本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种无掩膜单次沉积硅层制备tbc太阳能电池的方法。
背景技术：
1、当前制备tbc太阳能电池通常需要在硅片背面先沉积一层本征多晶硅层，接着通过硼扩散工艺将其转化为硼扩散层，然后再沉积一层本征多晶硅层，再通过磷扩散工艺将其转化为磷扩散层。上述方法的缺点是在两次沉积本征多晶硅层的过程中，容易出现热应力分布不均，从而导致硅片翘曲、碎片等，会显著影响产品的性能和良品率。并且两次沉积本征多晶硅层也会大幅提高特气用量，从而增加成本。
2、为此，申请人在前期研发出了一种只需沉积单层本征多晶硅层的制备工艺，具体是在沉积本征多晶硅层后，于其表面构建掩膜层，利用掩膜层的阻挡作用，先后进行硼扩散和磷扩散，可最后获得呈叉指状分布的硼扩散层和磷扩散层。但是上述方法新增加了掩膜层的制备步骤，在制备工艺上仍有进一步简化的空间。
3、此外，为了充分提高电池单位面积的转换效率，通常将硼扩散区和磷扩散区的间距（即绝缘隔离区）设置在很小宽度，这会增加电池短路的风险。目前，通常将隔离区结构设计为长条形。这种结构的隔离区，若宽度较大，虽然可减少p区和n区的短路风险，但会导致硅基底载流子往底部poly-si层传输截面减少，导致 ff数值偏低；若隔离区宽度较小，一则会增加p区和n区导通风险，二则poly-si区域过大，寄生吸收也较严重，导致 isc数值较低。
4、综上，如何进一步简化tbc太阳能电池的制备工艺，并同时优化隔离区结构以降低电池漏电风险并提升电池的 ff和 isc，是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无掩膜单次沉积硅层制备tbc太阳能电池的方法。首先，本发明通过优化工艺步骤，在不构建掩膜层的情况下实现了单次沉积本征多晶硅层制备tbc太阳能电池，可进一步简化制备步骤，并有效提升产品的性能和良品率，并同时显著降低生产成本。其次，本发明通过巧妙的差异化激光处理工艺，可制得具有凸形隔离区结构的tbc太阳能电池，不仅可减少p区和n区发生短路的概率，还可降低部分硼扩散层或磷扩散层厚度以减少寄生吸收影响。
2、本发明的具体技术方案为：一种无掩膜单次沉积硅层制备tbc太阳能电池的方法，具体包括以下步骤：
3、s1、硅片双面抛光。
4、 s2、背面形成隧穿氧化层、本征多晶硅层。
5、 s3、硼扩散，使本征多晶硅层转为硼原子浓度为1e+19~1e+20 cm-3的硼扩散层和bsg层。
6、在经过硼扩散后，可将硅片背面的本征多晶硅层转化为硼扩散层和bsg层，其中bsg层位于硼扩散层表面。
7、 s4、激光开槽去除磷扩散层设计区域的bsg层。
8、与常规tbc太阳能电池相同，硅片背面预计设计有呈叉指状分布的p区（硼扩散区）和n区（磷扩散区）。在本步骤中，采用激光开槽的方式去除预先设计的磷扩散层区域表面的bsg层，配合后续的碱清洗使该区域的硼扩散层充分暴露，从而为后续的磷扩散做铺垫。
9、 s5、碱清洗使开槽区的硼扩散层充分暴露。而非开槽区由于表面受到bsg层保护，可避免被碱腐蚀破坏。
10、 s6、磷扩散，使暴露的硼扩散层转为磷原子浓度＞1e+20 cm-3的磷扩散层、psg层。
11、由于硼扩散层中硼掺杂浓度相对较低，本发明通过合适的磷扩散工艺使磷原子扩散进入硼扩散层，当磷原子浓度高于硼原子浓度时，可使硼扩散层反型为磷扩散层，同时于表面形成psg层。而非激光开槽区域由于表面bsg层的存在，在磷扩散过程可有效阻挡磷原子进入，因此可仍保持为硼扩散层。
12、 s7、绿色激光开槽去除硼扩散层（p区）与磷扩散层（n区）交界处的bsg层、psg层，并打松其底部各沉积层（隧穿氧化层、硼扩散层、磷扩散层）。
13、本次绿色激光开槽区域即为预先设计的隔离区（即绝缘gap区域）。去除该区域的bsg层、psg层后，可在后续湿法清洗后形成隔离区。
14、 s8、紫外激光开槽去除剩余bsg层的两侧部分，并打松其底部的硼扩散层表层。
15、 s9、紫外激光开槽去除剩余psg层的两侧部分，并打松其底部的磷扩散层表层。
16、 s8-s9紫外激光开槽的目的是去除每一处剩余bsg层和剩余psg层的两侧部分，并打松开槽区底部的硼扩散层表层、磷扩散层表层，为后续湿法清洗后形成凸形隔离区结构做铺垫。
17、并且需要说明的是，本发明s7采用的是绿色激光，而s9和s10采用的是紫外激光。本发明巧妙地利用紫外激光穿透深度相比绿色激光穿透深度更浅的特点，在确保去除bsg层和psg层的基础上，可打松其底部不同深度的沉积层。绿色激光开槽过程中可打松此次开槽区底部的各沉积层（隧穿氧化层、硼扩散层、磷扩散层），因此可在后续湿法清洗过程中被彻底去除；而紫外激光开槽的深度较浅，因此只能打松此次开槽区底部的硼扩散层和磷扩散层的表层，从而在后续湿法清洗过程中，精确控制该区域只有硼扩散层和磷扩散层的表层被腐蚀去除，从而形成凸形隔离区结构。
18、 s10、去除硅片正面及侧面绕镀层。
19、 s11、硅片在碱性条件下进行湿法清洗及制绒处理。在bsg层和psg层覆盖的区域，底部的硼扩散层和磷扩散层受到保护不会被碱腐蚀。对于其他区域，由于s7和s8/s9中激光打松的深度不同，因此不同区域碱腐蚀的速率会产生差异，湿法腐蚀速率大小为：v（绿色激光开槽区域）＞v（紫外激光开槽区域）。最终通过控制清洗时间，硅片背面绿色激光开槽区的沉积层被去除后硅片背面暴露，紫外激光开槽区被打松部分的硼扩散层表层和磷扩散层表层被去除，形成凸形隔离区结构。同时，硅片正面以及背面隔离区表面制绒后形成金字塔绒面；最后通过酸洗去除硅片背面残留的psg层和bsg层。
20、 s12、双面镀膜：双面镀膜后在硅片正/背面生成钝化减反层。
21、 s13、丝网印刷、烧结、光注入，得到tbc太阳能电池。
22、综上，首先，本发明通过优化工艺步骤，在不构建掩膜层的情况下实现了单次沉积本征多晶硅层制备tbc太阳能电池，可避免多次沉积本征多晶硅层引起的热应力分布不均匀导致产品性能和良品率降低等方面问题；同时也免去了形成掩膜层的步骤，工艺步骤更为简化。
23、其次，本发明通过巧妙的制备方法，制得了隔离区呈凸形结构的tbc太阳能电池，一方面，虽底部p区（硼扩散区）与n区（磷扩散区）隔离尺寸没有较大变化，但顶部p区与n区隔离尺寸变大，可减少发生短路的概率，有利于提升电池的良率；另一方面，该凸形隔离区结构减少了部分硼扩散层或磷扩散层厚度，可降低寄生吸收的影响。
24、 作为优选，s3中，所述硼扩散的条件为：硼扩散温度800～950℃，扩散时间5～50min，bcl3流量50~500 sccm，o2流量500~2000 sccm；氧化推进温度900～1050℃，o2流量5000~30000 sccm；推进时间30～80 min。
25、 作为优选，s3中，硼扩散后形成的bsg厚度为30～70 nm。
26、 作为优选，s6中，所述磷扩散的条件为：磷扩散温度750～850℃，扩散时间10～50min，pocl3由氮气携带其流速在1000~5000 sccm，o2流速2000~8000 sccm；氧化推进温度850～950℃，o2流量3000~10000 sccm，推进时间30～90 min。
27、 作为优选，s6中，磷扩散后形成的psg厚度为30～70 nm。
28、作为优选：
29、s7中，所述绿色激光开槽的条件为：激光波长为477~592 nm，频率500~700 khz，打标速度40000~50000 mm/s，功率40~100 w，处理时间1~5 s。
30、 s8中，所述紫外激光开槽的条件为：激光波长为200~400 nm，频率500~700 khz，打标速度40000~50000 mm/s，功率为10~40 w，处理时间为1~3 s。
31、 s9中，所述紫外激光开槽的条件为：激光波长为200~400 nm，频率500~700 khz，打标速度40000~50000 mm/s，功率为8~30 w，处理时间为1~3 s。
32、本发明在s7和s8/s9中除了巧妙利用激光波长渗透深度差异来辅助构建凸形隔离区结构外，还通过控制两次激光处理的功率。本发明进一步控制s7的激光功率更高，时间更长，而s8/s9激光处理的功率相对较低，时间较短，如此能够进一步形成处理深度的差异化。
33、进一步地，由于s6磷扩散时所形成的psg的高度低于bsg层（呈“凹”字形），因此为了后续构建形成凸形隔离区结构，需要控制p区和n区的紫外激光处理深度也不同（s8更深），因此本发明需采用二步法处理分别对bsg层和psg层开槽，并且控制s8的功率稍高。
34、作为优选，s11中，单侧被去除部分的硼扩散层表层、磷扩散层表层的宽为整层的25~40%，高为整层的30~80%。
35、 作为优选，s2中，所述隧穿氧化层的沉积条件为：o2流量10000~80000 sccm，反应温度400~800℃，时间200~1000 s，隧穿氧化层厚度2~10 nm。
36、 作为优选，s2中，所述本征多晶硅层的沉积条件为：sih4流量300~2000 sccm，反应温度500~700℃，时间2~4 h，工作气压100~500 mtorr，本征多晶硅层厚度100~300 nm。
37、与现有技术对比，本发明的有益效果是：
38、（1）本发明通过优化工艺步骤，在不构建掩膜层的情况下实现了单次沉积本征多晶硅层制备tbc太阳能电池，可进一步简化制备步骤，并有效提升产品的性能和良品率，并同时显著降低生产成本。
39、 （2）本发明通过巧妙的差异化激光处理工艺，可制得具有凸形隔离区结构的tbc太阳能电池，不仅可减少p区（硼扩散区）和n区（磷扩散区）发生短路的概率，还可降低部分硼扩散层或磷扩散层厚度以减少寄生吸收影响。
1.一种无掩膜单次沉积硅层制备tbc太阳能电池的方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：s3中，所述硼扩散的条件为：硼扩散温度800~950℃，扩散时间5～50 min，bcl3流量50~500 sccm，o2流量500~2000 sccm；氧化推进温度900～1050℃，推进时间30～80 min，o2流量为5000~30000 sccm。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：s3中，硼扩散后形成的bsg厚度为30～70nm。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：s6中，所述磷扩散的条件为：磷扩散温度750~850℃，扩散时间10～50 min，pocl3由氮气携带其流速在1000~5000 sccm，o2流速2000~8000 sccm；氧化推进温度850～950℃，o2流量3000~20000 sccm，推进时间30～90min。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：s6中，磷扩散后形成的psg厚度为30～70nm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于：s11中，单侧被去除部分的硼扩散层表层、磷扩散层表层的宽为整层的25~40%，高为整层的30~80%。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：s2中，所述隧穿氧化层的沉积条件为：o2流量10000~80000 sccm，反应温度400~800℃，时间200~1000 s，隧穿氧化层厚度2~10 nm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：s2中，所述本征多晶硅层的沉积条件为：sih4流量300~2000 sccm，反应温度500~700℃，时间2~4 h，工作气压100~500 mtorr，本征多晶硅层厚度100~300 nm。
