CN206098401U - 局部掺杂前表面场背接触电池及其组件和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种局部掺杂前表面场背接触电池及其组件和系统。本实用新型的局部掺杂前表面场背接触电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面从内到外依次为局部掺杂n+前表面场和前表面钝化减反膜，N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为交替排列的背表面p+掺杂区域和背表面n+掺杂区域、背表面钝化膜和背表面金属电极。其有益效果是：只在N型晶体硅基体的前表面局部区域进行n+掺杂，其余区域不掺杂，从而制得局部掺杂的前表面场，这种结构既降低了前表面场自身的复合又能给N型晶体硅基体提供优异的场钝化效果，所制电池具有较高的开路电压、短路电流和转换效率。

Description

局部掺杂前表面场背接触电池及其组件和系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种局部掺杂前表面场背接触电池及其组件和系统。

背景技术

太阳能电池是一种将光能转化为电能的半导体器件，较低的生产成本和较高的能量转化效率一直是太阳能电池工业追求的目标。对于目前常规太阳能电池，其p+掺杂区域接触电极和n+掺杂区域接触电极分别位于电池片的正反两面。电池的正面为受光面，正面金属接触电极的覆盖必将导致一部分入射的太阳光被金属电极所遮挡反射，造成一部分光学损失。普通晶硅太阳能电池的正面金属电极的覆盖面积在7％左右，减少金属电极的正面覆盖可以直接提高电池的能量转化效率。

背接触电池，是一种将p+掺杂区域和n+掺杂区域均放置在电池背面(非受光面)的电池，该电池的受光面无任何金属电极遮挡，从而有效增加了电池片的短路电流，使电池片的能量转化效率得到提高。由于PN结位于电池的背面，光生载流子的产生主要在前表面附近，载流子需要穿过整个硅片厚度到达背面的地方才能被收集。如果前表面钝化不好，光生载流子会很容易在到达背面之前就被复合而降低效率。因此，良好的前表面钝化显得尤为重要。

常见的背接触电池前表面钝化的手段是在前表面引入一个n+/n的高低结，称之为前表面场。前表面场可以给N型硅基体提供良好的场钝化效果，降低光生载流子在前表面的复合速率。前表面场一般是通过磷扩散或者离子注入的方法形成的。磷的掺杂浓度越高，前表面场自身的复合越大，钝化后的暗饱和电流密度J₀也越高；但如果磷的掺杂浓度过低，其对N型硅基体的场钝化效果又会变弱。因此，寻找一种既能提供优异的场钝化效果同时自身复合又低的前表面场，是进一步提高背接触电池转换效率的关键。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种局部掺杂前表面场背接触电池及其组件和系统。本实用新型的局部掺杂前表面场背接触电池采用局部掺杂的前表面场，既减少了前表面场自身的复合又能给N型晶体硅基体提供优异的场钝化效果，所制电池具有较高的开路电压、短路电流和转换效率。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种局部掺杂前表面场背接触电池，包括N型晶体硅基体，所述N型晶体硅基体的前表面包括局部掺杂n+前表面场和非掺杂区域，在局部掺杂n+前表面场和非掺杂区域的表面设置有前表面钝化减反膜；所述N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为掺杂区域、背表面钝化膜和与掺杂区域欧姆接触的金属电极，所述掺杂区域包括相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域，所述背表面n+掺杂区域设置有n+金属电极，所述背表面p+掺杂区域设置有p+金属电极；N型晶体硅基体的长度与厚度的比值为300～10000。

其中，局部掺杂n+前表面场的面积小于或者等于N型晶体硅基体前表面面积的20％。

其中，局部掺杂n+前表面场为线条状图案，线条状图案宽100-200μm，线条状图案之间的非掺杂区域宽500-1000μm；或者局部掺杂n+前表面场为点状图案，点状图案的点直径为200～400μm。

其中，局部掺杂n+前表面场的方阻为50～150Ω/sqr，结深为0.2～2.0μm；背表面n+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；背表面p+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。

其中，p+金属电极为银铝合金电极，n+金属电极为银电极。

其中，背表面p+掺杂区域为线条状图案，线条状图案的宽为200～3000μm；背表面n+掺杂区域为线条状图案，线条状开口图案的宽为200～2000μm。

其中，N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm；N型晶体硅基体的厚度为50～300μm。

其中，钝化减反膜为厚度为5～30nm的SiO₂介质膜和厚度为40～80nm的SiN_x介质膜；钝化膜为厚度为4～20nm的AlO_x介质膜和厚度为20～50nm的SiN_x介质膜。

本实用新型还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，太阳能电池是上述的一种局部掺杂前表面场背接触电池。

本实用新型还提供了一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。

本实用新型的一种局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)、分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，在N型晶体硅基体的背表面形成相互交替排列的背表面硼离子注入区域和背表面磷离子注入区域，在N型晶体硅基体的前表面形成选择性磷离子注入区域和无离子注入的非掺杂区域；

(2)、将N型晶体硅基体进行高温退火处理；退火完成后形成局部掺杂n+前表面场、背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；

(3)、然后在N型晶体硅基体的前表面形成钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成钝化膜；

(4)、在N型晶体硅基体的背表面制备与背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域欧姆接触的金属电极。

其中，选择性磷离子注入区域的面积小于或者等于N型晶体硅基体前表面面积的20％；

步骤(1)中，N型晶体硅基体前表面的选择性磷离子注入区域的磷离子的注入剂量为1×10¹⁵cm^-2～4×10¹⁵cm^-2，离子注入时，在N型晶体硅基体前表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽100～200μm，线条状开口之间的非开孔区域宽500～1000μm；或者掩膜上设置点状开口，点状开口的点直径为200～400μm。

本实用新型的一种局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)、分别对N型晶体硅基体的前表面和背表面进行掺杂处理，在N型晶体硅基体的背表面形成相互交替排列的背表面硼离子注入区域和背表面磷离子注入区域，在N型晶体硅基体的前表面注入磷离子；

(2)、将N型晶体硅基体进行高温退火处理，退火完成后形成n+前表面场、背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域；然后在N型晶体硅基体的背表面印刷一层覆盖整个背表面的耐酸掩膜，在N型晶体硅基体的前表面印刷一层选择性覆盖N型晶体硅基体的前表面耐酸掩膜；将N型晶体硅基体放入酸性刻蚀液中，刻蚀掉未被耐酸掩膜覆盖的n+前表面场，将N型晶体硅基体放入碱性溶液中，去除N型晶体硅基体前表面的耐酸掩膜和背表面的耐酸掩膜；

(3)、然后在N型晶体硅基体的前表面形成钝化减反膜，在N型晶体硅基体的背表面形成钝化膜；

(4)、在N型晶体硅基体的背表面制备与背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域欧姆接触的金属电极。

其中，步骤(2)中，选择性覆盖N型晶体硅基体的前表面耐酸掩膜的面积小于或者等于N型晶体硅基体前表面的面积的20％；耐酸掩膜为线条状开口，线条状开口宽100-200μm，线条状开口之间的非开孔区域宽500-1000μm；耐酸掩膜为点状开口，点状开口的点直径为200～400μm。

其中，步骤(2)中，酸性刻蚀液为HF和HNO₃的混合溶液；碱性溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、四甲基氢氧化铵溶液或乙二胺溶液。

其中，对N型晶体硅基体的背表面进行掺杂处理的方法是：首先在N型晶体硅基体背表面进行离子注入，注入元素为硼，注入剂量为0.5×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2，然后在N型晶体硅基体背表面进行选择性地离子注入，注入元素为磷，注入剂量为3×10¹⁵cm^-2～8×10¹⁵cm^-2；离子注入磷时，在N型晶体硅基体背表面和离子束之间设置掩膜，掩膜上设置线条状开口，线条状开口宽50～400μm。

其中，其特征在于：步骤(2)中，退火的峰值温度为800～1100℃，退火时间为30～200min，环境气源为N₂和O₂；

步骤(3)中，钝化减反膜的制备方法是在N型晶体硅基体的前表面利用PECVD设备先沉积一层厚度为5～30nm的SiO_x介质膜，然后在SiO_x介质膜上再沉积一层厚度为40～80nm的SiN_x介质膜；钝化膜的制备方法是在N型晶体硅基体的背表面利用PECVD设备或ALD设备制作一层厚度为4～20nm的AlO_x介质膜，然后在AlO_x介质膜的表面再沉积一层厚度为20～50nm的SiN_x介质膜；

步骤(4)中，金属电极的制备方法是通过丝网印刷的方法在处理后的N型晶体硅基体的背表面p+掺杂区域上印刷银铝浆，在背表面n+掺杂区域上印刷银浆，然后进行烧结处理。

其中，进行步骤(1)之前，首先对N型晶体硅基体的前表面作制绒处理，N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm，N型晶体硅基体的厚度为50～300μm；

进行步骤(3)之前，将N型晶体硅基体放入清洗机中进行清洗、烘干处理。

本实用新型的技术优点主要体现在：

只在N型晶体硅基体的前表面局部区域进行n+掺杂，其余区域不掺杂，从而制得局部掺杂的前表面场，这种结构既降低了前表面场自身的复合又能给N型晶体硅基体提供优异的场钝化效果，所制电池具有较高的开路电压、短路电流和转换效率。

本实用新型的局部掺杂前表面场背接触电池在完成前后表面的钝化膜覆盖后，其隐开路电压(Implied Voc)可达700mV以上，暗饱和电流密度J₀＜20fA/cm²，印刷电极制成的背接触电池后，其短波段的内量子效率达95％以上，性能优于现有的电池。

附图说明

图1为本实用新型实施例1和实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤一后的电池结构截面示意图。

图2为本实用新型实施例1和实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤二后的电池结构截面示意图。

图3为本实用新型实施例1和实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤三后的电池结构截面示意图。

图4为本实用新型实施例1的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤四后的电池结构截面示意图。

图5为本实用新型实施例1的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤五后的电池结构截面示意图。

图6为本实用新型实施例1的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤六后的电池结构截面示意图。

图7为本实用新型实施例1的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤七后的电池结构截面示意图。

图8为本实用新型实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤四后的电池结构截面示意图。

图9为本实用新型实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤五后的电池结构截面示意图。

图10为本实用新型实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤六后的电池结构截面示意图。

图11为本实用新型实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤七后的电池结构截面示意图。

图12为本实用新型实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤八后的电池结构截面示意图。

图13为本实用新型实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤九后的电池结构截面示意图。

图14为本实用新型实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤十后的电池结构截面示意图。

图15为本实用新型实施例1和实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤三中使用的掩膜结构示意图。

图16为本实用新型实施例1的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤四中使用的条状开孔掩膜结构示意图。

图17为本实用新型实施例1的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤四中使用的点状开孔掩膜结构示意图。

图18为本实用新型实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤六中使用的条状开孔网版结构示意图。

图19为本实用新型实施例2的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法步骤六中使用的点状开孔网版结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

本实用新型涉及的点状图案的点直径，点状图案如果是圆点，则点直径为圆的直径，如果点状图案为非规则形点状(如方形、椭圆形或者其它无规则的形状)，则点直径为图案内连线的最长边的长度。

参见图13所示，本实施例的一种局部掺杂前表面场背接触电池，包括N型晶体硅基体，N型晶体硅基体的前表面包括局部掺杂n+前表面场13和非掺杂区域，在局部掺杂n+前表面场13和非掺杂区域的表面设置有前表面钝化减反膜；N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为掺杂区域、背表面钝化膜和与掺杂区域欧姆接触的金属电极，掺杂区域包括相互交替排列的背表面n+掺杂区域12和背表面p+掺杂区域11，背表面n+掺杂区域12设置有n+金属电极32，背表面p+掺杂区域11上设置有p+金属电极31。N型晶体硅基体的长度与厚度的比值为300～10000，N型晶体硅基体的长度与厚度的比具体可以选择300∶1，125∶0.18，156∶0.18，156∶1，1560∶5，1560∶1，10000∶1。本实施例的局部掺杂前表面场背接触电池，只在N型晶体硅基体的前表面局部区域进行n+掺杂，其余区域不掺杂，从而制得局部掺杂的前表面场，这种结构既降低了前表面场自身的复合又能给N型晶体硅基体提供优异的场钝化效果，所制电池具有更高的开路电压、短路电流和转换效率。

申请人通过大量试验发现，局部掺杂n+前表面场13的面积小于或者等于N型晶体硅基体前表面的面积的20％时，所得到的背接触电池具有更优的性能，还能够降低成本。局部掺杂n+前表面场13可以为线条状图案，线条状图案宽100～200μm，线条状图案之间的非掺杂区域宽500～1000μm；局部掺杂n+前表面场13还可以为点状图案，点状图案的点直径为200～400μm。局部掺杂n+前表面场13的方阻为50～150Ω/sqr，结深为0.2～2.0μm；背表面n+掺杂区域12的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；背表面p+掺杂区域11的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。

优选地，p+金属电极31为银铝合金电极，n+金属电极32为银电极。背表面p+掺杂区域11为线条状图案，线条状图案的宽为200～3000μm；背表面n+掺杂区域12为线条状图案，线条状开口图案的宽为200～2000μm。N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm；N型晶体硅基体的厚度为50～300μm。钝化减反膜为厚度为5～30nm的SiO₂介质膜20和厚度为40～80nm的SiN_x介质膜22；钝化膜为厚度为4～20nm的AlO_x介质膜21和厚度为20～50nm的SiN_x介质膜23。

以下以两个实施例对本实用新型的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法进行详述。

实施例1

本实施例的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)、选择156mm×156mm的N型晶体硅基体10，并对N型晶体硅基体10的前表面作制绒处理；N型晶体硅基体10的电阻率为0.5～15Ω·cm，优选1～5Ω·cm；N型晶体硅基体10的厚度为50～300μm，优选80～200μm；完成本步骤后的电池结构如图1所示。

(2)、使用离子注入机在步骤(1)处理后的N型晶体硅基体10背表面进行离子注入，注入元素为硼，注入剂量为0.5×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2，优选1.5×10¹⁵cm^-2～2.5×10¹⁵cm^-2。完成本步骤后的电池结构如图2所示。

(3)、使用离子注入机在步骤(2)处理后的N型晶体硅基体10背表面进行选择性地离子注入，注入元素为磷，注入剂量为3×10¹⁵cm^-2～8×10¹⁵cm^-2，优选4×10¹⁵cm^-2～6×10¹⁵cm^-2。离子注入时，在N型晶体硅基体10背表面和离子束之间设置掩膜40。掩膜40的材质为石墨，如图15所示，掩膜40上设置线条状开口41，线条状开口41宽50～400μm，优选100～300μm。掩膜40上的开孔图案还可以为其他任意排布的周期或准周期阵列，其图案可以根据需要有多种选择，此处不作限定，仅进行举例列举。掩膜40上的开口区域对应的N型晶体硅基体10背表面注入有硼和磷，其他区域则仅为硼注入。控制磷注入的剂量大于硼注入的剂量。完成本步骤后的电池结构如图3所示。

(4)、使用离子注入机在步骤(3)处理后的N型晶体硅基体10前表面进行选择性地离子注入，注入元素为磷，注入剂量为1×10¹⁵cm^-2～4×10¹⁵cm^-2，优选1×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2。离子注入时，在N型晶体硅基体10前表面和离子束之间设置掩膜50。掩膜50的材质为石墨，如图16所示，掩膜50上设置线条状开口51，线条状开口51宽100～200μm，线条状开口51之间的非开孔区域宽500～1000μm。如图17所示，掩膜50上还可以设置点状开口52，点状开口52的直径为200～400μm。掩膜50上的开孔图案还可以为其他任意排布的周期或准周期阵列，其图案可以根据需要有多种选择，此处不作限定，仅进行举例列举。注意掩膜50上的开口部分的面积不超过N型晶体硅基体10前表面的面积的20％。完成本步骤后的电池结构如图4所示。

(5)、将步骤(4)处理后的N型晶体硅基体10放入退火炉中进行高温退火处理，退火的峰值温度为800～1100℃，优选为850～1000℃，退火时间为30～200min，优选为60～200min，环境气源优选为N₂和O₂。退火完成后即形成局部掺杂n+前表面场13、背表面n+掺杂区域12和背表面p+掺杂区域11。其中掩膜40上的开口对应的N型晶体硅基体10背表面区域为背表面n+掺杂区域12，这是因为该区域注入的磷的剂量大于硼的剂量，同时硼在硅中的固溶度要低于磷，所以退火后该区域为n+掺杂。背表面其他区域为背表面p+掺杂区域11。其中局部掺杂n+前表面场13的方阻为50～150Ω/sqr，结深为0.2～2.0μm。背表面n+掺杂区域12的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。背表面p+掺杂区域11的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。完成本步骤后的电池结构如图5所示。

(6)、将步骤(5)处理后的N型晶体硅基体10放入清洗机中，进行清洗并烘干。然后在N型晶体硅基体10的前表面用PECVD(等离子增强化学气相沉积)的方式先沉积一层厚度为5～30nm的SiO_x介质膜20，然后在SiO_x介质膜20上再沉积一层SiN_x介质膜22，膜的厚度为40～80nm；在N型晶体硅基体10的背表面用PECVD或ALD(原子层沉积)的方式制作一层AlO_x介质膜21，膜的厚度为4～20nm，然后在AlO_x介质膜21的表面再沉积一层SiN_x膜23，SiN_x膜23的厚度为20～50nm。硅基体前表面的SiO_x介质膜20与SiN_x介质膜22的作用为硅基体前表面的钝化和光的减反射；硅基体背表面的AlO_x介质膜21与SiN_x介质膜23的作用为硅基体背表面的钝化，同时SiN_x介质膜23也起到了对AlO_x介质膜21的保护作用。完成本步骤后的电池结构如图6所示。

(7)、通过丝网印刷的方法在步骤(6)处理后的N型晶体硅基体10的背表面p+掺杂区域11上印刷银铝合金浆料，在背表面n+掺杂区域12上印刷银浆。印刷结束后将N型晶体硅基体10传送入带式烧结炉进行烧结形成欧姆接触，烧结后银铝合金浆料形成与背表面p+掺杂区域11欧姆接触的p+金属电极31，与背表面n+掺杂区域12欧姆接触的n+金属电极32。完成本步骤后的电池结构如图7所示。至此即完成本实用新型局部掺杂前表面场背接触电池的制作。

实施例2

本实施例的局部掺杂前表面场背接触电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)、选择156mm×156mm的N型晶体硅基体10，并对N型晶体硅基体10的前表面作制绒处理；N型晶体硅基体10的电阻率为0.5～15Ω·cm，优选1～5Ω·cm；N型晶体硅基体10的厚度为50～300μm，优选80～200μm；完成本步骤后的电池结构如图1所示。

(2)、使用离子注入机在步骤(1)处理后的N型晶体硅基体10背表面进行离子注入，注入元素为硼，注入剂量为0.5×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2，优选1.5×10¹⁵cm^-2～2.5×10¹⁵cm^-2。完成本步骤后的电池结构如图2所示。

(3)、使用离子注入机在步骤(2)处理后的N型晶体硅基体10背表面进行选择性地离子注入，注入元素为磷，注入剂量为3×10¹⁵cm^-2～8×10¹⁵cm^-2，优选4×10¹⁵cm^-2～6×10¹⁵cm^-2。离子注入时，在N型晶体硅基体10背表面和离子束之间设置掩膜40。掩膜40的材质为石墨，如图15所示，掩膜40上设置线条状开口41，线条状开口41宽50～400μm，优选100～300μm。掩膜40上的开孔图案还可以为其他任意排布的周期或准周期阵列，其图案可以根据需要有多种选择，此处不作限定，仅进行举例列举。掩膜40上的开口区域对应的N型晶体硅基体10背表面注入有硼和磷，其他区域则仅为硼注入。控制磷注入的剂量大于硼注入的剂量。完成本步骤后的电池结构如图3所示。

(4)、使用离子注入机在步骤(3)处理后的N型晶体硅基体10前表面进行离子注入，注入元素为磷，注入剂量为1×10¹⁵cm^-2～4×10¹⁵cm^-2，优选1×10¹⁵cm^-2～3×10¹⁵cm^-2。完成本步骤后的电池结构如图8所示。

(5)、将步骤(4)处理后的N型晶体硅基体10放入退火炉中进行高温退火处理，退火的峰值温度为800～1100℃，优选为850～1000℃，退火时间为30～200min，优选为60～200min，环境气源优选为N₂和O₂。退火完成后即形成n+前表面场14、背表面n+掺杂区域12和背表面p+掺杂区域11。其中掩膜40上的开口对应的N型晶体硅基体10背表面区域为背表面n+掺杂区域12，这是因为该区域注入的磷的剂量大于硼的剂量，同时硼在硅中的固溶度要低于磷，所以退火后该区域为n+掺杂。背表面其他区域为背表面p+掺杂区域11。其中n+前表面场14的方阻为50～150Ω/sqr，结深为0.2～2.0μm。背表面n+掺杂区域12的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。背表面p+掺杂区域11的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。完成本步骤后的电池结构如图9所示。

(6)、在步骤(5)处理后的N型晶体硅基体10的背表面印刷一层耐酸掩膜26，耐酸掩膜26覆盖整个背表面。在N型晶体硅基体10的前表面印刷一层耐酸掩膜25，耐酸掩膜25仅仅局部覆盖N型晶体硅基体10的前表面。印刷使用的网版如图18所示，其中线条状开口61宽100-200μm，线条状开口61之间的非开孔区域宽500-1000μm，对应的过墨后的耐酸掩膜25的图案为条状；还可以使用如图19所示的网版进行印刷，其中点状开口62的直径为200～400μm，对应的过墨后的耐酸掩膜25的图案则为点状。完成本步骤后的电池结构如图10所示。

(7)、将步骤(6)处理后的N型晶体硅基体10放入酸性刻蚀液中，n+前表面场14中未被耐酸掩膜覆盖的区域将被刻蚀掉，剩下的区域即为局部掺杂n+前表面场13。酸性刻蚀液采用体积比为1∶4∶10的HF/HNO₃/H₂O溶液。完成本步骤后的电池结构如图11所示。

(8)、将步骤(7)处理后的N型晶体硅基体10放入碱性溶液中，去除N型晶体硅基体10前表面的耐酸掩膜25和背表面的耐酸掩膜26。碱性溶液可以为氢氧化钾、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵或乙二胺。完成本步骤后的电池结构如图12所示。

(9)、将步骤(8)处理后的N型晶体硅基体10放入清洗机中，进行清洗并烘干。然后在N型晶体硅基体10的前表面用PECVD(等离子增强化学气相沉积)的方式先沉积一层厚度为5～30nm的SiO_x介质膜20，然后在SiO_x介质膜20上再沉积一层SiN_x介质膜22，膜的厚度为40～80nm；在N型晶体硅基体10的背表面用PECVD或ALD(原子层沉积)的方式制作一层AlO_x介质膜21，膜的厚度为4～20nm，然后在AlO_x介质膜21的表面再沉积一层SiN_x膜23，SiN_x膜23的厚度为20～50nm。硅基体前表面的SiO_x介质膜20与SiN_x介质膜22的作用为硅基体前表面的钝化和光的减反射；硅基体背表面的AlO_x介质膜21与SiN_x介质膜23的作用为硅基体背表面的钝化，同时SiN_x介质膜23也起到了对AlO_x介质膜21的保护作用。完成本步骤后的电池结构如图13所示。

(10)、通过丝网印刷的方法在步骤(9)处理后的N型晶体硅基体10的背表面p+掺杂区域11上印刷银铝合金浆料，在背表面n+掺杂区域12上印刷银浆。印刷结束后将N型晶体硅基体10传送入带式烧结炉进行烧结形成欧姆接触，烧结后银铝合金浆料形成与背表面p+掺杂区域11欧姆接触的p+金属电极31，与背表面n+掺杂区域12欧姆接触的n+金属电极32。完成本步骤后的电池结构如图14所示。至此即完成本实用新型局部掺杂前表面场背接触电池的制作。

本实用新型还提供了一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，太阳能电池是上述的一种局部掺杂前表面场背接触电池。

本实用新型还提供了一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，太阳能电池组件是上述的太阳能电池组件。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种局部掺杂前表面场背接触电池，包括N型晶体硅基体，其特征在于：所述N型晶体硅基体的前表面包括局部掺杂n+前表面场和非掺杂区域，在局部掺杂n+前表面场和非掺杂区域的表面设置有前表面钝化减反膜，局部掺杂n+前表面场为线条状图案或者点状图案；所述N型晶体硅基体的背表面从内到外依次为掺杂区域、背表面钝化膜和与掺杂区域欧姆接触的金属电极，所述掺杂区域包括相互交替排列的背表面n+掺杂区域和背表面p+掺杂区域，所述背表面n+掺杂区域设置有n+金属电极，所述背表面p+掺杂区域设置有p+金属电极；所述N型晶体硅基体的长度与厚度的比值为300～10000。

2.根据权利要求1所述的一种局部掺杂前表面场背接触电池，其特征在于：局部掺杂n+前表面场的面积小于或者等于N型晶体硅基体前表面面积的20％。

3.根据权利要求1所述的一种局部掺杂前表面场背接触电池，其特征在于：线条状图案宽100-200μm，线条状图案之间的非掺杂区域宽500-1000μm；点状图案的点直径为200～400μm。

4.根据权利要求1所述的一种局部掺杂前表面场背接触电池，其特征在于：局部掺杂n+前表面场的方阻为50～150Ω/sqr，结深为0.2～2.0μm；背表面n+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm；背表面p+掺杂区域的方阻为20～150Ω/sqr，结深为0.3～2.0μm。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种局部掺杂前表面场背接触电池，其特征在于：p+金属电极为银铝合金电极，n+金属电极为银电极。

6.根据权利要求1-4任一所述的一种局部掺杂前表面场背接触电池，其特征在于：背表面p+掺杂区域为线条状图案，线条状图案的宽为200～3000μm；背表面n+掺杂区域为线条状图案，线条状开口图案的宽为200～2000μm。

7.根据权利要求1-4任一所述的一种局部掺杂前表面场背接触电池，其特征在于：N型晶体硅基体的电阻率为0.5～15Ω·cm；N型晶体硅基体的厚度为50～300μm。

8.根据权利要求1-4任一所述的一种局部掺杂前表面场背接触电池，其特征在于：钝化减反膜为厚度为5～30nm的SiO₂介质膜和厚度为40～80nm的SiN_x介质膜；钝化膜为厚度为4～20nm的AlO_x介质膜和厚度为20～50nm的SiN_x介质膜。

9.一种太阳能电池组件，包括由上至下依次设置的前层材料、封装材料、太阳能电池、封装材料、背层材料，其特征在于：所述太阳能电池是权利要求1-8任一所述的一种局部掺杂前表面场的背接触电池。

10.一种太阳能电池系统，包括一个以上的太阳能电池组件，其特征在于：所述太阳能电池组件是权利要求9所述的太阳能电池组件。