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CN112002778B - 硅异质结太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

硅异质结太阳能电池及其制作方法 Download PDF

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CN112002778B CN202010718701.4A CN202010718701A CN112002778B CN 112002778 B CN112002778 B CN 112002778B CN 202010718701 A CN202010718701 A CN 202010718701A CN 112002778 B CN112002778 B CN 112002778B
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Abstract

本发明公开一种硅异质结太阳能电池以及硅异质结太阳能电池的制作方法，涉及太阳能电池技术领域，以利用本征非晶硅锗层抑制硅基底界面的外延生长，以利用本征非晶硅层提升硅基底界面的钝化效果。该硅异质结太阳能电池，包括：N型硅基底；形成在N型硅基底的一面上的本征非晶硅锗层；形成在本征非晶硅锗层上的第一本征非晶硅层；以及形成在第一本征非晶硅层上的P型掺杂非晶硅层。本发明提供的硅异质结太阳能电池的制作方法用于制作上述硅异质结太阳能电池。

Description

硅异质结太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，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
硅异质结太阳能电池为在P型非晶硅层和N型非晶硅层与晶硅基底之间增加一层本征氢化非晶硅层的太阳能电池，该本征非晶硅层用于对掺杂硅基底进行钝化。然而，在晶硅基底上沉积的本征非晶硅层，容易出现外延生长，影响钝化效果，造成开路电压较低，进而导致硅异质结太阳能电池效率低下。且由于形成在硅基底朝向P型非晶硅层一侧的外延层处于内建电场之内，故该外延层对硅异质结太阳能电池的影响较大。
目前，抑制本征非晶硅层外延生长的主要方法是：在晶硅基底位于P型非晶硅层一侧的界面先沉积一层超薄的本征氧化硅层，随后再沉积一层本征非晶硅层。利用本征氧化硅层中的氧掺杂抑制本征非晶硅薄膜的外延生长，减少界面的缺陷数量，以实现较好的钝化效果。
但随着本征氧化硅层的加入，会造成晶硅基底与P型非晶硅层之间的价带的失配。价带的失配会对空穴造成较大的势垒，进而影响空穴的输运，导致硅异质结太阳能电池具有较大的串阻和较低的填充因子，影响硅异质结太阳能电池效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅异质结太阳能电池以及硅异质结太阳能电池的制作方法，以利用本征非晶硅锗层抑制硅基底界面的外延生长，以利用本征非晶硅层提升硅基底界面的钝化效果。
第一方面，本发明提供一种硅异质结太阳能电池，包括：
N型硅基底；
形成在N型硅基底的一面上的本征非晶硅锗层；
形成在本征非晶硅锗层上的第一本征非晶硅层；
以及形成在第一本征非晶硅层上的P型掺杂非晶硅层。
在采用上述技术方案的情况下，在N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层一侧的界面形成一层本征非晶硅锗层。该本征非晶硅锗层中的锗元素可以明显抑制硅基底的外延生长，从而提升开路电压，进而提高硅异质结太阳能电池的性能。同时本征非晶硅锗层具有较低的带隙宽度，可以降低晶硅基底朝向P型掺杂非晶硅层一侧界面的价带补偿，从而增加空穴输运，提升硅异质结电池的填充因子。之后，在本征非晶硅锗层上形成第一本征非晶硅层，利用该第一本征非晶硅层对硅基底界面的悬挂键继续进行钝化，可以弥补单纯用本征非晶硅锗层本身缺陷态密度较大的缺陷，从而提高了硅基底界面的钝化效果，以使该硅基底界面的钝化效果满足需求。基于此，本方案在N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层一侧的界面依次沉积本征非晶硅锗层和本征非晶硅层，可以有效抑制N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层的一侧界面的外延生长，和降低N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层的一侧界面的价带补偿。同时不影响对N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层的一侧界面处的钝化效果，可以明显提升电池效率。
在一种可能的实现方式中，本征非晶硅锗层中锗元素的原子个数百分比为0.5％-50％，本征非晶硅锗层中的氢元素的原子个数百分比为5％-26％。
在采用上述技术方案的情况下，该本征非晶硅锗层中的锗元素用于抑制硅基底界面的外延生长。当在硅基底的界面上形成该本征非晶硅锗层时，可以通过设置本征非晶硅锗层中锗元素的原子个数百分比，来使硅基底界面外延生长，此时，本征非晶硅锗层中锗元素的原子个数百分比为0.5％-50％。本征非晶硅锗层中的氢元素用于钝硅基底界面的悬挂键进行钝化，此时，可以设置该本征非晶硅锗层中的氢元素的原子个数百分比为5％-26％。
在一种可能的实现方式中，本征非晶硅锗层的厚度与第一本征非晶硅层的厚度之比为(0.025-0.5)：1。
在采用上述方案的情况下，本征非晶硅锗层用于抑制硅基底界面的外延生长，从而提高该硅异质结电池的开路电压。但该本征非晶硅锗层由于锗元素的影响，会使其自身的缺陷态密度增加，影响硅基底界面的钝化效果，因此，在本征非晶硅锗层上形成第一本征非晶硅层用于提高硅基底界面的钝化效果。此时，如果本征非晶硅锗层的厚度较厚，可能会影响第一本征非晶硅层对硅基底界面的钝化效果。基于上述原因，当本征非晶硅锗层的厚度与第一本征非晶硅层的厚度之比为(0.025-0.5)：1时，第一本征非晶硅层对硅基底界面的钝化效果较好。
在一种可能的实现方式中，本征非晶硅锗层的厚度为0.5nm-2.5nm，第一本征非晶硅层的厚度为2nm-20nm。
在采用上述方案的情况下，当本征非晶硅锗层的厚度为0.5nm-2.5nm，第一本征非晶硅层的厚度为2nm-20nm时，可以提高该硅异质结电池开路电压和硅基底界面的钝化效果，从而提升该硅异质结电池的效率。
在一种可能的实现方式中，硅异质结太阳能电池还包括依次形成在P型掺杂非晶硅层上的第一导电膜和第一电极；依次形成在硅基底的另一面上的第二本征非晶硅层、N型掺杂非晶硅层、第二导电膜和第二电极。
在采用上述方案的情况下，可以获得完整的该硅异质结电池，且该硅异质结电池具有较大的开路电压和较高的电池效率。
第二方面，本发明提供一种硅异质结太阳能电池的制作方法，包括：提供N型硅基底；在N型硅基底上形成本征非晶硅锗层；在本征非晶硅锗层上形成第一本征非晶硅层；在第一本征非晶硅层上形成P型掺杂非晶硅层。
在采用上述技术方案的情况下，在N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层一侧的界面形成一层本征非晶硅锗层。该本征非晶硅锗层中的锗元素可以明显抑制硅基底的外延生长，从而提升开路电压，进而提高硅异质结太阳能电池的性能。同时本征非晶硅锗层具有较低的带隙宽度，可以降低晶硅基底朝向P型掺杂非晶硅层一侧界面的价带补偿，从而增加空穴输运，提升硅异质结电池的填充因子。但本征非晶硅锗层中的锗元素会造成本征非晶硅锗层本身缺陷态密度增加，引起晶硅界面钝化效果变差。故上述技术方案在本征非晶硅锗层上形成第一本征非晶硅层，利用该第一本征非晶硅层对硅基底界面的悬挂键继续进行钝化，从而提高了硅基底界面的钝化效果，以使该硅基底界面的钝化效果满足需求。因此，本方案在N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层一侧的界面依次沉积本征非晶硅锗层和本征非晶硅层，可以有效抑制N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层的一侧界面的外延生长，和降低N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层的一侧界面的价带补偿。同时不影响对N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层的一侧界面处的钝化效果，可以明显提升电池效率。
在一种可能的实现方式中，在N型硅基底上形成本征非晶硅锗层包括：以硅烷、锗烷为反应气体，在N型硅基底的一面上，利用化学气相沉积工艺沉积本征非晶硅锗层。
在采用上述技术方案的情况下，利用化学气相沉积工艺可以在硅基底上均匀地沉积本征非晶硅锗层。以硅烷和锗烷为反应气体，通过控制硅烷和锗烷的流量，可以获得满足需求的本征非晶硅锗层，以提升硅异质结电池的开路电压和填充因子。
在一种可能的实现方式中，硅烷和锗烷的反应气体中，锗烷与硅烷的流量比为(0.1-1)：1。
在采用上述技术方案的情况下，当锗烷与硅烷的流量比为(0.1-1)：1时，在硅基底的一面上利用化学气相沉积工艺沉积的本征非晶硅锗层可以明显抑制硅基底界面的外延生长，从而提升开路电压，进而提高硅异质结太阳能电池的性能。
在一种可能的实现方式中，在本征非晶硅锗层上形成第一本征非晶硅层包括：以氢气和硅烷为反应气体，在本征非晶硅锗层上，利用化学气相沉积工艺沉积第一本征非晶硅层。
在采用上述技术方案的情况下，当以硅烷为反应气体，在本征非晶硅锗层上沉积第一本征非晶硅层，此时第一本征非晶硅层含有的Si-H2基团时，可以较好的满足硅基底表面的钝化作用。当以氢气为反应气体，在本征非晶硅锗层上沉积第一本征非晶硅层，此时第一本征非晶硅层中含有的Si-H基团含量较高。在第一本征非晶硅层具有Si-H基团的情况下，第一本征非晶硅层的膜层结构紧致、缺陷态较低，可以减少载流子复合，从而使第一本征非晶硅层具有较好电学性能。故以氢气和硅烷为反应气体，在本征非晶硅锗层上，利用化学气相沉积工艺沉积第一本征非晶硅层，此时，第一本征非晶硅层不仅能够满足对硅基底的钝化作用，还具有较好的电学性能。
在一种可能的实现方式中，氢气和硅烷为反应气体中，氢气和硅烷的流量比为(10-20)：1。
在采用上述技术方案的情况下，在本征非晶硅锗层上，利用化学气相沉积工艺沉积的第一本征非晶硅层具有较好的钝化效果，可以满足对硅基底界面的钝化作用，以提升电池的效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的一种硅异质结太阳电池结构图；
图2至图5示出了本发明实施例提供的硅异质结太阳电池的制作方法的各个阶段状态示意图；
图6示出了本发明实施例提供的对照组的硅异质结太阳电池结构图；
图7为本发明实施例中参照组、示例一和示例二中制作的硅异质结电池的串阻对照图；
图8为本发明实施例中参照组、示例一和示例二中制作的硅异质结电池填充因子的对照图；
图9为本发明实施例中参照组、示例一和示例二中制作的硅异质结电池效率的对照图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
硅异质结太阳能电池为在P型非晶硅层和N型非晶硅层与晶硅基底之间增加一层本征氢化非晶硅层的太阳能电池，该本征非晶硅层用于对掺杂硅基底进行钝化。然而，在晶硅基底上沉积的本征非晶硅层，容易出现外延生长，影响钝化效果，造成开路电压较低，进而导致硅异质结太阳能电池效率低下。且由于形成在硅基底朝向P型非晶硅层一侧的外延层处于内建电场之内，故该外延层对硅异质结太阳能电池的影响较大。
目前，抑制本征非晶硅层外延生长的主要方法是：在晶硅基底位于P型非晶硅层一侧的界面先沉积一层超薄的本征氧化硅层，随后再沉积一层本征非晶硅层。利用本征氧化硅层中的氧掺杂抑制硅基底界面的外延生长，从而减少界面的缺陷数量，以实现较好的钝化效果。
典型的非晶硅带隙为1.7eV，但氧元素的掺入会引起带隙的增大，而带隙的增大是由价带下移造成的。此时，会造成硅基底与本征氧化硅层价带较大的失配，两者的价带补偿随着氧含量的增加从0.4eV到1.2eV变化。
价带的失配会对空穴造成较大的势垒，进而影响空穴的输运，因此在硅基底处插入一层超薄本征氧化硅层虽然可以减少缺陷，具有高的开路电压。但会导致硅异质结太阳能电池具有较大的串阻和较低的填充因子，影响硅异质结太阳能电池效率的提高。
基于此，图1示出了本发明实施例中的一种硅异质结太阳能电池的结构示意图。参照图1，该硅异质结电池包括：N型硅基底10。该N型硅基底10中掺杂有N型杂质元素。N型杂质元素包括第VA族元素，例如：磷、砷、锑等。
参照图1，该硅异质结电池还包括：形成在N型硅基底的一面上的本征非晶硅锗层201。根据上述分析可知，由于硅基底10朝向P型非晶硅层一侧处于内建电场之内，硅基底位于该侧的界面如果产生外延层，会对硅异质结太阳能电池造成较大的影响。故此时，设置N型硅基底10的一面为N型硅基底10朝向P型非晶硅层一侧的表面。
参照图1，在N型硅基底1朝向P型掺杂非晶硅层一侧的界面形成一层本征非晶硅锗层201。由于本征非晶硅锗层201含有锗元素，该锗元素可以明显抑制征硅基底界面的外延生长，从而提升开路电压，进而提高硅异质结太阳能电池的性能。同时本征非晶硅锗层201具有较低的带隙宽度，可以降低晶硅基底10朝向P型掺杂非晶硅层一侧界面的价带补偿，从而增加空穴输运，提升硅异质结电池的填充因子。
参照图1，该硅异质结电池还包括：形成在本征非晶硅锗层201上的第一本征非晶硅层202。在硅异质结电池中，若单纯采用本征非晶硅锗层，而本征非晶硅锗层本身缺陷态密度较高，会引起硅基底界面钝化效果变差。故在本征非晶硅锗层上形成第一本征非晶硅层，利用该第一本征非晶硅层对晶硅界面的悬挂键继续进行钝化，从而提高了硅基底界面的钝化效果，以使该硅基底界面的钝化效果满足需求。
参照图1，综上所述，该硅异质结电池在N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层一侧的界面依次沉积本征非晶硅锗层和第一本征非晶硅层可以有效抑制N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层的一侧界面的外延生长和降低N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层的一侧界面的价带补偿，同时不影响对N型硅基底朝向P型掺杂非晶硅层的一侧界面处的钝化效果，可以明显提升电池效率。
参照图1，为了实现硅异质结太阳能电池的完整结构，该硅异质结太阳能电池还包括形成在第一本征非晶硅层202上的P型掺杂非晶硅层40，依次形成在P型掺杂非晶硅层40上的第一导电膜601和第一电极701，依次形成在硅基底10的另一面上的第二本征非晶硅层30、N型掺杂非晶硅层50、第二导电膜602和第二电极702。
可以理解，本征非晶硅锗层中的锗元素用于抑制硅基底界面的外延生长。为了使本征非晶硅锗层中的锗元素可以明显抑制硅基底界面的外延生长，可以设置本征非晶硅锗层中锗元素的原子个数百分比为0.5％-50％。本征非晶硅锗层中的氢元素用于钝硅基底界面的悬挂键进行钝化，此时，可以根据该本征非晶硅锗层的本身性能，设置该本征非晶硅锗层中的氢元素的原子个数百分比为5％-26％。
作为一种具体的示例，本征非晶硅锗层中锗元素的原子个数百分比为3％，氢元素的原子个数百分比为20％。
作为另一种具体的示例，本征非晶硅锗层中锗元素的原子个数百分比为40％，氢元素的原子个数百分比为5％。
根据上述描述可知，本征非晶硅锗层中的锗元素用于抑制硅基底界面的外延生长，从而提高该硅异质结电池的开路电压。但该本征非晶硅锗层由于锗元素的影响，会使其自身的缺陷态密度增加，影响硅基底界面的钝化效果，因此，可以在本征非晶硅锗层上形成第一本征非晶硅层用于提高硅基底界面的钝化效果。此时，如果本征非晶硅锗层的厚度较厚，可能会影响第一本征非晶硅层对硅基底界面的钝化效果。基于上述原因，可以将本征非晶硅锗层设置的较薄，以使第一本征非晶硅层可以对硅基底界面具有较好钝化效果。此时，可以通过设置本征非晶硅锗层的厚度与第一本征非晶硅层的厚度之比来实现。
示例性的：本征非晶硅锗层的厚度与第一本征非晶硅层的厚度之比为(0.025-0.5)：1。具体的，本征非晶硅锗层的厚度与第一本征非晶硅层的厚度之比也可以为0.03:1。或，本征非晶硅锗层的厚度与第一本征非晶硅层的厚度之比可以为0.35:1。可以理解，可以根据具体的需求，例如：本征非晶硅锗层用于提升硅异质结电池的开路电压的效果，以及第一本征非晶硅层对N型硅基底的钝化效果，来设置本征非晶硅锗层的厚度与第一本征非晶硅层的厚度之比。
为了更好的提高硅异质结电池的开路电压，以及同样较好的提高硅基底的钝化效果，可以设置本征非晶硅锗层的厚度为0.5nm-2.5nm，第一本征非晶硅层的厚度为2nm-20nm。在此条件下，该硅异质结电池具有较高的效率。
本发明实施例还公开了一种硅异质结太阳能电池的制作方法，硅异质结太阳能电池的制作方法包括以下步骤：
参照图2，提供一N型硅基底10。可以理解，该N型硅基底10中掺杂有N型杂质元素。N型杂质元素包括第VA族元素，例如：磷、砷、锑等。
示例性的，该N型硅基底的制作步骤可以为：提供一单晶硅衬底，该单晶硅衬底为N型双面抛光的直拉单晶硅片，厚度为180～300μm，电阻率为0.1～2Ω·cm，少子寿命大于200μs。然后利用碱液和制绒添加剂进行单晶硅衬底制绒。再采用清洗方法对硅片进行表面清洗，清除表面污染杂质。接下来，用1％的氢氟酸溶液去除表面氧化层，最终得到N型硅基底。其中，清洗方法可以为RCA标准清洗方法。
参照图3，在N型硅基底10上形成本征非晶硅锗层201。本征非晶硅锗层201用于提升硅异质结电池的开路电压和填充因子。
具体的，参照图3，在N型硅基底10上形成本征非晶硅锗层201可以为：以硅烷、锗烷为反应气体，在N型硅基底的一面上，利用化学气相沉积工艺沉积本征非晶硅锗层。其中，化学气相沉积工艺可以使用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积)设备或HWCVD(Hotwire Chemical Vapor Deposition，热丝化学气相沉积)设备来实现。化学气相沉积工艺可以在硅基底上均匀地沉积本征非晶硅锗层。以硅烷和锗烷为反应气体，通过控制硅烷和锗烷的反应量，可以获得满足需求的本征非晶硅锗层，以使提升硅异质结电池的开路电压和填充因子。
示例性的，上述硅烷和锗烷的反应气体中，锗烷与硅烷的流量比为(0.1-1)：1。此时，在硅基底的一面上利用化学气相沉积工艺沉积的本征非晶硅锗层可以明显抑制硅基底界面的外延生长，从而提升开路电压，进而提高硅异质结太阳能电池的性能。
参照图4，在本征非晶硅锗层201上形成第一本征非晶硅层202。该第一本征202用于对硅基底10进行继续钝化，以获得满足需求的硅基底10。
示例性的，在本征非晶硅锗层201上形成第一本征非晶硅层202包括：以氢气和硅烷为反应气体，在本征非晶硅锗层201上，利用化学气相沉积工艺沉积第一本征非晶硅层202。其中，此处的化学气相沉积工艺与前述在N型硅基底的一面上，沉积本征非晶硅锗层时采用的化学气相沉积工艺基本相同，此处不再赘述。
当以硅烷为反应气体，在本征非晶硅锗层上沉积第一本征非晶硅层，此时第一本征非晶硅层含有的Si-H2基团时，可以较好的满足硅基底表面的钝化作用。当以氢气为反应气体，在本征非晶硅锗层上沉积第一本征非晶硅层，此时第一本征非晶硅层中含有的Si-H基团含量较高。在第一本征非晶硅层具有Si-H基团的情况下，第一本征非晶硅层的膜层结构紧致、缺陷态较低，可以减少载流子复合，从而使第一本征非晶硅层具有较好电学性能。故以氢气和硅烷为反应气体，在本征非晶硅锗层上，利用化学气相沉积工艺沉积第一本征非晶硅层，此时，第一本征非晶硅层不仅能够满足对硅基底的钝化作用，还具有较好的电学性能。
可以理解，也可以采用其他的反应气体制备第一本征非晶硅层202。此时，该第一本征非晶硅层202中的氢元素原子个数百分比也可以接近0％。本发明对此不做限定，只要该第一本征非晶硅层202能够实现对N型硅基底的钝化作用就行。
再者，该第一本征非晶硅层可以为一层，也可以为叠层结构。当该第一本征非晶硅层为叠层结构时，其中一层中氢元素的原子个数百分比可以为0％。
参照图5，形成第一本征非晶硅层202之后，在第一本征非晶硅层202上形成P型掺杂非晶硅层40。示例性的，该P型掺杂非晶硅层的厚度可以为5nm-20nm。
参照图5，依次形成在P型掺杂非晶硅层40上形成第一导电膜601和第一电极701；依次形成在硅基底10的另一面上的第二本征非晶硅层30、N型掺杂非晶硅层50、第二导电膜602和第二电极702，得到如图5所述的硅异质结电池。
示例性的，第二本征非晶硅层30的厚度可以为5nm-20nm。N型掺杂非晶硅层50的厚度可以为5nm-20nm。第一导电膜601和第二导电膜可以为TCO(透明导电膜)。第一导电膜601和第二导电膜的厚度为70nm-100nm。
以下结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1
硅异质结太阳能电池的制作方法如下：
1)对N型晶体硅片(n-c-Si)进行表面制绒清洗以形成金字塔结构和除其表面污染杂质，得到N型硅基底。其中，N型晶体硅片采用的单晶硅衬底为N型双面抛光的直拉单晶硅片，厚度为180μm，电阻率为0.3Ω·cm，少子寿命1000μs。使用质量百分比为2％NaOH和IPA混合溶液进行硅片制绒，温度为83℃。然后，采用RCA标准清洗方法对硅片进行表面清洗，清除表面污染杂质。接下来，用1％的氢氟酸溶液去除表面氧化层。
2)在N型硅基底的一侧先通过PECVD方法沉积一层1nm的本征非晶硅锗(i-a-SiGe:H)层，反应气体为SiH4、GeH4和H2，其中GeH4和SiH4的流量比值为0.1，H2和SiH4的流量比值为10，PECVD设备的电源功率密度为300W/cm2，压力为50Pa，衬底温度为200℃。
然后在本征非晶硅锗层上再通过PECVD沉积一层10nm的本征非晶硅(i-a-Si:H)层。反应气体为H2和SiH4，H2和SiH4的流量比为15，PECVD设备的电源功率密度为120W/cm2，压力为90Pa，衬底温度为200℃。i-a-SiGe:H和i-a-Si:H共同组成本征钝化层，然后再沉积10nm p型掺杂非晶硅层(p-a-Si:H),反应气体为SiH4、B2H6和H2，其中H2和SiH4的流量比值为4，B2H6和SiH4的流量比值为0.04。PECVD设备的电源功率密度为150W/cm2，压力为60Pa，衬底温度为200℃。
3)在N型硅基底的另一侧，首先采用PECVD沉积9nm本征非晶硅层，反应气体为SiH4和H2，其中H2和SiH4的流量比例为3/1。PECVD设备的电源功率密度为170W/cm2，压力为70Pa，衬底温度为200℃。然后再在其上沉积10nm N型掺杂非晶硅层，反应气体为SiH4、H2和PH3，H2与SiH4的流量比值为5，PH3与SiH4的流量比值为0.02。电源功率密度为150W/cm2，压力为80Pa，衬底温度为200℃。
4)采用PVD(Physical vapor deposition,物理气相沉积)方法再在N型掺杂非晶硅层和P型掺杂非晶硅层上沉积75nm的ITO(氧化铟锡)透明导电薄膜。其中，ITO中的铟元素的质量百分比为90％，锡元素的质量百分比为10％。PVD设备中充入Ar和O2，O2与Ar的流量比值为0.025，压力0.5Pa，衬底温度为室温。
5)最后在透明导电薄膜上利用丝网印刷形成银电极。
实施例2
硅异质结太阳能电池的制作方法如下：
1)对N型晶体硅片(n-c-Si)，进行表面制绒清洗以形成金字塔结构和除其表面污染杂质，得到N型硅基底。其中，N型晶体硅片采用的单晶硅衬底为N型双面抛光的直拉单晶硅片，厚度为180μ8，电阻率为0.3为的直拉，少子寿命1000μs。使用质量百分比为2％NaOH和IPA混合溶液进行硅片制绒，温度为83℃。然后，采用RCA标准清洗方法对硅片进行表面清洗，清除表面污染杂质。接下来，用质量百分比为1％的氢氟酸溶液去除表面氧化层。
2)在N型硅基底的一侧先通过HWCVD方法沉积一层5nm的本征非晶硅锗(i-a-SiGe:H)层，反应气体为SiH4、GeH4和H2，其中GeH4和SiH4的流量比值为0.7，H2和SiH4的流量比为10，热丝温度为2200℃，压力为40Pa，衬底温度为200℃。
然后在本征非晶硅锗层上再通过PECVD沉积一层10nm的本征非晶硅(i-a-Si:H)层。反应气体为H2和SiH4，H2和SiH4的流量比值为15，PECVD设备的电源功率密度为120W/cm2，压力为90Pa，衬底温度为200℃。i-a-SiGe:H和i-a-Si:H共同组成本征钝化层，然后再沉积10nm p型掺杂非晶硅层(p-a-Si:H),反应气体为SiH4、B2H6和H2，其中H2和SiH4的流量比值为4，B2H6和SiH4的流量比值为0.04。PECVD设备的电源功率密度为150W/cm2，压力为60Pa，衬底温度为200℃。
3)在N型硅基底的另一侧，首先采用PECVD沉积9nm本征非晶硅层，反应气体为SiH4和H2，其中H2和SiH4的流量比值为3/1。PECVD设备的电源功率密度为170W/cm2，压力为70Pa，衬底温度为200℃。然后再在其上沉积10nm N型掺杂非晶硅层，反应气体为SiH4、H2和PH3，H2与SiH4的流量比值为5，PH3与SiH4的流量比值为0.02。电源功率密度为150W/cm2，压力为80Pa，衬底温度为200℃。
4)采用PVD(Physical vapor deposition,物理气相沉积)方法再在N型掺杂非晶硅层和P型掺杂非晶硅层上沉积75nm的ITO(氧化铟锡)透明导电薄膜。其中，ITO中的铟元素的质量百分比为90％，锡元素的质量百分比为10％。PVD设备中充入Ar和O2，O2与Ar的流量比值为0.025，压力0.5Pa，衬底温度为室温。
5)最后在透明导电薄膜上利用丝网印刷形成银电极。
对比例1
参照图6，硅异质结太阳能电池的制作方法为：
1)对N型晶体硅片(n-c-Si)，进行表面制绒清洗以形成金字塔结构和除其表面污染杂质，得到N型硅基底1。其中，N型晶体硅片采用的单晶硅衬底为N型双面抛光的直拉单晶硅片，厚度为180μm，电阻率为0.3Ω·cm，少子寿命1000μs。使用质量百分比为2％NaOH和IPA混合溶液进行硅片制绒，温度为83℃。然后，采用RCA标准清洗方法对硅片进行表面清洗，清除表面污染杂质。接下来，用1％的氢氟酸溶液去除表面氧化层。
2)在N型硅基底一侧先通过PECVD方法沉积一层1nm的i-a-SiOx:H薄膜2，反应气体为SiH4、CO2和H2，其中CO2与SiH4的流量比为0.2，H2的SiH4流量比为10。PECVD设备的电源功率密度为200W/cm2，压力为50Pa，衬底温度为200℃；在其上再通过PECVD沉积一层10nm的i-a-Si:H薄膜31，其中，H2与SiH4的流量比为15。PECVD设备的电源功率密度为120W/cm2，压力为90Pa，衬底温度为200℃。i-a-SiOx:H/i-a-Si:H共同组成本征钝化层。然后再利用PECVD工艺沉积10nm p型非晶硅掺杂层41(p-a-Si:H)，反应气体为SiH4、B2H6和H2，其中H2与SiH4的流量比值为4，B2H6与SiH4的流量比值为0.04。PECVD设备的电源功率密度为150W/cm2，压力为60Pa，衬底温度为200℃。
3)在N型硅基底另一侧，首先采用PECVD工艺沉积9nm i-a-Si:H层32，反应气体为SiH4和H2，其中H2与SiH4的流量比值为3/1。PECVD设备的电源功率密度为170W/cm2，压力为70Pa，衬底温度为200℃。然后再在i-a-Si:H层32上沉积10nm N型a-Si:H掺杂层42，反应气体为SiH4、H2和PH3，H2与SiH4的流量比值为5，PH3与SiH4的流量比值为0.02。PECVD设备的电源功率密度为150W/cm2，压力为80Pa，衬底温度为200℃。
4)采用PVD方法再在N型a-Si:H掺杂层42与P型a-Si:H掺杂层41上沉积75nm的ITO透明导电薄膜5。ITO中的铟元素的质量百分比为90％，锡元素的质量百分比为10％。PVD设备中充入有Ar和O2，O2与Ar流量比值0.025，压力0.5Pa，衬底温度为室温。
5)最后在ITO透明导电薄膜上利用丝网印刷形成金属电极6。
图7为对比例1、实施例1和实施例2中制作的硅异质结电池的串阻对照图。
图8为对比例1、实施例1和实施例2中制作的硅异质结电池填充因子的对照图。
图9为对比例1、实施例1和实施例2中制作的硅异质结电池效率的对照图。
参照图7-图9，相比于对比例1，本发明实施例1和实施例2制作的硅异质结电池具有更低的串阻和更高的填充因子，电池效率更高。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种硅异质结太阳能电池，其特征在于，包括：
N型硅基底；
形成在所述N型硅基底的一面上的本征非晶硅锗层；
形成在所述本征非晶硅锗层上的第一本征非晶硅层；
以及形成在所述第一本征非晶硅层上的P型掺杂非晶硅层；
所述本征非晶硅锗层中锗元素的原子个数百分比为0.5%-50%，所述本征非晶硅锗层中的氢元素的原子个数百分比为5%-26%；
所述本征非晶硅锗层的厚度为0.5nm-2.5nm，所述第一本征非晶硅层的厚度为2nm-20nm。
2.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述本征非晶硅锗层的厚度与所述第一本征非晶硅层的厚度之比为（0.025-0.5）：1。
3.根据权利要求1所述的硅异质结太阳能电池，其特征在于，所述硅异质结太阳能电池还包括：依次形成在所述P型掺杂非晶硅层上的第一导电膜和第一电极；
依次形成在所述硅基底的另一面上的第二本征非晶硅层、N型掺杂非晶硅层、第二导电膜和第二电极。
4.一种硅异质结太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
提供N型硅基底；
在所述N型硅基底上形成本征非晶硅锗层；
在所述本征非晶硅锗层上形成第一本征非晶硅层；
在所述第一本征非晶硅层上形成P型掺杂非晶硅层；
所述在所述硅基底上形成本征非晶硅锗层包括：
以硅烷、锗烷为反应气体，在所述N型硅基底的一面上，利用化学气相沉积工艺沉积本征非晶硅锗层；
所述硅烷和锗烷的反应气体中，锗烷与硅烷的流量比为（0.1-1）：1；
所述本征非晶硅锗层的厚度设置为0.5nm-2.5nm，所述第一本征非晶硅层的厚度设置为2nm-20nm；
所述本征非晶硅锗层中锗元素的原子个数百分比为0.5%-50%，所述本征非晶硅锗层中的氢元素的原子个数百分比为5%-26%。
5.根据权利要求4所述的硅异质结太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述在所述本征非晶硅锗层上形成第一本征非晶硅层包括：
以氢气和硅烷为反应气体，在所述本征非晶硅锗层上，利用化学气相沉积工艺沉积第一本征非晶硅层。
6.根据权利要求5所述的硅异质结太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述氢气和硅烷为反应气体中，氢气和硅烷的流量比为（10-20）：1。
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