CN106876488A - N型双面电池及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了N型双面电池，包括N型基体，N型基体，一侧依次设置有重掺杂发射极区域、轻掺杂发射极区域、正面钝化减反膜、正面电极，另一侧依次设置有背面钝化减反膜和背面电极，并且背面电极与N型基体连接的位置处设有局部掺杂背表面场，其中：正面电极穿过正面钝化减反膜与重掺杂发射极形成欧姆接触；背面电极穿过背面钝化减反膜与局部磷掺杂背表面场形成欧姆接触。本发明的N型双面电池及其加工方法，在金属区域下增加掺杂浓度和减少接触面积来降低金属区域的复合，减少掺杂区域面积降低掺杂区域复合，从而减少整体复合，提高电池的性能。
Description
技术领域
本发明涉及N型电池技术领域，特别是涉及N型双面电池及其加工方法。
背景技术
N型硅材料具有以下的优点：
（1） N型材料中的杂质对少子空穴的捕获能力低于P型材料中的杂质对少子电子的捕获能力。相同电阻率的N型硅片的少子寿命比P型硅片的高，达到毫秒级。
（2）N型硅片对金属污杂的容忍度要高于P型硅片，Fe 、Cr、 Co、W、 Cu、 Ni等金属对P型硅片的影响均比N型硅片大。
（3） N型硅电池组件在弱光下表现出比常规P型硅组件更优异的发电特性。
但是其在使用时，金属区域和掺杂区域存在着严重的复合，降低电池的发电能力。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种N型双面电池及其加工方法，解决了现有技术中存在的问题。在N型双面电池中制约效率的主要因素是金属区域和掺杂区域带来的复合，本发明采用在金属区域下增加掺杂浓度和减少接触面积来降低金属区域的复合，减少掺杂区域的面积来减少掺杂区域的复合。
本发明所采用的技术方案是：N型双面电池，包括N型基体，N型基体，一侧依次设置有的重掺杂发射极区域、轻掺杂发射极区域、正面钝化减反膜、正面电极，另一侧依次设置有背面钝化减反膜和背面电极，并且背面电极与N型基体连接的位置处设有局部掺杂背表面场；其中：
正面电极穿过正面钝化减反膜与重掺杂发射极形成欧姆接触；背面电极穿过背面钝化减反膜与局部掺杂背表面场形成欧姆接触。
进一步地，局部掺杂背表面场由若干个直线形或线段形或者圆形或不规则形背表面场单元排列而成，背表面场单元上形成局部接触电极后，由若干连接栅线连接，若干连接栅线之间再通过若干主栅线连接汇流；并且连接栅线和主栅线均不与局部掺杂区域形成欧姆接触。
进一步地，局部接触电极为直线或线段时，宽度为10-100μm；为圆形时，直径为30-100μm；连接栅线宽度为20μm-100μm，主栅线宽度为0.5mm-1.5mm。
进一步地，局部掺杂背表面场的直线或线段宽度为80微米-600微米，圆点直径为200微米-600微米，背面局部掺杂区域占电池背面面积的4%-30%。
进一步地，局部掺杂背表面场的方阻为10-70ohm/sq。
进一步地，重掺杂发射极区域由若干个直线形或线段形或者圆形发射极单元排列而成，每一个发射单元的宽度或者直径为微米80-300微米，重掺杂区域的面积占正表面面积的4%-30%。
进一步地，重掺杂发射极单元上形成局部接触电极后，若干局部接触电极之间通过若干连接栅线连接，若干连接栅线之间通过一系列主栅线汇流，并且连接栅线、主栅线不与重掺杂发射极和轻掺杂发射极形成欧姆接触。
进一步地，重掺杂发射极上局部接触电极为直线形或线段形时，其宽度为10-100μm；圆形时，直径为30-100μm；连接栅线宽度为20μm-100μm，主栅线宽度为0.5mm-1.5mm。
进一步地，轻掺杂发射极的方阻为90-250ohm/sq。
进一步地，重掺杂发射极的方阻为10-50ohm/sq。
进一步地，正面钝化减反膜为SiNx、SiO2、TiO2、 Al2O3、SiOxNy薄膜中的一种或者多种，并且其厚度为50-90nm。
进一步地，背面钝化减反膜为SiNx、SiO2、TiO2、 Al2O3、SiOxNy薄膜中的一种或者多种，并且其厚度为50-90nm。
加工上述的N型双面电池的方法，N型基体的正面电极的轻掺杂发射极区域采用BBr3高温扩散，APCVD法沉积BSG退火，离子注入硼源退火工艺形成，丝网印刷硼浆高温退火。
进一步地，N型基体的重掺杂发射极采用丝网印刷阻挡浆料刻蚀工艺、通过BSG的激光掺杂、丝网印刷含硼浆料高温退火、离子注入硼源退火中的其中一种工艺形成。
进一步地，N型基体的背面的局部磷掺杂背表面场采用高温扩散、APCVD沉积PSG，离子注入高温退火，丝网印刷磷浆高温退火工艺中的其中一种形成。
进一步地，正面电极和背面电极采用丝网印刷、电镀、化学镀、喷墨打印、物理气相沉积金属层形成，其中金属为Ni、Cu、Ag、Ti、Pd、Cr数种的组合。
进一步地，连接栅线和主栅线采用丝网印刷烧结、导电胶粘接或者金属线焊接而成；其中：连接栅线和主栅为Ag, 表面包覆In、Sn、Pb的Cu带或者含有金属颗粒的有机物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的 一种N型双面电池及其加工方法。本发明采用在金属区域下增加掺杂浓度和减少接触面积来降低金属区域的复合，金属区域的复合与表面掺杂浓度成反比,与接触面积成正比。掺杂区域的表面复合速率要高于未掺杂区域，减少掺杂区域降低掺杂区域的复合，从而大大减少了电池的复合，最终提高电池的发电效率。
附图说明
图1为N型双面电池侧面的结构图；
图2为N型双面电池的重掺杂发射极区域的发射单元为直线形的实施例的正面结构图；
图3为N型双面电池的重掺杂发射极区域的发射单元为线段形的正面结构图；
图4为N型双面电池的重掺杂发射极区域的发射单元为圆形的正面结构图；
图5为N型双面电池的局部背表面场单元为直线型形的结构图；
图6为N型双面电池的局部背表面场单元为线段形的结构图；
图7为N型双面电池的局部背表面场单元为圆形的结构图；
图8为N型双面电池的重掺杂发射极单元为直线形的正面结构金属化示意图；
图9为N型双面电池的重掺杂发射极单元为线段形的正面结构金属化示意图；
图10为N型双面电池的重掺杂发射极单元为圆形的正面结构金属化示意图；
图11为N型双面电池的局部背表面场为直线形的背表面金属化结构示意图；
图12为N型双面电池的局部背表面场为线段形的背表面金属化结构示意图；
图13为N型双面电池的局部背表面场为圆形的背表面金属化结构示意图；
其中：1-N型基体，2-重掺杂发射极，21-发射极单元；3-轻掺杂发射极，4-正面钝化减反膜，5-正面电极，6-局部掺杂背表面场，61-局部掺杂背表面场单元；7-背面钝化减反膜，8-背面电极，9-主栅线，10-连接栅线,11-局部接触电极。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例1
如图1所示， N型双面电池，包括N型基体1，N型基体1，一侧依次设置有的重掺杂发射极区域2、轻掺杂发射极区域3、正面钝化减反膜4、正面电极5，另一侧依次设置有背面钝化减反膜7和背面电极8，并且背面电极8与N型基体１连接的位置处设有局部掺杂背表面场6；其中：正面电极5穿过正面钝化减反膜4与重掺杂发射电极2形成欧姆接触；背面电极8穿过背面钝化减反膜7与局部掺杂背表面场6形成欧姆接触；
在上述实施例中，局部掺杂背表面场6由若干个直线形或线段形或者圆形或不规则形背表面场单元61排列而成，背表面场单元61上形成局部接触电极后，由若干连接栅线10连接，若干连接栅线10之间再通过若干主栅线9连接汇流；并且连接栅线和主栅线均不与背面局部掺杂区域形成欧姆接触。
在上述实施例中，局部接触电极11为直线或线段时，宽度为10-100μm；为圆形时，直径为30-100μm；连接栅线宽度为20μm-100μm，主栅线宽度为0.5mm-1.5mm。局部掺杂背表面场6为直线或线段时宽度为80微米-600微米，为圆点时直径为200微米-600微米，背面局部掺杂区域占电池背面面积的4%-30%。局部掺杂背表面场的6方阻为10-70ohm/sq。
在上述实施例中，参见图2、图3和图4，重掺杂发射极2由若干个直线形或线段形或者圆形发射单元21排列而成，每一个发射单元21的宽度或者直径为80微米-300微米，整体布置占正表面面积的4%-30%。如图8、图9和图10所述，重掺杂发射电极2的排列发射单元21上形成局部接触电极11，若干局部接触电极11之间通过若干连接栅线10连接，若干连接栅线10之间通过一系列主栅线9汇流，并且连接栅线10、主栅线9不与重掺杂发射极2和轻掺杂发射极3形成欧姆接触。 重掺杂发射极单元21上的局部接触电极11为直线形或线段形时，其宽度为10-100μm；圆形时，直径为30-100μm；连接栅线10宽度为20μm-100μm，主栅线9宽度为0.5mm-1.5mm。轻掺杂发射电极3的方阻为90-250ohm/sq。重掺杂发射电极2的方阻为10-50ohm/sq。
此外，正面钝化减反膜4为SiNx、SiO2、TiO2、 Al2O3、SiOxNy薄膜中的一种或者多种，并且其厚度为50-90nm。背面钝化减反膜7为SiNx、SiO2、TiO2、 Al2O3、SiOxNy薄膜中的一种或者多种，并且其厚度为50-90nm。
加工上述的N型双面电池的方法，包括N型基体的轻掺杂发射极采用BBr3高温扩散、APCVD法沉积BSG退火、离子注入硼源退火、丝网印刷含硼浆料高温退火工艺中的其中一种形成。进一步，N型基体的重掺杂发射极采用丝网印刷阻挡浆料刻蚀工艺、通过BSG的激光掺杂、丝网印刷含硼浆料高温退火、离子注入硼源退火工艺中的其中一种形成。N型基体的局部掺杂背表面场采用高温扩散或者APCVD沉积PSG，离子注入磷源高温退火，丝网印刷含磷浆料高温退火工艺中的其中一种形成。
在上述实施例中，正面电极和背面电极采用丝网印刷，电镀，化学镀，喷墨打印，物理气相沉积金属层形成，其中金属为Ni、Cu、Ag、Ti、Pd、Cr数种的组合。连接栅线和主栅线采用丝网印刷烧结、导电胶粘接或者金属线焊接而成；其中：连接栅线和主栅线为Ag, 表面包覆In、Sn、Pb的Cu带或者含有金属颗粒的有机物。
实施例2
如图2、图5、图8、图11所示，N型基体，正表面BBr3高温扩散形成轻掺杂发射极，方阻150ohm/sq, 通过激光掺杂形成重掺杂发射极区域，方阻为30ohm/sq, 为直线，宽度为200微米，占正表面面积10%，其上高温氧化生成10nm SiO2薄膜，并沉积65nmSiNx薄膜，采用PVD沉积Ti，Pd，Ag金属层，宽度为60μm，低温烧结后与重掺杂发射极区域形成欧姆接触，采用1.5mm宽导电胶带将连接栅线连接。背表面离子注入形成局部背表面场，方阻为30ohm/sq，宽度为300微米，占背表面面积15%，背面高温生长10nmSiO2薄膜，并沉积65nmSiNx薄膜，采用PVD沉积Ti，Pd，Ag金属层，宽度为60μm，低温烧结后与局部掺杂背表面场形成欧姆接触，采用1.5mm宽导电胶带将连接栅线连接。
实施例3
如图3、图6、 图9、图12所示，N型基体，正表面采用离子注入高温退火工艺形成发射极，轻掺杂区域方阻120 ohm/sq，重掺杂区域方阻40 ohm/sq, 为线段，宽度为200微米，每段长度为1mm,横向间距为1.2mm纵向间距为1.6mm。其上沉积10nm Al2O3薄膜， 60nmSiNx薄膜，采用丝网印刷印刷AgAl局部接触电极，宽度为60μm，每段长度为0.8mm, 烧结后与重掺杂发射极区域形成欧姆接触，印刷Ag连接细栅和连接主栅将局部接触电极连接。背表面采用丝网印刷含磷浆料退火形成局部背表面场，为线段，宽度为200微米，每段长度为1mm,横向间距为1.5mm纵向间距为1.2mm，方阻为50ohm/sq，背面沉积75nmSiNx薄膜，采用丝网印刷印刷局部Ag电极烧结后与背表面场形成欧姆接触，印刷Ag连接细栅和连接主栅将局部接触电极连接。
实施例4
如图4、图7、图10、图13所示，N型基体，正表面采用APCVD法沉积BSG高温退火形成重掺发射极，方阻40 ohm/sq,采用丝网印刷阻挡浆料腐蚀的方法形成轻掺杂区域，方阻120ohm/sq，重掺杂发射极区域为圆形，直径为200微米，每个点横向间距为1.6mm，纵向间距为1.6mm。其上沉积10nm Al2O3薄膜， 60nmSiNx薄膜，采用电镀Ni, Cu, Ag金属层，直径为100μm,低温烧结后与重掺杂发射极区域形成欧姆接触，采用Sn包覆的Cu线，直径200μm，作为连接栅线，宽度1mm的导电胶作为连接主栅将导电层连接起来。背表面采用丝网印刷含磷浆料高温退火形成局部背表面场，方阻为60ohm/sq，为圆形，直径为200微米，每个点横向间距为1.6mm，纵向间距为1.6mm。其上沉积75nmSiNx薄膜，采用电镀Ni, Cu, Ag金属层，直径为80μm，低温烧结后与背表面场形成欧姆接触。采用Sn包覆的Cu线，直径200μm，作为连接栅线，宽度1mm的导电胶作为连接主栅将导电层连接起来。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (17)
1.N型双面电池，其特征在于：包括N型基体（1），N型基体（1），一侧依次设置有的重掺杂发射极区域（2）、轻掺杂发射极区域（3）、正面钝化减反膜（4）、正面电极（5），另一侧依次设置背面钝化减反膜（7）和背面电极（8），并且背面电极8与N型基体１连接的位置处设有局部掺杂背表面场（6）；其中：正面电极（5）穿过正面钝化减反膜（4）与重掺杂发射极（2）形成欧姆接触；背面电极（8）穿过背面钝化减反膜（7）与局部掺杂背表面场（6）形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的N型双面电池，其特征在于：局部掺杂背表面场（6）由若干个直线形或线段形或者圆形或不规则形局部掺杂背表面场单元（61）排列而成，局部掺杂背表面场单元（61）上形成局部接触电极（11）后，由若干连接栅线（10）连接，若干连接栅线（10）之间再通过若干主栅线（9）连接汇流；并且连接栅线和主栅线均不与局部掺杂背表面场(6)形成欧姆接触。
3.根据权利要求2所述的N型双面电池，其特征在于：局部接触电极（11）为直线或线段时，宽度为10-100μm；为圆形时，直径为30-100μm；连接栅线宽度为20μm-100μm，主栅线宽度为0.5mm-1.5mm。
4.根据权利要求2所述的N型双面电池，其特征在于：局部掺杂背表面场单元（61）的直线或线段宽度为80微米-600微米，圆点直径为200微米-600微米，背面局部掺杂区域占电池背面面积的4%-30%。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的N型双面电池，其特征在于：局部掺杂背表面场（6）的方阻为10-70ohm/sq。
6.根据权利要求1所述的N型双面电池，其特征在于：重掺杂发射极区域（2）由若干个直线形或线段形或者圆形发射极单元（21）排列而成，每一个发射极单元（21）的宽度或者直径为80微米-300微米，重掺杂区域的面积占正表面面积的4%-30%。
7.根据权利要求6所述的N型双面电池，其特征在于：重掺杂发射极区域（2）的发射极单元（21）上形成局部接触电极（11）后，若干局部接触电极（11）之间通过若干连接栅线（10）连接，若干连接栅线（10）之间通过一系列主栅线（9）汇流，并且连接栅线（10）、主栅线（9）不与重掺杂发射极区域（2）和轻掺杂发射极区域（3）形成欧姆接触。
8.根据权利要求7所述的N型双面电池，其特征在于：重掺杂发射极单元（21）上的局部接触电极（11）为直线形或线段形时，其宽度为10-100μm；圆形时，直径为30-100μm；连接栅线（10）宽度为20μm-100μm，主栅线（9）宽度为0.5mm-1.5mm。
9.根据权利要求8所述的N型双面电池，其特征在于：轻掺杂发射极区域（3）的方阻为90-250ohm/sq。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的N型双面电池，其特征在于：重掺杂发射极区域（2）的方阻为10-50ohm/sq。
11.根据权利要求10所述的N型双面电池，其特征在于：正面钝化减反膜（4）为SiNx、SiO2、TiO2、 Al2O3、SiOxNy薄膜中的一种或者多种，并且其厚度为50-90nm。
12.根据权利要求11所述的N型双面电池，其特征在于：背面钝化减反膜（7）为SiNx、SiO2、TiO2、 Al2O3、SiOxNy薄膜中的一种或者多种，并且其厚度为50-90nm。
13.加工权利要求1-12任意一项所述的N型双面电池的方法，其特征在于：N型基体的正面电极的轻掺杂发射极采用BBr3高温扩散、APCVD法沉积BSG退火、离子注入硼源退火、丝网印刷硼浆高温退火中的一种工艺制成。
14.根据权利要求13所述的N型双面电池的方法，其特征在于：N型基体的重掺杂发射极采用丝网印刷阻挡浆料刻蚀工艺、通过BSG的激光掺杂、丝网印刷含硼浆料高温退火、离子注入硼源退火中其中一种工艺形成。
15.根据权利要求13或14所述的N型双面电池的方法，其特征在于：N型基体的局部掺杂背面表面场采用丝网印刷磷浆退火、激光掺杂含磷浆料、离子注入高温退火工艺形成中的其中一种形成。
16.根据权利要求15所述的N型双面电池的方法，其特征在于：正面电极和背面电极采用丝网印刷、电镀、化学镀、喷墨打印、物理气相沉积金属层形成，其中金属为Ni、Cu、Ag、Ti、Pd、Cr数种的组合。
17.根据权利要求16所述的N型双面电池的方法，其特征在于：连接栅线和主栅线采用丝网印刷烧结、导电胶粘接或者金属线焊接而成；其中：
连接栅线和主栅线为Ag, 表面包覆In、Sn、Pb的Cu带或者含有金属颗粒的有机物。
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