CN214898460U - 背面接触结构、太阳能电池、电池组件和光伏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于太阳能电池技术领域，提供了背面接触结构、太阳能电池、电池组件和光伏系统，该背面接触结构包括间隔设置于硅衬底背面的凹槽；分别设置在凹槽内外的第一掺杂区域及第二掺杂区域；设置于第一掺杂区域和第二掺杂区域之间的第一电介质层，第一电介质层为至少一层；及设置在第一掺杂区域和第二掺杂区域上的导电层。本实用新型中提供的背面接触结构，解决了现有对沟槽的宽度控制要求高、钝化效果差、制备工艺复杂的问题。

Description

背面接触结构、太阳能电池、电池组件和光伏系统

技术领域

本实用新型属于太阳能电池技术领域，尤其涉及背面接触结构、太阳能电池、电池组件和光伏系统。

背景技术

目前常规太阳能电池，其发射极接触电极和基极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，正面金属发射极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反射遮挡，造成一部分光学损失。而背接触太阳能电池是一种将发射极和基极接触电极均放置在电池背面(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，同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻从而提高填充因子；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。

然而现有p掺杂区域和n掺杂区域均设置在硅片背面后，其相互之间会连接在一起产生漏电等不良现象。因此为解决上述问题，其通过在p掺杂区域和 n掺杂区域之间开设一条宽度极窄的沟槽来实现分离，或在硅片背面开设各个凹槽以将p掺杂区域和n掺杂区域分别设于对应凹槽内，从而避免发生漏电降低电池开路电压。

然而现有其沟槽采用激光开孔或者湿法刻蚀制备，此时由于现有沟槽宽度为几十微米，对于宽度控制要求高使得制备难度大，同时由于沟槽宽度极窄使得只能采用单层电介质层对沟槽进行钝化，然而采用单层电介质层进行钝化，其钝化效果较差，且产生的内背反射效果差；而各个凹槽内分别设置p掺杂区域及n掺杂区域采用激光开孔或者湿法刻蚀制备，需要更复杂的图案化开孔工艺及制备时间长，使得增加了工艺的复杂性。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种太阳能电池的背面接触结构，旨在解决现有对沟槽的宽度控制要求高、钝化效果差、制备工艺复杂的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种太阳能电池的背面接触结构，包括：

间隔设置于硅衬底背面的凹槽；

分别设置在所述凹槽内外的第一掺杂区域及第二掺杂区域；

设置于所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域之间的第一电介质层，所述第一电介质层为至少一层；及

设置在所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域上的导电层。

更进一步的，所述第一掺杂区域为P型掺杂层，所述第二掺杂区域为N型掺杂层；或

所述第一掺杂区域为N型掺杂层，所述第二掺杂区域为P型掺杂层。

更进一步的，所述第一掺杂区域和/或所述第二掺杂区域的结深为0.01-1um，方阻为10-500ohm/sqr。

更进一步的，所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域之间的水平距离为 0-500um。

更进一步的，所述第二掺杂区域设于所述凹槽之外的部分区域。

更进一步的，所述第一电介质层为氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层、本征碳化硅层、本征非晶硅层及氧化硅层中的一种或多种组合。

更进一步的，所述第一电介质层覆盖在所述第一掺杂区域与所述第二掺杂区域之间的区域上、或延伸覆盖至所述第一掺杂区域和/或所述第二掺杂区域上。

更进一步的，位于所述第一掺杂区域与所述第二掺杂区域之间区域的硅衬底背面具有粗糙纹理结构。

更进一步的，所述凹槽为圆弧形、梯形、或方形。

更进一步的，所述第一电介质层为氧化铝层和本征碳化硅层，或者氧化硅层和本征碳化硅层，所述第一电介质层的厚度大于25nm。

更进一步的，所述第一电介质层中的氧化铝层或氧化硅层的厚度小于25nm，所述第一电介质层中的本征碳化硅层的厚度大于10nm。

更进一步的，所述第一电介质层中的本征碳化硅层由不同折射率的至少一层第一本征碳化硅膜组成。

更进一步的，各层所述第一本征碳化硅膜的折射率由硅衬底背面向外依次降低。

更进一步的，所述第一电介质层的外层还设有氟化镁层。

更进一步的，所述导电层为TCO透明导电膜和/或金属电极。

更进一步的，所述金属电极包括银电极、铜电极、铝电极、锡包铜电极或银包铜电极。

更进一步的，所述铜电极为电镀工艺制备的电镀铜或物理气相沉积制备的铜电极。

本实用新型另一实施例的目的还在于提供一种选择性接触区域掩埋型太阳能电池，包括：

硅衬底；

设于硅衬底背面的如上述所述的背面接触结构；及

设于硅衬底正面的第二电介质层。

更进一步的，所述第二电介质层为氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层、本征碳化硅层、本征非晶硅层及氧化硅层中的一种或多种组合。

更进一步的，所述第二电介质层为氧化硅层和本征碳化硅层，或氧化铝层和本征碳化硅层，所述第二电介质层的厚度大于50nm。

更进一步的，所述第二电介质层中的氧化铝层或氧化硅层的厚度小于40nm，所述第二电介质层中的本征碳化硅层的厚度大于10nm。

更进一步的，所述第二电介质层中的本征碳化硅层由不同折射率的至少一层第二本征碳化硅膜组成。

更进一步的，各层所述第二本征碳化硅膜的折射率由硅衬底正面向外依次降低。

更进一步的，所述第二电介质层的外层还设有氟化镁层。

更进一步的，所述硅衬底正面和所述第二电介质层之间还设有电场层或浮动结。

本实用新型另一实施例的目的还在于提供一种电池组件，所述电池组件包括上述所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池。

本实用新型另一实施例的目的还在于提供一种光伏系统，所述光伏系统包括如上述所述的电池组件。

本实用新型实施例提供的背面接触结构，通过在硅衬底的背面间隔设置凹槽，而交替在凹槽内外设置第一掺杂区域及第二掺杂区域，使得通过部分凹槽或凹槽外的部分凸台实现对第一掺杂区域和第二掺杂区域的阻隔，实现漏电流的减小，而所设置的凹槽较现有沟槽的宽度控制要求更为宽松，制备相较现有沟槽的制备较容易，同时在凹槽内外分别制备第一掺杂区域及第二掺杂区域所采用的工艺较现有复杂的图案化开孔工艺较容易实现，有效的较低工艺复杂度；同时由于设置的第一电介质层为至少一层，使得其硅衬底背面通过至少一层的第一电介质层实现多层钝化及提升内背反射，从而带来更好的钝化效果及内背反射效果，解决了现有对沟槽的宽度控制要求高、钝化效果差、制备工艺复杂的问题。

附图说明

图1至图5是本实用新型一实施例提供的一种选择性接触区域掩埋型太阳能电池各种实施时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型中，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，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型通过在硅衬底的背面间隔设置凹槽，而交替在凹槽内外设置第一掺杂区域及第二掺杂区域，使得通过部分凹槽或凹槽外的部分凸台实现对第一掺杂区域和第二掺杂区域的阻隔，实现漏电流的减小，而所设置的凹槽较现有沟槽的宽度控制要求更为宽松，制备相较现有沟槽的制备较容易，同时在凹槽内外分别制备第一掺杂区域及第二掺杂区域所采用的工艺较现有复杂的图案化开孔工艺较容易实现，有效的较低工艺复杂度；同时由于设置的第一电介质层为至少一层，使得其硅衬底背面通过至少一层的第一电介质层实现多层钝化及提升内背反射，从而带来更好的钝化效果及内背反射效果，解决了现有对沟槽的宽度控制要求高、钝化效果差、制备工艺复杂的问题。

实施例一

本实用新型第一实施例提供一种太阳能电池的背面接触结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，参照图1-图5所示，本实用新型实施例提供的太阳能电池的背面接触结构包括：

间隔设置于硅衬底10背面的凹槽；

分别设置在凹槽内外的第一掺杂区域20及第二掺杂区域30；

设置于第一掺杂区域20和第二掺杂区域30之间的第一电介质层40，第一电介质层40为至少一层且由硅衬底10背面向外折射率依次降低；及

设置在第一掺杂区域20和第二掺杂区域30上的导电层50。

其中，在本实用新型的一个实施例中，其硅衬底10具有在正常工作期间面向太阳正面和与正面相对的背面，其正面为受光面；其背面相对于正面而设于硅衬底10的另一侧，也即是说，上述正面与背面位于硅衬底10的不同侧且是相反侧，其中本实施例中，硅衬底10为N型硅片，可以理解的，在其他实施例中，硅衬底10也可以为其他硅片。其中，该硅衬底10的背面上间隔开设有凹槽，其凹槽可通过激光熔蚀方式或通过掩膜(如硬掩膜、氧化硅掩膜、氮化硅掩膜及光刻胶掩膜等)以及湿法/干法刻蚀的组合方式制作形成，此时由于其硅衬底10背面所间隔开设的凹槽，使得其位于硅衬底10的两相邻凹槽之间区域大体呈一凸台形状，因此其硅衬底10的背面图案大体呈现出由凹槽和凸台相互交错设置形成。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，第一掺杂区域20和第二掺杂区域30为掺杂层，其掺杂层为在硅衬底10上通过掺入不同类型的扩散源所形成的扩散结构，因此其掺杂层并未进行沉积生长，而是为原硅衬底10中部分硅晶体经扩散变成掺杂层。其中该第一掺杂区域20和/或第二掺杂区域30的结深为 0.01-1um，方阻为10-500ohm/sqr，表面浓度为1E18-1E21 cm^-3。需要指出的是，第一掺杂区域20和第二掺杂区域30可为P型掺杂层或N型掺杂层，且其第一掺杂区域20的导电类型与第二掺杂区域30的导电类型相反。也即当第一掺杂区域20为P型掺杂层时，第二掺杂区域30为N型掺杂层；或当第一掺杂区域 20为N型掺杂层时，第二掺杂区域30为P型掺杂层。也即是说，其可以在凹槽内设置P型掺杂层，在凹槽外设置N型掺杂层；或者在凹槽内设置N型掺杂层，在凹槽外设置P型掺杂层，使得凹槽内外交替设置有第一掺杂区域20及第二掺杂区域30，此时通过凹槽实现P型掺杂层与N型掺杂层的隔离。其中，P 型掺杂层为掺硼、铝、镓等扩散形成，N型掺杂层为掺氮、磷、砷等扩散形成，此时该N型掺杂层相对于具体为N型硅片的硅衬底10为N+层，也即其N型掺杂层为局部重掺杂形成。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，第一掺杂区域20和第二掺杂区域30之间的距离为0-500um，也即其第一掺杂区域20和第二掺杂区域30在水平方向上可以相邻或存在一定的距离，也即是说，参照图1及图2所示，其设置在凹槽内的第一掺杂区域20可设置于凹槽内的部分或全部区域，及设置在凹槽外的凸台上的第二掺杂区域30可设置于凸台上部分区域或全部区域。其中优选的实施例中，其第二掺杂区域30设于凹槽之外的部分区域，使得可直接通过凸台上除第二掺杂区域30外的硅本体实现第一掺杂区域20与第二掺杂区域30 的隔离。当然其第二掺杂区域30也可设置于凸台上全部区域，此时则需要凹槽的深度大于第二掺杂区域30的结深，而使得第一掺杂区域20与第二掺杂区域 30不连接。因此通过凹槽及凸台的高度差使得可以实现第一掺杂区域20与第二掺杂区域30的隔离。同时需要指出的是，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，当对其凹槽内的硅衬底10在掺扩散源进行扩散形成该第一掺杂区域 20时，其可能在凹槽的侧壁也相应扩散形成第一掺杂区域20，使得其第一掺杂区域20延伸至各个凹槽之间的部分区域。还需要指出的是，本实用新型的一个实施例中，其各个凹槽的深度设置为0.01-10um，

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，其第一电介质层40覆盖在第一掺杂区域20与第二掺杂区域30之间的区域上、或延伸覆盖至第一掺杂区域20 和/或第二掺杂区域30上。也即使是说，参照图4所示，其第一电介质层40可以仅覆盖在第一掺杂区域20与第二掺杂区域30之间的区域上，相应的，此时导电层50则覆盖在第一掺杂区域20及第一掺杂区域20的整个背面进行电连接。而参照图1及图2所示，其第一电介质层40也可以延伸覆盖至第一掺杂区域 20和/或第二掺杂区域30上，此时导电层50则覆盖在第一掺杂区域20及第二掺杂区域30中未覆盖第一电介质层40的剩余部分背面，形成分别与第一掺杂区域20及第二掺杂区域30的电连接。当然其第一电介质层40在制备过程中也可完全覆盖在该背面接触结构的整个背面，此时在制备导电层50时则将导电层50通过穿孔等方式穿设过该第一电介质层40形成分别与第一掺杂区域20及第二掺杂区域30的电连接。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，第一电介质层40优选为氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层、本征碳化硅层、本征非晶硅层及氧化硅层中的一种或多种组合。其中，该第一电介质层40起钝化作用，且其第一电介质层40 至少设置为一层结构，其各层折射率由硅衬底10向外设置为依次降低排布，使得靠近硅衬底10的膜层起钝化作用，而远离硅衬底10的膜层起减反射作用，使得可以增强减反射效果，从而增加硅衬底10对光的吸收和利用，使得增加短路电流密度。此外，第一电介质层40还可以为掺杂硅层(如掺杂微晶硅层、掺杂非晶硅层、掺杂多晶硅层)、掺杂碳化硅层(如掺杂多晶碳化硅层)、掺杂氧化硅层(如掺杂多晶氧化硅、掺杂非晶氧化硅)等。此外，第一电介质层40 中的每层不同结构的膜层还可由不同折射率的多层膜组成，且依照上述所述的各层膜层的折射率由硅衬底10向外设置为依次降低的方式排布，其例如第一电介质层40中的氧化硅层可以为由硅衬底10向外折射率依次降低的多层氧化硅膜组成。

依照上述，作为本实用新型的一些具体示例，例如其第一电介质层40可以为氧化硅层/氧化铝层、本征碳化硅层、氮化硅层/氮氧化硅层组成的三层结构，此时位于内侧第一层的氧化硅层/氧化铝层的厚度大于0.5nm，位于第二层的本征碳化硅层的厚度大于1nm，位于外侧第三层的氮化硅层/氮氧化硅层的厚度大于50nm。

作为本实用新型的一些具体示例，例如其第一电介质层40还可以为氧化铝层、氮化硅层/氮氧化硅层组成的两层结构，此时位于内侧第一层的氧化铝层的厚度大于1nm；位于外侧第二层的氮化硅层/氮氧化硅层的厚度大于50nm。

作为本实用新型的一些具体示例，例如其第一电介质层40还可以为氧化硅层/氧化铝层、掺杂多晶硅层/掺杂多晶碳化硅层/掺杂多晶氧化硅层、氮化硅层/ 氮氧化硅层组成的三层结构，此时位于内侧第一层的氧化硅层/氧化铝层的厚度为0.5-3nm，位于第二层的掺杂多晶硅层/掺杂多晶碳化硅层/掺杂多晶氧化硅层的厚度为20-100nm，位于外侧第三层的氮化硅层/氮氧化硅层的厚度大于50nm。

作为本实用新型的一些具体示例，例如其第一电介质层40还可以为本征非晶硅层、掺杂非晶硅层/掺杂非晶氧化硅层、氮化硅层/氮氧化硅层组成的三层结构，此时位于内侧第一层的本征非晶硅层的厚度为2-10nm，位于第二层的掺杂非晶硅层/掺杂非晶氧化硅层的厚度为2-50nm，位于外侧第三层的氮化硅层/氮氧化硅层的厚度大于50nm。

作为本实用新型的一些具体示例，例如其第一电介质层40还可以为氧化硅层/氧化铝层、本征碳化硅层/掺杂非晶氧化硅层、氮化硅层/氮氧化硅层组成的三层结构，此时位于内侧第一层的氧化硅层/氧化铝层的厚度为0.5-3nm，位于第二层的本征碳化硅层/掺杂非晶氧化硅层的厚度为10-50nm，位于外侧第三层的氮化硅层/氮氧化硅层的厚度大于50nm。

可以理解的，其第一电介质层40的具体结构布置包括但不限于上述所罗列的几种具体示例。在实用新型的优选实施例中，参照图1所示，其第一电介质层40优选为氧化铝层和本征碳化硅层两层结构，或者氧化硅层和本征碳化硅层两层结构，此时第一电介质层40的整体厚度大于25nm，其中正常生产制备时一般通常为70-80nm。此时本征碳化硅层不仅提供氢钝化效果，相较于本征非晶硅层、掺杂多晶硅层等，由于光学带隙大，吸收系数小，可减少寄生光吸收。进一步的，第一电介质层40中的氧化铝层或氧化硅层的厚度小于25nm，第一电介质层40中的本征碳化硅层的厚度大于10nm。需要指出的是，本实用新型实施例所指出的多层结构中，其顺序均为由硅衬底10向外排布，例如上述所述的第一电介质层40为氧化铝层和本征碳化硅层时，则其氧化铝层靠近硅衬底 10，而本征碳化硅层靠近外侧。同时需要指出的是，在说明书附图中，如图1- 图5所示，其仅示出第一电介质层40为两层结构，可以理解的，其第一电介质层40还可以为其他层数，其具体结构根据实际需要进行设置，并不完全依照说明书附图所示。同时需要指出的是，在本实用新型的各个附图中，其仅用于描述其背面接触结构中的具体各结构分布，但其并非为对应各结构的实际尺寸大小，其例如前述所述的第一掺杂区域20和/或第二掺杂区域30的结深为0.01-1 um，第一电介质层40的厚度为大于25nm，其在附图中并未完全对应出本实施例中所具体的实际尺寸大小，其应当依照本实施例中所提供的具体参数为准。

更进一步的，第一电介质层40中的本征碳化硅层由不同折射率的至少一层第一本征碳化硅膜组成。其中，各层第一本征碳化硅膜的折射率由硅衬底10 背面向外依次降低。可选的，上述各种材料的折射率一般可选定为：单晶硅的折射率为3.88；非晶硅的折射率为3.5-4.2；多晶硅的折射率为3.93，碳化硅的折射率为2-3.88，氮化硅的折射率为1.9-3.88，氮氧化硅的折射率为1.45-3.88，氧化硅的折射率为1.45，氧化铝的折射率为1.63。可以理解的，其上述各种材料的折射率还可根据实际使用需要设置为其他，在此不做具体限定。

更进一步的，在本实用新型的一个实施例中，其第一电介质层40的外层还设有氟化镁层，也即上述第一电介质层40所选定的氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层、本征碳化硅层、本征非晶硅层及氧化硅层中的一种或多种组合的基础上，其第一电介质层40的外层还可设置一层氟化镁层。其中氟化镁层的折射率要求最低，一般其折射率设置为1.4，其用于起增强减反射的光学作用。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，导电层50为TCO透明导电膜和/或金属电极。其中，金属电极包括银电极、铜电极、铝电极、锡包铜电极或银包铜电极。进一步的，铜电极为电镀工艺制备的电镀铜或物理气相沉积制备的铜电极。其中该电镀铜以镍、铬、钛、钨电极作为其种子层或保护层。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，其凹槽为圆弧形、梯形、或方形，例如图1所示，在一具体实施例中，其凹槽为方形。其中凹槽优选设置为圆弧形或梯形，其中由于凹槽设置为圆弧形或梯形时，其凹槽内壁所反射光的效果更好，同时其还可增加第一掺杂区域20与硅衬底10所接触的表面积。当然由于凹槽设置为方形时，其实际生产工艺更为简单，因此其根据实际使用需求相应的设置凹槽的形状，在此不做具体限定。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，参照图5所示，位于第一掺杂区域20与第二掺杂区域30之间区域的硅衬底10背面具有粗糙纹理结构60。也即是说，其硅衬底10的凸台表面上具有该粗糙纹理结构60。其中该粗糙纹理结构60通常通过制绒形成，其可为通过酸制绒时形成不规则的半球型纹理、通过碱制绒时形成金字塔状纹理、或先通过碱制绒形成金字塔状纹理后再经酸制绒对金字塔塔尖进行圆滑处理。其中可以理解的，其粗糙纹理结构60也还可以设置为硅衬底10的整个背面，此时在对制成凹槽后的硅衬底10直接整个背面进行制绒即可，而不需要后续的去除第一掺杂区域20与第二掺杂区域30中的粗糙纹理结构60的工艺，使得简化工艺。但需要指出的是，本实施例中，其优选在硅衬底10的第一掺杂区域20与第二掺杂区域30之间的区域表面进行制绒，使得实现增加入射光在硅衬底10内部的反射，从而增加对光的吸收率，而在硅衬底10所处的第一掺杂区域20与第二掺杂区域30处的表面不进行制绒。

其中，本实用新型实施例相较于现有的有益效果：

1、由于在硅衬底的背面间隔设置凹槽，而交替在凹槽内外设置第一掺杂区域及第二掺杂区域，使得通过部分凹槽或凹槽外的部分凸台实现对第一掺杂区域和第二掺杂区域的阻隔，实现漏电流的减小，而所设置的凹槽较现有沟槽的宽度控制要求更为宽松，制备相较现有沟槽的制备较容易，而在凹槽区域制备第一掺杂区域，在非凹槽区域制备第二掺杂区域，且第一掺杂区域与第二掺杂区域不直接相连所采用的工艺较现有复杂的图案化开孔工艺较容易实现，有效的较低工艺复杂度。

2、由于设置的第一电介质层为至少一层，使得其硅衬底背面通过至少一层的第一电介质层进行钝化带来更好的钝化效果，且通过控制各层的折射率由硅衬底向外依次降低，使得可以提高长波段光在硅衬底的内背面的反射，从而增加短路电流密度。

3、在采用硬掩膜选择性对第一掺杂区域沉积过程中，由于各个凹槽之间存在有一定宽度的硅衬底凸台结构进行隔离，因此在硬掩膜遮盖进行凹槽区域的沉积时，其对硬掩膜的对位要求不需要非常精准，可以存着适度的偏差量，使得硬掩膜的对位更加简单，从而降低了工艺的难度，使得弱化了现有图案化制备过程中的精确对位难题。

4、由于设置的凹槽使得相邻凹槽之间的硅衬底背面相对为凸台，因此可以较容易实现制绒得到粗糙纹理结构，而通过在硅衬底背面的凸台进行制绒后使得实现增加光在硅衬底的内背面的反射，从而增加硅衬底对光的吸收率。

实施例二

本实用新型第二实施例提供了一种选择性接触区域掩埋型太阳能电池，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，参照图1-图5所示，本实用新型实施例提供的选择性接触区域掩埋型太阳能电池包括：

硅衬底10；

设于硅衬底10背面的前述实施例所述的背面接触结构；及

设于硅衬底10正面的第二电介质层70。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，其第一电介质层40和第二电介质层70可以为通过同一工艺分别对硅衬底10进行正反面的制备，此时该第二电介质层70可以与前述实施例中的第一电介质层40的结构相同。因此，参照前述实施例所述，其第二电介质层70也可优选为氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层、本征碳化硅层、本征非晶硅层及氧化硅层中的一种或多种组合。

作为本实用新型的一些示例，其第二电介质层70还可以为氧化硅层/氧化铝层和掺杂多晶硅层/掺杂多晶碳化硅层/掺杂多晶氧化硅层和氮化硅层/氮氧化硅层组成的三层结构，或为本征非晶硅层和掺杂非晶硅层/掺杂非晶氧化硅层和氮化硅层/氮氧化硅层组成的三层结构，或为氧化硅层/氧化铝层和本征碳化硅层 /掺杂非晶氧化硅层和氮化硅层/氮氧化硅层组成的三层结构。

进一步的，在本实用新型的一个优选实施例中，参照图1所示，第二电介质层70也相应的优选为氧化硅层和本征碳化硅层两层结构，或氧化铝层和本征碳化硅层两层结构，第二电介质层70的厚度大于50nm。其中，第二电介质层70中的氧化铝层或氧化硅层的厚度小于40nm，第二电介质层70中的本征碳化硅层的厚度大于10nm。此时本征碳化硅层不仅提供氢钝化效果，相较于本征非晶硅层、掺杂多晶硅层等，由于光学带隙大，吸收系数小，可减少寄生光吸收。更进一步的，第二电介质层70中的本征碳化硅层由不同折射率的至少一层第二本征碳化硅膜组成。其中各层第二本征碳化硅膜的折射率由硅衬底10正面向外依次降低。更进一步的，在本实用新型的一个实施例中，第二电介质层70的外层还设有氟化镁层。其中最外层的氟化镁层的折射率要求最低，一般其折射率设置为1.4，其用于起增强减反射的光学作用。

当然，该第二电介质层70也可与前述实施例中的第一电介质层40的结构布置不相同，其根据实际使用需要相应的对第一电介质层40及第二电介质层 70进行各膜层结构的设置，在此不作具体限定。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，硅衬底10正面和第二电介质层 70之间还设有电场层或浮动结，其具体为硅衬底10进行磷扩散制得电场层、或进行硼扩散制得浮动结，此时其电场层或浮动结作为该选择性接触区域掩埋型太阳能电池的前表面电场(FSF)。

本实施例中，通过在硅衬底的背面间隔设置凹槽，而交替在凹槽内外设置第一掺杂区域及第二掺杂区域，使得通过部分凹槽或凹槽外的部分凸台实现对第一掺杂区域和第二掺杂区域的阻隔，实现漏电流的减小，而所设置的凹槽较现有沟槽的宽度控制要求更为宽松，制备相较现有沟槽的制备较容易，同时在凹槽内外分别制备第一掺杂区域及第二掺杂区域所采用的工艺较现有复杂的图案化开孔工艺较容易实现，有效的较低工艺复杂度；同时由于设置的第一电介质层为至少一层，使得其硅衬底背面通过至少一层的第一电介质层实现多层钝化及提升内背反射，从而带来更好的钝化效果及内背反射效果，解决了现有对沟槽的宽度控制要求高、钝化效果差、制备工艺复杂的问题。

实施例三

本实用新型第三实施例提供了一种选择性接触区域掩埋型太阳能电池制作方法，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，本实用新型实施例提供的制作方法用于制备如前述实施例所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池，具体的，该方法包括以下步骤：

一、对硅衬底进行预处理；

上述预处理包括对硅衬底进行清洗、去除损伤层。具体的，包括：

(1)RCA标准清洗，清除硅衬底表面的颗粒及有机物等；

(2)硅衬底清洗后再放入2-5％的KOH碱溶液(氢氧化钾)或TMAH溶液(四甲基氢氧化铵，即显影液)中，处理温度50-80℃，处理时间1-5min，以去除切片工艺中造成的表面损伤层；

(3)使用HCl对硅衬底表面进行酸洗，以中和残留在硅衬底表面的碱液、去除硅片表面残留的金属杂质；

(4)采用HF溶液清洗硅衬底，以去除硅片表面的二氧化硅层并与硅衬底表面的悬挂键形成Si-H钝化键，最后氮气烘干备用。

二、在硅衬底背面上开设间隔设置的多个凹槽；

开设间隔设置的多个凹槽包括以下几种方式实现：

方式一：通过激光直接在所需间隔开设凹槽的部位进行直接开槽去除硅衬底背面的局部硅晶体，形成所需设置的凹槽；方式二：对硅衬底进行热氧化处理，使硅衬底整体表面形成一层氧化硅，通过激光开槽去除硅衬底正面及背面局域中的氧化硅，再通过湿法刻蚀以及用酸(如HF)去除氧化硅，使得形成所需设置的凹槽；方式三：在硅衬底背面使用PECVD法沉积一层氮化硅，通过激光开槽去除背面局域中的氮化硅，再通过湿法刻蚀以及去除氮化硅，使得形成所需设置的凹槽；方式四：在硅衬底背面沉积氮化硅或对硅衬底进行热氧化处理形成氧化硅，然后在背面沉积光刻胶掩膜，通过图案化网版以及曝光使得在显影区进行显影，通过用显影剂湿法去除显影区，再通过用酸(如HF)去除显影区内的氮化硅/氧化硅，再通过湿法刻蚀及去除光刻胶掩膜和氮化硅/氧化硅，使得形成所需设置的凹槽；方式五：在硅衬底背面印刷图案化的浆料作为掩膜，再通过湿法刻蚀以及去除浆料，使得形成所需设置的凹槽。

其中本实用新型实施例中优选采用上述方式二进行凹槽的开设，其中上述方式二中，其热氧化处理步骤具体包括：在石英管中进行干氧氧化/水汽氧化/ 湿氧氧化(也即干氧+水汽)，其具体的反应物为氧气和/或高纯水汽，反应压强为50-1000mbar，反应温度为900-1200℃，反应制得的氧化硅厚度大于10nm。其激光开槽去除氧化硅步骤具体包括：通过激光波长为532nm，激光功率为 10-60W，激光频率为小于250至1500KHz，激光脉宽为3-50ns的激光进行开槽去除所需除去的氧化硅。其湿法刻蚀步骤中使用碱溶液及异丙酮，其碱溶液采用KOH或TMAH，其碱溶液浓度为1-5％，其异丙酮含量为1-10％，反应温度为60-85℃，反应时间为10-30min。其用酸去除氧化硅步骤中的酸溶液采用 HF，其酸溶液浓度为1-5％，反应温度为室温，反应时间为3-10min。

具体的，其通过上述方式二进行凹槽的开设后，所形成各个凹槽的深度为 0.01-10um。其所开设的凹槽可以圆弧形，梯形或方形。其中，由于现有技术中所使用的沟槽采用激光开孔或者湿法刻蚀制备，其对于沟槽的宽度控制要求高较难制备，而本实施例中的凹槽制备相较现有的沟槽制备较容易，没有现有沟槽的严格宽度控制要求。

三、对硅衬底进行制绒；

其中制绒主要采用碱液腐蚀，其碱液与硅衬底反应生成可溶于水的化合物，同时在表面形成金字塔状的绒面结构；此时由于绒面结构的存在，入射光经绒面第一次反射后，反射光并非直接入射到空气中，而是遇到邻近绒面，经过绒面的第二次甚至第三次反射后，才入射到空气中，这样对入射光有了多次利用，从而减少正面反射率。其中，当硅衬底的背面不需要具有粗糙纹理结构时，则可以先在硅衬底的背面沉积一层氮化硅保护层，再进行正面制绒，再通过激光去除该背面的氮化硅保护层，使得避免对硅衬底的背面也进行制绒。

四、在各个凹槽内外分别制备第一掺杂区域及第二掺杂区域；

上述制备第一掺杂区域及第二掺杂区域，具体的，包括：

在凹槽内外分别通入不同类型的源气体进行热扩散形成第一掺杂区域及第二掺杂区域；或

在凹槽内外分别沉积或旋涂与不同类型的掺杂源进行热扩散形成第一掺杂区域及第二掺杂区域；或

在凹槽内外分别注入不同类型的离子进行热扩散形成第一掺杂区域及第二掺杂区域。

具体的，当该第一掺杂区域或第二掺杂区域为P型掺杂层，其具体制备工艺包括：方式一：通入含有硼、铝、镓等元素的源气体(如硼烷气体或携带三氯化硼或三溴化硼的运载气体)进行热扩散形成P型掺杂层；方式二：沉积含硼、铝、镓等掺杂源(如硼硅玻璃)进行热扩散形成P型掺杂层；方式三：在掺杂层上方制备铝电极，再经高温工艺形成掺杂铝的P型掺杂层；方式四：旋涂含有硼、铝、镓等掺杂源(如三溴化硼)进行热扩散形成P型掺杂层；方式五：注入含有硼、铝、镓等元素的离子，并经高温扩散形成P型掺杂层。

当该第一掺杂区域或第二掺杂区域为N型掺杂层，其具体制备工艺：方式一：通入含有氮、磷、砷等元素的源气体(如磷烷气体或携带三氯氧磷的运载气体)进行热扩散形成N型掺杂层；方式二：沉积含氮、磷、砷等掺杂源(如磷硅玻璃)进行热扩散形成N型掺杂层；方式三：旋涂含有氮、磷、砷等掺杂源(如三氯氧磷)进行热扩散形成N型掺杂层；方式四：注入含有氮、磷、砷等元素的离子，并经高温扩散形成N型掺杂层。其中，需要指出的是，在沉积掺杂源进行热扩散后，其还需要通过激光等方式将该掺杂源进行去除。

五、在硅衬底的背正面分别制备第一电介质层和第二电介质层；

具体的，在硅衬底的背正面分别制备第一电介质层和第二电介质层的过程中，其根据第一电介质层和第二电介质层的具体组成类型进行制备，在此不做具体限定，相应的，其第一电介质层和第二电介质层可为氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层、本征碳化硅层、本征非晶硅层及氧化硅层中的一种或多种组合。同时第一电介质层和第二电介质层设置为多层结构时，各层折射率由硅衬底向外设置为依次降低排布，且最外层还可制备有折射率要求最低的氟化镁层。

同时在硅衬底正面制备第二电介质层之前，还可先制备电场层或浮动结，其具体为硅衬底进行磷扩散制得电场层、或进行硼扩散制得浮动结，此时其电场层或浮动结作为该选择性接触区域掩埋型太阳能电池的前表面电场(FSF)。

六、在第一掺杂区域和第二掺杂区域上制备导电层。

具体的，当第一电介质层只覆盖硅衬底中第一掺杂区域与第二掺杂区域之间的区域上时，则该导电层覆盖在第一掺杂区域及第二掺杂区域的整个背面进行电连接；当第一电介质层延伸覆盖至第一掺杂区域及第二掺杂区域上时，该导电层则覆盖在第一掺杂区域及第二掺杂区域中未覆盖第一电介质层的剩余部分背面进行电连接；当第一电介质层覆盖硅衬底整个背面时，则将导电层通过穿孔等方式穿设过该第一电介质层与第一掺杂区域及第二掺杂区域进行电连接，使得在第一掺杂区域形成第一电极，在第二掺杂区域形成第二电极。

实施例四

本实用新型第四实施例还提供一种电池组件，该电池组件包括前述实施例所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池。

本实施例中的电池组件，通过设置的选择性接触区域掩埋型太阳能电池在硅衬底的背面间隔设置凹槽，而交替在凹槽内外设置第一掺杂区域及第二掺杂区域，使得通过部分凹槽或凹槽外的部分凸台实现对第一掺杂区域和第二掺杂区域的阻隔，实现漏电流的减小，而所设置的凹槽较现有沟槽的宽度控制要求更为宽松，制备相较现有沟槽的制备较容易，同时在凹槽内外分别制备第一掺杂区域及第二掺杂区域所采用的工艺较现有复杂的图案化开孔工艺较容易实现，有效的较低工艺复杂度；同时由于设置的第一电介质层为至少一层，使得其硅衬底背面通过至少一层的第一电介质层实现多层钝化及提升内背反射，从而带来更好的钝化效果及内背反射效果，解决了现有对沟槽的宽度控制要求高、钝化效果差、制备工艺复杂的问题。

实施例五

本实用新型第五实施例还提供一种光伏系统，该光伏系统包括如前述实施例所述的电池组件。

本实施例中的光伏系统，通过电池组件所设置的选择性接触区域掩埋型太阳能电池在硅衬底的背面间隔设置凹槽，而交替在凹槽内外设置第一掺杂区域及第二掺杂区域，使得通过部分凹槽或凹槽外的部分凸台实现对第一掺杂区域和第二掺杂区域的阻隔，实现漏电流的减小，而所设置的凹槽较现有沟槽的宽度控制要求更为宽松，制备相较现有沟槽的制备较容易，同时在凹槽内外分别制备第一掺杂区域及第二掺杂区域所采用的工艺较现有复杂的图案化开孔工艺较容易实现，有效的较低工艺复杂度；同时由于设置的第一电介质层为至少一层，使得其硅衬底背面通过至少一层的第一电介质层实现多层钝化及提升内背反射，从而带来更好的钝化效果及内背反射效果，解决了现有对沟槽的宽度控制要求高、钝化效果差、制备工艺复杂的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种太阳能电池的背面接触结构，其特征在于，包括：

间隔设置于硅衬底背面的凹槽；

分别设置在所述凹槽内外的第一掺杂区域及第二掺杂区域；

设置于所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域之间的第一电介质层，所述第一电介质层为至少一层；及

设置在所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域上的导电层。

2.如权利要求1所述的背面接触结构，其特征在于，所述第一掺杂区域为P型掺杂层，所述第二掺杂区域为N型掺杂层；或

所述第一掺杂区域为N型掺杂层，所述第二掺杂区域为P型掺杂层。

3.如权利要求1所述的背面接触结构，其特征在于，所述第一掺杂区域和/或所述第二掺杂区域的结深为0.01-1um，方阻为10-500ohm/sqr。

4.如权利要求1所述的背面接触结构，其特征在于，所述第一掺杂区域和所述第二掺杂区域之间的水平距离为0-500um。

5.如权利要求4所述的背面接触结构，其特征在于，所述第二掺杂区域设于所述凹槽之外的部分区域。

6.如权利要求1所述的背面接触结构，其特征在于，所述第一电介质层为氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层、本征碳化硅层、本征非晶硅层及氧化硅层中的一种或多种组合。

7.如权利要求1所述的背面接触结构，其特征在于，所述第一电介质层覆盖在所述第一掺杂区域与所述第二掺杂区域之间的区域上、或延伸覆盖至所述第一掺杂区域和/或所述第二掺杂区域上。

8.如权利要求1所述的背面接触结构，其特征在于，位于所述第一掺杂区域与所述第二掺杂区域之间区域的硅衬底背面具有粗糙纹理结构。

9.如权利要求1所述的背面接触结构，其特征在于，所述凹槽为圆弧形、梯形、或方形。

10.如权利要求6所述的背面接触结构，其特征在于，所述第一电介质层为氧化铝层和本征碳化硅层，或者氧化硅层和本征碳化硅层，所述第一电介质层的厚度大于25nm。

11.如权利要求10所述的背面接触结构，其特征在于，所述第一电介质层中的氧化铝层或氧化硅层的厚度小于25nm，所述第一电介质层中的本征碳化硅层的厚度大于10nm。

12.如权利要求6或10所述的背面接触结构，其特征在于，所述第一电介质层中的本征碳化硅层由不同折射率的至少一层第一本征碳化硅膜组成。

13.如权利要求12所述的背面接触结构，其特征在于，各层所述第一本征碳化硅膜的折射率由硅衬底背面向外依次降低。

14.如权利要求6所述的背面接触结构，其特征在于，所述第一电介质层的外层还设有氟化镁层。

15.如权利要求1所述的背面接触结构，其特征在于，所述导电层为TCO透明导电膜和/或金属电极。

16.如权利要求15所述的背面接触结构，其特征在于，所述金属电极包括银电极、铜电极、铝电极、锡包铜电极或银包铜电极。

17.如权利要求16所述的背面接触结构，其特征在于，所述铜电极为电镀工艺制备的电镀铜或物理气相沉积制备的铜电极。

18.一种选择性接触区域掩埋型太阳能电池，其特征在于，包括：

硅衬底；

设于硅衬底背面的如权利要求1-17任意一项所述的背面接触结构；及

设于硅衬底正面的第二电介质层。

19.如权利要求18所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池，其特征在于，所述第二电介质层为氧化铝层、氮化硅层、氮氧化硅层、本征碳化硅层、本征非晶硅层及氧化硅层中的一种或多种组合。

20.如权利要求19所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池，其特征在于，所述第二电介质层为氧化硅层和本征碳化硅层，或氧化铝层和本征碳化硅层，所述第二电介质层的厚度大于50nm。

21.如权利要求20所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池，其特征在于，所述第二电介质层中的氧化铝层或氧化硅层的厚度小于40nm，所述第二电介质层中的本征碳化硅层的厚度大于10nm。

22.如权利要求19或20所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池，其特征在于，所述第二电介质层中的本征碳化硅层由不同折射率的至少一层第二本征碳化硅膜组成。

23.如权利要求22所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池，其特征在于，各层所述第二本征碳化硅膜的折射率由硅衬底正面向外依次降低。

24.如权利要求19所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池，其特征在于，所述第二电介质层的外层还设有氟化镁层。

25.如权利要求18所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池，其特征在于，所述硅衬底正面和所述第二电介质层之间还设有电场层或浮动结。

26.一种电池组件，其特征在于，所述电池组件包括如权利要求18-25中任意一项所述的选择性接触区域掩埋型太阳能电池。

27.一种光伏系统，其特征在于，所述光伏系统包括如权利要求26所述的电池组件。

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