一種背面鈍化太陽(yáng)能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種背面鈍化太陽(yáng)能電池，包括背面電極、全鋁背電場(chǎng)、背面鈍化層、局部鋁背場(chǎng)、P型硅、N型發(fā)射極、鈍化膜和正面電極；所述背面電極、全鋁背電場(chǎng)、背面鈍化層、P型硅、N型發(fā)射極、鈍化膜和正面電極從下至上依次連接，所述局部鋁背場(chǎng)由腐蝕鋁漿腐蝕所述背面鈍化層燒結(jié)后形成，分別與所述全鋁背電場(chǎng)和所述P型硅連接；所述局部鋁背場(chǎng)為一組平行排列的直條，均勻分布在背面鈍化層內(nèi)。本發(fā)明還公開了一種背面鈍化太陽(yáng)能電池的制備方法。采用本發(fā)明，能提高電池光電轉(zhuǎn)換效率，操作的可控性強(qiáng)，設(shè)備投入成本低，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，與目前生產(chǎn)線兼容性好。
【專利說(shuō)明】一種背面鈍化太陽(yáng)能電池及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種背面鈍化太陽(yáng)能電池；相應(yīng)地，本 發(fā)明還涉及一種背面鈍化太陽(yáng)能電池的制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 晶硅太陽(yáng)能電池是一種有效吸收太陽(yáng)輻射能，利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電 能的器件，當(dāng)太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在P-N結(jié)電場(chǎng)的作用下， 空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。
[0003] 傳統(tǒng)晶硅太陽(yáng)能電池基本上只采用正面鈍化技術(shù)，在硅片正面用PECVD的方式沉 積一層氮化硅，降低少子在前表面的復(fù)合速率，可以大幅度提升晶硅電池的開路電壓和短 路電流，從而提升晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0004] 隨著對(duì)晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率的要求越來(lái)越高，人們開始研究背鈍化太陽(yáng)電池 技術(shù)。目前主流的做法是在硅片背面沉積三氧化二鋁或者二氧化硅，然后再沉積一層氮化 硅，再在背面激光開槽，去掉小部分區(qū)域的背面鈍化層。然后在背面印刷鋁漿，烘干燒結(jié)。鋁 漿通過(guò)以上所述區(qū)域與硅直接接觸，將電流導(dǎo)出來(lái)。然而在背面鈍化層上激光開槽，容易帶 來(lái)硅背表面損傷的問(wèn)題。
[0005] 為此，本領(lǐng)域技術(shù)人員開始采用一種新的方法背面開槽，如中國(guó)專利 CN103996743A公開的一種鋁漿燒穿局部薄膜的背鈍化點(diǎn)接觸太陽(yáng)能電池的制備方法，電池 背面點(diǎn)接觸采用燒穿型的鋁漿同時(shí)實(shí)現(xiàn)薄膜開孔，鋁硅接觸且接觸處形成局域鋁背場(chǎng)，將 開孔，鋁漿與硅接觸兩個(gè)步驟縮為一步，避免了激光開孔帶來(lái)硅背表面損傷的問(wèn)題。然而由 于采用點(diǎn)接觸方式排列如圖1所示，鋁漿與硅的接觸電阻較高，因此需要?dú)W姆接觸能力很 好的腐蝕鋁漿漿料，否則無(wú)法與背面鈍化層匹配，生產(chǎn)成本較高。另外，因?yàn)殇X漿為液體，在 表面張力的作用在背面鈍化層表面形成珠狀液滴，但由于具有流動(dòng)性，容易擴(kuò)散從而增大 液滴與背面鈍化層的接觸面積，開孔變大，與直線開槽相比，難以精確控制局部鋁背場(chǎng)占所 述背面鈍化層面積的百分?jǐn)?shù)，造成開路電壓和短路電流的降低。而且由于液滴擴(kuò)散使液滴 接觸面的單位面積上的鋁漿變少，易出現(xiàn)鋁漿不足導(dǎo)致無(wú)法燒穿背面鈍化層，使局部鋁背 場(chǎng)與P型硅不能形成良好的歐姆接觸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種能大幅提高電池光電轉(zhuǎn)換效率的背面 鈍化太陽(yáng)能電池。
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還在于，提供一種背面鈍化太陽(yáng)能電池的制備方法， 能大幅提高電池光電轉(zhuǎn)換效率，設(shè)備投入成本低，工藝簡(jiǎn)單，且與目前生產(chǎn)線兼容性好。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種背面鈍化太陽(yáng)能電池，包括背面電極、 全鋁背電場(chǎng)、背面鈍化層、局部鋁背場(chǎng)、P型硅、N型發(fā)射極、鈍化膜和正面電極；所述背面電 極、全鋁背電場(chǎng)、背面鈍化層、P型硅、N型發(fā)射極、鈍化膜和正面電極從下至上依次連接，所 述局部鋁背場(chǎng)由腐蝕鋁漿腐蝕所述背面鈍化層燒結(jié)后形成，分別與所述全鋁背電場(chǎng)和所述P型硅連接； 所述局部鋁背場(chǎng)為一組平行排列的直條組，均勻分布在背面鈍化層內(nèi)。
[0009] 作為上述方案的改進(jìn)，所述局部鋁背場(chǎng)面積占所述背面鈍化層面積的1%_10%。
[0010] 作為上述方案的改進(jìn)，所述局部鋁背場(chǎng)的直條寬度為20-30ilm，條數(shù)為80-150 條。
[0011] 作為上述方案的改進(jìn)，所述局部鋁背場(chǎng)通過(guò)絲網(wǎng)印刷或噴墨方式在所述背面鈍化 層上印刷腐蝕鋁漿燒結(jié)后形成。
[0012] 作為上述方案的改進(jìn)，所述背面鈍化層為Al203/SiNx復(fù)合層或者Si02/SiNx復(fù)合 層。
[0013] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種背面鈍化太陽(yáng)能電池的制備方法，包括以下步驟： (1) 在硅片正面形成絨面，所述硅片為P型硅； (2) 在所述硅片正面進(jìn)行擴(kuò)散，形成N型發(fā)射極； (3) 去除擴(kuò)散過(guò)程形成的磷硅玻璃； (4) 在硅片背面沉積三氧化二鋁或者二氧化硅； (5) 在三氧化二鋁層或者二氧化硅層上沉積氮化硅，形成背面鈍化層； (6) 在所述硅片正面形成氮化硅減反射的鈍化膜； (7) 在所述硅片背面印刷背電極漿料，烘干； (8) 在所述硅片背面采用絲網(wǎng)印刷或噴墨方式印刷腐蝕鋁漿，烘干； (9) 在所述硅片背面印刷全鋁背電場(chǎng)漿料，覆蓋住腐蝕鋁漿，形成全鋁背電場(chǎng)，烘干； (10) 在所述硅片正面印刷正電極漿料； (11) 將硅片進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)過(guò)程中腐蝕鋁漿腐蝕背面鈍化層，形成連接全鋁背電 場(chǎng)和P型硅的局部鋁背場(chǎng)； 所述步驟（8)中采用直條平行排列方式印刷腐蝕鋁漿。
[0014] 作為上述制備方法的方案改進(jìn)，所述局部鋁背場(chǎng)面積占所述背面鈍化層面積的 1%-10%。
[0015] 作為上述制備方法的方案改進(jìn)，所述局部鋁背場(chǎng)的直條寬度為20-30ym，條數(shù)為 80-150 條。
[0016] 作為上述制備方法的方案改進(jìn)，所述背面鈍化層為Al203/SiNx復(fù)合層或者Si02/ SiNx復(fù)合層； 作為上述制備方法的方案改進(jìn)，所述背面鈍化層中A1203或Si02沉積厚度為5-50nm，SiNj)〇R厚度為 50-200nm。
[0017] 實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果： 本發(fā)明采用一組直條平行排列的局部鋁背場(chǎng)均勻分布在背面鈍化層，使全鋁背電場(chǎng)與 硅可以形成良好的歐姆接觸，避免傳統(tǒng)激光開槽損壞硅片背表面，從而大幅度提升了電池 的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0018] 本發(fā)明采用直條平行排列方式印刷腐蝕鋁漿，由于鋁漿在每條直線上是可流動(dòng) 的，不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)狀印刷不可流動(dòng)的情況，因此不易擴(kuò)散，操作的可控性強(qiáng)，避免現(xiàn)有技術(shù)采 用點(diǎn)陣印刷時(shí)鋁漿與背面鈍化層的接觸面積難以控制，生產(chǎn)成本高等情況。
[0019] 本發(fā)明無(wú)需激光設(shè)備，靠印刷腐蝕鋁漿的方式將全鋁背電場(chǎng)和P型硅連接。絲網(wǎng) 印刷設(shè)備是產(chǎn)線當(dāng)前使用的成熟技術(shù)，亦即本發(fā)明可快速導(dǎo)入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，設(shè)備投 入成本低，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，與目前生產(chǎn)線兼容性好。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是現(xiàn)有的局部鋁背場(chǎng)的排列分布圖； 圖2是本發(fā)明一種背面鈍化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明一種背面鈍化太陽(yáng)能電池的局部鋁背場(chǎng)的排列分布圖； 圖4是本發(fā)明一種背面鈍化太陽(yáng)能電池的制備方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一 步地詳細(xì)描述。
[0022] 如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例一種背面鈍化太陽(yáng)能電池，包括背面電極1、全鋁背電 場(chǎng)2、背面鈍化層3、局部鋁背場(chǎng)4、P型硅5、N型發(fā)射極6、鈍化膜7和正面電極8 ;所述背 面電極1、全鋁背電場(chǎng)2、背面鈍化層3、P型硅5、N型發(fā)射極6、鈍化膜7和正面電極8從下 至上依次連接，所述局部鋁背場(chǎng)4由腐蝕鋁漿腐蝕所述背面鈍化層3燒結(jié)后形成，分別與所 述全鋁背電場(chǎng)2和所述P型硅5連接； 所述局部鋁背場(chǎng)4為一組平行排列的直條組，均勻分布在背面鈍化層3內(nèi)。
[0023] 需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例所述P型硅5是通過(guò)P型硅原料晶體成長(zhǎng)的方法，形 成晶棒后，切片成156mmx156mm的尺寸，但不限于該尺寸。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例的局部鋁背場(chǎng)4通過(guò)絲網(wǎng)印刷或噴墨方式在所述背面鈍化層3上印 刷腐蝕鋁漿燒結(jié)后形成。所述局部鋁背場(chǎng)4鑲嵌于所述背面鈍化層3內(nèi)，并且兩端連接P 型硅5與全鋁背電場(chǎng)2,從而使全鋁背電場(chǎng)2與硅可以形成良好的歐姆接觸。背面鈍化層 3降低了背表面的少子復(fù)合速率，提高了電池的開路電壓和短路電流，局部鋁背場(chǎng)4將電流 從電池內(nèi)部導(dǎo)出來(lái)，從而大幅度提升了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)采用先激光 開槽后印刷鋁漿的方式，本實(shí)施例從原來(lái)兩個(gè)步驟成型局部鋁背場(chǎng)4變成一步印刷腐蝕鋁 漿即可，優(yōu)化工藝流程，提高生產(chǎn)效率，而且絲網(wǎng)印刷或噴墨技術(shù)皆為成熟的設(shè)備，與目前 生產(chǎn)線兼容性好。
[0025] 如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的局部鋁背場(chǎng)4為一組平行排列的直條組，均勻分布在 背面鈍化層3內(nèi)，其中，局部鋁背場(chǎng)4直條寬度為20-30ym，條數(shù)為80-150條。優(yōu)選地，局 部鋁背場(chǎng)4直條寬度為25-30ym，條數(shù)為100-120條。
[0026] 影響太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率包括三個(gè)因素：開路電壓（Voc)，短路電流（Isc) 和填充因子（FF)。本實(shí)施例中所述背面鈍化層3為Al203/SiNx復(fù)合層或者Si02/SiNx復(fù)合 層，該背面鈍化層3能有效提高電池的開路電壓和短路電流，而硅片與鋁背場(chǎng)的良好歐姆 接觸能提升電池的填充因子。當(dāng)局部鋁背場(chǎng)4占比大于10%，即局部鋁背場(chǎng)4與P型硅5的 接觸面積較大，勢(shì)必導(dǎo)致背面鈍化層3的面積較少，在提升電池的填充因子的同時(shí)降低了 開路電壓和短路電流，實(shí)際上光電轉(zhuǎn)換效率并沒(méi)有提高，相反地，當(dāng)局部鋁背場(chǎng)4占比小于 1%，則導(dǎo)致局部鋁背場(chǎng)4與P型硅5的接觸面積不足，雖然確保了足夠的背面鈍化層3覆蓋 面積，卻導(dǎo)致填充因子減少，電池的光電轉(zhuǎn)換效率也不理想。由此，局部鋁背場(chǎng)4與背面鈍 化層3的占比直接影響了光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述局部鋁背場(chǎng)4面積占所述 背面鈍化層3面積的1%-10%，電池的光電轉(zhuǎn)換效率至少能提高0. 3%。優(yōu)選地，當(dāng)局部鋁背 場(chǎng)4直條寬度為20-30ym，條數(shù)為80-150條時(shí)，其所述局部鋁背場(chǎng)4面積占所述背面鈍化 層3面積的1%_3%。
[0027] 為了進(jìn)一步表明本發(fā)明實(shí)施例直條分布方式的局部鋁背場(chǎng)4對(duì)電池各性能的影 響，通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)測(cè)量各個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的電池性能。
[0028] 實(shí)驗(yàn)對(duì)象：參考例1為沒(méi)有局部鋁背場(chǎng)的普通太陽(yáng)能電池； 參考例2采用激光開槽和絲網(wǎng)印刷方式制備局部鋁背場(chǎng)的太陽(yáng)能電池； 參考例3采用現(xiàn)有技術(shù)所提的點(diǎn)陣列方式印刷腐蝕鋁漿來(lái)制備局部鋁背場(chǎng)的太陽(yáng)能 電池； 實(shí)施例采用直條平行排列方式印刷腐蝕鋁漿來(lái)制備局部鋁背場(chǎng)的太陽(yáng)能電池，除制備 局部鋁背場(chǎng)的步驟不同外，其余各層的制作方法皆相同。
[0029] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種背面鈍化太陽(yáng)能電池，其特征在于，包括背面電極、全鋁背電場(chǎng)、背面鈍化層、局 部鋁背場(chǎng)、P型硅、N型發(fā)射極、鈍化膜和正面電極；所述背面電極、全鋁背電場(chǎng)、背面鈍化 層、P型硅、N型發(fā)射極、鈍化膜和正面電極從下至上依次連接，所述局部鋁背場(chǎng)由腐蝕鋁漿 腐蝕所述背面鈍化層燒結(jié)后形成，分別與所述全鋁背電場(chǎng)和所述P型硅連接； 所述局部鋁背場(chǎng)為一組平行排列的直條組，均勻分布在背面鈍化層內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述背面鈍化太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述局部鋁背場(chǎng)面積占所述 背面鈍化層面積的1%_1〇%。
3. 如權(quán)利要求2所述背面鈍化太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述局部鋁背場(chǎng)的直條寬度 為 20-30 ii m，條數(shù)為 80-150 條。
4. 如權(quán)利要求1所述背面鈍化太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述局部鋁背場(chǎng)通過(guò)絲網(wǎng)印 刷或噴墨方式在所述背面鈍化層上印刷腐蝕鋁漿燒結(jié)后形成。
5. 如權(quán)利要求1所述背面鈍化太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述背面鈍化層為Al203/SiN x復(fù)合層或者Si02/SiNx復(fù)合層。
6. 如權(quán)利要求1所述背面鈍化太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 在硅片正面形成絨面，所述硅片為P型硅； (2) 在所述硅片正面進(jìn)行擴(kuò)散，形成N型發(fā)射極； (3) 去除擴(kuò)散過(guò)程形成的磷硅玻璃； (4) 在硅片背面沉積三氧化二鋁或者二氧化硅； (5) 在三氧化二鋁層或者二氧化硅層上沉積氮化硅，形成背面鈍化層； (6) 在所述硅片正面形成氮化硅減反射的鈍化膜； (7) 在所述硅片背面印刷背電極漿料，烘干； (8) 在所述硅片背面采用絲網(wǎng)印刷或噴墨方式印刷腐蝕鋁漿，烘干； (9) 在所述硅片背面印刷全鋁背電場(chǎng)漿料，覆蓋住腐蝕鋁漿，形成全鋁背電場(chǎng)，烘干； (10) 在所述硅片正面印刷正電極漿料； (11) 將硅片進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)過(guò)程中腐蝕鋁漿腐蝕背面鈍化層，形成連接全鋁背電 場(chǎng)和P型硅的局部鋁背場(chǎng)； 所述步驟（8)中采用直條平行排列方式印刷腐蝕鋁漿。
7. 如權(quán)利要求6所述背面鈍化太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述局部鋁背場(chǎng) 面積占所述背面鈍化層面積的1%_1〇%。
8. 如權(quán)利要求7所述背面鈍化太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述局部鋁背場(chǎng) 的直條寬度為20-30 ii m，條數(shù)為80-150條。
9. 如權(quán)利要求6所述背面鈍化太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述背面鈍化層 為Al203/SiNx見合層或者Si02/SiN x見合層。
10. 如權(quán)利要求6所述背面鈍化太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述背面鈍化層 中A1203或Si02沉積厚度為5-50nm，SiNx沉積厚度為50-200。
【文檔編號(hào)】H01L31/068GK104362189SQ201410595792
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】方結(jié)彬, 秦崇德, 石強(qiáng), 黃玉平, 何達(dá)能 申請(qǐng)人:廣東愛(ài)康太陽(yáng)能科技有限公司