[发明专利]一种原位制备太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种原位制备太阳能电池的方法。

背景技术

面对当前的能源危机和化石类燃料的大量耗用所引发的温室效应、酸雨等环境问题，迫切需要在世界范围内开发和有效利用新能源。太阳能是一种取材方便、绿色环保的可再生能源，在不远的将来将成为世界能源供应的主体。太阳能电池作为一种清洁高效的绿色可持续能源，将为太阳能的有效利用提供更广阔的前景。因此，针对太阳能电池光电转换效率的探索也必将是一个极具应用意义和发展前景的方向。

目前，现有技术制备硅太阳能电池的流程如图1所示。

首先对硅片进行预处理(步骤101)；随后为减小硅对入射光的反射率，对硅片进行图形化、制绒处理或制备黑硅(步骤102)；随后为提高硅的红外吸收率，对硅片进行硫系元素掺杂(硫：S，硒：Se，碲：Te)(步骤103)；随后向硅片中掺入P(磷)、As(砷)或B(硼)，形成PN结(步骤104)；随后为减小表面损伤，对硅片进行钝化处理(步骤105)；随后制作栅电极和背电极，完成太阳能电池片制备(步骤106)；随后将太阳能电池片封装成组件(步骤107)。

上述制备太阳能电池的方法中，步骤101至步骤107对应的工序需要在不同的设备中完成，这使得太阳能电池的制备工艺变得复杂，工艺可控性变差，更重要的是上述方法制备的太阳电池成本太高，而无法取代传统能源，太阳能电池的大范围应用受到限制。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种原位制备太阳能电池的方法，采用本方法，能够在原位实现黑硅制备、PN结制作和钝化层成形，从而大大减少了制备太阳能电池所需的设备，大幅降低了太阳能电池的制作成本，并且工艺过程简单，易于控制。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种原位制备太阳能电池的方法，所述方法包括：

(a)对硅片进行预处理；

(b)将经预处理后的所述硅片放置于等离子体浸没离子注入机的注入腔室内，利用等离子体浸没离子注入工艺，完成黑硅的制备，在所述黑硅上制作PN结以及形成钝化层；

(c)将所述已完成PN结制作和钝化层形成的黑硅从所述等离子体浸没离子注入机取出，在所述黑硅的背面制备金属背电极，在所述钝化层上制备金属栅极，经封装后形成太阳能电池。

进一步地，本发明具有如下特点，所述步骤(b)进一步包括如下步骤：

(b1)将经预处理后的硅片放置于等离子体浸没离子注入机的注入腔室内，使得所述硅片与可施加偏置电压的电源电气连接；

(b2)调整所述等离子体浸没离子注入机的若干工艺参数，使得在所述注入腔室内产生包括具有刻蚀作用的离子和具有钝化作用的离子的等离子体，所述具有刻蚀作用的离子、所述具有钝化作用的离子注入至所述硅片内，并且与所述硅片发生反应，形成黑硅；

(b3)保持所述黑硅在原位，再次调整所述等离子体浸没离子注入机的若干工艺参数，使得在所述注入腔室内产生包括掺杂离子的等离子体，所述掺杂离子注入至所述黑硅内，形成PN结；

(b4)保持所述已形成PN结的黑硅在原位，又一次调整所述等离子体浸没离子注入机的若干工艺参数，使得在所述注入腔室内产生包括具有钝化作用的离子的等离子体，所述具有钝化作用的离子注入至所述黑硅内，所述具有钝化作用的离子与所述黑硅发生反应，形成钝化层。

进一步地，本发明具有如下特点：所述工艺参数包括注入腔室的本底压强和工作压强，注入至所述注入腔室内的工艺气体的流量，抽取所述注入腔室内的工艺气体的速度，所述工艺气体的组成成分、组成比例和浓度，所述等离子体浸没离子注入机的等离子体电源的输出功率和频率，所述可施加偏置电压的电源所施加的偏置电压，以及等离子体注入时间。

进一步地，本发明具有如下特点：所述偏置电压由多种偏置电压组合而成，通过调节所述等离子体注入时间、所述注入气体的流量和组成比例、所述等离子体电源的输出功率或所述偏置电压来改变注入所述黑硅内的掺杂离子的浓度。

进一步地，本发明具有如下特点，所述步骤(b2)包括如下步骤：

抽取所述注入腔室内的气体，使得所述注入腔室的压强进入预先设置的本底压强范围，所述预先设置的本底压强范围为10^-7Pa～1000Pa；

向所述注入腔室充入工艺气体，所述工艺气体包括具有刻蚀作用的气体和具有钝化作用的气体，调整所述工艺气体的流量和组成体积比，使得所述注入腔室的压强进入预先设置的工作压强范围，所述预先设置的工作压强范围为10-3Pa～1000Pa；