一種背接觸太陽(yáng)電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種背接觸太陽(yáng)電池及其制備方法，所述背接觸太陽(yáng)電池包括晶體硅片、設(shè)置在晶體硅片正面的柵線結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在晶體硅片背面的穿孔電極，所述穿孔電極貫穿晶體硅片，并與柵線結(jié)構(gòu)連接，所述柵線結(jié)構(gòu)包括多組十字主柵線和若干條細(xì)柵線，每條細(xì)柵線圍成一個(gè)“口”字形，每條細(xì)柵線至少與一組十字主柵線相交，所述穿孔電極連接在每組十字主柵線的中心處，所述十字主柵線的寬度為60~150μm，細(xì)柵線的寬度為30~90μm。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，能夠提高太陽(yáng)電池的性能，降低生產(chǎn)成本，適應(yīng)規(guī)?；a(chǎn)的要求。
【專利說(shuō)明】一種背接觸太陽(yáng)電池及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)電池領(lǐng)域，具體涉及一種背接觸太陽(yáng)電池及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)硅太陽(yáng)電池的發(fā)射區(qū)和發(fā)射區(qū)電極均位于電池正面，這種結(jié)構(gòu)有很多局限性，例如盡管柵線電極所占面積已經(jīng)很小(約為8%)，可依然阻擋了部分陽(yáng)光，使電池有效受光面積降低；在封裝組件時(shí)，需要將焊帶從一塊電池的正面焊接到另一塊電池的背面，這種焊接方式只能人工手動(dòng)操作，很難形成自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)鏈。為此，研究人員把正面電極轉(zhuǎn)移到電池背面，開(kāi)發(fā)出許多結(jié)構(gòu)不同的背接觸硅太陽(yáng)電池。
[0003]背接觸硅太陽(yáng)電池是指電池的發(fā)射區(qū)電極和基區(qū)電極全部制作于電池背面的一種硅太陽(yáng)電池。與傳統(tǒng)的太陽(yáng)電池相比，背接觸電池有很多優(yōu)點(diǎn):(1)由于減小或完全消除了正面柵線電極的遮光面積，提高了入射太陽(yáng)光的利用率，從而提高了電池的轉(zhuǎn)化效率；
(2)因?yàn)檎?fù)電極都在電池背面，電極的面積不受限制，而且制成組件時(shí)電池間距小、應(yīng)力低，既提高了封裝密度，又簡(jiǎn)化了制作工藝，尤其適合超薄的太陽(yáng)電池；(3)電池的正面均一、美觀，滿足了消費(fèi)者的審美要求，在城市建筑和一些特定場(chǎng)合等安裝使用具有特別的優(yōu)勢(shì)。
[0004]背接觸太陽(yáng)電池采用導(dǎo)電材料將電池正面產(chǎn)生的電流通過(guò)孔洞而引到電池背面，典型的例子如荷蘭ECN研究所研制的PUM電池。目前大致有兩種方案可以實(shí)現(xiàn)該電池的生產(chǎn):(I)激光打孔、清洗制絨、擴(kuò)散制備p-n結(jié)、刻蝕、制備減反射膜、絲網(wǎng)印刷背電極和通孔銀漿、絲網(wǎng)印刷背電場(chǎng)、絲網(wǎng)印刷正面電極、燒結(jié)。(2)清洗制絨、雙面擴(kuò)散制備p-n結(jié)、制備減反射膜、激光打孔、絲網(wǎng)印刷背電極和通孔銀漿、絲網(wǎng)印刷背電場(chǎng)、絲網(wǎng)印刷正面電極、燒結(jié)。
[0005]與常規(guī)太陽(yáng)電池相比，背接觸太陽(yáng)電池必須采用激光在硅片表面開(kāi)孔將電池正面產(chǎn)生的電流通過(guò)孔洞引到背面來(lái)，所以必須增加激光設(shè)備才能滿足生產(chǎn)要求。目前兩種生產(chǎn)方案均存在電池生產(chǎn)成本過(guò)高的缺陷。其一是昂貴的激光設(shè)備使電池制造成本增加，其二銀漿的耗量也在電池成本中占有相當(dāng)大的比重，絲網(wǎng)印刷通孔電極和背電極步驟一共需印刷31個(gè)電極，其中包括:16個(gè)穿孔電極和15個(gè)背電極，其銀漿耗量較大，使背接觸太陽(yáng)電池因?yàn)槌杀具^(guò)高而難以滿足進(jìn)行規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種背接觸太陽(yáng)電池及其制備方法，解決目前的背接觸太陽(yáng)電池生產(chǎn)成本較高，無(wú)法適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)要求的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種背接觸太陽(yáng)電池，包括晶體硅片、設(shè)置在晶體硅片正面的柵線結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在晶體硅片背面的穿孔電極，所述穿孔電極貫穿晶體硅片，并與柵線結(jié)構(gòu)連接。
[0008]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述柵線結(jié)構(gòu)包括多組十字主柵線和若干條細(xì)柵線，每條細(xì)柵線圍成一個(gè)“口”字形，每條細(xì)柵線至少與一組十字主柵線相交。
[0009]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述穿孔電極連接在每組十字主柵線的中心處。
[0010]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述十字主柵線的寬度為6(Γ150 μ m,細(xì)柵線的寬度為30?90 μ mD
[0011]一種制備上述背接觸太陽(yáng)電池的方法，包括以下步驟:
(1)用激光器在晶體硅片上打孔，孔的直徑為50MflT2000Mm；
(2)對(duì)打孔后的晶體硅片進(jìn)行前清洗與制絨，去除硅片表面和孔洞內(nèi)的損傷層，同時(shí)將晶體硅片的正面制成絨面；
(3)在上述硅襯底淀積摻雜源并進(jìn)行單面或雙面擴(kuò)散制備p-n結(jié)；
(4)后清洗:用硝酸、氫氟酸和水的混合溶液清洗背結(jié)，采用鹽酸、氫氟酸和水的混合溶液清洗磷硅玻璃；
(5)在晶體硅片的正面蒸鍍減反膜；
(6)制備穿孔電極；
(7)絲網(wǎng)印刷背面電場(chǎng)；
(8)絲網(wǎng)印刷柵線結(jié)構(gòu)；
(9)燒結(jié)或者退火以形成良好的歐姆接觸。
[0012]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述步驟(I)中孔的形狀為圓形或方形或三角形或菱形。
[0013]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述步驟(3)中的摻雜源為含磷、或硼、或鋁、或銻、或鎵等III族或V族摻雜劑的化合物或混合物。
[0014]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述步驟(3)中淀積摻雜源的方式為噴涂或印刷或氣態(tài)源擴(kuò)散。
[0015]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述步驟(5)中的減反膜為氮化硅薄膜或T12薄膜或Al2O3薄膜或SiNxCy薄膜或SiNxOy薄膜。
[0016]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述步驟(6)采用絲網(wǎng)印刷或真空蒸發(fā)或?yàn)R射或電鍍來(lái)制備。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
(I)本發(fā)明在不影響電池本身性能的前提下，取消了背面電極，使電極數(shù)量由現(xiàn)有的31個(gè)變?yōu)?6個(gè)，從而使穿孔銀漿的消耗量減少了 309Γ50%，極大地節(jié)約了背接觸太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0018](2)本發(fā)明由于取消了背面電極，電池背面的電極數(shù)量由原有的31個(gè)減少到16個(gè)，印刷鋁背場(chǎng)時(shí)便會(huì)增加鋁背場(chǎng)的面積，有效地增強(qiáng)了鋁背場(chǎng)的鈍化效果，由于鋁背場(chǎng)面積的增加，電池的開(kāi)路電壓提聞了 I 2mV,進(jìn)一步提聞了電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0019](3)本發(fā)明通過(guò)將晶體硅片的正面電極設(shè)計(jì)成柵線結(jié)構(gòu)，柵線結(jié)構(gòu)的十字主柵線和若干細(xì)柵線相互交錯(cuò)設(shè)置，這種結(jié)構(gòu)兼顧遮光和串聯(lián)電阻，既降低了串聯(lián)電阻又減小了遮光面積，同時(shí)提高了正面電極對(duì)電流的收集能力，進(jìn)而提高電池的性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的晶體硅片的背面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的柵線結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0023]實(shí)施例1:
如圖1所示，本實(shí)施例所述的一種背接觸太陽(yáng)電池，包括晶體硅片1、設(shè)置在晶體硅片I正面的柵線結(jié)構(gòu)2以及設(shè)置在晶體硅片I背面的穿孔電極3，穿孔電極3貫穿晶體硅片1，并與柵線結(jié)構(gòu)2連接，穿孔電極3是通過(guò)在晶體硅片I上穿孔，再灌入銀漿而成，本實(shí)施例中穿孔電極3的數(shù)量為16個(gè)，16個(gè)穿孔電極3可按照?qǐng)D1進(jìn)行排布，也可以采用其它方式進(jìn)行排布，柵線結(jié)構(gòu)2用于收集晶體硅片I正面的電流，使其匯集，并通過(guò)穿孔電極3將其引到晶體硅片I的背面。
[0024]通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例的背接觸太陽(yáng)電池與現(xiàn)有的背接觸太陽(yáng)電池相比，電極數(shù)量不僅明顯較少，現(xiàn)有的背接觸太陽(yáng)電池有31個(gè)電極，分別是16個(gè)正面電極(引到背面)和15個(gè)背面電極，而本發(fā)明省去了 15個(gè)背面電極，只設(shè)了 16個(gè)穿孔電極(也就是正面電極)，從而有效地降低了銀漿的用量，之所以省去了 15個(gè)背面電極，是因?yàn)榘l(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的太陽(yáng)電池采取涂錫焊帶焊接封裝的方式，由于鋁背場(chǎng)可焊性很差，需要制備銀電極滿足可焊性的要求，否則存在假焊、虛焊和焊接不良的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響組件的可靠性，而背接觸太陽(yáng)電池用于封裝背接觸組件，背接觸組件技術(shù)是基于印刷導(dǎo)電電路板和導(dǎo)電膠的封裝技術(shù)，導(dǎo)電膠可與電池的鋁背場(chǎng)形成良好的歐姆接觸，不存在可焊性的問(wèn)題，因此，無(wú)需要制備銀電極就可以形成良好的接觸，在不影響背接觸太陽(yáng)電池本身性能的前提下，省去背面電極能夠有效降低成產(chǎn)成本，同時(shí)，由于省去了背面電極，鋁背場(chǎng)的面積相比以前增大了，鋁背場(chǎng)的鈍化效果增強(qiáng)，電池開(kāi)路電壓提高，電池轉(zhuǎn)換效率提高，經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例的背接觸太陽(yáng)電池相比目前的背接觸太陽(yáng)電池，轉(zhuǎn)換效率提高了 0.14個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)省穿孔銀漿用量約50%。另外，由于背接觸組件還不是一個(gè)大規(guī)模應(yīng)用的封裝技術(shù)，因此還沒(méi)有人考慮這方面的問(wèn)題。
[0025]一種制備上述背接觸太陽(yáng)電池的方法，包括以下步驟:
(1)采用厚度為12(T300Mm、電阻率為0.5^5 Ω.cm的P型單晶硅或多晶硅作為襯底，用激光器在晶體硅片上打圓孔，孔的直徑為50MflTl000Mffl，在本步驟中，孔的形狀還可以是方形、三角形、菱形等，具體形狀可根據(jù)需要而定；
(2)對(duì)打孔后的晶體硅片進(jìn)行前清洗與制絨，去除硅片表面和孔洞內(nèi)的損傷層，同時(shí)將晶體硅片的正面制成絨面，清洗可采用常規(guī)化學(xué)清洗，制絨可采用織構(gòu)化的方法；
(3)在上述硅襯底淀積摻雜源并進(jìn)行單面或雙面擴(kuò)散制備p-n結(jié)，使用POCl3擴(kuò)散源進(jìn)行高溫雙面或單面擴(kuò)散，擴(kuò)散方阻控制在6(Γ100 Ω / 口，在本步驟中，摻雜源可以為含磷、或硼、或鋁、或銻、或鎵等III族或V族摻雜劑的化合物或混合物，沉淀?yè)诫s源的方式可以為噴涂，或印刷，或氣態(tài)源擴(kuò)散；
(4)后清洗:用硝酸、氫氟酸和水的混合溶液清洗背結(jié)，采用鹽酸、氫氟酸和水的混合溶液清洗磷硅玻璃，其中，硝酸、氫氟酸和水的質(zhì)量比為1:3:20，發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和研究發(fā)現(xiàn)，在該比例下，能夠獲得最佳的背結(jié)清洗效果。
[0026](5)用PEV⑶設(shè)備在晶體硅片的正面蒸鍍SiNx減反膜，折射率為1.9^2.1，膜厚在7(T90nm,本步驟中，減反膜還可以為T12薄膜或Al2O3薄膜或SiNxCy薄膜或SiNxOy薄膜等;
(6)采用絲網(wǎng)印刷的方法制備穿孔電極；在本步驟中，還可采用真空蒸發(fā)或?yàn)R射或電鍍的方式制備穿孔電極；
(7)采用絲網(wǎng)印刷的方法制備背面電場(chǎng)，背面電場(chǎng)和穿孔電極之間留有一定的間隙，避免電池的正負(fù)極短路；
(8)采用絲網(wǎng)印刷的方法在晶體硅片的正面制備柵線結(jié)構(gòu)，并使柵線結(jié)構(gòu)與穿孔電極連接；
(9)在鏈?zhǔn)綘t中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后，晶體硅片的正面和背面均形成良好的歐姆接觸。
[0027]本實(shí)施例通過(guò)采用上述工藝進(jìn)行背接觸電池的制備，獲得的太陽(yáng)電池不僅成品率高，由于不用制備背面電極，因此能夠節(jié)約工序，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。
[0028]實(shí)施例2:
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，對(duì)柵線結(jié)構(gòu)2做了進(jìn)一步地限定，具體如下:本實(shí)施例的柵線結(jié)構(gòu)2包括多組十字主柵線和若干條細(xì)柵線，每條細(xì)柵線圍成一個(gè)“ 口 ”字形，每條細(xì)柵線至少與一組十字主柵線相交。
[0029]如圖2所示，本實(shí)施例采用16組十字主柵線和若干條細(xì)柵線組成柵線結(jié)構(gòu)2，也就是正面電極，十字主柵線呈4*4排列，每條細(xì)柵線呈封閉的“口”字形，“ 口”字形的細(xì)柵線相互疊加，形成按一定周期排列的若干“回”字形，這樣的結(jié)構(gòu)能夠避免晶體硅片I正面出現(xiàn)電流收集不足的問(wèn)題，從而提高電池性能。
[0030]另外，為了確保電流能夠通過(guò)十字主柵線、穿孔電極3到達(dá)晶體硅片I的背面，本實(shí)施例將穿孔電極3連接在每組十字主柵線的中心處。
[0031]由于十字主柵線和細(xì)柵線承擔(dān)著收集電流的作用，因此，十字主柵線和細(xì)柵線要盡量的寬，但是過(guò)寬的話則影響十字主柵線和細(xì)柵線的分布，同時(shí)還會(huì)增加生產(chǎn)成本，為此，發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)十字主柵線的寬度為6(Γ?50μπι，細(xì)柵線的寬度為3(Γ90 μ m時(shí)，能夠獲得較佳的效果，不僅能夠確保電池的性能不受影響，而且能夠最大程度地降低成本。
[0032]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種背接觸太陽(yáng)電池，其特征在于:包括晶體硅片(I)、設(shè)置在晶體硅片(I)正面的柵線結(jié)構(gòu)(2)以及設(shè)置在晶體硅片(I)背面的穿孔電極(3)，所述穿孔電極(3)貫穿晶體硅片(1)，并與柵線結(jié)構(gòu)(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背接觸太陽(yáng)電池，其特征在于:所述柵線結(jié)構(gòu)(2)包括多組十字主柵線和若干條細(xì)柵線，每條細(xì)柵線圍成一個(gè)“ 口”字形，每條細(xì)柵線至少與一組十字主柵線相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種背接觸太陽(yáng)電池，其特征在于:所述穿孔電極(3)連接在每組十字主柵線的中心處。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種背接觸太陽(yáng)電池，其特征在于:所述十字主柵線的寬度為60?150 μ m,細(xì)柵線的寬度為30?90 μ m。
5.一種制備權(quán)利要求f 4任一項(xiàng)所述的一種背接觸太陽(yáng)電池的方法，包括以下步驟: (1)用激光器在晶體硅片上打孔，孔的直徑為50MflT2000Mm； (2)對(duì)打孔后的晶體硅片進(jìn)行前清洗與制絨，去除硅片表面和孔洞內(nèi)的損傷層，同時(shí)將晶體硅片的正面制成絨面； (3)在上述硅襯底沉積摻雜源并進(jìn)行單面或雙面擴(kuò)散制備p-n結(jié)； (4)后清洗:用硝酸、氫氟酸和水的混合溶液清洗背結(jié)，采用鹽酸、氫氟酸和水的混合溶液清洗磷硅玻璃； (5)在晶體硅片的正面蒸鍍減反膜； (6)制備穿孔電極； (7)絲網(wǎng)印刷背面電場(chǎng)； (8)絲網(wǎng)印刷柵線結(jié)構(gòu)； (9)燒結(jié)或者退火以形成良好的歐姆接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備背接觸太陽(yáng)電池的方法，其特征在于:所述步驟(I)中孔的形狀為圓形或方形或三角形或菱形。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備背接觸太陽(yáng)電池的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的摻雜源為含磷、或硼、或鋁、或銻、或鎵等III族或V族摻雜劑的化合物或混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備背接觸太陽(yáng)電池的方法，其特征在于:所述步驟(3)中淀積摻雜源的方式為噴涂或印刷或氣態(tài)源擴(kuò)散。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備背接觸太陽(yáng)電池的方法，其特征在于:所述步驟(5)中的減反膜為氮化娃薄膜或T12薄膜或Al2O3薄膜或SiNxCy薄膜或SiNxOy薄膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備背接觸太陽(yáng)電池的方法，其特征在于:所述步驟(6)采用絲網(wǎng)印刷或真空蒸發(fā)或?yàn)R射或電鍍來(lái)制備。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104253166SQ201410552722
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】龍巍, 吳婧, 陳先知, 林洪峰 申請(qǐng)人:天威新能源控股有限公司