CN106876491B - 一种无正面栅线的p型晶体硅背接触电池结构及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构及制作方法，从上而下依次包括：透明导电膜、减反射膜、正面钝化膜、N型层、P型基体、背面钝化膜、金属层和背面正极，P型晶体硅片上设通孔，通孔内设置有用于连接电池正面和背面负极的过孔电极，N型层的表层设有按规则图形分布的局部重掺杂N+区，透明导电膜依次穿透减反射膜和正面钝化膜与局部重掺杂N+区及过孔电极接触，将正面汇集的电子导至电池背面，金属层穿透背面钝化膜与P型硅基体形成局部欧姆接触，并与背面正极连接构成电池正极。避免了正面金属电极光遮挡，减少了电池制作过程中银浆的耗量，通过背面的钝化膜防止电极卷绕后漏电，显著提升P型晶体硅电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构及制作方法。
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90％以上，晶体硅电池片的产线转换效率目前已突破21％，全球年新增装机容量约70GW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。
P型晶体硅电池由于生产工艺成熟、制造成本低，在目前及今后相当长的一段时间内仍占据绝大部分市场份额。P型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。
PERC技术着眼于电池的背面，利用钝化大大降低了背面的复合速度，该技术近年来在P型晶体硅电池中逐步得到大规模应用，使多晶和单晶电池的效率分别提升0.5％和1％以上。虽然PERC技术极大的提高了电池的背面性能，但是对电池的正面无显著改善，尤其是电池的正面电极，目前主要采用丝网印刷的方式形成近百条细栅和若干条主栅，此工序造成电池片表面5％～7％的面积形成对光的遮挡，使P型PERC电池的效率优势未能充分发挥。
MWT电池技术主要解决的是电池正面的光遮挡问题，在硅片上打孔，利用过孔电极将正面细栅线收集的电流导至电池的背面。MWT电池技术虽然减少了电池正面主栅电极的光遮挡面积，但电池正面的细栅线仍有约3％的光遮挡面积，细栅线通常为价格昂贵的银，对于降低电池片的制作成本不利。此外MWT电池的漏电和组件封装问题未能很好解决。以上问题使得MWT作为改善电池正面的核心技术一直未得到大规模应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供了一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构及制作方法，该电池结合了P型晶体硅背钝化和金属电极卷绕技术，并在电池正面设计了一种新的电极结构，很好的解决了正面栅线遮挡、背面漏电等问题。
本发明采用以下技术方案：
一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，P型晶体硅片从上而下依次包括：透明导电膜、减反射膜、正面钝化膜、N型层、P型基体、背面钝化膜、金属层和背面正极，其中，所述P型晶体硅片上设有通孔，所述通孔内设置有用于连接电池正面负极和背面负极的过孔电极，所述N型层的表层设有按规则图形分布的局部重掺杂N+区，所述背面钝化膜包括第一背面钝化膜和第二背面钝化膜，所述透明导电膜依次穿透所述减反射膜和正面钝化膜与所述局部重掺杂N+区及所述过孔电极顶端电接触构成电池负极，所述透明导电膜用于将电池正面汇集的电子经过所述过孔电极导至电池的背面，所述金属层穿透所述第一背面钝化膜和第二背面钝化膜与所述P型硅基体形成局部欧姆接触，并与背面正极连接在一起构成电池正极。
进一步的，所述通孔大小相同，在厚度方向贯通所述P型晶体硅片，且等行距等列距阵列排布，单个所述通孔的直径为100～500um，所述通孔的排布数量为4×4～10×10个。
进一步的，所述局部重掺杂N+区阵列排布在所述N型层上，每个所述局部重掺杂N+区的方阻为20～60Ω/□。
进一步的，所述局部重掺杂N+区阵列图形为类一维图形、二维图形或类一维图形与二维图形的组合，所述类一维图形为线段、虚线段、弧线或栅线状；所述二维图形为：圆形、椭圆形、纺锤形、环形、多边形、多角形或扇形。
进一步的，所述类一维图形的线宽为20～200um，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20～200um，相邻两个图形中心距为0.5～2mm。
进一步的，所述透明导电膜为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，厚度为50～500nm。
进一步的，所述过孔电极与所述金属层之间设置有绝缘隔离，所述绝缘隔离的厚度为0.5～3mm。
进一步的，所述正面钝化膜为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、非晶硅中的一种或多种叠层构成，厚度为5～50nm，所述减反射膜为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化钛、碳化硅中的一种或多种叠层构成，厚度为50～100nm，所述第一背面钝化膜为氧化铝、氧化硅、非晶硅薄膜的一种或多种薄膜叠层，厚度为5～40nm；所述第二背面钝化膜为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅硅薄膜的一种或多种薄膜叠层，厚度为50～150nm。
进一步的，所述P型晶体硅片为单晶或多晶的掺硼、镓、铝一种多或多种元素的硅片，所述P型晶体硅片的厚度为90～190um。
一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构的制作方法，包括以下步骤：
S1、在P型晶体硅片上采用激光形成若干相同大小的通孔，所述通孔在厚度方向贯通所述P型晶体硅片，等行距等列距阵列排布；
S2、采用化学药液腐蚀、等离子刻蚀、金属催化或激光刻蚀方法对所述P型晶体硅片进行表面织构化处理；
S3、采用激光掺杂、常压扩散、低压扩散、离子注入或杂质浆料涂敷法进行磷掺杂处理，掺杂剂为POCl3、PH3，在所述P型晶体硅片的正面及通孔壁表层上形成N型层；
S4、在所述P型晶体硅片的正面采用激光掺杂、二次热扩散、局域离子注入、掩膜反刻蚀或掺杂剂局域涂敷法形成局部重掺杂N+区，所述局部重掺杂N+区阵列图形为类一维图形、二维图形或类一维图形与二维图形的组合；
S5、采用喷涂或印刷法在所述通孔及周边区域制作石蜡掩膜，保护孔壁及正面孔周边区域的掺杂层；
S6、采用湿法刻蚀或干法刻蚀刻蚀去掉所述P型晶体硅片正面的磷硅玻璃、背结及掩膜；
S7、将刻蚀后的所述P型晶体硅片在退火炉中进行退火处理，在所述P型晶体硅片的表面生长一层致密的热氧化硅，同时掺杂层的杂质原子进行再分布；
S8、在所述P型晶体硅片的正面沉积5～50nm的正面钝化膜和50～100nm的减反射膜，在所述P型晶体硅片的背面沉积5～150nm的钝化膜，所述钝化膜包括氧化铝、氧化硅、非晶硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层，所述减反射膜包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化钛、碳化硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层；
S9、采用激光在所述P型晶体硅片的正面按步骤S4中所述的重掺杂图形进行开膜；在所述P型晶体硅片背面的钝化膜上进行开膜，所述P型晶体硅片的正面和背面开膜图形可以相同，也可以不相同；
S10、制作电池电极：先采用真空协助丝网印刷或电镀方法在所述P型晶体硅片的背面制作过孔电极，过孔浆料填满整个通孔，所述过孔浆料为无烧穿性能或低烧穿性能的银浆，之后烘干；然后采用丝网印刷、喷印、电镀或溅射法在所述P型晶体硅片背面的非通孔区域制作背面正极，浆料为银浆或银/铝浆；最后采用丝网印刷、喷印、电镀或溅射法在所述P型晶体硅片背面的非通孔区域及非背面正极区域制作金属层，浆料为铝浆或银/铝浆，之后烘干；
S11、在300～900℃下进行热处理，使背面金属层与P型基体形成局部欧姆接触，同时与背面正极主栅线熔接在一起，构成电池的正极，同时过孔浆料经过热处理，形成过孔电极；
S12、在所述P型晶体硅片正面的减反射膜和钝化膜上采用溅射、气相沉积、3D打印、印刷或喷涂工艺制作正面透明导电膜，所述透明导电膜与局部重掺杂N+区及过孔电极顶端电接触构成电池的负极。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，电池正面电极为局部重掺杂/透明导电膜构成的二维复合电极，局部重掺杂区域按特定阵列图形分布在电池正面的发射极表层，用于收集电子。透明导电膜位于钝化膜、减反射膜之上，透明导电膜穿透减反射膜和钝化膜与局部重掺杂区及过孔电极顶端接触，将局部重掺杂区域从硅基体中收集的电子通过透明导电膜汇集到过孔电极，汇集的电子再通过过孔电极导至电池背面的电池负极。本发明避免了正面金属电极的光遮挡，减少了电池制作过程中银浆的耗量，还可以通过背面的钝化膜防止电极卷绕后漏电，同时显著提升P型晶体硅电池的转换效率。
进一步的，采用局部重掺杂节省了价格昂贵的银浆，使电池的物料成本降低；设置透明导电膜消除了正面栅线的光遮挡，增加了功率输出；由于局部前场的存在，更有利于电子收集，减少了光生载流子的复合。
进一步的，背面的钝化膜一方面对P型硅基体起到了很好的钝化作用，另一方面防止了过孔电极底端与硅基体之间的漏电。
进一步的，在过孔电极与金属层之间设置绝缘隔离，很好的杜绝了电池背面正、负极之间的漏电问题。
进一步的，第一背面钝化膜采用氧化铝，第二背面钝化膜采用氮化硅，形成的叠层膜可以使背面钝化效果及背面光反射达到最佳。
本发明一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构的制作方法，先在硅片上激光开孔，之后依次经过制绒、扩散、局部重掺杂、掩膜、清洗、镀膜、退火、激光正背面开膜、印刷、烧结、制作透明导电膜，制成无正面栅线的背面钝化P型晶硅电池，本方法减少了电池制作过程中银浆的耗量，降低了生产成本，制作方法简单、可靠，适于工业化生产。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为沿背面正极主栅线方向的局部剖面示意图；
图2为采用点状局部重掺杂区域收集正面电子的示意图；
图3为采用线段状局部重掺杂区域收集正面电子的示意图；
图4为一种背面电极图形示意图。
其中：1.透明导电膜；2.减反射膜；3.正面钝化膜；4.N型层；5.局部重掺杂N+区；6.P型基体；7.背面钝化膜；7-1.第一背面钝化膜；7-2.第二背面钝化膜；8.金属层；9.背面正级；10.过孔电极；11.绝缘隔离。
具体实施方式
本发明公开了一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其正面电极为局部重掺杂/透明导电膜构成的二维复合电极，其中，局部重掺杂区按特定阵列图形排布在电池正面的发射极表层，用于收集电子。透明导电膜1位于正面钝化膜3、减反射膜2之上，在局部区域，透明导电膜1穿透减反射膜2和正面钝化膜3与局部重掺杂N+区5及过孔电极10顶端电接触，将收集的电子通过透明导电膜1汇集到过孔电极10，汇集的电子再通过过孔电极10导至电池背面的电池负极。
请参阅图1，P型晶体硅片从上而下依次包括：透明导电膜1、减反射膜2、正面钝化膜3、局部重掺杂的N型层4、P型基体6、背面钝化膜7、金属层8和背面正极9，其中，所述P型晶体硅片上设有通孔，所述通孔内设置有用于连接电池正面负极和背面负极的过孔电极10，所述N型层4的表层设有按规则图形分布的局部重掺杂N+区5，所述背面钝化膜7包括第一背面钝化膜7-1和第二背面钝化膜7-2，所述透明导电膜1依次穿透所述减反射膜2和正面钝化膜3与所述局部重掺杂N+区5及所述过孔电极10顶端电接触，用于将电池正面汇集的电子导至电池的背面，所述金属层8穿透所述第一背面钝化膜7-1和第二背面钝化膜7-2与所述P型硅基体6形成局部欧姆接触，并与背面正极9连接在一起构成电池正极。
其中，所述过孔电极10与所述金属层8之间设置有绝缘隔离11，所述绝缘隔离11的厚度为0.5～3mm。所述局部重掺杂N+区5阵列排布在所述N型层4表层。
本发明还提供了一种制备所述无正面栅线的P型晶体硅背接触电池的方法，通过在硅片上激光开孔，之后依次经过制绒、扩散、局部重掺杂、掩膜、清洗、退火、镀膜、激光正背面开膜、印刷、烧结、制作透明导电膜，制成无正面栅线的背面钝化P型晶硅电池。所述P型晶体硅片为单晶或多晶的掺硼、镓、铝一种多或多种元素的硅片，所述P型晶体硅片的厚度为90～190um。具体步骤如下：
S1、在P型晶体硅片上采用激光形成若干相同大小的通孔，通孔在厚度方向贯通整个P型晶体硅片；请参阅图1至图4，通孔按等行距等列距阵列排布，单个通孔的直径为100～500um，数量为4×4～10×10个。
S2、对所述P型晶体硅片进行表面织构化处理，可以采用化学药液腐蚀、等离子刻蚀、金属催化或激光刻蚀等方法。
S3、进行磷掺杂处理，在所述P型晶体硅片的正面及通孔壁表层上形成N型层，掺杂的方法可以采用激光掺杂、常压扩散、低压扩散、离子注入或杂质浆料涂敷等，掺杂剂为POCl3、PH3或其他含磷浆料等。
S4、按规则图形在所述P型晶体硅片的正面形成局部重掺杂N+区，请参阅图2和图3，局部重掺杂N+区的规则图形可以是类一维图形：线段、虚线段、弧线、栅线状；或二维图形：圆形、椭圆形、纺锤形、环形、多边形、多角形或扇形等；或类一维图形与二维图形的组合。
所述类一维几何图形的线宽为20～200um，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20～200um，相邻两个图形中心距为0.5～2mm。
形成局部重掺杂的方法可以采用激光掺杂、二次热扩散、局域离子注入、掩膜反刻蚀或掺杂剂局域涂敷等，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、激光、印刷等工序中完成，局部重掺杂区的方阻为20～60Ω/□。
S5、在通孔及周边区域制作掩膜，以保护孔壁及正面孔周边区域的掺杂层。采用的方法为喷涂或印刷等，掩膜为石蜡等耐腐蚀性化学物质。
S6、刻蚀去掉所述P型晶体硅片正面的磷硅玻璃、背结及掩膜，刻蚀的方法可采用湿法刻蚀或干法刻蚀。
S7、将刻蚀后的所述P型晶体硅片在退火炉中进行退火处理，在硅片的表面生长一层致密的热氧化硅，同时掺杂层的杂质原子进行再分布。
S8、在所述P型晶体硅片的正面先后沉积5～50nm的钝化膜和50～100nm的减反射膜；在硅片背面先后沉积5～40nm的第一背面钝化膜和50～150nm的第二背面钝化膜。
第一钝化膜优选的采用氧化铝，第二背面钝化膜优选的采用氮化硅。形成的叠层膜可以使背面钝化效果及背面光反射达到最佳。
正面钝化膜可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层；
正面减反射膜可以是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化钛、碳化硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层；
第一背面钝化膜可以是氧化铝、氧化硅、非晶硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层；
第二背面钝化膜可以是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层。
S9、采用激光在正面按步骤S4中所述的重掺杂图形进行开膜；在背面的钝化膜上按特定图形进行开膜，开膜图可以是步骤S4中所述的阵列图形。
正、背面开膜图形可以相同，也可以不相同。
S10、按如下步骤制作电池电极：
①采用真空协助丝网印刷或电镀等方法在背面制作过孔电极，过孔浆料填满整个通孔，可能使用的过孔浆料为无烧穿性能或低烧穿性能的银浆，之后烘干；
②在背面的非通孔区域制作背面正极，制作方法可采用丝网印刷、喷印、电镀或溅射等，可能使用的浆料主要为银浆或银/铝浆。在生产中过孔电极和背面正极主栅线电极可使用同一种银浆，以简化生产工艺，之后烘干；
③在背面的非通孔区域及非正极区域制作金属层，制作方法可采用丝网印刷、喷印、电镀或溅射等，可能使用的浆料主要为铝浆或银/铝浆，之后烘干。
背面金属层8与过孔电极10之间的绝缘隔离11为0.5～3mm，避免漏电；背面金属层8与背面正极9相连接。
S11、在300～900℃下进行热处理，使所述P型晶体硅片背面金属层与P型硅基体形成局部欧姆接触，同时与背面正极熔接在一起，构成电池的正极，同时过孔浆料经过热处理，形成过孔电极。
S12、在正面的减反射膜/钝化膜上采用溅射、气相沉积、3D打印、印刷或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。
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。
透明导电膜与局部重掺杂区域及过孔电极顶端电接触构成电池的负极。
实施例1
(1)在P型单晶硅片上采用激光形成5×5个等距排布的通孔，单个通孔的直径为300um。
(2)将制作通孔后的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。
(3)在800～900℃下以POCl3为掺杂剂进行低压扩散，在硅片的正面及通孔壁表层上形成N型层，掺杂后的方阻为60Ω/□。
(4)采用喷涂的方法在N型层上按阵列图形及通孔喷石蜡，作为掩膜，阵列图形为点状阵列，单个点的直径为50um，点与点之间的间距为0.8mm。
(5)采用湿法刻蚀去掉硅片正面的磷硅玻璃、背结及石蜡。在喷有掩膜的阵列区域形成重掺杂。
(6)将刻蚀后的硅片在退火炉中于650℃下进行退火处理，在硅片的表面生长一层致密的热氧化硅。
(7)在硅片的背面采用PECVD的方法先后沉积25nm的氧化铝和60nm的氮化硅；在硅片的正面沉积80nm的氮化硅。
(8)采用激光在正面按步骤(4)所述的阵列图形开膜；在背面的钝化膜上按点状阵列进行开膜。
(9)按如下步骤制作电池电极：
①采用真空协助丝网印刷的方法在背面制作过孔银电极，之后烘干；
②采用丝网印刷的方法在背面制作背面银正极，银正极为6行6列点状阵列图形，每一行及列平行等间距排布，单个银正极的直径为1.5mm，之后烘干；
③采用丝网印刷的方法在背面的非通孔区域及非银正极区域制作铝层，之后烘干。
(10)在300～900℃下进行热处理，使背面铝层与P型硅基体形成局部欧姆接触，同时与背面点状银正极熔接在一起，构成电池的正极。同时过孔浆料经过热处理，形成过孔电极。
(11)在正面的减反射膜/钝化膜上采用溅射法制作厚度为100nm的ITO透明导电膜，透明导电膜在重掺杂N+区处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂N+区连接成为电子收集的组合体。
实施例2
(1)在P型多晶硅片上采用激光形成6×6个等距排布的通孔，单个通孔的直径为200um。
(2)将制作通孔后的P型多晶硅片于干法等离子制绒设备中，获得多状微纳结构，之后在BOE溶液中进行表面修饰。
(3)以PH3作为杂质，采用离子注入的方法进行掺杂，之后进行退火处理，在硅片的正面及通孔壁表层上形成N型层，掺杂后的方阻为50Ω/□。
(4)采用喷涂的方法在N型层上按阵列图形及通孔喷石蜡，作为掩膜。阵列图形为线段状阵列，线段的长度为1.5mm，宽度为100um，线段与线段之间的间距为2mm。
(5)采用湿法刻蚀去掉硅片正面的磷硅玻璃、背结及石蜡。在喷有掩膜的阵列区域形成重掺杂。
(6)将刻蚀后的硅片在退火炉中于650℃下进行退火处理，在硅片的表面生长一层致密的热氧化硅。
(7)在硅片的背面采用PECVD的方法先后沉积20nm的氧化硅和60nm的氮化硅；在硅片的正面沉积80nm的氮化硅。
(8)采用激光在正面按步骤(4)所述的阵列图形开膜；在背面的钝化膜上按线段状阵列进行开膜。
(9)按如下步骤制作电池电极：
①采用真空协助丝网印刷的方法在背面制作过孔银电极，之后烘干；
②采用丝网印刷的方法在背面制作背面银正极，银正极为7行7列点状阵列图形，每一行及列平行等间距排布，单个银正极的直径为500um，之后烘干；
③采用丝网印刷的方法在背面的非通孔区域及非银正极区域制作铝层，之后烘干。
(10)在300～900℃下进行热处理，使背面铝层与P型硅基体形成局部欧姆接触，同时与背面点状银正极熔接在一起，构成电池的正极。同时过孔浆料经过热处理，形成过孔电极。
(11)在正面的减反射膜/钝化膜上采用气相沉积的制作厚度为50nm的石墨烯透明导电膜，透明导电膜在重掺杂N+区处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂N+区连接成为电子收集的组合体。
实施例3
(1)在P型单晶硅片上采用激光形成5×5个等距排布的通孔，单个通孔的直径为400um。
(2)将制作通孔后的P型单晶硅片于50℃的Cu(NO3)2/H2O2/HF溶液中进行异向腐蚀，获得表面倒金字塔结构。
(3)在800～900℃下以POCl3为掺杂剂进行低压扩散，在硅片的正面及通孔壁表层上形成N型层，掺杂后的方阻为30Ω/□。
(4)在正面采用丝网印刷的方法制作阵列分布的含磷掺杂剂，阵列图形为点状阵列，单个点的直径为80um，点与点之间的间距为0.5mm。
(5)采用喷涂的方法在通孔喷石蜡，作为掩膜。
(6)采用湿法刻蚀去掉硅片正面的磷硅玻璃、背结及石蜡。
(7)在硅片的背面采用PECVD的方法先后沉积20nm的氧化铝和50nm的氮化硅；在硅片的正面先后沉积20nm的氧化硅和60nm的氮化硅。
(8)在正面按步骤(4)中的阵列图形进行激光脉冲加热，在该区域减反射膜/钝化膜气化去除的同时磷原子向硅基体扩散，在硅片正面形成点状阵列的局部重掺杂区域。在背面的钝化膜上按点状图形进行开膜。
(9)按如下步骤制作电池电极：
①采用真空协助丝网印刷的方法在背面制作过孔银电极，之后烘干；
②采用丝网印刷的方法在背面制作背面正极主栅线银电极，正极主栅线的个数为5根，且相互平行等间距排布，单个正极主栅线的宽度为1.5mm，之后烘干；
③采用丝网印刷的方法在背面的非通孔区域及非正极主栅线区域制作铝层，之后烘干。
(10)在300～900℃下进行热处理，使背面铝层与P型硅基体形成局部欧姆接触，同时与背面正极银主栅线熔接在一起，构成电池的正极。同时过孔银浆经过热处理，形成过孔电极。
(11)在正面的减反射膜/钝化膜上采用溅射的方法制作厚度为200nm的AZO透明导电膜，透明导电膜在重掺杂N+区处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂N+区连接成为电子收集的组合体。
实施例4
(1)在P型多晶硅片上采用激光形成6×6个等距排布的通孔，单个通孔的直径为350um。
(2)将制作通孔后的P型多晶硅片于干法等离子制绒设备中，获得多状微纳结构，之后在BOE溶液中进行表面修饰。
(3)在800～900℃下以POCl3为掺杂剂进行低压扩散，在硅片的正面及通孔壁表层上形成N型层，掺杂后的方阻为20Ω/□。
(4)在正面形成的磷硅玻璃上采用激光按特定图形进行脉冲加热，使该区域磷硅玻璃中的磷原子向硅片基体扩散，形成重掺杂。所述特定图形为线段状阵列，单个线段的长度为3mm，宽度为60um，线段与线段之间的间距为0.8mm。
(5)采用喷涂的方法在通孔处喷石蜡，作为掩膜。
(6)采用湿法刻蚀去掉硅片正面的磷硅玻璃、背结及石蜡。
(7)将刻蚀后的硅片在退火炉中于650℃下进行退火处理，在硅片的表面生长一层致密的热氧化硅。
(8)在硅片的背面采用PECVD的方法先后沉积20nm的氧化铝和60nm的氮化硅；在硅片的正面沉积80nm的氮化硅。
(9)采用激光在正面按步骤(4)所述的阵列图形去除掉局部重掺杂区域上的减反射膜/钝化膜；在背面的钝化膜上进行线段状开孔。
(10)按如下步骤制作电池电极：
①采用电镀的方法制作过孔银电极；
②采用蒸镀的方法在背面制作背面正极主栅线银电极，正极主栅线的个数为6根，且相互平行等间距排布，单个正极主栅线的宽度为2mm，；
③采用蒸镀的方法在背面的非通孔区域及非正极主栅线区域制作铝层。
(11)在200～500℃下进行热处理，改善电镀及蒸镀制作的电极的导电性。
(12)在正面的减反射膜/钝化膜上采用溅射的方法制作厚度为200nm的GZO透明导电膜，透明导电膜在重掺杂N+区处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂N+区连接成为电子收集的组合体。
本发明方法制备的发射极局部重掺杂/透明导电膜复合二维电极，将其与P型晶体硅PERC电池及MWT电池技术相结合，形成了一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池。该新型电池不仅完全避免了正面金属电极的光遮挡，还可以通过背面的钝化膜防止电极卷绕后漏电，可显著提升P型晶体硅电池的转换效率，并减少了电池制作过程中银浆的耗量，降低了生产成本。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，P型晶体硅片从上而下依次包括：透明导电膜(1)、减反射膜(2)、正面钝化膜(3)、N型层(4)、P型基体(6)、背面钝化膜(7)、金属层(8)和背面正极(9)，其中，所述P型晶体硅片上等行距等列距阵列排布有若干通孔，每个所述通孔的大小相同，在厚度方向贯通所述P型晶体硅片，单个所述通孔的直径为100～500um，所述通孔的排布数量为4×4～10×10个，所述通孔内设置有用于连接电池正面负极和背面负极的过孔电极(10)，所述N型层(4)的表层设有按规则图形分布的局部重掺杂N+区(5)，所述局部重掺杂N+区(5)阵列排布在所述N型层(4)上，每个所述局部重掺杂N+区(5)的方阻为20～60Ω/□，所述背面钝化膜(7)包括第一背面钝化膜(7-1)和第二背面钝化膜(7-2)，所述透明导电膜(1)依次穿透所述减反射膜(2)和正面钝化膜(3)与所述局部重掺杂N+区(5)及所述过孔电极(10)顶端电接触构成电池负极，所述透明导电膜(1)用于将电池正面汇集的电子经过所述过孔电极(10)导至电池的背面，所述金属层(8)穿透所述第一背面钝化膜(7-1)和第二背面钝化膜(7-2)与所述P型基体(6)形成局部欧姆接触，并与背面正极(9)连接在一起构成电池正极。
2.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述局部重掺杂N+区(5)阵列图形为类一维图形、二维图形或类一维图形与二维图形的组合，所述类一维图形为线段、弧线或栅线状；所述二维图形为：椭圆形、纺锤形、环形、多边形或扇形。
3.根据权利要求2所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述类一维图形的线宽为20～200um，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；所述二维图形的尺寸均为20～200um，相邻两个图形中心距为0.5～2mm。
4.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述透明导电膜(1)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，厚度为50～500nm。
5.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述过孔电极(10)与所述金属层(8)之间设置有绝缘隔离(11)，所述绝缘隔离(11)的厚度为0.5～3mm。
6.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述正面钝化膜(3)为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、非晶硅中的一种或多种叠层构成，厚度为5～50nm，所述减反射膜(2)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，厚度为50～100nm，所述第一背面钝化膜(7-1)为氧化铝、氧化硅、非晶硅薄膜的一种或多种薄膜叠层，厚度为5～40nm；所述第二背面钝化膜(7-2)为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅硅薄膜的一种或多种薄膜叠层，厚度为50～150nm。
7.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构，其特征在于，所述P型晶体硅片为单晶或多晶的掺硼、镓、铝一种多或多种元素的硅片，所述P型晶体硅片的厚度为90～190um。
8.一种无正面栅线的P型晶体硅背接触电池结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在P型晶体硅片上采用激光形成若干相同大小的通孔，所述通孔在厚度方向贯通所述P型晶体硅片，等行距等列距阵列排布；
S2、采用化学药液腐蚀、等离子刻蚀、金属催化或激光刻蚀方法对所述P型晶体硅片进行表面织构化处理；
S3、采用激光掺杂、常压扩散、低压扩散、离子注入或杂质浆料涂敷法进行磷掺杂处理，掺杂剂为POCl3或PH3，在所述P型晶体硅片的正面及通孔壁表层上形成N型层；
S4、在所述P型晶体硅片的正面采用激光掺杂、二次热扩散、局域离子注入、掩膜反刻蚀或掺杂剂局域涂敷法形成局部重掺杂N+区，所述局部重掺杂N+区(5)阵列图形为类一维图形、二维图形或类一维图形与二维图形的组合；
S5、采用喷涂或印刷法在所述通孔及周边区域制作石蜡掩膜，保护孔壁及正面孔周边区域的掺杂层；
S6、采用湿法刻蚀或干法刻蚀刻蚀去掉所述P型晶体硅片正面的磷硅玻璃、背结及掩膜；
S7、将刻蚀后的所述P型晶体硅片在退火炉中进行退火处理，在所述P型晶体硅片的表面生长一层致密的热氧化硅，同时掺杂层的杂质原子进行再分布；
S8、在所述P型晶体硅片的正面沉积5～50nm的正面钝化膜和50～100nm的减反射膜，在所述P型晶体硅片的背面沉积5～150nm的背面钝化膜，所述背面钝化膜包括氧化铝、氧化硅、非晶硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层，所述减反射膜包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化钛、碳化硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层；
S9、采用激光在所述P型晶体硅片的正面按步骤S4中所述的局部重掺杂N+区(5)阵列图形进行开膜；在所述P型晶体硅片的背面钝化膜上进行开膜，所述P型晶体硅片的正面和背面开膜图形相同或不相同；
S10、制作电池电极：先采用真空协助丝网印刷或电镀方法在所述P型晶体硅片的背面制作过孔电极，过孔浆料填满整个通孔，所述过孔浆料为无烧穿性能或低烧穿性能的银浆，之后烘干；然后采用丝网印刷、喷印、电镀或溅射法在所述P型晶体硅片背面的非通孔区域制作背面正极，浆料为银浆或银/铝浆；最后采用丝网印刷、喷印、电镀或溅射法在所述P型晶体硅片背面的非通孔区域及非背面正极区域制作金属层，浆料为铝浆或银/铝浆，之后烘干；
S11、在300～900℃下进行热处理，使背面金属层与P型基体形成局部欧姆接触，同时与背面正极熔接在一起，构成电池的正极，同时过孔浆料经过热处理，形成过孔电极；
S12、在所述P型晶体硅片正面的减反射膜和正面钝化膜上采用溅射、气相沉积、3D打印、印刷或喷涂工艺制作正面透明导电膜，所述透明导电膜与局部重掺杂N+区及过孔电极顶端电接触构成电池的负极。
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