CN108336184A - 一种隧穿氧钝化接触晶体硅太阳电池的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隧穿氧钝化接触晶体硅太阳电池的制备方法。具体地，本发明提供一种太阳电池的制备方法，包括步骤：(1)提供硅片；(2)在所述的硅片表面形成钝化隧穿层，得到钝化隧穿层‑硅片复合基材；(3)通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF‑PECVD)，以硅源气体和掺杂原子源气体在所述的钝化隧穿层‑硅片复合基材上进行沉积，形成掺杂硅薄膜层，得到掺杂硅薄膜；(4)用所述的掺杂硅薄膜制备得到太阳电池。本发明采用的甚高频等离子增强气相沉积法(VHF‑PECVD)能够在较低的温度下，无需高温退火，制备出激活掺杂浓度高，导电率高，适用于TopCon太阳电池的掺杂硅薄膜。

Description

一种隧穿氧钝化接触晶体硅太阳电池的制备方法

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，具体地，本发明涉及一种隧穿氧钝化接触晶体硅太阳电池的制备方法。

背景技术

隧穿氧钝化接触(TOPCon)太阳电池是2013年来由德国弗兰霍夫研究所提出的一种新型硅太阳电池。在电池片的背面上覆盖一层厚度在2nm以下的超薄氧化硅层，再覆盖一层掺杂的多晶硅或非晶硅层，然后经过高温退火形成高掺杂多晶硅(n+)背接触。其基本电池结构如图1所示。电池的背面结构依次为n型硅片/超薄隧穿氧化层/n⁺多晶硅层/金属电极层(图1所示)或者p型硅片/超薄隧穿氧化层/p⁺多晶硅层/金属电极层。

我们以n型电池为例，说明背面结构的制备方法：首先在背面生长一层隧穿氧化层，其次在氧化硅层制备掺杂的非晶或多晶硅层，最后通过高温退火热处理形成掺杂原子高度激活的重掺杂的多晶硅层。

归纳来说，目前TOPCon电池中氧化硅的制备方法有四种：硝酸氧化法、臭氧水氧化法、热氧化法和紫外臭氧氧化法。此四种方法制备氧化硅后，需要进行后继高温退火，其目的在于提高氧化硅质量、降低界面态。

归纳来说，背面的重掺杂非/多晶硅的制备方法有如下四种：(1)采用射频等离子增强化学气相沉积法(RF-PECVD)制备一层掺杂的非晶硅层，接着进行高温退火使其转变重掺杂多晶硅。(2)采用低压化学气相沉积法(LPCVD)制备一层掺杂的多晶硅层，然后通过高温退火进一步提升有效掺杂浓度。(3)采用化学气相法沉积一层本征的非晶或多晶硅薄膜层，然后通过高温扩散将掺杂原子以扩散的方式掺入硅薄膜层。(4)采用RF-PECVD或LPCVD法沉积一层本征的非晶或多晶硅薄膜层，然后通过离子注入将掺杂原子注入硅薄膜层，再通过高温退火形成重掺杂硅薄膜层。

上述氧化硅/掺杂多晶硅薄膜的制备方法存在一个共同的特征，在制备初始功能材料层之后需要对其进行高温退火，目前主要有两个：降低界面态密度、提升硅薄膜的掺杂浓度。然而，该方法存在的明显的问题：

通过常规方法制备的氧化层界面质量交差，存在大量界面态缺陷，需要通过较长时间的高温退火处理(800-1100℃，30-60min)来降低。对于硅薄膜而言，由于需要提升掺杂原子的有效激活浓度、改善多晶硅薄膜的晶体质量，通常也需要高温退火处理(典型退火温度为800-1100℃)。根据已有研究显示，在上述高温处理过程中，很难避免掺杂原子扩散对氧化层的破坏作用，从而降低钝化质量；同时高浓度的掺杂原子进入晶硅，还会引起俄歇复合效应，降低硅片寿命。此外，高温处理带来的氢的溢出可能是硅薄膜产生破裂和其他副作用。归纳来说，上升技术路线存在的问题如下：

1.无法避免需要采取高温处理过程，在此过程中，高扩散速率的掺杂原子会进入氧化层，破坏氧化层的完整性，形成复合缺陷和漏电通道，降低表面钝化效果。

2.高浓度的掺杂原子通过氧化层进入晶硅，还会引起俄歇复合效应，从而降低硅片寿命，影响器件性能。

3.高温过程使得氢化非晶硅薄膜中的氢快速大量溢出，可能导致硅薄膜破裂，破坏氧化层结构，降低钝化效果；氢的溢出也可能导致硅薄膜内部产生新的缺陷态，增加载流子复合；最终导致电池效率的下降。

4.高温退火、掺杂、扩散等过程还易带来其他负面效应，例如形成诱生二次缺陷、破坏其他功能层、降低硅片质量、增加工艺复杂性等问题。

5.长时间的高温退火需要额外的设备，增加生产的周期，从而增加太阳电池的生产成本。

因此，本领域亟需开一种高效隧穿氧钝化接触(TOPCon)太阳电池的制备方法，以克服现有技术的缺点，实现电池的高效率。

发明内容

本发明提供一种高性能的隧穿氧钝化接触晶体硅太阳电池的制备方法。

本发明的第一方面，提供一种太阳电池的制备方法，所述的方法包括步骤：

(1)提供硅片；

(2)在所述的硅片表面形成钝化隧穿层，得到钝化隧穿层-硅片复合基材；

(3)通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)，以硅源气体和掺杂原子源气体在所述的钝化隧穿层-硅片复合基材上进行沉积，形成掺杂硅薄膜层，得到掺杂硅薄膜；

(4)用所述的掺杂硅薄膜制备得到太阳电池。

在另一优选例中，在所述步骤(1)中，所述硅片的厚度为2-500μm。

在另一优选例中，所述步骤(1)中，所述硅片为N-型硅片或P-型硅片。

在另一优选例中，所述步骤(1)中的硅片为n-型硅片，所述的步骤(3)中的掺杂硅薄膜为n-型硅薄膜。

在另一优选例中，所述步骤(1)中的硅片为p-型硅片，所述的步骤(3)中的掺杂硅薄膜为p-型硅薄膜。

在另一优选例中，所述步骤(1)中的硅片为n-型硅片，且所述的步骤(3)中，在所述硅片的第一表面沉积n-型硅薄膜，第二表面沉积p-型硅薄膜。

在另一优选例中，所述步骤(1)中的硅片为p-型硅片，且所述的步骤(3)中，在所述硅片的第一表面沉积n-型硅薄膜，第二表面沉积p-型硅薄膜。

在另一优选例中，在步骤(2)中，所述的钝化隧穿层的材料选自下组：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅，或其组合。

在另一优选例中，在步骤(2)中，所述的钝化隧穿层为热处理的氧化硅层。

在另一优选例中，在所述步骤(2)中，所述钝化隧穿层的厚度为0.8-3.0nm。

在另一优选例中，所述的步骤(2)，通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)制备所述钝化隧穿陈层。

在另一优选例中，在步骤(3)中，所述的掺杂硅薄膜层的材料选自下组：氢化氧化硅、微晶硅、多晶硅，或其组合。

在另一优选例中，在所述的步骤(3)中，所述的掺杂硅薄膜层的厚度为10-1000nm。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中沉积温度≤500℃，优选为150-350℃。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)采用的频率范围为40-110MHz。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中沉积得到的掺杂硅薄膜的晶化率≥50％，优选为50％-80％。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，沉积得到的掺杂硅薄膜选自下组：n-型硅薄膜、p-型硅薄膜，或其组合。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，沉积得到的掺杂硅薄膜选自下组：磷掺杂n-型硅薄膜、硼掺杂p-型硅薄膜，或其组合。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，沉积得到的掺杂硅薄膜选自下组：磷掺杂n-型硅薄膜、硼掺杂p-型硅薄膜，或其组合。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，沉积得到的掺杂硅薄膜为n-型硅薄膜，且掺杂浓度为≥1×10²⁰cm^-3，优选为≥3×10²⁰cm^-3，更优选为3×10²⁰cm^-3至10×10²⁰cm^-3。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，所述的掺杂硅薄膜为磷掺杂n-型硅薄膜，且磷掺杂浓度≥1×10²⁰cm^-3，优选为≥3×10²⁰cm^-3，更优选为3×10²⁰cm^-3至10×10²⁰cm^-3。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，所述掺杂硅薄膜为p-型硅薄膜，且掺杂浓度为≥1×10¹⁹cm^-3，优选为≥3×10¹⁹cm^-3，更优选为3×10¹⁹cm^-3至10×0¹⁹cm^-3。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，所述掺杂硅薄膜为硼掺杂p-型硅薄膜，且掺杂浓度为≥1×10¹⁹cm^-3，优选为≥3×10¹⁹cm^-3，更优选为3×10¹⁹cm^-3至10×0¹⁹cm^-3。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，所述掺杂硅薄膜的生长速率≥0.3nm/s，优选为≥1nm/s。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，所述沉积温度≤500℃，优选为150-400℃。

在另一优选例中，在所述步骤(3)中，沉积过程中，所述的衬底温度为150-550℃。

在另一优选例中，在所述步骤(3)中，所述的沉积采用选自下组的硅源气体进行：硅烷(SiH₄)。

在另一优选例中，在所述步骤(3)中，所述的掺杂原子源气体选自下组：磷烷(PH₃)、氢气(H₂)，或其组合。

在另一优选例中，在所述步骤(3)中，沉积压力为0.05-1.0torr。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，所述的掺杂硅薄膜中氢含量>20at.％，优选为≥22at.％，更优选为22-30at.％。

在另一优选例中，所述方法还包括步骤：

在所述的步骤(2)进行前，在所述硅片的第一表面制备发射极，然后在所述硅片的第二表面制备所述的钝化隧穿层。

在另一优选例中，所述的发射极选自下组：p+发射极。

在另一优选例中，所述方法还包括步骤：

在所述的步骤(3)之后，在所述发射极层表面制备钝化层。

在另一优选例中，所述的发射极层表面制备钝化层选自下组：SiNx钝化层、Al₃O₂钝化层，或其组合。

在另一优选例中，所述发射极层表面制备钝化层为SiNx钝化层，厚度为20-200nm。

在另一优选例中，所述发射极层表面制备钝化层为Al₃O₂钝化层，厚度为5.0-50nm。

在另一优选例中，所述方法还包括步骤：在所述的前表面钝化层表面制备正面电极，并在所述的掺杂硅薄膜层表面制备背面电极。

本发明的第二方面，提供一种太阳电池元件的制备方法，包括步骤：

(1)提供硅片；

(2)在所述的硅片表面形成钝化隧穿层，得到钝化隧穿层-硅片复合基材；

(3)通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)，在所述的钝化隧穿层-硅片复合基材上进行沉积，形成掺杂硅薄膜层，得到作为太阳电池元件的掺杂硅薄膜。

本发明的第三方面，提供一种太阳电池元件，所述的太阳电池元件为掺杂硅薄膜，且所述的太阳电池元件是通过本发明第二方面所述的方法制备的。

本发明的第四方面，提供一种太阳电池，所述的太阳电池是通过如本发明第一方面所述的方法制备的。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1.为n型TOPCon电池结构示意图

具体实施方式

本发明人经过广泛而又深入的研究，意外发现可通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)制备掺杂硅薄膜，并将其应用于制备太阳电池。本发明采用甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)能够在较低的温度下，无需高温退火，制备出激活掺杂浓度高，导电率高，适用于TopCon太阳电池的掺杂硅薄膜。基于以上发现，发明人完成了本发明。

术语

如本发明所用，术语“包括”和“包含”可互换使用，不仅包括开放式定义，还包括封闭式、和半封闭式定义。换言之，所述术语包括了“由……构成”、“基本上由……构成”。

太阳电池的制备方法

本发明提供了一种太阳电池的制备方法，所述的方法包括步骤：

(1)提供硅片；

(2)在所述的硅片表面形成钝化隧穿层，得到钝化隧穿层-硅片复合基材；

(3)通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)，以硅源气体和掺杂原子源气体在所述的钝化隧穿层-硅片复合基材上进行沉积，形成掺杂硅薄膜层，得到掺杂硅薄膜；

(4)用所述的掺杂硅薄膜制备得到太阳电池。

本发明所述方法制备的太阳电池是一种钝化接触晶体硅太阳电池，步骤(1)中所述的硅片以及步骤(2)中所述的钝化隧穿层并没有特别的限制，只要满足本发明的目的即可。应当理解的的是，在所述的步骤(2)中，所述的硅片表面形成钝化隧穿层，所述的表面是本领域技术人员通常理解的表面所述表面，不仅包括一个面如正面或背面，也包括两面如正面和背面，也包括其他可能理解的表面。在一个优选例中，所述的硅片的正面和背面分别形成钝化隧穿层，得到钝化隧穿层-硅片复合基材；通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)，以硅源气体和掺杂原子源气体在所述的钝化隧穿层-硅片复合基材上进行沉积，在正面和背面分别形成掺杂硅薄膜层。在另一优选例中，在正面或背面形成钝化隧穿层，通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)，在正面或背面形成掺杂硅薄膜层。

在一个优选例中，所述步骤(1)中，所述硅片为N-型硅片或P-型硅片。优选地，在所述步骤(1)中，所述硅片的厚度为2-500μm。在另一优选例中，在步骤(2)中，所述的钝化隧穿层的材料包括(但不局限于)：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅，或其组合。优选地，在步骤(2)中，所述的钝化隧穿层为热处理的氧化硅层。在另一优选例中，所述钝化隧穿层的厚度为0.8-3.0nm。在本发明的另一优选例中，所述的步骤(2)，通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)制备所述钝化隧穿层。采用VHF-PECVD能够原位制备高密度、低缺陷态的高质量氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅等材料，这些材料都可以取代传统的热氧化硅，作为高质量的钝化隧穿层。

本发明所述太阳电池的制备方法中，所述步骤(3)中，通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)，以硅源气体和掺杂原子源气体在所述的钝化隧穿层-硅片复合基材上进行沉积，形成掺杂硅薄膜层，得到掺杂硅薄膜。

常规的PECVD采用射频电源(RF，13.6MHz)，本发明中VHF-PECVD采用的频率范围可以是40-110MHz。与RF-PECVD相比，采用甚高频电源的好处在于：(1)在甚高频条件下，气体的解离效率增加，有利于产生更高浓度的原子氢，从而可以原位生长高质量的微晶/多晶硅。(2)甚高频技术可以有效降低离子能量峰值，有利于减少离子对薄膜表面的轰击，从而保证薄膜的质量，其生长的薄膜可以直接作为器件级应用。(3)甚高频技术对其气体解离效率高，可以直接形成掺杂硅薄膜如生活好美，可以原位制备掺杂激活浓度比RF-PECVD等上述常规方法更高的硅薄膜，有利于增强场钝化效果。(4)VHF-PECVD可以实现全低温制备，避免掺杂原子对氧化层的扩散，有利于提升氧化层的质量。(5)VHF-PECVD能够提高激发频率，可以降低离子能量，增加电子密度，产生更多活性粒子，从而提高沉积速率。(6)采用VHF-PECVD还能原位制备高密度、低缺陷态的高质量氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅等材料，这些材料都可以取代传统的热氧化硅，作为高质量的钝化隧穿层。

在一个优选例中，所述的掺杂硅薄膜层的材料包括(但不限于)：氢化氧化硅、微晶硅、多晶硅，或其组合。优选地，在所述的步骤(3)中，所述的掺杂硅薄膜层的厚度为10-1000nm。

甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)能够在较低的温度下，无需高温退火，制备出激活掺杂浓度高，导电率高，适用于TopCon太阳电池的掺杂硅薄膜。在本发明的一个优选例中，在步骤(3)中，所述的掺杂硅薄膜层的材料选自下组：氢化氧化硅、微晶硅、多晶硅，或其组合。优选地，在所述的步骤(3)中，所述的掺杂硅薄膜层的厚度为10-1000nm。在另一优选例中，所述的步骤(3)中沉积温度≤500℃，优选为150-400℃。在另一优选例中，所述的步骤(3)中甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)采用的频率范围为40-110MHz。

在一个优选例中，所述的步骤(3)中沉积得到的掺杂硅薄膜的晶化率≥50％，优选为50％-80％。在另一优选例中，所述的步骤(3)中，沉积得到的掺杂硅薄膜包括(但不限于)：n-型硅薄膜、p-型硅薄膜，或其组合。在另一优选例中，所述的步骤(3)中，沉积得到的掺杂硅薄膜包括(但不限于)：磷掺杂n-型硅薄膜、硼掺杂p-型硅薄膜，或其组合。

在另一优选例中，所述步骤(1)中的硅片为n-型硅片，所述的步骤(3)中的掺杂硅薄膜为n-型硅薄膜。

在另一优选例中，所述步骤(1)中的硅片为p-型硅片，所述的步骤(3)中的掺杂硅薄膜为p-型硅薄膜。

在另一优选例中，所述步骤(1)中的硅片为n-型硅片，且所述的步骤(3)中，在所述硅片的第一表面沉积n-型硅薄膜，第二表面沉积p-型硅薄膜。

在另一优选例中，所述步骤(1)中的硅片为p-型硅片，且所述的步骤(3)中，在所述硅片的第一表面沉积n-型硅薄膜，第二表面沉积p-型硅薄膜。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，沉积得到的掺杂硅薄膜为n-型硅薄膜，且掺杂浓度为≥1×10²⁰cm^-3，优选为≥3×10²⁰cm^-3，更优选为3×10²⁰cm^-3至10×10²⁰cm^-3。优选地，所述的步骤(3)中，所述的掺杂硅薄膜为磷掺杂n-型硅薄膜，且磷掺杂浓度≥1×10²⁰cm^-3，优选为≥3×10²⁰cm^-3，更优选为3×10²⁰cm^-3至10×10²⁰cm^-3。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，所述掺杂硅薄膜为p-型硅薄膜，且掺杂浓度为≥1×10¹⁹cm^-3，优选为≥3×10¹⁹cm^-3，更优选为3×10¹⁹cm^-3至10×0¹⁹cm^-3。优选地，所述的步骤(3)中，所述掺杂硅薄膜为硼掺杂p-型硅薄膜，且掺杂浓度为≥1×10¹⁹cm^-3，优选为≥3×10¹⁹cm^-3，更优选为3×10¹⁹cm^-3至10×0¹⁹cm^-3。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，所述的掺杂硅薄膜中氢含量>20at.％，优选为≥22at.％，更优选为22-30at.％。在另一优选例中，所述的步骤(3)中，所述掺杂硅薄膜的生长速率≥0.3nm/s，优选为≥1nm/s。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，所述沉积温度≤500℃，优选为150-400℃。

在另一优选例中，在所述步骤(3)中，沉积过程中，所述的衬底温度为150-550℃。

在另一优选例中，在所述步骤(3)中，所述的沉积采用选自下组的硅源气体进行：硅烷(SiH₄)。

在另一优选例中，在所述步骤(3)中，所述的掺杂原子源气体选自下组：磷烷(PH₃)、氢气(H₂)，或其组合。

在另一优选例中个，在所述步骤(3)中，沉积压力为0.05-1.0torr。

在另一优选例中，所述方法还包括步骤：

在所述的步骤(2)进行前，在所述硅片的第一表面制备发射极层，然后在所述硅片的第二表面制备所述的钝化隧穿层。

本发明中，第一表面、正面和前表面是可以互相替换的，第二表面、背面是可以相互替换的，指的是含有钝化隧穿层和掺杂硅薄膜层的这一面。

优选地，所述的发射极包括(但不限于)：p+发射极。

在另一优选例中，所述方法还包括步骤：

在所述的步骤(3)之后，在所述发射极层表面制备钝化层。

代表性的，所述的发射极层表面制备钝化层选自下组：SiNx钝化层、Al₃O₂钝化层，或其组合。优选地，所述发射极层表面制备钝化层为SiNx钝化层，厚度为20-200nm。优选地，所述发射极层表面制备钝化层为Al₃O₂钝化层，厚度为5.0-50nm。

在另一优选例中，所述方法还包括步骤：在所述的前表面钝化层表面制备正面电极，并在所述的掺杂硅薄膜层表面制备背面电极。

太阳电池元件的制备方法

本发明还提供一种太阳电池元件的制备方法，包括步骤：

(1)提供硅片；

(2)在所述的硅片表面形成钝化隧穿层，得到钝化隧穿层-硅片复合基材；

(3)通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)，在所述的钝化隧穿层-硅片复合基材上进行沉积，形成掺杂硅薄膜层，得到作为太阳电池元件的掺杂硅薄膜；

在一个优选例中，对所述太阳电池元件的制备方法的技术特征的进一步限定如上文太阳电池的制备方法所述。

太阳电池元件

本发明还提供一种太阳电池元件，所述的太阳电池元件为本发明所述掺杂硅薄膜，且所述的太阳电池元件是通过如本发明太阳电池元件的制备方法所制备得到。

太阳电池

本发明还提供一种太阳电池，所述的太阳电池是通过本发明所述的太阳电池的方法制备的。

本发明的主要优点包括：

1.采用VHF-PECVD可以一次性制备富含氢的(>20at.％)钝化隧穿层和重掺杂硅薄膜层，无需后继退火，掺杂硅薄膜质量高，界面态缺陷密度低。

2.采用VHF-PECVD可以原位实现晶化率高于50％掺杂硅薄膜如微晶/多晶硅薄膜的制备。

3.采用VHF-PECVD可以高速制备掺杂硅薄膜，器件级掺杂硅薄膜的生长速率可以达到0.3nm/s以上。

4.采用VHF-PECVD可以提升可以原位生长掺杂浓度高的掺杂硅薄膜如微晶/多晶硅薄膜，其中n-型硅薄膜中磷掺杂浓度可以>1×10²⁰cm^-3，p-型硅薄膜中磷(是否应为为硼)浓度可>1×10¹⁹cm^-3，满足作为TOPCon电池载流子选择性吸收层的掺杂需求。

5.制备温度低(<500℃)，可以原位低温制备掺杂硅薄膜如微晶/多晶硅薄膜，避免了掺杂原子对氧化层的扩散，有效保证氧化层的完整性；消除掺杂原子进入硅片衬底的可能性，避免带来俄歇复合，确保硅片的寿命不下降。

6.制备过程离子轰击能量低，有效保护了钝化隧穿层和掺杂硅薄膜本身，能够保持钝化效果不降低。

7.采用VHF-PECVD法还可以原位制备高密度、低缺陷态的高质量氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅等材料，这些材料都可以取代传统的热氧化硅，作为高质量的钝化隧穿层。从而也避免了通常制备高质量氧化硅所需要的高温退火过程。

8.低温制备过程还能避免了高温扩散带来的一系列副作用，可以有效避免二次缺陷、保护其他功能层、维持硅片质量、确保工艺兼容性。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。

钝化对比

实施例1

采用n型硅片，在前后表面分别制备一层厚度低于2nm的高质量热氧化层；采用VHF-PECVD法原位沉积微晶硅薄膜。制备过程采用硅烷(SiH₄)、磷烷(PH₃)和氢气(H₂)为反应气体，电源频率为40.68MHz，衬底温度为300℃，沉积压力为0.6torr，最终沉积一层厚度为40nm、晶化率为58％、有效磷掺杂浓度达到5.5×10²⁰cm^-3的多晶硅薄膜；最后采用SintonWCT-120测试样品的表面钝化效果。表面饱和电流J_oe≈20～40fA/cm²，隐含开路电压iV_oc≈680～700mV。

对比例1

采用PECVD法原位沉积掺磷非晶硅。沉积过程采用射频电源，制备过程采用的气体分别为硅烷(SiH₄)、磷烷(PH₃)和氢气(H₂)，反应时气压为0.4Torr，最终获得一层厚度为50nm、氢含量约为20at.％的磷掺杂非晶硅薄膜；对薄膜进行850℃30min退火，形成有效掺杂浓度约为2×10²⁰cm^-3的多晶硅薄膜；最后采用Sinton WCT-120测试样品的表面钝化效果。表面饱和电流J_oe≈80～100fA/cm2，隐含开路电压iV_oc≈660～680mV。

实施例1和对比例1的效果比较：

与对比例1相比，实施例1采用的VHF-PECVD法避免高温处理，减少掺杂杂质的扩散，从而有利于提升表面钝化效果。

电池对比

实施例2

电池结构如下所示，首先对n型硅片前表面进行扩硼处理，形成p+发射极；在背面制备一层厚度低于2nm的高质量热氧化层；采用VHF-PECVD法原位沉积微晶硅薄膜。制备过程采用硅烷(SiH₄)、磷烷(PH₃)和氢气(H₂)为反应气体，电源频率为40.68MHz，衬底温度为350℃，沉积压力为0.5torr，最终沉积一层厚度为30nm、晶化率为64％、有效磷掺杂浓度达到6.4×10²⁰cm^-3的多晶硅薄膜。最后制备前表面Al₂O₃/SiN_x钝化层；制备前后电极。最后采用Newport Oriel,SoliA测试电池效率。最终电池的性能为：开路电压为687mV，短路电流40.03mA/cm2，填充因子80.1％，效率22.02％。

对比例2

电池结构依然如图1所示，首先对n型硅片前表面进行扩硼处理，形成p+发射极；在背面制备一层厚度低于2nm的高质量热氧化层；采用PECVD法沉积非晶硅，沉积过程采用射频电源，制备过程采用的气体分别为硅烷(SiH₄)、磷烷(PH₃)和氢气(H₂)，反应时气压为0.4Torr，最终获得一层厚度为30nm的磷掺杂非晶硅薄膜，对薄膜进行900℃20min退火，形成有效掺杂浓度约为4.1×10²⁰cm^-3的多晶硅薄膜；制备前表面Al₂O₃/SiN_x钝化层；制备前后电极。最后采用Newport Oriel,SoliA测试电池效率。最终电池的性能为：开路电压为659mV，短路电流40.08mA/cm2，填充因子80.2％，效率21.18％。

实施例2和对比例2效果比较：

实施例2中，采用VHF-PECVD制备的器件的开路电压是687mV，而对比文件2中采用PECVD后，开路电压是659mV，这种差异在光伏器件中是很明显的。实施例2中的开路电压属于高开路电压器件，而对比例2中的的开路电压只能算中等水平，提升的效果是很明显的。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种太阳电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：

(1)提供硅片；

(2)在所述的硅片表面形成钝化隧穿层，得到钝化隧穿层-硅片复合基材；

(3)通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)，以硅源气体和掺杂原子源气体在所述的钝化隧穿层-硅片复合基材上进行沉积，形成掺杂硅薄膜层，得到掺杂硅薄膜；

(4)用所述的掺杂硅薄膜制备得到太阳电池。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述硅片为N-型硅片或P-型硅片。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中沉积得到的掺杂硅薄膜的晶化率≥50％，优选为50％-80％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，所述甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)采用的频率范围为40-110MHz。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

在所述的步骤(2)进行前，在所述硅片的第一表面制备发射极，然后在所述硅片的第二表面制备所述的钝化隧穿层。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

在所述的步骤(3)之后，在所述发射极层表面制备钝化层。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：在所述的前表面钝化层表面制备正面电极，并在所述的掺杂硅薄膜层表面制备背面电极。

8.一种太阳电池元件的制备方法，其特征在于，包括步骤：

(1)提供硅片；

(2)在所述的硅片表面形成钝化隧穿层，得到钝化隧穿层-硅片复合基材；

(3)通过甚高频等离子增强气相沉积法(VHF-PECVD)，在所述的钝化隧穿层-硅片复合基材上进行沉积，形成掺杂硅薄膜层，得到作为太阳电池元件的掺杂硅薄膜。

9.一种太阳电池元件，其特征在于，所述的太阳电池元件为掺杂硅薄膜，且所述的太阳电池元件是通过如权利要求8所述的方法制备的。

10.一种太阳电池，其特征在于，所述的太阳电池是通过如权利要求1-7任一项所述的方法制备的。