CN203932078U - 一种背钝化太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种背钝化太阳能电池，它包括硅衬底层、发射极层、位减反膜层、多个正面银电极、背面钝化膜、背面金属层、贯穿于背面钝化膜和背面金属层中且与硅衬底层底面相接触的多个背面银电极、贯穿背面钝化膜的多个接触区，所述接触区上表面与硅衬底层底面相接触，所述接触区呈线段形状且排布成相互平行的多行，每行中的接触区相互平行且间隔分布，相邻行内的接触区交错分布。通过将合金接触区设置成线段形状且排布成相互平行的多行，每行中的硅铝合金接触区相互平行且间隔分布，相邻行内的硅铝合金接触区交错分布，这样有利于减少合金接触区与硅衬底层的接触面积，降低表面复合并能够消除可能出现的空洞，规避了工艺风险。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏晶体硅太阳能电池领域，具体涉及一种背钝化太阳能电池。
背景技术
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中，太阳能光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域。晶体硅太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应直接把光能转化成电能的装置。
光电转化效率和生产成本是制约晶体硅太阳能电池大规模使用的两个重要方面。影响光电转化效率的因素很多，均可归结为太阳光子的利用率和表面复合情况。提高太阳光的利用率可通过减少光的反射来实现：光线照射到电池正表面，一部分光在硅片表面被反射掉，另外的部分可投射进入硅片内部，为了充分利用太阳光，可在硅片表面形成绒面和增加减反射膜，以减少光线在硅片表面的反射损失。进入硅片内部的光子在传播过程中不断被吸收，但还是有相当一部分到达了硅片的基地及背表面，而这些地方的高复合速率是影响太阳能电池效率的主要因素。因此，被钝化的研究显得十分重要。钝化可分为表面钝化和体钝化，它能消除硅片表面和内部的缺陷，如悬挂键、杂质、断键等，通过钝化可以降低载流子复合，提高少子寿命，起到提高电池效率的作用。
目前，背钝化太阳能电池用于汇集电流的背面金属与硅衬底的接触图形（即金属化方式）主要三角分布的圆形孔、连续且相互平行的线条，这两种金属化方式各自都存在着不足之处：1、圆形孔设计在接触区域容易产生空洞，增大接触电阻，会降低电池效率；2、连续线条导致金属与硅的接触面积更大，从而导致钝化面积减小，一方面不利于钝化，另一方面表面复合更严重，同样会降低电池效率。而且背钝化电池背面金属化主要有两种方式：1、全部印刷银，印刷图形形成主栅和细栅，背面也可作为受光面发电，被称为双面电池；2、用激光或腐蚀剂作用在特定区域背面钝化膜上，去掉局部钝化膜，形成圆形孔或线性沟槽图形，然后印刷金属浆料烧结完成金属化，在圆孔或区沟槽域印刷的金属通常是铝，烧结过程中与硅衬底作用形成铝硅合金，成为背面金属与硅基衬底的导电通道。上述的两种金属化方式存在着不足之处：对于第一种方式，银属于贵金属，双面电池全部使用银，增加了银耗量，相应成本也增加，而且双面电池形成的背面电阻相对于单面电池更大；对于第二种方式，采用激光或腐蚀剂工艺的背钝化电池，则增加了设备投入和工艺步骤。
发明内容
本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种不容易产生空洞且与硅衬底层接触较小的背钝化太阳能电池。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种背钝化太阳能电池，它包括硅衬底层、形成于硅衬底层上表面的发射极层、位于发射极层上表面的减反膜层、贯穿于减反膜层中且与发射极层上表面相接触的多个正面银电极、位于硅衬底层底面的背面钝化膜、覆盖于背面钝化膜底面的背面金属层、贯穿于背面钝化膜和背面金属层中且与硅衬底层底面相接触的多个背面银电极、贯穿背面钝化膜的多个接触区，所述接触区上表面与硅衬底层底面相接触，所述接触区呈线段形状且排布成相互平行的多行，每行中的接触区相互平行且间隔分布，相邻行内的接触区交错分布。
优化地，所述的接触区与背面金属层相接触或嵌设于背面金属层中。
进一步地，所述的背面金属层为铝层，所述的接触区硅铝合金接触区。
优化地，所述的接触区贯穿背面金属层。
进一步地，所述的背面金属层为铝层，所述的接触区组成材料为银。
进一步地，所述的背面钝化膜与硅衬底层间形成有背面场层，所述背面银电极与背面场层底面相接触，所述接触区的上表面与背面场层底面相接触。
更进一步地，所述的接触区延伸方向与背面银电极延伸方向相平行。
更进一步地，所述的接触区的长度为1~5毫米，宽度为20~80微米。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型背钝化太阳能电池，通过将合金接触区设置成线段形状且排布成相互平行的多行，每行中的硅铝合金接触区相互平行且间隔分布，相邻行内的硅铝合金接触区交错分布，这样一方面有利于减少合金接触区与硅衬底层的接触面积，降低表面复合，提升了电池效率；另一方面能够消除可能出现的空洞引起的接触电阻过大的影响，规避了工艺风险，提高产品良率且达到了很好的电流收集目的。
附图说明
附图1为本实用新型背钝化太阳能电池第一实施例的截面示意图；
附图2为本实用新型背钝化太阳能电池第二实施例的截面示意图；
附图3为本实用新型背钝化太阳能电池第一实施例的背面示意图；
其中，1、硅衬底层；2、发射极层；3、减反膜层；4、正面银电极；5、背面钝化膜；6、背面金属层；7、接触区；7’、接触区；8、背面银电极，9、背面场层。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
第一实施例
如图1所示的背钝化太阳能电池，主要包括硅衬底层1、发射极层2、减反膜层3、正面银电极4、背面钝化膜5和接触区7。
其中，发射极层2形成于硅衬底层1的上表面，其由三氯氧磷扩散形成，掺杂磷元素，可以极大地影响电池性能，通过提高发射极的掺杂浓度以降低电池的接触电阻；减反膜层3覆盖于发射极层2的上表面，用于减少太阳光的反射，提高光子的利用率；正面银电极4有多个，其贯穿于减反膜层3中并与发射极层2的上表面相接触；背面钝化膜5位于硅衬底层1的底面，由绝缘材料制成，优选为Al2O3、SiO2或SiNx；背面金属层6覆盖在背面钝化膜5的底面，用于汇集电流，可以选用铝等导电金属材料；背面银电极8也有多个，贯穿于背面钝化膜5和背面金属层6中并且与硅衬底层1的底面相接触；接触区7有若干个，由背面金属层6与硅衬底层1在高温下反应形成（由于背面金属层6为铝层，故接触区7为硅铝合金接触区），并贯穿背面钝化膜5，接触区7的上表面与硅衬底层1底面相接触，而其底面则嵌设于背面金属层6中或者与背面金属层6相接触，可以将硅衬底层1中产生的电能导入背面金属层6中。若干个接触区7排布成相互平行的多行，每行中的接触区7相互平行且间隔分布，相邻行内的接触区7交错分布（即相邻行内的相邻接触区7交错分布成三角形），每个接触区7呈线段形状（如图3所示）。这样一方面有利于减少接触区7与硅衬底层的接触面积，降低表面复合，提升了电池效率；另一方面能够消除可能出现的空洞引起的接触电阻过大的影响，规避了工艺风险，提高产品良率且达到了很好的电流收集目的。
在本实施例中，如图3所示，接触区7的延伸方向与背面银电极8的延伸方向相平行，且其尺寸优选为长度1~5毫米，宽度20~80微米。
第二实施例
如图2所示的背钝化太阳能电池，其整体结构与第一实施例中背钝化太阳能电池的整体结构大至相同，不同之处在于：接触区7’贯穿了背面金属层6，其底面与背面金属层6的底面相平齐，这是因为它们的制作方法和材质不一样。在本实施例中，接触区7’为银，而且它是被印刷在背面钝化膜5的底面的，然后通过烧结使得组成接触区7’的银材料穿透背面钝化膜5从而与硅衬底层1形成局域接触。而且背面钝化膜5与硅衬底层1间形成有背面场层9，其通过掺杂硼元素形成，这样背面银电极8与背面场层9底面相接触，接触区7的上表面与背面场层9底面相接触（如图2所示）。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种背钝化太阳能电池，其特征在于：它包括硅衬底层（1）、形成于硅衬底层（1）上表面的发射极层（2）、位于发射极层（2）上表面的减反膜层（3）、贯穿于减反膜层（3）中且与发射极层（2）上表面相接触的多个正面银电极（4）、位于硅衬底层（1）底面的背面钝化膜（5）、覆盖于背面钝化膜（5）底面的背面金属层（6）、贯穿于背面钝化膜（5）和背面金属层（6）中且与硅衬底层（1）底面相接触的多个背面银电极（8）、贯穿背面钝化膜（5）的多个接触区（7），所述接触区（7）上表面与硅衬底层（1）底面相接触，所述接触区（7）呈线段形状且排布成相互平行的多行，每行中的接触区（7）相互平行且间隔分布，相邻行内的接触区（7）交错分布。
2.根据权利要求1所述的背钝化太阳能电池，其特征在于：所述的接触区（7）与背面金属层（6）相接触或嵌设于背面金属层（6）中。
3.根据权利要求2所述的背钝化太阳能电池，其特征在于：所述的背面金属层（6）为铝层，所述的接触区（7）硅铝合金接触区。
4.根据权利要求1所述的背钝化太阳能电池，其特征在于：所述的接触区（7）贯穿背面金属层（6）。
5.根据权利要求4所述的背钝化太阳能电池，其特征在于：所述的背面金属层（6）为铝层，所述的接触区（7）组成材料为银。
6.根据权利要求4所述的背钝化太阳能电池，其特征在于：所述的背面钝化膜（5）与硅衬底层（1）间形成有背面场层（9），所述背面银电极（8）与背面场层（9）底面相接触，所述接触区（7）的上表面与背面场层（9）底面相接触。
7.根据权利要求1至6中任一所述的背钝化太阳能电池，其特征在于：所述的接触区（7）延伸方向与背面银电极（8）延伸方向相平行。
8.根据权利要求1至6中任一所述的背钝化太阳能电池，其特征在于：所述的接触区（7）的长度为1~5毫米，宽度为20~80微米。
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