一種perc太陽(yáng)能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種PERC太陽(yáng)能電池，包括具有PN結(jié)的硅片層，以及依次設(shè)于硅片層背面的鈍化層和金屬層；所述鈍化層上設(shè)有開(kāi)口區(qū)；太陽(yáng)能電池的表面設(shè)有背電極；以硅片所在的平面計(jì)，所述背電極所在的位置與所述開(kāi)口區(qū)所在的位置不重合。本發(fā)明將背電極所在的位置與所述開(kāi)口區(qū)所在的位置設(shè)計(jì)成不重合，減小了金屬與開(kāi)口處裸硅之間的復(fù)合，提高電池開(kāi)壓，實(shí)驗(yàn)證明：相比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以使得電池轉(zhuǎn)換效率有0.1%的提升，取得了意想不到的效果。
【專利說(shuō)明】
一種PERC太陽(yáng)能電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種PERC太陽(yáng)能電池，屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現(xiàn)有的可持續(xù)能源中，太陽(yáng)能無(wú)疑是一種最清 潔、最普遍和最有潛力的替代能源。太陽(yáng)能發(fā)電裝置又稱為太陽(yáng)能電池或光伏電池，可以將 太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，其發(fā)電原理是基于半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。
[0003] 隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了局部接觸背鈍化(PERC)太陽(yáng)能電池，這是新開(kāi)發(fā)出來(lái)的 一種高效太陽(yáng)能電池，得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。其核心是在硅片的背光面用氧化鋁或者氧 化硅薄膜(5~100納米)覆蓋，以起到鈍化表面，提高長(zhǎng)波響應(yīng)的作用，從而提升電池的轉(zhuǎn)換 效率。但是，氧化鋁或者氧化硅不導(dǎo)電，因此需要對(duì)該薄膜局部開(kāi)口，以便于鋁金屬與硅片 背表面接觸，收集電流。另外，由于鋁金屬(通常是鋁漿)在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中，會(huì)破壞氧化鋁 或者氧化硅的鈍化作用，因此通常要在氧化鋁或者氧化硅薄膜上再覆蓋氮化硅薄膜，起到 保護(hù)作用。因此，現(xiàn)有的PERC太陽(yáng)能電池的制備方法主要包括如下步驟：制絨、擴(kuò)散、背拋 光、刻蝕和去雜質(zhì)玻璃、背面沉積氧化鋁或氧化硅薄膜、沉積氮化硅保護(hù)膜、正面沉積氮化 硅減反射層、背面局部開(kāi)口、絲網(wǎng)印刷正背面金屬漿料、燒結(jié)，即可得到太陽(yáng)能電池。因此， 現(xiàn)有的PERC太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)參見(jiàn)附圖卜2所示，包括具有PN結(jié)的硅片層1，以及依次設(shè)于 硅片層背面的鈍化層2、氮化硅薄膜層3和鋁金屬層4;所述鈍化層和氮化硅薄膜層上設(shè)有多 個(gè)開(kāi)口區(qū)5(或稱局部接觸區(qū)），而在太陽(yáng)能電池的正面設(shè)有多個(gè)正面電極，其背面設(shè)有多個(gè) 背電極6;且背電極不限定覆蓋區(qū)域，可能同時(shí)覆蓋開(kāi)口區(qū)區(qū)域和非開(kāi)口區(qū)區(qū)域。
[0004] 另一方面，現(xiàn)有PERC太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)一般為鋁漿整面印刷。這種結(jié)構(gòu)存在如 下問(wèn)題：（1)整面印刷鋁漿耗量較大，電池成本高，同時(shí)導(dǎo)致電池片容易彎曲；（2)燒結(jié)形 成的BSF深度較淺，接觸復(fù)合大，開(kāi)路電壓低；（3)組件端只有正面功率增益，無(wú)法實(shí)現(xiàn)功率 增益最大化。
[0005] 因此，開(kāi)發(fā)高效率的PERC太陽(yáng)能電池始終是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研發(fā)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種PERC太陽(yáng)能電池。
[0007]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種PERC太陽(yáng)能電池，包括具有 PN結(jié)的硅片層，以及依次設(shè)于硅片層表面的鈍化層和金屬層;所述鈍化層上設(shè)有開(kāi)口區(qū)；太 陽(yáng)能電池的背面設(shè)有背電極，所述背電極和金屬層電連接； 所述金屬層局部覆蓋硅片背面，且所述金屬層至少覆蓋所有的所述鈍化層上的開(kāi)口 區(qū)； 以硅片所在的平面計(jì)，所述背電極所在的位置與所述開(kāi)口區(qū)所在的位置不重合。
[0008]上文中，所述金屬層局部覆蓋硅片背面，即金屬漿不是整面印刷，而是留有間隙 的。所述金屬層至少覆蓋所有的所述鈍化層上的開(kāi)口區(qū)，即開(kāi)口區(qū)是肯定有金屬層覆蓋的， 但對(duì)于金屬層而言，還可以覆蓋其他地方。所述金屬層可以是鋁金屬層。
[0009] 以硅片所在的平面計(jì)，所述背電極所在的位置與所述開(kāi)口區(qū)所在的位置不重合， 即兩者是分開(kāi)的，這樣可以減小背電極與開(kāi)口處裸硅之間的復(fù)合，提高電池開(kāi)壓，提升電池 轉(zhuǎn)換效率。
[0010] 上文中，所述背電極是現(xiàn)有技術(shù)，其可以采用呈矩陣分布的背電極塊，例如3X3分 布等。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述金屬層覆蓋的面積占硅片背面面積的40~80%。優(yōu)選的，所述 金屬層覆蓋的面積占硅片背面面積的76~80%。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述金屬層呈條形分布。
[0013] 上述技術(shù)方案中，所述金屬層呈塊狀矩陣分布。即金屬層是分塊分布的。
[0014]無(wú)論是條形分布還是塊狀矩陣分布，相鄰金屬層均可以通過(guò)鋁金屬線和/或背電 極實(shí)現(xiàn)電連接。其最終目的是所有的金屬層均可以通過(guò)背電極導(dǎo)出電流。
[0015] 上述技術(shù)方案中，所述金屬層各區(qū)域相互之間電連通或不連通。即金屬層各區(qū)域 可完全不連通或部分連通，通過(guò)連通的背電極實(shí)現(xiàn)電連接;金屬層各區(qū)域也可以相互連通， 此時(shí)背電極可以是連通的，也可以是不連通的。
[0016] 上述技術(shù)方案中，所述開(kāi)口區(qū)占硅片背面面積的2~10%。優(yōu)選的，所述開(kāi)口區(qū)占硅 片背面面積的5~10%。
[0017] 上述技術(shù)方案中，所述鈍化層的厚度為5~100納米。
[0018] 上述技術(shù)方案中，所述鈍化層為氧化鋁和氮化硅的疊層膜，或者為氧化硅和氮化 娃的疊層膜。
[0019] 上述技術(shù)方案中，所述背電極與所述鈍化層直接接觸，且所述背電極不與所述開(kāi) 口區(qū)有接觸。即背電極與所述鈍化層的非開(kāi)口區(qū)直接接觸，所述非開(kāi)口區(qū)是指鈍化層上沒(méi) 有開(kāi)口的區(qū)域。
[0020] 與之相應(yīng)的另一種技術(shù)方案，所述背電極覆蓋于背電場(chǎng)上，且與背電場(chǎng)直接接觸。
[0021] 上述2種并列技術(shù)方案中，對(duì)于后者，背電極的焊接拉力會(huì)受影響，組件可靠性方 面前者優(yōu)于后者。
[0022]本發(fā)明的機(jī)理如下:PERC電池背面電極不覆蓋開(kāi)窗區(qū)域，即背面電極印刷在鈍化 膜上，通過(guò)高溫?zé)Y(jié)后，背面電極和氮化硅形成連接匯流電流，電極和其下方硅基沒(méi)有直接 接觸，這樣消除了背電極和開(kāi)口處的接觸復(fù)合，提高了電池開(kāi)壓，同時(shí)不會(huì)影響電池的良好 接觸，最終使得電池轉(zhuǎn)換效率有〇. 1%的提升；同樣的，對(duì)于背電極覆蓋并直接接觸鋁背場(chǎng)的 情況，高溫?zé)Y(jié)后，背面電極和氮化硅形成連接匯流電流，鋁背場(chǎng)和其下方硅基沒(méi)有直接接 觸，這樣同樣可以消除金屬和開(kāi)口處的接觸復(fù)合，提高了電池開(kāi)壓。
[0023]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： 1、 本發(fā)明將背電極所在的位置與所述開(kāi)口區(qū)所在的位置設(shè)計(jì)成不重合，即兩者是分開(kāi) 的，減小了金屬與開(kāi)口處裸硅之間的復(fù)合，提高電池開(kāi)壓，實(shí)驗(yàn)證明：相比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，本發(fā)明 的結(jié)構(gòu)可以使得電池轉(zhuǎn)換效率有0.1%的提升，取得了意想不到的效果； 2、 本發(fā)明將鋁金屬層設(shè)計(jì)成局部覆蓋硅片背面，這些局部覆蓋的鋁金屬層在印刷燒結(jié) 后可以達(dá)到更深的BSF，使得背面接觸復(fù)合減小，電池開(kāi)壓增加，提升電池轉(zhuǎn)化效率;此外， 還可以在組件背面有功率增益，使得功率CTM增加；同時(shí)背面鋁漿耗量減小，可以降低電池 成本，同時(shí)電池不容易彎曲； 3、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)，與現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)工藝兼容性較好，可以快速移植到工業(yè) 化生產(chǎn)中，適于推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是【背景技術(shù)】中現(xiàn)有PERC太陽(yáng)能電池的剖視圖。
[0025]圖2是【背景技術(shù)】中現(xiàn)有PERC太陽(yáng)能電池的背面視圖。
[0026]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的剖視圖。
[0027]圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的背面視圖。
[0028]圖5是本發(fā)明實(shí)施例二的背面視圖。
[0029]圖6是本發(fā)明實(shí)施例二的剖視圖。
[0030] 其中：1、硅片層;2、氧化鋁層;3、氮化硅薄膜層;4、鋁金屬層;5、開(kāi)口區(qū)；6、背電極。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。
[0032] 實(shí)施例一： 參見(jiàn)圖3~4所示，一種PERC太陽(yáng)能電池，包括具有PN結(jié)的硅片層1，以及依次設(shè)于硅片層 背面的鈍化層（由氧化鋁層2和氮化硅薄膜層3構(gòu)成）和鋁金屬層4;所述鈍化層和氮化硅薄 膜層上設(shè)有開(kāi)口區(qū)5;太陽(yáng)能電池的背面設(shè)有背電極6; 所述鋁金屬層局部覆蓋硅片背面，且所述鋁金屬層覆蓋所有的所述鈍化層和氮化硅薄 膜層上的開(kāi)口區(qū)； 以硅片所在的平面計(jì)，所述背電極所在的位置與所述開(kāi)口區(qū)所在的位置不重合。
[0033]所述鋁金屬層覆蓋的面積占硅片背面面積的80%。所述鋁金屬層呈條形分布。
[0034]所述開(kāi)口區(qū)占硅片背面面積的8%。
[0035] 所述鈍化層的厚度為50納米。所述鈍化層為氧化鋁或者氧化硅薄膜層。
[0036] 實(shí)施例二： 參見(jiàn)圖5~6所示，一種PERC太陽(yáng)能電池，包括具有PN結(jié)的硅片層，以及依次設(shè)于硅片層 背面的鈍化層、氮化硅薄膜層和鋁金屬層4;所述鈍化層和氮化硅薄膜層上設(shè)有開(kāi)口區(qū)；太 陽(yáng)能電池的背面設(shè)有背電極6; 所述鋁金屬層局部覆蓋硅片背面，且所述鋁金屬層覆蓋所有的所述鈍化層和氮化硅薄 膜層上的開(kāi)口區(qū)； 所述背電極6與所述鈍化層的非開(kāi)口區(qū)直接接觸，參見(jiàn)圖6所示。
[0037] 以硅片所在的平面計(jì)，所述背電極所在的位置與所述開(kāi)口區(qū)所在的位置不重合。
[0038] 所述鋁金屬層覆蓋的面積占硅片背面面積的60%。所述鋁金屬層呈塊狀矩陣分布。 [0039]所述開(kāi)口區(qū)占硅片背面面積的8%。
[0040] 所述鈍化層的厚度為50納米。所述鈍化層為氧化鋁或者氧化硅薄膜層。
[0041] 對(duì)比例一 一種PERC太陽(yáng)能電池，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，唯一不同之處是太陽(yáng)能電池的背面的 背電極的位置不同，本對(duì)比例中，背電極的位置與開(kāi)口區(qū)所在的位置有部分重合，可參見(jiàn)圖 1所示。
[0042] 對(duì)比實(shí)施例一和對(duì)比例一中電池片的電性能參數(shù)，對(duì)比結(jié)果如下：
由上可見(jiàn)，相對(duì)于對(duì)比例，本申請(qǐng)的開(kāi)路電壓和短路電流也有明顯的提升，光電轉(zhuǎn)換效 率提高了 〇. 1%，取得了意想不到的效果。
[0043] 接著，測(cè)試了局部覆蓋的鋁金屬層的不同覆蓋率對(duì)電性能和組件功率的影響，結(jié)
由上η」見(jiàn)，本友明將鋁金屬層設(shè)計(jì)成局部覆蓋硅片苜0，這些局部覆蓋的鋁金屬層小 同的覆蓋率，對(duì)于電性能和組件功率的影響是非常大的，首先，在覆蓋率（即鋁金屬層覆蓋 的面積占硅片背面面積的比例）為40~80%時(shí)，電池開(kāi)壓增加，電池轉(zhuǎn)化效率提升，功率增加； 尤其是，當(dāng)覆蓋率為76~80%時(shí)，這些數(shù)據(jù)的提升尤為明顯。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種PERC太陽(yáng)能電池，包括具有PN結(jié)的硅片層（1)，以及依次設(shè)于硅片層表面的鈍化 層和金屬層(4);所述鈍化層上設(shè)有開(kāi)口區(qū)（5);太陽(yáng)能電池的背面設(shè)有背電極(7)，所述背 電極和金屬層電連接;其特征在于： 所述金屬層局部覆蓋硅片背面，且所述金屬層至少覆蓋所有的所述鈍化層上的開(kāi)口 區(qū)； 以硅片所在的平面計(jì)，所述背電極所在的位置與所述開(kāi)口區(qū)所在的位置不重合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述金屬層覆蓋的面積占硅片 背面面積的40~80%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述金屬層呈條形分布。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述金屬層呈塊狀矩陣分布。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的PERC太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述金屬層各區(qū)域相互 之間電連通或不連通。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述開(kāi)口區(qū)占硅片背面面積的 2~10%〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述鈍化層的厚度為5~100納 米。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述鈍化層為氧化鋁和氮化硅 的疊層膜，或者為氧化硅和氮化硅的疊層膜。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述背電極與所述鈍化層直接 接觸，且所述背電極不與所述開(kāi)口區(qū)有接觸。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述背電極覆蓋于背電場(chǎng)上， 且與背電場(chǎng)直接接觸。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PERC太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述金屬層為鋁金屬層。
【文檔編號(hào)】H01L31/068GK106057920SQ201610436607
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】侯利平, 王栩生, 邢國(guó)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】蘇州阿特斯陽(yáng)光電力科技有限公司