晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極及其制備方法，晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極包括與局域背表面場(chǎng)連接的局域電極以及在與硅片襯底的接觸表面上覆蓋有背面鈍化膜的背面電極，在局域電極與背面電極之間設(shè)有至少一個(gè)梁橋電極，梁橋電極與硅片襯底的接觸表面上也覆蓋有背面鈍化膜，局域電極與背面電極通過梁橋電極連接，并且在局域電極與背面電極之間除梁橋電極的連接區(qū)域外也設(shè)置有背面鈍化膜。它能夠抑制局域背表面場(chǎng)空洞的形成，增加局域背表面場(chǎng)的厚度，降低少數(shù)載流子穿過局域背表面場(chǎng)來到接觸區(qū)被復(fù)合的電阻損失，提高背鈍化電池的轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極及其制備方法，屬于太陽電池【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，局域背表面場(chǎng)電池是目前高效晶體硅太陽電池研發(fā)的重要方向，通過背面鈍化技術(shù)和局域背表面場(chǎng)結(jié)構(gòu)，可以顯著的降低太陽電池背面的復(fù)合，提高長波段內(nèi)背反射，降低背面的自由載流子吸收，從而提高電池的轉(zhuǎn)換效率。目前，為了降低背鈍化電池的制備工藝，一般采用激光或者化學(xué)漿料腐蝕的方法將背面鈍化膜局部打開，然后采用絲網(wǎng)印刷或者蒸鍍的方法在背面形成一層鋁層，然后在高溫過程中，鋁原子取代硅原子進(jìn)入硅晶格，在開膜區(qū)域的下方形成P型重?fù)诫s區(qū)域，也即局部背表面場(chǎng)。
[0003]然而，采用常規(guī)的全背表面印刷或者沉積鋁層的方法，在高溫過程中由于鋁與硅的擴(kuò)散系數(shù)差別，在接觸的區(qū)域很容易形成空洞，導(dǎo)致:1、無法形成局域背表面場(chǎng)，造成嚴(yán)重的背面表面復(fù)合；2、局域背表面場(chǎng)與鋁硅合金層接觸面積變小，填充因子下降；3、由于空洞效應(yīng)，局域背表面場(chǎng)的厚度不足，空洞的形成制約了目前局域背表面場(chǎng)電池，特別是背點(diǎn)接觸電池效率的提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，它能夠抑制局域背表面場(chǎng)空洞的形成，增加局域背表面場(chǎng)的厚度，降低少數(shù)載流子穿過局域背表面場(chǎng)來到接觸區(qū)被復(fù)合的電阻損失，提高背鈍化電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:一種晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，包括與局域背表面場(chǎng)連接的局域電極以及在與硅片襯底的接觸表面上覆蓋有背面鈍化膜的背面電極，在局域電極與背面電極之間設(shè)有至少一個(gè)梁橋電極，梁橋電極與硅片襯底的接觸表面上也覆蓋有背面鈍化膜，局域電極與背面電極通過梁橋電極連接，并且在局域電極與背面電極之間除梁橋電極的連接區(qū)域外也設(shè)置有背面鈍化膜。
[0006]進(jìn)一步，梁橋電極的寬度為0.1-50000 Mm，長度為0.1-1000 Mm0通過控制梁橋電極的寬度和長度可以控制高溫過程中硅往鋁硅液態(tài)合金擴(kuò)散的總量。
[0007]進(jìn)一步，背面鈍化膜的材料選自氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氧化鈦中的一種或幾種。
[0008]進(jìn)一步，局域電極、背面電極以及梁橋電極的材料中含有鋁。
[0009]進(jìn)一步，局域電極的橫截面為線狀或點(diǎn)狀，點(diǎn)狀包括圓形或平行四邊形或正多邊形。
[0010]進(jìn)一步。當(dāng)所述的局域電極的橫截面為線狀時(shí)，局域電極的寬度為Iym以上，局域電極中心之間的間距為100 μ m以上。
[0011]進(jìn)一步，當(dāng)所述的局域電極的橫截面為點(diǎn)狀時(shí)，局域電極的尺寸在Iym以上，局域電極中心之間的間距為50 μ m以上。
[0012]本發(fā)明還提供了一種該晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的制備方法，該方法包括以下步驟:
1)提供一絲網(wǎng)印刷用網(wǎng)版，其中，網(wǎng)版在該晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的背面電極區(qū)域以及多個(gè)局域電極和梁橋電極組成的陣列區(qū)域設(shè)置網(wǎng)紗，使?jié){料可以通過，其余部分由不透過漿料的膜組成；
2)提供一沉積背面鈍化膜的硅片襯底，并且局部激光開膜；
3)利用步驟I)中的網(wǎng)版，采用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片襯底的背面印刷金屬漿料；
4)在高溫?zé)Y(jié)過程中使局域電極與硅片襯底形成局域背表面場(chǎng)。
[0013]本發(fā)明還提供了一種晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的制備方法，該方法包括以下步驟:
1)提供一沉積背面鈍化膜的硅片襯底，并且局部激光開膜；
2)采用CVD方法或PVD方法在硅片襯底的背面鈍化膜上沉積該晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極中的背面電極以及多個(gè)局域電極和梁橋電極排布而成的單元；
3)在高溫?zé)Y(jié)過程中使局域電極與硅片襯底形成局域背表面場(chǎng)。
[0014]采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果:
(I)本發(fā)明采用局部電極，極大地減小了局域背表面場(chǎng)出現(xiàn)空洞的概率，提高了電池的開路電壓和填充因子；本發(fā)明通過在開膜區(qū)域形成局部電極，限制了在高溫過程中硅在電極中的橫向傳輸，如果本各個(gè)電極中含有鋁，它能使硅在鋁硅液態(tài)合金的濃度迅速達(dá)到飽和值，在降溫過程中硅很快從鋁硅液態(tài)中析出，在鋁硅界面固化，形成局域背表面場(chǎng)，極大地抑制了空洞的產(chǎn)生。
[0015](2)采用梁橋電極將局部電極收集的電流導(dǎo)向背面電極，采用梁橋電極和背面電極，降低了背面電極的電阻，從而降低了電池的電阻損失；
(3)本發(fā)明工藝簡單，對(duì)于常規(guī)的絲網(wǎng)印刷，僅需要一次印刷就可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，適合應(yīng)用于規(guī)?；a(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的第一種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖3為本發(fā)明的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的第三種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的第四種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為陣列狀的第三種結(jié)構(gòu)的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為陣列狀的第四種結(jié)構(gòu)的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018]實(shí)施例一 如圖3所示，一種晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，包括與局域背表面場(chǎng)5連接的局域電極3以及在與硅片襯底6的接觸表面上覆蓋有背面鈍化膜2的背面電極1，在局域電極3與背面電極I之間設(shè)有四個(gè)梁橋電極4，梁橋電極4與硅片襯底6的接觸表面上也覆蓋有背面鈍化膜2，局域電極3與背面電極I通過梁橋電極4連接，并且在局域電極3與背面電極I之間除梁橋電極4的連接區(qū)域外也設(shè)置有背面鈍化膜2。
[0019]背面鈍化膜2的材料可以選自氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氧化鈦中的一種或幾種。
[0020]局域電極3、背面電極I以及梁橋電極4的材料中含有鋁。
[0021]本實(shí)施例提供一種絲網(wǎng)印刷制備的圓孔狀陣列的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，在完成背面Al203/SiNx:H鈍化膜沉積后，采用化學(xué)漿料進(jìn)行開膜。通過網(wǎng)版設(shè)計(jì)，采用絲網(wǎng)印刷和設(shè)計(jì)好的背面網(wǎng)版在背面印刷鋁漿，使之形成由多個(gè)圓孔陣列形成的圖形，其中圓孔接觸之間的間距為500 Mffl，單個(gè)圓孔點(diǎn)接觸的圖形如圖3所示，圓孔的直徑為lOOMm，圓孔邊緣與覆蓋在Al203/SiNx:H鈍化膜2上的背面電極I的距離為20Mm，通過網(wǎng)版設(shè)計(jì)，在印刷過程中圓孔與背面電極I通過四個(gè)通道連接，通道的寬度為50Mm，長度與圓孔邊緣到背面電極I距離相等，也為20Mm。在經(jīng)過常規(guī)的燒結(jié)后，圓孔與下方的硅片襯底6形成局域背表面場(chǎng)5，圓孔也形成局部電極3，通道內(nèi)形成梁橋電極4，局部電極3與背面電極I通過四個(gè)梁橋電極4互相連接。由于除了梁橋電極4接觸的地方以外，局部電極3與背面電極I被Al203/SiNx:H鈍化膜隔離，因此在高溫過程中，硅在鋁硅合金液體的擴(kuò)散受到限制，因此極大地降低了空洞的產(chǎn)生。如果不采用本發(fā)明提供的方法而采用背面完全印刷鋁漿和燒結(jié)，空洞率為100%，而采用本發(fā)明提供的方法，空洞率從100%降到20%，有效地降低了空洞率。
[0022]實(shí)施例二
如圖4、5所示，一種晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，包括與局域背表面場(chǎng)5連接的局域電極3以及在與硅片襯底6的接觸表面上覆蓋有背面鈍化膜2的背面電極1，在局域電極3與背面電極I之間設(shè)有二個(gè)梁橋電極4，梁橋電極4與硅片襯底6的接觸表面上也覆蓋有背面鈍化膜2，局域電極3與背面電極I通過梁橋電極4連接，并且在局域電極3與背面電極I之間除梁橋電極4的連接區(qū)域外也設(shè)置有背面鈍化膜2。
[0023]背面鈍化膜2的材料可以選自氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氧化鈦中的一種或幾種。
[0024]局域電極3、背面電極I以及梁橋電極4的材料中含有鋁。
[0025]本實(shí)施例提供一種由絲網(wǎng)印刷制備的方孔狀陣列的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，在完成背面Al203/SiNx:H鈍化膜2沉積和局部激光開膜后，通過網(wǎng)版設(shè)計(jì)，采用絲網(wǎng)印刷在背面印刷鋁漿，使之形成由方孔陣列形成的圖形。其中方孔中心之間的間距為400 Mm，單個(gè)方孔點(diǎn)接觸的圖形如圖4所示，方孔的邊長為80Mm，方孔邊緣與背面電極I的距離為30Mm，在同一次印刷中還形成了兩個(gè)連接方孔與背面電極I的梁橋電極4，梁橋電極4的寬度為40Mm，長度也為30Mm。在經(jīng)過常規(guī)的燒結(jié)后，方孔內(nèi)的局域電極3與下方的硅片襯底6形成局域背表面場(chǎng)5。除了梁橋電極4接觸的地方以外，局部電極3與背面電極I被Al203/SiNx:H鈍化膜2隔離，采用本發(fā)明提供的方法，空洞率從90%降到22%，背面方孔點(diǎn)接觸陣列的局部如圖5所示。
[0026]實(shí)施例三
如圖6所示，一種晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，包括與局域背表面場(chǎng)5連接的局域電極3以及在與硅片襯底6的接觸表面上覆蓋有背面鈍化膜2的背面電極1，在局域電極3與背面電極I之間設(shè)有多個(gè)梁橋電極4，梁橋電極4與硅片襯底6的接觸表面上也覆蓋有背面鈍化膜2，局域電極3與背面電極I通過梁橋電極4連接，并且在局域電極3與背面電極I之間除梁橋電極4的連接區(qū)域外也設(shè)置有背面鈍化膜2。
[0027]背面鈍化膜2的材料可以選自氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氧化鈦中的一種或幾種。
[0028]局域電極3、背面電極I以及梁橋電極4的材料中含有鋁。
[0029]本實(shí)施例提供一種絲網(wǎng)印刷制備的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，首先設(shè)計(jì)絲網(wǎng)印刷所需網(wǎng)版，在完成背面Al203/SiNx:H鈍化膜沉積和局部激光開膜后，采用絲網(wǎng)印刷和設(shè)計(jì)好的背面網(wǎng)版和背面印刷鋁漿，使之形成由線狀陣列形成的圖形。其中線與線之間的間距為1200 Mffl，背面線狀陣列的局部如圖6所示。線寬為60Mffl，線長為153mm，線邊緣與覆蓋在背面Al203/SiNx:H鈍化膜上的背面電極I的距離為30Mm，在同一次印刷中還形成了寬度為40Mm，長度為30Mm，間距為Imm的梁橋電極4。在經(jīng)過常規(guī)的燒結(jié)后，線內(nèi)的局域電極3與下方的硅片襯底6形成局域背表面場(chǎng)5，與背面電極I通過梁橋電極4陣列連接。采用本發(fā)明提供的方法，空洞率從100%降到17%。
[0030]實(shí)施例四
如圖1、2所示，一種晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，包括與局域背表面場(chǎng)5連接的局域電極3以及在與硅片襯底6的接觸表面上覆蓋有背面鈍化膜2的背面電極1，在局域電極3與背面電極I之間設(shè)有至少一個(gè)梁橋電極4，梁橋電極4與硅片襯底6的接觸表面上也覆蓋有背面鈍化膜2，局域電極3與背面電極I通過梁橋電極4連接，并且在局域電極3與背面電極I之間除梁橋電極4的連接區(qū)域外也設(shè)置有背面鈍化膜2。
[0031]梁橋電極4的寬度可以為0.1-50000 Mm，長度可以為0.1-1000 Mm。
[0032]背面鈍化膜2的材料可以選自氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氧化鈦中的一種或幾種。
[0033]局域電極3、背面電極I以及梁橋電極4的材料中含有鋁。
[0034]局域電極3的橫截面可以為線狀或點(diǎn)狀，點(diǎn)狀包括圓形或平行四邊形或正多邊形。
[0035]當(dāng)局域電極3的橫截面為線狀時(shí)，局域電極3的寬度為Ιμπι以上，局域電極3中心之間的間距為IOOym以上。
[0036]當(dāng)局域電極3的橫截面為點(diǎn)狀時(shí)，局域電極3的尺寸在Ιμπι以上，局域電極3中心之間的間距為50 μ m以上。
[0037]—種該晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的制備方法，該方法包括以下步驟:
1)提供一沉積背面鈍化膜2的硅片襯底6，并且局部激光開膜；
2)采用CVD方法或PVD方法在硅片襯底6的背面鈍化膜2上沉積該晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極中的背面電極I以及多個(gè)局域電極3和梁橋電極4排布而成的單元；
3)在高溫?zé)Y(jié)過程中使局域電極3與硅片襯底6形成局域背表面場(chǎng)5。
[0038]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，包括與局域背表面場(chǎng)(5)連接的局域電極(3)以及在與硅片襯底(6)的接觸表面上覆蓋有背面鈍化膜(2)的背面電極(1)，其特征在于:在局域電極(3)與背面電極(I)之間設(shè)有至少一個(gè)梁橋電極(4)，梁橋電極(4)與硅片襯底(6)的接觸表面上也覆蓋有背面鈍化膜(2)，局域電極(3)與背面電極(I)通過梁橋電極(4)連接，并且在局域電極(3)與背面電極(I)之間除梁橋電極(4)的連接區(qū)域外也設(shè)置有背面鈍化膜(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，其特征在于:所述的梁橋電極(4)的寬度為0.1-50000 Mm，長度為0.1-1000 Mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，其特征在于:所述的背面鈍化膜(2)的材料選自氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氧化鈦中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，其特征在于:所述的局域電極(3)、背面電極(I)以及梁橋電極(4)的材料中含有鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，其特征在于:所述的局域電極(3)的橫截面為線狀或點(diǎn)狀，點(diǎn)狀包括圓形或平行四邊形或正多邊形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，其特征在于:當(dāng)所述的局域電極(3)的橫截面為線狀時(shí)，局域電極(3)的寬度為Ιμπι以上，局域電極(3)中心之間的間距為IOOym以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極，其特征在于:當(dāng)所述的局域電極(3)的橫截面為點(diǎn)狀時(shí)，局域電極(3)的尺寸在Ιμπι以上，局域電極(3)中心之間的間距為50 μ m以上。
8.—種如權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的制備方法，該方法包括以下步驟: 1)提供一絲網(wǎng)印刷用網(wǎng)版，其中，網(wǎng)版在如權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的背面電極(I)區(qū)域以及多個(gè)局域電極(3)和梁橋電極(4)組成的陣列區(qū)域設(shè)置網(wǎng)紗，使?jié){料可以通過，其余部分由不透過漿料的膜組成； 2)提供一沉積背面鈍化膜(2)的硅片襯底(6)，并且局部激光開膜； 3)利用步驟I)中的網(wǎng)版，采用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片襯底(6)的背面印刷金屬漿料； 4)在高溫?zé)Y(jié)過程中使局域電極(3)與硅片襯底(6)形成局域背表面場(chǎng)(5)。
9.一種如權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極的制備方法，該方法包括以下步驟: 1)提供一沉積背面鈍化膜(2)的硅片襯底(6)，并且局部激光開膜； 2)采用CVD方法或PVD方法在硅片襯底(6)的背面鈍化膜(2)上沉積如權(quán)利要求1所述的晶體硅太陽電池的背面梁橋式接觸電極中的背面電極(I)以及多個(gè)局域電極(3)和梁橋電極(4)排布而成的單元； 3)在高溫?zé)Y(jié)過程中使局域電極(3)與硅片襯底(6)形成局域背表面場(chǎng)(5)。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103474486SQ201310440907
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】陳奕峰, 皮埃爾·J·威靈頓, 馮志強(qiáng), 沈輝, 皮亞同·皮·阿特瑪特 申請(qǐng)人:常州天合光能有限公司