本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种单晶掺镓太阳电池。
背景技术：
目前，随着化石能源的逐渐耗尽，太阳电池作为新的能源替代方案，使用越来越广泛。太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。太阳电池利用光生伏特原理产生载流子，然后使用电极将载流子引出，从而利于将电能有效利用。
目前使用的p型太阳电池基底，一般为掺杂有硼元素的硅片。但是采用掺杂有硼元素的单晶硅作为基底的太阳电池一起电池效率在太阳光照下会发生一定的衰减。这种衰减称之为光衰(LID)。目前光伏产业中的掺硼单晶硅片制成的太阳电池的效率衰减1.5～7％，衰减程度大小取决于硼元素的掺杂浓度、氧含量、电池结构。这种电池的光致衰减产生的本质原因和掺杂基底中的代替位硼原子和单晶硅中间隙态的氧原子在光注入的情况下会形成硼氧复合体。而硼氧复合体是深能级复合中心，这样会降低少数载流子的寿命，从而降低少数载流子的扩散长度，导致太阳电池的效率降低，并且影响电池的长期可靠性。
技术实现要素：
针对以上问题，本实用新型提供了一种单晶掺镓太阳电池，可以解决上述问题，降低由于硼氧复合体造成的光致衰减。
本实用新型的技术解决方案是：
一种单晶掺镓太阳电池，由正面至背面依次包括：正面电极、正面减反射膜/钝化膜、发射极、单晶掺镓硅基底和背面电极；所述的背面电极包括铝电极和背面银电极。
所述的正面电极通过局部穿透正面减反射膜/钝化膜或通过在正面减反射膜 /钝化膜上的局部开膜区域与发射极形成直接接触。
所述的铝背场电极设置在单晶掺镓硅基底的背面，背面银电极设置在铝背场电极上；铝电极和背面银电极均与单晶掺镓硅基底背面接触。
所述的铝电极和单晶掺镓硅基底之间包含一层掺杂成分为铝的空穴掺杂层，空穴掺杂层的厚度为1～15um。
所述的空穴掺杂层和铝电极之间还包括一层铝硅合金层，铝硅合金层厚度为1～5um。
所述的正面减反射膜/钝化膜为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝和碳化硅薄膜中的一种或多种叠层构成；正面减反射膜/钝化膜的折射率为1.5～2.5，厚度50～100nm。
相对于现有技术，本实用新型具有以下技术效果：
本实用新型包括掺杂有镓的单晶硅基底，以及在其受光面上的发射极，置于发射极表面的正面减反射膜/钝化膜，置于正面减反射膜/钝化膜表面的导电材料组成的正面电极，导电材料高温烧结局部穿透正面减反射膜/钝化膜材料或通过在正面减反射膜/钝化膜上的局部开膜区域和半导体形成直接接触，以及置于基底背面的背面电极，采用单晶掺镓硅作为太阳电池的基底材料，制备了单晶掺镓太阳电池，掺镓能够减少掺杂基底中的代替位硼原子和单晶硅中间隙态的氧原子在光注入的情况下会形成硼氧复合体，这样会增加少数载流子的寿命，从而增加少数载流子的扩散长度，导致太阳电池的效率增加，并且保证电池的长期可靠性。该电池结构可以降低或基本抑制单晶硅太阳电池的光衰，能将单晶硅太阳电池的光衰控制在1％以内。
进一步，在硅基底中也可以有一定量的硼元素，在此情况下也会对光衰有一定抑制效果，但抑制效果会略差于仅掺镓的硅片。
进一步形成的所述的铝电极和单晶掺镓硅基底之间的一层掺杂成分为铝的硅基空穴掺杂层。这一层铝的硅基空穴掺杂层和硅基底形成p+/p的势差，从而提高了整个电池的开路电压，也降低了靠近电极附近的复合速率，从而提高了转换效率。
所述的空穴掺杂层和铝电极之间还可包括一层铝硅合金层，铝硅合金层厚度为1～5um。此铝硅合金层的存在，可以使得铝质的导电电极和p型的半导体基底形成更好的接触性能。
附图说明
图1是本实用新型的太阳电池的实施方式中的一个实例的电池示意图。
图2是本实用新型的太阳电池的实施方式中的一个实例的正面电极示意图。
图3是本实用新型的太阳电池的实施方式中的一个实例的背面电极示意图。
其中标注：1为单晶掺镓硅基底，2为发射极，3为正面减反射膜/钝化膜， 4为铝电极，5为背面银电极，6为正面细栅线，7为正面连接电极。
具体实施方式
下面举例具体实施例对本实用新型进行说明。需要指出的是，以下实施例只用于对本实用新型做进一步说明，不代表本实用新型的保护范围，其他人根据本实用新型的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型一种单晶掺镓太阳电池，包括：掺杂有镓的单晶硅基底1，以及在其上的发射极2和铝电极，置于发射极2表面的正面减反射膜/钝化膜3，置于正面减反射膜/钝化膜3表面的由导电材料组成的正面电极，置于单晶掺镓硅基底1背面的背面电极；正面导电材料通过高温烧结局部穿透正面减反射膜/钝化膜3材料或通过在正面减反射膜/钝化膜3上的局部开膜区域和发射极2形成直接接触，形成正面电极；所述背面电极两部分组成，包括涂布在背表面的铝电极4，以及作为光伏组件焊接点的背面银电极5。两部分电极均和电池的单晶掺镓硅基底1背面直接接触。掺杂有镓的单晶硅基底1中镓元素掺杂的浓度为1×1013～1×1017个原子/立方厘米。
优选地，单晶掺镓硅基底1还可以掺杂有硼，其中硼元素掺杂的浓度为 1×1013～1×1017个原子/立方厘米。
半导体表面的正面减反射膜/钝化膜，由一层或一层以上膜叠加组成；正面减反射膜/钝化膜由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅中的一种组成，或由其中的多种组成；正面减反射膜/钝化膜的整体折射率1.5～2.5，正面减反射膜/钝化膜的总厚度50～100nm。
发射极2在电池的受光面。太阳电池的正面电极，优选银电极。
如图2所示，正面电极包括用于引导电流的正面细栅线6和用于收集电流的正面连接电极7，正面细栅线6与正面连接电极7垂直布置。
如图3所示，背面电极中的背面银电极5呈局部块状分布在背面的区域，和单晶掺镓硅基底1形成直接接触，单晶掺镓硅基底1的其余背面表面除边缘部分和银电极周围部分区域以外，剩余表面均由铝电极4覆盖；铝电极4和单晶掺镓硅基底1形成背面接触。
铝电极的背面接触由以下部分组成：主要导电成分为铝电极4，单晶掺镓硅基底1，以及置于铝电极4和单晶掺镓硅基底1之间的一层主要掺杂成分为铝的硅基空穴掺杂层，该空穴掺杂层可进一步掺杂有硼元素；所述空穴掺杂层空穴硼掺杂浓度为5×1016～1×1021个原子/立方厘米；所述空穴掺杂层的厚度为1～15um。
空穴掺杂层和铝电极4之间，还包括一层铝硅合金层，厚度为1～5um。
优选地，铝电极的背面接触也可不包括空穴掺杂层或铝硅合金层。
本实用新型还提供了一种单晶掺镓太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
1)对单晶掺镓硅基底1进行表面织构化及清洗；
2)进行发射极2制备；
3)进行边缘绝缘处理；
4)进行受光面的钝化减反射膜3制备；
5)在正反面图形化形成包含导电成分的电极浆料层；
6)进行金属化热处理过程；金属化热处理过程的峰值温度为500～1000℃。电极浆料层的图形化分布过程中包含有一步或数个印刷过程，以及一个或数个烘干过程，其中几步的导电浆料可以相同，也可以不相同。
实施例1
第一步，对单晶掺镓硅片进行表面织构化；此掺镓硅片对边距为156.75mm，直径为220mm，硅片中不含硼，含镓的浓度为2×1016个原子/立方厘米。对此单晶掺镓硅片在槽式清洗机中使用2～3wt％NaOH溶液完成表面的织构化，在表面形成金字塔结构。其中溶液温度80℃，持续时间10min。并经过HF酸洗，水洗，烘干等步骤，去除表面金属离子。
第二步，进行发射极制备。在管式加热扩散炉管完成pn结的制备，使用 N2携带POCl3源。扩散峰值温度850℃，扩散时间110分钟。
第三步，进行绝缘处理。在链式清洗机完成绝缘处理，使用HF酸和硝酸的混合溶液，去除背面绕扩形成的n型掺杂区以及边缘会造成漏电的n型掺杂区。另外在此工艺步骤中还包含有HF酸洗去除正面的磷硅玻璃。
第四步，进行正面减反射膜/钝化膜的制备。使用管式增强型等离子气相沉积进行氮化硅的沉积，双层氮化硅作为钝化和减反射膜。其中底层氮化硅厚度20nm，折射率2.20，上层氮化硅厚度40nm，折射率1.95。
第五步，在电池的正面和背面按照需要涂覆导电材料。本实施例中我们采用丝网印刷方式进行导电浆料图形化涂布。正面使用穿透氮化硅的银浆作为细栅线浆料，细栅线根数100根，连接电极使用非烧穿氮化硅型的导电浆料，连接电极根数4根，连接电极7和细栅线6方向互相垂直并在相交处相连接。背面使用丝网印刷方式印刷有铝浆作为铝电极。
第六步，进行金属化热处理过程。在此过程中，使用链式烧结炉，烧结峰值温度850℃，此温度为实测硅片表面的温度，分别制备正面电极和背面电极。
实施例2
第一步，对单晶掺镓硅片进行表面织构化；此掺镓硅片对边距为156.75mm，直径为210mm，硅片中硼的浓度为4×1016个原子/立方厘米，含镓的浓度为3×1015个原子/立方厘米。对此单晶掺镓硅片在槽式清洗机中使用2～3wt％NaOH溶液完成表面的织构化，在表面形成金字塔结构。其中溶液温度80℃，持续时间10min。并经过HF酸洗，水洗，烘干等步骤，去除表面金属离子。
第二步，进行发射极制备。在管式加热扩散炉管完成pn结的制备，使用 N2携带POCl3源。扩散峰值温度840℃，扩散时间90分钟。
第三步，进行绝缘处理。在链式清洗机完成绝缘处理，使用HF酸和硝酸的混合溶液，去除背面绕扩形成的n型掺杂区以及边缘会造成漏电的n型掺杂区。另外在此工艺步骤中还包含有HF酸洗去除正面的磷硅玻璃。
第四步，进行正面减反射膜/钝化膜的制备。使用管式增强型等离子气相沉积进行氮化硅的沉积，双层氮化硅作为钝化和减反射膜。其中底层氮化硅厚度 20nm，折射率2.20，上层氮化硅厚度40nm，折射率1.95。
第五步，在电池的正面和背面按照需要涂覆导电材料。本实施例中我们采用丝网印刷方式进行导电浆料图形化涂布。正面使用穿透氮化硅的银浆作为细栅线浆料，细栅线根数100根，连接电极使用非烧穿氮化硅型的导电浆料，连接电极根数4根，连接电极7和细栅线6方向互相垂直并在相交处相连接。背面使用丝网印刷方式印刷有铝浆。
第六步，进行金属化热处理过程。在此过程中，使用链式烧结炉，烧结峰值温度850℃，此温度为实测硅片表面的温度，分别制备正面电极和背面电极。
上述两个实施例制备而成的电池的实际测试的光衰结果如下表：
光衰测试测试条件：光强1suns，环境温度65℃，时间24h。
表1
表1中数据显示电池的光衰控制在了3％以下。较好的抑制了电池的光衰。
本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，倘若对本实用新型进行的各种改动和变形属于本实用新型权利要求及等同技术范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。