一種背鈍化太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種背鈍化太陽能電池及其制備方法，它包括硅襯底層、形成于硅襯底層上表面的發(fā)射極層、位于發(fā)射極層上表面的減反膜層、多個正面銀電極、位于硅襯底層底面的背面鈍化膜、覆蓋于背面鈍化膜底面的背面鋁層、多個背面銀電極、貫穿背面鈍化膜和背面鋁層的多個接觸區(qū)，所述接觸區(qū)的上表面與硅襯底層底面相接觸，所述接觸區(qū)為銀質(zhì)線段形狀且排布成相互平行的多行，每行中的接觸區(qū)相互平行且間隔分布，相鄰行內(nèi)的接觸區(qū)交錯分布，一方面能夠節(jié)約銀的耗量，另一方面減少了背面鋁層與硅襯底的接觸區(qū)面積，提高了電池光電轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明背鈍化太陽能電池的制備方法，相對于激光或腐蝕劑等工藝，減少了設(shè)備投入和工藝步驟。
【專利說明】一種背鈍化太陽能電池及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光伏晶體硅太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種背鈍化太陽能電池及其制 備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，也是清潔能源，不產(chǎn)生任何的環(huán) 境污染。在太陽能的有效利用當(dāng)中，太陽能光電利用是近些年來發(fā)展最快、最具活力的研究 領(lǐng)域。晶體硅太陽能電池主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，其工作原理是利用光電材料吸收光 能后發(fā)生光電轉(zhuǎn)換反應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。
[0003] 光電轉(zhuǎn)化效率和生產(chǎn)成本是制約晶體硅太陽能電池大規(guī)模使用的兩個重要方面。 影響光電轉(zhuǎn)化效率的因素很多，均可歸結(jié)為太陽光子的利用率和表面復(fù)合情況。提高太陽 光的利用率可通過減少光的反射來實現(xiàn)：光線照射到電池正表面，一部分光在硅片表面被 反射掉，另外的部分可投射進(jìn)入硅片內(nèi)部，為了充分利用太陽光，可在硅片表面形成絨面和 增加減反射膜，以減少光線在硅片表面的反射損失。進(jìn)入硅片內(nèi)部的光子在傳播過程中不 斷被吸收，但還是有相當(dāng)一部分到達(dá)了硅片的基地及背表面，而這些地方的高復(fù)合速率是 影響太陽能電池效率的主要因素。因此，被鈍化的研究顯得十分重要。鈍化可分為表面鈍 化和體鈍化，它能消除硅片表面和內(nèi)部的缺陷，如懸掛鍵、雜質(zhì)、斷鍵等，通過鈍化可以降低 載流子復(fù)合，提高少子壽命，起到提高電池效率的作用。
[0004] 目前背鈍化電池背面金屬化主要有兩種方式：1、全部印刷銀，印刷圖形形成主柵 和細(xì)柵，背面也可作為受光面發(fā)電，被稱為雙面電池；2、用激光或腐蝕劑作用在特定區(qū)域背 面鈍化膜上，去掉局部鈍化膜，形成圓形孔或線性溝槽圖形，然后印刷金屬漿料燒結(jié)完成金 屬化，在圓孔或區(qū)溝槽域印刷的金屬通常是鋁，燒結(jié)過程中與硅襯底作用形成鋁硅合金，成 為背面金屬與硅基襯底的導(dǎo)電通道。上述的兩種金屬化方式存在著不足之處：對于第一種 方式，銀屬于貴金屬，雙面電池全部使用銀，增加了銀耗量，相應(yīng)成本也增加，而且雙面電池 形成的背面電阻相對于單面電池更大；對于第二種方式，采用激光或腐蝕劑工藝的背鈍化 電池，則增加了設(shè)備投入和工藝步驟。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種不需要采用激光或腐蝕劑工 藝、銀耗量較小的背鈍化太陽能電池。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種背鈍化太陽能電池，它包括硅襯 底層、形成于硅襯底層上表面的發(fā)射極層、位于發(fā)射極層上表面的減反膜層、貫穿于減反膜 層中且與發(fā)射極層上表面相接觸的多個正面銀電極、位于硅襯底層底面的背面鈍化膜、覆 蓋于背面鈍化膜底面的背面鋁層、貫穿于背面鈍化膜和背面鋁層中且與硅襯底層底面相接 觸的多個背面銀電極、貫穿背面鈍化膜和背面鋁層的多個接觸區(qū)，所述接觸區(qū)的上表面與 硅襯底層底面相接觸，所述接觸區(qū)為銀質(zhì)線段形狀且排布成相互平行的多行，每行中的接 觸區(qū)相互平行且間隔分布，相鄰行內(nèi)的接觸區(qū)交錯分布。
[0007] 優(yōu)化地，所述的背面鈍化膜與硅襯底層間形成有背面場層，所述背面銀電極與背 面場層底面相接觸，所述接觸區(qū)的上表面與背面場層底面相接觸。
[0008] 進(jìn)一步地，所述的接觸區(qū)延伸方向與背面銀電極延伸方向相平行。
[0009] 進(jìn)一步地，所述的接觸區(qū)的長度為1飛毫米，寬度為2(Γ80微米。
[0010] 進(jìn)一步地，所述背面鈍化膜的成分為A1203、Si0 2或SiNx。
[0011] 本發(fā)明還提供一種背鈍化太陽能電池的制備方法，包括以下步驟： (a) 、在硅襯底層上表面形成絨面，并進(jìn)行磷擴散形成發(fā)射極層； (b) 、在硅襯底層底面形成背面鈍化膜； (c) 、在步驟（b)中所述背面鈍化膜底面印刷背面銀電極和線段狀接銀質(zhì)接觸區(qū)，在背 面鈍化膜底面的其它區(qū)域印刷背面鋁層； (d) 、在步驟（a)中所述發(fā)射極層的上表面印刷正面銀電極，在發(fā)射極層上表面的其它 區(qū)域形成減反膜層（3); (e) 、將經(jīng)過步驟（d)處理后的硅襯底進(jìn)行燒結(jié)使得銀質(zhì)接觸區(qū)、背面銀電極穿透背面 鈍化膜與硅襯底形成局域接觸。
[0012] 優(yōu)化地，所述的磷擴散采用三氯氧磷進(jìn)行。
[0013] 由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明背鈍化太 陽能電池，通過在背面鈍化膜和背面鋁層內(nèi)貫穿多個接觸區(qū)，使得接觸區(qū)的上表面與硅襯 底層底面相接觸，一方面接觸區(qū)為銀質(zhì)線段形狀且排布成相互平行的多行，能夠節(jié)約銀的 耗量；另一方面每行中的接觸區(qū)相互平行且間隔分布，相鄰行內(nèi)的接觸區(qū)交錯分布，使得接 觸區(qū)呈三角分布，具有更好的收集電流效果，減少了背面鋁層與硅襯底的接觸區(qū)面積，提高 了電池光電轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明背鈍化太陽能電池的制備方法，相對于激光或腐蝕劑等工藝， 減少了設(shè)備投入和工藝步驟，利于大規(guī)模生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 附圖1為本發(fā)明背鈍化太陽能電池的截面示意圖； 附圖2為本發(fā)明背鈍化太陽能電池的背面示意圖； 其中，1、硅襯底層；2、發(fā)射極層；3、減反膜層；4、正面銀電極；5、背面鈍化膜；6背面鋁 層；7、接觸區(qū)；8、背面銀電極；9、背面場層。

【具體實施方式】
[0015] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進(jìn)行詳細(xì)說明： 實施例1 本實施例提供一種背鈍化太陽能電池，如圖1和圖2所示，主要包括硅襯底層1、發(fā)射極 層2、減反膜層3、正面銀電極4、背面鈍化膜5和接觸區(qū)7。
[0016] 其中，發(fā)射極層2形成于硅襯底層1的上表面，其由三氯氧磷擴散形成，摻雜磷元 素，可以極大地影響電池性能，通過提高發(fā)射極的摻雜濃度以降低電池的接觸電阻；減反膜 層3覆蓋于發(fā)射極層2的上表面，用于減少太陽光的反射，提高光子的利用率；正面銀電極 4有多個，其貫穿于減反膜層3中并與發(fā)射極層2的上表面相接觸；背面鈍化膜5位于硅襯 底層1的底面，由絕緣材料制成，優(yōu)選為A1203、Si02或SiN x ;背面鋁層6覆蓋在背面鈍化膜 5的底面，用于匯集電流；背面銀電極8也有多個，貫穿于背面鈍化膜5和背面鋁層6中并 且與硅襯底層1的底面相接觸；接觸區(qū)7有若干個，貫穿背面鈍化膜5和背面鋁層6從而它 的上表面與硅襯底層1的底面相接觸，接觸區(qū)7為銀質(zhì)線段形狀且排布成相互平行的多行， 每行中的接觸區(qū)7相互平行且間隔分布，相鄰行內(nèi)的接觸區(qū)7交錯分布（即相鄰行內(nèi)的相鄰 接觸區(qū)7交錯分布成三角形)。這樣一方面能夠節(jié)約銀的耗量，另一方面使得接觸區(qū)7具有 更好的收集電流效果，減少了背面鋁層6與硅襯底層1的接觸區(qū)面積，提高了電池光電轉(zhuǎn)化 效率。
[0017] 在本實施例中，接觸區(qū)7的延伸方向與背面銀電極8延伸方向相平行，且接觸區(qū)7 的長度為(To. 5毫米，寬度為0~200微米；同一行中相鄰接觸區(qū)7中心的距離為0~3毫米， 間距則為〇~1毫米。
[0018] 實施例2 本實施例提供一種背鈍化太陽能電池，其結(jié)構(gòu)與實施例1中背鈍化太陽能電池的結(jié)構(gòu) 大致相同，不同的是背面鈍化膜5與硅襯底層1間形成有背面場層9,其通過摻雜硼元素形 成，這樣背面銀電極8與背面場層9底面相接觸，接觸區(qū)7的上表面與背面場層9底面相接 觸(如圖1所示)。
[0019] 實施例3 本實施例提供一種背鈍化太陽能電池的制備方法，具體為：先在硅襯底層上表面形成 絨面，并采用三氯氧磷在80(T90(TC下進(jìn)行磷擴散形成發(fā)射極層；隨后在硅襯底層底面采 用等離子增強化學(xué)氣相沉積（PECVD)或單原子層沉積（ALD)技術(shù)形成背面鈍化膜，形成背 面鈍化膜能夠提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，鈍化膜的厚度優(yōu)選為17~26納米，以便形 成較好的背面接觸，盡量降低由填充因子所帶來的效率損失；接著在上述背面鈍化膜底面 印刷背面銀電極和線段狀接銀質(zhì)接觸區(qū)，在背面鈍化膜底面的其它區(qū)域印刷背面鋁層；同 時、隨后或者在這之前在發(fā)射極層的上表面印刷正面銀電極，在發(fā)射極層上表面的其它區(qū) 域形成減反膜層；最后將印刷完畢的硅襯底在70(n〇0(TC下進(jìn)行燒結(jié)使得銀質(zhì)接觸區(qū)、背 面銀電極穿透背面鈍化膜與硅襯底形成局域接觸。由于在燒結(jié)過程中，銀會穿透背面鈍化 膜（即鈍化介質(zhì)層）與硅襯底層形成接觸，由實施例2中背鈍化太陽能電池的結(jié)構(gòu)可知，接 觸區(qū)的銀為交錯分布的線段，并能與硅襯底層形成接觸導(dǎo)通收集電流；而背面金屬層（即鋁 層)不能穿透鈍化介質(zhì)層，只起到連接銀接觸線段傳導(dǎo)電流的作用。同時形成的背面銀電極 可作為匯集電流和組件串聯(lián)的焊接位置。
[0020] 本實施例中背鈍化太陽能電池的制備方法，通過傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)工藝形成交 錯分布的銀接觸區(qū)、鋁層及銀電極，相對于激光或腐蝕劑等工藝減少了設(shè)備投入和工藝步 驟，對于P型或N型晶硅太陽能電池都適用；而且與背面印刷連續(xù)、平行銀柵線的雙面電池 工藝相比，效率提升了 〇. 05%以上，銀耗量減少了 2% ;與背面采用激光(或腐蝕劑）工藝的 背鈍化電池相比效率雖然略微低了 〇. 02%，但是減少了設(shè)備投入和工藝步驟，成本上更具優(yōu) 勢。利用本方法制備的背鈍化太陽能電池，形成交錯分布的銀線段接觸區(qū)，節(jié)約了銀耗量， 減少了銀線段接觸區(qū)與硅襯底層的接觸面積，減少了背表面的表面復(fù)合，提升了光電轉(zhuǎn)化 效率。
[0021] 上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人 士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明 精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種背鈍化太陽能電池，其特征在于：它包括娃襯底層（1)、形成于娃襯底層（1)上 表面的發(fā)射極層（2)、位于發(fā)射極層（2)上表面的減反膜層（3)、貫穿于減反膜層（3)中且 與發(fā)射極層（2)上表面相接觸的多個正面銀電極（4)、位于硅襯底層（1)底面的背面鈍化膜 (5)、覆蓋于背面鈍化膜（5)底面的背面鋁層（6)、貫穿于背面鈍化膜（5)和背面鋁層（6)中 且與硅襯底層（1)底面相接觸的多個背面銀電極（8)、貫穿背面鈍化膜（5)和背面鋁層（6) 的多個接觸區(qū)（7)，所述接觸區(qū)（7)的上表面與硅襯底層（1)底面相接觸，所述接觸區(qū)（7)為 銀質(zhì)線段形狀且排布成相互平行的多行，每行中的接觸區(qū)（7)相互平行且間隔分布，相鄰行 內(nèi)的接觸區(qū)（7)交錯分布。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背鈍化太陽能電池，其特征在于：所述的背面鈍化膜（5)與硅 襯底層（1)間形成有背面場層（9)，所述背面銀電極（8)與背面場層（9)底面相接觸，所述接 觸區(qū)（7)的上表面與背面場層（9)底面相接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的背鈍化太陽能電池，其特征在于：所述的接觸區(qū)（7)延伸 方向與背面銀電極（8)延伸方向相平行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的背鈍化太陽能電池，其特征在于：所述的接觸區(qū)（7)的長 度為(Γ〇. 5毫米，寬度為(Γ200微米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的背鈍化太陽能電池，其特征在于：所述背面鈍化膜（5)的 成分為 Al203、Si02*SiNx。
6. -種權(quán)利要求1所述背鈍化太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (a) 、在硅襯底層上表面形成絨面，并進(jìn)行磷擴散形成發(fā)射極層； (b) 、在硅襯底層底面形成背面鈍化膜； (c) 、在步驟（b)中所述背面鈍化膜底面印刷背面銀電極和線段狀接銀質(zhì)接觸區(qū)，在背 面鈍化膜底面的其它區(qū)域印刷背面鋁層； (d) 、在步驟（a)中所述發(fā)射極層的上表面印刷正面銀電極，在發(fā)射極層上表面的其它 區(qū)域形成減反膜層（3); (e) 、將經(jīng)過步驟（d)處理后的硅襯底進(jìn)行燒結(jié)使得銀質(zhì)接觸區(qū)、背面銀電極穿透背面 鈍化膜與硅襯底形成局域接觸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的背鈍化太陽能電池制備方法，其特征在于：所述的磷擴散采 用二氯氧憐進(jìn)行。
【文檔編號】H01L31/0224GK104091843SQ201410340213
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】王志剛, 陸俊宇, 汪燕玲, 易輝, 連維飛, 魏青竹 申請人:中利騰暉光伏科技有限公司