一种硅异质结太阳能电池及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种硅异质结太阳能电池及其制作方法，由于在形成前电极中的第一透明导电氧化物薄膜之后、形成栅线电极之前，在第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层，以掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，清除掩膜层的纳米图形后得到具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜。这样通过改变掩膜层的纳米图形能灵活调整第一透明导电氧化物薄膜的绒面结构，在实际操作过程中，相对于湿法刻蚀，其可控性和可重复性增强；并且以掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，可以使制得的绒面结构较为规整，在不影响硅异质结太阳能电池效率的前提下，达到增强减反效应的效果。
【专利说明】一种硅异质结太阳能电池及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏【技术领域】，尤其涉及一种硅异质结太阳能电池及其制作方法。
【背景技术】
[0002]随着能源危机和环境污染问题的日益加重，人们对新能源的研究和应用开发更加关注。其中，太阳能光伏发电技术以其洁净、安全、可再生成为新能源领域的研究热点。其中，硅异质结太阳能电池凭借其较低的制备工艺温度、较高的光电转换效率、优异的高温/弱光发电以及较低的衰减等优势，成为目前太阳能行业的重要发展方向。
[0003]娃异质结太阳能电池一般包括晶娃衬底，由透明导电氧化物(TransparentConducting Oxide, TC0)薄膜组成且位于晶娃衬底两侧的前电极和背电极，以及位于前电极和背电极之间由非晶硅/晶硅组成的异质PN结。当太阳光照射到PN结时，内建电场使得光照产生的光生空穴电子对分离，从而形成非平衡载流子，产生电流。在硅异质结太阳能电池的制备过程中，为了最大限度地减少光反射，提高电池光电转换效率，通常会在晶硅衬底表面制作绒面。
[0004]硅异质结太阳能电池目前一般采用湿法刻蚀的方式在晶硅衬底的表面制作绒面。然而，采用湿法刻蚀的方式制得的绒面并不规整，导致光生载流子的复合较严重，影响硅异质结太阳能电池的性能；而且，湿法刻蚀工艺在实际操作过程中的可控性较差，即相同的工艺不同批次制绒后的晶硅衬底的绒面结构差异较大；同时，湿法刻蚀过程中引进的杂质还会污染晶硅衬底，影响硅异质结太阳能电池的光电转换效率。
[0005]因此，如何在不影响硅异质结太阳能电池效率的前提下，增强硅异质结太阳能电池的减反效应，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明实施例提供了一种硅异质结太阳能电池及其制作方法，用以在不影响硅异质结太阳能电池效率的前提下，增强硅异质结太阳能电池的减反效应。
[0007]因此，本发明实施例提供了一种硅异质结太阳能电池，包括:晶硅衬底，在所述晶硅衬底的入光侧依次设置的第一非晶硅层、作为前电极的第一透明导电氧化物薄膜和栅线电极，以及在所述晶硅衬底的背光侧依次设置的第二非晶硅层和背电极；其中，
[0008]所述第一透明导电氧化物薄膜背离所述晶硅衬底的一侧，具有通过使用具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体对所述第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理后的绒面结构。
[0009]本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池，由于在第一透明导电氧化物薄膜背离晶硅衬底的一侧，具有通过使用具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理后的绒面结构，这样，可以通过改变掩膜层的纳米图形来灵活调整第一透明导电氧化物薄膜的绒面结构，使获得的绒面结构的可控性和可重复性增强；并且，通过使用具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理制得的绒面结构较为规整，从而在不影响硅异质结太阳能电池效率的前提下，可以达到增强硅异质结太阳能电池的减反效应的效果。
[0010]具体地，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，在所述晶硅衬底为P型时，
[0011]所述第一非晶硅层包括:在所述晶硅衬底的入光侧依次设置的第一本征非晶硅层和N型非晶娃层；
[0012]所述第二非晶硅层包括:在所述晶硅衬底的背光侧依次设置的第二本征非晶硅层和P型非晶硅层。
[0013]或者，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，在所述晶硅衬底为N型时，
[0014]所述第一非晶硅层包括:在所述晶硅衬底的入光侧依次设置的第一本征非晶硅层和P型非晶硅层；
[0015]所述第二非晶硅层包括:在所述晶硅衬底的背光侧依次设置的第二本征非晶硅层和N型非晶硅层。
[0016]较佳地，为了提高硅异质结太阳能电池的光电转换效率，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，所述第一本征非晶硅层和所述第二本征非晶硅层的材料为本征氢化非晶硅材料。
[0017]较佳地，为了提高硅异质结太阳能电池的光电转换效率，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，所述P型非晶硅层的材料为P型氢化非晶硅材料，所述N型非晶硅层的材料为N型氢化非晶硅材料。
[0018]具体地，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，所述背电极包括:在所述第二非晶硅层背离所述晶硅衬底一侧依次设置的第二透明导电氧化物薄膜和金属电极。
[0019]较佳地，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，所述金属电极为栅线结构。
[0020]本发明实施例还提供了一种硅异质结太阳能电池的制作方法，包括:
[0021 ] 在晶硅衬底的入光侧依次形成第一非晶硅层、作为前电极的第一透明导电氧化物薄膜和栅线电极，在所述晶硅衬底的背光侧依次形成第二非晶硅层和背电极；
[0022]在形成所述第一透明导电氧化物薄膜之后，在形成所述栅线电极之前，在所述第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层；以所述具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体，对所述第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理；清除经过第二刻蚀处理后的第一透明导电氧化物薄膜上的掩膜层的纳米图形，得到具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜。
[0023]本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池的制作方法，由于在形成前电极中的第一透明导电氧化物薄膜之后、形成栅线电极之前，在第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层，以掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，清除掩膜层的纳米图形后得到具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜。这样，可以通过改变掩膜层的纳米图形来灵活调整第一透明导电氧化物薄膜的绒面结构，在实际操作过程中，相对于湿法刻蚀，其可控性和可重复性增强；并且，以掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，可以使制得的绒面结构较为规整，从而在不影响硅异质结太阳能电池效率的前提下，可以达到增强硅异质结太阳能电池的减反效应的效果。
[0024]较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述方法中，在所述第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层，具体包括:
[0025]在所述第一透明导电氧化物薄膜上利用可塑形材料形成掩膜层薄膜；
[0026]利用具有与所述纳米图形互补图形的模具，对所述掩膜层薄膜进行压印处理，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜；
[0027]对具有凹凸图案的掩膜层薄膜进行第一刻蚀处理，使所述凹凸图案中的凹陷区域暴露出第一透明导电氧化物薄膜后，得到具有纳米图形的掩膜层。
[0028]进一步地，在对掩膜层薄膜进行压印处理的过程中，为了避免由于压印压力过大导致位于掩膜层薄膜下方的第一透明导电氧化物薄膜受到损坏，在本发明实施例提供的上述方法中，所述利用具有与所述纳米图形互补图形的模具，对所述掩膜层薄膜进行压印处理，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜，具体包括:
[0029]将所述掩膜层薄膜加热至所述可塑形材料的玻璃态转换温度以上；
[0030]利用所述模具以预设压力按压加热后的掩膜层薄膜第一预设时长；
[0031]在所述掩膜层薄膜自然冷却至室温后，取下所述模具，得到具有凹凸图案的掩膜
层薄膜。
[0032]具体地，所述掩膜层薄膜的厚度为40nm-100nm，所述预设压力在单位面积内的压强为0.lMPa-30MPa，所述第一预设时长为10min_60min。
[0033]较佳地，为了保证可塑形材料具有较好的可塑性，所述可塑形材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。
[0034]进一步地，在对掩膜层薄膜进行压印处理的过程中，为了避免由于压印压力过大导致位于掩膜层薄膜下方的第一透明导电氧化物薄膜受到损坏，在本发明实施例提供的上述方法中，所述利用具有与所述纳米图形互补图形的模具，对所述掩膜层薄膜进行压印处理，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜，具体包括:
[0035]利用所述模具按压所述掩膜层薄膜；
[0036]对按压有所述模具的掩膜层薄膜进行第二预设时长的曝光固化处理；
[0037]从经过曝光固化处理后的掩膜层薄膜上取下所述模具，得到具有凹凸图案的掩膜
层薄膜。
[0038]具体地，所述掩膜层薄膜的厚度为400nm-1000nm，所述第二预设时长为lmin-5min。
[0039]较佳地，为了保证可塑形材料具有较好的可塑性，所述可塑形材料为光刻胶。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1-图4分别为本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池的制作方法的流程图；
[0041]图5a和图5b分别为本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池的结构示意图。【具体实施方式】
[0042]下面结合附图，对本发明实施例提供的硅异质结太阳能电池及其制作方法的【具体实施方式】进行详细地说明。
[0043]本发明实施例提供的一种硅异质结太阳能电池的制作方法，包括:
[0044]在晶硅衬底的入光侧依次形成第一非晶硅层、作为前电极的第一透明导电氧化物薄膜和栅线电极，在晶硅衬底的背光侧依次形成第二非晶硅层和背电极；
[0045]在形成第一透明导电氧化物薄膜之后，在形成栅线电极之前，在第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层；以具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体，对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理；清除经过第二刻蚀处理后的第一透明导电氧化物薄膜上的掩膜层的纳米图形，得到具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜。
[0046]本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池的制作方法，由于在形成前电极中的第一透明导电氧化物薄膜之后、形成栅线电极之前，在第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层，以掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，清除掩膜层的纳米图形后得到具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜。这样，可以通过改变掩膜层的纳米图形来灵活调整第一透明导电氧化物薄膜的绒面结构，在实际操作过程中，相对于湿法刻蚀，其可控性和可重复性增强；并且，以掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜进行第一刻蚀处理，可以使制得的绒面结构较为规整，从而在不影响硅异质结太阳能电池效率的前提下，可以达到增强硅异质结太阳能电池的减反效应的效果。
[0047]具体地，在晶硅衬底的入光侧形成的第一透明导电氧化物薄膜的材料一般可以为惨锡氧化铟(Tin-doped Indium Oxide, ITO)、惨招氧化锋(Aluminium-dopedZinc Oxide, ΑΖ0)、惨嫁氧化锋(Gallium-doped Zinc Oxide, GZ0)、或惨氟氧化锡(Fluorine-doped Tin Oxide, FT0)等,在晶娃衬底的入光侧形成的栅线电极的材料一般为金属银(Ag)或铝(Al)等，在此不做限定。
[0048]在具体实施时，在晶硅衬底的入光侧依次形成第一非晶硅层、作为前电极的第一透明导电氧化物薄膜和栅线电极，和在晶硅衬底的背光侧依次形成第二非晶硅层和背电极，制作步骤没有具体先后顺序，在此不做限定。
[0049]在具体实施时，在形成第一透明导电氧化物薄膜之后，在形成栅线电极之前，在第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层，其中，掩膜层具有的纳米图形一般为规则图形，或者，也可以为不规则图形，在此不做限定；且在无图形区域会露出下方的第一透明导电氧化物薄膜；并且，在以具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体，对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理的过程中，原则上具有纳米图形的掩膜层会遮挡正下方的第一透明导电氧化物薄膜不被刻蚀，被刻蚀的仅包括没有被掩膜层遮挡的第一透明导电氧化物薄膜。
[0050]在具体实施时，在本发明实施例提供的上述方法中，在第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层，如图1所示，具体可以通过下述方式实现:
[0051]S101、在第一透明导电氧化物薄膜上利用可塑形材料形成掩膜层薄膜；[0052]在具体实施时，可以采用旋涂的方式在第一透明导电氧化物薄膜上利用可塑形材料形成掩膜层薄膜；具体地，将形成有第一透明导电氧化物薄膜的样品置于匀胶机上，在匀胶机以一定的转速带动第一透明导电氧化物薄膜转动的过程中，滴在第一透明导电氧化物薄膜上的可塑形材料形成掩膜层薄膜；为了使形成的掩膜层薄膜更加均匀，一般将匀胶机的转速控制在2000-4000转/分钟范围内；当然，还可以采用其他方法在第一透明导电氧化物薄膜上利用可塑形材料形成掩膜层薄膜，在此不做限定；
[0053]S102、利用具有与纳米图形互补图形的模具，对掩膜层薄膜进行压印处理，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜；
[0054]具体地，本发明实施例提供的上述方法中的步骤S102中利用的模具的图形可以通过以下方式获得:在晶圆等材料表面利用光刻和刻蚀工艺加工得到需要的图形，并且，可以对加工得到的图形进行表面处理，这样，在后续的压印处理结束后，便于取下模具。当然，还可以采用其他方法制备模具的图形，在此不做限定；
[0055]S103、对具有凹凸图案的掩膜层薄膜进行第一刻蚀处理，使凹凸图案中的凹陷区域暴露出第一透明导电氧化物薄膜后，得到具有纳米图形的掩膜层。
[0056]具体地，可以采用氧气或三氯甲烷和氧气的混合气体对具有凹凸图案的掩膜层薄膜进行第一刻蚀处理，或者，还可以通过其他刻蚀技术对具有凹凸图案的掩膜层薄膜进行第一刻蚀处理，在此不做限定。
[0057]当然，除通过对可塑形的掩膜层薄膜进行压印处理形成具有纳米图形的掩膜层之夕卜，还可以通过光刻、打印或喷墨等其他构图工艺在第一透明导电氧化物薄膜上形成具有纳米图形的掩膜层，在此不做限定。
[0058]较佳地，上述步骤S102对掩膜层薄膜进行压印处理，具体可以采用热塑纳米压印技术、紫外固化纳米压印技术或微接触纳米压印技术等对掩膜层薄膜进行压印处理。下面以分别采用热塑纳米压印技术和紫外固化纳米压印技术两种方式对掩膜层薄膜进行压印处理的过程进行详细说明。
[0059]采用热塑纳米压印技术对掩膜层薄膜进行压印处理的过程，如图2所示，具体可以包括:
[0060]S201、将掩膜层薄膜加热至可塑形材料的玻璃态转换温度以上；将掩膜层进行加热的目的是为了采用较小的压印压力即可获得所需的纳米图形，这样可以避免由于压印压力过大导致位于掩膜层薄膜下方的第一透明导电氧化物薄膜受到损坏；
[0061]需要说明的是，此处的可塑形材料的玻璃态转换温度以上包括可塑形材料的玻璃态转换温度及其以上；具体地，加热温度根据采用的可塑形材料而定，其中，可塑形材料具体可以为热塑性聚合物材料，例如:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或SU-8胶；
[0062]S202、利用模具以预设压力按压加热后的掩膜层薄膜第一预设时长；
[0063]具体地，在将掩膜层薄膜加热至可塑形材料的玻璃态转换温度以上，使掩膜层薄膜的可塑性能达到较好的状态之后，再利用模具按压掩膜层薄膜时，仅需要对模具施加很小的压力即可使掩膜层薄膜形成具有纳米图形的掩膜层，因此，可以避免位于掩膜层薄膜下方的第一透明导电氧化物薄膜由于压力过大而受到损坏；并且，按压的预设压力和第一预设时长除与掩膜层薄膜的温度有关之外，还与掩膜层薄膜的厚度和材料有关，具体地，采用PMMA、PS或SU-8胶形成的掩膜层薄膜的厚度为40nm-100nm时，可以将预设压力在单位面积内的压强控制在0.lMPa-30MPa范围内，将第一预设时长控制在10min_60min范围内；
[0064]S203、在掩膜层薄膜自然冷却至室温后，取下模具，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜。
[0065]采用紫外固化纳米压印技术对掩膜层薄膜进行压印处理的过程，如图3所示，具体可以包括:
[0066]S301、利用模具按压掩膜层薄膜；
[0067]具体地，掩膜层薄膜的材料可以为光刻胶，由于光刻胶具有较好的流动性，因此，可以利用模具以较低的压力按压掩膜层薄膜，以避免掩膜层薄膜下方的第一透明导电氧化物薄膜受到损坏；
[0068]S302、对按压有模具的掩膜层薄膜进行第二预设时长的曝光固化处理；
[0069]在具体实施时，在利用模具按压掩膜层薄膜后，对掩膜层薄膜进行曝光处理可以使掩膜层薄膜固化；具体地，进行曝光固化处理的第二预设时长与掩膜层薄膜的材料和厚度有关，在采用光刻胶形成的掩膜层薄膜的厚度为400nm-1000nm时，可以将第二预设时长控制在lmin_5min范围内；
[0070]S303、从经过曝光固化处理后的掩膜层薄膜上取下模具，得到具有凹凸图案的掩
膜层薄膜。
[0071]在具体实施时，在本发明实施例提供的上述方法中，对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，具体可以包括:采用干法刻蚀处理和/或湿法刻蚀处理对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理。即，可以仅采用干法刻蚀处理对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，或者，也可以仅采用湿法刻蚀处理对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理；或者，还可以采用干法刻蚀处理和湿法刻蚀处理两种方式对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，在此不做限定。
[0072]在具体实施时，在本发明实施例提供的上述方法中，采用干法刻蚀处理对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，如图4所示，具体可以包括:
[0073]S401、将第一透明导电氧化物薄膜放入干法刻蚀反应装置中；
[0074]S402、对干法刻蚀反应装置进行抽真空处理后，向干法刻蚀反应装置内通入刻蚀气体；
[0075]具体地，一般在对干法刻蚀反应装置进行抽真空处理至本底真空为10_7Pa_10_3Pa范围内，向干法刻蚀反应装置内通入刻蚀气体，其中，刻蚀气体一般为氯化硼(BCl3)、乙烯(C2H4)'氯气(Cl2)、甲烷(CH4)、氢气(H2)或氩气(Ar)中的一种或组合，在此不做限定；当然，还可以为其他类似可以对第一透明导电氧化物薄膜进行刻蚀的气体，在此不做限定；
[0076]S403、在干法刻蚀反应装置中将刻蚀气体转换为等离子体后，采用等离子体轰击和/或注入的方式，对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理。
[0077]在具体实施时，一般将对第一透明导电氧化物薄膜进行干法刻蚀处理的时长控制在30s-30min范围内。具体地，对第一透明导电氧化物薄膜进行干法刻蚀处理的时长与第一透明导电氧化物薄膜的材料有关。例如，第一透明导电氧化物薄膜的材料为ITO时，一般将刻蚀时长控制在lmin-20min范围内；第一透明导电氧化物薄膜的材料为AZO时，一般将刻蚀时长控制在lmin-15min范围内。
[0078]本发明实施例提供的上述方法在具体实施时，采用上述干法刻蚀处理对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，可以避免现有的湿法刻蚀处理引进的杂质污染，在本发明实施例提供的上述制绒方法应用于对太阳能电池的前电极进行制绒时，可以避免影响太阳能电池的性能。
[0079]在具体实施时，在本发明实施例提供的上述方法中，采用湿法刻蚀处理对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，具体可以采用将第一透明导电氧化物薄膜放入刻蚀溶液中，对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理。
[0080]具体地，刻蚀溶液可以为盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、氯化铵(NH4Cl)或氯化铁(FeCl3)中的一种或组合，在此不做限定。当然，还可以为其他类似可以对第一透明导电氧化物薄膜进行刻蚀的溶液，在此不做限定。
[0081]在具体实施时，一般将对第一透明导电氧化物薄膜进行湿法刻蚀处理的时长控制在IOs-1Omin范围内。具体地，对第一透明导电氧化物薄膜进行湿法刻蚀处理的时长与第一透明导电氧化物薄膜的材料有关。例如，第一透明导电氧化物薄膜的材料为ITO时，一般将刻蚀时长控制在30s-5min范围内；第一透明导电氧化物薄膜的材料为AZO时，一般将刻蚀时长控制在10s-2min范围内。
[0082]在具体实施时，在本发明实施例提供的上述方法中，清除经过第二刻蚀处理后的第一透明导电氧化物薄膜上的掩膜层的纳米图形，具体可以利用有机溶剂对经过第二刻蚀处理后的第一透明导电氧化物薄膜进行兆声清洗，清除掩膜层的纳米图形。具体地，有机溶剂可以为氯苯(C6H5Cl)、氯仿(CHCl3)'丙酮(C3H6O)或二氯甲烷(CH2Cl2)等。
[0083]当然，还可以通过其他刻蚀技术清除经过第二刻蚀处理后的第一透明导电氧化物薄膜上的掩膜层的纳米图形，在此不做限定。
[0084]在具体实施时，采用本发明实施例提供的上述方法制得的硅异质结太阳能电池的晶娃衬底可以为P型；或者，晶娃衬底也可以为N型，在此不做限定。
[0085]具体地，在晶硅衬底为P型时，在本发明实施例提供的上述方法中，在晶硅衬底的入光侧形成第一非晶硅层，具体可以包括:首先，在晶硅衬底的入光侧形成第一本征非晶硅层，然后，在第一本征非晶硅层上形成N型非晶硅层；在晶硅衬底的背光侧形成第二非晶硅层，具体可以包括:首先，在晶硅衬底的背光侧形成第二本征非晶硅层，然后，在第二本征非晶硅层上形成P型非晶硅层。
[0086]或者，在晶硅衬底为N型时，在本发明实施例提供的上述方法中，在晶硅衬底的入光侧形成第一非晶硅层，具体可以包括:首先，在晶硅衬底的入光侧形成第一本征非晶硅层，然后，在第一本征非晶硅层上形成P型非晶硅层；在晶硅衬底的背光侧形成第二非晶硅层，具体可以包括:首先，在晶硅衬底的背光侧形成第二本征非晶硅层，然后，在第二本征非晶硅层上形成N型非晶硅层。
[0087]在具体实施时，在本发明实施例提供的上述方法中，在晶硅衬底的入光侧形成栅线电极，具体可以采用丝网印刷的方式在具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜上形成栅线电极。当然，也可以采用光刻、打印或喷墨等其他构图工艺在具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜上形成栅线电极，在此不做限定。并且，栅线电极的结构具体可以为两栅或三栅，当然，还可以为其他结构，在此不做限定。
[0088]具体地，在本发明实施例提供的上述方法中，在晶硅衬底的背光侧形成背电极，具体可以包括:首先，在第二非晶硅层背离晶硅衬底的一侧形成第二透明导电氧化物薄膜；然后，在第二透明导电氧化物薄膜背离晶硅衬底的一侧形成金属电极。其中，第二透明导电氧化物薄膜的材料可以与第一透明导电氧化物薄膜的材料相同，也可以与第一透明导电氧化物薄膜的材料不同；金属电极的结构和材料可以与栅线电极的结构和材料相同，也可以不同，在此不做限定。
[0089]下面以一个具体的实例对本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池的制作方法的具体实现方式进行详细说明。本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池的制作方法，具体包括以下步骤:
[0090](I)对晶娃衬底进行清洗，去除晶娃衬底的表面损伤和沾污；
[0091]下面以晶硅衬底为N型为例进行说明；
[0092](2)在晶硅衬底的背光侧形成第一本征非晶硅层；
[0093](3)在第一本征非晶硅层上形成N型非晶硅层；
[0094](4)在晶硅衬底的入光侧形成第二本征非晶硅层；
[0095](5)在第二本征非晶硅层上形成P型非晶硅层；
[0096](6)在N型非晶硅层上形成背电极；
[0097]具体地，在具体实施时，背电极具体可以包括形成在N型非晶硅层上的第二透明导电氧化物薄膜和形成在该第二透明导电氧化物薄膜上的金属电极。其中，第二透明导电氧化物薄膜的材料可以为ITO或AZO等，金属电极的材料可以为Ag或Al等，并且，金属电极可以整面设置，或者，也可以为栅线结构，在此不做限定；
[0098]较佳地，第二透明导电氧化物薄膜的材料为ΙΤ0，金属电极的材料为Ag。
[0099](7)在P型非晶硅层上形成作为前电极的第一透明导电氧化物薄膜；
[0100](8)对第一透明导电氧化物薄膜进行制绒处理，形成具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜；
[0101]具体地，在具体实施，第一透明导电氧化物薄膜的材料可以与背电极中的第二透明导电氧化物的材料相同，也可以选取与第二透明导电氧化物的材料不同的材料，在此不作限定；
[0102]较佳地，作为前电极的第一透明导电氧化物薄膜的材料为ΙΤ0，对ITO薄膜进行制绒处理具体可以包括以下步骤:
[0103]a)、在ITO薄膜上利用PMMA形成厚度为40nm_100nm的掩膜层薄膜；
[0104]b)、将掩膜层薄膜加热至PMMA的玻璃态转换温度以上；
[0105]c)、利用模具以5MPa-10MPa的压力按压加热后的掩膜层薄膜30min_50min ；
[0106]d)、在掩膜层薄膜自然冷却至室温后，取下模具，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜；
[0107]e)、对具有凹凸图案的掩膜层薄膜进行氧离子刻蚀处理，使凹凸图案中的凹陷区域暴露出ITO薄膜后，得到具有纳米图形的掩膜层；
[0108]f)、将形成有掩膜层的ITO薄膜放入干法刻蚀反应装置中；
[0109]g)、对干法刻蚀反应装置进行抽真空处理后，向干法刻蚀反应装置内通入氯化硼、乙烯、氯气、甲烷或氩气等气体组成的刻蚀气体；
[0110]具体地，在具体实施时，刻蚀气体可以为氯化硼、乙烯、氯气、甲烷或氩气等气体中之一或组合，在此不作限定；[0111]h)、在干法刻蚀反应装置中将刻蚀气体转换为等离子体后，采用等离子体注入的方式，对ITO薄膜进行时长为lmin-20min的干法刻蚀处理；
[0112]具体地，采用湿法刻蚀处理对ITO薄膜进行第二刻蚀处理的具体实施与采用干法刻蚀处理对ITO薄膜进行第二刻蚀处理的实施例类似，在此不做赘述；
[0113]i)、利用有机溶剂氯苯对经过干法刻蚀处理后的ITO薄膜进行兆声清洗，清除掩膜层的纳米图形，得到具有绒面结构的ITO薄膜；
[0114](9)在该具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜上丝网印刷银材质的栅线电极。
[0115]采用本发明实施例提供的上述方法制得的硅异质结太阳能电池的表面反射率几乎为零，相对于传统的硅异质结太阳能电池的表面反射率5%，降低了将近5%。仅从电流提升角度考虑，假定传统的硅异质结太阳能电池的效率为20%，表面反射率降低5%可以使硅异质结太阳能电池的效率提高I %。并且，由于省去现有技术中对晶硅衬底的制绒工艺，表面较为平坦的晶硅衬底可以使后续形成的各膜层具有较高的质量，从而可以进一步地提升硅异质结太阳能电池的效率。
[0116]基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种硅异质结太阳能电池，如图5a和图5b所示，包括:晶硅衬底100，在晶硅衬底100的入光侧依次设置的第一非晶硅层110、作为前电极120的第一透明导电氧化物薄膜121和栅线电极122，以及在晶硅衬底100的背光侧依次设置的第二非晶硅层130和背电极140 ;其中，
[0117]第一透明导电氧化物薄膜121背离晶硅衬底100的一侧，具有通过使用具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜121进行第二刻蚀处理后的绒面结构。
[0118]本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池，由于在第一透明导电氧化物薄膜121背离晶硅衬底100的一侧，具有通过使用具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜121进行第二刻蚀处理后的绒面结构，这样，可以通过改变掩膜层的纳米图形来灵活调整第一透明导电氧化物薄膜121的绒面结构，使获得的绒面结构的可控性和可重复性增强；并且，通过使用具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜121进行第二刻蚀处理制得的绒面结构较为规整，从而在不影响硅异质结太阳能电池效率的前提下，可以达到增强硅异质结太阳能电池的减反效应的效果。
[0119]具体地，第一透明导电氧化物薄膜121的材料一般可以为IT0、AZ0、GZ0或FTO等，栅线电极122的材料一般为Ag或Al等，在此不做限定。
[0120]在具体实施时，本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池的晶硅衬底100可以为P型；或者，晶硅衬底100也可以为N型，在此不做限定。
[0121]具体地，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，如图5a所示，在晶娃衬底100为P型时,第一非晶娃层110具体可以包括:在晶娃衬底100的入光侧依次设置的第一本征非晶硅层111和N型非晶硅层112 ;第二非晶硅层130具体可以包括:在晶硅衬底100的背光侧依次设置的第二本征非晶硅层131和P型非晶硅层132。
[0122]或者，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，如图5b所示，在晶硅衬底100为N型时，第一非晶硅层110具体可以包括:在晶硅衬底100的入光侧依次设置的第一本征非晶硅层111和P型非晶硅层132 ;第二非晶硅层130具体可以包括:在晶硅衬底100的背光侧依次设置的第二本征非晶硅层131和N型非晶硅层112。
[0123]在具体实施时，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，第一本征非晶硅层111和第二本征非晶硅层131的材料一般为本征氢化非晶硅(Ia-Si = H)材料。当然，第一本征非晶硅层111和第二本征非晶硅层131的材料也可以为其他类似材料，在此不做限定。
[0124]在具体实施时，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，P型非晶硅层132的材料一般为P型氢化非晶硅(Pa-Si = H)材料，当然，P型非晶硅层132的材料也可以为其他类似材料，在此不做限定；N型非晶硅层112的材料一般为N型氢化非晶硅(Na-S1:H)材料，当然，N型非晶硅层112的材料也可以为其他类似材料，在此不做限定
[0125]具体地，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，如图5a和图5b所示，背电极140具体可以包括:在第二非晶硅层130背离晶硅衬底100 —侧依次设置的第二透明导电氧化物薄膜141和金属电极142。其中，第二透明导电氧化物薄膜141的材料可以与第一透明导电氧化物薄膜121的材料相同，也可以与第一透明导电氧化物薄膜121的材料不同，在此不做限定；金属电极142的材料可以与栅线电极122的材料相同，也可以不同，在此不做限定。
[0126]具体地，在本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池中，如图5a和图5b所示，可以将背电极140中的金属电极142设置为栅线结构，或者，也可以将背电极140中的金属电极142设置为整面电极，在此不做限定。
[0127]本发明实施例提供的上述硅异质结太阳能电池的表面反射率几乎为零，相对于传统的硅异质结太阳能电池的表面反射率5%，降低了将近5%。仅从电流提升的角度考虑，假定传统的硅异质结太阳能电池的效率为20%，表面反射率降低5%可以使硅异质结太阳能电池的效率提高I %。并且，由于省去现有技术中对晶硅衬底的制绒工艺，表面较为平坦的晶硅衬底可以使后续形成的各膜层具有较高的质量，从而可以进一步地提升硅异质结太阳能电池的效率。
[0128]本发明实施例提供的一种硅异质结太阳能电池及其制作方法，由于在形成前电极中的第一透明导电氧化物薄膜之后、形成栅线电极之前，在第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层，以掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，清除掩膜层的纳米图形后得到具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜。这样，可以通过改变掩膜层的纳米图形来灵活调整第一透明导电氧化物薄膜的绒面结构，在实际操作过程中，相对于湿法刻蚀，其可控性和可重复性增强；并且，以掩膜层作为遮挡体对第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理，可以使制得的绒面结构较为规整，从而在不影响硅异质结太阳能电池效率的前提下，可以达到增强硅异质结太阳能电池的减反效应的效果。
[0129]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种硅异质结太阳能电池，其特征在于，包括:晶硅衬底，在所述晶硅衬底的入光侧依次设置的第一非晶硅层、作为前电极的第一透明导电氧化物薄膜和栅线电极，以及在所述晶硅衬底的背光侧依次设置的第二非晶硅层和背电极；其中， 所述第一透明导电氧化物薄膜背离所述晶硅衬底的一侧，具有通过使用具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体对所述第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理后的绒面结构。
2.如权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，在所述晶硅衬底为P型时， 所述第一非晶硅层包括:在所述晶硅衬底的入光侧依次设置的第一本征非晶硅层和N型非晶娃层； 所述第二非晶硅层包括:在所述晶硅衬底的背光侧依次设置的第二本征非晶硅层和P型非晶娃层。
3.如权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，在所述晶硅衬底为N型时， 所述第一非晶硅层包括:在所述晶硅衬底的入光侧依次设置的第一本征非晶硅层和P型非晶娃层； 所述第二非晶硅层包括:在所述晶硅衬底的背光侧依次设置的第二本征非晶硅层和N型非晶娃层。
4.如权利要求2或3所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述第一本征非晶硅层和所述第二本征非晶硅层的材料为本征氢化非晶硅材料。
5.如权利要求2或3所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述P型非晶硅层的材料为P型氢化非晶硅材料，所述N型非晶硅层的材料为N型氢化非晶硅材料。
6.如权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述背电极包括:在所述第二非晶硅层背离所述晶硅衬底一侧依次设置的第二透明导电氧化物薄膜和金属电极。
7.如权利要求6所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述金属电极为栅线结构。
8.—种硅异质结太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括: 在晶硅衬底的入光侧依次形成第一非晶硅层、作为前电极的第一透明导电氧化物薄膜和栅线电极，在所述晶硅衬底的背光侧依次形成第二非晶硅层和背电极； 在形成所述第一透明导电氧化物薄膜之后，在形成所述栅线电极之前，在所述第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层；以所述具有纳米图形的掩膜层作为遮挡体，对所述第一透明导电氧化物薄膜进行第二刻蚀处理；清除经过第二刻蚀处理后的第一透明导电氧化物薄膜上的掩膜层的纳米图形，得到具有绒面结构的第一透明导电氧化物薄膜。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第一透明导电氧化物薄膜上通过压印和第一刻蚀处理形成具有纳米图形的掩膜层，具体包括: 在所述第一透明导电氧化物薄膜上利用可塑形材料形成掩膜层薄膜； 利用具有与所述纳米图形互补图形的模具，对所述掩膜层薄膜进行压印处理，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜； 对具有凹凸图案的掩膜层薄膜进行第一刻蚀处理，使所述凹凸图案中的凹陷区域暴露出第一透明导电氧化物薄膜后，得到具有纳米图形的掩膜层。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述利用具有与所述纳米图形互补图形的模具，对所述掩膜层薄膜进行压印处理，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜，具体包括:将所述掩膜层薄膜加热至所述可塑形材料的玻璃态转换温度以上； 利用所述模具以预设压力按压加热后的掩膜层薄膜第一预设时长； 在所述掩膜层薄膜自然冷却至室温后，取下所述模具，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述掩膜层薄膜的厚度为40nm-100nm，所述预设压力在单位面积内的压强为0.lMPa-30MPa,所述第一预设时长为10min-60min。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述可塑形材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述利用具有与所述纳米图形互补图形的模具，对所述掩膜层薄膜进行压印处理，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜，具体包括: 利用所述模具按压所述掩膜层薄膜； 对按压有所 述模具的掩膜层薄膜进行第二预设时长的曝光固化处理； 从经过曝光固化处理后的掩膜层薄膜上取下所述模具，得到具有凹凸图案的掩膜层薄膜。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述掩膜层薄膜的厚度为400nm-1000nm，所述第二预设时长为lmin-5min。
15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述可塑形材料为光刻胶。
【文档编号】H01L31/18GK103985770SQ201410213257
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】杨荣, 赵冠超, 何延如, 谷士斌, 温转萍, 李立伟, 孟原, 郭铁 申请人:新奥光伏能源有限公司