CN105762205B - 一种具有透明电极的p型晶体硅太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池及其制备方法，太阳能电池由上至下依次包括：正面金属电极、正面透明导电膜、正面减反射膜/钝化膜、N型层、P型硅基体和电池背电极；正面电极为所述的N型层表面按照规则图案成型有局部重掺杂N+区，所述的正面透明导电膜与局部重掺杂N+区直接接触，正面透明导电膜将局部重掺杂N+区连接成为正面电极。该电池采用与硅基体局部接触的透明导电膜作为太阳能电池的正面或背面透明电极，有利于透明导电膜与硅基体形成良好的欧姆接触。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池及其制备方法。
背景技术
自1954年第一块太阳能电池在贝尔实验室诞生以来，晶体硅太阳能电池得到了广泛的应用，转换效率不断提升，生产成本持续下降。目前，晶体硅太阳能电池占太阳能电池全球市场总额的80％以上，晶体硅电池片的产线转换效率目前已突破20％，全球年新增装机容量约50GW且增速明显，与火力发电的度电成本不断缩小，在未来几年有望与之持平。晶体硅太阳能电池作为一种清洁能源在改变能源结构、缓解环境压力等方面的重要作用日益凸显。
晶体硅太阳能电池要想继续保持竞争力、获得更大的发展与应用，必须进一步提高转换效率，同时降低生产成本。目前晶体硅电池的受光面电极采用银浆丝网印刷的方式形成近百条细栅和若干条主栅，此工序使用的物料成本昂贵，且银电极会造成电池片表面5％～7％的面积形成对光的遮挡，大大降低了电池片的转换效率。
如何在减少遮光面积与保持良好的导电性之间进行平衡，是近几年晶体硅电池技术研究的一个重点。由于浆料技术与印刷技术的进步，晶体硅电池的受光面电极细栅宽度不断减小，根据SEMI预测，到2020年细栅的宽度将减小至35微米以下，同时主栅采用多主栅及无主栅。在这个栅线细化技术过程中，电极的遮光面积有所下降，导电性有所提升，同时获得了效率的提升与成本的下降。但随着栅线宽度的不断减小，电极制备的工艺难度不断加大，进一步提高效率、降低生产成本的空间缩小。
透明导电膜同时具有良好的透光性与导电性，是太阳能电池电极的理想材料，有望彻底解决金属电极的光遮挡及成本问题。虽然透明导电膜在薄膜及异质结太阳能电池中的应用已非常成熟，但在市场主流的晶体硅太阳能电池中应用却不多见，其主要原因是与现有工艺的匹配性较差、接触电阻较高等。所以，尽快推动透明导电膜在主流晶体硅太阳能电池中的应用是未来研究的热点之一。
发明内容
本发明的目的是提供了一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池采用与硅基体局部接触的透明导电膜作为太阳能电池的正面或背面透明电极，局部接触区域为重掺杂，以有利于透明导电膜与硅基体形成良好的欧姆接触。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池，由上至下依次包括：正面金属电极、正面透明导电膜、正面减反射膜/钝化膜、N型层、P型硅基体和背面电极；所述的N型层正面设置有按照规则图案布置的局部重掺杂N+区，所述的正面透明导电膜与局部重掺杂N+区直接接触，正面透明导电膜将局部重掺杂N+区及正面金属电极连接成为正面导电组合体；所述背面电极为铝背场电极、局部接触电极或背面透明电极。
背面透明电极包括背面透明导电膜，P型硅基体背面依次设置有按照规则图案布置的局部重掺杂P+区、背面钝化膜、背面透明导电膜和背面金属电极，背面金属电极位于背面透明导电膜之上，背面透明导电膜与局部重掺杂P+区直接接触，背面透明导电膜将局部重掺杂P+区及背面金属电极连接成为背面电极。
局部重掺杂N+区和局部重掺杂P+区的方阻为5～50Ω/□。
局部重掺杂N+区和局部重掺杂P+区均采用阵列图案排布，其图案为一维、二维几何图形或一维与二维几何图形的组合；一维几何图形选自：线段、虚线段、弧线或栅线状；二维几何图形选自：圆形、椭圆形、纺锤形、环形、多边形、多角形或扇形。
所述一维几何图形的线宽为30～100um，长度为0.05～1.5mm；同一行中相邻两个线形的间距为0.5～2mm，同一列中相邻两个线形的间距为0.5～2mm；所述二维几何图形的尺寸均为30～200um，相邻两个图形中心距为0.8～2mm。
一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)将P型晶体硅片进行表面织构化处理，采用化学药液腐蚀、等离子刻蚀、纳米金属催化或激光刻蚀的方法进行表面织构化处理；
2)在P型晶体硅片的正面采用低压扩散、常压扩散、离子注入或杂质浆料涂敷加热处理进行掺杂处理，正面的杂质源为含磷掺杂剂；
3)刻蚀去掉死层及背结；
4)按规则的图形在P型晶体硅片的正面形成局部重掺杂N+区，局部重掺杂N+区的方阻为5～50Ω/□；形成局部重掺杂区的方法为：
a)先在正面沉积或生长减反射膜/正面钝化膜，按规则图形采用印刷、喷涂或3D打印的方法将掺杂剂涂敷在减反射膜/正面钝化膜上，再采用激光对涂敷的掺杂剂进行脉冲加热，使杂质原子穿透减反射膜/正面钝化膜向硅基体扩散分别形成局部重掺杂N+区；或者，
b)在经过热扩散的P型晶体硅片正面按规则图形喷掩膜，采用湿法刻蚀的方法进行清洗，在喷掩膜的区域形成局部重掺杂N+区；再对应制备减反射膜/正面钝化膜，采用激光或化学腐蚀的方法去除局部重掺杂N+区之上对应的减反射膜/钝化膜和背面钝化膜；
5)在减反射膜/正面钝化膜表面采用溅射、气相沉积、3D打印、印刷、喷涂工艺制作正面透明导电膜，透明导电膜的厚度控制在50～500nm；再在正面透明导电膜上制作正面金属电极，正面透明导电膜在重掺杂区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂区及正面金属电极连接成为导电组合体；
6)制作背面电极电极，完成具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池的制备。
正面钝化膜为氧化铝、氧化硅、非晶硅中的一种或多种叠层构成，厚度为5～50nm；正面减反射膜为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化钛、碳化硅中的一种或多种叠层构成，减反射膜整体厚度为50～100nm；背面的钝化膜为氮化硅、氧化硅、非晶硅、氮氧化硅的中的一种或多种叠层构成，钝化膜整体厚度为5～50nm。
透明导电膜为ITO薄膜、AZO薄膜、GZO薄膜、FTO薄膜、IWO薄膜和石墨烯薄膜中的一种或多种叠层构成；透明导电膜的厚度为50～500nm。
所述的P型晶体硅片为P型的单晶硅或者P型多晶硅；所述的P型硅基体正面和背表面为金字塔、倒金字塔或纳米/微米多孔结构。
金属电极为银电极、铝电极、镍电极、铜电极、合金电极或金属复合电极；金属电极的排布图案为一组平行线段或多组平行线段的组合，线段的宽度为20～2000um，数量为5～100根，线长为2～156mm，相邻线段之间的距离为0.5～50mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池结构，采用与硅基体局部接触的透明导电膜作为太阳能电池的正面或/和背面透明电极，并通过在透明导电膜制作用于导通电流及便于制作电池组金属电极。局部接触区域为重掺杂，以有利于透明导电膜与硅基体形成良好的欧姆接触。本发明采用透明导电膜将硅片表层的局部重掺杂区域及透明导电膜之上的金属电极结合为一个可作为P型晶硅电池电极的导电整体，去掉了珊线电极结构，使电池片的受光面积增加了4％～7％，同时保持了电极良好的导电性，使晶体硅电池的转换效率显著提升。本发明使制作太阳能电池电极的金属(银、铜、铝、镍等)使用量大幅降低，甚至可以完全不使用金属，避免了金属电极光遮挡造成的功率损失，很好的平衡了晶硅电极光遮挡与导电性之间的两难问题，使电池的转换效率提升、生产成本降低。
本发明提供的一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池结构形成方法，通过激光开模掺杂、二次扩散、离子注入、掩膜刻蚀、掺杂剂涂敷等方法在晶体硅片的正面和背面按特定的图形(可以是栅线状、点状阵列、线段状阵列及其他形状)形成局部重掺杂，透明导电膜在重掺杂区域与硅基体直接接触，金属电极位于透明导电膜之上，透明导电膜将重掺杂区及金属电极连接成为一个可作为P型晶体硅电池正面和/或背面电极的透明导电组合体。本发明所述的局部接触透明导电膜可以替代P型晶体硅太阳能电池电极的金属细栅和主栅，或者在优化主栅的情况下替代细栅线。
附图说明
图1是透明导电膜作为正面电极的背面局部接触电池剖面示意图；
图2是透明导电膜作为正面、背面电极的背面局部接触电池剖面示意图；
图3是透明导电膜作为正面电极的铝背场电池剖面示意图；
图4是点状局部重掺杂分布示意图；
图5是线段状局部重掺杂分布示意图。
其中，1、局部重掺杂N+区，2、正面透明导电膜，3、正面减反射膜/钝化膜，4、N型层，5、P型硅基体，6、背面钝化膜，7、铝背场，8、局部接触主栅电极，9、背面钝化膜，10、背面透明导电膜，11、局部重掺杂P+区，12、背面金属电极，13、正面金属电极，14、背面接触金属电极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明的一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池结构，采用与硅基体局部接触的透明导电膜作为太阳能电池的正面或背面透明电极，局部接触区域为重掺杂，以有利于透明导电膜与硅基体形成良好的接触。通过激光开模掺杂、二次扩散、离子注入、掩膜刻蚀、掺杂剂涂敷等方法在晶体硅片的正面或背面按特定的图形(可以是栅线状、点状阵列、线段状阵列及其他形状)形成局部重掺杂，透明导电膜在重掺杂区域与硅基体直接接触，金属电极位于透明导电膜之上，透明导电膜将重掺杂区及金属电极连接成为一个可作为P型晶体硅电池电极的透明导电组合体。本发明的透明导电膜局部接触具有透明电极的电池结构包括常规铝背场电池、背面局部接触电池、双面电池等，可以替代传统太阳能电池电极的金属细栅和主栅，或者在优化主栅的情况下替代细栅线。
如图1所示，具有透明电极的P型晶体硅背面局部接触太阳能电池结构自上而下包括：正面金属电极13、正面透明导电膜2、正面减反射膜/钝化膜3、N型层4、P型硅基体5和背面电极；所述的N型层表面2按照规则图案成型有局部重掺杂N+区1，所述的正面透明导电膜2与局部重掺杂N+区2直接接触，正面金属电极13位于透明导电膜2之上，透明导电膜2将重掺杂区1及金属电极13连接成为正面电极。背面电极包括背面钝化膜6、铝背场7和局部接触金属电极8，所述的背面钝化膜6设置在P型硅基体5的背面，铝背场7设置在背面钝化膜6上，且铝背场7穿过背面钝化膜6与P型硅基体5接触，局部接触金属电极8设置在铝背场7内且穿过钝化膜6与P型硅基体5接触。
其中局部接触背电极也可以是背面透明电极，见图2。所述的电池背场包括背面减反射膜/钝化膜9、背面透明导电膜10和背面金属电极12；P型硅基体5背面按照规则图案成型有局部重掺杂P+区11，背面透明导电膜10与P型硅基体5直接接触，背面金属电极位于背面透明导电膜之上，背面透明导电膜10将局部重掺杂P+区11及金属电极12连接成为背面电极。
具有透明电极的P型晶体硅背面局部接触太阳能电池制备方法按如下步骤：
(1)将P型晶体硅片进行表面织构化处理，硅片可以是P型单晶硅片和多晶硅片，织构处理可以采用化学药液腐蚀、等离子刻蚀、金属催化、激光刻蚀等方法。
(2)以磷源作为杂质，制作形成40～100Ω/□的均匀杂质层，磷源可以采用POCl3、PH3、磷浆等，杂质层的制作方法可以采用常压扩散、低压扩散、离子注入、含磷浆料涂敷等。
(3)刻蚀去掉死层及背结，刻蚀的方法可采用湿法刻蚀、干法刻蚀。
(4)在正面和背面分别沉积或生长5～50nm钝化膜和50～90nm左右的减反射膜，钝化膜和减反射膜可以是氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅、碳化硅、氧化钛等。
(5)按特定的图形在硅片的正面或背面形成局部重掺杂，重掺杂图形可以是栅线状、点状阵列、线段状阵列及其他图形。其中，栅线状图形可以是任何一种生产实际中使用的受光面电极模板图案；点状图案的直径在50～200um之间，点与点之间的间距在0.8～2mm之间；线段状图案的线宽在40～100um之间，长度在0.05～1.5mm之间，线段在X、Y方向的间距为0.5～2mm。形成局部重掺杂的方法可以采用二次热扩散、激光开模掺杂、局域离子注入、掩膜反刻蚀、掺杂剂局域涂敷等，与此对应，局部重掺杂可以在形成PN结的工序中完成，也可以在刻蚀清洗的工序中完成，还可以与激光掺杂同时完成。
(6)在正面或背面制作透明导电膜，透明导电膜可以是ITO(铟锡氧化物)、AZO(掺铝氧化锌)、FTO(掺氟氧化锡)、IWO(掺钨氧化铟)、石墨烯、GZO(掺镓氧化锌)等，制作的方法可以采用溅射、印刷、气相沉积、喷涂、旋涂等，透明导电膜的厚度控制在50～500nm。透明导电膜在重掺杂区域与硅基体直接接触形成可作为P型晶硅电池电极的透明导电组合体。
(7)再在透明导电膜上制备正、背面金属电极。
如图3所示，本发明提供的具有透明电极的P型晶体硅铝背场太阳能电池结构自上而下包括：正面透明导电膜2、正面减反射膜/钝化膜3、N型层4、P型硅基体5和背面电极；所述的N型层表面2按照规则图案成型有局部重掺杂N+区1，所述的正面透明导电膜2与局部重掺杂N+区2直接接触，正面透明导电膜2将局部重掺杂N+区1连接成为正面电极。所述的背面电极包括铝背场7和背面接触金属电极14，所述的背面接触金属电极14设置在铝背场7中且穿过铝背场7与P型硅基体5形成欧姆接触。
一种具有透明电极的P型晶体硅铝背场太阳能电池制备方法按如下步骤：
(1)将P型晶体硅片进行表面织构化处理，硅片可以是P型单晶硅片和多晶硅片，织构处理可以采用化学药液腐蚀、等离子刻蚀、金属催化、激光刻蚀等方法。
(2)以磷源作为杂质，制作形成40～100Ω/□的均匀杂质层，磷源可以采用POCl3、PH3、磷浆等，杂质层的制作方法可以采用常压扩散、低压扩散、离子注入、含磷浆料涂敷等。
(3)刻蚀去掉死层及背结，刻蚀的方法可采用湿法刻蚀、干法刻蚀。
(4)在正面先后沉积5～50nm左右的钝化膜和50～90nm左右的减反射膜，钝化膜和减反射膜可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅、碳化硅、氧化钛等，沉积的方法可以采用PECVD、LPCVD、ALD等；
(5)按特定的图形在硅片的正面形成局部重掺杂，重掺杂图形可以是栅线状、点状阵列、线段状阵列及其他图形。其中，栅线状图形可以是任何一种生产实际中使用的受光面电极模板图案；如图4所示，点状图案的直径在50～200um之间，点与点之间的间距在0.8～2mm之间；如图5所示，线段状图案的线宽在40～100um之间，长度在0.05～1.5mm之间，线段在X、Y方向的间距为0.5～2mm。形成局部重掺杂的方法可以采用二次热扩散、激光开模掺杂、局域离子注入、掩膜反刻蚀、掺杂剂局域涂敷等，与此对应，局部重掺杂可以在形成PN结的工序中完成，也可以在刻蚀清洗的工序中完成，还可以与激光掺杂同时完成。
(6)制作背面电极。制作方法可以采用丝网印刷、物理气相沉积PVD等，背面电极可以是银、铝等金属。
(7)在正面制作透明导电膜，透明导电膜可以是ITO(铟锡氧化物)、AZO(掺铝氧化锌)、FTO(掺氟氧化锡)、IWO(掺钨氧化铟)、石墨烯、GZO(掺镓氧化锌)等，制作的方法可以采用溅射、印刷、喷涂、旋涂、气相沉积等，透明导电膜的厚度控制在100～500nm。再在正面透明导电膜上制作正面金属电极，正面透明导电膜在重掺杂区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂区及正面金属电极连接成为导电组合体。
下面结合具体实施例，对本发明的制备方法进行详细说明：
实施例1：
(1)将P型单晶硅片于80℃左右的KOH溶液中异向腐蚀，获得表面金字塔结构；
(2)以POCl3作为杂质，在800℃左右扩散形成80Ω/□的均匀扩散层；
(3)采用湿法刻蚀去掉磷硅玻璃及背结；
(4)在正面先后沉积5nm左右的氧化硅和80nm左右的氮化硅；
(5)在背面先后沉积30nm左右的氧化铝和80nm左右的氮化硅；
(6)在正面和背面按特定图形分别印刷含磷的掺杂剂与含硼掺杂剂，印刷图形采用点状阵列，单个点的直径为50um，点与点之间的间距为0.8mm；
(7)采用激光按步骤(6)中所述的特定图形对掺杂剂进行脉冲加热，使正面的磷原子和背面的硼原子穿过减反射膜及钝化膜向硅基体扩散，在硅片的正面与背面形成点状阵列的局部重掺杂区域；
(8)采用溅射法在正面与背面分别制备100nm的AZO透明导电膜，再在正面透明导电膜和背面透明导电膜上分别制作正面银电极和背面银电极；正面、背面银电极图案由1组等距平行的栅线构成，栅线数量为20根，栅线宽度为20um。正面透明导电膜和背面透明导电膜在重掺杂区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂区及银电极连接成为可作为P型晶硅电池正面与背面电极的导电组合体。
实施例2：
(1)采用纳米金属颗粒催化化学刻蚀在P型单晶硅片的表面上形成倒金字塔结构；
(2)以PH3作为杂质，采用离子注入的方法形成90Ω/□的均匀扩散层；
(3)采用湿法刻蚀去掉死层及背结；
(4)在正面沉积80nm左右的氮氧化硅
(5)在背面沉积30nm左右的氧化铝；
(6)在背面采用激光对氧化铝膜进行开孔，再采用蒸镀的方法制备背面电极，并进行退火处理；
(7)在正面按特定图形喷涂含磷的掺杂剂，喷涂图形采用点状阵列，单个点的直径为100um，点与点之间的间距为1.5mm；
(8)采用激光按步骤(7)中所述的特定图形对掺杂剂进行脉冲加热，使磷原子穿过减反射膜向硅基体扩散，在硅片正面形成点状阵列的局部重掺杂区域；
(9)采用溅射法在正面制备150nm的ITO透明导电膜，再在正面透明导电膜上制作正面银电极；银电极由一组等距平行的细栅线与一组等距平行的主栅线构成，细栅线与主栅线垂直相交。细栅线为30根，截面宽度为30um；主栅为4根，截面宽度为1mm。正面透明导电膜在重掺杂区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂区及银电极连接成为可作为P型晶硅电池正面电极的导电组合体。
实施例3：
(1)将P型多晶硅片于HF/HNO3的溶液体系中进行腐蚀，获得表面织构；
(2)以POCl3作为杂质，在800℃左右扩散形成40Ω/□的均匀扩散层；
(3)在正面的扩散层上按特定的图形喷掩膜，掩膜图形采用线段状阵列，线段的长度为50um，宽度为40um，线段与线段之间的间距为0.5mm；
(4)采用湿法刻蚀去掉磷硅玻璃、掩膜及背结，在喷有掩膜的区域形成重掺杂，在没有喷掩膜的区域形成轻掺杂；
(5)在正面沉积90nm左右的氧化硅；
(6)采用蒸镀的方法制作背电极，并进行退火处理；
(7)采用掩膜及化学药剂腐蚀的方法按步骤(3)中所述的阵列图形对正面氧化硅进行开孔；
(8)采用溅射法在正面制备100nm的IWO透明导电膜，再在正面透明导电膜上制作正面银电极；银电极由10组相互平行的等距平行栅线构成，每组栅线为30根，截面宽度为20um，相邻两组平行栅线之间的间距为2mm。正面透明导电膜在重掺杂区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂区及银电极连接成为可作为P型晶硅电池正面的导电组合体。
实施例4：
(1)采用化学腐蚀及RIE干法刻蚀的方法在P型多晶硅片的表面获得织构；
(2)在硅片正面按特定的图形印刷含磷浆料，印刷图形为线段状阵列，线段的长度为1.5mm，宽度为100um，线段与线段之间的间距为2mm；
(3)在扩散炉中通入POCl3进行低压扩散，在印刷磷浆的区域形成重掺杂，在没有印刷磷浆的区域形成轻掺杂；
(4)采用湿法刻蚀去掉表面的磷硅玻璃及背结；
(5)在正面沉积90nm左右的氮氧化硅；
(6)采用丝网印刷的方法制作背电极，并进行热处理；
(7)采用激光按步骤(2)中所述的阵列图形去掉重掺区域的减反射膜；
(8)采用化学气相沉积在正面沉积80nm的石墨烯透明导电膜，再在正面透明导电膜上分作正面银电极；银电极由一组等距平行的细栅线与一组等距平行的主栅线构成，细栅线与主栅线垂直相交。细栅线为10根，截面宽度为40um；主栅为5根，截面宽度为1mm。正面透明导电膜在重掺杂区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂区及银电极连接成为可作为P型晶硅电池正面电极的导电组合体。
实施例5：
(1)将P型多晶硅片于HF/HNO3的溶液体系中进行腐蚀，获得表面织构；
(2)以POCl3作为杂质，在800℃左右扩散形成40Ω/□的均匀扩散层；
(3)在扩散层上按特定的图形喷掩膜，掩膜图形为栅线状，细栅由100条宽度为30um左右的等间距平行线组成，主栅由5条宽度为1mm的等间距平行线组成，细栅与主栅垂直相交。
(4)采用湿法刻蚀去掉磷硅玻璃、掩膜及背结，在喷有掩膜的区域形成重掺杂，在没有喷掩膜的区域形成轻掺杂；
(5)在正面沉积80nm左右的氮化硅；
(6)采用掩膜及化学药剂腐蚀的方法按步骤(3)中所述的图形去掉重掺杂区域的减反射膜；
(7)采用溅射法在正面沉积200nm的GZO透明导电膜，该透明导电膜与重掺区的硅基体直接接触形成电池的正面电极。
实施例6：
(1)采用化学腐蚀及RIE干法刻蚀的方法在P型多晶硅片的表面获得织构；
(2)在硅片正面按特定的图形喷涂含磷掺杂剂，喷涂图形为栅线状，细栅由80条宽度为60um左右的等间距平行线组成，主栅由3条宽度为1.5mm的等间距平行线组成，细栅与主栅垂直相交。
(3)在扩散炉中通入POCl3进行常压扩散，在喷涂磷掺杂剂的区域形成重掺杂，在没有喷涂磷掺杂剂的区域形成轻掺杂；
(4)采用湿法刻蚀去掉表面的磷硅玻璃及背结；
(5)在正面沉积80nm左右的氮氧化硅；
(6)采用蒸镀的方法制作背电极，并进行退火处理；
(7)采用激光按步骤(2)中所述的图形去掉细栅状重掺杂区域的减反射膜；
(8)采用溅射法在正面沉积100nm的AZO透明导电膜；
(9)采用激光按步骤(2)中所述的图形去掉主栅状重掺杂区域的减反射膜和导电膜；在正面主栅状重掺杂区域制作金属电极，与重掺杂区域局部接触的透明导电膜与金属电极共同构成晶硅电池的正面电极。
本发明一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池结构，采用与硅基体局部接触的透明导电膜作为太阳能电池的正面和/或背面透明电极，局部接触区域为重掺杂，以有利于透明导电膜与硅基体形成良好的欧姆接触。本发明使制作太阳能电池电极的金属(银、铜、铝、镍等)使用量大幅降低，甚至可以完全不使用金属，避免了金属电极光遮挡造成的功率损失，很好的平衡了晶硅电极光遮挡与导电性之间的两难问题，使电池的转换效率提升、生产成本降低。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，由上至下依次包括：正面金属电极(13)、正面透明导电膜(2)、正面减反射膜/钝化膜(3)、N型层(4)、P型硅基体(5)和背面电极；所述的N型层(4)正面设置有按照规则图案布置的局部重掺杂N+区(1)，所述的局部重掺杂N+区(1)的杂质原子穿透正面减反射膜/钝化膜(3)与正面透明导电膜(2)直接接触，正面透明导电膜(2)将局部重掺杂N+区(1)及正面金属电极(13)连接成为正面导电组合体；所述背面电极为铝背场电极、局部接触电极或背面透明电极；所述的背面透明电极包括背面透明导电膜(10)和背面金属电极(12)，P型硅基体(5)背面依次设置有按照规则图案布置的局部重掺杂P+区(11)、背面钝化膜(9)、背面透明导电膜(10)和背面金属电极(12)，局部重掺杂P+区(11)的杂质原子穿透背面钝化膜(9)与背面透明导电膜(10)直接接触，背面透明导电膜(10)将局部重掺杂P+区(11)及背面金属电极(12)连接成为背面导电组合体。
2.根据权利要求1所述的一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，局部重掺杂N+区(1)和局部重掺杂P+区(11)的方阻为5～50Ω/□。
3.根据权利要求1所述的一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，局部重掺杂N+区(1)和局部重掺杂P+区(11)均采用阵列图案排布，其图案为一维、二维几何图形或一维与二维几何图形的组合；一维几何图形选自：线段、虚线段、弧线或栅线状；二维几何图形选自：圆形、椭圆形、纺锤形、环形、多边形、多角形或扇形。
4.根据权利要求3所述的一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池，其特征在于，所述一维几何图形的线宽为30～100um，长度为0.05～1.5mm；同一行中相邻两个线形的间距为0.5～2mm，同一列中相邻两个线形的间距为0.5～2mm；所述二维几何图形的尺寸均为30～200um，相邻两个图形中心距为0.8～2mm。
5.权利要求1所述的一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将P型晶体硅片进行表面织构化处理，采用化学药液腐蚀、等离子刻蚀、纳米金属催化或激光刻蚀的方法进行表面织构化处理；
2)在P型晶体硅片的正面采用低压扩散、常压扩散、离子注入或杂质浆料涂敷加热处理进行掺杂处理，正面的杂质源为含磷掺杂剂；
3)刻蚀去掉死层及背结；
4)按规则的图形在P型晶体硅片的正面形成局部重掺杂N+区(1)，局部重掺杂N+区(1)的方阻为5～50Ω/□；形成局部重掺杂区的方法为：
a)先在正面沉积或生长减反射膜/正面钝化膜(3)，按规则图形采用印刷、喷涂或3D打印的方法将掺杂剂涂敷在减反射膜/正面钝化膜(3)上，再采用激光对涂敷的掺杂剂进行脉冲加热，使杂质原子穿透减反射膜/正面钝化膜(3)向硅基体扩散分别形成局部重掺杂N+区(1)；
5)在减反射膜/正面钝化膜(3)表面采用溅射、气相沉积、3D打印、印刷、喷涂工艺制作正面透明导电膜(2)，透明导电膜的厚度控制在50～500nm；再在正面透明导电膜(2)上制作正面金属电极(13)，正面透明导电膜(2)在重掺杂区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂N+区(1)及正面金属电极(13)连接成为正面导电组合体；
6)制作背面电极，完成具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池的制备。
6.根据权利要求5所述的一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，正面钝化膜为氧化铝、氧化硅、非晶硅中的一种或多种叠层构成，厚度为5～50nm；正面减反射膜为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化钛、碳化硅中的一种或多种叠层构成，减反射膜整体厚度为50～100nm；背面的钝化膜为氮化硅、氧化硅、非晶硅、氮氧化硅的中的一种或多种叠层构成，钝化膜整体厚度为5～50nm。
7.根据权利要求5所述的一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，透明导电膜为ITO薄膜、AZO薄膜、GZO薄膜、FTO薄膜、IWO薄膜和石墨烯薄膜中的一种或多种叠层构成；透明导电膜的厚度为50～500nm。
8.根据权利要求5所述的一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述的P型晶体硅片为P型的单晶硅或者P型多晶硅；所述的P型硅基体(5)正面或背表面为金字塔、倒金字塔或纳米/微米多孔结构。
9.根据权利要求5所述的一种具有透明电极的P型晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，金属电极为银电极、铝电极、镍电极、铜电极、合金电极或金属复合电极；金属电极的排布图案为一组平行线段或多组平行线段的组合，线段的宽度为20～2000um，数量为5～100根，线长为2～156mm，相邻线段之间的距离为0.5～50mm。
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