CN102820343A - 具有无发射极区的太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是一种具有无发射极区的太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池在主栅下具有无发射极区，主栅覆盖的区域大于无发射极区，硅基体受光面的无发射极区外的其他区域为具有发射极的发射极区，主栅和硅基体之间具有隔绝主栅和硅基体的介质膜。其制备方法为：在热扩散或者离子注入掺杂工艺中，通过扩散掩模或离子注入挡板保护主栅下的无发射极区，在无发射极区外的其他区域形成均匀发射极或选择性发射极,然后在硅基体的受光面镀介质膜，在介质膜上制作栅线。本发明的有益效果是：将主栅下的区域设为无发射极，可以进一步降低电池的反向饱和电流，同时利用介质膜钝化，提高电池开路电压和短路电流。

Description

具有无发射极区的太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是一种具有无发射极区的太阳能电池及其制备方法。
背景技术
目前，常规太阳电池前表面p-n结掺杂区域(n++)覆盖整个表面，选择性发射极（SE）太阳电池采用栅线下重掺杂(n++)，其余面积轻掺杂(n+)的方式。由于俄歇复合特点，n+和n++区域的载流子复合会比硅片体内大，从而形成较大的发射极反向饱和电流。降低发射极的反向饱和电流（Reverse SaturationCurrent）是提高太阳电池短波响应的有效途径。目前，不管是SE太阳电池，还是传统太阳电池，前表面主栅下的区域仍为重掺杂，该区域面积占总面积的比例约为3%-4%。而主栅主要起到汇流细栅的作用。若主栅下的区域没有发射极，可以进一步降低整片太阳电池发射极的反向饱和电流。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有无发射极区的太阳能电池及其制备方法，进一步降低电池的发射极反向饱和电流，以提高开路电压和短路电流。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有无发射极区的太阳能电池，包括硅基体，在硅基体受光面上具有栅线，栅线分为细栅和汇集细栅电流的主栅，在硅基体的受光面上具有发射极区和无发射极区，无发射极区位于主栅覆盖区域内，主栅和无发射极区的硅基体通过介质膜隔离，细栅与无发射极区的硅基体不接触。
硅基体受光面的无发射极区外的其他区域均为具有发射极的发射极区。
发射极区的发射极为均匀发射极或选择性发射极。
主栅的边缘和无发射极区边缘的距离为0.1mm~2mm。
介质膜为SiO2、SiNx:H、Al2O3、AlOx中的其中一种，或者其中几种的叠层膜。
该具有无发射极区的太阳能电池的制备方法为：在热扩散或者离子注入掺杂工艺中，通过扩散掩模或离子注入挡板覆盖主栅下的无发射极区，在无发射极区外的其他区域形成均匀发射极或选择性发射极,然后在硅基体的受光面镀介质膜，在介质膜上制作主栅和细栅。
为实现主栅和硅基体之间隔离，细栅与硅基体的发射极欧姆接触，在介质膜上制作主栅和细栅的其中一种具体工艺为：在介质膜上制作主栅和细栅的具体工艺为：先印刷细栅，通过高温烧结，与硅基体的发射极形成欧姆接触，然后印刷低温烘烤的电极浆料，通过低温烘烤，形成主栅。
为实现主栅和硅基体之间隔离，细栅与硅基体的发射极欧姆接触，在介质膜上制作主栅和细栅的另一种具体工艺为：在介质膜上制作主栅和细栅的具体工艺为：先印刷细栅，通过高温烧结，与硅基体的发射极形成欧姆接触，然后在主栅区域采用先蒸镀再电镀增厚的方式制作主栅。
为优化工艺效能，进一步限定，背面电极通过印刷的方式印刷至硅基体的背光面上，与印刷的细栅一同高温烧结，与硅基体形成欧姆接触。
本发明的有益效果是：现有的SE电池和传统电池前表面主栅面积占总面积的比例均为3%-4%，而主栅主要起到汇流细栅作用。本发明将主栅下的区域设为无发射极，可以进一步降低电池的发射极反向饱和电流，提高了电池开路电压和短路电流。
同时本发明的主栅下的区域具有介质膜，增强了前表面钝化效果，提高前表面的载流子有效少子寿命，也可提高电池开路电压和短路电流。
附图说明
图1是本发明的具有均匀发射极的太阳能电池的受光面的结构示意图；
图2是本发明的具有均匀发射极的太阳能电池的剖面结构示意图；
图3是本发明的具有选择性发射极的太阳能电池的受光面的结构示意图；
图4是本发明的具有选择性发射极的太阳能电池的剖面结构示意图；
图中，1.轻掺杂层，2.细栅，3.无发射极区，4.主栅，5.介质膜，6.重掺杂层。
具体实施方式
实施例一：
如图1和2所示，一种具有无发射极区的太阳能电池，包括硅基体，在硅基体受光面上具有栅线，栅线分为细栅2和汇集细栅2电流的主栅4，在硅基体的背光面上具有背面电极，在硅基体的受光面上具有发射极区和无发射极区，无发射极区位于主栅覆盖区域内，硅基体受光面的无发射极区3外的其他区域均为具有发射极的发射极区，主栅4和无发射极区的硅基体通过介质膜5隔离，细栅2与发射极区的发射极欧姆接触，细栅2与无发射极区3的硅基体不接触。主栅4的边缘和无发射极区3边缘的距离为0.1mm~2mm。介质膜5为SiO2、SiNx:H、Al2O3、AlOx中的其中一种，或者其中几种的叠层膜。
该具有无发射极区的太阳能电池的制备方法为：采用POCl3热扩散掺杂工艺，扩散之前主栅4下的无发射极区3采用扩散掩膜覆盖，扩散掩膜可以为SiO2、SiNx、SiO2和SiNx叠层膜等扩散掩膜，从而保证无发射极区3无发射极。经过高温扩散后在无发射极区3外的其他区域形成轻掺杂层1；接着去除磷硅玻璃，在硅基体的受光面镀介质膜5，该介质膜5为SiNx:H减反射膜；接着印刷分段细栅2，印刷背面电极，高温烧结，使细栅2与硅基体的发射极形成欧姆接触，背面电极与与硅基体形成欧姆接触；接着在主栅区域制备汇集细栅2电流的主栅4，制备主栅4的方法为：印刷导电银浆，经低温烘烤，也可以为：在该区域先蒸镀一层薄的金属，金属是Ti，Al，Cu，Ag，Ni等的一种，接着电镀加厚形成主栅4。
实施例二：
与实施例1的不同点在于，采用离子注入掺杂工艺制备均匀发射极，主栅4下的无发射极区3采用掩膜板遮挡，从而保证无发射极区3无发射极。经过高温扩散后在无发射极区3外的其他区域形成轻掺杂层1。
实施例三：
与实施例1的不同点在于，采用POCl3热扩散掺杂工艺制备选择性发射极，在选择性发射极制备过程中，主栅4下的无发射极区3始终采用扩散掩膜覆盖，经过高温扩散后在细栅和主栅周边区域形成重掺杂层6，在栅线区域外的其他区域形成轻掺杂层1，而主栅下的无发射极区3无发射极。
实施例四：
与实施例3的不同点在于，采用离子注入掺杂工艺制备选择性发射极，在选择性发射极制备过程中，主栅4下的无发射极区3采用掩膜板遮挡，从而保证无发射极区3无发射极。

Claims (9)

1.一种具有无发射极区的太阳能电池，包括硅基体，在硅基体受光面上具有栅线，栅线分为细栅（2）和汇集细栅（2）电流的主栅（4），其特征是：在所述的硅基体的受光面上具有发射极区和无发射极区，无发射极区位于主栅覆盖区域内，主栅（4）和无发射极区的硅基体通过介质膜（5）隔离，细栅（2）与无发射极区（3）的硅基体不接触。
2.根据权利要求1所述的具有无发射极区的太阳能电池，其特征是：硅基体受光面的无发射极区（3）外的其他区域均为具有发射极的发射极区。
3.根据权利要求1所述的具有无发射极区的太阳能电池，其特征是：所述的发射极区的发射极为均匀发射极或选择性发射极。
4.根据权利要求1所述的具有无发射极区的太阳能电池，其特征是：所述的主栅（4）的边缘和无发射极区（3）边缘的距离为0.1mm~2mm。
5.根据权利要求1所述的具有无发射极区的太阳能电池，其特征是：所述的介质膜（5）为SiO2、SiNx:H、Al2O3、AlOx中的其中一种，或者其中几种的叠层膜。
6.一种权利要求1所述的具有无发射极区的太阳能电池的制备方法，其特征是：在热扩散或者离子注入掺杂工艺中，通过扩散掩模或离子注入挡板覆盖主栅（4）下的无发射极区（3），在无发射极区（3）外的其他区域形成均匀发射极或选择性发射极,然后在硅基体的受光面镀介质膜（5），在介质膜（5）上制作主栅（4）和细栅（2）。
7.根据权利要求6所述的具有无发射极区的太阳能电池的制备方法，其特征是：在介质膜（5）上制作主栅（4）和细栅（2）的具体工艺为：先印刷细栅（2），通过高温烧结，与硅基体的发射极形成欧姆接触，然后印刷低温烘烤的电极浆料，通过低温烘烤，形成主栅（4）。
8.根据权利要求6所述的具有无发射极区的太阳能电池的制备方法，其特征是：在介质膜（5）上制作主栅（4）和细栅（2）的具体工艺为：先印刷细栅（2），通过高温烧结，与硅基体的发射极形成欧姆接触，然后在主栅（4）区域采用先蒸镀再电镀增厚的方式制作主栅（4）。
9.根据权利要求7或8所述的具有无发射极区的太阳能电池的制备方法，其特征是：背面电极通过印刷的方式印刷至硅基体的背光面上，与印刷的细栅（2）一同高温烧结，与硅基体形成欧姆接触。
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