一種n型硅襯底背面接觸式太陽電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池。N型硅襯底受光面設(shè)置有一層以上減反射層的疊層結(jié)構(gòu)；N型硅襯底背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部分依次為N型硅襯底、減反射層，以及穿透減反射層與N型硅襯底接觸的電極；P型層部分依次為N型硅襯底、P型晶硅層、減反射層，以及穿透減反射層與P型晶硅層連接的電極。本實用新型可以兼容傳統(tǒng)晶硅生產(chǎn)線，可以經(jīng)過升級改造實現(xiàn)背接觸太陽電池的生產(chǎn)，相對于傳統(tǒng)晶硅太陽電池，避免常規(guī)太陽電池正面電極遮光的問題，降低金屬電極的使用量，提高了太陽電池的效率；并且相對于傳統(tǒng)HIT電池、IBC太陽電池，不但制備工藝簡單，設(shè)備成本也很低。
【專利說明】一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種N型硅襯底背面接觸式太陽 電池結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)太陽能電池采用P型晶體硅片進行同質(zhì)結(jié)摻雜的方法制備，電極分別處于太 陽電池的兩側(cè)，這樣太陽電池受光面因為受到電極的遮擋損失一部分太陽光。一些研究機 構(gòu)就采用全部或部分地把太陽電池正面電極轉(zhuǎn)移到背面來提高效率，例如MWT，IBC太陽電 池等。
[0003] MWT太陽電池是通過激光打洞的方法把太陽電池正面細柵收集的電流導(dǎo)通到電池 的背面，這樣減少了正面主柵的遮擋，可以顯著降低太陽電池電極的遮擋，這種太陽電池的 效率相對于傳統(tǒng)太陽電池可以提高效率0. 3-0. 5%。但是該技術(shù)被國外一些研究機構(gòu)壟斷， 技術(shù)轉(zhuǎn)移和設(shè)備投入都很高，所以該技術(shù)只有少數(shù)一些公司使用，但是產(chǎn)量有限。
[0004] IBC太陽電池是sunpower研發(fā)并生產(chǎn)的太陽電池技術(shù)，效率可以達到22%以上。 電池選用η型襯底材料，前后表面均覆蓋一層熱氧化膜，以降低表面復(fù)合。利用光刻技術(shù)， 在電池背面分別進行磷、硼局部擴散，形成有指狀交叉排列的Ρ區(qū)、Ν區(qū)，以及位于其上方的 Ρ+區(qū)、Ν+區(qū)。該結(jié)構(gòu)太陽電池的工藝復(fù)雜，多次用了研磨腐蝕技術(shù)，工藝步驟在30步以上， 比較繁瑣。
[0005] 為了擺脫繁瑣的工藝步驟和高額的設(shè)備投入，我們研究了各種類型的背接觸式太 陽電池，包括基于Ν型硅片的背接觸式HIT太陽能電池制備方法（申請?zhí)?01110092422. 2)， 基于N型硅襯底背接觸式HIT太陽電池結(jié)構(gòu)和制備方法（申請?zhí)枺?01210497911. 0)等，但 是仍然達不到最簡單有效的工藝步驟。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型的目的就是針對上述存在的缺陷而提供的一種N型硅襯底背面接觸 式太陽電池結(jié)構(gòu)，本實用新型可以兼容傳統(tǒng)晶硅生產(chǎn)線，可以經(jīng)過升級改造實現(xiàn)背接觸太 陽電池的生產(chǎn)，相對于傳統(tǒng)晶硅太陽電池，避免常規(guī)太陽電池正面電極遮光的問題，降低金 屬電極的使用量，提高了太陽電池的效率；并且相對于傳統(tǒng)HIT電池、IBC太陽電池，不但制 備工藝簡單，設(shè)備成本也很低。
[0007] 本實用新型的一種N型娃襯底背面接觸式太陽電池結(jié)構(gòu)，技術(shù)方案為，一種N型娃 襯底背面接觸式太陽電池結(jié)構(gòu)，N型硅襯底受光面設(shè)置有一層以上減反射層的疊層結(jié)構(gòu)；N 型硅襯底背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部分依次為N型硅襯底、減 反射層，以及穿透減反射層與N型硅襯底接觸的電極；P型層部分依次為N型硅襯底、P型晶 硅層、減反射層，以及穿透減反射層與P型晶硅層連接的電極。
[0008] P型晶硅層、受光面或背光面的減反射層的厚度為l_5000nm。
[0009] 優(yōu)選的，P型晶硅層厚度為0. 2um，受光面的減反射層厚度為80nm，背光面的減反 射層厚度為120nm。
[0010] 受光面或背光面的減反射層為SiOx，A1203, SiNx中的一種或幾種的疊層結(jié)構(gòu)；
[0011] 優(yōu)選的，受光面的減反射層為SiOx/ SiNx的疊層結(jié)構(gòu)，背光面的減反射層為A1203/ SiNx的疊層結(jié)構(gòu)。
[0012] 所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結(jié)構(gòu)的制備，包括以下三種方法：
[0013] 方法一，依次包括以下步驟：
[0014] ( 1)在制絨后的N型硅襯底受光面沉積減反射層；
[0015] (2)背光面進行P型摻雜形成P型晶硅層；
[0016] (3)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶硅層與N型硅襯底 相互交替分布；
[0017] (4)在背光面進行減反射膜沉積；
[0018] (5)電極制備及燒結(jié)。
[0019] 方法二，依次包括以下步驟：
[0020] ( 1)在制絨后的硅襯底背光面進行P型摻雜形成P型晶硅層；
[0021] (2)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶硅層與N型硅襯底 相互交替分布；
[0022] (3)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積；
[0023] (4)電極制備及燒結(jié)。
[0024] 方法一和方法二中，掩膜版遮擋部分背光擴散層的蝕刻去除方法為： ?.在需要蝕刻去除的P型晶硅層部分之外絲網(wǎng)印刷一層保護層，f化學(xué)腐蝕去除未受保 護部分，f去除保護層，④去除受保護層保護部分的氧化硅層；P型摻雜的方法為高溫擴散 摻雜或離子注入。
[0025] 方法三，依次包括以下步驟：
[0026] ( 1)在制絨后的硅襯底背光面進行局部P型摻雜形成P型晶硅層，使得P型晶硅層 與N型硅襯底相互交替分布；
[0027] (2)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積；
[0028] (3)電極制備及燒結(jié)。
[0029] P型摻雜的方法為高溫擴散摻雜或離子注入。
[0030] P型摻雜采用掩膜遮擋離子注入的方法。
[0031] 本實用新型的一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結(jié)構(gòu)有益效果為，該實用新型 結(jié)構(gòu)簡單，制備過程簡單，整體結(jié)構(gòu)降低了金屬電極的使用量，而且避免了常規(guī)太陽電池正 面電極遮光的問題，提高了太陽電池的效率。
[0032] 采用實用新型工藝三的方法，已經(jīng)做出效率為23. 6%的太陽電池，該太陽電池制 備方法相對于傳統(tǒng)太陽電池，效率得到大幅度提高，經(jīng)過產(chǎn)線的升級，生產(chǎn)成本也得到大幅 降低，其主要參數(shù)如表1所示，
[0033] 表 1
[0034] 電池！積敦孟 開S#電g 苞§各電濟串荖電I F荖電1 渴電濟 4cn;2 23. 6? 10. 649V 143. 2mA en|2· 8QkQ |245Q |〇. 007A |°

【專利附圖】

【附圖說明】 [0035] ：
[0036] 圖1所示為本實用新型的N型硅襯底背面接觸式太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖2所示為本實用新型實施例1的制備方法流程圖。
[0038] 圖3所示為本實用新型實施例2的制備方法流程圖。
[0039] 圖4所示為本實用新型實施例3的制備方法流程圖。
[0040] 圖中，1. N型硅襯底；2.正面減反射層；3. P型晶硅層；4.背面減反射層；5.電極。

【具體實施方式】 [0041] ：
[0042] 為了更好地理解本實用新型，下面結(jié)合附圖來詳細說明本實用新型的技術(shù)方案， 但是本實用新型并不局限于此。
[0043] 實施例1
[0044] -種N型娃襯底背面接觸式太陽電池結(jié)構(gòu)，N型娃襯底1受光面設(shè)置有正面減反 射層2的疊層結(jié)構(gòu)；N型硅襯底1背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部 分依次為N型硅襯底1、背面減反射層4,以及穿透背面減反射層4與N型硅襯底1接觸的 電極5 ;P型層部分依次為N型硅襯底1、P型晶硅層3、背面減反射層4,以及穿透背面減反 射層4與P型晶硅層3連接的電極5。
[0045] P型晶硅層3厚度為0· 2um，正面減反射層2厚度為80nm，背面減反射層4厚度為 120nm〇
[0046] 正面減反射層2為SiOx/ SiNx的疊層結(jié)構(gòu)，背面減反射層4為Al203/SiNx的疊層結(jié) 構(gòu)；
[0047] 其制備方法為：
[0048] ( 1)在制絨后的N型硅襯底1受光面沉積正面減反射層2 ;
[0049] (2)背光面進行P型摻雜形成P型晶硅層3 ;
[0050] (3)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶硅層2與N型硅襯 底1相互交替分布；
[0051] (4)在背光面進行減反射膜沉積；
[0052] ( 5 )電極5制備及燒結(jié)。
[0053] 掩膜版遮擋部分背光擴散層3的蝕刻去除方法為：①在需要清除的P型晶硅層 3之外絲網(wǎng)印刷一層保護層，f化學(xué)腐蝕去除未受保護部分3, f去除保護層，④去除受保 護層保護部分的氧化硅層。
[0054] 采用本實例做出效率為21. 5%的太陽電池，如表2所示：
[0055] 表 2
[0056] 11(-- 1111-- 1^1 = ? 4ce"__21. 50·;； Q. 642Γ 40, 3mA- er 3. Ιε? 304 Q 0, 006A
[0057] 由此可以看出該結(jié)構(gòu)具有很強的應(yīng)用前景。
[0058] 實施例2
[0059] -種N型娃襯底背面接觸式太陽電池結(jié)構(gòu)，N型娃襯底1受光面設(shè)置有正面減反 射層2的疊層結(jié)構(gòu)；N型硅襯底1背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部 分依次為N型硅襯底1、背面減反射層4,以及穿透背面減反射層4與N型硅襯底1接觸的 電極5 ;P型層部分依次為N型硅襯底1、P型晶硅層3、背面減反射層4,以及穿透背面減反 射層4與P型晶硅層3連接的電極5。
[0060] P型晶硅層3厚度為0· 2um，正面減反射層2厚度為80nm，背面減反射層4厚度為 120nm〇
[0061] 正面減反射層2為SiOx/ SiNx的疊層結(jié)構(gòu)，背面減反射層4為Al203/SiNx的疊層結(jié) 構(gòu)；
[0062] 其制備方法為：
[0063] (1)在制絨后的硅襯底1背光面進行P型摻雜形成P型晶硅層3 ;
[0064] (2)用掩膜版遮擋進行部分背面擴散層的蝕刻去除，使得P型晶硅層3與N型硅襯 底1相互交替分布；
[0065] (3)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積；
[0066] (4)電極5制備及燒結(jié)。
[0067] 掩膜版遮擋部分背光擴散層3的蝕刻去除方法為： :1.在需要清除的P型晶硅層 3之外絲網(wǎng)印刷一層保護層，f化學(xué)腐蝕去除未受保護部分3, g去除保護層，④去除受保 護層保護部分的氧化硅層。
[0068] 采用本實用新型的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)做出效率為22. 35%的太陽電池，該太陽電池制備方 法相對于傳統(tǒng)太陽電池，效率得到大幅度提高，經(jīng)過產(chǎn)線的升級，生產(chǎn)成本也得到大幅降 低，其主要參數(shù)如表3所示：
[0069] 表 3
[0070] 4cc2 1 22. 35-10. 645V 14：. 5eA cj；. 93πΩ |205 〇 10. 007.^ 1°
[0071] 實施例3
[0072] -種N型硅襯底背面接觸式太陽電池結(jié)構(gòu)，N型硅襯底1受光面設(shè)置有正面減反 射層2的疊層結(jié)構(gòu)；N型硅襯底1背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層部 分依次為N型硅襯底1、背面減反射層4,以及穿透背面減反射層4與N型硅襯底1接觸的 電極5 ;P型層部分依次為N型硅襯底1、P型晶硅層3、背面減反射層4,以及穿透背面減反 射層4與P型晶硅層3連接的電極5。
[0073] P型晶硅層3厚度為0. 2um，正面減反射層2厚度為80mn，背面減反射層4厚度為 120nm〇
[0074] 正面減反射層2為SiOx/ SiNx的疊層結(jié)構(gòu)，背面減反射層4為Al203/SiNx的疊層結(jié) 構(gòu)；
[0075] 其制備方法為：
[0076] (1)在制絨后的硅襯底1背光面進行局部P型摻雜形成P型晶硅層3,使得P型晶 硅層3與N型硅襯底1相互交替分布；
[0077] (2)在受光面和背光面分別進行減反射膜沉積；
[0078] (3 )電極5制備及燒結(jié)。
[0079] P型摻雜采用掩膜遮擋離子注入的方法。
[0080] 采用本實用新型的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)做出效率為23. 6%的太陽電池，該太陽電池制備方 法相對于傳統(tǒng)太陽電池，效率得到大幅度提高，經(jīng)過產(chǎn)線的升級，生產(chǎn)成本也得到大幅降 低，其主要參數(shù)如表4所示：
[0081] 表 4
[0082] sjfegfn lasn- 4cc: 23. 6? 10. 649V 143. 2π:Λ cjr. SOe〇 |γ45〇 |〇. 007A |°
【權(quán)利要求】
1. 一種N型娃襯底背面接觸式太陽電池，其特征在于，N型娃襯底受光面設(shè)置有一層以 上減反射層的疊層結(jié)構(gòu)；N型硅襯底背光面為相互交替的N型層部分與P型層部分，N型層 部分依次為N型硅襯底、減反射層，以及穿透減反射層與N型硅襯底接觸的電極；P型層部 分依次為N型硅襯底、P型晶硅層、減反射層，以及穿透減反射層與P型晶硅層連接的電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池，其特征在于，P型晶硅 層、受光面或背光面的減反射層的厚度為l-5000nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池，其特征在于，P型晶硅層 厚度為〇· 2um。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池，其特征在于，受光面的減 反射層厚度為80nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池，其特征在于，背光面的減 反射層厚度為120nm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池，其特征在于，受光面或背 光面的減反射層為SiOx，A1 203, SiNx中的一種或幾種的疊層結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池，其特征在于，受光面的減 反射層為SiOx/ SiNx的一層以上疊層結(jié)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種N型硅襯底背面接觸式太陽電池，其特征在于，背光面的減 反射層為Al203/SiN x的一層以上疊層結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L31/0216GK203910814SQ201420217622
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】賈河順, 姜言森, 方亮, 劉興村, 任現(xiàn)坤, 張春艷, 馬繼磊 申請人:山東力諾太陽能電力股份有限公司