CN101478009A - 一种背接触式太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

一种背接触式太阳能电池及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种背接触式太阳能电池及其制备方法，采用丝网印刷工艺制作电极，且其结构包括有方块电阻介于50－300Ω/□，厚度介于100μm－300μm的n型晶体硅作为衬底，该硅衬底正表面设置有减反层和钝化层，在其背面印刷形成叉指状金属电极对，该金属电极对分别为Al/Ni电极和Sb/Ni电极，所述的Al/Ni电极中Al的质量百分比为0.1％－10％，铝的纯度大于99.99％，颗粒尺寸小于10μm，所述的Sb/Ni电极中锑的重量百分比0.1％－10％，金属锑的纯度大于99.99％，颗粒尺寸小于10μm。本发明适用于产业化生产，具有较大的成本优势，且生产的背接触式太阳能电池光电转换效率高。

Description

一种背接触式太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池及其制作方法，具体是指一种背接触式太阳能电池及其制作方法，属于可再生能源与半导体光电子学领域。
背景技术
基于硅衬底的太阳能光伏电池，其理论极限光电转换效率大于28％。在硅基太阳能光伏电池中，单晶硅大阳能电池光电转换效率最高，技术也最为成熟。近年来由于一系列新技术的突破，单晶硅太阳能电池转换效率已经做到了16％，但距理论值仍有不少提升空间。
常规晶体硅太阳能电池的发射极做在硅片的正面(受光面)，存在10％左右的金属遮光层。由于表面没有遮光的金属电极，因此，背接触式太阳能电池不仅转换效率高，而且整个电池单元呈黑色，富于创意性。常见的背接触式太阳能电池包括：(1)叉指电极结构的背结电池；(2)发射极穿通(Emitter wrap-through)结构电池；(3)金属环绕(Metallisation wrap-through)结构电池。然而现有背接触太阳能电池一般都采用了高温扩散、光刻、激光烧蚀等复杂工艺制造，导致工艺成本也大为提高，且很难适合大规模产业化。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种光电转换效率高、生产成本低的背接触式太阳能电池。
本发明的另一个目的是提供一种背接触式太阳能电池的制作方法。
为实现本发明的第一个目的，本发明的的技术方案是，包括有方块电阻介于50—300Ω/□，厚度介于100μm—300μm的n型晶体硅作为衬底，该硅衬底正表面设置有减反层和钝化层，在其背面印刷形成叉指状金属电极对，该叉指状金属电极对的一个电极为Al/Ni电极，另外一个电极为Sb/Ni电极，所述的Al/Ni电极中Al的质量百分比为0.1％-10％，铝的纯度大于99.99％，颗粒尺寸小于10μm，所述的Sb/Ni电极中锑的重量百分比0.1％-10％，金属锑的纯度大于99.99％，颗粒尺寸小于10μm。
进一步设置是所述的衬底为单晶硅或多晶硅。
为实现本发明的第二个目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：
①、采用方块电阻为50—300Ω/□，厚度为100μm—300μm的n型单晶硅或多晶硅作为衬底；
②、对硅表面清洗，并在其表面进行腐蚀制绒、氧化硅、氮化硅减反层、钝化层沉积，用于提高入射太阳光的吸收率；
③、在衬底背面采用两次丝网印刷工艺印刷铝掺杂镍浆、锑掺杂镍浆，600℃—800℃烧结后形成叉指状金属电极对。
进一步设置是步骤③中所述的铝掺杂镍浆中混合铝的重量百分比0.1％-10％，铝的纯度大于99.99％，颗粒尺寸小于10μm。
进一设置是步骤③中所述的锑掺杂镍浆中混合锑的重量百分比0.1％-10％，烧结中，金属锑的纯度大于99.99％，颗粒尺寸小于10μm。
本发明采用与真空蒸发、溅射、电镀等工艺相比具有成本优势的丝网印刷工艺来制作电极，适应大规模产业化生产，且降低了生产成本，而且采用丝网印刷工艺代替常规的高温扩散工艺形成PN结，进一步降低太阳能电池成本。此外本发明采用独特配方的Al/Ni电极和Sb/Ni电极，通过实验可以得到光电转换效率超过17.0％的太阳能电池。
下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
附图说明
图1本发明立体结构示意图
其中 1--n型硅衬底 2--Al掺杂Ni电极 3--Sb掺杂Ni电极
具体实施方式
实施例1
采用方块电阻为100Ω/□，厚度为180μm的n型(100)单晶硅作为衬底材料，采用常规工艺进行清洗、腐蚀去损伤层、制绒和氮化硅减反层沉积等步骤，采用球磨技术分别配制5％Al和5％Sb掺杂的两种镍浆料。采用两次丝网印刷工艺在单晶硅衬底背面分别印刷这两种镍浆，并烘干接着进行700℃的高温烧结。两组掺杂镍电极的图形和印刷位置正好能在硅片背面形成叉指电极对。叉指状电极的叉指宽度为1mm，间距为0.3mm，均匀分布整个硅片背面。在电极的高温烧结中，Al掺杂Ni浆中的Al扩散进入接触区域的硅，使得该区域的硅掺杂成为p型硅，形成pn结，并和Al掺杂Ni金属电极形成欧姆接触。
实施例2
采用方块电阻为200Ω/□，厚度为180μm的n型(100)单晶硅作为衬底材料，采用常规工艺进行去损伤层、腐蚀制绒，清洗。配制1％铝掺杂镍浆料，采用丝网印刷工艺在硅衬底背面印刷Al掺杂Ni浆，并烘干。配制1％Sb掺杂镍浆，采用丝网印刷工艺在硅衬底背面印刷Sb掺杂Ni浆，并烘干、600℃烧结形成叉指电极对。两种金属电极的图形和位置正好能在硅片背面形成叉指电极对，叉指状电极的叉指宽度为1mm，间距为0.3mm。Al掺杂Ni浆中的Al扩散进入浆料接触区域的硅，使得该部分硅掺杂成为p型硅，并和金属电极形成欧姆接触，而Sb掺杂Ni电极中的Sb也扩散进入n型硅，形成n+型硅，并和Sb掺杂Ni电极形成良好欧姆接触。
实施例3
采用方块电阻为300Ω/□，厚度为200μm的n型多晶硅作为衬底材料。在常规镍浆料基础上，采用球磨混合技术，分别配制2％Al，2％Sb掺杂Ni浆料。多晶硅片经过损伤层去除、清洗、制绒、减反膜沉积后，采用丝网印刷工艺在多晶硅衬底背面印刷两种掺杂Ni浆，并烘干。两种金属浆料印刷后的图形和位置正好能在硅片背面形成叉指电极对，接着进行700℃的高温烧结形成叉指电极对。叉指状电极的叉指线条宽度为2mm，间距为0.5mm。Al掺杂Ni电极中的Al高温下扩散进入n型硅，反型成p型，并和Al掺杂Ni电极形成欧姆接触，Ni浆中的Sb扩散进入浆料接触区域的硅，使得该部分硅掺杂成为n+型硅，并和掺杂Ni电极形成欧姆接触。

Claims (6)

1.一种背接触式太阳能电池，其特征在于：包括有方块电阻介于50—300Ω/□，厚度介于100μm—300μm的n型晶体硅作为衬底，该硅衬底正表面设置有减反层和钝化层，在其背面印刷形成金属电极对，该金属电极对分别为Al/Ni电极和Sb/Ni电极，所述的Al/Ni电极中Al的质量百分比为0.1％-10％，铝的纯度大于99.99％，颗粒尺寸小于10μm，所述的Sb/Ni电极中锑的重量百分比0.1％-10％，金属锑的纯度大于99.99％，颗粒尺寸小于10μm。
2.根据权利要求1所述的背接触式太阳能电池，其特征在于：所述的金属电极对为叉指状。
3.根据权利要求1或2所述的背接触式太阳能电池，其特征在于：所述的衬底为单晶硅或多晶硅。
4.一种用于制作如权利要求1所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
①、采用方块电阻为50—300Ω/□，厚度为100μm—300μm的n型单晶硅或多晶硅作为衬底；
②、对硅表面清洗，并在其表面进行腐蚀制绒、氧化硅、氮化硅减反层沉积；
③、在衬底背面采用两次丝网印刷工艺印刷铝掺杂镍浆、锑掺杂镍浆，600℃—800℃烧结后形成叉指状金属电极对。
5.根据权利要求3所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤③中所述的铝掺杂镍浆中混合铝的重量百分比0.1％-10％，铝的纯度大于99.99％，颗粒尺寸小于10μm。
6.根据权利要求3或4所述的背接触式太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤③中所述的锑掺杂镍浆中混合锑的重量百分比0.1％-10％，烧结中，金属锑的纯度大于99.99％，颗粒尺寸小于10μm。
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