一种p型硅衬底背面接触式太阳电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种P型硅衬底背面接触式太阳电池结构。P型硅衬底受光面设置有一层以上减反射层的叠层结构；P型硅衬底背光面为相互交替的P型层部分与N型层部分，P型层部分依次为P型硅衬底、减反射层，以及穿透减反射层与P型硅衬底接触的电极；N型层部分依次为P型硅衬底、N型晶硅层、减反射层，以及穿透减反射层与N型晶硅层连接的电极。本实用新型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P型硅衬底背面接触式太阳电池
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及太阳能电池【技术领域】，具体涉及一种P型硅衬底背面接触式太阳 电池结构。
【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Ρ区、Ν区，以及位于其上方的 Ρ+区、Ν+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。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的就是针对上述存在的缺陷而提供的一种Ρ型硅衬底背面接触 式太阳电池结构，本实用新型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。
[0006] 本实用新型的一种P型娃衬底背面接触式太阳电池结构，技术方案为，一种P型娃 衬底背面接触式太阳电池结构，P型硅衬底受光面设置有一层以上减反射层的叠层结构；P 型硅衬底背光面为相互交替的P型层部分与N型层部分，P型层部分依次为P型硅衬底、减 反射层，以及穿透减反射层与P型硅衬底接触的电极；N型层部分依次为P型硅衬底、N型晶 硅层、减反射层，以及穿透减反射层与N型晶硅层连接的电极。
[0007] N型晶硅层、受光面或背光面的减反射层的厚度为l_5000nm。
[0008] 优选的，N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。
[0009] 受光面或背光面的减反射层为SiOx，A1203, SiNx中的一种或几种的叠层结构；
[0010] 优选的，受光面的减反射层为SiOx/ SiNx的叠层结构，背光面的减反射层为A1203/ SiNx的叠层结构。 toon] 所述一种P型硅衬底背面接触式太阳电池结构的制备，包括以下三种方法：
[0012] 方法一，依次包括以下步骤：
[0013] ( 1)在制绒后的P型硅衬底受光面沉积减反射层；
[0014] (2)背光面进行P型掺杂形成N型晶硅层；
[0015] (3)用掩膜版遮挡进行部分背面扩散层的蚀刻去除，使得N型晶硅层与P型硅衬底 相互交替分布；
[0016] (4)在背光面进行减反射膜沉积；
[0017] (5)电极制备及烧结。
[0018] 方法二，依次包括以下步骤：
[0019] ( 1)在制绒后的硅衬底背光面进行P型掺杂形成N型晶硅层；
[0020] (2)用掩膜版遮挡进行部分背面扩散层的蚀刻去除，使得N型晶硅层与P型硅衬底 相互交替分布；
[0021] (3)在受光面和背光面分别进行减反射膜沉积；
[0022] (4)电极制备及烧结。
[0023] 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： ?在需要蚀刻去除的N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，直去除保护层，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。
[0024] 方法三，依次包括以下步骤：
[0025] ( 1)在制绒后的硅衬底背光面进行局部P型掺杂形成N型晶硅层，使得N型晶硅层 与P型硅衬底相互交替分布；
[0026] (2)在受光面和背光面分别进行减反射膜沉积；
[0027] (3)电极制备及烧结。
[0028] P型掺杂的方法为高温扩散掺杂或离子注入。
[0029] P型掺杂采用掩膜遮挡离子注入的方法。
[0030] 本实用新型的一种P型硅衬底背面接触式太阳电池结构有益效果为，该实用新型 结构简单，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。
[0031] 采用实用新型工艺三的方法，已经做出效率为22. 5%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，
[0032] 表 1 |Tci2： 22. 5;；l〇. 64QV 145εΛ 12. 90s 〇 1500 Ω 10. 007Λ Γ
【专利附图】
【附图说明】 [0034] ：
[0035] 图1所示为本实用新型的Ρ型硅衬底背面接触式太阳电池结构示意图；
[0036] 图2所示为本实用新型实施例1的制备方法流程图。
[0037] 图3所示为本实用新型实施例2的制备方法流程图。
[0038] 图4所示为本实用新型实施例3的制备方法流程图。
[0039] 图中，1. P型硅衬底；2.正面减反射层；3. N型晶硅层；4.背面减反射层；5.电极。
【具体实施方式】 [0040] ：
[0041] 为了更好地理解本实用新型，下面结合附图来详细说明本实用新型的技术方案， 但是本实用新型并不局限于此。
[0042] 实施例1
[0043] 一种P型硅衬底背面接触式太阳电池结构，P型硅衬底1受光面设置有正面减反 射层2的叠层结构；P型硅衬底1背光面为相互交替的P型层部分与N型层部分，P型层部 分依次为P型硅衬底1、背面减反射层4,以及穿透背面减反射层4与P型硅衬底1接触的 电极5 ;P型层部分依次为P型硅衬底1、N型晶硅层3、背面减反射层4,以及穿透背面减反 射层4与N型晶硅层3连接的电极5。
[0044] N型晶硅层3厚度为0· 2um，正面减反射层2厚度为80nm，背面减反射层4厚度为 120nm〇
[0045] 正面减反射层2为SiOx/ SiNx的叠层结构，背面减反射层4为Al203/SiNx的叠层结 构；
[0046] 其制备方法为：
[0047] (1)在制绒后的P型硅衬底1受光面沉积正面减反射层2 ;
[0048] (2)背光面进行P型掺杂形成N型晶硅层3 ;
[0049] (3)用掩膜版遮挡进行部分背面扩散层的蚀刻去除，使得N型晶硅层2与P型硅衬 底1相互交替分布；
[0050] (4)在背光面进行减反射膜沉积；
[0051] (5 )电极5制备及烧结。
[0052] 掩膜版遮挡部分背光扩散层3的蚀刻去除方法为：①在需要清除的N型晶硅层 3之外丝网印刷一层保护层，f化学腐蚀去除未受保护部分3, 1去除保护层，④去除受保 护层保护部分的氧化硅层。
[0053] 采用本实例做出效率为20. 2%的太阳电池，如表2所示：
[0054] 表 2
[0055] ______編魅__________________-二_____-_____^_____=________________________________________:______________芰魅 Ξ_____________________蠢工_________________________!_3_____-。 4cs^ 20. 20:：Ι0. 635V 140. 2?3Λ οιΜ3. 4ε〇 [243 Ω 10. 0：6Α
[0056] 由此可以看出该结构具有很强的应用前景。
[0057] 实施例2
[0058] -种Ρ型硅衬底背面接触式太阳电池结构，Ρ型硅衬底1受光面设置有正面减反 射层2的叠层结构；Ρ型硅衬底1背光面为相互交替的Ρ型层部分与Ν型层部分，Ρ型层部 分依次为Ρ型硅衬底1、背面减反射层4,以及穿透背面减反射层4与Ρ型硅衬底1接触的 电极5 ;Ρ型层部分依次为Ρ型硅衬底1、Ν型晶硅层3、背面减反射层4,以及穿透背面减反 射层4与Ν型晶硅层3连接的电极5。
[0059] Ν型晶硅层3厚度为0· 2um，正面减反射层2厚度为80nm，背面减反射层4厚度为 120nm〇
[0060] 正面减反射层2为SiOx/ SiNx的叠层结构，背面减反射层4为Al203/SiNx的叠层结构；
[0061] 其制备方法为：
[0062] (1)在制绒后的硅衬底1背光面进行P型掺杂形成N型晶硅层3 ;
[0063] (2)用掩膜版遮挡进行部分背面扩散层的蚀刻去除，使得N型晶硅层3与P型硅衬 底1相互交替分布；
[0064] (3)在受光面和背光面分别进行减反射膜沉积；
[0065] (4)电极5制备及烧结。
[0066] 掩膜版遮挡部分背光扩散层3的蚀刻去除方法为：1：在需要清除的N型晶硅层3 之外丝网印刷一层保护层，化学腐蚀去除未受保护部分3/|去除保护层，④去除受保护层 保护部分的氧化硅层。
[0067] 采用本实用新型的结构，已经做出效率为21. 25%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3所示：
[0068] 表 3 「 ? rsfiiwin~~|=菸电玉 路电泛~~
[0069] -：----：----。 4cS 2：. 25;：1〇· 64：v U：. 5aA cc 12. 75πΩ |：36Ω l〇, 006Λ
[0070] 实施例3
[0071] 一种P型硅衬底背面接触式太阳电池结构，P型硅衬底1受光面设置有正面减反 射层2的叠层结构；P型硅衬底1背光面为相互交替的P型层部分与N型层部分，P型层部 分依次为P型硅衬底1、背面减反射层4,以及穿透背面减反射层4与P型硅衬底1接触的 电极5 ;P型层部分依次为P型硅衬底1、N型晶硅层3、背面减反射层4,以及穿透背面减反 射层4与N型晶硅层3连接的电极5。
[0072] N型晶硅层3厚度为0· 2um，正面减反射层2厚度为80nm，背面减反射层4厚度为 120nm〇
[0073] 正面减反射层2为SiOx/ SiNx的叠层结构，背面减反射层4为Al203/SiNx的叠层结构；
[0074] 其制备方法为：
[0075] (1)在制绒后的硅衬底1背光面进行局部P型掺杂形成N型晶硅层3,使得N型晶 硅层3与P型硅衬底1相互交替分布；
[0076] (2)在受光面和背光面分别进行减反射膜沉积；
[0077] ( 3 )电极5制备及烧结。
[0078] P型掺杂采用掩膜遮挡离子注入的方法。
[0079] 采用本实用新型的结构，已经做出效率为22. 5%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4所示：
[0080] 表 4 _] 1-- |sg^g；E |；i-a^ 。 4cn__22, ο'-：- 0. 6-JQV 45mA erf 2. 9Os Q 500 Q Ο, 007A
【权利要求】
1. 一种P型娃衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，P型娃衬底受光面设置有一 层以上减反射层的叠层结构；P型硅衬底背光面为相互交替的P型层部分与N型层部分，P 型层部分依次为P型硅衬底、减反射层，以及穿透减反射层与P型硅衬底接触的电极；N型 层部分依次为P型硅衬底、N型晶硅层、减反射层，以及穿透减反射层与N型晶硅层连接的 电极。
2. 根据权利要求1所述一种P型硅衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，N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P型硅衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，N型晶 娃层厚度为〇· 2um。
4. 根据权利要求1所述一种P型硅衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，受光 面的减反射层厚度为80nm。
5. 根据权利要求1所述一种P型硅衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，背光 面的减反射层厚度为120nm。
6. 根据权利要求1所述一种P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，A1 203, SiNx中的一种或几种的叠层结构。
7. 根据权利要求1所述一种P型硅衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，受光 面的减反射层为SiOx/ SiNx的一层以上叠层结构。
8. 根据权利要求1所述一种P型硅衬底背面接触式太阳电池结构，其特征在于，背光 面的减反射层为Al20 3/SiNx的一层以上叠层结构。
【文档编号】H01L31/18GK203910813SQ201420217512
【公开日】2014年10月29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