始ALD沉积循环功能；

其中，该步骤时间设置：5s，炉内温度设置：240℃，炉内氮气流量设置：40000sccm，

炉内压力设置：2000mtorr；

⑧ALD沉积-含氧前驱体：开启主抽阀，炉内通入沉积步所需气体量，恒定至沉积步所需压力，提供沉积步所需气氛场，沉积薄膜；

其中，该步骤时间设置：15s，炉内温度设置：240℃，炉内氮气流量设置：40000sccm，水蒸气流量设置：500sccm，氩气流量设置：500sccm，炉内压力设置：2000mtorr；

⑨清洗：开启主抽阀，在真空低压状态下通入氮气吹扫炉管；

其中，该步骤时间设置：18s，炉内温区设置：240℃，炉内氮气流量设置：30000sccm，炉内压力设置：0mtorr；

⑩抽真空：开启主抽阀，将回升后的炉内压力抽至真空低压状态；

其中，该步骤时间设置：20s，炉内温度设置：240℃，炉内气体设置：0sccm，炉内压力设置：0mtorr；

ALD沉积-含铝前驱体：开启主抽阀，炉内通入沉积步所需气体量，恒定至沉积步所需压力，提供沉积步所需气氛，开启ALD循环设置，沉积薄膜；

其中，该步骤时间设置：12s，炉内温度设置：240℃，炉内氩气流量设置：2500sccm，炉内压力设置：1400mtorr，TMA(三甲基铝)含铝前驱体流量设置：2500sccm，炉内氮气流量设置：32000sccm。

清洗：开启主抽阀，在真空低压状态下通入氮气吹扫炉管；

其中，该步骤时间设置：20s，炉内温区设置：240℃，炉内氮气流量设置：30000sccm，炉内压力设置：0mtorr；

抽真空：开启主抽阀，将回升后的炉内压力抽至真空低压状态，并设置结束ALD沉积循环功能；

其中，该步骤时间设置：25s，炉内温度设置：240℃，炉内气体设置：0sccm，炉内压力设置：0mtorr；

S2、采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术通过一低一高的分步功率模式在氧化铝膜层上背向硅基底的表面制备氮化铝膜层，具体包括：

①清洗：开启主抽阀，在真空低压状态下通入氮气吹扫炉管；

其中，该步骤时间设置：20s，炉内温区设置：240℃，炉内氮气流量设置：30000sccm，炉内压力设置：0mtorr；

②抽真空：开启主抽阀，将回升后的炉内压力抽至真空低压状态；

其中，该步骤时间设置：20s，炉内温度设置：240℃，炉内气体设置：0sccm，炉内压力设置：0mtorr；

③恒压：开启主抽阀，炉内通入沉积步所需气体量，恒定至沉积步所需压力，提供沉积步所需气氛场；

其中，该步骤时间设置：30s，炉内温度设置：240℃，炉内氨气流量设置：4000sccm，TMA含铝前驱体流量设置：1500sccm，炉内压力设置：1700mtorr；

④低功率PECVD制备第一氮化铝膜层：开启主抽阀，炉内通入沉积步所需气体量，恒定至沉积步所需压力，提供沉积步所需气氛场；开启射频电源辉光电离混合气体，沉积薄膜；

其中，该步骤时间设置：30s，炉内温度设置：240℃，炉内氨气流量设置：4000sccm，TMA(三甲基铝)含铝前驱体流量设置：1500sccm，炉内压力设置：1700mtorr，功率设置：4500W，脉冲开设置：40ms、脉冲关设置：2800ms；

⑤高功率PECVD制备第二氮化铝膜层：开启主抽阀，炉内通入沉积步所需气体量，恒定至沉积步所需压力，提供沉积步所需气氛场；开启射频电源辉光电离混合气体，沉积薄膜；

其中，该步骤时间设置：75s，炉内温度设置：240℃，炉内氨气流量设置：4000sccm，TMA(三甲基铝)含铝前驱体流量设置：1500sccm，炉内压力设置：1700mtorr，功率设置：12500W，脉冲开设置：40ms、脉冲关设置：2800ms；

⑥抽真空：开启主抽阀，将沉积后的炉内压力抽至真空低压状态；

其中，该步骤时间设置：30s，炉内温度设置：240℃，炉内所有气体设置：0sccm，炉内压力设置：0mtorr；

⑦清洗：开启主抽阀，在真空低压状态下通入氮气吹扫炉管；

其中，该步骤时间设置：30s，炉内温度设置：240℃，炉内氮气流量设置：30000sccm，炉内压力设置：0mtorr；

⑧回压：关闭主抽阀，将真空低压状态下通入氮气回升压力至常压状态；

其中，该步骤时间设置：120s，炉内温度设置：240℃，炉内氮气流量设置：50000sccm，炉内压力设置：10000mtorr；

⑨出舟：将沉积完成的石墨舟从加热炉管内取至桨上；

其中，步时间设置：120s，炉内温度设置：240℃，炉内氮气流量设置：50000sccm，炉内压力设置10000mtorr；

⑩舟下桨：用机械手将沉积完成装载硅基体的石墨舟从桨上抓取并放置到接驳台上。

以上制得的太阳能电池钝化结构包括设于硅基底上的氧化铝膜层和设于氧化铝膜层上背向硅基底的表面的氮化铝膜层，氮化铝膜层包括第一氮化铝膜层和第二氮化铝膜层，第一氮化铝膜层夹设于第二氮化铝膜层和氧化铝膜层之间，其中，第一氮化铝膜层和第二氮化铝膜层通过PECVD工艺制得，且第一氮化铝膜层的沉积功率小于第二氮化铝膜层的沉积功率。

经测试，所得太阳能电池钝化结构中氮化铝膜层的平均厚度(用于反应整体膜厚均值)为3.81nm，片间均匀性(用于反应当次所有测试片的片与片之间膜厚数据的差距，均匀性越低，片与片的膜厚数据差距越小，对应电池片的差异越小)为14.16％；其中，第一氮化铝膜层的平均厚度为0.58nm，片间均匀性为12.76％；第二氮化铝膜层的平均厚度为3.31nm，片间均匀性为6.62％。

实施例2

本实施例提出了一种太阳能电池钝化结构的制备方法，其与实施例1的区别在于：本实施例中采用PECVD技术通过一低一高的分步功率模式在氧化铝膜层上背向硅基底的表面制备氮化铝膜层过程，低功率PECVD制备第一氮化铝膜层的步骤时间设置由实施例1中30s调整为40s，高功率PECVD制备第二氮化铝膜层的步骤时间设置由实施例1中的75s调整为110s，其他与实施例1相同。

以上制得的太阳能电池钝化结构包括设于硅基底上的氧化铝膜层和设于氧化铝膜层上背向硅基底的表面的氮化铝膜层，氮化铝膜层包括第一氮化铝膜层和第二氮化铝膜层，第一氮化铝膜层夹设于第二氮化铝膜层和氧化铝膜层之间。经测试，所得太阳能电池钝化结构中氮化铝膜层的平均厚度为4.57nm，片间均匀性为2.41％(小于5％)，整体均匀性好。

实施例3

本实施例提出了一种太阳能电池钝化结构的制备方法，其与实施例1的区别在于：本实施例中采用PECVD技术通过一低一高的分步功率模式在氧化铝膜层上背向硅基底的表面制备氮化铝膜层过程，低功率PECVD制备第一氮化铝膜层的步骤时间设置由实施例1中30s调整为40s，高功率PECVD制备第二氮化铝膜层的步骤时间设置由实施例1中的75s调整为150s，其他与实施例1相同。

以上制得的太阳能电池钝化结构包括设于硅基底上的氧化铝膜层和设于氧化铝膜层上背向硅基底的表面的氮化铝膜层，氮化铝膜层包括第一氮化铝膜层和第二氮化铝膜层，第一氮化铝膜层夹设于第二氮化铝膜层和氧化铝膜层之间。经测试，所得太阳能电池钝化结构中氮化铝膜层的平均厚度为5.85nm，片间均匀性为5.41％(接近5％)，整体均匀性较好。

实施例4

本实施例提出了一种太阳能电池，其制备方法包括以下步骤：

S1、在硅基底厚度方向上的一侧由内至外依次制备发射极、太阳能电池钝化结构和第一减反射层。

其中，硅基底具体可采用N型晶体硅基底，发射极可为P型发射极，发射极、太阳能电池钝化结构和第一减反射层的设置侧为硅基底的正表面。在其他实施例中，发射极、太阳能电池钝化结构和第一减反射层的设置侧也可为硅基底的背表面。

太阳能电池钝化结构的制备参照实施例1太阳能电池钝化结构的制备方法，具体先在发射极上背向硅基底的表面制备氧化铝膜层，而后采用PECVD技术通过一低一高的分步功率模式在氧化铝膜层上背向发射极的表面制备氮化铝膜层，具体操作参照实施例1，对此不再赘述。

S2、在硅基底的厚度方向上的另一侧由内至外依次制备隧穿氧化层、多晶硅层和第二减反射层。

其中，隧穿氧化层、多晶硅层和第二减反射层各层体的制备可采用常规制备方法，对此不作限定。

S3、分别在硅基底厚度方向上的第一减反射层设置侧和第二减反射层设置侧印刷正面浆料和背面浆料，经烘干、烧结，对应制得正面电极和背面电极，完成电池成品制备。

其中，正面电极的一端沿第一减反射层的厚度方向插入并穿透第一减反射层，与太阳能电池钝化结构电连接，另一端则裸露于电池表面；背面电极的一端则沿第二减反射层的厚度方向插入并穿透第二减反射层，与多晶硅层电连接，另一端也裸露于电池表面。

以上制得的太阳能电池结构如图1所示，包括硅基底11，在硅基底11厚度方向的一侧由内至外依次设置的发射极12、太阳能电池钝化结构13、第一减反射层14，以及在硅基底11厚度方向的另一侧由内之外依次设置的隧穿氧化层15、多晶硅层16、第二减反射层17。太阳能电池钝化结构13包括氧化铝膜层131和氮化铝膜层，其中，氮化铝膜层包括第一氮化铝膜层132和第二氮化铝膜层133，氧化铝膜层131夹设于发射极12与第一氮化铝膜层132之间，第一氮化铝膜层132夹设于氧化铝膜层131和第二氮化铝膜层133之间，第二氮化铝膜层133夹设于第一氮化铝膜层132和第一减反射层14之间；该太阳能电池还包括正面电极18和背面电极19；正面电极18设于硅基底11厚度方向上第一减反射层14的设置侧，正面电极18的一端穿透第一减反射层14与太阳能电池钝化结构13中第二氮化铝膜层133电连接，另一端则裸露于太阳能电池的表面；背面电极19设于硅基底11厚度方向上第二减反射层17的设置侧，背面电极19的一端穿透第二减反射层17与多晶硅层16电连接，另一端也裸露于太阳能电池的表面。

实施例5～6

实施例5～6分别提出了一种太阳能电池，其与实施例4的区别在于：实施例5～6太阳能电池的制备过程，太阳能电池钝化结构的制备分别参照实施例2～3，其他与实施例4相同。

对比例1

本对比例提出了一种太阳能电池钝化结构的制备方法，其与实施例1的区别在于：本对比例中将实施例1的步骤S2调整为采用PECVD技术通过一低一高的分步功率模式进一步在氧化铝膜层上背向硅基底的表面制备氧化铝膜层，以代替实施例1中的氮化铝膜层，其他与实施例1相同。

具体地，本对比例将实施例1步骤S2的步骤③、④、⑤中氨气的通入替换为通入等量的笑气，其他与实施例1相同，从而先通过低功率PECVD在氧化铝膜层上背向硅基底的表面制备第一氧化铝膜层，再通过高功率PECVD在第一氧化铝膜层表面制备第二氧化铝膜层。

以上制得的太阳能电池钝化结构包括设于硅基底上的氧化铝膜层，氧化铝膜层沿其厚度方向依次包括原子层沉积法制得的氧化铝膜层、低功率PECVD制得的第一氧化铝膜层和高功率PECVD制得的第二氧化铝膜层。

对比例2

本对比例提出了一种太阳能电池钝化结构的制备方法，其与实施例1的区别在于：本实施例中采用PECVD技术通过单一高功率模式在氧化铝膜层上背向硅基底的表面制备氮化铝膜层过程，即去掉低功率PECVD制备第一氮化铝膜层的制备步骤。由于采用PECVD技术沉积制备氮化铝膜层过程中，功率与时间的乘积表示能量，能量总值不变的情况下，膜厚几乎不变化，基于此，控制本实施例中高功率PECVD沉积制备氮化铝膜层的能量总值与实施例1中PECVD制备氮化铝膜层过程的能量总值(4500*30+12500*75＝1072500)基本相同，将高功率PECVD制备氮化铝膜层的步骤时间设置由实施例1中的75s调整为85s，其功率设置12500W，其他与实施例1相同。

以上制得的太阳能电池钝化结构包括设于硅基底上的氧化铝膜层和设于氧化铝膜层上背向硅基底的表面的氮化铝膜层。

对比例3

本对比例提出了一种太阳能电池钝化结构的制备方法，其与实施例1的区别在于：本实施例中采用PECVD技术通过单一低功率模式在氧化铝膜层上背向硅基底的表面制备氮化铝膜层过程，即去掉高功率PECVD制备第二氮化铝膜层的步骤，并控制本实施例中低功率PECVD沉积制备氮化铝膜层的能量总值与实施例1中PECVD制备氮化铝膜层过程能量总值(4500*30+12500*75＝1072500)基本相同，将低功率PECVD制备氮化铝膜层的步骤时间设置由实施例1中的75s调整为235s，其功率设置4500W，其他与实施例1相同。

以上制得的太阳能电池钝化结构包括设于硅基底上的氧化铝膜层和设于氧化铝膜层上背向硅基底的表面的氮化铝膜层。

对比例4～6

对比例4～6提出了一种太阳能电池，其与实施例4的区别在于：对比例4～6太阳能电池的制备过程，太阳能电池钝化结构的制备分别参照对比例1～3，其他与实施例4相同。

性能测试

采用太阳能电池片测试系统(生产厂家：力禧特光电科技有限公司，型号：PSS-IV-EL)分别对实施例4～6和对比例4～6太阳能电池的效率(Eta)、开路电压(Uoc)、短路电流(Isc)和填充因子(FF)进行测试，测试环境温度为23.2℃、湿度为52％，所得测试结果如表1所示。

表1

太阳能电池	Eta(％)	Uoc(V)	Isc(A)	FF(％)
					实施例4	26.243	0.7376	13.935	85.462
实施例5	26.254	0.7375	13.942	85.482
					实施例6	26.267	0.7376	13.936	85.562
对比例4	26.208	0.7373	13.929	85.394
					对比例5	26.165	0.7346	13.923	85.416
对比例6	26.199	0.7361	13.936	85.449

根据上表1，对比实施例4和对比例4可知，实施例4相较于对比例4效率偏高0.035％，开路电压偏高0.0003V(即0.3mV)，短路电流偏高0.006A(即6mA)，填充因子偏高0.068％，即实施例4较对比例4具有更高的开路电压和填充因子，这体现了实施例4太阳能电池在氧化铝膜层上通过PECVD采用一低一高的分步功率模式制备氮化铝膜层复合而成的太阳能电池钝化结构，其钝化效果优于对比例4中氧化铝膜层所构建的钝化结构的钝化效果，即实施例4中氮化铝膜层与氧化铝膜层复合，可增强电池产品钝化性能和提高光电转换效率。

对比实施例5、6和对比例4可知，实施例5、6相较于对比例4具有更高的开路电压和填充因子，这可体现实施例5、6太阳能电池中由氧化铝膜层和氮化铝膜层复合构建的太阳能电池钝化结构的钝化性质优于对比例4太阳能电池中由多层氧化铝膜层构建的钝化结构的钝化效果，也就是，以上太阳能电池钝化结构的效果优势主要体现在电池开路电压和填充因子的提升，共同影响并最终反映于效率提升。对比实施例5和实施例6可知，高功率PECVD沉积制备氮化铝膜层的时间更短、具有较低氮化铝膜层厚度的实施例5太阳能电池，相对于高功率PECVD沉积制备氮化铝膜层的时间更长、具有较高氮化铝膜层厚度的实施例6太阳能电池，体现出效率、开路电压和填充因子均偏低的现象，由此可知，氧化铝膜层和氮化铝膜层复合构建的太阳能电池钝化结构中，在有效膜厚范围内，氮化铝膜层厚度的增大对钝化效果有增益。对比实施例4～6，实施例5太阳能电池的开路电压相较于实施例4稍微偏低，这是生产和测试误差导致；另外，实施例4～6太阳能电池的短路电流随着其中钝化结构中氮化铝膜层沉积时间的增加出现波动，这是因为短路电流的主要影响因素在发射极和第一减反射层制程，而与钝化结构关联性不强。

对比实施例4和对比例5可知，实施例4相较于对比例5效率偏高0.078％，其中开路电压偏高0.003V(即3mV)，短路电流偏高0.012A(即12mA)，填充因子偏高0.046％，即实施例4较对比例5具有更高的开路电压和填充因子，这体现了实施例4太阳能电池在氧化铝膜层上通过PECVD采用一低一高的分步功率模式制备氮化铝膜层复合而成的太阳能电池钝化结构，其钝化效果优于对比例5太阳能电池中单一高功率制备的氮化铝膜层所构建的钝化结构的钝化效果，即实施例4太阳能电池中氮化铝膜层与氧化铝膜层复合，可增强电池产品钝化性能和提高光电转换效率。

对比实施例4和对比例6可知，实施例4相较于对比例6效率偏高0.044％，其中开路电压偏高0.0015(即1.5mV)，填充因子偏高0.013％，即实施例4较对比例6具有更高的开路电压和填充因子，这体现了实施例4太阳能电池在氧化铝膜层上通过PECVD采用一低一高的分步功率模式制备氮化铝膜层复合而成的太阳能电池钝化结构，其钝化效果优于对比例6太阳能电池中单一低功率制备的氮化铝膜层所构建的钝化结构的钝化效果，即实施例4太阳能电池中氮化铝膜层与氧化铝膜层复合，可增强电池产品钝化性能和提高光电转换效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池钝化结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在基底上制备氧化铝膜层；

采用等离子体增强化学气相沉积技术在所述氧化铝膜层上背向所述基底的表面制备氮化铝膜层，包括：采用等离子体增强化学气相沉积技术，在第一功率下，在所述氧化铝膜层上背向所述基底的表面制备第一氮化铝膜层，而后在第二功率下，在所述第一氮化铝膜层上背向所述氧化铝膜层的表面制备第二氮化铝膜层，其中，所述第一功率小于所述第二功率。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池钝化结构的制备方法，其特征在于，所述第一功率小于或等于6000W；且/或，所述第二功率大于6000W。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池钝化结构的制备方法，其特征在于，所述第一氮化铝膜层的厚度为0.1nm～2.5nm；且/或，所述第二氮化铝膜层的厚度为1nm～6nm。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池钝化结构的制备方法，其特征在于，所述第一氮化铝膜层和第二氮化铝膜层的总厚度为3nm～7nm；且/或，所述第一氮化铝膜层的厚度小于所述第二氮化铝膜层的厚度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池钝化结构的制备方法，其特征在于，所述氧化铝膜层的制备采用原子层沉积技术；且/或，所述氧化铝膜层的厚度为1nm～3nm。

6.一种太阳能电池钝化结构，其特征在于，由权利要求1至5中任一项所述的太阳能电池钝化结构的制备方法制得。

7.权利要求1至5中任一项所述太阳能电池钝化结构的制备方法或权利要求6所述的太阳能电池钝化结构在制备太阳能电池中的应用。

8.一种太阳能电池，其特征在于，包括权利要求6所述的太阳能电池钝化结构。

9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，

以所述基底为基准，所述太阳能电池在所述基底的厚度方向上的一侧由内至外依次包括发射极、所述太阳能电池钝化结构和第一减反射层；

以所述基底为基准，所述太阳能电池在所述基底的厚度方向上的另一侧由内至外依次包括隧穿氧化层、多晶硅层和第二减反射层。

10.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在基底的厚度方向上的一侧由内至外依次制备发射极、太阳能电池钝化结构和第一减反射层；

在所述基底的厚度方向上的另一侧由内至外依次制备隧穿氧化层、多晶硅层和第二减反射层；

在所述基底的厚度方向上第一减反射层的设置侧制备第一电极；在所述基底的厚度方向上第二减反射层的设置侧制备第二电极，制得太阳能电池；

其中，所述太阳能电池钝化结构的制备包括：在所述发射极上背向所述基底的表面制备氧化铝膜层；而后采用等离子体增强化学气相沉积技术在所述氧化铝膜层上背向所述发射极的表面制备氮化铝膜层，具体包括：采用等离子体增强化学气相沉积技术，在第一功率下，在所述氧化铝膜层上背向所述发射极的表面制备第一氮化铝膜层，而后在第二功率下，在所述第一氮化铝膜层上背向所述氧化铝膜层的表面制备第二氮化铝膜层，其中，所述第一功率小于所述第二功率。