太阳能电池及其制造方法

摘要

本发明的实施例提供一种太阳能电池及其制造方法。该太阳能电池包括：晶体硅衬底；第一介电层，位于所述晶体硅衬底的表面上且包含氧化铝；第二介电层，位于所述第一介电层的表面上；第三介电层，位于所述第二介电层的表面上，其中所述第一介电层和所述第二介电层的材料不同，所述第二介电层中嵌入氢，所述第三介电层包含禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜。该太阳能电池可以兼顾钝化效果以及能量转换效率，且具有减小的钝化材料厚度。

权利要求

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：晶体硅衬底(101)；

第一介电层(102)，位于所述晶体硅衬底(101)的表面上且包含氧化铝；

第二介电层(103)，位于所述第一介电层(102)的表面上；

第三介电层(104)，位于所述第二介电层(103)的表面上；

其中所述第一介电层(102)和所述第二介电层(103)的材料不同，所述第二介电层(103)中嵌入氢，

所述第三介电层(104)包含禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜,所述禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物包括氧化铝、氧化锰、氧化钽、氧化镓中的至少一种，

所述禁带宽度大于3.5电子伏特的宽禁带薄膜包括钽酸锂(LiTaO3)。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物为氧化铝，且所述第一介电层(102)和第三介电层(104)的内部微观结构相同或者不同。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，在晶体硅衬底(101)和第一介电层(102)之间还存在中间层。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述中间层为氧化硅层。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述氧化硅层与所述晶体硅衬底(101)之间存在界面。

6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述氧化硅层为沉积的氧化硅层。

7.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述氧化硅层为对用于形成硅衬底的硅片的表面进行氧化而形成的氧化硅层。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，所述氧化硅层为对用于形成硅衬底的硅片的表面进行加热氧化而形成的氧化硅层。

9.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述中间层的厚度为5nm以下。

10.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一介电层(102)的厚度为

50nm以下。

11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一介电层(102)的厚度为

0.5nm以上。

12.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二介电层(103)的厚度为

200nm以下。

13.根据权利要求12所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二介电层(103)的厚度为

5nm以上。

14.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第三介电层(104)的厚度为

200nm以下。

15.根据权利要求14所述的太阳能电池，其特征在于，所述第三介电层(104)的厚度为

2nm以上。

16.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二介电层(103)的材料包含氧化硅、氮化硅和碳化硅中的至少一种。

17.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一介电层(102)和所述第三介电层(104)的厚度不同。

18.根据权利要求17所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一介电层(102)的厚度大于所述第三介电层(104)的厚度。

19.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述晶体硅衬底(101)为单晶硅或者多晶硅，所述晶体硅衬底(101)为p型或n型，所述第一介电层(102)位于所述晶体硅衬底(101)的受光面或者背光面。

20.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述晶体硅衬底(101)的厚度为

500μm以下。

21.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述晶体硅衬底(101)的电阻率为

0.3Ω·cm以上且10Ω·cm以下。

22.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：a)提供晶体硅衬底(101)；

b)在晶体硅衬底(101)的表面上形成第一介电层(102)，其中所述第一介电层包括氧化铝；

c)在所述第一介电层(102)的表面上形成第二介电层(103)，所述第一介电层和所述第二介电层的材料不同，且所述第二介电层中嵌入氢；

d)在第二介电层(103)的表面上形成第三介电层(104)，所述第三介电层(104)包含禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜,在步骤d)中所述第三介电层(104)中的所述禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物包括氧化铝、氧化锰、氧化钽、氧化镓中的至少一种，在步骤d)中所述第三介电层(104)中的所述禁带宽度大于3.5电子伏特的宽禁带薄膜包括钽酸锂(LiTaO3)。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在步骤b)中通过原子层沉积的方式或者等离子体增强化学气相沉积的方式形成第一介电层(102)。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，在步骤b)中通过原子层沉积的方式或者等离子体增强化学气相沉积的方式形成第一介电层(102)包括：利用含铝复合物冲洗硅衬底，该含铝复合物包含成分Al(CH3)3、AlCl3、Al(CH3)2Cl和(CH3)2(C2H5)N：AlH3中的至少一种，使得含铝层被沉积在所述硅衬底的表面上；

在含氧环境中将所述含铝层氧化为更高的化合价，以形成所述第一介电层。

25.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在步骤c)中所述第二介电层(103)包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅和碳化硅中的至少一种。

26.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在步骤c)中通过PECVD方法形成所述第二介电层(103)。

27.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在步骤c)中形成所述第二介电层，使其氢含量至少为1at％。

28.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在步骤c)中通过原子层沉积的方式或者等离子体增强化学气相沉积的方式形成所述第二介电层(103)。

29.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，在步骤c)中通过等离子体增强化学气相沉积的方式形成所述第二介电层，并且所述第二介电层(103)选自氮化硅、氧化硅、氮氧化硅和碳化硅中的至少一种。

30.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在步骤d)中通过原子层沉积的方式形成所述第三介电层(104)。

31.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在形成所述第三介电层之后，还包括：在至少600℃的温度下对所述太阳能电池进行热处理。

说明书

太阳能电池及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明的实施例涉及一种太阳能电池及其制造方法。

背景技术

[0002] 对于晶体硅太阳能电池（以下简称太阳能电池）而言，由于晶体硅衬底的表面缺陷例如表面悬挂键等导致光生载流子在表面复合较重的问题一直是影响电池提高效率的一
个重要方面。尤其是，随着太阳能电池商业化的发展，制造出更薄、更高效的太阳能电池成
为发展趋势，然而硅衬底的表面复合会造成电池效率的损失。

[0003] 在专利文献1（CN101952971A）中公开了一种用于制造硅太阳能电池的方法，包括以下步骤：提供硅衬底；通过原子层沉积（ALD）在硅衬底的表面上沉积第一介电层，其中所
述第一介电层包括氧化铝（Al2O3）；以及在所述第一介电层的表面上沉积第二介电层，所述
第一介电层和所述第二介电层的材料不同，且所述第二介电层中被嵌入氢。专利文献1认
为，其第一介电层和第二介电层所形成的堆叠层的显著钝化效果和回火稳定性的关键因素
在于Si/Al2O3界面和例如在等离子体增强化学气相沉积（PECVD）处理期间形成的高度富氢
SiOx，SiNx或SiC层的组合，其中Si/Al2O3界面例如理想地原子级平整且当然是在ALD处理期
间产生的物质。来自PECVD沉积层的氢的一部分可通过极薄Al2O3层扩散且在与硅的界面处
钝化不饱和硅键。

[0004] 在专利文献2（CN102804407A）中公开了一种半导体设备，包括半导体层以及钝化层，钝化层配置在所述半导体层的表面上，并用于钝化半导体层表面，所述钝化层包括化学
钝化用钝化子层（例如氧化铝）和场效应钝化用钝化子层（例如氧化硅），所述化学钝化用钝
化子层位于所述场效应钝化用钝化子层之上。而且在所述钝化层上还设置有由氮化硅构成
的覆盖层。专利文献2认为，使用至少由化学钝化用钝化子层和场效应钝化用钝化子层构成
的钝化层与仅包含一种钝化的钝化层相比具有稳定性更高的优势。而且，太阳能电池在进
行了表面钝化之后还要经过一系列的其他工艺步骤，这有可能导致表面钝化的钝化品质受
损。通过两种钝化子层的组合，可以减轻或者完全防止钝化质量受损。例如，通过双层钝化，
对于在丝网印刷方法情况下的例如烧制工艺，可以提高烧制稳定性。

[0005] 然而，无论是专利文献1还是专利文献2，均存在钝化厚度较厚而导致的钝化材料成本较高的问题。

发明内容

[0006] 本发明的实施例提供一种太阳能电池及其制造方法，该太阳能电池可以兼顾钝化效果以及能量转换效率，且具有减小的钝化材料厚度。

[0007] 一方面，本公开的实施例提供一种太阳能电池，该太阳能电池包括：晶体硅衬底；第一介电层，位于所述晶体硅衬底的表面上且包含氧化铝；第二介电层，位于所述第一介电
层的表面上；第三介电层，位于所述第二介电层的表面上，其中所述第一介电层和所述第二
介电层的材料不同，所述第二介电层中嵌入氢，所述第三介电层包含禁带宽度大于3.5电子
伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜。

[0008] 另一方面，本公开的实施例提供一种太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：a）提供晶体硅衬底；b）在晶体硅衬底的表面上形成第一介电层，其中所述第一介电层包括氧化
铝；c）在所述第一介电层的表面上形成第二介电层，所述第一介电层和所述第二介电层的
材料不同，且所述第二介电层中嵌入氢；d）在第二介电层的表面上形成第三介电层，所述第
三介电层包含禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜。

[0009] 在本公开的实施例的太能电池及其制造方法中，在晶体硅衬底的受光面或背光面设置有三层介电层，第一介电层包括氧化铝，第二介电层为材料不同于第一介电层且含氢
的氧化硅、氮化硅或碳化硅层，第三介电层为禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽
禁带薄膜，例如可以为氧化铝层。这样，第一介电层比较致密且与硅衬底界面的界面缺陷较
低，具有良好的钝化效果，第二介电层中含氢，该氢可以扩散到，例如在后续热处理阶段扩
散到第一介电层与硅衬底的界面处，从而饱和硅衬底的悬挂键，进一步提升钝化效果，第三
介电层的材料为禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜，从而这样的钝化
层结构能够提升整个钝化层的透光率，使得更多的光能够对到达pn结处，从而提升电池的
能量转换效率，而且还能够减少对电池背面转换效率的影响以及防止镀膜绕镀导通受光面
和背光面形成漏电，例如，当该钝化层设置在双面太阳能电池的背面时，由于透光率的提
升，能够减小对电池背面转换效率的影响甚至提升电池背面的能量转换效率，提升双面率。
进一步地，第三介电层的使用可以使得第二介电层和第三介电层的叠层厚度显著小于双层
介电层中第二介电层的厚度，从而减小整个太阳能电池的钝化层的厚度，进而减小整个太
阳能电池的厚度，减小其占用体积，使得适用场景不受限于太阳能电池的体积而更加广泛。

附图说明

[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

[0011] 图1是本公开实施例的太阳能电池的示意图；

[0012] 图2是本公开实施例的包括电极的示例性太阳能电池的示意图；

[0013] 图3是本公开实施例的包括电极的另一示例太阳能电池的示意图；

[0014] 图4是本公开实施例的太阳能电池的制造方法的示意图。

具体实施方式

[0015] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发
明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术
人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0016] 除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不
表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者
“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的
词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等
同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者
机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”
等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能
相应地改变。

[0017] 对于太阳能电池钝化来说，大体上分为两种钝化，一种是化学钝化，一种是场钝化。化学钝化通过提升界面质量减小界面缺陷，例如，形成致密膜或者氢或氧扩散减少悬挂
键而减少空穴和电子的复合中心而实现；场钝化是通过库仑力形成电场而避免空穴和电子
复合而实现。

[0018] 本公开的实施例提供一种太阳能电池及其制造方法。该太阳能电池包括：晶体硅衬底；第一介电层，位于所述晶体硅衬底的表面上且包含氧化铝；第二介电层，位于所述第
一介电层的表面上；第三介电层，位于所述第二介电层的表面上，其中所述第一介电层和所
述第二介电层的材料不同，所述第二介电层中嵌入氢，所述第三介电层包含禁带宽度大于
3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜。通过采用氧化铝作为接触晶体硅衬底表面的第
一介电层，由于氧化铝层比较致密且具有优异的界面状态，能够改善硅界面的缺陷密度，起
到良好的钝化效果。进一步地，氧化铝本身带负固定电荷，当用于p硅衬底时，能够吸引p硅
衬底中的空穴而避免该空穴与光生电子复合而降低太阳能电池的效率，从而能够进一步提
升对p硅表面的钝化效果，但是综合起来看，无论氧化铝用于p型硅衬底太阳能电池和n型硅
衬底太阳能电池的正面还是背面，由于良好的膜层致密度以及界面特性，都能够获得良好
的钝化效果。进一步地，在第一介电层上进一步形成嵌入氢的第二介电层，氢通过较薄的氧
化铝层扩散到硅/氧化铝界面处而钝化不饱和硅键，从而进一步提升钝化效果。此外，还在
第二介电层上进一步设置禁带宽度大于3.5电子伏特的第三介电层。这样三层的钝化层设
置，能够提升整个钝化层的透光率，使得更多的光能够对到达pn结处，从而提升电池的能量
转换效率，且由于透光率的提升，能够减小对电池背面转换效率的影响甚至提升电池背面
的能量转换效率，提升双面率；而且由于设置了禁带宽度大于3.5电子伏特的第三介电层，
整个钝化层更加耐压以及耐高温，从而能够进一步防止镀膜绕镀导通受光面和背光面形成
漏电，提升电池的稳定性。这样，本申请的三层介电层结构能够实现对太阳能电池的良好钝
化，减小钝化层的整体厚度，且提升太阳能电池的效率，而且三层介电层具有非常高的透明
度，能够实现在太阳能电池主要利用的太阳能光谱范围内的高的透光率，例如，至少85%的
透光率，从而避免三层介电层对光的吸收而保证尽可能多的光到达太阳能电池的pn结处而
转换为电能，提升双面率。

[0019] 下面结合附图对本公开实施例的太阳能电池及其制造方法进行示例性说明。

[0020] 如图1所示，本公开实施例的太阳能电池1000包括：晶体硅衬底101；第一介电层102，位于所述晶体硅衬底101的表面上且包含氧化铝；第二介电层103，位于所述第一介电
层102的表面上；第三介电层104，位于所述第二介电层103的表面上，其中所述第一介电层
102和所述第二介电层103的材料不同，所述第二介电层103中嵌入氢，所述第三介电层104
包含禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜。

[0021] 例如，在本公开的实施例中，晶体硅衬底101可以是单晶硅或多晶硅衬底，该晶体硅衬底可以是经过p掺杂操作的p型晶体硅衬底，或者可以是经过n掺杂操作的n型晶体硅衬
底。

[0022] 例如，在制作太阳能电池的过程中，该晶体硅衬底101可以是P型晶体硅衬底，然后在p型晶体硅衬底的一个主表面区域进行掺杂扩散处理而形成n型层，以形成pn结，该第一
介电层、第二介电层以及该第三介电层可以设置在该太阳能电池的受光面和/或背光面，也
就是设置在p型晶体硅衬底的与n型层相反一侧和/或设置在n型层的与p型晶体硅衬底相反
的一侧。或者，该晶体硅衬底101可以是n型晶体硅衬底，然后在n型晶体硅衬底的一个主表
面区域进行掺杂扩散处理而形成p型层，以形成pn结，该第一介电层、第二介电层以及该第
三介电层可以设置在该太阳能电池的正面和/或背面，也就是设置在n型晶体硅衬底的远离
p型层的一侧和/或设置在p型层的远离n型晶体硅衬底的一侧。本公开的实施例并不对此进
行限制，可以根据需要而设置三层介电层的位置。

[0023] 例如，该晶体硅衬底101的厚度可以为500μm以下，优选为400μm以下，更优选为300μm以下，并且所述晶体硅衬底101的厚度为50μm 以上，优选为80μm 以上，更优选为90μm以
上，该晶体硅衬底101的电阻率可以为0.3Ω·cm以上且10Ω·cm以下。

[0024] 例如，第一介电层102可以是氧化铝层或者氧化铝与氧化钛的伪二元合金层，也就是，(Al2O3)x(TiO2)1‑x层，其中x可以根据需要进行调整，调整范围为0‑1，例如可以为0、0.1、
0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等。含氧化铝的第一介电层可以通过原子层沉积或
者通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD，Plasma Enhanced  Chemical  Vapor 
Deposition）形成，或者可以采用溶胶凝胶法形成。

[0025] 例如，第一介电层102的厚度可以为50nm以下，优选为40nm以下，更优选为30nm以下，进一步优选为20nm以下，进一步优选为15nm以下；第一介电层102的厚度可以为0.5nm以
上，优选为1.0nm以上，更优选为1.5nm以上，进一步优选为2nm以上，进一步优选为5nm以上，
本领域的技术人员可以根据需要选择第一介电层的厚度，对于原子层沉积形成第一介电层
的情况下，由于原子层沉积的效率较低，减小第一介电层的厚度有助于提升生产效率，例
如，第一介电层的厚度可以为15nm以下，从而提升生产效率，缩短产品生产周期，利于产品
化批量生产。而且，进一步地，当第一介电层厚度较薄时，例如，为0.5nm‑15nm之间的厚度
时，第二介电层中嵌入的氢更容易在后续热处理期间扩散到硅衬底与第一介电层的界面处
来与不饱和硅键结合，降低表面缺陷，提升钝化效果，减少载流子的界面处的复合，提升电
池的能量转换效率。

[0026] 例如，第一介电层可以采用原子层沉积形成，首先用含铝氧化物冲洗硅衬底，该含铝复合物可以包括Al(CH3)3、AlCl3、Al(CH3)2Cl和(CH3)2(C2H5)N：AlH3中的至少一种，使得含
铝层沉积在硅衬底的表面上。在用含铝氧化物冲洗硅衬底时，含铝复合物可以在与硅衬底
表面接触的位置附着于硅衬底表面，而且可以能硅衬底发生化学反应，即，发生化学吸附。
从而可能导致形成含铝复合物的分子制成的单分子层，而该分子层是几乎完全紧密的，这
使得后续形成的第一介电层大致在原子级或分子级是紧密的。在后续的形成步骤中，在含
氧环境中将所述含铝层氧化为更高的化合价，可以通过例如以氧或含氧气体来进行冲洗从
而将含铝氧化层氧化为较高的化合价。为了加速化学反应，可以以高能量氧等离子体的形
式提供氧，可以不在衬底上点燃氧等离子体而是在单独的腔中点燃氧等离子体，然后将其
引导到衬底。备选地，可以在高温下引入氧，然后形成至少包含氧化铝分子，或者完全为氧
化铝分子的第一介电层。利用原子层沉积，氧化铝单分子层的厚度可能为0.15nm，从而通过
多次原子层沉积循环而沉积较厚的第一介电层。

[0027] 例如，第一介电层还可以采用PECVD形成，例如，采用管式或者板式PECVD设备，通入反应性气体例如含铝复合物和氧气或一氧化氮等，在一定的温度下进行沉积。含铝复合
物可以包括Al(CH3)3、AlCl3、Al(CH3)2Cl和(CH3)2(C2H5)N：AlH3中的至少一种。PECVD的方式
具有沉积速度快的特点。

[0028] 例如，第二介电层可以包含氧化硅、氮化硅和碳化硅中的至少一种，第二介电层可以采用PECVD形成。在PECVD期间，可以以硅烷（SiH4）以及氨气（NH3）为反应气体沉积氮化硅，
或者可以以甲烷（CH4）和硅烷（SiH4）为反应气体沉积氮化硅，或者可以以硅烷（SiH4）和包含
氧元素的气体为反应气体沉积氧化硅，例如可以以硅烷（SiH4）和笑气（N2O）为反应气体沉积
氮氧化硅。这样在采用PECVD形成第二介电层时，第二介电层中会含有氢，在后续热处理期
间，该氢会扩散到第一介电层与硅衬底的界面处，进一步提升钝化效果。

[0029] 备选地，第二介电层的含氢量可以为至少1at%，或者至少为2.5 at%，或者至少6at%。当氢含量较高时，后续扩散到第一介电层和硅衬底的界面处的氢就越多，从而能够更
多地饱和硅的悬挂键，提升钝化效果。

[0030] 例如，第二介电层的厚度可以为200nm以下，优选为100nm以下，更优选为50nm以下，进一步优选为45nm以下，进一步优选为40nm以下，进一步优选为30nm以下，并且可以为
5nm以上，优选为10nm以上，更优选为15nm以上，进一步优选为20nm以上，进一步优选为25nm
以上。例如，第二介电层的厚度可以为40nm。

[0031] 在本公开的实施例中，第三介电层可以为禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜，例如，第三介电层可以为氧化铝、氧化锰、氧化钽、氧化镓中的至少一种。

[0032] 例如，当第三介电层为包含氧化铝的层时，该第三介电层的微观结构可以与第一介电层相同或不同，例如，第三介电层和第一介电层的晶格结构不同或相同，本公开的实施
例并不对此进行限制。

[0033] 例如，所述第三介电层104的厚度可以为200nm以下，优选为180nm以下，更优选为160nm以下，进一步优选为140nm以下，进一步优选为120nm以下，进一步优选为100nm以下，
且可以为2nm以上，优选为5nm以上，更优选为10nm以上，进一步优选为15nm以上，进一步优
选为20nm以上。例如，第三介电层的厚度可以为10nm或者20nm。

[0034] 当第三介电层为包含氧化铝的层时，第三介电层可以是氧化铝层或者氧化铝与氧化钛的伪二元合金层，也就是，(Al2O3)x(TiO2)1‑x层，其中x可以根据需要进行调整，调整范
围为0‑1，例如可以为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等。含氧化铝的第一介
电层可以通过原子层沉积或者通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD，Plasma Enhanced 
Chemical Vapor Deposition）形成，或者可以采用溶胶凝胶法形成。

[0035] 例如，当第三介电层是氧化铝层时，第三介电层可以采用原子层沉积形成，首先用含铝氧化物冲洗硅衬底，该含铝复合物可以包括Al(CH3)3、AlCl3、Al(CH3)2Cl和(CH3)2(C2H5)
N：AlH3中的至少一种，使得含铝层沉积在硅衬底的表面上。在用含铝氧化物冲洗硅衬底时，
含铝复合物可以在与硅衬底表面接触的位置附着于硅衬底表面，而且可以能硅衬底发生化
学反应，即，发生化学吸附。从而可能导致形成含铝复合物的分子制成的单分子层，而该分
子层是几乎完全紧密的，这使得后续形成的第三介电层大致在原子级或分子级是紧密的。
在后续的形成步骤中，含铝氧化物层被氧化为较高的化合价，可以通过例如以氧或含氧气
体来进行冲洗从而将含铝氧化层氧化为较高的化合价。为了加速化学反应，可以以高能量
氧等离子体的形式提供氧，可以不在衬底上点燃氧等离子体而是在单独的腔中点燃氧等离
子体，然后将其引导到衬底。备选地，可以在高温下引入氧，然后形成至少包含氧化铝分子，
或者完全为氧化铝分子的第一介电层。利用原子层沉积，氧化铝单分子层的厚度可能为
0.15nm，从而通过多次原子层沉积循环而沉积较厚的第三介电层。例如，第三介电层为禁带
宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜，从而该钝化层结构能够提升光透过率，
且当该钝化层用于太阳能电池的背面钝化时，由于透光率提升，能够减少对电池背面能量
转换率的影响甚至提升该背面能量转换效率，并且通过在第二介电层上方进一步设置禁带
宽度大于3.5电子伏特的第三介电层，能够使得钝化层更耐压和耐高温，因此能够进一步防
止镀膜绕镀导通受光面和背光面形成漏电，提升电池的工作稳定性。

[0036] 进一步地，当采用禁带宽度大于3.5ev的第三介电层时，例如，第三介电层的厚度可以为10nm或者10nm以下，相比于仅有第一介电层和第二介电层作为钝化方案的太阳能电
池，采用了第三介电层后，第二介电层可以相对制作得较薄，例如，可以为50nm以下，从而第
二介电层和第三介电层加来的厚度小于两层介电层方案中第二介电层的厚度，而本公开实
施例中第一介电层的厚度可以与两层介电层方案中第一介电层的厚度相差不大，从而本公
开的太阳能电池具有减小的厚度，例如，三层介电层中第二和第三介电层的厚度可以为
50nm以下，而两层介电层方案中第二介电层的厚度为50nm以上，这样，当多片电池片组装到
一起时，由于每层的厚度都减小，叠置的电池的厚度也会减小，从而减小太阳能发电装置的
体积，使得其适用场景更广泛。

[0037] 在一个示例中，在本公开实施例的太阳能电池中，第一介电层的厚度可以为10nm‑1nm之间，第二介电层的厚度可以为20nm‑40nm之间，第三介电层的厚度可以为5nm‑10nm之
间。

[0038] 进一步地，如图2所示，该太阳能电池还包括：电极，设置在第三介电层外侧，作为太阳能电池的正面电极或背面电极，在形成电极的过程中，会采用高温工艺将金属触点烧
制到太阳能电池，通过设置三层介电层，在形成电极的金属触点烧制过程中，能够避免烧穿
钝化层，从而提升太阳能电池的能量转换效率。

[0039] 图2示出了形成有电极的该太阳能电池的一个示例，其中三层介电层设置在背光面，在其外侧形成有背面电极710，为了图示简洁，仅示出了电池背面的结构层，电池正面的
结构层并未示出，电池正面的结构可以与图3中示出的结构相同，或者可以设置有常规的钝
化层、正面电极等，本公开的实施例不对此进行限制。

[0040] 图3给出了形成有电极的该太阳能电池的一个示例，其中三层介电层设置在受光面，在其外侧形成有正面电极720，为了图示简洁，仅示出了电池正面的结构层，电池背面的
结构并未示出，电池背面可以与图2中示出的相同，或者可以设置有常规的钝化层和电极结
构，本公开的实施例不对此进行限制。

[0041] 在本公开的实施例中，在晶体硅衬底的受光面或背光面设置有三层介电层，第一介电层包括氧化铝，第二介电层为材料不同于第一介电层且含氢的氧化硅、氮化硅或碳化
硅层，第三介电层为禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜，例如可以为氧
化铝层。这样，第一介电层比较致密且与硅衬底界面的界面缺陷较低，具有良好的钝化效
果，第二介电层中含氢，该氢可以扩散到，例如在后续热处理阶段扩散到第一介电层与硅衬
底的界面处，从而饱和硅衬底的悬挂键，进一步提升钝化效果，第三介电层的材料为禁带宽
度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜，从而该钝化层结构能够提升整个钝化层
的透光率，使得更多的光能够对到达pn结处，从而提升电池的能量转换效率，而且当该钝化
层用于太阳能电池的背面钝化时，由于透光率提升，能够减少对电池背面能量转换率的影
响甚至提升该背面能量转换效率，而且还能够防止镀膜绕镀导通受光面和背光面形成漏
电，进一步地，第三介电层的使用可以使得第二介电层和第三介电层的叠层厚度显著小于
双层介电层中第二介电层的厚度，从而减小整个太阳能电池的厚度，减小其占用体积，使得
适用场景不受限于太阳能电池的体积而更加广泛。

[0042] 这样，本发明的实施例的太阳能电池包括三层介电层作为钝化层，能够获得优异的太阳能电池钝化效果，显著提升透光率，提升太阳能电池的能量转换效率，且能够减小整
个太阳能电池片的厚度，对电池背面能量转换率的影响甚至提升该背面能量转换效率，而
且防止镀膜绕镀导通受光面和背光面形成漏电。

[0043] 本公开的实施例还提供一种太阳能电池的制造方法，如图4所示，包括如下步骤：

[0044] a）提供晶体硅衬底101；

[0045] b）在晶体硅衬底101的表面上形成第一介电层102，其中所述第一介电层包括氧化铝；

[0046] c）在所述第一介电层102的表面上形成第二介电层103，所述第一介电层和所述第二介电层的材料不同，且所述第二介电层中嵌入氢；

[0047] d）在第二介电层103的表面上形成第三介电层104，所述第三介电层104包含禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜。

[0048] 例如，在本公开的实施例中，晶体硅衬底101可以是单晶硅或多晶硅衬底，该晶体硅衬底可以是经过p掺杂操作的p型晶体硅衬底，或者可以是经过n掺杂操作的n型晶体硅衬
底。

[0049] 例如，在制作太阳能电池的过程中，该晶体硅衬底101可以是p型晶体硅衬底，然后在p型晶体硅衬底的一个主表面区域进行掺杂扩散处理而形成n型层，以形成pn结，该第一
介电层、第二介电层以及该第三介电层可以设置在该太阳能电池的受光面和/或背光面，也
就是设置在p型晶体硅衬底的远离n型层的一侧和/或设置在n型层的远离p型晶体硅衬底的
一侧。或者，该晶体硅衬底101可以是n型晶体硅衬底，然后在n型晶体硅衬底的一个主表面
区域进行掺杂扩散处理而形成p型层，以形成pn结，该第一介电层、第二介电层以及该第三
介电层可以设置在该太阳能电池的正面和/或背面，也就是设置在n型晶体硅衬底的远离p
型层的一侧和/或设置在p型层的远离n型晶体硅衬底的一侧。本公开的实施例并不对此进
行限制，可以根据需要而设置三层介电层的位置。

[0050] 例如，在晶体硅衬底101的表面上形成第一介电层102包括：

[0051] 采用原子层沉积、等离子体增强化学气相沉积或者溶胶凝胶法形成第一介电层。

[0052] 例如，采用原子层沉积、等离子体增强化学气相沉积或者溶胶凝胶法形成第一介电层包括采用原子层沉积形成第一介电层，包括：

[0053] S11，用含铝氧化物冲洗硅衬底，该含铝复合物可以包括Al(CH3)3、AlCl3、Al(CH3)2Cl和(CH3)2(C2H5)N：AlH3中的至少一种，使得含铝层沉积在硅衬底的表面上。

[0054] 在用含铝氧化物冲洗硅衬底时，含铝复合物可以在与硅衬底表面接触的位置附着于硅衬底表面，而且可以能硅衬底发生化学反应，即，发生化学吸附。从而可能导致形成含
铝复合物的分子制成的单分子层，而该分子层是几乎完全紧密的，这使得后续形成的第三
介电层大致在原子级或分子级是紧密的。

[0055] S12，在含氧环境中将所述含铝层氧化为更高的化合价。

[0056] 例如，在含氧环境中将所述含铝层氧化为更高的化合价包括：以氧或含氧气体来进行对其上沉积有含铝层的硅衬底进行冲洗，从而将含铝氧化层氧化为较高的化合价。

[0057] 例如，以氧或含氧气体来进行对其上沉积有含铝层的硅衬底进行冲洗，从而将含铝氧化层氧化为较高的化合价可以包括：

[0058] 以高能量氧等离子体的形式提供氧，从而加速化学反应；

[0059] 在衬底上点燃氧等离子体；或者

[0060] 在单独的腔中点燃氧等离子体，然后将该等离子体引导到衬底。

[0061] 例如，利用原子层沉积，氧化铝单分子层的厚度可能为0.15nm，从而通过多次原子层沉积循环而沉积较厚的第一介电层。

[0062] 例如，采用原子层沉积、等离子体增强化学气相沉积或者溶胶凝胶法形成第一介电层包括：

[0063] 采用等离子增强化学气相沉积形成第一介电层，包括：利用板式PECVD沉积氧化铝，沉积腔体温度为300℃以上，例如为320℃、330℃、340℃、350℃、360℃等，微波功率可以
为350W以上，以笑气（N2O）和三甲基铝（TMAH）为反应性气体，气体流量可以为4:1或者5:1。

[0064] 例如，所形成的第一介电层的厚度可以为50nm以下，优选为40nm以下，更优选为30nm以下，进一步优选为20nm以下，进一步优选为15nm以下；第一介电层102的厚度可以为
0.5nm以上，优选为1.0nm以上，更优选为1.5nm以上，进一步优选为2nm以上，进一步优选为
5nm以上。

[0065] 例如，在所述第一介电层102的表面上形成第二介电层103包括：采用PECVD形成第二介电层。

[0066] 例如，第二介电层可以包含氧化硅、氮化硅和碳化硅中的至少一种。

[0067] 例如，采用PECVD形成第二介电层可以包括：利用板式PECVD沉积氮化硅，沉积腔体温度可以为400℃以上，例如420℃、440℃、460℃等，微波功率可以为1800W以上，例如
1900W、2000W、2100W等，反应性气体为硅烷和氨气，硅烷和氨气的流量比可以根据需要调
整，例如可以为1:2、1:3、1:4、1:5等。

[0068] 例如，第二介电层的含氢量可以为至少1at%（原子百分比），或者至少为2.5 at%，或者至少6at%。当氢含量较高时，后续扩散到第一介电层和硅衬底的界面处的氢就越多，从
而能够更多地饱和硅的悬挂键，提升钝化效果

[0069] 例如，第二介电层的厚度可以为200nm以下，优选为100nm以下，更优选为50nm以下，进一步优选为45nm以下，进一步优选为40nm以下，进一步优选为30nm以下，并且可以为
5nm以上，优选为10nm以上，更优选为15nm以上，进一步优选为20nm以上，进一步优选为25nm
以上。例如，第二介电层的厚度可以为40nm。

[0070] 例如，在本公开的实施例中，在第二介电层103的表面上形成第三介电层104包括：

[0071] 采用原子层沉积或者PECVD形成第三介电层。

[0072] 例如，该第三介电层可以为含氧化铝的层，例如为氧化铝层或者氧化铝与氧化钛的伪二元合金层，也就是，(Al2O3)x(TiO2)1‑x层，其中x可以根据需要进行调整，调整范围为
0‑1，例如可以为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等。含氧化铝的第一介电层
可以通过原子层沉积或者通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD，Plasma Enhanced 
Chemical Vapor Deposition）形成，或者可以采用溶胶凝胶法形成

[0073] 当第三介电层是氧化铝层时，采用原子层沉积或PECVD形成第三介电层的方式可以参照以上对第一介电层的形成方式的描述，为了简洁，这里将不进行赘述。

[0074] 当第三介电层是氧化铝时，采用原子层沉积或者PECVD形成第三介电层，其形成方法可以参考形成第一介电层中的氧化铝的方法。

[0075] 当第三介电层是氧化锰、氧化钽、氧化镓时，可以采用类似于形成氧化铝层的方法来形成。例如可以通过沉积法形成氧化锰、氧化钽、氧化镓。或者采用本领域中熟知的方式
来形成地三介电层。

[0076] 备选地，在形成第三介电层之后，根据本公开实施例的太阳能电池的制造方法还包括：在至少600℃的温度，例如，800℃‑1000℃的温度下对所述太阳能电池进行热处理。

[0077] 例如，上述在至少600℃的温度，例如，800℃‑1000℃的温度下对所述太阳能电池进行热处理是为了形成电极而进行的热处理，例如，通过以上热处理步骤对电极进行烧制，
而得到如图2或图3所示的太阳能电池。

[0078] 在高温热处理期间，第二介电层中的氢扩散进入第一介电层与晶体硅衬底的界面处，从而进一步饱和悬挂键，提升钝化效果。

[0079] 在本公开的实施例提供的太阳能电池及其制造方法中，在晶体硅衬底的受光面或背光面设置有三层介电层，第一介电层包括氧化铝，第二介电层为材料不同于第一介电层
且含氢的氧化硅、氮化硅或碳化硅层，第三介电层为禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化
物或宽禁带薄膜，例如可以为氧化铝层。这样，第一介电层比较致密且与硅衬底界面的界面
缺陷较低，具有良好的钝化效果，第二介电层中含氢，该氢可以扩散到，例如在后续热处理
阶段扩散到第一介电层与硅衬底的界面处，从而饱和硅衬底的悬挂键，进一步提升钝化效
果，第三介电层的材料为禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜，从而该钝
化层结构能够提升整个钝化层的透光率，使得更多的光能够对到达pn结处，从而提升电池
的能量转换效率，而且当该钝化层用于太阳能电池的背面钝化时，由于透光率提升，能够减
少对电池背面能量转换率的影响甚至提升该背面能量转换效率，而且通过在第二介电层上
方进一步设置禁带宽度大于3.5电子伏特的第三介电层，能够使得钝化层更耐压和耐高温，
因此能够进一步防止镀膜绕镀导通受光面和背光面形成漏电，提升电池的工作稳定性。进
一步地，第三介电层的使用可以使得第二介电层和第三介电层的叠层厚度显著小于双层介
电层中第二介电层的厚度，从而减小整个太阳能电池的厚度，减小其占用体积，使得适用场
景不受限于太阳能电池的体积而更加广泛。

[0080] 另外，为了使得太阳能电池能够实现电路联通，需要例如通过具有后续的烧制工艺的丝网印刷法在太阳能电池的受光面和背光面印刷金属栅线。

[0081] 另外，根据需要还可以在晶体硅衬底的表面的合适的介电层上或者各介电层（第一介电层、第二介电层、第三介电层）之间沉积减反射层，以减少太阳光的反射率而增加太
阳光的透射率。

[0082] 本发明实施例提供以下技术方案：

[0083] 技术方案1、一种太阳能电池，包括：

[0084] 晶体硅衬底；

[0085] 第一介电层，位于所述晶体硅衬底的表面上且包含氧化铝；

[0086] 第二介电层，位于所述第一介电层的表面上；

[0087] 第三介电层，位于所述第二介电层的表面上；

[0088] 其中所述第一介电层和所述第二介电层的材料不同，所述第二介电层中嵌入氢，

[0089] 所述第三介电层包含禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜。

[0090] 技术方案2、根据技术方案1所述的太阳能电池，其中所述禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物包括氧化铝、氧化锰、氧化钽、氧化镓中的至少一种。

[0091] 技术方案3、根据技术方案1所述的太阳能电池，其中所述禁带宽度大于3.5电子伏特的宽禁带薄膜包括钽酸锂（LiTaO3）。

[0092] 技术方案4、根据技术方案1‑3中任一项所述的太阳能电池，其中所述禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物为氧化铝，且所述第一介电层和第三介电层的内部微观结构
相同或者不同。

[0093] 技术方案5、根据技术方案1‑3中任一项所述的太阳能电池，其中在晶体硅衬底和第一介电层之间还存在中间层。

[0094] 技术方案6、根据技术方案5所述的太阳能电池，其中所述中间层为氧化硅层。

[0095] 技术方案7、根据技术方案6所述的太阳能电池，其中所述氧化硅层与所述晶体硅衬底之间存在界面。

[0096] 技术方案8、根据技术方案7所述的太阳能电池，其中所述氧化硅层为沉积的氧化硅层。

[0097] 技术方案9、根据技术方案6所述的太阳能电池，其中所述氧化硅层为对用于形成硅衬底的硅片的表面进行氧化而形成的氧化硅层。

[0098] 技术方案10、根据技术方案9所述的太阳能电池，其中所述氧化硅层为对用于形成硅衬底的硅片的表面进行加热氧化而形成的氧化硅层。

[0099] 技术方案11、根据技术方案5所述的太阳能电池，其中所述中间层的厚度为5nm以下。

[0100] 技术方案12、根据技术方案1‑3中任一项所述的太阳能电池，其中所述第一介电层的厚度为50nm以下。

[0101] 技术方案13、根据技术方案12所述的太阳能电池，其中所述第一介电层的厚度为0.5nm以上。

[0102] 技术方案14、根据技术方案1‑3中任一项所述的太阳能电池，其中所述第二介电层的厚度为200nm以下。

[0103] 技术方案15、根据技术方案14所述的太阳能电池，其中所述第二介电层的厚度为5nm以上。

[0104] 技术方案16、根据技术方案1‑3中任一项所述的太阳能电池，其中所述第三介电层的厚度为200nm以下。

[0105] 技术方案17、根据技术方案16所述的太阳能电池，其中所述第三介电层的厚度为2nm以上。

[0106] 技术方案18、根据技术方案1‑3中任一项所述的太阳能电池，其中所述第二介电层的材料包含氧化硅、氮化硅和碳化硅中的至少一种。

[0107] 技术方案19、根据技术方案1‑3中任一项所述的太阳能电池，其中所述第一介电层和所述第三介电层的厚度不同。

[0108] 技术方案20、根据技术方案19所述的太阳能电池，其中所述第一介电层的厚度大于所述第三介电层的厚度。

[0109] 技术方案21、根据技术方案1‑3中任一项所述的太阳能电池，其中所述晶体硅衬底为单晶硅或者多晶硅，所述晶体硅衬底为p型或n型，所述第一介电层位于所述晶体硅衬底
的受光面或者背光面。

[0110] 技术方案22、根据技术方案1‑3中任一项所述的太阳能电池，其中所述晶体硅衬底的厚度为500μm以下。

[0111] 技术方案23、根据技术方案1‑3中任一项所述的太阳能电池，其中所述晶体硅衬底‑的电阻率为0.3Ω·cm以上10Ω·cm以下。

[0112] 技术方案24、一种太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：

[0113] a）提供晶体硅衬底；

[0114] b）在晶体硅衬底的表面上形成第一介电层，其中所述第一介电层包括氧化铝；

[0115] c）在所述第一介电层的表面上形成第二介电层，所述第一介电层和所述第二介电层的材料不同，且所述第二介电层中嵌入氢；

[0116] d）在第二介电层的表面上形成第三介电层，所述第三介电层包含禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物或宽禁带薄膜。

[0117] 技术方案25、根据技术方案24所述的方法，其中在步骤b）中通过原子层沉积的方式或者等离子体增强化学气相沉积的方式形成第一介电层。

[0118] 技术方案26、根据技术方案25所述的方法，其中在步骤b）中通过原子层沉积的方式或者等离子体增强化学气相沉积的方式形成第一介电层包括：

[0119] 利用含铝复合物冲洗硅衬底，该含铝复合物包含成分Al(CH3)3、AlCl3、Al(CH3)2Cl和(CH3)2(C2H5)N：AlH3中的至少一种，使得含铝层被沉积在所述硅衬底的表面上；

[0120] 在含氧环境中将所述含铝层氧化为更高的化合价，以形成所述第一介电层。

[0121] 技术方案27、根据技术方案24所述的方法，其中在步骤c）中所述第二介电层包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅和碳化硅中的至少一种。

[0122] 技术方案28、根据技术方案24所述的方法，其中在步骤c）中通过PECVD方法形成所述第二介电层。

[0123] 技术方案29、根据技术方案24所述的方法，其中在步骤c）中形成所述第二介电层，使其氢含量至少为1at％。

[0124] 技术方案30、根据技术方案24所述的方法，其中在步骤c）中通过原子层沉积的方式或者等离子体增强化学气相沉积的方式形成所述第二介电层。

[0125] 技术方案31、根据技术方案26所述的方法，其中在步骤c）中通过等离子体增强化学气相沉积的方式形成所述第二介电层，并且所述第二介电层选自氮化硅、氧化硅、氮氧化
硅和碳化硅中的至少一种。

[0126] 技术方案32、根据技术方案24所述的方法，其中在步骤d）中通过原子层沉积的方式形成所述第三介电层。

[0127] 技术方案33、根据技术方案32所述的方法，其中在步骤d）中所述第三介电层中的所述禁带宽度大于3.5电子伏特的金属氧化物包括氧化铝、氧化锰、氧化钽、氧化镓中的至
少一种。

[0128] 技术方案34、根据技术方案33所述的方法，其中在步骤d）中所述第三介电层中的所述禁带宽度大于3.5电子伏特的宽禁带薄膜包括钽酸锂（LiTaO3）。

[0129] 技术方案35、根据技术方案24所述的方法，在形成所述第三介电层之后，还包括：在至少600℃的温度下对所述太阳能电池进行热处理。

[0130] 以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技
术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨
在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其
它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。