CN110556435A - 一种太阳能电池制作方法及太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于新能源领域，提供了一种太阳能电池制作方法及太阳能电池。太阳能电池制作方法包括如下步骤：采用掩膜技术在所述太阳能电池的基体的背面形成至少一个P型非晶硅图案与至少一个N型非晶硅图案；采用所述掩膜技术在所述基体的背面的一侧形成与所述P型非晶硅图案对应的发射极背接触电极，并采用所述掩膜技术在所述基体背面的另一侧形成与所述N型非晶硅图案对应的基极背接触电极。上述的P型非晶硅图案、N型非晶硅图案、发射极背接触电极和基极背接触电极都采用掩膜技术完成，该技术对工艺的精度要求相对较低，因此完成效率较高，并且也不需要高额的设备投入，很大程度上降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于新能源领域，尤其涉及一种太阳能电池制作方法及太阳能电池。
背景技术
背接触异质结单晶硅太阳能电池是一种新型高转化效率电池，业界最高转化效率已达26.33％，为所有硅基太阳能电池中转化效率最高的一种，被誉为新能源行业“皇冠上的明珠”。
在背接触太阳能电池中，电池正面没有任何电极分布，发射极和基极交叉排列于电池背面，分别收集晶体硅光伏效应产生的光生载流子，由于电池正面没有金属电极栅线遮挡产生的光学损失，可有效增加电池片的短路电流，极大提高了转换效率。而在异质结太阳能电池中，在P型非晶硅或N型非晶硅与单晶硅基底之间插入一层本征非晶硅，有效改善了单晶硅表面的钝化效果，极大提高了少数载流子寿命，可获得极高的开路电压，从而提高了转换效率。
在现有技术中，背接触异质结单晶硅太阳能电池结合了上述两种技术的优点，可获得极高的光电转换效率。但是其电池结构(pattern)通常采用如下的方式制作：例如采样光刻工艺制作，其制作工艺复杂、设备投资大且单位时间产能低，因此电池制作成本极高，不适于规模化量产；或者采样采用激光刻槽形成PN结，但激光刻槽需要精确控制刻画深度，切割时不能造成其他膜层和硅片的损伤，这对于激光工艺挑战非常大，很难实现工业化生产。
综上，在现有技术中，制作背接触异质结单晶硅太阳能电池，一方面需要较大的生产成本，不利于规模化量产；另一方面则对工艺精度要求太高，工业化生产难以实现。因此，不仅导致了生产商的“生产难”，还间接导致了消费者的“购入难”；而基于背接触异质结单晶硅太阳能电池的优越性能，将其大量投入使用对各个行业的发展都具有极其重要的意义，则上述问题亟待解决。
发明内容
本发明提供一种太阳能电池制作方法及太阳能电池，旨在解决现有技术中，制作背接触异质结单晶硅太阳能电池，一方面需要较大的生产成本，不利于规模化量产；另一方面则对工艺精度要求太高，工业化生产难以实现的问题。
本发明是这样实现的，一种太阳能电池制作方法，包括如下步骤：
采用掩膜技术在所述太阳能电池的基体的背面形成至少一个P型非晶硅图案与至少一个N型非晶硅图案；
采用所述掩膜技术在所述基体的背面的一侧形成与所述P型非晶硅图案对应的发射极背接触电极，并采用所述掩膜技术在所述基体背面的另一侧形成与所述N型非晶硅图案对应的基极背接触电极；
在所述P型非晶硅图案与N型非晶硅图案上层形成所述太阳能电池的正负极。
本发明还提供一种太阳能电池，采用如上述的方法制成，包括：
基体；
采用掩膜技术设置于所述基体背面的至少一个P型非晶硅图案与至少一个N型非晶硅图案；
采用所述掩膜技术设置于所述基体背面一侧的与所述P型非晶硅图案对应的发射极背接触电极；
采用所述掩膜技术设置于所述基体背面另一侧的与所述N型非晶硅图案对应的基极背接触电极；以及
在所述P型非晶硅图案与N型非晶硅图案上层形成的所述太阳能电池的正负极。
本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，在完成太阳能电池基体的准备工作(清洗、形成吸光结构等)之后，在基体的背面形成P型非晶硅图案与至少一个N型非晶硅图案，再在基体背面的不同侧形成发射极背接触电极和基极背接触电极；上述的P型非晶硅图案、N型非晶硅图案、发射极背接触电极和基极背接触电极都采用掩膜技术完成，该技术相对于传统的太阳能电池制作过程中的激光刻蚀法来讲，在保证了电池结构中的PN结之间完全绝缘的基础上，对工艺的精度要求相对较低，因此完成效率较高，并且相对于上述的光刻法，掩膜技术也不需要高额的设备投入，很大程度上降低了生产成本。
因此，本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，不仅生产成本低，且生产效率高，可以实现该太阳能电池的大规模生产并广泛投入到市场应用，解决了决现有技术中，制作背接触异质结单晶硅太阳能电池，一方面需要较大的生产成本，不利于规模化量产；另一方面则对工艺精度要求太高，工业化生产难以实现的问题。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的太阳能电池制作方法的流程图；
图2是本发明实施例一提供的太阳能电池制作方法制作出的一种太阳能电池的结构图；
图3是图2中太阳能电池结构的另一视图；
图4是本发明实施例二提供的太阳能电池制作方法的流程图；
图5是本发明实施例二提供的太阳能电池制作方法的步骤实现示意图；
图6是本发明实施例二提供的太阳能电池制作方法的步骤实现示意图；
图7是本发明实施例二提供的太阳能电池制作方法的步骤实现示意图；
图8是本发明实施例二提供的太阳能电池制作方法的步骤实现示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种太阳能电池制作方法，通过采用掩膜技术形成电池的P型非晶硅图案、N型非晶硅图案、发射极背接触电极和基极背接触电极，不仅生产成本低，且生产效率高，可以实现该太阳能电池的大规模生产并广泛投入到市场应用。
实施例一：
本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，如图1所示：
在步骤S101中，采用掩膜技术在基体1的背面形成至少一个P型非晶硅图案7与至少一个N型非晶硅图案5。
在本发明实施例中，采用成本较低，对操作精度要求相对较低的掩膜技术，在基体1背面形成至少一个P型非晶硅图案7与N型非晶硅图案5，其中，P型非晶硅图案7与N型非晶硅图案5分别采用不同的掩膜结构形成，而关于掩膜结构的具体各部分参数、配合关系，根据不同的太阳能电池的结构进行针对性设置选取。
在步骤S102中，采用掩膜技术在基体1的背面的一侧形成与P型非晶硅图案7对应的发射极背接触电极8，并采用掩膜技术在基体1背面的另一侧形成与N型非晶硅图案5对应的基极背接触电极6。
在本发明实施例中，如图2所示，为采用本发明实施例提供的太阳能电池制作方法作出的一种太阳能电池的具体结构，包括晶硅基体1，N型非晶硅图案5(也即背面基极)，基极背接触电极6，P型非晶硅图案7(也即背面发射极)，发射极背接触电极8。如图所示，P型非晶硅图案7与发射极背接触电极8一一对应设置，同样的，N型非晶硅图案5与基极背接触电极6一一对应设置。其中，如图3所示，N型非晶硅图案5与P型非晶硅图案7交叉排列，形成类似“梳子型”的结构，与传统的太阳能电池制作方法不同，本发明实施例中，基极背接触电极6和发射极背接触电极8分别设置于基体1背面的两侧。
上述的设置方式可显著提升掩膜夹具的强度，减少形变量，最大程度的减小PN结之间的间距，从而减少少子复合机率，提高转化效率；同时由于此结构的强度很高，能够保证在小间距下PN结不出现短路现象，此设计方案对提高电池转化效率的提升起到了至关重要的作用。
在步骤S103中，在P型非晶硅图案和N型非晶硅图案上层形成太阳能电池的正负极，以使其可正常形成电流回路。
另外，高效率、低成本一直是光伏产业追求的目标，对太阳能电池来讲，光学损失是阻碍太阳电池效率提高的重要障碍之一。因此在实际制作太阳能电池时，要减小太阳能电池表面的光反射。由于基体1表面一般较为光滑，因此光反射率较高，为了提高光转换率，采用在基体1上形成吸光结构的方式减少光反射。具体的，上述的吸光结构可以为减反射薄膜，或者直接在基体1表面形成的吸光的形状、结构，例如倒金字塔、V形槽和正向随机金字塔等绒面结构。
本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，在完成太阳能电池基体1的准备工作(清洗、形成吸光结构等)之后，在基体1的背面形成P型非晶硅图案7与至少一个N型非晶硅图案5，再在基体1背面的不同侧形成发射极背接触电极8和基极背接触电极6；上述的P型非晶硅图案7、N型非晶硅图案5、发射极背接触电极8和基极背接触电极6都采用掩膜技术完成，该技术相对于传统的太阳能电池制作过程中的激光刻蚀法来讲，在保证了电池结构中的PN结之间完全绝缘的基础上，对工艺的精度要求相对较低，因此完成效率较高，并且相对于上述的光刻法，掩膜技术也不需要高额的设备投入，很大程度上降低了生产成本。
因此，本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，不仅生产成本低，且生产效率高，可以实现该太阳能电池的大规模生产并广泛投入到市场应用。
实施例二：
本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，与实施例一的区别在于，在每一个P型非晶硅图案7与N型非晶硅图案5之间都形成一间隔区间，并且，在每一个间隔区间都填充保护膜9(见图2)，此保护膜可对所镀的PN结进行电气绝缘，并能对本征层、PN结膜层进行隔离保护，防止杂质进入及氧化。
在本发明实施例中，一种太阳能电池的制作方法，采用掩膜的方式，利用不同的掩膜结构，分别生成P型非晶硅图案7、N型非晶硅图案5、发射极背接触电极8以及基极背接触电极6。其中具体的，上述的不同的掩膜结构都设置有相互间隔排列的至少一个开口部和遮挡部，且在其使用时，在开口部形成对应的图案，而不在遮挡部形成图案。
以下，将结合附图，对上述的太阳能电池的制作方法的流程进行详细描述：
在本发明的一个优化实施例中，一种太阳能电池的制作方法，如图4所示，还包括：步骤S401，在所述基体1正面形成第一钝化层2；
在本发明的另一一个优化实施例中，一种太阳能电池的制作方法，还包括：
步骤S402，在所述基体1背面形成第二钝化层4。
上述的间隔区间内填充保护膜第一钝化层2与第二钝化层4大大提高了太阳能电池的转化效率。
具体的，本发明实施例提供的太阳能电池的制作方法，步骤S102具体包括：
步骤S403，采用第一掩膜结构在基体1的背面形成至少一个P型非晶硅图案7。
如图5，为本发明实施例提供的一种第一掩膜结构的结构示意图，其中掩膜结构开口部宽度为a，遮挡部10宽度为b，使用时，将第一掩膜结构置于基体1背面之上，镀膜过程中，只在掩膜结构开口部形成P型非晶硅薄膜，而遮挡部不会被镀膜。
步骤S101还包括：
步骤S404，采用第二掩膜结构在基体1背面形成至少一个N型非晶硅图案5。
与步骤S403同理，如图6所示，为第二掩膜结构的结构示意图，其中，c为其开口部宽度，d为其遮挡部11宽度，将第二掩膜结构置于基体1背面之上，镀膜过程中，只在开口部形成N型非晶硅薄膜，而遮挡部不会被镀膜。
并且，第一掩膜结构与第二眼膜结构的开口部和遮挡部是配合设置的，具体的，体现为宽度配合设置，第一掩膜结构的遮挡部宽度大于等于第二掩膜结构的开口部宽度，第二掩膜结构的遮挡部宽度大于等于第一掩膜结构的开口部宽度。
进一步地，图6示出了经过上述形成P型非晶硅图案7与N型非晶硅图案5的掩膜步骤之后，太阳能电池的结构，P型非晶硅图案7与N型非晶硅图案5之间会形成一个间隔区间，宽度为e，在本发明的一个优化实施例中，宽度e处于区间：0.01～1mm。
再进一步的，步骤S102具体包括：
步骤S405，采用第三掩膜结构在基体1背面的一侧形成与P型非晶硅图案7对应的发射极背接触电极8。
如图6中所示，与第一掩膜结构类似，第三掩膜结构为12，开口部宽度为a，遮挡部宽度为b。将掩膜置于镀有P型非晶硅膜层之上，镀膜过程中，只在掩膜开口区域形成发射极背接触电极8薄膜，而被掩膜遮挡的区域不会形成发射极电极，且与N型非晶硅形成一个物理间隔，保持绝缘。以及
步骤S406，采用第四掩膜结构在基体1背面的另一侧形成与N型非晶硅图案5对应的基极背接触电极6。并且第四掩膜结构14与第二掩膜结构类似，c为其开口部宽度，d为其遮挡部宽度。将掩膜置于镀有N型非晶硅膜层之上，镀膜过程中，只在掩膜开口区域形成发射极背接触电极8薄膜，而被掩膜遮挡的区域不会形成发射极电极，且与P型非晶硅形成一个物理间隔，保持绝缘。
再进一步的，上述步骤S103，具体为采用掩膜技术在P型非晶硅图案与N型非晶硅图案上形成太阳能电池的正负极。具体的可通过第五掩膜形成太阳能电池的正极，采用第六掩膜技术形成太阳能电池的负极。
在本发明的另一优化实施例中，一种太阳能电池的制作方法，还包括在所述基体1上形成抗反射层3，该抗反射层3可以降低光线的反射率，提高太阳能电池的转化效率。
本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，在完成太阳能电池基体1的准备工作(清洗、形成吸光结构等)之后，在基体1的背面形成P型非晶硅图案7与至少一个N型非晶硅图案5，再在基体1背面的不同侧形成发射极背接触电极8和基极背接触电极6；上述的P型非晶硅图案7、N型非晶硅图案5、发射极背接触电极8和基极背接触电极6都采用掩膜技术完成，该技术相对于传统的太阳能电池制作过程中的激光刻蚀法来讲，在保证了电池结构中的PN结之间完全绝缘的基础上，对工艺的精度要求相对较低，因此完成效率较高，并且相对于上述的光刻法，掩膜技术也不需要高额的设备投入，很大程度上降低了生产成本。
因此，本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，不仅生产成本低，且生产效率高，可以实现该太阳能电池的大规模生产并广泛投入到市场应用。
实施例三：
本发明实施例提供一种太阳能电池，如图2所示，包括：基体1，采用掩膜技术设置于基体1背面的至少一个P型非晶硅图案7与至少一个N型非晶硅图案5，采用掩膜技术设置于基体1背面一侧的与P型非晶硅图案7对应的发射极背接触电极8，以及采用掩膜技术设置于基体1背面另一侧的与N型非晶硅图案5对应的基极背接触电极6，进一步的，还包括形成于上述的N型非晶硅图案与P型非晶硅图案的太阳能电池的正负极。在本发明的一个实施例中，基体1为N型片。
具体的，P型非晶硅图案7与N型非晶硅图案5在基体1背面交叉排列设置，且在每一个P型非晶硅图案7与N型非晶硅图案5之间都设置有一间隔区间，在上述的每一个间隔区间填充保护膜9。
再具体的，P型非晶硅图案7采用第一掩膜结构形成，N型非晶硅图案5采用第二掩膜结构形成。发射极背接触电极8采用第三掩膜结构形成，N型非晶硅图案5采用第四掩膜结构形成。且第一掩膜结构、第二掩膜结构、第三掩膜结构及第四掩膜结构都设置有相互间隔排列的至少一个开口部和遮挡部；在使用时，第一掩膜结构、第二掩膜结构、第三掩膜结构及第四掩膜结构在其开口部形成对应的图案，而不在遮挡部形成图案。
其中，第一掩膜结构与第二眼膜结构的开口部和遮挡部配合设置(详见图5～图8，如实施例二中所述，此处不再赘述)第一掩膜结构的遮挡部宽度大于等于第二掩膜结构的开口部宽度，第二掩膜结构的遮挡部宽度大于等于第一掩膜结构的开口部宽度。
在本发明的一个优化实施例中，一种太阳能电池，还包括设置于基体1正面的第一钝化层2。
在本发明的另一优化实施例中，一种太阳能电池，还包括设置于基体1背面的第二钝化层4。
在本发明的又一优化实施例中，一种太阳能电池，还包括设置于基体1正面的抗反射层3，该抗反射层3可以降低光线的反射率，提高太阳能电池的转化效率。
本发明实施例提供的太阳能电池，包括：基体，设置于基体背面的至少一个P型非晶硅图案与至少一个N型非晶硅图案，设置于基体背面一侧的与P型非晶硅图案对应的发射极背接触电极，以及设置于基体背面另一侧的与N型非晶硅图案对应的基极背接触电极。上述的P型非晶硅图案、N型非晶硅图案、发射极背接触电极和基极背接触电极都采用掩膜技术完成，该技术相对于传统的太阳能电池制作过程中的激光刻蚀法来讲，在保证了电池结构中的PN结之间完全绝缘的基础上，对工艺的精度要求相对较低，因此完成效率较高，并且相对于上述的光刻法，掩膜技术也不需要高额的设备投入，很大程度上降低了生产成本。
因此，本发明实施例提供的太阳能电池，不仅生产成本低，且生产效率高，可以实现该太阳能电池的大规模生产并广泛投入到市场应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种太阳能电池制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用掩膜技术在所述太阳能电池的基体的背面形成至少一个P型非晶硅图案与至少一个N型非晶硅图案；
采用所述掩膜技术在所述基体的背面的一侧形成与所述P型非晶硅图案对应的发射极背接触电极，并采用所述掩膜技术在所述基体背面的另一侧形成与所述N型非晶硅图案对应的基极背接触电极；
在所述P型非晶硅图案与N型非晶硅图案上层形成所述太阳能电池的正负极。
2.如权利要求1所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，所述基体为N型晶硅片或P型晶硅片。
3.如权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述P型非晶硅图案与所述N型非晶硅图案在所述基体背面交叉排列设置，且在每一个所述P型非晶硅图案与所述N型非晶硅图案之间都形成一间隔区间。
4.如权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述在所述P型非晶硅图案与N型非晶硅图案上层形成所述太阳能电池的正负极的步骤，具体为：
利用所述掩膜技术在所述P型非晶硅图案与N型非晶硅图案上层形成所述太阳能电池的正负极。
5.如权利要求3所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，还包括：
在每一个所述间隔区间内都填充保护膜。
6.如权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述采用掩膜技术在所述基体的背面形成至少一个P型非晶硅图案与至少一个N型非晶硅图案的步骤，具体为：
采用第一掩膜结构在所述基体的背面形成至少一个P型非晶硅图案，并采用第二掩膜结构在所述基体背面形成至少一个N型非晶硅图案。
7.如权利要求6所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述采用所述掩膜技术在所述基体的背面的一侧形成与所述P型非晶硅图案对应的发射极背接触电极，并采用所述掩膜技术在所述基体背面的另一侧形成与所述N型非晶硅图案对应的基极背接触电极的步骤，具体为：
采用第三掩膜结构在所述基体背面的一侧形成与所述P型非晶硅图案对应的发射极背接触电极，并采用第四掩膜结构在所述基体背面的另一侧形成与所述N型非晶硅图案对应的基极背接触电极。
8.如权利要求7所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一掩膜结构、第二掩膜结构、第三掩膜结构及第四掩膜结构都设置有相互间隔排列的至少一个开口部和遮挡部；
所述第一掩膜结构、第二掩膜结构、第三掩膜结构及第四掩膜结构在其使用时，在所述开口部形成对应的图案，而不在所述遮挡部形成图案。
9.如权利要求8所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一掩膜结构与所述第二掩膜结构的开口部和遮挡部配合设置；
并且，所述第一掩膜结构的遮挡部宽度大于等于所述第二掩膜结构的开口部宽度，所述第二掩膜结构的遮挡部宽度大于等于所述第一掩膜结构的开口部宽度。
10.一种太阳能电池，其特征在于，采用如权利要求1所述的方法制成，包括：
基体；
采用掩膜技术设置于所述基体背面的至少一个P型非晶硅图案与至少一个N型非晶硅图案；
采用所述掩膜技术设置于所述基体背面一侧的与所述P型非晶硅图案对应的发射极背接触电极；
采用所述掩膜技术设置于所述基体背面另一侧的与所述N型非晶硅图案对应的基极背接触电极；以及
在所述P型非晶硅图案与N型非晶硅图案上层形成的所述太阳能电池的正负极。
11.如权利要求10所述的太阳能电池，其特征在于，所述基体为N型晶硅片或P型晶硅片。
12.如权利要求10所述的太阳能电池，其特征在于，所述P型非晶硅图案与所述N型非晶硅图案在所述基体背面交叉排列设置，且在每一个所述P型非晶硅图案与所述N型非晶硅图案之间都形成一间隔区间。
13.如权利要求10所述的太阳能电池，其特征在于，还包括：
利用所述掩膜技术在所述P型非晶硅图案与N型非晶硅图案上层形成的所述太阳能电池的正负极。
14.如权利要求12所述的太阳能电池，其特征在于，还包括：
位于每一个所述间隔区间内的填充保护膜。
15.如权利要求10所述的太阳能电池，其特征在于，所述P型非晶硅图案采用第一掩膜结构在所述基体的背面形成，所述N型非晶硅图案采用第二掩膜结构在所述基体背面形成。
16.如权利要求15所述的太阳能电池，其特征在于，所述发射极背接触电极采用第三掩膜结构在所述基体背面的一侧形成，所述基极背接触电极采用第四掩膜结构在所述基体背面的另一侧形成。
17.如权利要求16所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一掩膜结构、第二掩膜结构、第三掩膜结构及第四掩膜结构都设置有相互间隔排列的至少一个开口部和遮挡部；
所述第一掩膜结构、第二掩膜结构、第三掩膜结构及第四掩膜结构在其使用时，在所述开口部形成对应的图案，而不在所述遮挡部形成图案。
18.如权利要求17所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一掩膜结构与所述第二掩膜结构的开口部和遮挡部配合设置；
并且，所述第一掩膜结构的遮挡部宽度大于等于所述第二掩膜结构的开口部宽度，所述第二掩膜结构的遮挡部宽度大于等于所述第一掩膜结构的开口部宽度。
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| CN103346211A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-10-09 | 英利集团有限公司 | 一种背接触太阳能电池及其制作方法 |
| CN105118870A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-02 | 深圳市科纳能薄膜科技有限公司 | 一种制作背接触异质结单晶硅太阳能电池的方法 |
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2018
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