專利名稱：異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，特別涉及一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池利用光電效應(yīng)將光轉(zhuǎn)換成電能。基本的太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括單P-N結(jié)、P-1-N/N-1-P結(jié)、以及多結(jié)結(jié)構(gòu)。典型的單P-N結(jié)結(jié)構(gòu)包括:P型摻雜層和N型摻雜層。單P-N結(jié)太陽能電池有同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)兩種結(jié)構(gòu):同質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的P型摻雜層和N型摻雜層都由相似材料(材料的能帶隙相等)構(gòu)成，異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)包括具有至少兩層不同帶隙的材料。P-1-N/N-1-P結(jié)構(gòu)包括P型摻雜層、N型摻雜層和夾于P層和N層之間的本征半導(dǎo)體層(未摻雜I層)。多結(jié)結(jié)構(gòu)包括具有不同帶隙的多個(gè)半導(dǎo)體層，所述多個(gè)半導(dǎo)體層互相堆疊。在太陽能電池中，光在P-N結(jié)附近被吸收，產(chǎn)生光生電子和光生空穴，所述光生電子和光生空穴擴(kuò)散進(jìn)入P-N結(jié)并被內(nèi)建電場(chǎng)分開，光生電子被推進(jìn)N區(qū)，空穴被推進(jìn)P區(qū)。在PN結(jié)兩側(cè)形成正、負(fù)電荷積累，產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)從而生成穿過所述器件和外部電路系統(tǒng)的電流。目前，利用非晶硅薄膜作為窗口層，單晶硅片作為襯底，形成的異質(zhì)結(jié)太陽能電池既利用了低溫的薄膜沉積工藝，又發(fā)揮了晶體硅高遷移率的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)制備工藝簡(jiǎn)單，具有實(shí)現(xiàn)高效率、低成本硅太陽能電池的發(fā)展前景。異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率受到很多因素的影響，有待進(jìn)一步的提聞。更多關(guān)于異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，請(qǐng)參考公開號(hào)為CN101866991A的中國(guó)專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法，提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提出了一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，包括:提供基片，所述基片為第一摻雜類型單晶硅片；在所述基片表面形成第一應(yīng)力層，并進(jìn)行退火處理，所述第一應(yīng)力層的應(yīng)力類型與基片的摻雜類型相對(duì)應(yīng)；去除所述第一應(yīng)力層；在所述基片上表面形成本征非晶硅層；在所述本征非晶硅層表面形成第二應(yīng)力層，并進(jìn)行退火處理；去除所述第二應(yīng)力層；在所述本征非晶硅層表面形成第二摻雜類型非晶硅層；在所述第二摻雜類型非晶硅層表面形成透明導(dǎo)電層；在所述透明導(dǎo)電層表面形成第一電極；在所述基片下表面形成第二電極。可選的，所述基片為P型單晶硅片，所述第一應(yīng)力層具有壓應(yīng)力，所述第二摻雜類型非晶硅層為N型層；或者所述基片為N型單晶硅片，所述第一應(yīng)力層具有張應(yīng)力，所述第二摻雜類型非晶硅層為P型層?？蛇x的，所述具有壓應(yīng)力的應(yīng)力層的形成方法包括:采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，其中，NH2和SiH4作為反應(yīng)氣體，惰性氣體作為載氣，反應(yīng)溫度為200°C飛00°C，反應(yīng)壓強(qiáng)為IOOmTorr 200mTorr，并且提供一個(gè)功率為IOW 100W，頻率為50KHz 500kHz
的低頻功率源?？蛇x的，所述具有張應(yīng)力的應(yīng)力層的形成方法包括:采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，其中，NH2和SiH4作為反應(yīng)氣體，惰性氣體作為載氣，反應(yīng)溫度為200°C飛00°C，反應(yīng)壓強(qiáng)為IOOmTorr 200mTorr，并且提供一個(gè)功率為IOW 100W，頻率為IOMHz 15MHz的
射頻功率源。 可選的，所述第二應(yīng)力層具有壓應(yīng)力或張應(yīng)力?？蛇x的，所述第一應(yīng)力層和第二應(yīng) 力層的形成工藝包括熱化學(xué)氣相沉積或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積?？蛇x的，所述第一應(yīng)力層和第二應(yīng)力層包括氮化硅薄膜或氧化硅薄膜，所述第一應(yīng)力層和第二應(yīng)力層的厚度為0.5nnTl00nm，應(yīng)力的數(shù)值范圍為200MPa lOOOMPa?？蛇x的，所述退火處理的工藝為快速熱退火工藝，退火的溫度范圍為200°C 800℃?？蛇x的，所述去除第一應(yīng)力層和第二應(yīng)力層的工藝為干法刻蝕工藝或濕法刻蝕?？蛇x的，還包括，在形成本征非晶硅層之前，先在所述基片表面形成隧穿氧化層，所述隧穿氧化層的厚度范圍為I οA I oooA，所述隧穿氧化層的材料為氧化硅?？蛇x的，還包括，在形成所述透明導(dǎo)電層之前，在第二摻雜類型非晶硅層表面形成第二應(yīng)力層，所述第二應(yīng)力層的應(yīng)力類型與第二摻雜類型非晶硅層的摻雜類型相對(duì)應(yīng)，退火后去除所述第二應(yīng)力層?？蛇x的，所述第二摻雜類型非晶硅層為P型層，則所述第二應(yīng)力層具有張應(yīng)力；或者所述第二摻雜類型非晶硅層為N型層，則所述第二應(yīng)力層具有壓應(yīng)力?？蛇x的，還包括，在形成第二電極之前，在所述基片下表面依次形成第一摻雜類型重?fù)诫s非晶娃層和位于所述第一摻雜類型重?fù)诫s非晶娃層表面的第二透明導(dǎo)電層。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括:基片，所述基片為第一摻雜類型單晶硅片，所述基片受到第一應(yīng)力作用，所述第一應(yīng)力類型與基片的摻雜類型相對(duì)應(yīng)；位于所述基片上表面的本征非晶硅層，所述本征非晶硅層受到第二應(yīng)力作用；位于所述本征非晶硅層表面的第二摻雜類型非晶硅層；位于所述第二摻雜類型非晶娃層表面的透明導(dǎo)電層；位于所述透明導(dǎo)電層表面的第一電極；位于所述基片下表面的第二電極?？蛇x的，所述基片為P型單晶硅片，所述第一應(yīng)力為壓應(yīng)力，所述第二摻雜類型非晶硅層為N型層；或者所述基片為N型單晶硅片，所述第一應(yīng)力為張應(yīng)力，所述第二摻雜類型非晶硅層為P型層?？蛇x的，所述第二應(yīng)力為壓應(yīng)力或張應(yīng)力。可選的，所述第一應(yīng)力和第二應(yīng)力的數(shù)值范圍為200MPa lOOOMPa。可選的，所述第二摻雜類型摻雜非晶硅層受到第三應(yīng)力，所述第三應(yīng)力類型與第二摻雜類型非晶硅層的摻雜類型相對(duì)應(yīng)?？蛇x的，還包括，在所述第二摻雜類型非晶硅層和基片上表面之間，還具有隧穿氧化層，所述隧穿氧化層的厚度范圍為〗oA-1 oooA,所述隧穿氧化層的材料為氧化硅。可選的，還包括，位于所述第二電極和基片下表面之間的，位于基片下表面的第一摻雜類型重?fù)诫s非晶娃層和位于所述第一摻雜類型重?fù)诫s非晶娃層表面的第二透明導(dǎo)電層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的技術(shù)方案，在所述基片表面形成第一應(yīng)力層，然后進(jìn)行退火處理之后，去除所述第一應(yīng)力層。所述第一應(yīng)力層使基片受到應(yīng)力作用，基片的晶格發(fā)生形變，在退火之后，所述晶格的形變被固化，使基片記憶住所受到的應(yīng)力作用，去除所述第一應(yīng)力層之后，所述基片仍然受到應(yīng)力作用，所述應(yīng)力能夠提高所述基片內(nèi)的載流子遷移率，降低載流子的復(fù)合率，從而提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。在去除第一應(yīng)力層之后的基片表面形成本征非晶硅層后，在所述本征非晶硅層表面形成第二應(yīng)力層，然后退火并去除所述第二應(yīng)力層，同樣使得所述本征非晶硅層記憶住所述第二應(yīng)力層的應(yīng)力效果，使得所述本征非晶硅層受到應(yīng)力作用，提高所述本征非晶硅層內(nèi)的載流子遷移率。進(jìn)一步的，所述基片為N型單晶硅片，在所述N型單晶硅片表面形成的第一應(yīng)力層具有張應(yīng)力，退火后去除所述第一應(yīng)力層，所述N型單晶硅片受到張應(yīng)力作用，能夠提高N型單晶硅片內(nèi)光生電子的遷移率；所述本征非晶硅層表面的第二應(yīng)力層可以具有壓應(yīng)力，也可以具有張應(yīng)力。由于在太陽能電池中，空穴的有效質(zhì)量大于電子的有效質(zhì)量，所以空穴的遷移速率小于電子的遷移速率，所述第二應(yīng)力層具有壓應(yīng)力，使本征非晶硅層受到壓應(yīng)力的作用，可以提高所述本征非晶硅層中空穴的遷移率，提高所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池內(nèi)總的電流密度，提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。進(jìn)一步的，本發(fā)明的技術(shù)方案還可以在本征非晶硅層表面形成第二摻雜類型非晶硅層之后，在所述第二摻雜類型非晶硅層表面形成第三應(yīng)力層，退火然后去除所述第三應(yīng)力層，所述第二摻雜類型非晶硅層受到應(yīng)力作用，所述應(yīng)力能夠提高所述第二摻雜類型非晶硅層中載流子的遷移率。進(jìn)一步的，本發(fā)明的技術(shù)方案還可以在所述本征非晶硅層和基片之間形成隧穿氧化層。所述隧穿氧化層，可以降低基片的表面態(tài)濃度，進(jìn)而減小隧穿電流。進(jìn)一步的，在形成第二電極之前，還可以在基片下表面依次形成第一摻雜類型重?fù)诫s非晶硅層和第二透明導(dǎo)電層，然后在所述第二透明導(dǎo)電層表面形成第二電極。在所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池的基片背面的接觸區(qū)引入與基片同型的第一摻雜類型重?fù)诫s非晶硅層，可對(duì)光生少子產(chǎn)生勢(shì)壘效果，從而減少光生載流子在背面的復(fù)合，從而提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法的流程示意圖；圖2至圖10是本發(fā)明的實(shí)施例的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式如背景技術(shù)中所述，目前異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率有待進(jìn)一步的提高。研究發(fā)現(xiàn)，光生載流子的復(fù)合直接影響太陽能電池的開路電壓。所以在載流子在向電極運(yùn)動(dòng)的過程中，提高載流子的遷移速率可以有效降低光生載流子的復(fù)合率從而提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法，在基片表面形成第一應(yīng)力層后，退火，然后去除所述第一應(yīng)力層，使基片受到應(yīng)力作用；再在所述基片表面形成本征非晶硅層后，在所述本征非晶硅層表面形成第二應(yīng)力層，退火，然后去除所述第二應(yīng)力層，使所述步驟非晶硅層受到應(yīng)力作用。所述應(yīng)力能夠提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池中載流子的遷移率，提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的可實(shí)施方式的一部分，而不是其全部。在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。根據(jù)所述實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下可獲得的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。請(qǐng)參考圖1，為本實(shí)施例中異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法的流程示意圖，包括:步驟S1:提供基片，所述基片為第一慘雜類型單晶娃片；步驟S2:在所述基片表面形成第一應(yīng)力層，并進(jìn)行退火處理，所述第一應(yīng)力層的應(yīng)力類型與基片的摻雜類型相對(duì)應(yīng)；步驟S3:去除所述第一應(yīng)力層；步驟S4:在所述基片上表面形成本征非晶硅層；步驟S5:在所述本征非晶硅層表面形成第二應(yīng)力層，并進(jìn)行退火處理；步驟S5:去除所述第二應(yīng)力層；步驟S6:在所述本征非晶硅層表面形成第二摻雜類型非晶硅層；步驟S7:在所述第二摻雜類型非晶硅層表面形成透明導(dǎo)電層；步驟S8:在所述透明導(dǎo)電層表面形成第一電極，在所述基片下表面形成第二電極。請(qǐng)參考圖2,提供基片100,所述基片100為第一慘雜類型單晶娃片。具體的，所述基片100為P型單晶硅片或N型單晶硅片，本實(shí)施例中采用的基片為N型單晶硅片，所述N型單晶硅片是在形成硅片的時(shí)候?qū)λ龉杵M(jìn)行磷離子摻雜，還可以是對(duì)所述硅片進(jìn)行磷、砷或銻中的一種或幾種離子的摻雜。請(qǐng)參考圖3，在所述基片100的上表面形成第一應(yīng)力層101，并進(jìn)行退火處理，所述第一應(yīng)力層101的應(yīng)力類型與基片100的摻雜類型相對(duì)應(yīng)。在所述基片上表面形成第一應(yīng)力層之前，首先對(duì)所述基片進(jìn)行清洗，去除基片表面的雜質(zhì)，從而避免雜質(zhì)影響太陽能電池的性能。在清洗之后，還可以在所述基片表面制備絨面，用堿溶液對(duì)基片表面進(jìn)行各向異性腐蝕，在所述基片表面形成絨面，所述絨面能夠提高基片表面和太陽光的接觸面積并且減少太陽光的反射。制備絨面之后，再在所述基片100上表面形成第一應(yīng)力層101。所述第一應(yīng)力層101包括氮化硅薄膜、氧化硅薄膜等。所述第一應(yīng)力層101的形成工藝為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)或熱化學(xué)氣相沉積。本實(shí)施例中，所述基片100為N型單晶硅片，在所述N型單晶硅片表面形成具有張應(yīng)力的第一應(yīng)力層101，所述具有張應(yīng)力的第一應(yīng)力層101包括氮化硅或氧化硅薄膜等。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述具有張應(yīng)力的第一應(yīng)力層為氮化硅薄膜，采用的形成工藝是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，其中，反應(yīng)氣體為NH2和SiH4,利用Ar等惰性氣體作為載氣，SiH4和NH2的氣體流量比為0.廣4，反應(yīng)溫度為200°C飛00°C，反應(yīng)壓強(qiáng)為IOOmTorr 200mTorr，并且提供一個(gè)功率為IOW IOOW的射頻功率源，頻率為13.56MHz。所述第一應(yīng)力層的厚度為0.5nnTl00nm，具有張應(yīng)力，張應(yīng)力數(shù)值范圍為200MPa lOOOMPa。所述具有張應(yīng)力的第一應(yīng)力層，使N型單晶硅片受到水平面內(nèi)的張應(yīng)力的作用。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述基片100為P型單晶硅片，在所述P型單晶硅片表面形成具有壓應(yīng)力的第一應(yīng)力層101，所述具有壓應(yīng)力的應(yīng)力層101為氮化硅薄膜，采用的形成工藝為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，其中，反應(yīng)氣體為NH2和SiH4，利用Ar等惰性氣體作為載氣，SiH4和NH2的氣體流量比為0.Γ4,反應(yīng)溫度為200°C飛00°C，反應(yīng)壓強(qiáng)為IOOmTorr 200mTorr，提供一個(gè)功率為IOW 100W的低頻功率源，頻率為ΙΟΟΚΗζ。所述應(yīng)力層的厚度為0.5nnTl00nm，具有壓應(yīng)力，壓應(yīng)力的數(shù)值范圍為200MPa lOOOMPa。所述具有壓應(yīng)力的第一應(yīng)力層101，使基片100受到水 平面內(nèi)的壓應(yīng)力的作用。形成所述第一應(yīng)力層101之后，進(jìn)行退火處理。所述退火處理工藝為快速熱退火工藝，退火的溫度范圍為200°C 800°C，使所述基片100產(chǎn)生應(yīng)力記憶效果，記憶所述受到的應(yīng)力。本實(shí)施例中，所述基片100為N型單晶硅片，所述第一應(yīng)力層101具有張應(yīng)力，使的基片在應(yīng)力作用下，晶格發(fā)生形變，在退火之后，所述晶格的形變被固化，使基片記憶住所受到的應(yīng)力作用，在后續(xù)去除第一應(yīng)力層101之后，所述基片100還受到所述張應(yīng)力的作用。基片100內(nèi)的電子在向第二電極流動(dòng)的過程中在三維方向內(nèi)作立體運(yùn)動(dòng)，所述張應(yīng)力能夠提高基片100內(nèi)電子的遷移率，提高所述N型的基片100內(nèi)的光生電子的遷移率，降低所述光生電子向第二電極運(yùn)動(dòng)的過程中的復(fù)合幾率，提高所述第二電極處收集到的光生電子的數(shù)量，提高太陽能電池的總的電流密度，從而提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池的效率。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述基片為P型單晶硅片，所述第一應(yīng)力層具有壓應(yīng)力，所以退火之后，所述基片中記憶了所述受到的壓應(yīng)力，在后續(xù)去除第一應(yīng)力層之后，所述基片還受到所述壓應(yīng)力的作用?？昭ㄔ谙虻诙姌O流動(dòng)的過程中在三維方向內(nèi)作立體運(yùn)動(dòng)，所述壓應(yīng)力能夠提聞基片內(nèi)空穴的遷移率，提聞所述P型的基片100內(nèi)的光生空穴的遷移率，降低所述光生電子向第二電極運(yùn)動(dòng)的過程中的復(fù)合幾率，提高所述第二電極處收集到的光生空穴的數(shù)量，提高太陽能電池的總的電流密度，從而提高所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池的效率。請(qǐng)參考圖4,去除所述第一應(yīng)力層101 (請(qǐng)參考圖3)。去除所述第一應(yīng)力層101的方法為干法刻蝕或者濕法刻蝕。本實(shí)施例中采用干法刻蝕工藝去除所述第一應(yīng)力層101。去除所述第一應(yīng)力層101之后，所述基片由于應(yīng)力記憶效果，仍然受到應(yīng)力的作用。由于采用濕法或者干法刻蝕的方法去除所述第一應(yīng)力層，在去除所述第一應(yīng)力層的同時(shí)，可以對(duì)所述基片的表面制備絨面，從而提高太陽能電池表面的接觸面積，降低對(duì)陽光的反射，提高對(duì)陽光的吸收率。請(qǐng)參考圖5，在所述基片100上表面形成本征非晶硅層102。具體的，所述本征非晶硅層102為低摻雜或無摻雜的非晶硅層，所述本征非晶硅層102的厚度為10nnT500nm。所述本征非晶硅層102的形成工藝可以是低壓化學(xué)氣相沉積、等離子體化學(xué)氣相沉積、液相外延或?yàn)R射沉積等工藝。所述本征非晶硅層102作為光敏區(qū)，主要形成光生電子和光生空穴。所述本征非晶硅層還可以對(duì)所述基片表面起到鈍化作用，降低載流子在基片表面的復(fù)合率，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，為了降低基片的表面態(tài)濃度，進(jìn)而減小隧穿電流，還可以在所述基片100的上表面先形成隧穿氧化層，然后再在所述隧穿氧化層表面形成本征非晶硅層。所述隧穿氧化層可以采用低溫?zé)嵫趸に嚮驖裱趸に囆纬?。具體地，所述隧穿氧化層的材料可以為氧化硅，其厚度范圍為I oA -1 oooA ,例如:丨οΑ、ι οοΑ ^οοΛ^ι oooA,請(qǐng)參考圖6，在所述本征非晶硅層102表面形成第二應(yīng)力層103，并進(jìn)行退火處理。所述第二應(yīng)力層103的應(yīng)力類型，可以是 張應(yīng)力，也可以是壓應(yīng)力。由于在太陽能電池中，所述空穴的有效質(zhì)量大于電子的有效質(zhì)量，所以空穴的遷移速率小于電子的遷移速率，所以本實(shí)施例中，所述第二應(yīng)力層具有壓應(yīng)力，使本征非晶硅層受到壓應(yīng)力的作用，可以提高所述本征非晶硅層中空穴的遷移率，提高所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池內(nèi)總的電流密度，提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。形成所述第二應(yīng)力層103之后，進(jìn)行退火處理。所述退火處理工藝為快速熱退火工藝，退火的溫度范圍為200°C 800°C，該退火溫度不能過高，因?yàn)槿绻嘶饻囟冗^高容易使非晶硅轉(zhuǎn)換成多晶硅，從而影響異質(zhì)結(jié)太陽能電池的性能。本征非晶硅層102在應(yīng)力作用下，晶格發(fā)生形變，在退火之后，所述晶格的形變被固化，使本征非晶硅層102記憶住所受到的應(yīng)力作用，去除所述第二應(yīng)力層之后，所述本征非晶硅層102仍然受到應(yīng)力作用。所以退火之后，所述本征非晶硅層102中記憶了所述受到的壓應(yīng)力，在后續(xù)去除第二應(yīng)力層103之后，所述本征非晶硅層102還受到所述壓應(yīng)力的作用?？昭ㄔ诒菊鞣蔷Ч鑼?02內(nèi)在三維方向內(nèi)作立體運(yùn)動(dòng)，所述壓應(yīng)力能夠提高本征非晶娃層102內(nèi)空穴的遷移率，提聞所述本征非晶娃層102內(nèi)的光生空穴的遷移率，提聞太陽能電池的總的電流密度，提高太陽能電池的效率。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以根據(jù)基片和第二摻雜類型非晶硅層中N型和P型摻雜的濃度大小來選擇第二應(yīng)力層的應(yīng)力類型，如果N型摻雜濃度大于P型摻雜濃度，則所述第二應(yīng)力層可以具有壓應(yīng)力；如果N型摻雜濃度小于P型摻雜濃度，則所述第二應(yīng)力層可以具有張應(yīng)力。請(qǐng)參考圖7,去除所述第二應(yīng)力層103 (請(qǐng)參考圖6)。去除所述第二應(yīng)力層103的方法為干法刻蝕或者濕法刻蝕。本實(shí)施例中采用干法刻蝕工藝去除所述第二應(yīng)力層103。去除所述第二應(yīng)力層103之后，所述本征非晶硅層102由于應(yīng)力記憶效果,仍然受到應(yīng)力的作用。請(qǐng)參考圖8，在所述本征非晶硅層102表面形成第二摻雜類型非晶硅層104。具體的，所述第二摻雜類型非晶硅層104可以是N型層或者P型層，所述第二摻雜類型非晶硅層104的厚度為20A 5000,所述第二摻雜類型非晶硅層104的形成工藝可以是低壓化學(xué)氣相沉積、等離子體化學(xué)氣相沉積、液相外延或?yàn)R射沉積等工藝。本實(shí)施例中，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成所述第二摻雜類型非晶硅層104，所述第二摻雜類型非晶硅層104為P型層，具體形成方法為:以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4作為反應(yīng)氣體，在一定的保護(hù)氣氛下反應(yīng)生成娃原子，在基片的上表面沉積形成非晶硅層，再對(duì)所述非晶硅層進(jìn)行P型離子摻雜，形成第二摻雜類型非晶硅層104。所述第二摻雜類型離子摻雜，可以采用離子注入或擴(kuò)散工藝形成，也可以在形成非晶硅層的同時(shí)采用原位摻雜工藝形成。所述摻雜離子包括硼、鎵或銦的一種或幾種，摻雜離子的濃度為ΙΕΙΟ/cm3 lE20/cm3。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，如果所述基片100為P型單晶硅片，則所述第二摻雜類型非晶硅層104為N型層，采用本實(shí)施例中的方法形成非晶硅層之后，對(duì)所述非晶硅層進(jìn)行N型離子摻雜，形成第二摻雜類型非晶硅層。所述N型離子摻雜，可以采用離子注入或擴(kuò)散工藝形成，也可以在形成非晶硅層的同時(shí)采用原位摻雜工藝形成。摻雜離子包括磷、砷或銻中的一種或幾種，所述摻雜離子的濃度為lE10/cnTlE20/cm3。請(qǐng)參考圖9，在所述第二摻雜類型非晶硅層104表面形成透明導(dǎo)電層105。具體的，所述透明導(dǎo)電層105為透明導(dǎo)電薄膜，包括氧化錫薄膜、氧化鋅薄膜、氧化銦錫薄膜等。本實(shí)施例中，所述透明導(dǎo)電層105為氧化錫薄膜，所述透明導(dǎo)電層105可以透射大部分入射光，并且有電流在透明導(dǎo)電層105中流動(dòng)。本實(shí)施例中，所述透明導(dǎo)電層105采用磁控濺射工藝形成，厚度范圍為5 A 500 A Jf述透明導(dǎo)電層105除了導(dǎo)電作用夕卜，還可以對(duì)第二摻雜類型非晶硅層表面起到鈍化表面的作用，降低載流子的復(fù)合率。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，在形成所述透明導(dǎo)電層105之前，還可以在所述第二摻雜類型非晶硅層104表面形成第三應(yīng)力層，然后退火處理，并去除所述第三應(yīng)力層。所述第三應(yīng)力層的應(yīng)力類型與第二摻雜類型非晶硅層104的摻雜類型相對(duì)應(yīng)，如果所述第二摻雜類型非晶硅層為P型層，則所述第三應(yīng)力層具有壓應(yīng)力；如果所述第二摻雜類型非晶硅層為N型層，則所述第三應(yīng)力層具有張應(yīng)力。去除所述第三應(yīng)力層后，由于晶格形變，所述第二摻雜類型非晶硅層內(nèi)受到應(yīng)力作用，可以提高所述第二摻雜類型非晶硅層內(nèi)載流子的遷移率。請(qǐng)參考圖10,在所述透明導(dǎo)電層105表面形成第一電極106,在所述基片100下表面形成第二電極107。形成所述第一電極106和第二電極107的具體工藝對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知的，在此不再贅述。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，在形成第二電極之前，還可以在所述基片下表面依次形成第一摻雜類型重?fù)诫s非晶硅層和第二透明導(dǎo)電層，然后在所述第二透明導(dǎo)電層表面形成第二電極。在所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池的背面接觸區(qū)引入與基片同型的第一摻雜類型重?fù)诫s非晶硅層，可以對(duì)光生少子產(chǎn)生勢(shì)壘效果，從而減少載流子在背表面的復(fù)合，從而提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的實(shí)施例還提出了一種采用上述方法形成的異質(zhì)結(jié)太陽能電池。請(qǐng)參考圖10，為本實(shí)施例的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的剖面示意圖。所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池包括:基片100，所述基片為第一摻雜類型單晶硅片，所述基片受到第一應(yīng)力作用，所述第一應(yīng)力的類型與基片的摻雜類型相對(duì)應(yīng)；位于所述基片100上表面的本征非晶硅層102，所述本征非晶硅層102受到第二應(yīng)力作用；位于所述本征非晶娃層102表面的第二摻雜類型非晶娃層104 ;位于所述第二摻雜類型非晶娃層104表面的透明導(dǎo)電層105 ;位于所述透明導(dǎo)電層105表面的第一電極106 ;位于所述基片下表面的第二電極107。具體的，本實(shí)施例中，所述基片100為N型單晶娃片,所述基片100受:到的第一應(yīng)力為張應(yīng)力?；?00內(nèi)的電子在向第二電極流動(dòng)的過程中在三維方向內(nèi)作立體運(yùn)動(dòng)，所述張應(yīng)力能夠提聞基片100內(nèi)電子的遷移率，提聞所述N型的基片100內(nèi)的光生電子的遷移率，降低所述光生電子向第二電極運(yùn)動(dòng)的過程中的復(fù)合幾率，提高所述第二電極處收集到的光生電子的數(shù)量，提高太陽能電池的總的電流密度，提高太陽能電池的效率。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述基片100可以是P型單晶硅片，所述基片100受到的第一應(yīng)力為壓應(yīng)力。基片100內(nèi)的空穴在向第二電極流動(dòng)的過程中在三維方向內(nèi)作立體運(yùn)動(dòng)，所述壓應(yīng)力能夠提高基片100內(nèi)電子的遷移率，提高所述P型的基片100內(nèi)的光生空穴的遷移率，降低所述光生空穴向第二電極運(yùn)動(dòng)的過程中的復(fù)合幾率，提高所述第二電極處收集到的光生空穴的數(shù)量，提高太陽能電池的總的電流密度，提高太陽能電池的效率。具體的，所述本征非晶硅層102為低摻雜或無摻雜的非晶硅層，所述本征非晶硅層的厚度為5nnT50nm。所述本征非晶硅層的形成工藝可以是低壓化學(xué)氣相沉積、等離子體化學(xué)氣相沉積、液相外延或?yàn)R射沉積等工藝。所述本征非晶硅層102可以對(duì)基片表面起到鈍化作用，降低載流子在基片表面的復(fù)合率，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。所述本征非晶硅層102受到第二應(yīng)力的作用，所述第二應(yīng)力可以是壓應(yīng)力，也可以是張應(yīng)力。本實(shí)施例中，所述第二應(yīng)力為壓應(yīng)力。所述壓應(yīng)力可以提高所述本征非晶硅層102中空穴的遷移率。本實(shí)施例中，所述第二摻雜類型非晶硅層104為P型非晶硅層。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第二摻雜類型非晶硅層104也可以受到第三應(yīng)力作用。如果所述第二摻雜類型非晶硅層104為P型非晶硅層，則所述第三應(yīng)力為壓應(yīng)力；如果所述第二摻雜類型非晶硅層104為N型非晶硅層，則所述第三應(yīng)力為張應(yīng)力。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池還可以包括位于所述第二電極107和基片100下表面之間的,位于基片下表面的第一摻雜類型重?fù)诫s非晶娃層和位于所述第一摻雜類型重?fù)诫s非晶硅層表面的第二透明導(dǎo)電層。在所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池的背面接觸區(qū)引入與基片同型的第一摻雜類型重?fù)诫s非晶硅層，可以對(duì)光生少子產(chǎn)生勢(shì)壘效果，從而減少載流子在背表面的復(fù)合，從而提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。通過上述實(shí)施例的說明，應(yīng)能使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，并能夠再現(xiàn)和使用本發(fā)明。本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)本文中所述的原理可以在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下對(duì)上述實(shí)施例作各種變更和修改是顯而易見的。因此，本發(fā)明不應(yīng)被理解為限制于本文所示的上述實(shí)施例，其保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求書來界定。
權(quán)利要求
1.一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，包括: 提供基片，所述基片為第一摻雜類型單晶硅片； 在所述基片上表面形成第一應(yīng)力層，并進(jìn)行退火處理，所述第一應(yīng)力層的應(yīng)力類型與基片的摻雜類型相對(duì)應(yīng)； 去除所述第一應(yīng)力層； 在所述基片上表面形成本征非晶硅層； 在所述本征非晶硅層表面形成第二應(yīng)力層，并進(jìn)行退火處理； 去除所述第二應(yīng)力層； 在所述本征非晶硅層表面形成第二摻雜類型非晶硅層； 在所述第二摻雜類型非晶硅層表面形成透明導(dǎo)電層； 在所述透明導(dǎo)電層表面形成第一電極； 在所述基片下表面形成第二電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述基片為P型單晶硅片，所述第一應(yīng)力層具有壓應(yīng)力，所述第二摻雜類型非晶硅層為N型層；或者所述基片為N型單晶硅片，所述第一應(yīng)力層具有張應(yīng)力，所述第二摻雜類型非晶硅層為P型層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述具有壓應(yīng)力的應(yīng)力層的形成方法包括:采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，其中，NH2和SiH4作為反應(yīng)氣體，惰性氣體作為載氣，`反應(yīng)溫度為200°C 500°C，反應(yīng)壓強(qiáng)為IOOmTorr 200mTorr，并且提供一個(gè)功率為IOW 100W，頻率為50KHz 500kHz的低頻功率源。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述具有張應(yīng)力的應(yīng)力層的形成方法包括:采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，其中，NH2和SiH4作為反應(yīng)氣體，惰性氣體作為載氣，反應(yīng)溫度為200°C 500°C，反應(yīng)壓強(qiáng)為IOOmTorr 200mTorr，并且提供一個(gè)功率為IOW 100W，頻率為IOMHz 15MHz的射頻功率源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述第二應(yīng)力層具有壓應(yīng)力或張應(yīng)力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述第一應(yīng)力層和第二應(yīng)力層的形成工藝包括熱化學(xué)氣相沉積或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述第一應(yīng)力層和第二應(yīng)力層包括氮化硅薄膜或氧化硅薄膜，所述第一應(yīng)力層和第二應(yīng)力層的厚度為0.5nnTl00nm，應(yīng)力的數(shù)值范圍為200MPa lOOOMPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述退火處理的工藝為快速熱退火工藝，退火的溫度范圍為200°C 800°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述去除第一應(yīng)力層和第二應(yīng)力層的工藝為干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，還包括，在形成本征非晶硅層之前，先在所述基片表面形成隧穿氧化層，所述隧穿氧化層的厚度范圍為I οΑ-ιοοοΑ，所述隧穿氧化層的材料為氧化硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，還包括，在形成所述透明導(dǎo)電層之前，在第二摻雜類型非晶硅層表面形成第二應(yīng)力層，所述第二應(yīng)力層的應(yīng)力類型與第二摻雜類型非晶硅層的摻雜類型相對(duì)應(yīng)，退火后去除所述第二應(yīng)力層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述第二摻雜類型非晶硅層為P型層，則所述第二應(yīng)力層具有張應(yīng)力；或者所述第二摻雜類型非晶硅層為N型層，則所述第二應(yīng)力層具有壓應(yīng)力。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法，其特征在于，還包括，在形成第二電極之前，在所述基片下表面依次形成第一摻雜類型重?fù)诫s非晶硅層和位于所述第一摻雜類型重?fù)诫s非晶娃層表面的第二透明導(dǎo)電層。
14.一種異質(zhì) 結(jié)太陽能電池，其特征在于，包括: 基片，所述基片為第一摻雜類型單晶硅片，所述基片受到第一應(yīng)力作用，所述第一應(yīng)力類型與基片的摻雜類型相對(duì)應(yīng)；位于所述基片上表面的本征非晶硅層，所述本征非晶硅層受到第二應(yīng)力作用； 位于所述本征非晶娃層表面的第二摻雜類型非晶娃層； 位于所述第二摻雜類型非晶硅層表面的透明導(dǎo)電層； 位于所述透明導(dǎo)電層表面的第一電極； 位于所述基片下表面的第二電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，所述基片為P型單晶硅片，所述第一應(yīng)力為壓應(yīng)力，所述第二摻雜類型非晶硅層為N型層；或者所述基片為N型單晶硅片，所述第一應(yīng)力為張應(yīng)力，所述第二摻雜類型非晶硅層為P型層。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，所述第二應(yīng)力為壓應(yīng)力或張應(yīng)力。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，所述第一應(yīng)力和第二應(yīng)力的數(shù)值范圍為200MPa lOOOMPa。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，所述第二摻雜類型摻雜非晶硅層受到第三應(yīng)力，所述第三應(yīng)力類型與第二摻雜類型非晶硅層的摻雜類型相對(duì)應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，還包括，在所述第二摻雜類型非晶硅層和基片上表面之間，還具有隧穿氧化層，所述隧穿氧化層的厚度范圍為10人 1000人,所述隧穿氧化層的材料為氧化硅。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其特征在于，還包括，位于所述第二電極和基片下表面之間的，位于基片下表面的第一摻雜類型重?fù)诫s非晶娃層和位于所述第一摻雜類型重?fù)诫s非晶娃層表面的第二透明導(dǎo)電層。
全文摘要
一種異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制作方法，所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法包括提供基片，所述基片為第一摻雜類型單晶硅片；在所述基片表面形成第一應(yīng)力層，并進(jìn)行退火處理，所述第一應(yīng)力層的應(yīng)力類型與基片的摻雜類型相對(duì)應(yīng)；去除所述第一應(yīng)力層；在所述基片上表面形成本征非晶硅層；在所述本征非晶硅層表面形成第二應(yīng)力層，并進(jìn)行退火處理；去除所述第二應(yīng)力層；在所述本征非晶硅層表面形成第二摻雜類型非晶硅層；在所述第二摻雜類型非晶硅層表面形成透明導(dǎo)電層；在所述透明導(dǎo)電層表面形成第一電極；在所述基片下表面形成第二電極。所述異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制作方法能夠提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池中載流子的遷移率，提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/036GK103107234SQ20121052940
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者楊瑞鵬, 韓啟成, 劉祥超, 吳佩蓮, 楊振凱, 濮慶 申請(qǐng)人:杭州賽昂電力有限公司