权利要求
1.一种分布式
光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
(1)第一次制绒，将硅片置于KOH或NaOH、异丙醇添加剂和超纯水的混合溶液中，反应，硅片正反表面形成金字塔结构;
(2)钝化层制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积本征非晶硅层，钝化晶硅界面;
(3)发射极制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积掺杂非晶硅或纳米晶硅层，正面沉积磷掺杂非晶硅/纳米晶硅，与晶硅形成nn+高低异质结构，背面沉积硼掺杂非晶硅/纳米晶硅，与晶硅形成np异质结构作为电池的背发射极;
(4)TCO层制备，使用PVD或RPD在电池正背面分别溅射一层高透过的导电薄膜，用来收集载流子;
(5)电镀种子层制备：
方案一：使用PVD、RPD或蒸镀的方式在电池正背面分别沉积一层种子层，种子层的种类为
铜、
镍、
铝、
锰、钼、铜
镍合金、铜锰合金或铜钼合金;
或者方案二：使用PVD、RPD或蒸镀的方式在电池正面沉积一层种子层，种子层的种类为铜、镍、锰、钼、铜镍合金、铜锰合金或铜钼合金;再使用PVD、RPD或蒸镀的方式在电池背面沉积一层种子层，种子层的种类为耐腐蚀性金属;
(6)正背面图形化，使用曝光显影的方式在栅线沟槽以外的其他区域进行对位掩膜，首先在具有电镀种子层的电池正背面印刷油墨，然后曝光，最后再显影，留下掩膜区域的油墨，形成栅线沟槽;
(7)铜电镀，使用垂直连续电镀的方式在栅线沟槽处电镀铜栅线，正面主栅宽度50-80µm，正面副栅宽度10-40µm，高度5-20µm;背面主栅宽度50-250µm，背面副栅宽度20-80µm，高度5-20µm;
(8)去油墨掩膜层，将电镀完的电池浸泡在含KOH或NaOH的溶液中，去除油墨掩膜层;
(9)当步骤(5)中使用方案一时：
去正面种子层，在电池背面覆盖一层水膜作为保护层，使用链式刻蚀机，将电池正面朝下，正面被稀硫酸或稀硝酸溶液覆盖，去除正面铜栅线以外的种子层，然后用超纯水清洗干净再烘干，最终背面种子层得以保留，得到单面铜栅线异质结太阳电池;
当步骤(5)中使用方案二时：
去正面种子层，使电池正面被稀硫酸或稀硝酸溶液覆盖，去除正面铜栅线以外的金属种子层，然后用超纯水清洗干净再烘干，背面的种子层为耐腐蚀性金属，所以得以保留，最终得到单面铜栅线异质结太阳电池。
2.根据权利要求1所述的
分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中反应时间为200-1800s。
3.根据权利要求1所述的分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中金字塔大小为0.5-4µm。
4.根据权利要求1所述的分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中本征非晶硅层厚度为4-10nm。
5.根据权利要求1所述的分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中正面沉积磷掺杂非晶硅/纳米晶硅的厚度为5-40nm。
6.根据权利要求1所述的分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中背面沉积硼掺杂非晶硅/纳米晶硅的厚度为5-60nm。
7.根据权利要求1所述的分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中种子层的厚度为10-150nm。
8.根据权利要求1所述的分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中种子层的厚度为60-100nm。
9.根据权利要求1所述的分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(8)中将电镀完的电池浸泡在含KOH或NaOH的溶液中30-200s。
10.根据权利要求1所述的分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(9)中电池正面被稀硫酸或稀硝酸溶液覆盖持续30-100s。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及硅异质结太阳电池技术领域，具体是涉及一种分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法。
背景技术
[0002]异质结太阳电池由于其高效率、低衰减等优异性能已经受到业界的广泛关注。目前制备异质结太阳电池的方法较多，但都存在些许缺陷。
[0003]M Taguchi 等人所著论文《Improvement of the conversion efficiency ofpolycrystalline silicon thin film solar cell》将硅片进行双面一次性制绒，然后使用PECVD和PVD分别在双面沉积本征非晶硅薄膜、掺杂非晶硅/纳米晶硅薄膜和TCO薄膜，最后使用丝网印刷技术分别在两面印刷银栅线，得到常规的异质结太阳电池HJT，但该方法存在以下缺点：(1)HJT使用丝网印刷技术制备电极，该方法精度难以控制，栅线不易做窄，遮挡电池表面遮光率较高，导致短路电流较低;(2)印刷浆料对
贵金属银的消耗量巨大，极大的提高了量产成本;(3)HJT组件通常为双面设计，但分布式屋顶项目背面增益有限(屋顶反射率低)，优势无法充分发挥。
[0004]中国专利CN113972302B涉及一种TOPCon电池及其制备方法和电器设备，该制备方法将硅片进行双面一次性制绒形成金字塔绒面，在硅片正面进行硼扩散形成P+层与N型晶硅构成PN结，对背面进行刻蚀去除背面绕度的硼扩散层同时保留正面的硼硅玻璃层BSG，然后使用LPCVD在电池背面沉积隧穿层和
多晶硅(Poly)钝化层，接着对背面Poly进行磷掺杂，与晶硅构成NN+异质结构，再对正面刻蚀，将正面绕度的poly硅和BSG层刻蚀掉，使用ALD在正面沉积
氧化铝薄膜钝化硼扩散表面，再使用PECVD在电池两面分别沉积氮化硅作为电池的减反层和钝化层，最后使用高温烧结丝网印刷技术分别在两面印刷栅线，得到常规的隧穿氧钝化接触异质结太阳电池TOPCon。该技术也存在缺陷，例如(1)TOPCon同样使用丝网印刷技术制备电极，该方法精度难以控制，栅线不易做窄，遮挡电池表面遮光率较高，导致短路电流较低;(2)电池背面印刷浆料对贵金属银的消耗量巨大，极大的提高了量产成本;(3)TOPCon双面率可达80%-85%，但屋顶分布式项目背面增益低(<10%)，无法充分发挥优势。
[0005]日本专利JP2009520369A5通过使用光刻技术或激光技术，经过一系列特殊的图形和工艺设计，将现有技术方案一和现有技术方案二所涉及的太阳电池的正背面都转移到背面，形成混合背接触异质结太阳电池HBC或隧穿氧化层背接触太阳电池TBC。但还是存在缺点，例如(1)
BC电池需在背面形成交叉指式p+和n+区，涉及多次光刻、掺杂和掩膜工艺，步骤远超HJT/TOPCon，量产良率普遍在95%以下(HJT/TOPCon可达98%+)，导致单片成本高。(2)BC电池背面印刷精度要求高，银浆耗量大，是HJT/TOPCon太阳电池的2~3倍;(3)BC电池需激光图形化、精密光刻设备(如ASML光刻机)，技术门槛高，国产化率低。
发明内容
[0006]本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法，通过单面刻蚀去铜的方法保留铜栅异质结太阳电池背面的种子层，这种电池结构极大的增加了电池的背反射，能够最大限度的利用长波段的光，从而提高短路电流和电池效率。
[0007]为达到本发明的目的，本发明分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法包括以下步骤：
(1)第一次制绒，将硅片置于KOH或NaOH、异丙醇添加剂和超纯水的混合溶液中，反应，硅片正反表面形成金字塔结构;
(2)钝化层制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积本征非晶硅层，钝化晶硅界面;
(3)发射极制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积掺杂非晶硅或纳米晶硅层，正面沉积磷掺杂非晶硅/纳米晶硅，与晶硅形成nn+高低异质结构，背面沉积硼掺杂非晶硅/纳米晶硅，与晶硅形成np异质结构作为电池的背发射极;
(4)TCO层制备，使用PVD或RPD在电池正背面分别溅射一层高透过的导电薄膜，用来收集载流子;
(5)电镀种子层制备：
方案一：使用PVD、RPD或蒸镀的方式在电池正背面分别沉积一层种子层，种子层的种类为铜、镍、铝、锰、钼、铜镍合金、铜锰合金或铜钼合金;
或者方案二：使用PVD、RPD或蒸镀的方式在电池正面沉积一层种子层，种子层的种类为铜、镍、锰、钼、铜镍合金、铜锰合金或铜钼合金等;再使用PVD、RPD或蒸镀的方式在电池背面沉积一层种子层，种子层的种类为耐腐蚀性金属(如铝、镍基合金等耐腐蚀性金属);
(6)正背面图形化，使用曝光显影的方式在栅线沟槽以外的其他区域进行对位掩膜，首先在具有电镀种子层的电池正背面印刷油墨，然后曝光，最后再显影，留下掩膜区域的油墨，形成栅线沟槽;
(7)铜电镀，使用垂直连续电镀的方式在栅线沟槽处电镀铜栅线，正面主栅宽度50-80µm，正面副栅宽度10-40µm，高度5-20µm;背面主栅宽度50-250µm，背面副栅宽度20-80µm，高度5-20µm;
(8)去油墨掩膜层，将电镀完的电池浸泡在含KOH或NaOH的溶液中，去除油墨掩膜层;
(9)当步骤(5)中使用方案一时：
去正面种子层，在电池背面覆盖一层水膜作为保护层，使用链式刻蚀机，将电池正面朝下，正面被稀硫酸或稀硝酸溶液覆盖，去除正面铜栅线以外的种子层，然后用超纯水清洗干净再烘干，最终背面种子层得以保留，得到单面铜栅线异质结太阳电池;
当步骤(5)中使用方案二时：
去正面种子层，将电池浸泡在稀硫酸或稀硝酸溶液中，去除正面铜栅线以外的金属种子层，然后用超纯水清洗干净再烘干，背面的种子层为耐腐蚀性金属，所以得以保留，最终得到单面铜栅线异质结太阳电池。
[0008]进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(1)中反应时间为200-1800s。
[0009]进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(1)中金字塔大小为0.5-4µm。
[0010]进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(2)中本征非晶硅层厚度为4-10nm。
[0011]进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(3)中正面沉积磷掺杂非晶硅/纳米晶硅的厚度为5-40nm。
[0012]进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(3)中背面沉积硼掺杂非晶硅/纳米晶硅的厚度为5-60nm。
[0013]进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(5)中种子层的厚度为10-150nm。
[0014]优选地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(5)中种子层的厚度为60-100nm。
[0015]所述步骤(5)中种子层通过在制备过程中使用不同的靶材可分为铜、镍、铝、锰、钼、铜镍合金、铜锰合金或铜钼合金。种子层的主要作用是增强栅线与 TCO 之间的结合力，有助于
异质结电池实现双面电镀，如果直接把铜栅线长在硅表面，减少烧结环节，容易引起脱栅问题。
[0016]进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(8)中将电镀完的电池浸泡在含KOH或NaOH的溶液中30-200s。
[0017]进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(9)中电池正面被稀硫酸或稀硝酸溶液覆盖持续30-100s。
[0018]与现有技术相比，本发明技术方案的优点主要在于保留铜栅异质结电池的背面种子层，该金属种子层的保留极大的提高了异质结电池的背反射，增加了电池对太阳光长波段光的利用率，能够有效提高短路电流20~50mA，电池效率增益约有0.2%以上;另外，这种电池结构虽然是单面电池(双面率很低)，但完全可以应用于分布式光伏组件，极大的提高该应用场景下的组件功率和发电量。
附图说明
[0019]图1是本发明单面异质结太阳电池结构图，其中，1是N型硅片，2是本征非晶硅层，3是N型纳米晶/非晶硅层，4是P型纳米晶硅/非晶硅层，5是透明导电氧化物TCO层，6是种子层，7是铜栅电极;
图2是本发明单面异质结太阳电池的工艺流程图。
具体实施方式
[0020]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021]本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0022]当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
[0023]本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
[0024]此外，下面所描述的术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]实施例1
第一步：第一次制绒，使用常规清制绒工艺，将硅片置于NaOH、异丙醇添加剂和超纯水的混合溶液中，反应800s，硅片正反表面形成金字塔结构，金字塔大小在3µm;
第二步：钝化层制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积本征非晶硅层，厚度4-10nm，钝化晶硅界面;
第三步：发射极制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积掺杂非晶硅或纳米晶硅层，正面沉积磷掺杂纳米晶硅，厚度为25nm，与晶硅形成nn+高低异质结构，背面沉积硼掺杂纳米晶硅，厚度为40nm，与晶硅形成np异质结构作为电池的背发射极;
第四步：TCO层制备，使用PVD在电池正背面分别溅射一层高透过的导电薄膜，用来收集载流子;
第五步：电镀种子层制备，使用PVD的方式在电池正背面分别沉积一层60nm的种子层，种子层的种类为铜;
第六步：正背面图形化，使用曝光显影的方式在栅线沟槽以外的其他区域进行对位掩膜;首先在具有电镀种子层的电池正背面印刷油墨，然后曝光，最后在显影，留下掩膜区域的油墨，形成栅线沟槽;
第七步：铜电镀，使用垂直连续电镀的方式在栅线沟槽处电镀铜栅线，正面主栅宽度60µm，正面副栅宽度20µm，高度10µm;背面主栅宽度80µm，背面副栅宽度30µm，高度10µm;
第八步：去油墨掩膜层，将电镀完的电池浸泡在含NaOH的溶液中100s，去除油墨掩膜层;
第九步：去正面种子层，在电池背面覆盖一层水膜作为保护层，使用链式刻蚀机，将电池正面朝下，正面被稀硫酸或稀硝酸溶液覆盖持续60s，去除正面铜栅线以外的种子层，然后用超纯水清洗干净再烘干，最终背面种子层得以保留，得到单面铜栅线异质结太阳电池。
[0026]实施例1所得单面异质结太阳电池虽然是单面电池，但完全可以应用于分布式光伏组件，极大的提高了该应用场景下的组件功率和发电量，具体如下表所示。
[0027]
实施例2
第一步：第一次制绒，使用常规清制绒工艺，将硅片置于NaOH、异丙醇添加剂和超纯水的混合溶液中，反应800s，硅片正反表面形成金字塔结构，金字塔大小在3µm;
第二步：钝化层制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积本征非晶硅层，厚度4-10nm，钝化晶硅界面;
第三步：发射极制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积掺杂非晶硅或纳米晶硅层，正面沉积磷掺杂纳米晶硅，厚度为20nm，与晶硅形成nn+高低异质结构，背面沉积硼掺杂纳米晶硅，厚度为35nm，与晶硅形成np异质结构作为电池的背发射极;
第四步：TCO层制备，使用PVD在电池正背面分别溅射一层高透过的导电薄膜，用来收集载流子;
第五步：电镀种子层制备，使用PVD、RPD或蒸镀的方式在电池正背面分别沉积一层80nm的种子层，种子层的种类为镍;
第六步：正背面图形化，使用曝光显影的方式在栅线沟槽以外的其他区域进行对位掩膜;首先在具有电镀种子层的电池正背面印刷油墨，然后曝光，最后在显影，留下掩膜区域的油墨，形成栅线沟槽;
第七步：铜电镀，使用垂直连续电镀的方式在栅线沟槽处电镀铜栅线，正面主栅宽度50µm，正面副栅宽度20µm，高度12µm;背面主栅宽度80µm，背面副栅宽度30µm，高度12µm;
第八步：去油墨掩膜层，将电镀完的电池浸泡在含NaOH的溶液中80s，去除油墨掩膜层;
第九步：去正面种子层，在电池背面覆盖一层水膜作为保护层，使用链式刻蚀机，将电池正面朝下，正面被稀硫酸或稀硝酸溶液覆盖持续80s，去除正面铜栅线以外的种子层，然后用超纯水清洗干净再烘干，最终背面种子层得以保留，得到单面铜栅线异质结太阳电池。
[0028]实施例3
第一步：第一次制绒，使用常规清制绒工艺，将硅片置于NaOH、异丙醇添加剂和超纯水的混合溶液中，反应800s，硅片正反表面形成金字塔结构，金字塔大小在3µm;
第二步：钝化层制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积本征非晶硅层，厚度4-10nm，钝化晶硅界面;
第三步：发射极制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积掺杂非晶硅或纳米晶硅层，正面沉积磷掺杂纳米晶硅，厚度为20nm，与晶硅形成nn+高低异质结构，背面沉积硼掺杂纳米晶硅，厚度为35nm，与晶硅形成np异质结构作为电池的背发射极;
第四步：TCO层制备，使用PVD在电池正背面分别溅射一层高透过的导电薄膜，用来收集载流子;
第五步：电镀种子层制备，使用PVD的方式在电池正背面分别沉积一层100nm的种子层，种子层的种类为铜镍合金;
第六步：正背面图形化，使用曝光显影的方式在栅线沟槽以外的其他区域进行对位掩膜;首先在具有电镀种子层的电池正背面印刷油墨，然后曝光，最后在显影，留下掩膜区域的油墨，形成栅线沟槽;
第七步：铜电镀，使用垂直连续电镀的方式在栅线沟槽处电镀铜栅线，正面主栅宽度70µm，正面副栅宽度30µm，高度15µm;背面主栅宽度80µm，背面副栅宽度30µm，高度12µm;
第八步：去油墨掩膜层，将电镀完的电池浸泡在含NaOH的溶液中120s，去除油墨掩膜层;
第九步：去正面种子层，在电池背面覆盖一层水膜作为保护层，使用链式刻蚀机，将电池正面朝下，正面被稀硫酸或稀硝酸溶液覆盖持续120s，去除正面铜栅线以外的种子层，然后用超纯水清洗干净再烘干，最终背面种子层得以保留，得到单面铜栅线异质结太阳电池。
[0029]实施例4
第一步：第一次制绒，使用常规清制绒工艺，将硅片置于NaOH、异丙醇添加剂和超纯水的混合溶液中，反应800s，硅片正反表面形成金字塔结构，金字塔大小在3µm;
第二步：钝化层制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积本征非晶硅层，厚度4-10nm，钝化晶硅界面;
第三步：发射极制备，使用PECVD在电池正背面分别沉积掺杂非晶硅或纳米晶硅层，正面沉积磷掺杂纳米晶硅，厚度为20nm，与晶硅形成nn+高低异质结构，背面沉积硼掺杂纳米晶硅，厚度为35nm，与晶硅形成np异质结构作为电池的背发射极;
第四步：TCO层制备，使用PVD在电池正背面分别溅射一层高透过的导电薄膜，用来收集载流子;
第五步：电镀种子层制备，使用PVD的方式在电池正面沉积一层100nm的种子层，种子层的种类为金属铜;再使用 PVD的方式在电池背面积一层耐腐蚀性镍
铝合金;
第六步：正背面图形化，使用曝光显影的方式在栅线沟槽以外的其他区域进行对位掩膜;首先在具有电镀种子层的电池正背面印刷油墨，然后曝光，最后在显影，留下掩膜区域的油墨，形成栅线沟槽;
第七步：铜电镀，使用垂直连续电镀的方式在栅线沟槽处电镀铜栅线，正面主栅宽度70µm，正面副栅宽度30µm，高度15µm;背面主栅宽度80µm，背面副栅宽度30µm，高度12µm;
第八步：去油墨掩膜层，将电镀完的电池浸泡在含NaOH的溶液中120s，去除油墨掩膜层;
第九步：去正面种子层，将电池浸泡在稀硫酸或稀硝酸溶液中持续120s，去除正面铜栅线以外的金属种子层，然后用超纯水清洗干净再烘干，背面的种子层为耐腐蚀性镍铝合金，所以得以保留，最终得到单面铜栅线异质结太阳电池。
[0030]与实施例1类似，实施例2-4所得单面异质结太阳电池虽然是单面电池，但完全可以应用于分布式光伏组件，极大的提高了该应用场景下的组件功率和发电量。
[0031]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(2)
声明：
“分布式光伏组件、单面异质结太阳电池的制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：国电投新能源科技有限公司
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