CN103367550B - 一种背接触太阳电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背接触太阳电池的制备方法，包括如下步骤：(1)在半导体基板的表面进行制绒、扩散；然后对基板的边缘和背光面进行刻蚀；(2)制备减反射膜；(3)在半导体基板的背光面设置背光面掺杂物质；在设置背光面掺杂物质时，在基板背光面预留出需要避开开孔的区域；该预留区域覆盖开孔的区域，且其面积与开孔的面积接近；(4)在半导体基板的背光面设置绝缘材料层；(5)打孔；(6)制作贯穿孔电极，制备受光面电极和背光面电极。本发明开发的背接触太阳电池，既满足了背面掺杂面积最大化的要求，又不会限制贯穿孔电极的大小，有效降低了电池的串联电阻，提升光生载流子的收集几率，提高电池的光电转换效率。

Description

一种背接触太阳电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种背接触太阳电池及其制备方法，属于太阳能技术领域。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。太阳能发电装置又称为太阳电池或光伏电池，可将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。目前，太阳电池最普遍的结构是将光电池的正负极分别置于受光面和背光面，并且通过低电阻的金属实现正负互联，但是由于该电池受光面很多区域的面积被电极遮挡而损失了一部分电流。
随着太阳能发电技术的发展，为改善太阳的光电转化的效率，人们开发出了新一类“背接触”电池，其特点是取消了太阳电池受光面为了焊接使用的主栅线，只保留少量的副栅线用来收集受光面电流，通过技术手段将原本受光面产生的电流引到背光面，并在背光面相应位置设置正负电极，从而可减少受光面的遮光，增加光电转换效率，且利于光电池之间的相互连接。
现有的背接触太阳电池的结构参见附图1所示，包括半导体基板10、其受光面上设有与半导体基板10导电类型相反的半导体层20、以及减反射介质膜40，基板上设有贯穿所述半导体基板10的孔洞、孔洞内设有贯穿孔电极30；其背光面上与半导体基板10导电类型相同的掺杂物质60，还包括设于基板正反面的受光面电极50和背光面电极70。
然而，对于背接触太阳电池而言，由于其受光面的电极贯穿并延伸至背光面，占用了背光面部分面积，使得相应区域的光生载流子无法有效地被背光面的电极收集，造成背接触太阳电池的效率降低。
针对上述问题，一种解决途径是尽可能减少贯穿孔电极的面积，同时相应增大背光面掺杂物质的面积；然而，减小贯穿孔电极的面积意味着电池互联时电极的接触面积减少，会造成太阳电池组件串联电阻增大，降低输出功率，甚至造成电极脱落或者短路，导致太阳电池组件报废；而背光面掺杂物质的面积是相对于贯穿孔电极的面积而言的，且由于两者之间需要保持一定的间隙以防短路，因此背光面掺杂物质的面积也很难再增大。
发明内容
本发明目的是提供一种背接触太阳电池及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种背接触太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)在半导体基板的表面进行制绒、扩散；然后对基板的边缘和背光面进行刻蚀；
(2)在半导体基板的受光面制备减反射膜；
(3)在半导体基板的背光面设置背光面掺杂物质，其导电类型与半导体基板的导电类型相同；
在设置背光面掺杂物质时，在基板背光面预留出需要避开开孔的区域；该预留区域覆盖开孔的区域，且其面积与开孔的面积接近；
(4)在半导体基板的背光面设置绝缘材料层；该绝缘材料层至少覆盖所述步骤(3)中的预留区域，且其面积大于预留区域的面积；
(5)打孔；
(6)制作贯穿孔电极，贯穿孔电极贯穿所述半导体基板并延伸至绝缘材料层之外，且位于背光面一侧的贯穿孔电极仅与所述绝缘材料层接触；
制备受光面电极和背光面电极，即可得到背接触太阳电池。
上文中，所述半导体基板可以采用硅片，其可以为P型或N型。
所述步骤(3)中，在设置背光面掺杂物质时，在基板背光面预留出需要避开开孔的区域；该预留区域覆盖开孔的区域，且其面积与开孔的面积接近。这里的预留区域的面积应当大于开孔的面积，但非常接近开孔的面积，这样可以相对增大背光面掺杂物质的面积，减小光生载流子传输的横向电阻，进一步提高电池效率。
步骤(4)中，绝缘材料层可以选用氧化锌、氧化铝、氧化锆、氧化硅中的一种或几种混合物。
所述绝缘材料层覆盖整个背光面，实现了掺杂物质与贯穿孔电极的电学绝缘，有效降低漏电风险。
由于贯穿孔电极通过孔洞贯穿半导体基板并延伸至绝缘材料层之外，因而贯穿孔电极的大小不会受到背光面掺杂物质的面积限制，可根据焊接需要任意改变电极大小和形状。
上述技术方案中，所述步骤(3)和(4)之间，在背光面的背光面掺杂物质上设置钝化介质膜。
上述技术方案中，所述步骤(4)中，所述绝缘材料层覆盖除了设置背光面电极区域之外的整个背光面。
本发明同时请求保护由上述制备方法得到的背接触太阳电池。
与之相应的另一种技术方案，一种背接触太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)在半导体基板上进行打孔、制绒；
(2)扩散，在半导体基板的受光面和孔洞形成PN结；然后对基板的边缘和背光面进行刻蚀；
(3)在半导体基板的受光面制备减反射膜；
(4)在半导体基板的背光面设置背光面掺杂物质，其导电类型与半导体基板的导电类型相同；
在设置背光面掺杂物质时，在基板背光面预留出避开开孔及其内掺杂所形成的区域；该预留区域覆盖开孔及其内掺杂所形成的区域，且其面积与开孔及其内掺杂所形成的区域的面积接近；
(5)在半导体基板的背光面设置绝缘材料层；该绝缘材料层至少覆盖所述步骤(4)中的预留区域，且其面积大于预留区域的面积；
(6)制作贯穿孔电极，贯穿孔电极贯穿所述半导体基板并延伸至绝缘材料层之外，且位于背光面一侧的贯穿孔电极仅与所述绝缘材料层接触；
制备受光面电极和背光面电极，即可得到背接触太阳电池。
上文中，所述步骤(4)中，在基板背光面预留出避开开孔及其内掺杂所形成的区域。这里的开孔及其内掺杂所形成的区域是指开孔和孔内因掺杂形成的PN结所在的区域。由于孔内进行了扩散，其内形成了PN结，因此上述开孔及其内掺杂所形成的区域应当大于开孔所在的区域。
上述技术方案中，所述步骤(4)和(5)之间，在背光面的背光面掺杂物质上设置钝化介质膜。
上述技术方案中，所述步骤(5)中，所述绝缘材料层覆盖除了设置背光面电极区域之外的整个背光面。
本发明同时请求保护由上述制备方法得到的背接触太阳电池。
由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1．本发明开发了一种新的背接触太阳电池，既满足了背面掺杂面积最大化的要求，又不会限制贯穿孔电极的大小，有效降低了电池的串联电阻，提升光生载流子的收集几率，提高电池的光电转换效率；同时也降低了组件的串联电阻，提升了组件的输出功率。
2．本发明将绝缘材料层覆盖在背光面的掺杂物质上并延伸至背光面的预留区域，有效的隔离了电池的正负极，大大降低了漏电风险。
3．本发明的制造方法简单易行，成本低，适于推广应用。
附图说明
图1为背景技术中的背接触太阳电池结构；
图2为本发明实施例一的背接触太阳电池结构；
图3为本发明实施例二的背接触太阳电池结构；
图4为本发明实施例一的制造流程图；
图5为本发明实施例二的制造流程图；
图6为本发明实施例三的制造流程图。
其中：10、半导体基板；20、半导体层；30、贯穿孔电极；40、减反射介质膜；50、受光面电极；60、掺杂物质；70、背光面电极；80、绝缘材料层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
参见图2、4所示，一种背接触太阳能电池片制造方法，该方法包括以下步骤：
(1)在p型半导体基板10（硅片）上制绒，扩散半导体层20，形成pn结，并对硅片的受光面边缘和背光面进行刻蚀，去除边缘和背光面的pn结，并去除磷硅玻璃层；
(2)在硅片受光面pn结上沉积氮化硅减反射介质膜40；
(3)在硅片背光面丝网印刷掺杂物质60（铝浆），避开需要开孔的区域；
(4)以绝缘材料覆盖背光面，形成绝缘材料层80；所述绝缘材料层覆盖除了设置背光面电极区域之外的整个背光面；
(5)开孔；
(6)丝网印刷背光面电极70，贯穿孔电极30，和受光面电极50，并烧结。
实施例二
参见图3、5所示，一种背接触太阳能电池片制造方法，该方法包括以下步骤：
(1)在n型半导体基板10（硅片）上开孔，制绒；
(2)扩散半导体层20，形成pn结，并对硅片的受光面边缘和背光面进行刻蚀，去除边缘和背光面的pn结，但保留孔洞内壁的pn结，去除磷硅玻璃层；
(3)在硅片受光面pn结上沉积氮化硅减反射介质膜40；
(4)在硅片背光面丝网印刷掺杂物质60（磷浆），避开需要开孔的区域；
(5)以绝缘材料层80覆盖背部磷浆掺杂和需要开孔区域；
(6)丝网印刷背光面电极70，贯穿孔电极30，和受光面电极50，并烧结。
实施例三
参见图6所示，一种背接触太阳能电池片制造方法，该方法包括以下步骤：
(1)在p型半导体基板10（硅片）上制绒，扩散半导体层20，形成pn结，并对硅片的受光面边缘和背光面进行刻蚀，去除边缘和背光面的pn结，并去除磷硅玻璃层；
(2)在硅片受光面pn结上沉积氮化硅减反射介质膜40；
(3)在硅片背光面丝网印刷掺杂物质60（铝浆），避开需要开孔的区域；
(4)以绝缘材料覆盖铝和需要开孔区域，形成绝缘材料层80；
(5)开孔；
(6)丝网印刷背光面电极70，贯穿孔电极30，和受光面电极50，并烧结。

Claims (4)

1.一种背接触太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在半导体基板的表面进行制绒、扩散；然后对基板的边缘和背光面进行刻蚀；
(2)在半导体基板的受光面制备减反射膜；
(3)在半导体基板的背光面设置背光面掺杂物质，其导电类型与半导体基板的导电类型相同；
在设置背光面掺杂物质时，在基板背光面预留出需要避开开孔的区域；该预留区域覆盖开孔的区域，且其面积与开孔的面积接近；
(4)在半导体基板的背光面设置绝缘材料层；该绝缘材料层至少覆盖所述步骤(3)中的预留区域，且其面积大于预留区域的面积；
(5)打孔；
(6)制作贯穿孔电极，贯穿孔电极贯穿所述半导体基板并延伸至绝缘材料层之外，且位于背光面一侧的贯穿孔电极仅与所述绝缘材料层接触；
制备受光面电极和背光面电极，即可得到背接触太阳电池。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)和(4)之间，在背光面的背光面掺杂物质上设置钝化介质膜。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所述绝缘材料层覆盖除了设置背光面电极区域之外的整个背光面。
4.由权利要求1所述的制备方法得到的背接触太阳电池。
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