CN118099238A - 一种背接触电池及其制造方法和光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于背接触电池技术领域，具体涉及一种背接触电池及其制造方法和光伏组件，包括半导体分布层、硅合金层、金属导电层，沿金属导电层的Z轴方向向外依次设置的含双金属合金膜层、锡膏层，以及阻水绝缘层；其中，硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层形成的金属导电膜层的位于过渡区域的部分设置有第一绝缘槽，锡膏层的位于过渡区域的部分处设置有与第一绝缘槽连通的第二绝缘槽；阻水绝缘层填充在第一绝缘槽内并延伸至第二绝缘槽内。本发明能够实现与常规基于透明导电膜和银栅的背接触电池性能效果相当，但为无铟无银的低成本背接触电池，大幅降低背接触电池的生产成本，提升电池转换效率和生产良率，兼顾提升耐候性能。
Description
技术领域
本发明属于背接触电池技术领域，具体涉及一种背接触电池及其制造方法和光伏组件。
背景技术
现有技术的背接触电池结构，需要在硅片背面沉积导电膜，目前一般采用透明导电膜ITO或TCO；并通过蚀刻的方式，在第一开口区与第二开口区之间形成绝缘槽及在硅片第一开口区与第二开口区上形成金属电极，一般采用低温银浆形成银栅线金属电极。其使用昂贵的透明导电膜和低温银浆，使电池成本居高不下。此外，现有的联合钝化背接触电池需在第一开口区与第二开口区之间去除导电膜形成绝缘槽，其采用激光开槽都是在透明导电膜或者透明P型或透明N型的非晶硅钝化层上进行选择性开槽，因为材料透光，激光不能被共振吸收，导致开槽难度很大；而采用湿法蚀刻方式，工艺较复杂，对电池片的影响也较大；进一步加大背接触电池规模量产的难度。
申请人的早期研究提供了一种无银无铟的背接触电池，其设置了硅合金层和金属导电层，作为电极引出方式，其使用时在背接触电池上直接涂图案化锡膏引出电流，但是经申请人进一步研究发现，存在下述问题：
因磁控溅射或蒸镀等镀膜方式无法实现较厚的金属薄膜溅射（这是由于在磁控溅射或蒸镀过程中，随着薄膜厚度的增加，薄膜内部累积的应力也会增加。这些应力会导致薄膜的开裂、剥离或其他形式的失效。尤其对于金属薄膜，较高的残余应力可能导致薄膜与基底之间的粘附力下降。再者在溅射或蒸镀过程中，基底和薄膜可能会因长时间的镀膜过程使表面温度太高从而影响薄膜的结构和性能），同时制造的金属薄膜厚度太厚，会降低硅合金层在硅合金层和金属导电层中的占比而影响金属层与硅薄膜层之间的接触界面效果，所以制造的镍金属膜（即硅合金层和金属导电层）较薄。但镍金属膜较薄不太利于组件封装时焊带的焊接，同时镍金属膜较薄容易在锡膏焊接过程，焊接点处的镍金属膜被破坏，造成接触不良，影响电池电流的导出，因此容易造成焊接不良问题。同时此时锡膏焊接需要在特定焊接点处进行，对仪器的精密度要求较高，工艺复杂度高。
需要说明的是，本发明的该部分内容仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然构成现有技术或公知技术。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种背接触电池及其制造方法和光伏组件，该背接触电池能够实现与常规基于透明导电膜和银栅的背接触电池性能效果相当，但为无铟无银的低成本背接触电池，大幅降低背接触电池的生产成本，提升电池转换效率和生产良率，兼顾提升耐候性能。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种背接触电池，包括具有正面和背面的硅片，设置在背面且沿硅片的Z轴方向向外依次设置的半导体分布层、硅合金层、金属导电层，半导体分布层包括沿硅片的Y轴方向交替排布的第一半导体层和第二半导体层，所述第二半导体层的端部延伸至相邻的第一半导体层端部的外表面上以形成过渡区域，所述背接触电池还包括：沿金属导电层的Z轴方向向外依次设置的含双金属合金膜层、锡膏层，以及阻水绝缘层；其中，硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层形成金属导电膜层，金属导电膜层的位于过渡区域的部分设置有第一绝缘槽，锡膏层的位于过渡区域的部分处设置有与第一绝缘槽连通的第二绝缘槽，且在Y轴方向上，第二绝缘槽的宽度不小于第一绝缘槽的宽度；阻水绝缘层填充在第一绝缘槽内并延伸至第二绝缘槽内，锡膏层中锡膏的表面张力不高于500mN/m，锡膏在阻水绝缘层表面的接触角θ1大于锡膏在含双金属合金膜层表面的接触角θ2。
在本发明的一些优选实施方式中，θ1≥90°，θ2为20°-80°。
在本发明的一些优选实施方式中，θ1与θ2的差值为20°-85°。
在本发明的一些优选实施方式中，所述阻水绝缘层延伸至覆盖在含双金属合金膜层的表面上。
在本发明的一些优选实施方式中，在Z轴方向上，所述阻水绝缘层的覆盖在含双金属合金膜层Y轴方向表面的部分的厚度t与含双金属合金膜层的厚度的比值为3-30：1。
在本发明的一些优选实施方式中，所述含双金属合金膜层中包含第一金属元素和第二金属元素，第一金属元素选自镍、铝、铂、钴、钛、钨中的一种，第二金属元素选自铜、锡、锌中的一种；第一金属元素的质量含量在20%-75%，第二金属元素的质量含量在25%-80%。
在本发明的一些优选实施方式中，所述含双金属合金膜层与所述锡膏层进行冶金结合式连接。
在本发明的一些优选实施方式中，所述含双金属合金膜层为镍铜金属膜层，在所需θ2为20°-50°时镍铜金属膜层中镍、铜的质量比为1：3-9；在所需θ2为51°-80°时镍铜金属膜层中镍、铜的质量比为1：0.3-3。
在本发明的一些优选实施方式中，所述含双金属合金膜层与所述金属导电层、所述硅合金层的厚度之比为2-15：1-5：1。
在本发明的一些优选实施方式中，所述含双金属合金膜层的厚度为10-30nm，所述金属导电层的厚度为4-10nm，所述硅合金层的厚度为2-6nm。
在本发明的一些优选实施方式中，所述硅合金层含金属硅化物且硅合金层的方块电阻为60-100，所述金属导电层的方块电阻为3-50/>；所述金属硅化物和所述金属导电层中各自所含的金属元素各自独立地包括镍、铝、铂、钴、钛、钨中的至少一种。
在本发明的一些优选实施方式中，所述硅合金层含掺杂元素，掺杂元素包括硼或磷。
在本发明的一些优选实施方式中，所述第一金属元素与所述硅合金层中的金属元素、所述金属导电层中的金属元素相同。
在本发明的一些优选实施方式中，所述金属导电层包括镍层、铝层、铂层中的一种。
在本发明的一些优选实施方式中，在Z轴方向上，所述阻水绝缘层的位于第一绝缘槽内的部分的填充厚度T占所述第一绝缘槽的厚度的50%-100%。
在本发明的一些优选实施方式中，所述阻水绝缘层的整体总厚度为100-300nm。
在本发明的一些优选实施方式中，所述阻水绝缘层包括氮化硅和/或二氧化硅。
在本发明的一些优选实施方式中，所述背接触电池具有如下至少一种结构：
结构一、在Y轴方向上，第二绝缘槽横跨第一绝缘槽且继续向外延伸；
结构二、第一绝缘槽沿Z轴方向延伸至第二半导体层或第一半导体层；
结构三、所述第一绝缘槽的宽度为0.05-0.5mm；
结构四、在宽度方向上，第二绝缘槽的一端与同一侧相邻的第一绝缘槽端部之间的距离d在10-50μm；
结构五、在所述过渡区域中第一半导体层和第二半导体层之间直接接触或设置掩膜层；
结构六、所述第一半导体层、第二半导体层、硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层、锡膏层以及阻水绝缘层分别沿背面的X轴方向延伸设置；
结构七、所述背接触电池还包括在硅片正面设置的正面钝化层。
在本发明的一些优选实施方式中，所述锡膏层的厚度≥200μm。
在本发明的一些优选实施方式中，锡膏的组成包括焊料和焊膏，其中焊料包含锡和铋，焊膏包含聚合松香、改性松香、聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚和氢化蓖麻油；以锡膏中各组分重量百分比计，锡含量在35%-40%，铋含量在50%-55%、优选50%-52.5%，聚合松香含量在2%-5%，改性松香含量在2%-5%，聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚的含量在3%-4%；氢化蓖麻油含量在0.5%-1%。
在本发明的一些优选实施方式中，所述第一半导体层包括在硅片背面向外依次设置的第一钝化层、第一掺杂硅晶层，所述第二半导体层包括第二掺杂硅晶层。
进一步的，在本发明的一些具体实施方式中，所述第二半导体层还包括设置在硅片背面上的第二钝化层，第二钝化层位于所述硅片背面和所述第二掺杂硅晶层之间；所述第一钝化层包括第一本征非晶硅层或第一隧穿氧化层，第二钝化层包括第二本征非晶硅层或第二隧穿氧化层。
在本发明的另外一些实施方式中，所述硅片背面全覆盖的设置所述第一钝化层，所述第一掺杂硅晶层和第二掺杂硅晶层均位于所述第一钝化层的远离硅片背面的一侧，第二掺杂硅晶层及其覆盖的部分第一钝化层形成第二半导体层，所述第一钝化层为隧穿氧化层，第一掺杂硅晶层、第二掺杂硅晶层均为掺杂多晶层。
第二方面，本发明提供一种背接触电池的制造方法，包括以下步骤：
S1、在硅片的背面形成第一半导体层，并在第一半导体层上沿硅片Y轴方向间隔开设第一开口区；之后在背面形成第二半导体层，并在所述第二半导体的覆盖在第一半导体外表面的部分上开设第二开口区；
S2、采用掩膜的方式，在S1所得背面依次形成硅合金层、金属导电层，再在金属导电层表面溅射形成含双金属合金膜层，该步骤中掩膜遮挡的区域为过渡区域的至少部分，溅射后遮挡的区域形成第一绝缘槽，硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层形成金属薄膜层；
S3、在S2所得背面，采用掩膜的方式，该步骤的掩膜中裸露的区域包括过渡区域内未沉积金属薄膜层的区域，裸露区域形成第二绝缘槽，其它区域被遮挡，在裸露区域内磁控溅射阻水绝缘层；磁控溅射使得阻水绝缘层填充在第一绝缘槽和第二绝缘槽内；
S4、在S3所得背面整面涂覆锡膏，形成覆盖含双金属合金膜层表面的锡膏层；其中，锡膏的表面张力不高于500mN/m，锡膏在阻水绝缘层表面的接触角θ1大于锡膏在含双金属合金膜层表面的接触角θ2。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中，形成含双金属合金膜层时对应合金靶的溅射功率为3-8kW。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中形成含双金属合金膜层的过程中，溅射的条件包括：真空度为5×10-3Pa- 5×10-1Pa，溅射时间为30s-120s；采用的合金靶为镍、铝、铂、钴、钛、钨、铜、锡、锌中的两种以上金属的合金。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中采用蒸镀或溅射依次形成硅合金层、金属导电层。
进一步优选地，采用溅射形成硅合金层、金属导电层，溅射的条件包括：真空度为5×10-3Pa- 5×10-1Pa，控制形成硅合金层时对应第一金属靶的溅射功率为5-12kW，形成硅合金层时的溅射时间为10-60s，形成金属导电层时对应第二金属靶的溅射功率为1-4kW，形成金属导电层时的溅射时间为10-90s。
更进一步优选地，第一金属靶、第二金属靶各自独立地为镍金属、铝金属、铂金属、钴金属、钛金属、钨金属、含镍合金、含铝合金、含铂合金、含钴合金、含钛合金、含钨合金中的一种。
在本发明的一些优选实施方式中，S3中掩膜中裸露的区域还包括过渡区域内未沉积金属薄膜层的区域的两侧边缘分别向Y轴方向延伸的部分区域，过渡区域内未沉积金属薄膜层的区域两侧边缘分别向Y轴方向延伸的宽度为10-50μm。
在本发明的一些优选实施方式中，S3中磁控溅射的条件包括：通入氩气和氮气的混合气体或通入氩气和氧气的混合气体，真空度为5×10-3Pa- 5×10-1Pa，设置硅靶的溅射功率为5-10kW，溅射时间为50-600s，所述氩气和氮气的混合气体中氩气和氮气的体积比为1：0.5-0.9，氩气和氧气的混合气体中氩气和氧气的体积比为1：0.1-0.3。
在本发明的一些优选实施方式中，S1的过程具体包括：
S101、提供硅片；
S102、在所述硅片的背面依次形成第一半导体层、掩膜层，第一半导体层包括在背面依次形成的第一钝化层和第一掺杂硅晶层；
S103、在S102所得背面预设区域内的第一半导体层及掩膜层进行第一刻蚀，形成间隔分布的第一开口区；
S104、之后去除剩余的所有掩膜层；
S105、之后在S104所得背面上形成第二半导体层，所述第二半导体层包括在背面上依次形成的第二钝化层和第二掺杂硅晶层；
S106、然后在S105所得背面保留有第一半导体层的区域进行第二刻蚀，以裸露第一半导体层，形成与第一开口区间隔排列的第二开口区。
在本发明的另外一些优选实施方式中，S1的过程具体包括：
S11、提供硅片；
S12、在所述硅片的背面依次形成第一半导体层，第一半导体层包括在背面依次形成的第一钝化层和第一掺杂硅晶层；
S13、在S12所得背面预设区域内的第一掺杂硅晶层进行第一刻蚀，形成间隔分布的第一开口区；
S14、之后在S13所得背面上形成第二掺杂硅晶层，第二掺杂硅晶层及其覆盖的部分第一钝化层形成第二半导体层；
S15、然后在S14所得背面保留有第一半导体层的区域进行第二刻蚀，以裸露部分第一半导体层，形成与第一开口区间隔排列的第二开口区。
第三方面，本发明提供一种背接触电池，其通过第一方面所述的背接触电池的制造方法制得。
第四方面，本发明提供一种光伏组件，其包括第一方面所述的背接触电池，或者第三方面所述的背接触电池。
有益效果：
本发明通过上述技术方案，尤其是在硅合金层、金属导电层表面设置含双金属合金膜层、锡膏层、阻水绝缘层，能够实现与常规基于透明导电膜和银栅的背接触电池性能效果相当，但为无铟无银的低成本背接触电池，大幅降低背接触电池的生产成本，提升电池转换效率和生产良率，兼顾提升耐候性能。其中，本发明通过在含双金属合金膜层表面印刷锡膏层能够提高金属导电膜层的厚度，且不影响硅合金层在硅合金层和金属导电薄膜层（即金属导电层和含双金属合金膜层的组合）中的占比，能够保证锡膏层与硅薄膜层（即半导体分布层）间界面的良好接触，保证高导电率，利于进一步提升电池的性能，尤其是电池转换效率和生产良率、耐候性能；且，配合直接在含双金属合金膜层表面设置低成本的锡膏层，更利于电池封装时焊接，能够有效避免焊接不良，提高生产良率，且直接形成层也避免了精密控制焊点的工艺，降低了工艺的复杂性。
其中，本发明在第一绝缘槽和第二绝缘槽内设置阻水绝缘层，既增加第一半导体层和第二半导体层间的绝缘效果，同时又能在后续封装成光伏组件时，可以更好阻挡水汽从各绝缘槽进入电池片内部，进一步提升光伏组件的耐候性能，且避免短路。而在相同条件下，若不设置阻水绝缘层，封装焊接时锡膏溶化可能会在绝缘槽位置造成短路；且制造上不好操作印刷锡膏。
而且，本发明采用适宜小表面张力的锡膏，锡膏在阻水绝缘层表面的接触角θ1大于锡膏在含双金属合金膜层表面的接触角θ2，使得含双金属合金膜层表面与锡膏之间有较好的润湿性和亲和性，而阻水绝缘层表面对锡膏的润湿性很差，锡膏就只在含双金属合金膜层表面区域形成锡膏层，而阻水绝缘层表面区域对锡膏依然具有良好的绝缘性，从而利于提升生产良率，提升光伏组件的耐候性能。
本发明的制造方法中，先制造较薄的金属膜（即硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层的组合膜层，如可以通过磁控溅射或蒸镀实现），可以保证镀膜质量，再溅射阻水绝缘层之后，通过在金属膜表面涂布锡膏，既保证导电率又利于组件封装时的焊接操作；而且，通过掩膜的方式，在第一半导体层和第二半导体层上镀硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层、阻水绝缘层，直接在镀膜过程中形成第一绝缘槽和第二绝缘槽，无需刻蚀形成绝缘槽，工艺简单，避免现有技术采用激光刻蚀形成绝缘槽的方式对电池片的不利影响，利于规模量产；最后通过整面涂覆锡膏，因为锡膏表面张力较小，含双金属合金膜层表面对锡膏有较好的润湿性和亲和性，锡膏就只在含双金属合金膜层区域形成锡膏层，而阻水绝缘层表面无法形成成型的锡膏层，该区域依然具有良好的绝缘性，利于简化工艺，提升生产良率，提升光伏组件的耐候性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明背接触电池的一种具体实施方式的结构示意图。
图2为本发明背接触电池的另外一种具体实施方式的结构示意图。
图3为本发明背接触电池的一种具体实施方式的俯视图。
图4为本发明实施例1的形成第一半导体层的结构示意图；
图5为本发明实施例1的形成第一开口区Wp的结构示意图；
图6为本发明实施例1的形成第二半导体层的结构示意图；
图7为本发明实施例1的形成第二开口区Wn的结构示意图；
图8为本发明实施例1的形成硅合金层、金属导电层、镍铜金属膜层的结构示意图；
图9为本发明实施例1的形成阻水绝缘层的结构示意图。
附图标记说明
1、硅片，2、第一隧穿氧化层，3、第一掺杂多晶层，4、第二本征非晶硅层，5、第二掺杂硅晶层，6、叠层导电膜，7、镍铜金属膜层，8、阻水绝缘层，9、锡膏层，10、正面叠层，11、第一绝缘槽。
具体实施方式
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。其中，术语“可选的”、“任选的”均是指可以包括，也可以不包括（或可以有，也可以没有）。
本发明中，锡膏在阻水绝缘层表面的接触角θ1、锡膏在含双金属合金膜层表面的接触角θ2均是通过接触角测量仪或接触角计来测试得到，接触角测量原理是通过在固体表面上滴加液体，然后测量液体与固体表面接触线形成的夹角来评估表面的亲疏水性。
锡膏的表面张力通过垂直杯法（Wilhelmy板法）测试得到，垂直杯法是一种常用的表面张力测量方法，原理是将一块板材或丝线浸入液体中，然后测量液体表面张力使板材或丝线受到的拉力。
第一方面，本发明提供了一种背接触电池，包括具有正面和背面的硅片，设置在背面且沿硅片的Z轴方向向外依次设置的半导体分布层、硅合金层、金属导电层，半导体分布层包括沿硅片的Y轴方向交替排布的第一半导体层和第二半导体层，所述第二半导体层的端部延伸至相邻的第一半导体层端部的外表面上以形成过渡区域。可以理解的是，过渡区域是指第二半导体层的不与硅片接触的延伸区域对应的表面，包括第二半导体层的与硅片接触的垂直延伸部分的表面。
本发明所述背接触电池还包括：沿金属导电层的Z轴方向向外依次设置的含双金属合金膜层、锡膏层，以及阻水绝缘层；其中，硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层形成金属导电膜层，金属导电膜层的位于过渡区域的部分设置有第一绝缘槽，锡膏层的位于过渡区域的部分处设置有与第一绝缘槽连通的第二绝缘槽，且在Y轴方向上，第二绝缘槽的宽度不小于第一绝缘槽的宽度；阻水绝缘层填充在第一绝缘槽内并延伸至第二绝缘槽内，锡膏层中锡膏的表面张力不高于500mN/m，锡膏在阻水绝缘层表面的接触角θ1大于锡膏在含双金属合金膜层表面的接触角θ2。
可以理解的是，锡膏的表面张力、锡膏的接触角均是指融化状态下的锡膏的性能。
在本发明的一些优选实施方式中，θ1≥90°。
优选地，θ2为20°- 80°。
在本发明的一些优选实施方式中，θ1与θ2的差值为20°-85°、优选20°-80°、进一步优选30°-80°。采用适宜差值的θ1与θ2，锡膏在含双金属合金膜层和阻水绝缘层表面的润湿性差异大，从而使得锡膏可以更好在含双金属合金膜层表面区域形成锡膏层，在阻水绝缘层区域不形成锡膏层而依然保持良好的绝缘性，进一步提高电池生产良率和耐候性。
在本发明的一些优选实施方式中，所述含双金属合金膜层中包含第一金属元素和第二金属元素，第一金属元素选自镍、铝、铂、钴、钛、钨中的一种，第二金属元素选自铜、锡、锌中的一种。
进一步优选地，第一金属元素的质量含量在20%-75%，第二金属元素的质量含量在25%-80%，适宜含量的第一金属元素和第二金属元素，更利于调整含双金属合金膜层表面的表面能和表面粗糙度在适宜范围，以更好的调整其与锡膏层的接触角θ2大小，使其与θ1的差值在合适的范围内，利于更好的涂布锡膏层，提升界面结合效果。
在本发明的一些优选实施方式中，所述含双金属合金膜层与所述锡膏层进行冶金结合式连接。锡膏在含双金属合金膜层上具有良好的润湿性，能冶金结合式连接，使其生成具有更强的结合力和更稳定的化学性质的特定的金属间化合物，更利于提高连接的可靠性和耐久性，同时还可以提供更大的接触面积，从而降低电阻和电压降，并提高器件的性能和效率。
在本发明的一些优选实施方式中，所述含双金属合金膜层为镍铜金属膜层，在所需θ2为20°-50°时镍铜金属膜层中镍、铜的质量比为1：3-9；在所需θ2为51°-80°、优选51°-70°时镍铜金属膜层中镍、铜的质量比为1：0.3-3、优选1：0.5-3。采用该优选方案，能够合理改变不同材料在复合材料中的比例，获得合理的镍铜金属膜层整体的表面能，更利于调整含双金属合金膜层表面能的精确控制，以满足其与阻水绝缘层表面的差异，利于锡膏层在镍铜金属膜层中表面的成膜涂布。
在本发明的一些优选实施方式中，所述含双金属合金膜层与所述金属导电层、所述硅合金层的厚度之比为2-15：1-5：1、优选3-15：1-5：1。采用该优选方案，合理的厚度比能够确保在含双金属合金膜层与金属导电层、硅合金层之间形成良好的界面结合，更利于确保各层之间的相互作用，提高器件的稳定性和可靠性。
在本发明的一些优选实施方式中，所述含双金属合金膜层的厚度为10-30nm。本发明能够采用较厚的含双金属合金膜层，能够提供更多的电子传输通道，从而降低电阻，提高电子的传输效率，更利于提高太阳能电池的电流输出，增强电池转换效率。
优选地，所述金属导电层的厚度为4-10nm。
优选地，所述硅合金层的厚度为2-6nm。
在本发明的一些优选实施方式中，所述硅合金层含金属硅化物且硅合金层的方块电阻为60-100，所述金属导电层的方块电阻为3-50/>。其中，硅合金层既能实现硅与金属之间良好的欧姆接触，保证半导体层和金属导电层进行良好的欧姆接触，又具有适宜高的导电率（即低方块电阻），所以其可以直接替代现有技术的背接触电池中的透明导电膜和银细栅以及主栅。尤其是，采用硅合金层和金属导电层的叠层，既能在各层界面处形成良好的欧姆接触，又可以利用金属导电层进一步提高整体材料的导电性，更利于电流的导出，同时金属导电层表面具有较高的硬度和耐磨性，更利于组件封装时焊带在其表面的焊接。
本发明中，对各种金属硅化物的具体形态（或具体化合物组成）没有限制，只要是含硅和金属的原料元素发生反应的产物均能实现本发明的目的和技术效果；示例性的，所述硅化镍可以为NiSi2、NiSi、Ni2Si三种形态。
在本发明中，在第一半导体层和第二半导体层的外表面设置硅合金层和金属导电层（对应到制造方法中，是在两个半导体层的硅表面磁控溅射，硅和金属发生反应得到金属硅化物，能形成高导电率的硅合金层），硅合金层能使得在半导体层和金属导电层之间形成良好的电流通道，很好的让硅片内部的电子和空穴跑到电池表面并传导到外部电路中。
进一步优选的，所述金属硅化物和所述金属导电层中各自所含的金属元素各自独立地包括镍、铝、铂、钴、钛、钨中的至少一种。
本发明中，硅合金层中包括金属硅化物，还可能不可避免的包含金属单质或金属合金，这是由于在制造时磁控溅射金属靶时，溅射的金属的部分会与半导体层表面的硅反应形成金属硅化物，还可能掺杂未反应的金属单质以及其与硅的合金形式。
在本发明的一些优选实施方式中，所述硅合金层含掺杂元素，掺杂元素包括硼或磷。
在本发明的一些优选实施方式中，所述第一金属元素与所述硅合金层中的金属元素、所述金属导电层中的金属元素相同。
本发明金属导电层不含硅，由金属组成。在本发明的一些优选实施方式中，所述金属导电层包括镍层、铝层、铂层中的一种。
在本发明的一些优选实施方式中，在Z轴方向上，所述阻水绝缘层的位于第一绝缘槽内的部分的填充厚度T占所述第一绝缘槽的厚度的50%-100%、优选60%-100%。采用该优选方案，能够提高器件的防水性能、绝缘性能、封装密封性能和耐用性，更利于延长电池的使用寿命。
在本发明的一些优选实施方式中，所述阻水绝缘层延伸至覆盖在含双金属合金膜层的表面上。
在Z轴方向上，所述阻水绝缘层的覆盖在含双金属合金膜层Y轴方向表面的部分的厚度t与含双金属合金膜层的厚度的比值为3-30：1。
在本发明的一些优选实施方式中，在Z轴方向上，所述阻水绝缘层的覆盖在含双金属合金膜层Y轴方向表面的部分的厚度t与含双金属合金膜层的厚度的比值为3-30：1、优选8-30：1。采用该优选方案，能够确保阻水绝缘层有足够的量填充到第二绝缘槽内，并覆盖到含双金属合金膜层Y轴方向表面，能够减少内部短路的风险，更利于提高器件的绝缘效果和耐用性，也更利于锡膏层的涂布。
在本发明的一些优选实施方式中，所述阻水绝缘层的整体总厚度为100-300nm。采用适宜厚的阻水绝缘层，能够提高器件的防水性能、绝缘保护能力和耐久性，同时降低制造成本，更利于延长电池的使用寿命。
本发明阻水绝缘层只要满足阻水和方块电阻的实际需求即可。在本发明的一些优选实施方式中，所述阻水绝缘层包括氮化硅和/或二氧化硅。
在本发明的一些优选实施方式中，在Y轴方向上，第二绝缘槽横跨第一绝缘槽且继续向外延伸。进一步优选的，第二绝缘槽沿第一绝缘槽的中心轴对称分布。
在本发明的一些优选实施方式中，第一绝缘槽沿Z轴方向延伸至第二半导体层或第一半导体层。
在本发明的一些优选实施方式中，所述第一绝缘槽的宽度为0.05-0.5mm。采用适宜宽度的第一绝缘槽，能够提供足够的绝缘空间，有效隔离第一绝缘槽两侧的电连接，又利于阻水绝缘层的填充，更利于实现绝缘效果和防水性能的最佳平衡。
在本发明的一些优选实施方式中，在宽度方向上，第二绝缘槽的一端与同一侧相邻的第一绝缘槽端部之间的距离d在10-50μm。采用适宜距离d的第二绝缘槽和第一绝缘槽，能够在含双金属合金膜层表面形成足够宽的阻水绝缘层，更利于锡膏层涂布时保证第一半导体层区域和第二半导体层区域之间的良好绝缘效果。
在本发明的一些优选实施方式中，在所述过渡区域中第一半导体层和第二半导体层之间直接接触或设置掩膜层，优选无需设置掩膜层而是直接接触。
在本发明的一些优选实施方式中，所述第一半导体层、第二半导体层、硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层、锡膏层以及阻水绝缘层分别沿背面的X轴方向延伸设置。
在本发明的一些优选实施方式中，所述背接触电池还包括在硅片正面设置的正面钝化层。
进一步优选地，所述正面钝化层为第三本征非晶硅、第三本征非晶硅外叠加掺杂非晶硅、第三本征非晶硅外叠加掺杂微晶硅、隧穿氧化硅、隧穿氧化硅外叠加掺杂多晶硅中的任一种。
本发明中可以根据需求在所述正面钝化层的外表面设置或不设置减反层。
所述正面钝化层的厚度以及在含掺杂非晶硅或掺杂多晶硅时的有效掺杂浓度、减反层的具体组成和厚度均可以按照现有技术中的进行，均可以用于本发明。示例性的，正面钝化层的厚度在5-30nm，掺杂非晶硅或掺杂多晶硅的有效掺杂浓度在1e19cm-3-1e20cm-3，减反层的厚度在50-150nm，减反层的种类例如可以为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅等中的至少一种。
在本发明的一些优选实施方式中，所述锡膏层的厚度≥200μm、优选200-500μm。采用适宜厚的锡膏层，能够提供足够的导电性能和良好的焊接性能，更利于电流的有效传输和焊接的可靠连接。
本发明中，锡膏的表面张力、锡膏在阻水绝缘层表面的接触角θ1、锡膏在含双金属合金膜层表面的接触角θ2均可以通过调整锡膏的组成来调节。
在本发明的一些优选实施方式中，锡膏的组成包括焊料和焊膏，其中焊料包含锡和铋，焊膏包含聚合松香、改性松香、聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚和氢化蓖麻油；以锡膏中各组分重量百分比计，锡含量在35%-40%，铋含量在50%-55%、优选50%-52.5%，聚合松香含量在2%-5%，改性松香含量在2%-5%，聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚的含量在3%-4%；氢化蓖麻油含量在0.5%-1%。采用该优选方案，能够提供合适的表面张力，更利于锡膏有选择的在含双金属合金膜层表面形成锡膏层，而不在阻水绝缘层表面形成锡膏层。
在本发明的一些优选实施方式中，所述第一半导体层包括在硅片背面向外依次设置的第一钝化层、第一掺杂硅晶层，所述第二半导体层包括第二掺杂硅晶层。
本发明中，所述第一掺杂硅晶层和第二掺杂硅晶层中一个为N型，另外一个为P型。
进一步的，在本发明的一些具体实施方式中，所述第二半导体层还包括设置在硅片背面上的第二钝化层，第二钝化层位于所述硅片背面和所述第二掺杂硅晶层之间，所述第一钝化层包括第一本征非晶硅层或第一隧穿氧化层，第二钝化层包括第二本征非晶硅层或第二隧穿氧化层。进一步优选地，第一钝化层包括第一隧穿氧化层，第二钝化层包括第二本征非晶硅层，该联合钝化结构配合含双金属合金膜层、锡膏层、阻水绝缘层，能够在不使用昂贵的ITO和银浆的情况下保持混合钝化的优势，又能在表面形成极易焊接的锡膏层电极，更利于降低生产成本、减少不良及提升电池性能。
在本发明的另外一些实施方式中，所述硅片背面全覆盖的设置所述第一钝化层，所述第一掺杂硅晶层和第二掺杂硅晶层均位于所述第一钝化层的远离硅片背面的一侧，第二掺杂硅晶层及其覆盖的部分第一钝化层形成第二半导体层。进一步优选地，所述第一钝化层为隧穿氧化层，第一掺杂硅晶层、第二掺杂硅晶层均为掺杂多晶层。第一掺杂硅晶层、第二掺杂硅晶层均采用隧穿氧化层钝化，能够在隧穿氧化层表面的掺杂多晶硅表面形成良好的欧姆接触，进一步降低接触电阻，更利于电流传输效率，减少能量损耗，提高器件的整体性能。
本发明第一钝化层、第二钝化层的厚度可以根据实际种类参照现有技术进行选择。优选地，所述隧穿氧化层、第一隧穿氧化层、第二隧穿氧化层的厚度各自独立地为1.5-2.5nm，第一掺杂硅晶层的厚度为50-300nm，所述第二本征非晶硅层、第一本征非晶硅层的厚度各自独立地为5-15nm，第二掺杂硅晶层的厚度为5-30nm。
本发明所述第一掺杂硅晶层和第二掺杂硅晶层的有效掺杂浓度可以分别参照现有技术中的范围，示例性的，第一掺杂硅晶层和第二掺杂硅晶层的有效掺杂浓度各自独立地在1e19 cm-3-4e20 cm-3。
第二方面，本发明提供一种背接触电池的制造方法，包括以下步骤：
S1、在硅片的背面形成第一半导体层，并在第一半导体层上沿硅片Y轴方向间隔开设第一开口区；之后在背面形成第二半导体层，并在所述第二半导体的覆盖在第一半导体外表面的部分上开设第二开口区；
S2、采用掩膜的方式，在S1所得背面依次形成硅合金层、金属导电层，再在金属导电层表面溅射形成含双金属合金膜层，该步骤中掩膜遮挡的区域为过渡区域的至少部分，溅射后遮挡的区域形成第一绝缘槽，硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层形成金属薄膜层；
S3、在S2所得背面，采用掩膜的方式，该步骤的掩膜中裸露的区域包括过渡区域内未沉积金属薄膜层的区域，裸露区域形成第二绝缘槽，其它区域被遮挡，在裸露区域内磁控溅射阻水绝缘层；磁控溅射使得阻水绝缘层填充在第一绝缘槽和第二绝缘槽内；
S4、在S3所得背面整面涂覆锡膏，形成覆盖含双金属合金膜层表面的锡膏层；其中，锡膏的表面张力不高于500mN/m，锡膏在阻水绝缘层表面的接触角θ1大于锡膏在含双金属合金膜层表面的接触角θ2。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中，形成含双金属合金膜层时对应合金靶的溅射功率为3-8kW。采用该优选方案，能够确保合金靶的均匀溅射，从而获得稳定的薄膜成分，更利于优化薄膜的性能和稳定性。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中形成含双金属合金膜层的过程中，溅射的条件包括：真空度为5×10-3Pa- 5×10-1Pa，溅射时间为30-120s。
进一步优选地，采用的合金靶为镍、铝、铂、钴、钛、钨、铜、锡、锌中的两种以上金属的合金。本发明中通过控制合金靶中的元素比例来控制得到的含双金属合金膜层中的金属比例。
在本发明的一些优选实施方式中，S2中采用蒸镀或溅射依次形成硅合金层、金属导电层。
进一步优选地，采用溅射形成硅合金层、金属导电层，溅射的条件包括：真空度为5×10-3Pa- 5×10-1Pa，控制形成硅合金层时对应第一金属靶的溅射功率为5-12kW，形成硅合金层时的溅射时间为10-60s，形成金属导电层时对应第二金属靶的溅射功率为1-4kW，形成金属导电层时的溅射时间为10-90s。
更进一步优选地，第一金属靶、第二金属靶各自独立地为镍金属、铝金属、铂金属、钴金属、钛金属、钨金属、含镍合金、含铝合金、含铂合金、含钴合金、含钛合金、含钨合金中的一种。
在本发明的一些优选实施方式中，S3中掩膜中裸露的区域还包括过渡区域内未沉积金属薄膜层的区域的两侧边缘分别向Y轴方向延伸的部分区域。进一步优选地，过渡区域内未沉积金属薄膜层的区域两侧边缘分别向Y轴方向延伸的宽度为10-50μm。
本发明S3中，可以通过磁控溅射实现阻水绝缘层填充在第一绝缘槽和第二绝缘槽内，进一步可以通过调整溅射厚度或功率等参数以调整对应绝缘槽的填充情况。
在本发明的一些优选实施方式中，S3中磁控溅射的条件包括：通入氩气和氮气的混合气体或通入氩气和氧气的混合气体，真空度为5×10-3Pa- 5×10-1Pa，设置硅靶的溅射功率为5-10kW，溅射时间为50-600s。
S3中可以通过调整阻水绝缘层溅射功率和溅射时间以及第一绝缘槽宽度等来调控阻水绝缘层的覆盖在含双金属合金膜层Y轴方向表面的部分的厚度t与含双金属合金膜层的厚度的比值，和调控在Z轴方向上，所述阻水绝缘层的位于第一绝缘槽内的部分的填充厚度T占所述第一绝缘槽的厚度的比。
进一步优选地，所述氩气和氮气的混合气体中氩气和氮气的体积比为1：0.5-0.9。
进一步优选地，所述氩气和氧气的混合气体中氩气和氧气的体积比为1：0.1-0.3。
进一步优选地，氩气流量为500-800sccm。
本发明S2和S3掩膜时，可以采用具有根据遮挡需求设定图形的掩膜板，放进磁控溅射设备，经抽真空至目标真空度，然后进行磁控溅射。
本发明S4所述涂覆的方式例如可以为滚刷或涂布的方式。涂覆锡膏后，因为锡膏表面张力较小，含双金属合金膜层表面对锡有较好的润湿性和亲和性，锡膏就只在含双金属合金膜层区域形成锡膏层，而阻水绝缘层表面的亲和性差，锡膏无法在阻水绝缘层表面成型，所以阻水绝缘层表面区域依然具有良好的绝缘性。
本发明S1的过程可以参照现有技术的方法进行，只要能形成交替排布的第一半导体层和第二半导体层即可。
在本发明的一些优选实施方式中，S1的过程具体包括：
S101、提供硅片；
S102、在所述硅片的背面依次形成第一半导体层、掩膜层，第一半导体层包括在背面依次形成的第一钝化层和第一掺杂硅晶层；
S103、在S102所得背面预设区域内的第一半导体层及掩膜层进行第一刻蚀，形成间隔分布的第一开口区；
S104、之后去除剩余的所有掩膜层；
S105、之后在S104所得背面上形成第二半导体层，所述第二半导体层包括在背面上依次形成的第二钝化层和第二掺杂硅晶层；
S106、然后在S105所得背面保留有第一半导体层的区域进行第二刻蚀，以裸露第一半导体层，形成与第一开口区间隔排列的第二开口区。
在本发明的另外一些优选实施方式中，S1的过程具体包括：
S11、提供硅片；
S12、在所述硅片的背面依次形成第一半导体层，第一半导体层包括在背面依次形成的第一钝化层和第一掺杂硅晶层；
S13、在S12所得背面预设区域内的第一掺杂硅晶层进行第一刻蚀，形成间隔分布的第一开口区；
S14、之后在S13所得背面上形成第二掺杂硅晶层，第二掺杂硅晶层及其覆盖的部分第一钝化层形成第二半导体层；
S15、然后在S14所得背面保留有第一半导体层的区域进行第二刻蚀，以裸露部分第一半导体层，形成与第一开口区间隔排列的第二开口区。
本发明的制造方法中，还可以包括制造常规层的步骤，例如S1还可以包括形成正面钝化层以及任选的减反层的步骤。形成正面钝化层的步骤的进行时机可以参照现有技术中进行，在此不再赘述。
第三方面，本发明提供一种背接触电池，其通过第一方面所述的背接触电池的制造方法制得。该制造方法制得的背接触电池的结构和组成均与前述的背接触电池的结构和组成相同，在此不再赘述。
本发明所述背接触电池不设置主栅和细栅，在应用组装时，直接焊接电极线即可，具体的，使用组件封装时引用电极的方式即在第一开口区处区域形成的P极区和第二开口区处区域形成的N极区外的锡膏层表面直接焊上焊带，焊带为铜带、铝带等。
第四方面，本发明提供一种光伏组件，其包括第一方面所述的背接触电池，或者第三方面所述的背接触电池。
下面详细描述本发明的实施例，是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种背接触电池，通过如下方法制造得到：
S1包括：
S101、提供N型的硅片1；先在正面形成正面钝化层（具体为厚度为6nm的第三本征非晶硅层、厚度为10nm且有效掺杂浓度为5e19cm-3的掺杂非晶硅）、厚度为100nm的减反层（具体为氮化硅），形成正面叠层10。
S102、在硅片1的背面依次形成第一半导体层、掩膜层，第一半导体层包括在背面依次形成的第一隧穿氧化层2（厚度为2nm）和N型的第一掺杂多晶层3（厚度为100nm、有效掺杂浓度为1e20cm-3），如图4所示；
S103、在S102所得背面对第一半导体层进行第一刻蚀，形成间隔分布的第一开口区Wp；
S104、之后去除剩余的所有掩膜层，如图5所示；
S105、之后在S104所得背面上形成第二半导体层，第二半导体层包括在背面上依次形成的第二本征非晶硅层4（厚度为20nm）和P型的第二掺杂硅晶层5（具体为非晶，厚度为10nm、有效掺杂浓度为1e19cm-3），如图6所示；
S106、然后在S105所得背面保留有第一半导体层的区域进行第二刻蚀，如图7所示，以裸露第一半导体层，形成与第一开口区Wp间隔排列的第二开口区Wn。
S2、采用掩膜的方式在S106所得背面依次沉积硅合金层、金属导电层、镍铜金属膜层7，所述掩膜遮挡的区域为位于第二开口区Wn与第一开口区Wp之间的部分过渡区域，遮挡区域形成第一绝缘槽11，第一绝缘槽11的厚度为32nm，宽度为0.1mm。
具体的，将S106所得的电池片盖上有预设固定图形的第一掩膜板，放进磁控溅射设备，经抽真空至真空度达到5×10-2Pa，设置镍靶的溅射功率为8kW；溅射10s；接着将溅射功率调至2kw，继续溅射50s；得到厚度为4nm且含金属硅化物的硅合金层和厚度为8nm的不含硅的金属导电层的叠层导电膜6，硅合金层的方块电阻为80，金属导电层的方块电阻为35/>；接着设置镍铜靶的溅射功率为3.8kW，溅射45s，得到厚度为20nm的镍铜金属膜层7，如图8所示。镍铜金属膜层7中镍、铜质量含量依次为60%、40%；
S3、采用掩膜的方式，即将S2形成的位于第二开口区Wn与第一开口区Wp之间未沉积金属薄膜层的区域及距离该区域边缘20μm的区域裸露出来，裸露区域形成第二绝缘槽，其它区域被遮挡，磁控溅射阻水绝缘层8，如图9所示；所述阻水绝缘层8为氮化硅。
具体的，溅射过程为：将S2所得的电池片盖上有预设图形的第二掩膜板，放进磁控溅射设备，经抽真空至真空度达到5×10-2Pa，通过氩气和氮气的混合气体，所述氩气和氮气的体积比为1：0.8，氩气流量为600sccm，设置硅靶的溅射功率6kW；溅射400s；得到氮化硅薄膜层，作为阻水绝缘层8。在Z轴方向上，所述阻水绝缘层8的位于第一绝缘槽11内的部分的填充厚度T占所述第一绝缘槽11的厚度的80%。在Z轴方向上，所述阻水绝缘层8的覆盖在含双金属合金膜层Y轴方向表面的部分的厚度t与镍铜金属膜层7的厚度的比值为11：1。
S4、在S3所得背面整面涂布锡膏，形成覆盖镍铜金属膜层7表面的锡膏层9，如图1和图3所示，所述镍铜金属膜层7与所述锡膏层9进行冶金结合式连接。锡膏的组成为：以重量百分比计，锡40%；铋50%；聚合松香3%；改性松香3.5%；聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚3%；氢化蓖麻油0.5%。锡膏的表面张力为300mN/m，锡膏在阻水绝缘层8表面的接触角θ1为105°，锡膏在镍铜金属膜层7表面的接触角θ2为55°，所述锡膏层9厚度300μm。
实施例2
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，锡膏在镍铜金属膜层表面的接触角θ2为80°，为了满足该条件需要调整：锡膏的组成为：锡45%；铋45%，聚合松香、改性松香、聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚和氢化蓖麻油含量不变；锡膏表面张力为450mN/m，厚度不变。
实施例3
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，锡膏在镍铜金属膜层表面的接触角θ2为20°，使得θ1与θ2的差值为85°；为了满足该条件需要调整：锡膏的组成为锡35%；铋55%，聚合松香、改性松香、聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚和氢化蓖麻油含量不变；锡膏表面张力为200mN/m，厚度不变。
实施例4
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，镍铜金属膜层中镍、铜的质量比为1：0.3，为了满足该条件需要调整镍铜靶材中镍和铜的质量比为1：0.3。
实施例5
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，调整镍铜金属膜层的厚度为10nm，使得镍铜金属膜层与硅合金层的厚度之比为2.5：1。为了满足该条件需要调整的工艺为：镍铜金属膜溅射时间调整为23s。
实施例6
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，在Z轴方向上，阻水绝缘层的位于第一绝缘槽内的部分的填充厚度T占第一绝缘槽的厚度的50%。为了满足该条件需要调整的工艺为：调整第一绝缘槽的宽度为0.05mm。
实施例7
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，在Z轴方向上，阻水绝缘层的覆盖在镍铜金属膜层Y轴方向表面上的部分的厚度t与镍铜金属膜层的厚度的比值为5：1。为了满足该条件需要调整的工艺为：阻水绝缘层的溅射时间调整为160s。
实施例8
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，第二绝缘槽的宽度与第一绝缘槽的宽度相同，为满足该条件，调整S3、采用掩膜的方式，即将S2形成的位于第二开口区Wn与第一开口区Wp之间未沉积金属薄膜层的区域裸露出来，裸露区域形成第二绝缘槽。
实施例9
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S3中将S2形成的位于第二开口区Wn与第一开口区Wp之间未沉积金属薄膜层的区域及距离该区域边缘50μm的区域裸露出来，裸露区域形成第二绝缘槽。
实施例10
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，镍铜金属膜层替换为铜铝金属薄膜层，其对应制造工艺为更换双合金靶材为铜铝金属靶材料靶材，且铜铝金属膜层中的铝、铜含量依次为60%、40%。
实施例11
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S1中第二半导体层的结构不同，是由第二掺杂硅晶层5（具体为多晶硅）和对应区域的第一隧穿氧化层2形成，如图2所示，S1具体为：
S11、提供硅片1；
S12、在所述硅片1的背面依次形成第一半导体层，第一半导体层包括在背面依次形成的第一隧穿氧化层2和第一掺杂多晶层3；
S13、在S12所得背面预设区域内的第一掺杂多晶层3进行第一刻蚀，形成间隔分布的第一开口区；
S14、之后在S13所得背面上形成第二掺杂硅晶层5，第二掺杂硅晶层5及其覆盖的部分第一隧穿氧化层2形成第二半导体层；
S15、然后在S14所得背面保留有第一半导体层的区域进行第二刻蚀，以裸露部分第一半导体层，形成与第一开口区间隔排列的第二开口区。其中各相应层的厚度（或掺杂浓度）均分别与实施例1相同，仅结构不同。
对比例1
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，S2中不设置镍铜金属膜层，且通过调节金属导电层对应的金属膜溅射时间为250s，获得厚度较厚且厚度为40nm的金属导电层；且不进行S3和S4。
对比例2
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，不进行S3，而是直接进行S4。
对比例3
参照实施例1的方法进行，不同之处在于，第二绝缘槽的宽度与第一绝缘槽的宽度相同，阻水绝缘层形成后不覆盖镍铜金属膜层。
测试例
将上述实施例和对比例得到的背接触电池分别通过焊接电极线后进行电池性能测试，具体的，使用组件封装时引用电极的方式即在第一开口区处区域形成的P极导电区和第二开口区处区域形成的N极导电区外表面直接焊上焊带，焊带为铜带、铝带等（本测试例采用铜带）。性能测试的结果如表1所示。其中，测试方法如下：
1）-40℃~85℃热循环测试：
测试标准与条件：根据IEC61215-2 2016 地面光伏(PV)组件-设计鉴定和型式认证进行测试；条件为：高温85℃，低温-40℃，循环200次、900h；
2）湿热实验：
测试标准与测试条件：根据IEC61215-2 2016地面光伏(PV)组件-设计鉴定和型式认证进行测试；条件为：85℃，85%湿度循环测试，测试1000h；
测试结果要求：试验后外观无腐蚀、发黄、变色、脱层等明显异常，试验过程中无间歇短路或漏电现象，绝缘电阻满足初始试验的同样要求，功率衰减率小于5%。
本发明中，功率衰减率的计算方式为：测试前后的功率差的绝对值/测试前的功率。
其中，各实施例和对比例的电池转换效率均分别以实施例1作为参考基准而换算得到，实施例1的数据为归一化基准1，其他实例基于实施例1而换算，如对比例1的电池转换效率/实施例1的电池转换效率为0.972。其中，生产良率以生产一批次为20片背接触电池为基准得到的良率。
表1
通过上述结果可知，相对于对比例，采用本发明的实施例方案，能够在大幅降低背接触电池的生产成本的情况下，利于获得优异的电池转换效率和生产良率，兼顾较低的功率衰减率，耐候性能好。进一步的，根据实施例1和实施例3-11可知，采用本发明优选结构的背接触电池的方案，在保证高生产良率的同时，更利于提升电池转换效率，兼顾进一步提升耐候性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (20)
1.一种背接触电池，包括具有正面和背面的硅片，设置在背面且沿硅片的Z轴方向向外依次设置的半导体分布层、硅合金层、金属导电层，半导体分布层包括沿硅片的Y轴方向交替排布的第一半导体层和第二半导体层，所述第二半导体层的端部延伸至相邻的第一半导体层端部的外表面上以形成过渡区域，其特征在于，所述背接触电池还包括：沿金属导电层的Z轴方向向外依次设置的含双金属合金膜层、锡膏层，以及阻水绝缘层；其中，硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层形成金属导电膜层，金属导电膜层的位于过渡区域的部分设置有第一绝缘槽，锡膏层的位于过渡区域的部分处设置有与第一绝缘槽连通的第二绝缘槽，且在Y轴方向上，第二绝缘槽的宽度不小于第一绝缘槽的宽度；阻水绝缘层填充在第一绝缘槽内并延伸至第二绝缘槽内，锡膏层中锡膏的表面张力不高于500mN/m，锡膏在阻水绝缘层表面的接触角θ1大于锡膏在含双金属合金膜层表面的接触角θ2。
2.根据权利要求1所述的背接触电池，其特征在于，θ1≥90°，θ2为20°-80°；
和/或，
θ1与θ2的差值为20°-85°。
3.根据权利要求1所述的背接触电池，其特征在于，所述阻水绝缘层延伸至覆盖在含双金属合金膜层的表面上；
和/或，
在Z轴方向上，所述阻水绝缘层的覆盖在含双金属合金膜层Y轴方向表面的部分的厚度t与含双金属合金膜层的厚度的比值为3-30：1。
4.根据权利要求1所述的背接触电池，其特征在于，所述含双金属合金膜层中包含第一金属元素和第二金属元素，第一金属元素选自镍、铝、铂、钴、钛、钨中的一种，第二金属元素选自铜、锡、锌中的一种；第一金属元素的质量含量在20%-75%，第二金属元素的质量含量在25%-80%；
和/或，
所述含双金属合金膜层与所述锡膏层进行冶金结合式连接。
5.根据权利要求1或4所述的背接触电池，其特征在于，所述含双金属合金膜层为镍铜金属膜层，在所需θ2为20°-50°时镍铜金属膜层中镍、铜的质量比为1：3-9；在所需θ2为51°-80°时镍铜金属膜层中镍、铜的质量比为1：0.3-3。
6.根据权利要求1所述的背接触电池，其特征在于，所述含双金属合金膜层与所述金属导电层、所述硅合金层的厚度之比为2-15：1-5：1；
和/或，
所述含双金属合金膜层的厚度为10-30nm，所述金属导电层的厚度为4-10nm，所述硅合金层的厚度为2-6nm。
7.根据权利要求1或4所述的背接触电池，其特征在于，所述硅合金层含金属硅化物且硅合金层的方块电阻为60-100，所述金属导电层的方块电阻为3-50/>；所述金属硅化物和所述金属导电层中各自所含的金属元素各自独立地包括镍、铝、铂、钴、钛、钨中的至少一种；
和/或，
所述硅合金层含掺杂元素，掺杂元素包括硼或磷。
8.根据权利要求4所述的背接触电池，其特征在于，所述第一金属元素与所述硅合金层中的金属元素、所述金属导电层中的金属元素相同；
和/或，
所述金属导电层包括镍层、铝层、铂层中的一种。
9.根据权利要求1所述的背接触电池，其特征在于，在Z轴方向上，所述阻水绝缘层的位于第一绝缘槽内的部分的填充厚度T占所述第一绝缘槽的厚度的50%-100%。
10.根据权利要求1或9所述的背接触电池，其特征在于，所述阻水绝缘层包括氮化硅和/或二氧化硅；
和/或，
所述阻水绝缘层的整体总厚度为100-300nm。
11.根据权利要求1或9所述的背接触电池，其特征在于，所述背接触电池具有如下至少一种结构：
结构一、在Y轴方向上，第二绝缘槽横跨第一绝缘槽且继续向外延伸；
结构二、第一绝缘槽沿Z轴方向延伸至第二半导体层或第一半导体层；
结构三、所述第一绝缘槽的宽度为0.05-0.5mm；
结构四、在宽度方向上，第二绝缘槽的一端与同一侧相邻的第一绝缘槽端部之间的距离d在10-50μm；
结构五、在所述过渡区域中第一半导体层和第二半导体层之间直接接触或设置掩膜层；
结构六、所述第一半导体层、第二半导体层、硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层、锡膏层以及阻水绝缘层分别沿背面的X轴方向延伸设置；
结构七、所述背接触电池还包括在硅片正面设置的正面钝化层。
12.根据权利要求1所述的背接触电池，其特征在于，所述锡膏层的厚度≥200μm；
和/或，
锡膏的组成包括焊料和焊膏，其中焊料包含锡和铋，焊膏包含聚合松香、改性松香、聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚和氢化蓖麻油；以锡膏中各组分重量百分比计，锡含量在35%-40%，铋含量在50%-55%，聚合松香含量在2%-5%，改性松香含量在2%-5%，聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚的含量在3%-4%；氢化蓖麻油含量在0.5%-1%。
13.根据权利要求1所述的背接触电池，其特征在于，所述第一半导体层包括在硅片背面向外依次设置的第一钝化层、第一掺杂硅晶层，所述第二半导体层包括第二掺杂硅晶层；其中，
所述第二半导体层还包括设置在硅片背面上的第二钝化层，第二钝化层位于所述硅片背面和所述第二掺杂硅晶层之间；所述第一钝化层包括第一本征非晶硅层或第一隧穿氧化层，第二钝化层包括第二本征非晶硅层或第二隧穿氧化层；
或者，
所述硅片背面全覆盖的设置所述第一钝化层，所述第一掺杂硅晶层和第二掺杂硅晶层均位于所述第一钝化层的远离硅片背面的一侧，第二掺杂硅晶层及其覆盖的部分第一钝化层形成第二半导体层，所述第一钝化层为隧穿氧化层，第一掺杂硅晶层、第二掺杂硅晶层均为掺杂多晶层。
14.一种背接触电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在硅片的背面形成第一半导体层，并在第一半导体层上沿硅片Y轴方向间隔开设第一开口区；之后在背面形成第二半导体层，并在所述第二半导体的覆盖在第一半导体外表面的部分上开设第二开口区；
S2、采用掩膜的方式，在S1所得背面依次形成硅合金层、金属导电层，再在金属导电层表面溅射形成含双金属合金膜层，该步骤中掩膜遮挡的区域为过渡区域的至少部分，溅射后遮挡的区域形成第一绝缘槽，硅合金层、金属导电层、含双金属合金膜层形成金属薄膜层；
S3、在S2所得背面，采用掩膜的方式，该步骤的掩膜中裸露的区域包括过渡区域内未沉积金属薄膜层的区域，裸露区域形成第二绝缘槽，其它区域被遮挡，在裸露区域内磁控溅射阻水绝缘层；磁控溅射使得阻水绝缘层填充在第一绝缘槽和第二绝缘槽内；
S4、在S3所得背面整面涂覆锡膏，形成覆盖含双金属合金膜层表面的锡膏层；其中，锡膏的表面张力不高于500mN/m，锡膏在阻水绝缘层表面的接触角θ1大于锡膏在含双金属合金膜层表面的接触角θ2。
15.根据权利要求14所述的背接触电池的制造方法，其特征在于，S2中，形成含双金属合金膜层时对应合金靶的溅射功率为3-8kW；
和/或，
S2中形成含双金属合金膜层的过程中，溅射的条件包括：真空度为5×10-3Pa- 5×10- 1Pa，溅射时间为30-120s；采用的合金靶为镍、铝、铂、钴、钛、钨、铜、锡、锌中的两种以上金属的合金。
16.根据权利要求14所述的背接触电池的制造方法，其特征在于，S2中采用蒸镀或溅射依次形成硅合金层、金属导电层，溅射的条件包括：真空度为5×10-3Pa- 5×10-1Pa，控制形成硅合金层时对应第一金属靶的溅射功率为5-12kW，形成硅合金层时的溅射时间为10-60s，形成金属导电层时对应第二金属靶的溅射功率为1-4kW，形成金属导电层时的溅射时间为10-90s；第一金属靶、第二金属靶各自独立地为镍金属、铝金属、铂金属、钴金属、钛金属、钨金属、含镍合金、含铝合金、含铂合金、含钴合金、含钛合金、含钨合金中的一种。
17.根据权利要求14所述的背接触电池的制造方法，其特征在于，S3中掩膜中裸露的区域还包括过渡区域内未沉积金属薄膜层的区域的两侧边缘分别向Y轴方向延伸的部分区域，过渡区域内未沉积金属薄膜层的区域两侧边缘分别向Y轴方向延伸的宽度为10-50μm；
和/或，
S3中磁控溅射的条件包括：通入氩气和氮气的混合气体或通入氩气和氧气的混合气体，真空度为5×10-3Pa- 5×10-1Pa，设置硅靶的溅射功率为5-10kW，溅射时间为50-600s，所述氩气和氮气的混合气体中氩气和氮气的体积比为1：0.5-0.9，所述氩气和氧气的混合气体中氩气和氧气的体积比为1：0.1-0.3。
18.根据权利要求14所述的背接触电池的制造方法，其特征在于，S1的过程具体包括：
S101、提供硅片；
S102、在所述硅片的背面依次形成第一半导体层、掩膜层，第一半导体层包括在背面依次形成的第一钝化层和第一掺杂硅晶层；
S103、在S102所得背面预设区域内的第一半导体层及掩膜层进行第一刻蚀，形成间隔分布的第一开口区；
S104、之后去除剩余的所有掩膜层；
S105、之后在S104所得背面上形成第二半导体层，所述第二半导体层包括在背面上依次形成的第二钝化层和第二掺杂硅晶层；
S106、然后在S105所得背面保留有第一半导体层的区域进行第二刻蚀，以裸露第一半导体层，形成与第一开口区间隔排列的第二开口区；
或者，S1的过程具体包括：
S11、提供硅片；
S12、在所述硅片的背面依次形成第一半导体层，第一半导体层包括在背面依次形成的第一钝化层和第一掺杂硅晶层；
S13、在S12所得背面预设区域内的第一掺杂硅晶层进行第一刻蚀，形成间隔分布的第一开口区；
S14、之后在S13所得背面上形成第二掺杂硅晶层，第二掺杂硅晶层及其覆盖的部分第一钝化层形成第二半导体层；
S15、然后在S14所得背面保留有第一半导体层的区域进行第二刻蚀，以裸露部分第一半导体层，形成与第一开口区间隔排列的第二开口区。
19.一种背接触电池，其特征在于，其通过如权利要求14-18中任一项所述的背接触电池的制造方法制得。
20.一种光伏组件，其特征在于，其包括如权利要求1-13中任一项所述的背接触电池，或者如权利要求19所述的背接触电池。
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| CN202410509616.5A CN118099238A (zh) | 2024-04-26 | 2024-04-26 | 一种背接触电池及其制造方法和光伏组件 |
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2024
- 2024-04-26 CN CN202410509616.5A patent/CN118099238A/zh active Pending
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