一種背結n型太陽能電池和組件及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種背結N型太陽能電池和組件及其系統(tǒng)。本實用新型的一種背結N型太陽能電池，包括N型晶體硅基體，N型晶體硅基體的正表面包括依次從內到外的n+摻雜區(qū)域和正表面鈍化減反膜；N型晶體硅基體的背表面包括依次從內到外的p+摻雜區(qū)域和背表面鈍化膜；N型晶體硅基體的正表面包括正面電極，N型晶體硅基體的背表面設置有背面電極和穿透鈍化膜的槽狀結構，背面電極填充在槽狀結構內并與p+摻雜區(qū)域形成歐姆接觸。其有益效果是：在背表面鈍化膜上開槽后印刷鋁漿，鋁漿僅在開槽圖案處與背表面p+摻雜層形成局部接觸。還可提高電池的開路電壓，同時還能夠極大的減少電池片的銀漿消耗，從而降低電池片的制作成本。
【專利說明】
一種背結N型太陽能電池和組件及其系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及太陽能電池領域，特別涉及一種背結N型太陽能電池和組件及其系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是一種能將太陽能轉化為電能的半導體器件。目前，業(yè)界的主流產品為P型晶體硅電池。該電池工藝簡單，但是具有光致衰減效應，即電池的效率會隨著時間的增加而逐漸衰減，這主要是由于摻入P型硅襯底中的硼原子與襯底中的氧原子相結合產生硼氧對的結果。研究表明，硼氧對起著載流子陷阱作用，使少數(shù)載流子壽命降低，從而導致了電池光電轉換效率的衰減。相對于P型晶體硅電池，N型太陽能電池具有光致衰減小、耐金屬雜質污染性能好、少數(shù)載流子擴散長度長等優(yōu)點。
[0003]N型太陽能電池分為前結型和背結型兩種。其中背結N型太陽能電池的結構為η+/η/ρ+結構，其正表面為η+摻雜層，背表面為ρ+摻雜層。ρ+摻雜層一般采用摻鋁銀漿制作電極，然而摻鋁銀漿的價格都較為昂貴，這導致含銀漿料在電池制造成本中的占比居高不下。另外，摻鋁銀漿雖然可以和P+摻雜層形成較好的歐姆接觸，但其下方的金屬復合非常嚴重，這會損失較大一部分的開路電壓。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種背結N型太陽能電池和組件及其系統(tǒng)。所述的背結N型太陽能電池可以提高電池的開路電壓，同時還能夠顯著地降低含銀漿料的使用量，從而降低太陽能電池的生產成本。
[0005]本實用新型提供的一種背結N型太陽能電池，其技術方案是:
[0006]本實用新型提供的一種背結N型太陽能電池，包括N型晶體硅基體，N型晶體硅基體的正表面包括依次從內到外的η+摻雜區(qū)域和正表面鈍化減反膜;N型晶體硅基體的背表面包括依次從內到外的P+摻雜區(qū)域和背表面鈍化膜;N型晶體硅基體的正表面包括正面電極，N型晶體硅基體的背表面設置有背面銀主柵電極、背面鋁電極和穿透鈍化膜的槽狀結構，背面鋁電極填充在槽狀結構內并與P+摻雜區(qū)域形成歐姆接觸;N型晶體硅基體的長度與厚度的比值為300:1?10000:1。
[0007]其中，正面電極是銀電極。
[0008]其中，正面電極是由正面主柵和正面副柵構成的H型柵線。
[0009 ] 其中，正面主柵的線寬為0.5-3mm，正面副柵的線寬為40_80μπι。
[0010]其中，鈍化減反膜是S12和SiNx介質膜組成的復合介質膜，鈍化膜是Si02、SiNx或AI2O3介質膜中的一種或多種。
[0011]其中，N型晶體硅基體的厚度為50-300μπι;ρ+摻雜區(qū)域的摻雜深度為0.5-2.0ymjife化減反膜的厚度為70-1 1nm;鈍化膜的厚度為不低于20nm; η+摻雜區(qū)域的摻雜深度為0.5-2.0um0
[0012]其中，N型晶體硅基體的背表面包括穿透鈍化膜的多個槽狀結構，多個槽狀結構相互平行;槽狀結構的寬度為20-60μηι。
[0013]其中，槽狀結構的形狀為連續(xù)的線條狀結構、非連續(xù)的線條狀結構或者非連續(xù)的圓點狀結構。
[0014]本實用新型還提供了一種背結N型太陽能電池組件，包括由上至下依次設置的前層材料、封裝材料、背結N型太陽能電池、封裝材料、背層材料，背結N型太陽能電池是上述的一種背結N型太陽能電池。
[0015]本實用新型還提供了一種背結N型太陽能電池系統(tǒng)，包括一個或多于一個串聯(lián)的背結N型太陽能電池組件，背結N型太陽能電池組件是上述的一種背結N型太陽能電池組件。
[0016]本實用新型的實施包括以下技術效果:
[0017]本實用新型提出的背結N型太陽能電池，其優(yōu)點在于:在背表面鈍化膜上開槽后印刷鋁漿，鋁漿僅在開槽圖案處與背表面P+摻雜層形成局部接觸。與使用摻鋁銀漿印刷電極相比，本實用新型方法可提高電池的開路電壓，同時還能夠極大的減少電池的銀漿消耗，從而降低電池片的制作成本。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型實施例的背結N型太陽能電池的制備方法步驟一后的電池結構截面示意圖。
[0019]圖2為本實用新型實施例2的背結N型太陽能電池的制備方法步驟二烘干后的電池結構截面示意圖。
[0020]圖3為本實用新型實施例的背結N型太陽能電池的制備方法步驟二后的電池結構截面示意圖。
[0021]圖4為本實用新型實施例的背結N型太陽能電池的制備方法步驟三后的電池結構截面示意圖。
[0022]圖5為本實用新型實施例的背結N型太陽能電池的制備方法步驟四后的電池結構截面示意圖。
[0023]圖6為本實用新型實施例的背結N型太陽能電池的制備方法步驟二中開槽后的連續(xù)的線條狀結構示意圖。
[0024]圖7為本實用新型實施例的背結N型太陽能電池的制備方法步驟二中開槽后的非連續(xù)的線條狀結構示意圖。
[0025]圖8為本實用新型實施例的背結N型太陽能電池的制備方法步驟二中開槽后的非連續(xù)的圓點狀結構示意圖。
[0026]圖9為本實用新型實施例的背結N型太陽能電池的制備方法步驟二中開槽后的錯位排列的非連續(xù)的圓點狀結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將結合實施例以及附圖對本實用新型加以詳細說明，需要指出的是，所描述的實施例僅旨在便于對本實用新型的理解，而對其不起任何限定作用。
[0028]參見圖5至圖9所示，本實施例提供的一種背結N型太陽能電池，包括N型晶體硅基體10，N型晶體硅基體10的正表面包括依次從內到外的η+摻雜區(qū)域12和正表面鈍化減反膜14; N型晶體硅基體10的背表面包括依次從內到外的ρ+摻雜區(qū)域16和背表面鈍化膜18; N型晶體硅基體10的正表面包括正面電極，正面電極是由正面主柵20和正面副柵24構成的H型柵線，正面主柵20的線寬為0.5-3mm，正面副柵24的線寬為40-80μπι;正面電極是銀電極。N型晶體硅基體的背表面設置有背面銀主柵電極22、背面鋁電極26和穿透鈍化膜的槽狀結構，槽狀結構的寬度為20-60μπι。背面鋁電極26填充在槽狀結構內并與ρ+摻雜區(qū)域形成歐姆接觸，背面鋁電極26可以覆蓋整個N型晶體硅基體10的背表面，背面鋁電極26也可以只覆蓋背面開槽區(qū)域。N型晶體硅基體的長度與厚度的比值為300:1?10000:1;具體數(shù)值可以選擇300:1; 125:0.18; 156:0.18; 156:1; 1560:5; 1560:1; 10000:1。本實施中，槽狀結構的形狀為連續(xù)的線條狀結構(如圖6所示)、非連續(xù)的線條狀結構(如圖7所示)或者非連續(xù)的圓點狀結構(如圖8所示)；非連續(xù)的線條狀結構和非連續(xù)的圓點狀結構可以是有規(guī)則的陣列或者無規(guī)則的陣列(如圖9所示型晶體硅基體的背表面包括多個穿透鈍化膜的槽狀結構，多個槽狀結構相互平行。
[0029]優(yōu)選地，鈍化減反膜14是S12和SiNx介質膜組成的復合介質膜，鈍化膜18是S12、SiNx或Al2O3介質膜中的一種或多種。N型晶體硅基體10的厚度為50-300μπι;ρ+摻雜區(qū)域16的摻雜深度為0.5-2.Ομπι;鈍化減反膜14的厚度為70-1 1nm;鈍化膜18的厚度為不低于20nm; η+摻雜區(qū)域12的摻雜深度為0.5-2.Ομπι。
[0030]本實用新型提出的背結N型太陽能電池，其有益效果包括:在背表面鈍化膜上開槽后印刷鋁漿，鋁漿僅在開槽圖案處與背表面P+摻雜層形成局部接觸。與使用摻鋁銀漿印刷電極相比，本實用新型方法可提高電池的開路電壓，同時還能夠極大地減少電池的銀漿消耗，從而降低電池片的制作成本。
[0031]為了更清楚的顯示本實施例中背結N型太陽能電池的結構，下述以兩個實施例對背結N型太陽能電池的制備方法也作了詳細描述。
[0032]實施例1
[0033]參見圖1、圖3至圖9所示，本實施例中的背結N型太陽能電池的制備方法包括如下步驟:
[0034](I )、制備金屬化前的背結N型太陽能電池，包括N型晶體硅基體1，N型晶體硅基體10的正表面包括依次從內到外的η+摻雜區(qū)域12和正表面鈍化減反膜14;Ν型晶體硅基體10的背表面包括依次從內到外的P+摻雜區(qū)域16和背表面鈍化膜18。其中正表面的鈍化減反膜14是S12和SiNx介質膜組成的復合介質膜，背表面的鈍化膜18是Si02、SiNx和Al2O3介質膜中一種或多種。N型晶體硅基體10的厚度為50?300μπι;η+摻雜區(qū)域12的摻雜深度為0.5?2.0μm;正表面鈍化減反膜14的厚度為70?I 1nm;背表面鈍化膜18的厚度為不低于20nm; ρ+摻雜區(qū)域16的摻雜深度為0.5?2.Ομπι。完成步驟(I)后的電池結構如圖1所示。
[0035](2)、在背表面鈍化膜18上開槽形成槽狀結構，開槽方式采用激光開槽法。確保其完全穿透背表面鈍化膜18但不破壞ρ+摻雜區(qū)域16的表面。開槽后圖案的形狀為連續(xù)的線條狀結構(如圖6)，其寬度為20-60um，長度為154mm，這些連續(xù)線條互相平行。開槽后圖案的形狀也可以為非連續(xù)的線條狀結構(如圖7)，可以為陣列排列的非連續(xù)的圓點狀結構(如圖8)，還可以為錯位排列的非連續(xù)的圓點狀結構(如圖9)。完成步驟(2)后的電池結構如圖3所不O
[0036](3)、在N型晶體硅基體10的背表面使用鋁漿印刷背面鋁電極26并烘干。背面鋁電極26可以覆蓋整個N型晶體硅基體10的背表面，背面鋁電極26也可以只覆蓋背面開槽區(qū)域。在N型晶體硅基體10的背表面使用銀漿印刷背面銀主柵電極22并烘干，背面銀主柵電極22用于電池之間的焊接。完成步驟(3)后的電池結構如圖4所示。
[0037](4)、在N型晶體硅基體10的正表面使用銀漿印刷電極并進行烘干，其電極圖案的形狀為H型柵線(由正面主柵20和正面副柵24構成)，其中主柵寬0.5-3mm，長154mm，等間距設置3-6根，副柵線寬40-80um，長154mm，互相平行設置。完成步驟⑷后的電池結構如圖5所不O
[0038](5)、將步驟(4)后的N型晶體硅基體10置于燒結爐中燒結，燒結的溫度不高于900°C。至此，完成背結N型太陽能電池的制備。
[0039]實施例2
[0040]參見圖1至圖9所示，本實施例中的背結N型太陽能電池的制備方法包括如下步驟:[0041 ] (I )、制備金屬化前的背結N型太陽能電池，包括N型晶體硅基體1，N型晶體硅基體10的正表面包括依次從內到外的η+摻雜區(qū)域12和正表面鈍化減反膜14;N型晶體硅基體10的背表面包括依次從內到外的P+摻雜區(qū)域16和背表面鈍化膜18。其中正表面的鈍化減反膜14是S12和SiNx介質膜組成的復合介質膜，背表面的鈍化膜18是Si02、SiNx和Al2O3介質膜中一種或多種。N型晶體硅基體10的厚度為50?300μπι;η+摻雜區(qū)域12的摻雜深度為0.5?2.0μm;正表面鈍化減反膜14的厚度為70?I 1nm;背表面鈍化膜18的厚度為不低于20nm; ρ+摻雜區(qū)域16的摻雜深度為0.5?2.Ομπι。完成步驟(I)后的電池結構如圖1所示。
[0042](2)、在背表面鈍化膜18上開槽，開槽方式采用漿料刻蝕法。在N型晶體硅基體10的背表面印刷刻蝕漿料40(參見圖2所示)并進行烘干和清洗，，確保其完全穿透背表面鈍化膜18。開槽圖案的形狀為連續(xù)的線條狀結構(如圖6)，其寬度為20-60um，長度為154_，這些連續(xù)線條互相平行。開槽圖案的形狀也可以為非連續(xù)的線條狀結構(如圖7)，可以為陣列排列的非連續(xù)的圓點狀結構(如圖8)，還可以為錯位排列的非連續(xù)圓點(如圖9)?？涛g漿料40的烘干溫度為100-400 0C，時間為1-10分鐘，烘干后的電池結構如圖2所示。烘干后將N型單晶硅基體10放入清洗設備中去除殘余的刻蝕漿料40并進行清洗?？筛鶕?jù)情況輔以超聲以提高清洗效果。完成步驟(2)后的電池結構如圖3所示。
[0043](3)、在N型晶體硅基體10的背表面使用鋁漿印刷背面鋁電極26并烘干。背面鋁電極26可以覆蓋整個N型晶體硅基體10的背表面，背面鋁電極26也可以只覆蓋背面開槽區(qū)域。在N型晶體硅基體10的背表面使用銀漿印刷背面銀主柵電極22并烘干，背面銀主柵電極22用于電池之間的焊接。完成步驟(3)后的電池結構如圖4所示。
[0044](4)、在N型晶體硅基體10的正表面使用銀漿印刷電極并進行烘干，其電極圖案的形狀為H型柵線，其中主柵寬0.5-3mm，長154mm，等間距設置3-6根，副柵線寬40-80um，長154mm，互相平行設置。完成步驟(4)后的電池結構如圖5所示。
[0045](5)、將步驟(4)后的N型晶體硅基體10置于燒結爐中燒結，燒結的溫度不高于900°C。至此，完成背結N型太陽能電池的制備。
[0046]本實施例還提供了一種背結N型太陽能電池組件，包括由上至下連接的前層材料、封裝材料、背結N型太陽能電池、封裝材料、背層材料，背結N型太陽能電池是上述的一種背結N型太陽能電池。本實施例的背結N型太陽能電池組件的結構及工作原理使用本領域公知的技術，且本實用新型提供的背結N型太陽能電池組件的改進僅涉及上述的背結N型太陽能電池，不對其他部分進行改動。故本說明書僅對背結N型太陽能電池及其制備方法進行詳述，對背結N型太陽能電池組件的其他部件及工作原理這里不再贅述。本領域技術人員在本說明書描述的內容基礎上，即可實現(xiàn)本實用新型的背結N型太陽能電池組件。
[0047]本實施例還提供了一種背結N型太陽能電池系統(tǒng)，包括一個或多于一個串聯(lián)的背結N型太陽能電池組件，背結N型太陽能電池組件是上述的一種背結N型太陽能電池組件。本實施例的背結N型太陽能電池系統(tǒng)的結構及工作原理使用本領域公知的技術，且本實用新型提供的背結N型太陽能電池系統(tǒng)的改進僅涉及上述的背結N型太陽能電池，不對其他部分進行改動。故本說明書僅對背結N型太陽能電池及其制備方法進行詳述，對背結N型太陽能電池系統(tǒng)的其他部件及工作原理這里不再贅述。本領域技術人員在本說明書描述的內容基礎上，即可實現(xiàn)本實用新型的背結N型太陽能電池系統(tǒng)。
[0048]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的實質和范圍。
【主權項】
1.一種背結N型太陽能電池，包括N型晶體硅基體，所述N型晶體硅基體的正表面包括依次從內到外的η+摻雜區(qū)域和正表面鈍化減反膜;所述N型晶體硅基體的背表面包括依次從內到外的P+摻雜區(qū)域和背表面鈍化膜;其特征在于:所述N型晶體硅基體的正表面包括正面電極，所述N型晶體硅基體的背表面設置有背面銀主柵電極、背面鋁電極和穿透鈍化膜的槽狀結構，背面鋁電極填充在槽狀結構內并與P+摻雜區(qū)域形成歐姆接觸;所述N型晶體硅基體的長度與厚度的比值為300:1?10000:1。2.根據(jù)權利要求1所述的一種背結N型太陽能電池，其特征在于:所述正面電極是銀電極。3.根據(jù)權利要求1所述的一種背結N型太陽能電池，其特征在于:所述正面電極是由正面主柵和正面副柵構成的H型柵線。4.根據(jù)權利要求3所述的一種背結N型太陽能電池，其特征在于:所述正面主柵的線寬為0.5-3mm，所述正面副柵的線寬為40-80μπι。5.根據(jù)權利要求1所述的一種背結N型太陽能電池，其特征在于:所述鈍化減反膜是S12和SiNx介質膜組成的復合介質膜，所述鈍化膜是S12、SiNx或Al2O3介質膜中的一種。6.根據(jù)權利要求1所述的一種背結N型太陽能電池，其特征在于:所述N型晶體硅基體的厚度為50-30(^111;所述?+摻雜區(qū)域的摻雜深度為0.5-2.(^111;所述鈍化減反膜的厚度為70-11nm;所述鈍化膜的厚度為不低于20nm ；所述η+摻雜區(qū)域的摻雜深度為0.5-2.0ym07.根據(jù)權利要求1所述的一種背結N型太陽能電池，其特征在于:Ν型晶體硅基體的背表面包括穿透鈍化膜的多個槽狀結構，多個所述槽狀結構相互平行;所述槽狀結構的寬度為20-60μπιο8.根據(jù)權利要求1?7任一所述的一種背結N型太陽能電池，其特征在于:所述槽狀結構的形狀為連續(xù)的線條狀結構、非連續(xù)的線條狀結構或者非連續(xù)的圓點狀結構。9.一種背結N型太陽能電池組件，包括由上至下依次設置的前層材料、封裝材料、背結N型太陽能電池、封裝材料、背層材料，其特征在于:所述背結N型太陽能電池是權利要求1-8任一所述的一種背結N型太陽能電池。10.—種背結N型太陽能電池系統(tǒng)，包括一個或多于一個串聯(lián)的背結N型太陽能電池組件，其特征在于:所述背結N型太陽能電池組件是權利要求9所述的一種背結N型太陽能電池組件。
【文檔編號】H01L31/0224GK205542842SQ201620311979
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】林建偉, 孫玉海, 劉志鋒, 季根華, 張育政
【申請人】泰州中來光電科技有限公司