CN106784167A - 一种ibc电池的金属化方法及其电池和组件、系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种IBC电池的金属化方法及其电池和组件、系统。本发明的IBC电池的金属化方法，包括在N型晶体硅基体的背表面钝化层上选择性开孔、使用掩膜法在背表面选择性的沉积铝从而形成互相绝缘的p+铝电极和n+铝电极。其有益效果是：在金属化过程中，用点状接触取代线条状接触，减少了金属电极与掺杂硅界面处的高复合；使用低温工艺形成铝电极，不会给掺杂硅表面带来破坏；铝与掺杂硅之间有优异的金属半导体接触；p+铝电极和n+铝电极透过掩膜一次性沉积完成，简化了制作工艺；由此所制电池具有更高的开路电压、填充因子和转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种IBC电池的金属化方法及其电池和组件、系统。
背景技术
太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。对于目前常规太阳能电池，其p+掺杂区域接触电极和n+掺杂区域接触电极分别位于电池片的正反两面。电池的正面为受光面，正面金属接触电极的覆盖必将导致一部分入射的太阳光被金属电极所遮挡反射，造成一部分光学损失。普通晶硅太阳能电池的正面金属电极的覆盖面积在7％左右，减少金属电极的正面覆盖可以直接提高电池的能量转化效率。
IBC电池，是一种将p+掺杂区域和n+掺杂区域均放置在电池背面(非受光面)的电池，该电池的受光面无任何金属电极遮挡，从而有效增加了电池片的短路电流，使电池片的能量转化效率得到提高。其背表面的金属化一般采用丝网印刷法印刷线条状的掺铝银浆和银浆，这些浆料经高温烧结后烧穿背表面钝化层与p+和n+掺杂区域形成欧姆接触。这种金属化方法存在如下不足：金属浆料和硅表面接触区域为线条状，在接触区域有严重的复合，接触面积越大，复合越大；在高温烧结过程中金属浆料会对硅表面形成一定程度的破坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种IBC电池的金属化方法及其电池和组件、系统。本发明采用低温工艺形成点状接触的铝电极，同时p+铝电极和n+铝电极透过掩膜一次性沉积完成，简化了制作工艺，克服了现有IBC电池的金属化方法的不足。
本发明提供的一种IBC电池的金属化方法，其技术方案是：
一种IBC电池的金属化方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、在N型晶体硅基体背表面n+掺杂区域的背表面钝化层上开设贯穿钝化层的n+孔状阵列，在N型晶体硅基体背表面p+掺杂区域的背表面钝化层上开设贯穿钝化层的p+孔状阵列；
(2)、在N型晶体硅基体背表面的钝化层上形成用来沉积电极的掩膜，在所述掩膜上设置与所述n+掺杂区域对应的n+开口、与所述p+掺杂区域对应的p+开口；
(3)、通过所述掩膜在N型晶体硅基体的背表面沉积互相电绝缘的n+铝电极和p+铝电极，得到IBC电池。
其中，步骤(1)中，通过激光器在N型晶体硅基体的背表面开设贯穿所述钝化层的所述n+孔状阵列和所述p+孔状阵列。
其中，步骤(2)中，所述掩膜上的所述n+开口的宽度小于所述背表面n+掺杂区域的宽度，所述掩膜上的所述p+开口的宽度小于所述背表面p+掺杂区域的宽度。
其中，步骤(3)中，沉积所述n+铝电极和p+铝电极的方法为物理气相沉积法，其中，所述n+铝电极和p+铝电极厚度均为2～5um。
本发明化提供了一种IBC电池，N型晶体硅基体的前表面从内到外依次为n+掺杂前表面场和前表面钝化减反膜；N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域、背表面钝化层和背表面电极；所述背表面电极包括n+电极和p+电极；所述背表面钝化层上设置有n+孔状阵列和p+孔状阵列，所述n+电极穿过所述n+孔状阵列与背表面n+掺杂区域欧姆接触，所述p+电极穿过所述p+孔状阵列与背表面p+掺杂区域欧姆接触。
其中，所述n+电极是n+铝电极，所述p+电极是p+铝电极；所述n+孔状阵列的孔直径小于所述p+孔状阵列的孔直径；所述n+掺杂区域的宽度小于所述p+掺杂区域的宽度。
其中，所述n+孔状阵列的孔直径为60～100um，所述p+孔状阵列的孔直径为140～300um。
其中，覆盖在背表面介质膜上的所述n+电极的宽度大于或者等于n+孔状阵列中的孔直径，所述p+电极的宽度大于或者等于所述p+孔状阵列中的孔直径；所述p+电极和所述n+的厚度均为2～5um。
本发明化提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，所述太阳能电池是上述的一种IBC电池。
本发明化提供了一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，其特征在于：所述太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。
本发明的技术优点主要体现在：
在金属化过程中，用点状接触取代线条状接触，减少了金属电极与掺杂硅界面处的高复合；使用低温工艺形成铝电极，不会给掺杂硅表面带来破坏；铝与掺杂硅之间有优异的金属半导体接触；同时p+铝电极和n+铝电极透过掩膜一次性沉积完成，简化了制作工艺，由此所制电池具有更高的开路电压、填充因子和转换效率。
附图说明
图1为本发明实施例的IBC电池的制备方法步骤一中使用的N型晶体硅基体的截面结构示意图。
图2为本发明实施例的IBC电池的制备方法步骤一后的电池结构截面示意图。
图3为本发明实施例的IBC电池的制备方法步骤三后的电池结构截面示意图。
图4为本发明实施例的IBC电池的制备方法步骤三中开孔图案示意图。
图5为本发明实施例的IBC电池的制备方法步骤三后的背表面俯视图。
图6为本发明实施例的IBC电池的制备方法步骤三中沉积铝电极使用的掩膜结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
参见图1至图6所示，本实施例提供的一种IBC电池的金属化方法，包括以下步骤：
(1)、使用激光器在N型晶体硅基体10的背表面钝化层上开孔。N型晶体硅基体10的前表面从内到外依次包括n+掺杂前表面场13、SiOx介质膜20和SiNx介质膜22。背表面从内到外依次包括交替排列的背表面p+掺杂区域11和背表面n+掺杂区域12、背表面AlOx介质膜21和SiNx介质膜23，所述AlOx介质膜21和SiNx介质膜23构成背面钝化层，其结构示意图如图1所示。开孔时不破坏背表面n+掺杂区域12和p+掺杂区域11，开孔的图案可以根据实际生产情况设定，例如可以是圆孔或者方孔，本步骤仅作出优选的示例性说明。本实施例中，开孔图案如图4所示，其中p+掺杂区域11开孔图案31为p+孔状阵列，孔的直径为140～300um，n+掺杂区域12的开孔图案32为n+孔状阵列，孔的直径为60～100um。完成本步骤后的电池结构如图2所示。
(2)、在步骤(1)处理后的N型晶体硅基体10的背表面采用PVD(物理气相沉积)法沉积铝层。沉积铝层时，在N型晶体硅基体10背表面和沉积源之间设置掩膜60。如图6所示，掩膜60上设置p+开口601和n+开口602，p+开口601和背表面p+掺杂区域11相对应，n+开口602和背表面n+掺杂区域12相对应，p+开口601的宽度小于背表面p+掺杂区域11的宽度，n+开口602的宽度小于背表面n+掺杂区域12的宽度。沉积完成后，在背表面p+掺杂区域11上形成p+铝电极401，在背表面n+掺杂区域12上形成n+铝电极402。p+铝电极401与n+铝电极402之间电绝缘。铝电极的厚度为2～5um，本实施例中，铝电极的厚度指的是覆盖在钝化层上的铝层厚度，不包括钝化层的厚度。完成本步骤后的电池结构如图3所示，背表面示意图如图5所示。至此完成本发明IBC电池的金属化制作。
本实施例提供的一种IBC电池的金属化方法，在金属化过程中，用点状接触取代线条状接触，减少了金属电极与掺杂硅界面处的高复合；使用低温工艺形成铝电极，不会给掺杂硅表面带来破坏；铝与掺杂硅之间有优异的金属半导体接触；p+铝电极和n+铝电极透过掩膜一次性沉积完成，简化了制作工艺；由此所制电池具有更高的开路电压、填充因子和转换效率。
如图3所示，本实施例还提供了一种IBC电池，包括N型晶体硅基体10，N型晶体硅基体10的前表面从内到外依次为n+掺杂前表面场13和前表面钝化减反膜，N型晶体硅基体10的背表面从内到外依次为交替排列的背表面p+掺杂区域11和背表面n+掺杂区域12、背表面钝化层和背表面电极，背表面电极包括p+电极和n+电极；所述背表面钝化层上设置有p+孔状阵列和n+孔状阵列，所述p+电极穿过p+孔状阵列与背表面p+掺杂区域欧姆接触，所述n+电极穿过n+孔状阵列与背表面n+掺杂区域欧姆接触。p+电极是p+铝电极401，n+电极是n+铝电极402。
优选地，如图4所示，覆盖在背表面钝化层上的p+电极的厚度为2～5um；覆盖在背表面钝化层上的p+电极的宽度大于或者等于p+孔状阵列中的孔直径。覆盖在背表面钝化层上的n+电极的厚度为2～5um；覆盖在背表面钝化层上的n+电极的宽度大于或者等于n+孔状阵列中的孔直径。p+孔状阵列的孔直径为140～300um，n+孔状阵列的孔直径为60～100um。
本实施例还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，所述太阳能电池是上述的一种IBC电池。
本实施例还提供了一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，其特征在于：所述太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种IBC电池的金属化方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、在N型晶体硅基体背表面n+掺杂区域的背表面钝化层上开设贯穿钝化层的n+孔状阵列，在N型晶体硅基体背表面p+掺杂区域的背表面钝化层上开设贯穿钝化层的p+孔状阵列；
(2)、在N型晶体硅基体背表面的钝化层上设置用来沉积电极的掩膜，在所述掩膜上设置与所述n+掺杂区域对应的n+开口、与所述p+掺杂区域对应的p+开口；
(3)、通过所述掩膜在N型晶体硅基体的背表面沉积互相电绝缘的n+铝电极和p+铝电极，得到IBC电池。
2.根据权利要求1所述的一种IBC电池的金属化方法，其特征在于：步骤(1)中，通过激光器在N型晶体硅基体的背表面开设贯穿所述钝化层的所述n+孔状阵列和所述p+孔状阵列。
3.根据权利要求1所述的一种IBC电池的金属化方法，其特征在于：步骤(2)中，所述掩膜上的所述n+开口的宽度小于所述背表面n+掺杂区域的宽度，所述掩膜上的所述p+开口的宽度小于所述背表面p+掺杂区域的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种IBC电池的金属化方法，其特征在于：步骤(3)中，沉积所述n+铝电极和所述p+铝电极的方法为物理气相沉积法，其中，所述n+铝电极和p+铝电极厚度均为2～5um。
5.一种IBC电池，包括N型晶体硅基体，其特征在于：N型晶体硅基体的前表面从内到外依次为n+掺杂前表面场和前表面钝化减反膜；N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域、背表面钝化层和背表面电极；所述背表面电极包括n+电极和p+电极；所述背表面钝化层上设置有n+孔状阵列和p+孔状阵列，所述n+电极穿过所述n+孔状阵列与背表面n+掺杂区域欧姆接触，所述p+电极穿过所述p+孔状阵列与背表面p+掺杂区域欧姆接触。
6.根据权利要求5所述的一种IBC电池，其特征在于：所述n+电极是n+铝电极，所述p+电极是p+铝电极；所述n+孔状阵列的孔直径小于所述p+孔状阵列的孔直径；所述n+掺杂区域的宽度小于所述p+掺杂区域的宽度。
7.根据权利要求5所述的一种IBC电池，其特征在于：所述n+孔状阵列的孔直径为60～100um，所述p+孔状阵列的孔直径为140～300um。
8.根据权利要求5所述的一种IBC电池，其特征在于：覆盖在背表面钝化层上的所述n+电极的宽度大于或者等于n+孔状阵列中的孔直径，所述p+电极的宽度大于或者等于所述p+孔状阵列中的孔直径；所述p+电极和所述n+电极的厚度均为2～5um。
9.一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，其特征在于：所述太阳能电池是权利要求6-8任一所述的一种IBC电池。
10.一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，其特征在于：所述太阳能电池组件是权利要求9所述的太阳能电池组件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170531 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |