本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的制備方法，具體涉及一種全背電極N型晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的制備方法。

背景技術(shù)：
隨著晶硅太陽(yáng)能電池技術(shù)不斷發(fā)展，高效單晶硅太陽(yáng)能電池研究已取得巨大成就。美國(guó)Sunpower公司開發(fā)的基于N型硅基底全背電極(IBC)電池結(jié)構(gòu)，將其柵狀電極全部設(shè)計(jì)到電池背面，正負(fù)極交叉排列，量產(chǎn)效率可達(dá)23％，實(shí)驗(yàn)室最高效率達(dá)到24.2％。2014年4月，松下公司宣布通過(guò)將異質(zhì)結(jié)技術(shù)(HIT)和背面接觸電極技術(shù)(IBC)相結(jié)合，其最新研發(fā)的商用尺寸(143.7cm2)單晶硅電池光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到25.6％，去年2月，松下采用101.8cm2硅片的HIT電池已經(jīng)達(dá)到的24.7％的轉(zhuǎn)換效率。松下公司此次的突破將效率提高了0.9個(gè)百分點(diǎn)，也打破了澳洲新南威爾士大學(xué)25％的晶硅電池效率世界記錄。然而，Sunpower的IBC全背電極電池結(jié)構(gòu)的制備工藝步驟已經(jīng)非常繁多，松下公司提出的HIT和IBC結(jié)合電池，成本高勢(shì)必也將成為大規(guī)模量產(chǎn)推廣的瓶頸。此外，這類電池前表面絨面仍采用常規(guī)結(jié)構(gòu)，因此前表面對(duì)光的吸收方面有很大提升空間。此外，由于HIT和IBC技術(shù)結(jié)合的電池需要厚度比常規(guī)電池厚度更薄，這勢(shì)必會(huì)降低硅片對(duì)光的吸收效果。然而，這類技術(shù)(如公開號(hào)為CN102214719A和CN102185030A等)都沒(méi)有對(duì)硅片表面織構(gòu)做特殊處理，會(huì)降低短路電流，所以需要增強(qiáng)硅片表面的陷光能力。在公開號(hào)為CN102214719A和CN102185030A的中國(guó)專利中采用PECVD法在硅片前表面沉積摻雜非晶硅薄膜，雖然也能達(dá)到提升開壓的效果，但與傳統(tǒng)擴(kuò)散制備的晶硅擴(kuò)散層無(wú)疑增加了生產(chǎn)成本。最致命的問(wèn)題是，CN102214719A專利中“P型區(qū)域形成n+a-si/i-a-si/N-c-si/N+c-si/i-a-si/p-a-si異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)”中“背面N+c-si擴(kuò)散晶硅層”的存在導(dǎo)致了勢(shì)壘增加，大大降低了開路電壓，因此需要去除P型區(qū)域該N+擴(kuò)散層；而CN102185030A專利中N型區(qū)域的“前表面n+非晶硅薄膜/N型硅基底/N區(qū)電極”同樣使得電子很難越過(guò)勢(shì)壘到達(dá)N區(qū)電極。基于上述現(xiàn)有的技術(shù)的不足，需要開發(fā)一種簡(jiǎn)單廉價(jià)的太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增強(qiáng)陷光能力，提高短路電流；優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)和工藝，增加開路電壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提出一種新的HIT與IBC制備電池技術(shù)相結(jié)合的工藝，并采用黑硅技術(shù)將N型硅基底前表面制備成納米絨面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出全新的電池結(jié)構(gòu)，該方法所制備的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)不僅提高電池對(duì)光的吸收能力、轉(zhuǎn)換效率，提高短路電流，而且簡(jiǎn)化工藝步驟、降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種全背電極N型晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的制備方法，包括以下具體步驟：(1)采用金屬催化化學(xué)刻蝕法或等離子體刻蝕法在N型硅基底前表面制備納米絨面，所述納米絨面為類金字塔狀或蜂窩狀；(2)通過(guò)磷源高溫?cái)U(kuò)散或離子注入法，在N型硅基底背面重?cái)U(kuò)磷制備N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層；(3)通過(guò)磷源高溫?cái)U(kuò)散或離子注入法，在N型硅基底前表面淺擴(kuò)磷制備N+型磷淺擴(kuò)散晶硅層；(4)在N型硅基底前表面的納米絨面上依次沉積SiOx薄膜和SiNx薄膜作為鈍化層和減反層，得SiOx鈍化/SiNx減反層；(5)將N型硅基底背面的N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層采用絲網(wǎng)印刷腐蝕性漿料腐蝕，將N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層局部去除，部分露出N型硅基底；(6)再采用PECVD沉積法，在步驟(5)的基礎(chǔ)上，依次沉積一層本征非晶硅薄膜層和一層p型非晶硅薄膜層；(7)在N型硅基底背面的N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層區(qū)域上方印刷腐蝕性漿料，去除其表面生長(zhǎng)的本征非晶硅薄膜層和p型非晶硅薄膜層，露出N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層；(8)在步驟(7)的基礎(chǔ)上，在N型硅基底背面濺射一層透明導(dǎo)電薄膜層；(9)用激光將N型硅基底背面刻蝕開膜，開膜寬度為1μm～50μm，將N型硅基底背面分為P區(qū)和N區(qū)；(10)最后在N型硅基底背面絲網(wǎng)印刷背電極，在100℃～300℃的溫度下燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間為10s～600s，得全背電極N型晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池。所述全背電極N型晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池包括N型硅基底，在所述N型硅基底的前表面上由里至外依次有納米絨面、N+型磷淺擴(kuò)散晶硅層以及SiOx鈍化/SiNx減反層；所述N型硅基底的背面分為P區(qū)、N區(qū)和位于P區(qū)、N區(qū)之間的開膜區(qū)；所述P區(qū)從上到下包括本征非晶硅薄膜層、p型非晶硅薄膜層、透明導(dǎo)電薄膜層和背電極，且所述本征非晶硅薄膜層與N型硅基底的背表面連接；所述N區(qū)從上到下包括N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層、透明導(dǎo)電薄膜層以及背電極，且所述N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層與所述N型硅基底的背表面連接。優(yōu)選方案：步驟(1)所述N型硅基底為N型單晶硅或多晶硅，厚度為50μm～300μm。優(yōu)選方案：步驟(1)所述納米絨面的厚度為50nm～900nm。所述的硅片前表面納米絨面結(jié)構(gòu)具有極低的反射率，具有提高對(duì)光的吸收，增加太陽(yáng)電池電流的作用。優(yōu)選方案：步驟(2)所述N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層的厚度為0.1μm～0.5μm，方塊電阻為20～150ohm/Sq。優(yōu)選方案：步驟(3)所述N+型擴(kuò)散晶硅層的厚度為0.1μm～0.5μm，方塊電阻為50～200ohm/Sq。優(yōu)選方案：步驟(4)所述SiOx鈍化/SiNx減反層的總厚度為25nm～150nm，所述的SiOx薄膜作為鈍化層是通過(guò)熱氧化法制備獲得，SiNx薄膜作為減反層是通過(guò)PECVD法制備獲得，其中SiOx厚度為5nm～50nm，SiNx為20nm～100nm，SiNx折射率為1.9～2.3。它具有很好的鈍化作用，減少前表面載流子復(fù)合，并且具有很好的減反作用，降低前表面光的反射，增加光的吸收。優(yōu)選方案：步驟(5)中，所述的腐蝕漿料為堿性，通過(guò)控制烘干溫度和時(shí)間，將硅片背面漿料局部覆蓋的N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層去除，露出N型硅基底，使得其為“指插狀”，見圖5.優(yōu)選方案：步驟(6)所述本征非晶硅薄膜層的厚度為1nm～50nm，所述p型非晶硅薄膜層厚度為2nm～20nm，方阻為10～100ohm/Sq。它能起到很好的背面鈍化作用。優(yōu)選方案：步驟(7)中，所述的腐蝕漿料為堿性，通過(guò)控制烘干溫度和時(shí)間，在剩余N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層區(qū)域上方印刷腐蝕性漿料，去除其表面生長(zhǎng)的本征非晶硅薄膜層和p型非晶硅薄膜層，露出N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層。優(yōu)選方案：步驟(8)所述透明導(dǎo)電薄膜層的厚度為50nm～500nm，所述的透明導(dǎo)電薄膜層通過(guò)磁控濺射或反應(yīng)離子沉積制備獲得，材料可為In2O3:Sn(ITO)、In2O3、SnO2、SnO2:F(FTO)、ZnO:Al(ZAO)、In2O3:Mo(IMO)、SnO2:Sb(ATO)、ZnO2-SnO2、ZnO2-In2O3、ZnAl2O4、In4Sn3O12、CdIn2O4、Zn2SnO4、GaInO3中一種。優(yōu)選方案：步驟(10)所述背電極的材料為Ag、Au、Al、Ni、Cu/Ni或Ti/Pd/Ag，背電極的厚度為10μm～100μm。下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋和說(shuō)明：通過(guò)本發(fā)明的方法所制備得到的電池結(jié)構(gòu)的P型區(qū)域從上到下由N+型磷淺擴(kuò)散晶硅層(N+-c-Si)、N型硅基底層(N-c-Si)、本征非晶硅薄膜層(i-a-Si)、p型非晶硅薄膜層(p-a-Si)、透明導(dǎo)電薄膜(TCO)、背電極構(gòu)成，形成N+-c-Si/N-c-Si/i-a-Si/p-a-Si異質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率本發(fā)明的電池結(jié)構(gòu)的N型區(qū)域由N+型磷淺擴(kuò)散晶硅層(N+-c-Si)、N型晶體硅(N-c-Si)、N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層(N++-c-Si)、透明導(dǎo)電薄膜(TCO)、背電極構(gòu)成。所述的硅片背面由N型區(qū)域的磷重?cái)U(kuò)散晶硅層(N++-c-Si)、N型晶硅基底(N-c-Si)和前表面磷淺擴(kuò)散晶硅層(N+-c-Si)形成高低結(jié)，起到背面鈍化和提升開路電壓的作用。該電池結(jié)構(gòu)受光面沒(méi)有電極，不僅增加了受光面積，而且降低組件生產(chǎn)成本。通過(guò)本發(fā)明的方法所制備得到的電池結(jié)構(gòu)前表面納米絨面結(jié)構(gòu)大大增加了光的吸收；全背電極結(jié)構(gòu)與晶硅/非晶硅異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的相結(jié)合，將金屬電極全部移至電池背面，受光面沒(méi)有電極，降低了組件生產(chǎn)成本、電池的復(fù)合損失，從而光學(xué)損失和電阻均顯著減少，效率大幅提升。因此，本發(fā)明能快速的應(yīng)用于當(dāng)前常規(guī)硅基太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)，可以顯著提高太陽(yáng)能電池的效率。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：通過(guò)本發(fā)明的方法所制備得到的電池結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)常規(guī)P型晶硅太陽(yáng)能電池的光致衰退現(xiàn)象；全背電極有效降低了受光面的遮光面積和接觸電阻，簡(jiǎn)化了后續(xù)組件生產(chǎn)的焊接工序，從而提高了太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率，并降低了生產(chǎn)成本；表面納米絨面結(jié)構(gòu)大大降低了光的反射率，增加了光的吸收，從而大大提高了電池的短路電流，有效提高了電池的轉(zhuǎn)化效率。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的步驟(1)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的步驟(2)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的步驟(3)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的步驟(4)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的步驟(5)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的步驟(6)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明的步驟(7)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明的步驟(8)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明的步驟(9)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明的步驟(10)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1是N型硅基底，2是納米絨面層，3是N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層，4是N+型磷淺擴(kuò)散晶硅層，5是SiOx鈍化/SiNx減反層，6.是本征非晶硅薄膜層，7是p型非晶硅薄膜層，8是透明導(dǎo)電薄膜層，9是背電極，10是開膜區(qū)，11是N區(qū)，12是P區(qū)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋和說(shuō)明：一種全背電極N型晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，包括N型硅基底1，在所述N型硅基底1的前表面上由里至外依次有納米絨面層2、N+型磷淺擴(kuò)散晶硅層4以及SiOx鈍化/SiNx減反層5；所述N型硅基底1的背面分為P區(qū)12、N區(qū)11和位于P區(qū)12、N區(qū)11之間的開膜區(qū)10；所述P區(qū)12從上到下包括本征非晶硅薄膜層6、p型非晶硅薄膜層7、透明導(dǎo)電薄膜層8和背電極9，且所述本征非晶硅薄膜層6與N型硅基底1的背表面連接；所述N區(qū)11從上到下包括N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層3、透明導(dǎo)電薄膜層8以及背電極9，且所述N++型磷重?cái)U(kuò)散晶硅層3與所述N型硅基底1的背表面連接。實(shí)施例1，如圖1-10所示，一種全背電極N型晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的制備方法，包括以下步驟，(1)采用金屬催化化學(xué)刻蝕法，在N型硅基底前表面制備出類金字塔的納米絨面，納米絨面尺度為200nm，再用清洗工藝將殘留金屬粒子等有害物質(zhì)清洗掉；(2)通過(guò)磷源高溫?cái)U(kuò)散，在N型硅基底背面制備獲得N++型磷重?cái)U(kuò)散層晶硅層，其厚度為0.3μm，方塊電阻為80ohm/Sq；(3)通過(guò)磷源高溫淺擴(kuò)散，在N型硅基底背面制備獲得N+型磷淺擴(kuò)散層晶硅層，其厚度為0.3μm，方塊電阻為130ohm/Sq；(4)通過(guò)熱氧化法，在N型硅基底前表面納米絨面上先沉積SiOx薄膜作為鈍化層，然后通過(guò)PECVD沉積法沉積SiNx薄膜作為減反層，其中SiOx厚度為20nm，SiNx厚度為50nm，SiNx折射率為2.2；(5)通過(guò)控制腐蝕性漿料的烘干溫度和時(shí)間，將硅片背面漿料局部覆蓋的N++型磷重?cái)U(kuò)散層晶硅層去除，露出N型硅基底；(6)通過(guò)PECVD沉積法，在硅片背面采用PECVD沉積法依次沉積一層本征非晶硅薄膜層和一層p型非晶硅薄膜層，其中本征非晶硅薄膜層厚度為10nm，p型非晶硅薄膜層厚度為10nm，方阻為80ohm/Sq；(7)在硅片背面剩余N++型磷重?cái)U(kuò)散層晶硅層區(qū)域上方印刷腐蝕性漿料，通過(guò)控制烘干溫度和時(shí)間，去除其表面生長(zhǎng)的本征非晶硅薄膜層和p型非晶硅薄膜層，露出N++型磷重?cái)U(kuò)散層晶硅層；(8)通過(guò)磁控濺射法，在硅片背面濺射一層透明導(dǎo)電薄膜層，其厚度為200nm。(9)激光開膜法，將N型硅基底背面的本征非晶硅薄膜層、p型非晶硅薄膜層和TCO透明導(dǎo)電膜用激光劃開，使得硅片背面的P區(qū)和N區(qū)分開，開膜寬度為20μm。(10)N型硅基底背面通過(guò)絲網(wǎng)印刷銀電極，低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度200℃，其厚度為20μm。實(shí)施例2，如圖1-10所示，一種全背電極N型晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的制備方法，包括以下步驟，(1)采用金屬催化化學(xué)刻蝕法，在N型硅基底前表面制備出類金字塔的納米絨面，納米絨面尺度為150nm，再用清洗工藝將殘留金屬粒子等有害物質(zhì)清洗掉；(2)通過(guò)離子注入法，在N型硅基底背面制備獲得N++型磷重?cái)U(kuò)散層晶硅層，其厚度為0.2μm，方塊電阻為70ohm/Sq；(3)通過(guò)離子注入法，在N型硅基底背面制備獲得N+型磷淺擴(kuò)散層晶硅層，其厚度為0.2μm，方塊電阻為150ohm/Sq；(4)通過(guò)熱氧化法，在N型硅基底前表面納米絨面上先沉積SiOx薄膜作為鈍化層，然后通過(guò)PECVD沉積法沉積SiNx薄膜作為減反層，其中SiOx厚度為15nm，SiNx厚度為50nm，SiNx折射率為2.0；(5)通過(guò)控制腐蝕性漿料的烘干溫度和時(shí)間，將硅片背面漿料局部覆蓋的N++型磷重?cái)U(kuò)散層晶硅層去除，露出N型硅基底；(6)通過(guò)PECVD沉積法，在硅片背面采用PECVD沉積法依次沉積一層本征非晶硅薄膜層和一層p型非晶硅薄膜層，其中本征非晶硅薄膜層厚度為15nm，p型非晶硅薄膜層厚度為15nm，方阻為10～100ohm/Sq；(7)在硅片背面剩余N++型磷重?cái)U(kuò)散層晶硅層區(qū)域上方印刷腐蝕性漿料，通過(guò)控制烘干溫度和時(shí)間，去除其表面生長(zhǎng)的本征非晶硅薄膜層和p型非晶硅薄膜層，露出N++型磷重?cái)U(kuò)散層晶硅層；(8)通過(guò)磁控濺射法，在硅片背面濺射一層透明導(dǎo)電薄膜層，其厚度為180nm。(9)激光開膜法，將N型硅基底背面的本征非晶硅薄膜層、p型非晶硅薄膜層和TCO透明導(dǎo)電膜用激光劃開，使得硅片背面的P區(qū)和N區(qū)分開，開膜寬度為10μm。(10)N型硅基底背面通過(guò)絲網(wǎng)印刷銀電極，低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度200℃，其厚度為18μm。