一种n型硅衬底背面接触式太阳电池结构和制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于N型硅衬底背面接触式太阳电池结构和制备方法。N型硅衬底受光面设置有一层以上减反射层的叠层结构；N型硅衬底背光面为相互交替的N型层部分与P型层部分，N型层部分依次为N型硅衬底、减反射层，以及穿透减反射层与N型硅衬底接触的电极；P型层部分依次为N型硅衬底、P型晶硅层、减反射层，以及穿透减反射层与P型晶硅层连接的电极。本发明可以兼容传统晶硅生产线，可以经过升级改造实现背接触太阳电池的生产，相对于传统晶硅太阳电池，避免常规太阳电池正面电极遮光的问题，降低金属电极的使用量，提高了太阳电池的效率；并且相对于传统HIT电池、IBC太阳电池，不但制备工艺简单，设备成本也很低。
【专利说明】一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构和制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池【技术领域】，具体涉及一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构和制备方法。
【背景技术】
[0002]传统太阳能电池采用P型晶体硅片进行同质结掺杂的方法制备，电极分别处于太阳电池的两侧，这样太阳电池受光面因为受到电极的遮挡损失一部分太阳光。一些研究机构就采用全部或部分地把太阳电池正面电极转移到背面来提高效率，例如MWT，IBC太阳电池等。
[0003]MWT太阳电池是通过激光打洞的方法把太阳电池正面细栅收集的电流导通到电池的背面，这样减少了正面主栅的遮挡，可以显著降低太阳电池电极的遮挡，这种太阳电池的效率相对于传统太阳电池可以提高效率0.3-0.5%。但是该技术被国外一些研究机构垄断，技术转移和设备投入都很高，所以该技术只有少数一些公司使用，但是产量有限。
[0004]IBC太阳电池是sunpower研发并生产的太阳电池技术，效率可以达到22%以上。电池选用η型衬底材料，前后表面均覆盖一层热氧化膜，以降低表面复合。利用光刻技术，在电池背面分别进行磷、硼局部扩散，形成有指状交叉排列的P区、N区，以及位于其上方的P+区、N+区。该结构太阳电池的工艺复杂，多次用了研磨腐蚀技术，工艺步骤在30步以上，比较繁琐。
[0005]为了摆脱繁琐的工艺步骤和高额的设备投入，我们研究了各种类型的背接触式太阳电池，包括基于N型硅片的背接触式HIT太阳能电池制备方法(申请号201110092422.2 )，基于N型硅衬底背接触式HIT太阳电池结构和制备方法(申请号:201210497911.0)等，但是仍然达不到最简单有效的工艺步骤。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供的一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构和制备方法，本发明可以兼容传统晶硅生产线，可以经过升级改造实现背接触太阳电池的生产，相对于传统晶硅太阳电池，避免常规太阳电池正面电极遮光的问题，降低金属电极的使用量，提高了太阳电池的效率；并且相对于传统HIT电池、IBC太阳电池，不但制备工艺简单，设备成本也很低。
[0007]本发明的一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构和制备方法，技术方案为，一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构，N型硅衬底受光面设置有一层以上减反射层的叠层结构；N型硅衬底背光面为相互交替的N型层部分与P型层部分，N型层部分依次为N型硅衬底、减反射层，以及穿透减反射层与N型硅衬底接触的电极；P型层部分依次为N型硅衬底、P型晶硅层、减反射层，以及穿透减反射层与P型晶硅层连接的电极。
[0008]P型晶硅层、受光面或背光面的减反射层的厚度为l_5000nm。
[0009]优选的，P型晶硅层厚度为0.2um，受光面的减反射层厚度为80nm，背光面的减反射层厚度为120nm。
[0010]受光面或背光面的减反射层为SiOx，Al2O3, SiNx中的一种或几种的叠层结构；
所述一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构的制备方法，包括以下三种方法: 方法一，依次包括以下步骤:
(1)在制绒后的N型硅衬底受光面沉积减反射层；
(2)背光面进行P型掺杂形成P型晶硅层；
(3)用掩膜版遮挡进行部分背面扩散层的蚀刻去除，使得P型晶硅层与N型硅衬底相互交替分布；
(4)在背光面进行减反射膜沉积；
(5)电极制备及烧结。
[0011]方法二，依次包括以下步骤:
(1)在制绒后的硅衬底背光面进行P型掺杂形成P型晶硅层；
(2)用掩膜版遮挡进行部分背面扩散层的蚀刻去除，使得P型晶硅层与N型硅衬底相互交替分布；
(3)在受光面和背光面分别进行减反射膜沉积；
(4)电极制备及烧结。
[0012]方法一和方法二中，掩膜版遮挡部分背光扩散层的蚀刻去除方法为:I'在需要蚀刻去除的P型晶硅层部分之外丝网印刷一层保护层，f化学腐蚀去除未受保
护部分，I去除保护层，④去除受保护层保护部分的氧化硅层；p型掺杂的方法为高温扩散掺杂或离子注入。
[0013]方法三，依次包括以下步骤:
(1)在制绒后的硅衬底背光面进行局部P型掺杂形成P型晶硅层，使得P型晶硅层与N型硅衬底相互交替分布；
(2)在受光面和背光面分别进行减反射膜沉积；
(3)电极制备及烧结。
[0014]P型掺杂的方法为高温扩散掺杂或离子注入。
[0015]P型掺杂采用掩膜遮挡离子注入的方法。
[0016]本发明的一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构和制备方法有益效果为，该发明制备方法制备过程简单，整体结构降低了金属电极的使用量，而且避免了常规太阳电池正面电极遮光的问题，提高了太阳电池的效率。
[0017]采用发明工艺三的方法，已经做出效率为23.6%的太阳电池，该太阳电池制备方法相对于传统太阳电池，效率得到大幅度提高，经过产线的升级，生产成本也得到大幅降低，其主要参数如表1所示，
【权利要求】
1.一种N型娃衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，N型娃衬底受光面设置有一层以上减反射层的叠层结构#型硅衬底背光面为相互交替的N型层部分与P型层部分，N型层部分依次为N型硅衬底、减反射层，以及穿透减反射层与N型硅衬底接触的电极；P型层部分依次为N型硅衬底、P型晶硅层、减反射层，以及穿透减反射层与P型晶硅层连接的电极。
2.根据权利要求1所述一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，P型晶娃层、受光面或背光面的减反射层的厚度为l_5000nm。
3.根据权利要求1所述一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，P型晶硅层厚度为0.2um，受光面的减反射层厚度为80nm，背光面的减反射层厚度为120nm。
4.根据权利要求1所述一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，受光面或背光面的减反射层为SiOx，Al2O3, SiNx中的一种或几种的叠层结构。
5.如权利要求1所述一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤: (1)在制绒后的N型硅衬底受光面沉积减反射层； (2)背光面进行P型掺杂形成P型晶硅层； (3)用掩膜版遮挡进行部分背面扩散层的蚀刻去除，使得P型晶硅层与N型硅衬底相互交替分布； (4)在背光面进行减反射膜沉积； (5)电极制备及烧结。
6.如权利要求1所述一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤: (1)在制绒后的硅衬底背光面进行P型掺杂形成P型晶硅层； (2)用掩膜版遮挡进行部分背面扩散层的蚀刻去除，使得P型晶硅层与N型硅衬底相互交替分布； (3)在受光面和背光面分别进行减反射膜沉积； (4)电极制备及烧结。
7.根据权利要求5或6所述一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构的制备方法，其特征在于，掩膜版遮挡部分背光扩散层的蚀刻去除方法为:X在需要蚀刻去除的P型晶硅层部分之外丝网印刷一层保护层，S化学腐蚀去除未受保护部分，S去除保护层，④去除受保护层保护部分的氧化硅层；p型掺杂的方法为高温扩散掺杂或离子注入。
8.如权利要求1所述一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤: (1)在制绒后的硅衬底背光面进行局部P型掺杂形成P型晶硅层，使得P型晶硅层与N型硅衬底相互交替分布； (2)在受光面和背光面分别进行减反射膜沉积； (3)电极制备及烧结。
9.根据权利要求8所述一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构的制备方法，其特征在于，P型掺杂的方法为高温扩散掺杂或离子注入。
10.根据权利要求8所述一种N型硅衬底背面接触式太阳电池结构的制备方法，其特征在于，P型掺杂采用 掩膜遮挡离子注入的方法。
【文档编号】H01L31/18GK103943711SQ201410179240
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】贾河顺, 姜言森, 方亮, 刘兴村, 任现坤, 张春艳, 马继磊 申请人:山东力诺太阳能电力股份有限公司