CN206672943U - 一种无正面栅线的p型晶体硅背接触双面电池结构 - Google Patents
一种无正面栅线的p型晶体硅背接触双面电池结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206672943U CN206672943U CN201720297522.1U CN201720297522U CN206672943U CN 206672943 U CN206672943 U CN 206672943U CN 201720297522 U CN201720297522 U CN 201720297522U CN 206672943 U CN206672943 U CN 206672943U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gate line
- crystal silicon
- back side
- type crystal
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 105
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 104
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 104
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 38
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007888 film coating Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 97
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 13
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 10
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 9
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 101001073212 Arabidopsis thaliana Peroxidase 33 Proteins 0.000 description 6
- 101001123325 Homo sapiens Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Proteins 0.000 description 6
- 102100028961 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-beta Human genes 0.000 description 6
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 6
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical group ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019213 POCl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Si] Chemical compound [AlH3].[Si] KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PKKAOXZTGMDCJV-UHFFFAOYSA-N [P].[Si].[P] Chemical group [P].[Si].[P] PKKAOXZTGMDCJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 230000004446 light reflex Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000007581 slurry coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
本实用新型公开了一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，透明导电膜位于正面钝化膜和减反射膜之上，P型晶体硅片上的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+区及过孔电极的顶端电接触构成电池负极，透明导电膜用于将电池正面汇集的电子经过过孔电极导至电池的背面，背面正极细栅线穿透第一背面钝化膜和第二背面钝化膜与P型基体形成局部欧姆接触，并与背面正极主栅线连接在一起构成电池正极。本结构避免了电池正极的光遮挡，增加了功率输出，减少了电池制作过程中银浆的耗量，降低了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构。
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。作为对P型晶体硅PERC电池的改进，目前有将背面的全铝层用细铝栅线代替，使电池具有双面发电的功能。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双面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。
实用新型内容
本实用新型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型晶体硅背接触双面电池结构，该电池结合了P型晶体硅背钝化双面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。
本实用新型采用以下技术方案：
一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于，P型晶体硅片从上而下依次包括：透明导电膜、减反射膜、正面钝化膜、N型层、P型基体、背面钝化膜、背面正极细栅线和背面正极主栅线，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，所述透明导电膜穿透所述减反射膜和正面钝化膜与所述局部重掺杂N+区及过孔电极的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，所述背面正极细栅线穿透所述背面钝化膜与所述P型基体形成局部欧姆接触，并与背面正极主栅线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，等行距等列距阵列排布。
进一步的，单个所述通孔的直径为100～500um，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，所述局部重掺杂N+区的方阻为20～60Ω/□，所述局部重掺杂N+区的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。
进一步的，所述类一维图形为线段、虚线段、弧线或栅线状；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，同一列中相邻两个所述线形的间距为0.5～2mm；
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，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，所述背面正极细栅线为开有一组或多组相互平行的线段，所述线段的长度为 10～80mm，宽度为30～300um，相邻两个线段之间的间距为1～4mm。
进一步的，所述P型晶体硅片的厚度为90～190um。
进一步的，所述透明导电膜的厚度为50～500nm；所述减反射膜的厚度为50～100nm；所述正面钝化膜的厚度为5～50nm，所述背面钝化膜7包括第一背面钝化膜和第二背面钝化膜，所述第一背面钝化膜的厚度为5～40nm；所述第二背面钝化膜的厚度为50～150nm。
进一步的，所述背面正极主栅线相互平行且等间距排布，个数为3～15根，单个所述背面正极主栅线的宽度为0.5～5mm。
进一步的，所述背面正极细栅线与至少一个所述背面正极主栅线垂直相交。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
本实用新型双面电池结构为局部重掺杂/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排布在电池的正面发射极上，用于收集电子，透明导电膜位于钝化膜、减反射膜之上，在局部区域，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，将其与P型晶体硅双面PERC电池及MWT电池技术相结合，形成了一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池。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。
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，在背面钝化膜上开有一组或多组相互平行的线段，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，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。
进一步的，通过在背面钝化膜上进行线段状开膜，并在开膜区域制作背面正极细栅线，避免了背面的全金属层覆盖，可实现背面发电，增量功率输出。
进一步的，背面正极细栅线为铝栅线，可在铝硅界面形成背场，更有利于空穴收集，减少了光生载流子的复合。
进一步的，背面正极由正极细栅线与主栅线垂直相交构成，与传统的栅线图形类似，可采用主流的丝印技术，降低了制作难度。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型沿背面正极主栅线方向的局部剖面示意图；
图2为本实用新型采用点状局部重掺杂区域收集正面电子的示意图；
图3为本实用新型采用线段状局部重掺杂区域收集正面电子的示意图；
图4为本实用新型的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+区域；5.N型层；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.背面正极细栅线；9.背面正极主栅线；10.过孔电极。
具体实施方式
本实用新型提供了一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，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排布在电池的正面发射极上，用于收集电子。透明导电膜位于钝化膜、减反射膜之上，在局部区域，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电接触，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。
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、 N型层5、P型基体6、背面钝化膜7、背面正极细栅线8和背面正极主栅线9，所述透明导电膜1位于所述正面钝化膜3、减反射膜2之上，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和背面负极的过孔电极10，所述N型层5的表层设有按规则图形分布的局部重掺杂N+区4，所述透明导电膜1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4及过孔电极10的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，所述背面正极细栅线8穿透所述背面钝化膜7与所述P型基体6形成局部欧姆接触，并与背面正极主栅线9连接在一起构成电池正极
其中，通孔大小相同，在厚度方向贯通所述P型晶体硅，等行距等列距阵列排布，单个所述通孔的直径为100～500um，数量为4×4～10×10个。
所述局部重掺杂N+区4阵列排布在所述N型层5上，所述局部重掺杂N+区4的方阻为20～60Ω/□，所述局部重掺杂N+区4的阵列图形包括类一维图形、二维图形或类一维图形与二维图形的组合。
其中，类一维图形包括线段、虚线段、弧线、栅线状；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；
二维图形包括圆形、椭圆形、纺锤形、环形、多边形、多角形或扇形，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0.8～2mm。
所述背面正极细栅线8为开有一组或多组相互平行的线段，所述线段的长度为10～80mm，宽度为30～300um，相邻两个线段之间的间距为1～4mm，所述背面正极细栅线8为铝、银、铜、镍、导电剂或金属合金。
优选的，透明导电膜1的厚度为50～500nm，由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。
减反射膜2为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化钛、碳化硅薄膜的一种或多种薄膜叠层；
正面钝化膜3和背面钝化膜7为氧化铝、氧化硅、非晶硅等薄膜的一种或多种薄膜叠层，其中，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，所述第一背面钝化膜7-1 厚度为5～40nm；所述第二背面钝化膜7-2厚度为50～150nm；
背面正极主栅线9相互平行且等间距排布，个数为3～15根，单个所述背面正极主栅线9 的宽度为0.5～5mm，背面正极细栅线8与至少一个所述背面正极主栅线9垂直相交。
本实用新型无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构的制作方法为：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、激光正背面开膜、印刷、烧结、制作透明导电膜，制成无正面栅线的双面发电背面钝化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：
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硅片；
请参阅图2和图3，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。
将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、激光刻蚀等方法。
进行磷掺杂处理，在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、杂质浆料涂敷等，掺杂剂为POCl3、PH3或其他含磷浆料等。掺杂后的方阻为20～60Ω/□。
按特定的图形在硅片的正面形成局部重掺杂，形成局部重掺杂的方法可以采用二次热扩散、激光开膜掺杂、局域离子注入、掩膜反刻蚀、掺杂剂局域涂敷等；
重掺杂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。
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。
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、印刷等；掩膜为石蜡等耐腐蚀性化学物质。
刻蚀去掉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。
将刻蚀后的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。
在硅片的正面沉积5～50nm的正面钝化膜和50～90nm的减反射膜，在硅片的背面沉积5～90nm的背面钝化膜，其中，第一背面钝化膜7-1厚度为5～40nm；所述第二背面钝化膜7-2厚度为50～150nm
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；
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；
第一背面钝化膜为氧化铝、氧化硅、非晶硅薄膜的一种或多种薄膜叠层，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。
采用激光在电池结构的正面按步骤中所述的重掺杂图形进行开膜；在背面钝化膜上按特定图形进行开膜，开膜图形为一组或多组相互平行的线段，长度为10～80mm，宽度为30～300um，相邻两个线段之间的间距为1～4mm。
按以下步骤制作电池电极：先采用真空协助丝网印刷、电镀等方法在背面制作过孔电极，过孔浆料填满整个通孔，过孔浆料为无烧穿性能或低烧穿性能的银浆，之后烘干；然后在背面制作若干相互平行且等间距排布的背面正极主栅线电极，制作方法可采用丝网印刷、喷印、电镀、溅射等，正极主栅线的个数为3～15根，单个正极主栅线的宽度为0.5～5mm，浆料为银浆或银/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；最后在背面按激光开膜图案制作背面正极细栅线，每一组背面正极细栅线与至少一个背面正极主栅线垂直相交，如图4，制作方法可采用丝网印刷、喷印、电镀、溅射等，可能使用的浆料主要为铝浆或银/铝浆，之后烘干。
在300～900℃下进行热处理，使背面正极细栅线与P型硅基体形成良好的欧姆接触，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。
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、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N+区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20Ω/□。
(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所述的阵列图形开膜；在背面的钝化膜上按特定图形进行开膜，开膜图形为5组相互平行的线段，长度为25mm，宽度为100um，相邻两个线段之间的间距为1.3mm。
(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2.5mm，之后烘干；③采用丝网印刷的方法在背面按激光开膜图案制作背面正极细铝栅线，之后烘干。
(10)在300～900℃下进行热处理，使背面正极铝细栅线与P型硅基体形成良好的欧姆接触，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区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂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30Ω/□。
(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所述的阵列图形开膜；在背面的钝化膜上按特定图形进行开膜，开膜图形为6组相互平行的线段，长度为20mm，宽度为80um，相邻两个线段之间的间距为1mm。
(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6根，且相互平行等间距排布，单个正极主栅线的宽度为2mm，之后烘干；③采用丝网印刷的方法在背面按激光开膜图案制作背面正极细铝栅线，之后烘干。
(10)在300～900℃下进行热处理，使背面正极铝细栅线与P型硅基体形成良好的欧姆接触，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区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂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50Ω/□。
(4)采用喷涂的方法在通孔喷石蜡，作为掩膜。
(5)采用湿法刻蚀去掉硅片正面的磷硅玻璃、背结及石蜡。
(6)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。
(7)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。
(8)在正面按步骤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特定图形进行开膜，开膜图形为5组相互平行的线段，长度为 25mm，宽度为80um，相邻两个线段之间的间距为2mm。
(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按激光开膜图案制作背面正极细铝栅线，之后烘干。
(10)在300～900℃下进行热处理，使背面正极铝细栅线与P型硅基体形成良好的欧姆接触，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区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂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60Ω/□。
(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；在背面的钝化膜上按特定图形进行开膜，开膜图形为6组相互平行的线段，长度为20mm，宽度为120um，相邻两个线段之间的间距为2mm。
(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按激光开膜图案制作背面正极细铝栅线。
(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区域处与硅基体直接接触，并将局部重掺杂区连接成为电子收集的组合体。
本实用新型提供了一种发射极局部重掺杂/透明导电膜复合二维电极，并将其与P型晶体硅双面PERC电池及MWT电池技术相结合，形成了一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池。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实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于，P型晶体硅片从上而下依次包括：透明导电膜、减反射膜、正面钝化膜、N型层、P型基体、背面钝化膜、背面正极细栅线和背面正极主栅线，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，所述透明导电膜穿透所述减反射膜和正面钝化膜与所述局部重掺杂N+区及过孔电极的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，所述背面正极细栅线穿透所述背面钝化膜与所述P型基体形成局部欧姆接触，并与背面正极主栅线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型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述通孔大小相同，在厚度方向贯通所述P型晶体硅，等行距等列距阵列排布。
3.根据权利要求2所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于，单个所述通孔的直径为100～500um，数量为4×4～10×10个。
4.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述局部重掺杂N+区阵列排布在所述N型层上，所述局部重掺杂N+区的方阻为20～60Ω/□，所述局部重掺杂N+区的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。
5.根据权利要求4所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于，所述类一维图形为线段、虚线段、弧线或栅线状；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，同一列中相邻两个所述线形的间距为0.5～2mm；
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，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。
6.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述背面正极细栅线为开有一组或多组相互平行的线段，所述线段的长度为10～80mm，宽度为30～300um，相邻两个线段之间的间距为1～4mm。
7.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述P型晶体硅片的厚度为90～190um。
8.根据权利要求7所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述透明导电膜的厚度为50～500nm；所述减反射膜的厚度为50～100nm；所述正面钝化膜的厚度为5～50nm，所述背面钝化膜7包括第一背面钝化膜和第二背面钝化膜，所述第一背面钝化膜的厚度为5～40nm；所述第二背面钝化膜的厚度为50～150nm。
9.根据权利要求1所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述背面正极主栅线相互平行且等间距排布，个数为3～15根，单个所述背面正极主栅线的宽度为0.5～5mm。
10.根据权利要求9所述的一种无正面栅线的P型晶体硅背接触双面电池结构，其特征在于：所述背面正极细栅线与至少一个所述背面正极主栅线垂直相交。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720297522.1U CN206672943U (zh) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | 一种无正面栅线的p型晶体硅背接触双面电池结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720297522.1U CN206672943U (zh) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | 一种无正面栅线的p型晶体硅背接触双面电池结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206672943U true CN206672943U (zh) | 2017-11-24 |
Family
ID=60374210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720297522.1U Active CN206672943U (zh) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | 一种无正面栅线的p型晶体硅背接触双面电池结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206672943U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106997910A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-08-01 | 乐叶光伏科技有限公司 | 无正面栅线的p型晶体硅背接触双面电池结构及制作方法 |
| CN111223945A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-02 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 一种具有新型正面结构的perc电池 |
| CN115148837A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-04 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法和光伏组件 |
-
2017
- 2017-03-24 CN CN201720297522.1U patent/CN206672943U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106997910A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-08-01 | 乐叶光伏科技有限公司 | 无正面栅线的p型晶体硅背接触双面电池结构及制作方法 |
| CN111223945A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-02 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 一种具有新型正面结构的perc电池 |
| CN115148837A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-04 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法和光伏组件 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106997910B (zh) | 无正面栅线的p型晶体硅背接触双面电池结构及制作方法 | |
| CN106876491B (zh) | 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 | |
| CN106409956B (zh) | 一种n型晶体硅双面太阳能电池结构及其制备方法 | |
| CN105762205B (zh) | 一种具有透明电极的p型晶体硅太阳能电池及其制备方法 | |
| CN105870215A (zh) | 一种背面钝化接触电池电极结构及其制备方法 | |
| CN105914249B (zh) | 全背电极接触晶硅太阳能电池结构及其制备方法 | |
| CN105789343B (zh) | 一种具有透明电极的n型双面太阳能电池及其制备方法 | |
| CN106601855A (zh) | 一种双面发电异质结太阳能电池的制备方法 | |
| CN106098807A (zh) | 一种n型晶体硅太阳能电池结构及其制备方法 | |
| CN109713065A (zh) | 一种印刷金属电极的钝化太阳能电池及其制备方法 | |
| CN109473492A (zh) | 适合规模化量产的mwt异质结硅太阳电池及其制备方法 | |
| CN206672943U (zh) | 一种无正面栅线的p型晶体硅背接触双面电池结构 | |
| CN108666377A (zh) | 一种p型背接触太阳电池及其制备方法 | |
| CN110047965A (zh) | 一种新型的背接触异质结电池及其制作方法 | |
| TW201528538A (zh) | 一種低成本、適合規模化量產的背接觸電池生產方法 | |
| CN107946408A (zh) | 一种ibc太阳能电池的制备方法 | |
| CN106129133A (zh) | 一种全背电极接触晶硅太阳能电池结构及其制备方法 | |
| JP2024517203A (ja) | 選択性パッシベーションコンタクト電池およびその製造方法 | |
| CN105702757B (zh) | 一种晶体硅太阳能电池透明导电组合体及其制备方法 | |
| CN205564766U (zh) | 一种具有二维电极结构的 p 型晶体硅太阳能电池 | |
| CN103560168A (zh) | Perc太阳能电池的制备工艺 | |
| CN105870212B (zh) | 一种晶体硅太阳能电池二维电极及其制备方法 | |
| CN107046070A (zh) | 一种p型晶体硅电池结构及其制作方法 | |
| CN206864480U (zh) | 一种无正面栅线的p型晶体硅背接触电池结构 | |
| CN206864485U (zh) | 一种p型晶体硅电池结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |