CN208767311U - 一种p型背接触太阳电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种p型背接触太阳电池，自上而下依次包括：正面钝化及减反射膜、p型硅基底、背面n型局域、背面钝化膜和电池电极；电池电极包括正极和负极，所述正极包括正极细栅线和正极连接电极，负极包括负极细栅线和负极连接电极；正极细栅线局部地与p型硅基底形成接触；负极细栅线局部地与n型掺杂区域形成接触；正极细栅线均与正极连接电极连接，并通过正极连接电极导出电流，负极细栅线均与负极连接电极连接，并通过负极连接电极导出电流。本实用新型使用了p型片作为电池基底，并且在工艺流程中取消了掺杂p型背面场的过程，从而极大的减少了工艺流程的复杂性，避免了p型背面场掺杂需要的高温复杂处理过程。

Description

一种p型背接触太阳电池

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p型背接触太阳电池。

背景技术

目前，随着化石能源的逐渐耗尽，太阳电池作为新的能源替代方案，使用越来越广泛。太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。太阳电池利用光生伏特原理产生载流子，然后使用电极将载流子引出，从而利于将电能有效利用。

背接触电池，即back contact电池，其中指状交叉背接触太阳电池又称为IBC电池。IBC全称为Interdigitated back contact，指状交叉背接触。IBC电池最大的特点是发射极和金属接触都处于电池的背面，正面没有金属电极遮挡的影响，因此具有更高的短路电流Jsc，同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻Rs从而提高填充因子FF；并且这种正面无遮挡的电池不仅转换效率高，而且看上去更美观，同时，全背电极的组件更易于装配。IBC电池是目前实现高效晶体硅电池的技术方向之一。

目前使用的背接触太阳电池通常使用n型片作为基底材料，并且在背面通常使用银浆，因此在制备IBC电池时，需要对发射极和背面场的区域均进行较高浓度的掺杂，才能使得在后续的电极制备工艺过程中较好的形成电极接触，成本较高。并且由于需要进行至少两次的不同掺杂类型的掺杂工艺过程，工艺流程较长，尤其是在硅片在进行p型掺杂时，需要更高的温度和时间，额外带来边缘pn结难以去除，增加工艺的复杂性，延长了工艺流程。

实用新型内容

针对以上问题，本专利提供了一种p型背接触太阳电池，可以较好的解决上述问题。本实用新型使用了p型片作为电池基底，并且在工艺流程中取消了掺杂p型背面场的过程，从而极大的减少了工艺流程的复杂性，避免了p型背面场掺杂需要的高温复杂处理过程。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种p型背接触太阳电池，自上而下依次包括：正面钝化及减反射膜、p型硅基底、间隔排列的n型掺杂区域、背面钝化膜和电池电极；所述的n型掺杂区域间隔排列在p型硅基底表面，相邻n型掺杂区域之间形成p型区域；

所述的电池电极包括正极和负极，正极包括正极细栅线和正极连接电极，负极包括负极细栅线和负极连接电极；正极细栅线与p型区域接触；负极细栅线与n型掺杂区域接触；所述正极细栅线与正极连接电极连接，并通过正极连接电极导出电流，所述负极细栅线与负极连接电极连接，并通过负极连接电极导出电流。

所述n型掺杂区域的宽度为0.08～3mm，相邻两个n型掺杂区域之间的间距为0.05～1mm。

所述正面钝化及减反射膜采用氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅及非晶硅中的一种或多种组成；所述背面钝化膜，采用氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅、非晶硅中的一种或多种组成。

所述的正极细栅线和p型硅基底之间的p型区域内包含一层III族元素掺杂的空穴掺杂层，空穴掺杂层的厚度为1～15um。

所述的空穴掺杂层和正极细栅线之间还包括一层铝硅合金层，铝硅合金层厚度为1～5um

所述正极细栅线为含铝电极，正极细栅线的宽度为20um～200um。

所述负极细栅线为含银电极，负极细栅线的宽度为10um～100um。

所述正极连接电极和负极连接电极包含银、铜、铝及镍中的一种或多种。

所述负极细栅线在正极连接电极处分段断开避免与正极连接电极相连，正极细栅线在负极连接电极处分段断开避免与负极连接电极相连；正极和负极隔离且呈指状交叉排列。

所述正极连接电极和负极细栅线交叉设置，交叉处设置有绝缘体互相隔离，所述负极连接电极和正极细栅线交叉设置，交叉处设置有绝缘体互相隔离。

一种p型背接触太阳电池的制备方法，包括如下步骤，

对p型硅基底进行表面织构化处理；

在p型硅基底背面局部进行n型掺杂；

在p型硅基底正面进行正面钝化及减反射膜制备，在p型硅基底背面进行背面钝化膜制备；

进行电极制备。

进一步地，所述电极制备步骤中，正极细栅线和p型硅基底形成接触，负极细栅线和背面n型掺杂区域形成接触；电极和掺杂层的接触为电极浆料烧穿背面钝化膜形成，或是电极浆料在背面钝化膜上开膜区域形成直接接触。

进一步地，所述背面钝化膜制备方法，包括：化学气相沉积法、原子层沉积法、热生长法、物理气相沉积法。

进一步地，所述电极制备步骤中，正极细栅线和p型硅基底形成接触，负极细栅线和背面n型掺杂区域形成接触；电极和掺杂层的接触可以为电极浆料烧穿背面钝化膜形成，也可以是电极浆料在预开膜区域形成直接接触。

进一步地，所述电极制备步骤中，还包括正极和负极间绝缘体的制备过程。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

目前使用的背接触太阳电池通常使用n型片作为基底材料，并且在背面通常使用银浆，因此在制备IBC电池时，需要对发射极和背面场的区域均进行较高浓度的掺杂，才能使得在后续的电极制备工艺过程中较好的形成电极接触，成本较高。并且由于需要进行至少两次的不同掺杂类型的掺杂工艺过程，工艺流程较长，尤其是在硅片在进行p型掺杂时，需要更高的温度和时间，增加工艺的周期。本实用新型使用了p型片作为电池基底，并且在工艺流程中取消了掺杂p型背面场的过程，从而极大的减少了工艺流程的复杂性，避免了p型背面场掺杂需要的高温复杂处理过程。另外，电池流程中背面使用铝栅线作为电池正极电极细栅线，相比银浆作为电池正极电极，极大的降低了成本，还可以在没有额外掺杂的p型基底上形成良好的欧姆接触。

附图说明

图1为实施例中的具体实施例的电池结构示意图。

图2为实施例中的一个具体实施例的电极示意图。

图3为实施例中的另一个具体实施例的电极示意图

图4为实施例中的另一个具体实施例的电池结构示意图。

其中，1为p型硅基底，2为正面钝化及减反射膜，3为n型掺杂区域，4为p型区域，5为背面钝化膜，6为开膜区域，7为正极细栅线，8为负极细栅线，9为正极连接电极，10为负极连接电极，11为绝缘体，12为空穴掺杂层，13为铝硅合金层。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

如图1所示，本实用新型一种p型背接触太阳电池，自上而下依次包括：正面钝化及减反射膜2、p型硅基底1、间隔排列的n型掺杂区域3、背面钝化膜5和电池电极；所述的n型掺杂区域3间隔排列在p型硅基底1表面，相邻n型掺杂区域3之间形成p型区域4；

如图2所示，电池电极包括正极和负极，正极包括正极细栅线7和正极连接电极9，负极包括负极细栅线8和负极连接电极10；正极细栅线7与p型区域4接触；负极细栅线8与n型掺杂区域3接触；所述正极细栅线7与正极连接电极9连接，并通过正极连接电极9导出电流，所述负极细栅线8与负极连接电极10连接，并通过负极连接电极10导出电流。

如图4所示，优选地，正极细栅线7和p型硅基底1之间的p型区域4内包含一层III族元素掺杂的空穴掺杂层12，空穴掺杂层12的厚度为1～15um。空穴掺杂层12和正极细栅线7之间还包括一层铝硅合金层13，铝硅合金层13厚度为1～5um

如图2所示，优选地，负极细栅线8在正极连接电极9处分段断开避免与正极连接电极9相连，正极细栅线7在负极连接电极10处分段断开避免与负极连接电极10相连；正极和负极隔离且呈指状交叉排列。

如图3所示，优选地，正极连接电极9和负极细栅线8交叉，交叉处设置有绝缘体11互相隔离，所述负极连接电极10和正极细栅线7交叉，交叉处设置有绝缘体11互相隔离。

实施例1：

以下举例一种使用上述结构和方法的背接触太阳电池的制备方法，为如图1所示结构。此背接触太阳电池的制备方法具体如下：

1)对p型硅基底1进行去损伤处理，表面织构化处理和清洗过程。以p型单晶硅作为电池基底，使用含有KOH的60℃溶液进行去损伤处理，并在80℃条件下使用含有KOH的溶液进行表面织构化处理，形成金字塔绒面，金字塔尺度2-5um，并使用还有氢氟酸和盐酸的混合溶液进行清洗，去离子水清洗和烘干。

2)在背面分别形成局域发射极。使用离子注入的方式在背面完成背面局域化n型掺杂，离子注入使用掩膜版，并一次性制备成平行线分布的n型掺杂区，并在炉管进行热推进和退火过程，温度840℃20分钟，形成局域发射极。发射极条数为100根，宽度为1mm。掺杂区域方块电阻使用整面注入的方式可以测得为60-70ohm。并再次经过含有HF酸的溶液进行磷硅玻璃和多余氧化硅层的去除。

3)正面钝化及减反射膜2及背面钝化膜5的制备。使用增强型等离子化学气相沉积(PECVD)在电池正面沉积5-10nm的氧化铝层，在其上再沉积氮化硅，厚度为80nm，折射率2.03，完成正面钝化及减反射膜2的制备。

使用增强型等离子化学气相沉积(PECVD)在电池背面沉积5-10nm的氧化铝层，在其上再沉积氮化硅，厚度为100nm，折射率2.10，完成背面钝化。

4)电极制备。使用激光在电池p型区域进行开孔。扫描方式为对p型区域进行脉冲式局部激光辐照处理，扫描方向沿着掺杂的平行线方向，其中开孔激光的波长为532nm，光斑大小为80um直径圆形，扫描速度为10000mm/s，频率为10kHz，背面的钝化膜在激光的光斑辐照的区域形成开孔，未辐照的区域则没有形成接触孔，在此条件下，在电池背面的p型区域，两个相邻的激光辐照的间距为1mm，即在条状p型区域上上每隔1mm有一个直径为80um圆形区域的预留接触孔，此接触孔区域上进过激光开孔后，没有背面钝化膜5。

采用丝网印刷方式在电池背面n区域和p型区域上方形成包含导电成分的电极浆料层。电极包括正极电极和负极电极，其中正极电极包括正极细栅线7和正极连接电极9，负极电极包括负极细栅线8和负极连接电极10；正极细栅线7由铝组成，负极细栅有银组成，正极和负极的栅线互不相连；正极细栅和正极的连接电极相互连接，负极的连接电极和负极的细栅相互连接；所述正极细栅线7和所述负极细栅线8均为分段式排布；正极连接电极9设置于负极细栅线8分段处，负极连接电极10设置于正极细栅线7分段处；正极和负极互相绝缘。正极细栅100根，宽度为120um，完全覆盖上述激光开孔区域，负极细栅100根，宽度50um，正极连接电极93根，负极连接电极103根。其中电极结构如图2示意图所示。

烧结炉中完成加热烧结处理。加热峰值温度600-800℃。本实施例中优选的加热处理峰值温度为700℃。经过此步骤，完成电池制备。正极细栅线7穿过钝化膜和p型硅基底1形成接触，负极细栅线8穿过钝化膜和n型掺杂区域接触。

实施例2：

以下举例一种使用上述结构和方法的背接触太阳电池的制备方法，为如图所示结构。此背接触太阳电池的制备方法具体如下：

1)对p型硅基底1进行去损伤处理，表面织构化处理和清洗过程。以p型单晶硅作为电池基底，使用含有KOH的60℃溶液进行去损伤处理，并在80℃条件下使用含有KOH的溶液进行表面织构化处理，形成金字塔绒面，金字塔尺度2-5um，并使用还有氢氟酸和盐酸的混合溶液进行清洗，去离子水清洗和烘干。

2)在背面分别形成局域发射极。使用离子注入的方式在背面完成背面局域化n型掺杂，离子注入使用掩膜版，并一次性制备成平行线分布的n型掺杂区，并在炉管进行热推进和退火过程，温度840℃20分钟，形成局域发射极。发射极条数为100根，宽度为1mm。掺杂区域方块电阻使用整面注入的方式可以测得为60-70ohm。并再次经过含有HF酸的溶液进行磷硅玻璃和多余氧化硅层的去除。

3)正面钝化及减反射膜2的制备，以及背面钝化膜5的制备。使用增强型等离子化学气相沉积(PECVD)在电池正面沉积5-10nm的氧化铝层，在其上再沉积氮化硅，厚度为80nm，折射率2.03，完成正面钝化及减反射膜2的制备。

4)使用增强型等离子化学气相沉积(PECVD)在电池背面沉积5-10nm的氧化铝层，在其上再沉积氮化硅，厚度为100nm，折射率2.10，完成背面钝化。

5)电极制备。使用激光在电池p型区域进行开孔。扫描方式为对p型区域进行脉冲式局部激光辐照处理，扫描方向沿着掺杂的平行线方向，其中开孔激光的波长为532nm，光斑大小为80um直径圆形，扫描速度为10000mm/s，频率为10kHz，背面的钝化膜在激光的光斑辐照的区域形成开孔，未辐照的区域则没有形成接触孔，在此条件下，在电池背面的p型区域，两个相邻的激光辐照的间距为1mm，即在条状p型区域上上每隔1mm有一个直径为80um圆形区域的预留接触孔，此接触孔区域上进过激光开孔后，没有背面钝化膜5。

采用丝网印刷方式在电池背面n区域和p型区域上方形成包含导电成分的电极浆料层。电极包括正极电极和负极电极，其中正极电极包括正极细栅线7和正极连接电极9，负极电极包括负极细栅线8和负极连接电极10；正极细栅线7由铝组成，负极细栅有银组成，正极和负极的栅线互不相连；正极细栅和正极的连接电极相互连接，负极的连接电极和负极的细栅相互连接；正极的连接电极和负极的细栅之间印刷有绝缘体11进行隔绝，负极的连接电极和正极的细栅之间印刷有绝缘体进行隔绝。正极细栅100根，宽度为120um，完全覆盖上的述背面钝化膜5上开孔区域，负极细栅100根，宽度50um，正极连接电极93根，负极连接电极103根。其中电极结构如图3示意图所示。

烧结炉中完成加热烧结处理。加热峰值温度600-800℃。本实施例中优选的加热处理峰值温度为700℃。经过此步骤，完成电池制备。正极细栅线7穿过钝化膜和p型硅基底1形成接触，负极细栅线8穿过钝化膜和n型掺杂区域接触。

实施例3：

以下举例一种使用上述结构和方法的背接触太阳电池的制备方法，为如图所示结构。此背接触太阳电池的制备方法具体如下：

1)对p型硅基底1进行去损伤处理，表面织构化处理和清洗过程。以p型单晶硅作为电池基底，使用含有KOH的60℃溶液进行去损伤处理，并在80℃条件下使用含有KOH的溶液进行表面织构化处理，形成金字塔绒面，金字塔尺度2-5um，并使用还有氢氟酸和盐酸的混合溶液进行清洗，去离子水清洗和烘干。

2)在背面分别形成局域发射极。使用离子注入的方式在背面完成背面局域化n型掺杂，离子注入使用掩膜版，并一次性制备成平行线分布的n型掺杂区，并在炉管进行热推进和退火过程，温度840℃20分钟，形成局域发射极。发射极条数为100根，宽度为1mm。掺杂区域方块电阻使用整面注入的方式可以测得为60-70ohm。并再次经过含有HF酸的溶液进行磷硅玻璃和多余氧化硅层的去除。

3)正面钝化及减反射膜2的制备，以及背面钝化膜5的制备。使用增强型等离子化学气相沉积(PECVD)在电池正面沉积5-10nm的氧化铝层，在其上再沉积氮化硅，厚度为80nm，折射率2.03，完成正面钝化及减反射膜2的制备。

4)使用增强型等离子化学气相沉积(PECVD)在电池背面沉积5-10nm的氧化铝层，在其上再沉积氮化硅，厚度为100nm，折射率2.10，完成背面钝化。

5)电极制备。使用激光在电池p型区域进行开孔。扫描方式为对p型区域进行脉冲式局部激光辐照处理，扫描方向沿着掺杂的平行线方向，其中开孔激光的波长为532nm，光斑大小为80um直径圆形，扫描速度为10000mm/s，频率为10kHz，背面的钝化膜在激光的光斑辐照的区域形成开孔，未辐照的区域则没有形成接触孔，在此条件下，在电池背面的p型区域，两个相邻的激光辐照的间距为1mm，即在条状p型区域上上每隔1mm有一个直径为80um圆形区域的预留接触孔，此接触孔区域上进过激光开孔后，没有背面钝化膜5。

采用丝网印刷方式在电池背面n区域和p型区域上方形成包含导电成分的电极浆料层。电极包括正极电极和负极电极，其中正极电极包括正极细栅线7和正极连接电极9，负极电极包括负极细栅线8和负极连接电极10；正极细栅线7由铝组成，负极细栅有银组成，正极和负极的栅线互不相连；正极细栅和正极的连接电极相互连接，负极的连接电极和负极的细栅相互连接；正极的连接电极和负极的细栅之间印刷有绝缘体11进行隔绝，负极的连接电极和正极的细栅之间印刷有绝缘体进行隔绝。正极细栅100根，宽度为120um，完全覆盖上的述背面钝化膜5上开孔区域，负极细栅100根，宽度50um，正极连接电极93根，负极连接电极103根。其中电极结构如图3示意图所示。

烧结炉中完成加热烧结处理。加热峰值温度600-800℃。本实施例中优选的加热处理峰值温度为700℃。经过此步骤，完成电池制备。正极细栅线7穿过钝化膜和p型硅基底1形成接触，负极细栅线8穿过钝化膜和n型掺杂区域接触。最后形成的太阳电池中，正极细栅线7和p型硅基底1之间形成有掺铝的空穴掺杂层12和铝硅合金层13。电池结构如图4所示。

另外，本实用新型的上述实施方式为示例，具有与本实用新型的权利要求书所述的技术思想使之相同的方法并发挥相同作用效果的技术方案，均包含在本实用新型内。

Claims (10)

1.一种p型背接触太阳电池，其特征在于，自上而下依次包括：正面钝化及减反射膜(2)、p型硅基底(1)、n型掺杂区域(3)、背面钝化膜(5)和电池电极；所述的n型掺杂区域(3)间隔排列在所述p型硅基底(1)表面；

所述的电池电极包括正极和负极，正极包括正极细栅线(7)和正极连接电极(9)，负极包括负极细栅线(8)和负极连接电极(10)；正极细栅线(7)与p型硅基底(1)上p型区域(4)接触；负极细栅线(8)与n型掺杂区域(3)接触；所述正极细栅线(7)与正极连接电极(9)连接，并通过正极连接电极(9)导出电流，所述负极细栅线(8)与负极连接电极(10)连接，并通过负极连接电极(10)导出电流。

2.根据权利要求1所述的p型背接触太阳电池，其特征在于，所述n型掺杂区域(3)的宽度为0.08～3mm，相邻两个n型掺杂区域之间的间距为0.05～1mm。

3.根据权利要求1所述的p型背接触太阳电池，其特征在于，所述正面钝化及减反射膜(2)采用氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅及非晶硅中的一种或多种组成；所述背面钝化膜(5)，采用氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅、非晶硅中的一种或多种组成。

4.根据权利要求1所述的p型背接触太阳电池，其特征在于，所述的正极细栅线(7)和p型硅基底(1)之间的p型区域(4)内包含一层III族元素掺杂的空穴掺杂层(12)，空穴掺杂层(12)的厚度为1～15um。

5.根据权利要求4所述的p型背接触太阳电池，其特征在于，所述的空穴掺杂层(12)和正极细栅线(7)之间还设置有一层铝硅合金层(13)，铝硅合金层(13)厚度为1～5um。

6.根据权利要求1所述的p型背接触太阳电池，其特征在于，所述正极细栅线(7)为含铝电极，正极细栅线(7)的宽度为20um～200um。

7.根据权利要求1所述的p型背接触太阳电池，其特征在于，所述负极细栅线(8)为含银电极，负极细栅线(8)的宽度为10um～100um。

8.根据权利要求1所述的p型背接触太阳电池，其特征在于，所述正极连接电极(9)包含银、铜、铝及镍中的一种或多种；所述负极连接电极(10)包含银、铜、铝及镍中的一种或多种。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的p型背接触太阳电池，其特征在于，所述负极细栅线(8)在正极连接电极(9)处分段断开，避免与正极连接电极(9)相连；正极细栅线(7)在负极连接电极(10)处分段断开避免与负极连接电极(10)相连；正极和负极隔离，互不交叉。

10.根据权利要求1～8任意一项所述的p型背接触太阳电池，其特征在于，所述正极连接电极(9)和负极细栅线(8)交叉设置，交叉处设置有绝缘体(11)互相隔离，所述负极连接电极(10)和正极细栅线(7)交叉设置，交叉处设置有绝缘体(11)互相隔离；正极和负极相互绝缘。